JPH10132926A - レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法 - Google Patents

レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法

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JPH10132926A
JPH10132926A JP29078896A JP29078896A JPH10132926A JP H10132926 A JPH10132926 A JP H10132926A JP 29078896 A JP29078896 A JP 29078896A JP 29078896 A JP29078896 A JP 29078896A JP H10132926 A JPH10132926 A JP H10132926A
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俊夫 若山
Ryusaburo Usui
隆三郎 臼井
Takahiko Fujisaka
貴彦 藤坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成の簡素な、コヒーレントなレーダ信号処
理を行うレーダ装置を得ること。 【解決手段】 送信パルス信号の波形を抽出し周波数変
換して送信IF信号を生成し、AD変換してメモリに記
憶する。一方、受信パルス信号を周波数変換して受信I
F信号を生成しAD変換する。上記AD変換された送信
IF信号と受信IF信号とから位相補正されたI,Qビ
デオ信号を算出する受信信号位相補正部11と、上記
I,Qビデオ信号を用いてコヒーレントなレーダ信号処
理を行うコヒーレントレーダ信号処理部とを備えたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はコヒーレントなレ
ーダ信号処理を行うレーダ装置及びそのレーダ信号処理
方法に関するもので、特に簡素な構成のレーダ装置及び
そのレーダ信号処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマグネトロン等を用いた自励形の
レーダ装置は、クライストロン等を用いた増幅形のレー
ダよりも安価であるが、周波数安定性に劣る。従って、
マグネトロンを用いたレーダによってドップラースペク
トル推定などのコヒーレント信号処理を行うためには、
パルス送信毎に送信パルス信号の波形情報を記憶してお
き、受信パルスの位相を補正した後にコヒーレント信号
処理を行う必要がある。従来、この種のレーダ装置とし
て、例えば特開平3−54495号公報に示されたもの
がある。
【0003】図11は上記文献の従来のレーダ装置を示
す構成図である。図において、1はアンテナ、2は方向
性結合器、3は送受切替器、4はマグネトロン、5は高
周波増幅器、6a,6bは混合器、7a,7bは中間周
波増幅器(以下、IF増幅器と呼ぶ)、8a,8b,8
c,8dはAD変換器、9は安定化局部発振器、22
a,22b,22c,22dは位相検波器、23はコヒ
ーレント発振器、24は90°ハイブリッド、25は畳
み込み演算器である。
【0004】次に上記従来のレーダ装置の動作について
説明する。マグネトロン4から出力された送信パルス信
号は、送受信切替器3を通り、アンテナ1から空中に放
射される。同時に、マグネトロン4から出力された送信
パルス信号は、方向性結合器2を介して混合器6bにも
入力される。混合器6bに入力された送信パルス信号
は、安定化局部発振器9から出力されるSTARO信号
と混合され、中間周波信号(以下、IF信号と呼ぶ)に
変換される。このIF信号は、IF増幅器7bにより増
幅された後、位相検波器22c及び22dに入力され
る。位相検波器22cにおいて、送信IF信号はコヒー
レント発振器の出力信号と混合され、送信Iビデオ信号
が生成される。また、位相検波器22dにおいて、コヒ
ーレント発振器の出力信号をπ/4位相シフトさせた信
号と混合され、送信Qビデオ信号が生成される。送信I
ビデオ信号と送信Qビデオ信号はそれぞれAD変換器8
c,8dによりAD変換される。
【0005】一方、アンテナ1から放射された送信パル
ス信号がターゲットにより反射されると、その反射エコ
ーがアンテナ1により受信される。アンテナ1から出力
される受信信号は送受切替器3を介して高周波増幅器5
に入力される。高周波増幅器5で増幅された受信信号
は、混合器6aにおいて安定化局部発振器9から出力さ
れるSTALO信号と混合され、IF信号に変換され
る。このIF信号は、IF増幅器7aにより増幅された
後、位相検波器22a及び22bに入力される。位相検
波器22aにおいて、受信IF信号はコヒーレント発振
器23から出力されるCOHO信号と混合され、受信I
ビデオ信号が生成される。また、位相検波器22bにお
いて、受信IF信号とコヒーレント発振器23から出力
されるCOHO信号とが混合され受信Qビデオ信号が生
成される。受信Iビデオ信号と受信Qビデオ信号はそれ
ぞれAD変換器8a,8bによりAD変換される。
【0006】送信Iビデオ信号と送信Qビデオ信号によ
り構成される複素送信ビデオ信号と、受信Iビデオ信号
と受信Qビデオ信号により構成される複素受信ビデオ信
号の畳み込み演算を畳み込み演算器25にて行う。これ
により位相補正された複素受信ビデオ信号が出力される
ので、この信号を用いてコヒーレントなレーダ信号処理
を行うことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は、
以上のように構成されていて、位相検波器22a,22
b,22c,22dとコヒーレント発振器23を用い
て、IF信号の位相検波を行うことにより、ビデオ信号
に変換し、AD変換を行っている。しかし、上記従来技
術のように1パルス内で多数のサンプル点を取る場合、
IF信号のサンプルを行うのに必要なだけの帯域幅を持
つAD変換器を用いるのであれば、位相検波器とコヒー
レント発振器によりIF信号をビデオ信号に変換する必
要はなく、IF信号の段階でAD変換器によりサンプル
を行い、位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を
算出することで、より簡素な構成となる。
【0008】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、コヒーレントなレーダ信号処理を
行うレーダ装置において、IF信号をコヒーレント発振
信号を用いて位相検波してビデオ信号に変換する必要は
なく、簡素な構成のレーダ装置及びそのレーダ信号処理
方法を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この請求項1に係る発明のレーダ装置は、空中に
電波を送信し、物体により反射された電波を受信し、受
信信号に対してコヒーレントなレーダ信号処理を行うレ
ーダ装置において、送信パルス発生手段から出力される
送信パルス信号の電力の一部を取り出す送信波形抽出手
段と、上記送信波形抽出手段から取り出した送信パルス
信号を周波数変換し送信IF信号を生成する周波数変換
手段と、送信IF信号をAD変換するAD変換器と、上
記AD変換された送信IF信号を記憶するメモリと、受
信パルス信号を周波数変換し受信IF信号を生成する周
波数変換手段と、上記受信IF信号をAD変換するAD
変換器と、上記AD変換された送信IF信号とAD変換
された受信IF信号を基に位相補正されたIビデオ信号
とQビデオ信号を算出する受信信号位相補正手段と、上
記受信信号位相補正手段から出力される位相補正された
Iビデオ信号とQビデオ信号を用いてコヒーレントなレ
ーダ信号処理を行うコヒーレントレーダ信号処理手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0010】また、この請求項2に係る発明のレーダ装
置は、請求項1に係る発明のレーダ装置の受信信号位相
補正手段が、AD変換された送信IF信号を解析信号に
変換することにより送信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、AD変換された受信IF信号を解析信号に
変換することにより受信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、上記送信IF解析信号と上記受信IF解析
信号との相互相関係数を計算し位相補正されたIビデオ
信号とQビデオ信号を出力する複素信号相互相関計算部
と、を備えたことを特徴とする。
【0011】また、この請求項3に係る発明のレーダ装
置は、請求項1に係る発明のレーダ装置の受信信号位相
補正手段が、AD変換された送信IF信号を解析信号に
変換することにより送信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、AD変換された受信IF信号を入力しター
ゲットの検出もしくは未検出を判定するターゲット検出
部と、上記ターゲット検出部でターゲットが検出された
場合にAD変換された受信IF信号を解析信号に変換し
て受信IF解析信号を出力する解析信号計算部と、上記
ターゲット検出部でターゲットが検出された場合に送信
IF解析信号と受信IF解析信号の相互相関係数を計算
し位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を出力す
る複素信号相互相関計算部と、を備えたことを特徴とす
る。
【0012】また、この請求項4に係る発明のレーダ装
置は、請求項1に係る発明のレーダ装置の受信信号位相
補正手段が、AD変換された送信IF信号とAD変換さ
れた受信IF信号との相互相関係数を計算しIビデオ信
号を出力する実信号相互相関計算部と、上記AD変換さ
れた送信IF信号を中間周波数における位相π/4に相
当する時間だけ遅延させるπ/4遅延器と、上記π/4
遅延器の出力と上記AD変換された受信IF信号との相
互相関係数を計算しQビデオ信号を出力する実信号相互
相関計算部と、を備えたことを特徴とする。
【0013】また、この請求項5に係る発明のレーダ装
置は、請求項1に係る発明のレーダ装置の受信信号位相
補正手段が、AD変換された送信IF信号を中間周波数
における位相π/4に相当する時間だけ遅延させてAD
変換された直交送信IF信号を生成するπ/4遅延器
と、上記AD変換された送信IF信号のサンプル点数を
間引く実信号サンプル部と、上記AD変換された直交送
信IF信号のサンプル点数を間引く実信号サンプル部
と、上記AD変換された送信IF信号と上記AD変換さ
れた受信IF信号との相互相関係数を計算しIビデオ信
号を出力する実信号相互相関計算部と、上記AD変換さ
れた直交送信IF信号と上記AD変換された受信IF信
号との相互相関係数を計算しQビデオ信号を出力する実
信号相互相関計算部と、を備えたことを特徴とする。
【0014】また、この請求項6に係る発明のレーダ装
置は、請求項1に係る発明のレーダ装置の受信信号位相
補正手段が、AD変換された送信IF信号を解析信号に
変換することにより送信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、AD変換された受信IF信号を解析信号に
変換することにより受信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、上記送信IF解析信号を用いて上記受信I
F解析信号に逆フィルタ処理を施しIビデオ信号とQビ
デオ信号を出力する逆フィルタ処理部と、を備えたこと
を特徴とする。
【0015】また、この請求項7に係る発明のレーダ装
置は、請求項1に係る発明のレーダ装置の受信信号位相
補正手段が、AD変換された送信IF信号を解析信号に
変換することにより送信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、AD変換された受信IF信号を解析信号に
変換することにより受信IF解析信号を出力する解析信
号計算部と、上記送信IF解析信号を用いて上記受信I
F解析信号にウィーナフィルタ処理を施しIビデオ信号
とQビデオ信号を出力するウィーナフィルタ処理部と、
を備えたことを特徴とする。
【0016】また、この請求項8に係る発明のレーダ装
置は、空中に電波を送信し、物体により反射された電波
を受信し、受信信号に対してコヒーレントレーダ信号処
理を行うレーダ装置において、送信パルス発生手段から
出力される送信パルス信号の電力の一部を取り出す送信
波形抽出手段と、上記送信波形抽出手段から取り出した
送信パルス信号を周波数変換し送信IF信号を生成する
周波数変換手段と、受信パルス信号を周波数変換し受信
IF信号を生成する周波数変換手段と、上記送信IF信
号と上記受信IF信号とを切替えるIF信号切替手段
と、上記IF信号切替手段の出力信号をAD変換するA
D変換器と、上記AD変換器の出力を記憶するメモリ
と、上記AD変換された送信IF信号と上記AD変換さ
れた受信IF信号とを基に位相補正されたIビデオ信号
とQビデオ信号を出力する受信信号位相補正手段と、上
記受信信号位相補正手段から出力される位相補正された
Iビデオ信号とQビデオ信号を用いてコヒーレントなレ
ーダ信号処理を行うコヒーレントレーダ信号処理手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0017】また、この請求項9に係る発明のレーダ信
号処理方法は、送信パルス信号をアンテナから送信する
ステップ、上記送信パルス信号の電力の一部を取り出し
て送信パルス信号の波形を取り込み周波数変換を施して
送信IF信号を生成するステップ、上記送信IF信号を
AD変換し送信IF信号の波形をメモリに記憶するステ
ップ、目標から反射された反射信号をアンテナにより受
信するステップ、上記受信した受信パルス信号に周波数
変換を施して受信IF信号を生成するステップ、上記受
信IF信号をAD変換するステップ、上記のAD変換さ
れて記憶された送信IF信号と上記のAD変換された受
信IF信号を基に位相補正されたIビデオ信号とQビデ
オ信号を算出するステップ、上記Iビデオ信号とQビデ
オ信号にコヒーレントなレーダ信号処理を施すステッ
プ、とを備えたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す構
成図である。図1において、1はアンテナ、2は方向性
結合器(送信波形抽出手段)、3は送受切替器、4はマ
グネトロン(送信パルス発生手段の送信パルス発振
源)、5は高周波増幅器、6a,6bは混合器、7a,
7bはIF増幅器、8a,8bはAD変換器、9は安定
化局部発振器、10はメモリ、11は受信信号位相補正
部(受信信号位相補正手段)、12はコヒーレントレー
ダ信号処理部(コヒーレントレーダ信号処理手段)であ
る。なお、混合器6aと安定化局部発振器9、混合器6
bと安定化局部発振器9はそれぞれ受信信号、送信信号
から受信IF信号、送信IF信号を生成する周波数変換
手段を構成している。
【0019】マグネトロンから出力される送信パルス信
号は、方向性結合器2及び送受信切替器3を通り、アン
テナ1から空中に放射される。同時に、マグネトロンか
ら出力される送信パルス信号は、方向性結合器2を介し
て混合器6bにも入力される。送信パルス信号は、混合
器6bにおいて、安定化局部発振器9から出力されるS
TARO信号と混合され、IF信号に変換される。この
信号をIF増幅器7bによって増幅した後、AD変換器
8bにより波形をサンプルする。AD変換された送信I
F信号はメモリ10に蓄積される。
【0020】一方、アンテナ1から放射された送信パル
ス信号がターゲットにより反射されると、その反射エコ
ーがアンテナ1により受信される。受信信号は送受切替
器3を通って高周波増幅器5により増幅される。増幅さ
れた受信信号は、混合器6aにおいて安定化局部発振器
9からの出力信号と混合され、IF信号となる。この信
号をIF増幅器7aにより増幅し、AD変換器8aによ
り波形をサンプルする。
【0021】レーダ装置が送信パルス信号を送信する毎
に、AD変換された送信IF信号がメモリ10に記録さ
れる。続いて送受切替器が受信側に切り替わり、AD変
換器8aからレンジビンの数だけ受信IF信号が出力さ
れる。AD変換された受信IF信号が受信信号位相補正
部11に入力される度に、AD変換された送信IF信号
をメモリ10から読み出し、受信信号位相補正部11に
入力する。受信信号位相補正部11において、位相補正
されたIビデオ信号とQビデオ信号が算出される。この
Iビデオ信号とQビデオ信号をコヒーレントレーダ信号
処理部12に入力し、コヒーレントレーダ信号処理を行
う。
【0022】次に図1のように構成されたレーダ装置に
おける受信信号位相補正部11の構成と動作を図2、図
3を参照して説明する。図2は図1の受信信号位相補正
部11を示す構成図である。図2において、13a,1
3bは解析信号計算部、14は複素信号相互相関計算部
である。
【0023】図3は図2の解析信号計算部における解析
信号計算方法を説明する図である。図3を参照して、ま
ず実数関数である入力信号をフーリエ変換する。実数関
数のフーリエ変換すると、振幅スペクトルは周波数の0
に対して対称となる。ここで周波数軸上の片側、例えば
周波数が正の領域にあるスペクトルのみを取り出す。こ
の信号に逆フーリエ変換を施すことにより、入力信号の
解析信号が得られる。
【0024】図1,図2を参照して、受信信号位相補正
部11の動作について説明する。AD変換された受信I
F信号は解析信号計算部13aに入力され、複素時系列
信号に変換される。また、AD変換された送信IF信号
は解析信号計算部13bに入力され、複素時系列信号に
変換される。複素信号相互相関計算部14では、解析信
号計算部13a,13bからそれぞれ出力される複素時
系列信号の相互相関係数が計算される。
【0025】今、tを時間として、送信IF信号をs
(t),受信IF信号をr(t)とする。受信IF信号は次の
式(1)により算出される。
【0026】
【数1】
【0027】ここで、jは虚数単位、ωd はドップラ角
周波数、ωs はSTALO信号の角周波数、Rはレーダ
とターゲット間の距離、cは光速である。式(1)にお
ける式(2)の因子は送信信号と受信信号が混合器6で
混合される時刻の差による位相差を表すものである。
【0028】
【数2】
【0029】送信IF信号s(t)と受信IF信号r(t)の
相互相関係数は次の式(3)により算出される。
【0030】
【数3】
【0031】ここで、Tはパルス幅であり、ドップラー
信号の周期2π/ωd はTに比べて十分小さいと仮定し
ている。
【0032】式(2)の因子は定数であることから、式
(3)で表される複素信号相互相関計算部14の出力で
あるIビデオ信号とQビデオ信号からは、送信パルス信
号の周波数変動の影響が取り除かれている。したがっ
て、上記Iビデオ信号とQビデオ信号をコヒーレントレ
ーダ信号処理部12に入力しコヒーレントレーダ信号処
理を行うことが可能となる。
【0033】図4は図1の動作を説明するフローチャー
トである。ステップ1で、送信パルス信号をアンテナか
ら送信し、次いでステップ2で、上記送信パルス信号の
電力の一部を取り出して送信パルス信号の波形を取り込
み周波数変換を施して送信IF信号を生成し、次いでス
テップ3で、上記送信IF信号をAD変換し送信IF信
号の波形をメモリに記憶し、次いでステップ4で、目標
から反射された反射信号をアンテナにより受信し、次い
でステップ5で、上記受信した受信パルス信号に周波数
変換を施して受信IF信号を生成し、次いでステップ6
で、上記受信IF信号をAD変換し、次いでステップ7
で、上記のAD変換されて記憶された送信IF信号と上
記のAD変換された受信IF信号を基に位相補正された
Iビデオ信号とQビデオ信号を算出し、次いでステップ
8で、上記Iビデオ信号とQビデオ信号にコヒーレント
なレーダ信号処理を施す。
【0034】以上のように、この実施の形態1では、I
F信号のサンプルを行うのに必要なだけの帯域幅をもっ
たAD変換器を用いるのであれば、位相検波器とコヒー
レント発振器によりIF信号をビデオ信号に変換する必
要はなく、IF信号の段階でAD変換器によりサンプル
を行い、位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を
算出し、コヒーレントなレーダ信号処理を行うことによ
り、簡素な構成のレーダ装置を得ることができる。
【0035】また、この実施の形態1では、IF信号を
コヒーレント発振信号を用いて位相検波してビデオ信号
に変換することなく、IF信号をAD変換したのち位相
補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を算出し、コヒ
ーレントなレーダ信号処理を行うことにより、簡素な構
成のレーダ信号処理方法を得ることができる。
【0036】また、この実施の形態1では、送信パルス
発生手段としてマグネトロンを用いた場合について説明
しているが、これに限らず、他の周波数安定度の低い送
信パルス発振源を用いた場合にも同様の効果が得られ
る。
【0037】実施の形態2.図5はこの発明の実施の形
態2を示す実施の形態1の図1の受信信号位相補正部1
1の構成図である。図5において、解析信号計算部13
a,13b、複素信号相互相関計算部14は実施の形態
1の図2と同じ構成である。15はターゲット検出部で
ある。
【0038】ターゲット検出部15では、受信IF信号
中にターゲットからの反射エコーが含まれているかどう
かを判断する。ターゲット検出部15においてターゲッ
トが検出されたと判断されたレンジビンのデータについ
てのみ、複素信号相互相関計算部14を用いて相互相関
係数の計算を行う。
【0039】例えば、追尾レーダとしてレーダ装置を用
いる場合、全観測レンジのうちで、コヒーレントレーダ
信号処理が必要となるのは、追尾中のターゲットが観測
されるレンジビンの受信データのみである。従って、タ
ーゲット検出部15を加えることにより、Iビデオ信号
とQビデオ信号の生成に必要な演算量を大幅に減らすこ
とができる。
【0040】実施の形態3.図6はこの発明の実施の形
態3を示す実施の形態1の図1の受信信号位相補正部1
1の構成図である。図6において、16はπ/4遅延
器、17a,17bは実信号相互相関計算部である。実
信号相互相関計算部17aには、送信IF信号と受信I
F信号の2つの実信号が入力され、両者の相互相関係数
が計算される。この実信号相互相関計算部17bの出力
がIビデオ信号となる。
【0041】π/4遅延器16は送信IF信号の位相を
中間周波数における位相π/4に相当する時間だけ遅延
させる。実信号相互相関計算部17bには、π/4遅延
器の出力と受信IF信号の2つの実信号が入力され、両
者の相互相関係数が計算される。この実信号相互相関計
算部17bの出力がQビデオ信号となる。
【0042】実信号相互相関計算部17a及び実信号相
互相関計算部17bから出力されるIビデオ信号とQビ
デオ信号を用いて、コヒーレントレーダ信号処理部12
においてコヒーレントレーダ信号処理を行うことが可能
となる。
【0043】この実施の形態3では、Iビデオ信号とQ
ビデオ信号を求めるのにフーリエ変換処理を行わないた
め、信号処理に要する演算量が少なくて済む。
【0044】実施の形態4.図7はこの発明の実施の形
態4を示す実施の形態1の図1の受信信号位相補正部1
1の構成図である。図7において、π/4遅延器16、
実信号相互相関計算部17a,17bは実施の形態3の
図6と同じ構成である。
【0045】18a,18b,18cは実信号サンプル
部である。これらの実信号サンプル部に受信IF信号、
送信IF信号、π/4遅延送信IF信号のサンプル点数
が間引かれる。実信号相互相関計算部17a,17bは
間引かれた信号に対して相互相関係数の計算を行う。サ
ンプル点数が小さくなると、搬送波に対してアンダーサ
ンプルとなり、搬送波が雑音成分となって残留するが、
相互相関係数の推定に要する計算量を少なくすることが
できる。
【0046】例えば、1パルスあたりのサンプル点数が
1の時、雑音となる搬送波成分と信号成分は同じ電力と
なるため、SN比は0dBとなる。この場合にも、ドッ
プラースペクトルを推定するためにFFTを施せば、F
FTのコヒーレント積分効果により推定スペクトルのS
N比を改善することができる。ここで、観測されるター
ゲットがハードターゲットである場合、FFT処理によ
りFFT点数個のデータがコヒーレントに積分されるた
め、FFT点数倍だけ推定スペクトルのSN比が改善さ
れる。さらに、1パルス当りのサンプル数を複数個にす
れば、SN比は更に改善される。
【0047】したがって、この実施の形態4は、コヒー
レント積分の点数を十分多くとることのできる用途に対
して、特に有効である。
【0048】実施の形態5.図8はこの発明の実施の形
態5を示す実施の形態1の図1の受信信号位相補正部1
1の構成図である。図8において、解析信号計算部13
a,13bは実施の形態1の図2と同じ構成である。1
9は逆フィルタ処理部である。
【0049】解析信号計算部13bから出力される送信
IF解析信号を基準信号として、解析信号計算部13a
から出力される受信IF解析信号に対して逆フィルタ処
理が行われる。その複素信号出力は位相補正されたIビ
デオ信号とQビデオ信号となる。信号のSN比が高い場
合、相互相関処理に比べて高いパルス圧縮効果の得られ
ることが逆フィルタ処理の利点である。
【0050】また、送信パルス信号の位相変動の補正も
自動的に行われるため、コヒーレントレーダ信号処理が
可能となる。
【0051】実施の形態6.図9はこの発明の実施の形
態6を示す実施の形態1の図1の受信信号位相補正部1
1の構成図である。図9において、解析信号計算部13
a,13bは実施の形態1の図2と同じ構成である。2
0はウィーナフィルタ処理部である。
【0052】ウィーナフィルタ処理部20では、複素受
信ビデオ信号の位相補正とパルス圧縮処理が同時に行わ
れる。ウィーナフィルタは、逆フィルタと相互相関処理
の中間的な特性を持つフィルタである。SN比が大きい
時は、逆フィルタに近い特性となり、パルス圧縮効果が
高くなり、レンジ分解能が向上する。一方、SN比が小
さい時は、相互相関処理に近い特性となる。逆フィルタ
はSN比が低い場合にレンジサイドローブ特性が劣化す
るのに対し、相互相関処理はSN比が低い場合にも安定
な出力波形が得られる。よってSN比によってウィーナ
フィルタを調整することにより、最適なパルス圧縮効果
を得ることができる。
【0053】また、送信パルス信号の位相変動の補正も
自動的に行われるため、コヒーレントレーダ信号処理が
可能となる。
【0054】実施の形態7.図10はこの発明の実施の
形態7を示す構成図である。図10において、実施の形
態1における図1と同じ構成のものには同一符号を付し
てある。21はIF信号切替器である。
【0055】IF増幅器7a,7bによりそれぞれ受信
IF信号,送信IF信号を増幅するところまでは実施の
形態1と同じ構成である。IF増幅器7a,7bにより
増幅された信号はIF信号切替器21に入力される。レ
ーダ装置が送信を行っている時間は、IF信号切替器か
ら送信IF信号を出力する。AD変換器8によりAD変
換された送信IF信号はメモリ10に記録される。レー
ダ装置が受信状態に切替わると同時に、IF信号切替器
21を切替え、受信IF信号がAD変換器8に入力され
るようにする。そして、AD変換後の波形をメモリ10
に記録する。
【0056】受信信号位相補正部11はメモリ10に記
録された送信IF信号と受信IF信号を読み込み、位相
補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を出力する。受
信信号位相補正部11の構成は、基本的に実施の形態2
から実施の形態6に示したいずれかのものを適用するこ
とができる。
【0057】この実施の形態7は、送信IF信号の処理
と受信IF信号の処理を、共通のAD変換器を用いる構
成として、必要なAD変換器の数は1つで済ませ、簡素
な構成になる。
【0058】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る発明によ
れば、従来のコヒーレントなレーダ信号処理を行うレー
ダ装置と比較して、コヒーレント発振器と位相検波器が
不要となり、IF信号の段階でAD変換器によりサンプ
ルを行い、位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号
を算出し、これにコヒーレントなレーダ信号処理を施
し、簡素な構成のレーダ装置を得ることるができる。
【0059】また、請求項2に係る発明によれば、請求
項1に係る発明の受信信号位相補正手段が、AD変換さ
れた送信IF信号と受信IF信号をそれぞれ解析信号に
変換し、それらの相互相関処理により位相補正されたI
ビデオ信号とQビデオ信号を算出することにより、この
位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号にコヒーレ
ントなレーダ信号処理を施し、請求項1に係る発明の効
果と同じ簡素な構成のレーダ装置を得ることるができ
る。
【0060】また、請求項3に係る発明によれば、請求
項1に係る発明の受信信号位相補正手段が、AD変換さ
れた送信IF信号と受信IF信号をそれぞれ解析信号に
変換し、それらの相互相関処理により位相補正されたI
ビデオ信号とQビデオ信号を算出するのに、ターゲット
検出部を設けて、受信信号にターゲットが検出されたレ
ンジビンのデータについてのみ、位相補正されたIビデ
オ信号とQビデオ信号を算出することにより、請求項1
に係る発明の効果に加えて、Iビデオ信号とQビデオ信
号の算出に必要な演算量を大幅に減らしたレーダ装置を
得ることるができる。
【0061】また、請求項4に係る発明によれば、請求
項1に係る発明の受信信号位相補正手段が、送信IF信
号と受信IF信号の実信号相互相関処理を行い、FFT
処理の計算を行なわずに位相補正されたIビデオ信号と
Qビデオ信号を算出することにより、請求項1に係る発
明の効果に加えて、Iビデオ信号とQビデオ信号の算出
に必要な演算量を減らしたレーダ装置を得ることるがで
きる。
【0062】また、請求項5に係る発明によれば、請求
項1に係る発明の受信信号位相補正手段が、送信IF信
号と受信IF信号の実信号相互相関処理を行い、FFT
処理の計算を行なわずに位相補正されたIビデオ信号と
Qビデオ信号を算出するのに、実信号サンプル部を設け
て、実信号のサンプル数を間引いて実信号相互相関処理
を行うことにより、請求項1に係る発明の効果に加え
て、Iビデオ信号とQビデオ信号の算出に必要な演算量
をさらに減らしたレーダ装置を得ることるができる。
【0063】また、請求項6に係る発明によれば、請求
項1に係る発明の受信信号位相補正手段が、逆フィルタ
処理を行いIビデオ信号とQビデオ信号を算出すること
により、請求項1に係る発明の効果に加えて、パルス圧
縮によるレンジ分解能を向上させたレーダ装置を得るこ
とるができる。
【0064】また、請求項7に係る発明によれば、請求
項1に係る発明の受信信号位相補正手段が、ウィーナフ
ィルタ処理を行いIビデオ信号とQビデオ信号を算出す
ることにより、請求項1に係る発明の効果に加えて、S
N比が大きい場合はパルス圧縮によるレンジ分解能が高
くなり、SN比が小さい場合は相互相関処理に近く安定
な出力波形が得られるレーダ装置を得ることるができ
る。
【0065】また、請求項8に係る発明によれば、IF
段にIF信号切替器を設け、1つのAD変換器を用い送
信IF信号と受信IF信号の両方をサンプルするように
し、簡素な構成のレーダ装置を得ることるができる。
【0066】また、請求項9に係る発明によれば、以下
のステップの要素を備えることにより、従来のコヒーレ
ントなレーダ信号処理を行うレーダ信号処理方法と比較
して、IF信号をコヒーレント発振信号を用いて位相検
波してビデオ信号に変換する必要はなく、簡素な構成の
レーダ信号処理方法を得ることができる。送信パルス信
号をアンテナから送信するステップ、上記送信パルス信
号の波形を取り込み周波数変換を施して送信IF信号を
生成するステップ、上記送信IF信号をAD変換し送信
IF信号の波形をメモリに記憶するステップ、目標から
反射された反射信号をアンテナにより受信するステッ
プ、上記受信パルス信号に周波数変換を施して受信IF
信号を生成するステップ、上記受信IF信号をAD変換
するステップ、上記のAD変換されて記憶された送信I
F信号と上記のAD変換された受信IF信号を基に位相
補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を算出するステ
ップ、上記Iビデオ信号とQビデオ信号にコヒーレント
なレーダ信号処理を施すステップ。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す構成図であ
る。
【図2】 図1の受信信号位相補正部の構成図である。
【図3】 図2の解析信号計算部における解析信号計算
方法を説明する図である。
【図4】 図1の動作を説明するフローチャートであ
る。
【図5】 この発明の実施の形態2を示す図1の受信信
号位相補正部の構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態3を示す図1の受信信
号位相補正部の構成図である。
【図7】 この発明の実施の形態4を示す図1の受信信
号位相補正部の構成図である。
【図8】 この発明の実施の形態5を示す図1の受信信
号位相補正部の構成図である。
【図9】 この発明の実施の形態6を示す図1の受信信
号位相補正部の構成図である。
【図10】 この発明の実施の形態7を示す構成図であ
る。
【図11】 従来のレーダ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1 アンテナ、2 方向性結合器(送信波形抽出)、3
送受切替器、4 マグネトロン(送信パルス発生手
段)、5 高周波増幅器、6a,6b 混合器、7a,
7b 中間周波増幅器(IF増幅器)、8,8a,8b
AD変換器、9安定化局部発振器、10 メモリ、1
1 受信信号位相補正部(受信信号位相補正手段)、1
2 コヒーレントレーダ信号処理部(コヒーレントレー
ダ信号処理手段)、13a,13b 解析信号計算部、
14 複素信号相互相関計算部、15 ターゲット検出
部、16 π/4遅延器、17a,17b 実信号相互
相関計算部、18a,18b,18c 実信号サンプル
部、19 逆フィルタ処理部、20 ウィーナフィルタ
処理部、21 IF信号切替器、22 位相検波器、2
3 コヒーレント発振器、24 90°ハイブリッド、
25 畳み込み演算器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空中に電波を送信し、物体により反射さ
    れた電波を受信し、受信信号に対してコヒーレントなレ
    ーダ信号処理を行うレーダ装置において、送信パルス発
    生手段から出力される送信パルス信号の電力の一部を取
    り出す送信波形抽出手段と、上記送信波形抽出手段から
    取り出した送信パルス信号を周波数変換し送信IF信号
    を生成する周波数変換手段と、送信IF信号をAD変換
    するAD変換器と、上記AD変換された送信IF信号を
    記憶するメモリと、受信パルス信号を周波数変換し受信
    IF信号を生成する周波数変換手段と、上記受信IF信
    号をAD変換するAD変換器と、上記AD変換された送
    信IF信号とAD変換された受信IF信号を基に位相補
    正されたIビデオ信号とQビデオ信号を算出する受信信
    号位相補正手段と、上記受信信号位相補正手段から出力
    される位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を用
    いてコヒーレントなレーダ信号処理を行うコヒーレント
    レーダ信号処理手段と、を備えたことを特徴とするレー
    ダ装置。
  2. 【請求項2】 受信信号位相補正手段が、AD変換され
    た送信IF信号を解析信号に変換することにより送信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、AD変換され
    た受信IF信号を解析信号に変換することにより受信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、上記送信IF
    解析信号と上記受信IF解析信号との相互相関係数を計
    算し位相補正されたIビデオ信号とQビデオ信号を出力
    する複素信号相互相関計算部と、を備えたことを特徴と
    する請求項1記載のレーダ装置。
  3. 【請求項3】 受信信号位相補正手段が、AD変換され
    た送信IF信号を解析信号に変換することにより送信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、AD変換され
    た受信IF信号を入力しターゲットの検出もしくは未検
    出を判定するターゲット検出部と、上記ターゲット検出
    部でターゲットが検出された場合にAD変換された受信
    IF信号を解析信号に変換して受信IF解析信号を出力
    する解析信号計算部と、上記ターゲット検出部でターゲ
    ットが検出された場合に送信IF解析信号と受信IF解
    析信号の相互相関係数を計算し位相補正されたIビデオ
    信号とQビデオ信号を出力する複素信号相互相関計算部
    と、を備えたことを特徴とする請求項1記載のレーダ装
    置。
  4. 【請求項4】 受信信号位相補正手段が、AD変換され
    た送信IF信号とAD変換された受信IF信号との相互
    相関係数を計算しIビデオ信号を出力する実信号相互相
    関計算部と、上記AD変換された送信IF信号を中間周
    波数における位相π/4に相当する時間だけ遅延させる
    π/4遅延器と、上記π/4遅延器の出力と上記AD変
    換された受信IF信号との相互相関係数を計算しQビデ
    オ信号を出力する実信号相互相関計算部と、を備えたこ
    とを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
  5. 【請求項5】 受信信号位相補正手段が、AD変換され
    た送信IF信号を中間周波数における位相π/4に相当
    する時間だけ遅延させてAD変換された直交送信IF信
    号を生成するπ/4遅延器と、上記AD変換された送信
    IF信号のサンプル点数を間引く実信号サンプル部と、
    上記AD変換された直交送信IF信号のサンプル点数を
    間引く実信号サンプル部と、上記AD変換された送信I
    F信号と上記AD変換された受信IF信号との相互相関
    係数を計算しIビデオ信号を出力する実信号相互相関計
    算部と、上記AD変換された直交送信IF信号と上記A
    D変換された受信IF信号との相互相関係数を計算しQ
    ビデオ信号を出力する実信号相互相関計算部と、を備え
    たことを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。
  6. 【請求項6】 受信信号位相補正手段が、AD変換され
    た送信IF信号を解析信号に変換することにより送信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、AD変換され
    た受信IF信号を解析信号に変換することにより受信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、上記送信IF
    解析信号を用いて上記受信IF解析信号に逆フィルタ処
    理を施しIビデオ信号とQビデオ信号を出力する逆フィ
    ルタ処理部と、を備えたことを特徴とする請求項1記載
    のレーダ装置。
  7. 【請求項7】 受信信号位相補正手段が、AD変換され
    た送信IF信号を解析信号に変換することにより送信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、AD変換され
    た受信IF信号を解析信号に変換することにより受信I
    F解析信号を出力する解析信号計算部と、上記送信IF
    解析信号を用いて上記受信IF解析信号にウィーナフィ
    ルタ処理を施しIビデオ信号とQビデオ信号を出力する
    ウィーナフィルタ処理部と、を備えたことを特徴とする
    請求項1記載のレーダ装置。
  8. 【請求項8】 空中に電波を送信し、物体により反射さ
    れた電波を受信し、受信信号に対してコヒーレントレー
    ダ信号処理を行うレーダ装置において、送信パルス発生
    手段から出力される送信パルス信号の電力の一部を取り
    出す送信波形抽出手段と、上記送信波形抽出手段から取
    り出した送信パルス信号を周波数変換し送信IF信号を
    生成する周波数変換手段と、受信パルス信号を周波数変
    換し受信IF信号を生成する周波数変換手段と、上記送
    信IF信号と上記受信IF信号とを切替えるIF信号切
    替手段と、上記IF信号切替手段の出力信号をAD変換
    するAD変換器と、上記AD変換器の出力を記憶するメ
    モリと、上記AD変換された送信IF信号と上記AD変
    換された受信IF信号とを基に位相補正されたIビデオ
    信号とQビデオ信号を出力する受信信号位相補正手段
    と、上記受信信号位相補正手段から出力される位相補正
    されたIビデオ信号とQビデオ信号を用いてコヒーレン
    トなレーダ信号処理を行うレーダ信号処理手段と、を備
    えたことを特徴とするレーダ装置。
  9. 【請求項9】 送信パルス信号をアンテナから送信する
    ステップ、上記送信パルス信号の電力の一部を取り出し
    て送信パルス信号の波形を取り込み周波数変換を施して
    送信IF信号を生成するステップ、上記送信IF信号を
    AD変換し送信IF信号の波形をメモリに記憶するステ
    ップ、目標から反射された反射信号をアンテナにより受
    信するステップ、上記受信した受信パルス信号に周波数
    変換を施して受信IF信号を生成するステップ、上記受
    信IF信号をAD変換するステップ、上記のAD変換さ
    れて記憶された送信IF信号と上記のAD変換された受
    信IF信号を基に位相補正されたIビデオ信号とQビデ
    オ信号を算出するステップ、上記Iビデオ信号とQビデ
    オ信号にコヒーレントなレーダ信号処理を施すステッ
    プ、とを備えたことを特徴とするレーダ信号処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005530163A (ja) * 2002-06-14 2005-10-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 対象物までの間隔および/またはその速度を検出するための高周波信号の形成方法および形成装置
JP2010124299A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Ricoh Co Ltd 無線通信機器
JP2013221756A (ja) * 2012-04-12 2013-10-28 Furuno Electric Co Ltd レーダ装置、及びレーダ送受信方法

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