JPH10239418A - 電子走査レーダ装置 - Google Patents
電子走査レーダ装置Info
- Publication number
- JPH10239418A JPH10239418A JP9037802A JP3780297A JPH10239418A JP H10239418 A JPH10239418 A JP H10239418A JP 9037802 A JP9037802 A JP 9037802A JP 3780297 A JP3780297 A JP 3780297A JP H10239418 A JPH10239418 A JP H10239418A
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- JP
- Japan
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- phase
- frequency
- change
- antenna elements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャープをかけても各アンテナ素子間の相対
位相に変化が生ぜず、ビーム形成に問題が生じない電子
走査レーダ装置を提供する。 【解決手段】 各アンテナ素子１５１〜１５ｎに供給さ
れる信号の周波数変調に伴う位相変化を、各アンテナ素
子１５１〜１５ｎに接続された移相器１３１〜１３ｎを
周波数変位量に応じて切換えることにより補正する。ま
た、移相器切換えタイミングを複数の移相器間でずら
す。
位相に変化が生ぜず、ビーム形成に問題が生じない電子
走査レーダ装置を提供する。 【解決手段】 各アンテナ素子１５１〜１５ｎに供給さ
れる信号の周波数変調に伴う位相変化を、各アンテナ素
子１５１〜１５ｎに接続された移相器１３１〜１３ｎを
周波数変位量に応じて切換えることにより補正する。ま
た、移相器切換えタイミングを複数の移相器間でずら
す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子走査レーダ装
置に関する。
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子走査レーダ装置では、各アンテナ素
子に供給される信号の相対的な位相を制御してビームを
形成する。
子に供給される信号の相対的な位相を制御してビームを
形成する。
【０００３】図３は従来の電子走査レーダ装置の例であ
る。信号源１１で発生した高周波信号は分配器１２で分
配され、アンテナ素子１５１〜１５ｎに接続された移相
器１３１〜１３ｎ、増幅器１４１〜１４ｎに供給され
る。ビーム制御器１７により移相器を適当に設定してア
ンテナ素子に供給される信号の相対的な位相を調整し、
ビームを形成する。変調制御器１６は信号源１１に変調
信号を供給する。
る。信号源１１で発生した高周波信号は分配器１２で分
配され、アンテナ素子１５１〜１５ｎに接続された移相
器１３１〜１３ｎ、増幅器１４１〜１４ｎに供給され
る。ビーム制御器１７により移相器を適当に設定してア
ンテナ素子に供給される信号の相対的な位相を調整し、
ビームを形成する。変調制御器１６は信号源１１に変調
信号を供給する。
【０００４】ところで、レーダ装置では、距離分解能を
向上させるため、チャープ（ｃｈｉｒｐ）と呼ばれる周
波数変調された送信信号を用いる方式をとることがあ
る。
向上させるため、チャープ（ｃｈｉｒｐ）と呼ばれる周
波数変調された送信信号を用いる方式をとることがあ
る。
【０００５】送信信号源から、各アンテナ素子に至る経
路には、分配器、移相器、増幅器が含まれるが、これら
の通過位相変化の周波数特性が各経路間で異なると、チ
ャープによる周波数変化に伴いアンテナ素子間の相対位
相が変わってしまうため、送信ビームが乱れてしまう。
これを避けるため、従来の電子走査レーダ装置では、各
アンテナ素子に至る分配器の線路長をできるだけ等しい
長さに設計し、かつ、各アンテナ素子に接続される複数
の移相器、増幅器を同一設計のものとし、位相特性を管
理して製造する等して、各経路の通過位相変化の周波数
特性ができるだけ等しくなるように設計していた。
路には、分配器、移相器、増幅器が含まれるが、これら
の通過位相変化の周波数特性が各経路間で異なると、チ
ャープによる周波数変化に伴いアンテナ素子間の相対位
相が変わってしまうため、送信ビームが乱れてしまう。
これを避けるため、従来の電子走査レーダ装置では、各
アンテナ素子に至る分配器の線路長をできるだけ等しい
長さに設計し、かつ、各アンテナ素子に接続される複数
の移相器、増幅器を同一設計のものとし、位相特性を管
理して製造する等して、各経路の通過位相変化の周波数
特性ができるだけ等しくなるように設計していた。
【０００６】しかし、分配器の線路長を揃えることは、
分配器の設計条件に著しい制限を加え、設計の自由度を
限定することになる。また、移相器、増幅器の位相特性
を管理して製造することは、製造コストを増大させるこ
ととなる。
分配器の設計条件に著しい制限を加え、設計の自由度を
限定することになる。また、移相器、増幅器の位相特性
を管理して製造することは、製造コストを増大させるこ
ととなる。
【０００７】また、能動電子走査レーダ装置では、アン
テナ素子ごとに送信信号を増幅する増幅器が設けられて
いる。一般的に、この増幅器としては電力付加効率を高
くする点から非線形特性を有するものが用いられる。
テナ素子ごとに送信信号を増幅する増幅器が設けられて
いる。一般的に、この増幅器としては電力付加効率を高
くする点から非線形特性を有するものが用いられる。
【０００８】非線形特性を有する増幅器は、入力信号レ
ベルにより通過位相が変化する特性を示す。このため、
周波数変化に伴い、信号源のレベル、分配器の損失、移
相器の損失等が変動し、増幅器の入力レベルに変動が生
じると、通過位相が変化しビーム形成に問題が起こる場
合があった。
ベルにより通過位相が変化する特性を示す。このため、
周波数変化に伴い、信号源のレベル、分配器の損失、移
相器の損失等が変動し、増幅器の入力レベルに変動が生
じると、通過位相が変化しビーム形成に問題が起こる場
合があった。
【０００９】これを避けるために、増幅器を線形動作に
て用いることも考えられる。しかし、線形動作では電力
付加効率が低くなり、レーダ装置の消費電力が増大し、
冷却システムが大規模となり、コストが増大することと
なる欠点があった。
て用いることも考えられる。しかし、線形動作では電力
付加効率が低くなり、レーダ装置の消費電力が増大し、
冷却システムが大規模となり、コストが増大することと
なる欠点があった。
【００１０】また、電子走査レーダ装置で、ビームをレ
ーダ開口面の正面（走査角０度）以外に設定した場合の
送信波の概要を図４に示す。走査方向に直角に等波面を
定義すると、各アンテナ素子から放射された送信波は、
等波面上で位相が揃っていることになる。このとき走査
方向外側の経路は内側よりも等波面までの伝送経路が長
くなり、その大きさは最大で開口上の両端のアンテナ素
子の間隔をａ、走査角をθとすると ａ sin θとな
る。
ーダ開口面の正面（走査角０度）以外に設定した場合の
送信波の概要を図４に示す。走査方向に直角に等波面を
定義すると、各アンテナ素子から放射された送信波は、
等波面上で位相が揃っていることになる。このとき走査
方向外側の経路は内側よりも等波面までの伝送経路が長
くなり、その大きさは最大で開口上の両端のアンテナ素
子の間隔をａ、走査角をθとすると ａ sin θとな
る。
【００１１】この結果、チャープの周波数範囲が大きい
場合にはこの伝送経路差によりアンテナ素子間の相対位
相変化が生じる。これを防ぐため、従来のレーダ装置で
は、アンテナ開口を複数の小さな開口のサブアレイに分
割してサブアレイ内の伝送線路差を小さくした上で、サ
ブアレイ間の相対位相差を補正するために、各サブアレ
イごとに可変遅延線路型移相器を設けていた。ところが
可変遅延線路型移相器は形状が大きく、レーダシステム
が大型化し、コストが増大することとなる欠点があっ
た。
場合にはこの伝送経路差によりアンテナ素子間の相対位
相変化が生じる。これを防ぐため、従来のレーダ装置で
は、アンテナ開口を複数の小さな開口のサブアレイに分
割してサブアレイ内の伝送線路差を小さくした上で、サ
ブアレイ間の相対位相差を補正するために、各サブアレ
イごとに可変遅延線路型移相器を設けていた。ところが
可変遅延線路型移相器は形状が大きく、レーダシステム
が大型化し、コストが増大することとなる欠点があっ
た。
【００１２】特に近年、高分解能の要求を満たすため、
チャープの周波数範囲が大きくなると、上記の位相変化
が拡大するため、大きな問題となっている。
チャープの周波数範囲が大きくなると、上記の位相変化
が拡大するため、大きな問題となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の電子走査レーダ装置ではチャープをかけた場合に各
アンテナ素子間の相対位相に変化が生じ、ビーム形成に
問題が生ずる場合があり、有効な解決策がなかった。
来の電子走査レーダ装置ではチャープをかけた場合に各
アンテナ素子間の相対位相に変化が生じ、ビーム形成に
問題が生ずる場合があり、有効な解決策がなかった。
【００１４】本発明の目的は、チャープをかけてもビー
ム形成に問題が生ぜず、効率が高く、安価な電子走査レ
ーダ装置を提供することにある。
ム形成に問題が生ぜず、効率が高く、安価な電子走査レ
ーダ装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、構成要素として複数のアンテナ素子を含
むアンテナアレイと、前記アンテナ素子に接続された複
数の増幅器と複数の移相器とを具備し、前記増幅器と前
記移相器と前記アンテナ素子には周波数変調された高周
波信号を供給する電子走査レーダ装置において、周波数
変位量に応じて移相器を切換えることを特徴とする。
めに本発明は、構成要素として複数のアンテナ素子を含
むアンテナアレイと、前記アンテナ素子に接続された複
数の増幅器と複数の移相器とを具備し、前記増幅器と前
記移相器と前記アンテナ素子には周波数変調された高周
波信号を供給する電子走査レーダ装置において、周波数
変位量に応じて移相器を切換えることを特徴とする。
【００１６】また、高周波信号はパルス変調されてお
り、パルス内で周波数変調されていることを特徴とす
る。
り、パルス内で周波数変調されていることを特徴とす
る。
【００１７】また、移相器の切換えタイミングを複数の
移相器間でずらすことを特徴とする。
移相器間でずらすことを特徴とする。
【００１８】また、複数の増幅器を非線形動作させるこ
とを特徴とする。
とを特徴とする。
【００１９】このように構成された電子走査レーダ装置
では、各アンテナに供給される信号の周波数変調に伴う
位相変化を、各アンテナ素子に接続された移相器を周波
数変位量に応じて切換えることにより補正する。
では、各アンテナに供給される信号の周波数変調に伴う
位相変化を、各アンテナ素子に接続された移相器を周波
数変位量に応じて切換えることにより補正する。
【００２０】また、移相器切換えの瞬間に生じる信号の
不連続は、スペクトラムの拡大を引き起こす可能性があ
るが、各アンテナ素子間で切換えのタイミングをずらす
ことにより、空間で合成された送信信号ではスペクトラ
ムの拡大を抑えることができる。また、非線形特性を有
する増幅器は、周波数変調により入力レベル変動が生じ
ると、位相変動を起こすため、各アンテナに供給される
信号の周波数変調に伴う位相変化がより大きくなる。し
かし、位相変化を移相器を用いて補正できるから、電力
付加効率の高い非線形特性を有する増幅器を用いてもビ
ーム形成に問題がない。
不連続は、スペクトラムの拡大を引き起こす可能性があ
るが、各アンテナ素子間で切換えのタイミングをずらす
ことにより、空間で合成された送信信号ではスペクトラ
ムの拡大を抑えることができる。また、非線形特性を有
する増幅器は、周波数変調により入力レベル変動が生じ
ると、位相変動を起こすため、各アンテナに供給される
信号の周波数変調に伴う位相変化がより大きくなる。し
かし、位相変化を移相器を用いて補正できるから、電力
付加効率の高い非線形特性を有する増幅器を用いてもビ
ーム形成に問題がない。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２２】図１は本発明の実施の一形態を示す。図３
と同一又は相当する部分には同じ番号を付した。信号源
１１から各アンテナ素子１５１〜１５ｎに至る経路の通
過位相の周波数変化の相対誤差を補正するためのデータ
が、位相補正データテーブル１９に書き込まれている。
変調制御器１６から供給される変調周波数データに従っ
て、周波数変位量に相当する補正データが位相補正デー
タテーブル１９から取り出される。補正演算器１８は、
ビーム制御器１７から出力されたビーム制御データに補
正データを加算して移相器１３１〜１３ｎに出力する。
と同一又は相当する部分には同じ番号を付した。信号源
１１から各アンテナ素子１５１〜１５ｎに至る経路の通
過位相の周波数変化の相対誤差を補正するためのデータ
が、位相補正データテーブル１９に書き込まれている。
変調制御器１６から供給される変調周波数データに従っ
て、周波数変位量に相当する補正データが位相補正デー
タテーブル１９から取り出される。補正演算器１８は、
ビーム制御器１７から出力されたビーム制御データに補
正データを加算して移相器１３１〜１３ｎに出力する。
【００２３】図２は、アンテナ素子に供給される信号の
周波数変化に伴う相対的な位相変化の様子を、図２
（ａ）本発明の実施の一形態（補正後）の場合と、図２
（ｂ）従来例（補正前）の場合で示す。図２は（ａ）、
（ｂ）とも、横軸は周波数変化量（ＭＨｚ）、縦軸は相
対位相変化量（ｄｅｇ）である。
周波数変化に伴う相対的な位相変化の様子を、図２
（ａ）本発明の実施の一形態（補正後）の場合と、図２
（ｂ）従来例（補正前）の場合で示す。図２は（ａ）、
（ｂ）とも、横軸は周波数変化量（ＭＨｚ）、縦軸は相
対位相変化量（ｄｅｇ）である。
【００２４】アンテナ素子１５１に供給される信号Ｓ1
に対するアンテナ素子１５２に供給される信号Ｓ2 、同
じくＳ3 の相対位相変化を、基準周波数ｆ0 における位
相で正規化して表している。
に対するアンテナ素子１５２に供給される信号Ｓ2 、同
じくＳ3 の相対位相変化を、基準周波数ｆ0 における位
相で正規化して表している。
【００２５】従来例では、ｆ0 で所望のビームが形成さ
れていても、周波数が変化するとアンテナ素子間の相対
位相が変わってしまうため、ビーム形成に問題が生じ
る。
れていても、周波数が変化するとアンテナ素子間の相対
位相が変わってしまうため、ビーム形成に問題が生じ
る。
【００２６】本発明では、周波数の変化に伴い相対位相
が変化すると、この変化を打ち消すように移相器が切換
制御され、相対位相変化の誤差を一定以下に補正でき
る。なお、補正誤差は移相器のビット数（分解能）によ
るが、もともとビーム形成に十分な精度が得られるよう
に移相器のビット数は決められているので問題はない。
が変化すると、この変化を打ち消すように移相器が切換
制御され、相対位相変化の誤差を一定以下に補正でき
る。なお、補正誤差は移相器のビット数（分解能）によ
るが、もともとビーム形成に十分な精度が得られるよう
に移相器のビット数は決められているので問題はない。
【００２７】本実施の形態では、補正データテーブルや
補正演算器をレーダ装置にまとめて一か所に設けてい
る。この構成では、補正されたビーム制御データを周波
数の変化に応じて移相器１３１〜１３ｎの全てに伝送す
る必要がある。このため周波数変化量が大きく、パルス
幅が短いなど、周波数変化のスピードが早いと、補正さ
れたビーム制御データを各移相器全てに伝送するのが間
に合わなくなるおそれがある。その場合は、補正データ
テーブルと補正演算器を移相器ごとに設けてもよい。こ
の構成によれば、ビーム制御データは従来の電子走査レ
ーダ装置と同様に伝送すればよく、周波数変化のスピー
ドが速くても対応できる。
補正演算器をレーダ装置にまとめて一か所に設けてい
る。この構成では、補正されたビーム制御データを周波
数の変化に応じて移相器１３１〜１３ｎの全てに伝送す
る必要がある。このため周波数変化量が大きく、パルス
幅が短いなど、周波数変化のスピードが早いと、補正さ
れたビーム制御データを各移相器全てに伝送するのが間
に合わなくなるおそれがある。その場合は、補正データ
テーブルと補正演算器を移相器ごとに設けてもよい。こ
の構成によれば、ビーム制御データは従来の電子走査レ
ーダ装置と同様に伝送すればよく、周波数変化のスピー
ドが速くても対応できる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、効率が高
く、安価な電子走査レーダ装置を提供することができ
る。
く、安価な電子走査レーダ装置を提供することができ
る。
【図１】本発明による電子走査レーダ装置の実施の一形
態を示すブロック図である。
態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）本発明のアンテナ素子に供給される信号
の周波数変化に伴う相対的な位相変化の様子を示す図で
ある。 （ｂ）従来例のアンテナ素子に供給される信号の周波数
変化に伴う相対的な位相変化の様子を示す図である。
の周波数変化に伴う相対的な位相変化の様子を示す図で
ある。 （ｂ）従来例のアンテナ素子に供給される信号の周波数
変化に伴う相対的な位相変化の様子を示す図である。
【図３】従来例の電子走査レーダ装置を示すブロック図
である。
である。
【図４】従来例の電子走査レーダ装置を説明する断面図
である。
である。
１１…信号源 １２…分配器 １３１〜１３ｎ…移相器 １４１〜１４ｎ…増幅器 １５１〜１５ｎ…アンテナ素子 １６…変調制御器 １７…ビーム制御器 １８…補正演算器 １９…対周波数位相補正データテーブル
Claims (4)
- 【請求項１】 構成要素として複数のアンテナ素子を含
むアンテナアレイと、前記アンテナ素子に接続された複
数の増幅器と複数の移相器とを具備し、前記増幅器と前
記移相器と前記アンテナ素子には周波数変調された高周
波信号を供給する電子走査レーダ装置において、周波数
変位量に応じて移相器を切換えることを特徴とする電子
走査レーダ装置。 - 【請求項２】 高周波信号はパルス変調されており、パ
ルス内で周波数変調されていることを特徴とする請求項
１記載の電子走査レーダ装置。 - 【請求項３】 移相器の切換えタイミングを複数の移相
器間でずらすことを特徴とする請求項１乃至請求項２記
載の電子走査レーダ装置。 - 【請求項４】 複数の増幅器を非線形動作させることを
特徴とする請求項１および請求項２乃至請求項３記載の
電子走査レーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9037802A JPH10239418A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 電子走査レーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9037802A JPH10239418A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 電子走査レーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239418A true JPH10239418A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12507650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9037802A Pending JPH10239418A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 電子走査レーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10239418A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008527732A (ja) * | 2005-01-17 | 2008-07-24 | セントレ ナショナル デ ラ レチャーチェ シャーティフィック | 積み重ねられた薄層状の超伝導素子を可変インダクタンスとして使用する方法，同素子を含んだデバイス及び同素子のコントロール方法 |
| JP2013124888A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Fujitsu Ltd | レーダ装置および検出方法 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP9037802A patent/JPH10239418A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008527732A (ja) * | 2005-01-17 | 2008-07-24 | セントレ ナショナル デ ラ レチャーチェ シャーティフィック | 積み重ねられた薄層状の超伝導素子を可変インダクタンスとして使用する方法，同素子を含んだデバイス及び同素子のコントロール方法 |
| JP2013124888A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Fujitsu Ltd | レーダ装置および検出方法 |
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