JPH10339773A - アレイ型レーダ装置 - Google Patents

アレイ型レーダ装置

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JPH10339773A
JPH10339773A JP9151341A JP15134197A JPH10339773A JP H10339773 A JPH10339773 A JP H10339773A JP 9151341 A JP9151341 A JP 9151341A JP 15134197 A JP15134197 A JP 15134197A JP H10339773 A JPH10339773 A JP H10339773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antennas
antenna
distribution
virtual
side lobe
Prior art date
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Pending
Application number
JP9151341A
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English (en)
Inventor
Yukinori Yamada
幸則 山田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ開口長が固定の場合、主ビームのビ
ーム幅を小さくすることと、主ビームに対するサイドロ
ーブレベルを小さくすることとは背反し、両立させるこ
とは困難である。 【解決手段】 複数のアンテナの両端夫々の外側に仮想
アンテナを設定し、複数のアンテナの給電量又は増幅度
が両端にいくに従い所定の非線形関数で減少し、仮想ア
ンテナにおいて零となるように設定する。このため、見
掛け上のアンテナ開口長を仮想アンテナの位置まで延長
して合成アンテナパターンのビーム幅を小さくすること
ができ、かつ、主ビームに対するサイブローブレベルが
高くなることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアレイ型レーダ装置
に関し、複数個のアンテナ素子の合成ビームで目標物体
を検出するアレイ型レーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば特開平2−18319
1号公報に記載のように、複数のアンテナ素子夫々の位
相を移相器で制御し、各アンテナ素子の合成ビームによ
り目標物体を検出するフェーズド・アレイ・レーダ等の
アレイ型レーダ装置がある。アレイ型レーダ装置では配
列された各アンテナ素子の給電量(又は増幅量)を両端
にいくに従い減少するよう設定することにより様々なア
ンテナパターンの合成ビームを形成することが考えられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】アレイ型レーダ装置で
は、一般的に、指向性を高くする観点から主ビームのビ
ーム幅が小さい方が望ましく、かつ、検出精度上の観点
から主ビームに対するサイドローブレベルが小さい方が
望ましい。しかしながら、アンテナ開口長が固定の場
合、主ビームのビーム幅を小さくすることと、主ビーム
に対するサイドローブレベルを小さくすることとは背反
し、両立させることは困難であり、周知の給電分布(又
は増幅度分布)を用いた場合、主ビームのビーム幅を小
さくすることと主ビームに対するサイドローブレベルを
小さくすることのいずれか一方を妥協せざるを得ないと
いう問題があった。
【0004】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、複数のアンテナの両端の外側に仮想アンテナを設
け、この仮想アンテナの給電量又は増幅度が零となるよ
うな給電分布又は増幅度分布とすることにより、合成ア
ンテナパターンのビーム幅を小さくできると共に、主ビ
ームに対するサイドローブレベルを小さくできるアレイ
型レーダ装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、等間隔で配列された複数のアンテナに対し、両端に
いくに従い給電量又は増幅度が所定の非線形関数で減少
する給電分布又は増幅度分布とし、前記複数のアンテナ
の合成による合成アンテナパターンで目標物体を検出す
るアレイ型レーダ装置において、前記複数のアンテナの
両端夫々の外側に仮想アンテナを設定し、前記複数のア
ンテナの給電量又は増幅度が両端にいくに従い前記所定
の非線形関数で減少し、前記仮想アンテナにおいて零と
なるように設定する。
【0006】このように、複数のアンテナの給電量又は
増幅度が両端にいくに従い所定の非線形関数で減少し、
仮想アンテナにおいて零となるように設定したため、見
掛け上のアンテナ開口長を仮想アンテナの位置まで延長
して合成アンテナパターンのビーム幅を小さくすること
ができ、かつ、主ビームに対するサイドローブレベルが
高くなることを防止できる。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のアレイ型レーダ装置において、前記仮想アンテナは、
前記複数のアンテナの両端夫々の外側に各1個を設定す
る。このように、仮想アンテナは複数のアンテナの両端
に、複数でなく、1つずつ設定されるため、実際のアン
テナ開口長を変えることなく見掛け上のアンテナ開口長
を長くすることができ、合成アンテナパターンのビーム
幅を小さくできる。
【0008】
【発明の実施の形態】図2は本発明装置の第1実施例の
フェーズド・アレイ・レーダのブロック図を示す。同図
中、発振器10は信号処理回路12から制御されて、例
えば周波数60GHz程度の発振信号を出力し、この発
振信号は送信アンテナ14から例えば車両前方の目標物
体に向けて放射される。一方、発振信号の一部はミキサ
16に供給される。
【0009】目標物体からの反射波は受信アンテナ18
1 〜18n 夫々で受信される。受信アンテナ181 〜1
n は間隔dで水平面と平行に一列に並べて配設されて
いる。自動車用レーダ装置の場合、スペースの関係上、
アンテナの数はそれほど多くとれず、nは10程度であ
る。各受信アンテナ181 〜18n 夫々の受信信号は移
相器201 〜20n 夫々で移相された後、増幅器221
〜22n 夫々で増幅され、加算器24で加算混合され
る。この加算器24の出力信号はミキサ16に供給さ
れ、発振信号との差分演算によりビート信号が生成され
る。このビート信号は信号処理回路12に供給され、目
標物体までの距離又は相対速度等が演算されて出力され
る。
【0010】上記の移相器201 〜20n 夫々の移相量
は図示しない制御回路によって独立に設定され、これに
よって受信アンテナ181 〜18n の合成された指向性
パターンの向きを可変でき、例えば受信アンテナ181
〜18n の並んだ直線と垂直な方向を中心として左右に
振る走査が可能となる。次にアレイ型レーダのアンテナ
パターンについて説明する。図3に示すように間隔dで
一列に並べたアンテナ301 〜308 を送信アンテナと
して使用する場合について考える。各アンテナ301
308 夫々の給電電流をi1 〜i8 とする。ここで、ア
ンテナ301 〜308 間の距離であるアンテナ開口長を
a=(n−1)・dとし、送信信号の波長をλとして、
各給電電流i1 〜i8 を同振幅、同位相とした給電分布
がユニフォーム分布の場合の合成アンテナパターンは、
ビーム幅は50.8・λ/aとなり、第1サイドローブ
レベルは−13.2dBとなる。上記のビーム幅は、主
ビームの最大値から−3dBの位置におけるアンテナ角
度であり、第1サイドローブレベルは第1サイドローブ
のピークのレベルである。
【0011】上記のユニフォーム分布ではサイドローブ
レベルが高く誤検出の原因となるため、給電分布を両端
のアンテナにいくに従い減少させるテーパ型給電を行う
のが一般的である。アンテナ301 〜308 の給電分布
を図4(A)に示すようにエンベロープがコサイン関数
となるコサイン分布にした場合の合成アンテナパターン
は同図(B)に示すようになる。この場合のビーム幅θ
1 は68.8・λ/{(n−1)・d}であり、主ビー
ムの最大レベルと第1サイドローブレベルとの差SL1
は−23dBである。
【0012】このようにコサイン分布ではビーム幅θ1
が広くなるため、全体にΔだけオフセットをつけた図5
(A)に示すようなオフセット付きコサイン分布が考え
られる。この場合の合成アンテナパターンは同図(B)
に示すようにビーム幅θ2 はコサイン分布におけるビー
ム幅θ1 より小さくなる。しかし、サイドローブレベル
が高くなって、主ビームの最大レベルと第1サイドロー
ブレベルとの差SL2はコサイン分布における差SL1
より小さくなる。この傾向はオフセット量Δが大きくな
るほど顕著となり、最終的にはユニフォーム分布に近付
く。つまり、オフセット付きコサイン分布でもビーム幅
を狭く、サイドローブレベルを低くするという両方の要
求を満足することができない。
【0013】本発明ではアンテナ301 〜308 のアレ
イの両端から外側の間隔dの位置に仮想アンテナ3
0 ,309 を設定する。そして、図1(A)に示すよ
うに仮想アンテナ300 ,309 の給電電流が零とな
り、仮想アンテナ300 ,309 及びアンテナ301
308 の給電分布がエンベロープがコサイン関数となる
コサイン分布とする。
【0014】このような給電分布とすることでアンテナ
開口長を見掛け上(n+1)・dとすることかできる。
この場合の合成アンテナパターンは同図(B)に示すよ
うになり、ビーム幅θ3 は68.8・λ/{(n+1)
・d}であり、主ビームの最大レベルと第1サイドロー
ブレベルとの差SL3 は−23dBである。つまり、図
4(A)の給電分布に対してビーム幅を(n−1)/
(n+1)だけ狭くすることができる。これはn=8の
とき0.78倍であり、n=4のとき0.6倍である。
また、主ビームの最大レベルと第1サイドローブレベル
との差を同一のままにすることができる。
【0015】なお、図3では送信アンテナとして説明を
行ったが、これは受信アンテナの場合もまったく同一で
ある。受信アンテナの場合は、各アンテナ301 〜30
8 の受信信号夫々に対する増幅度を図1(A)に示す給
電分布と同一の増幅度分布とすることにより同図(B)
の合成アンテナパターンを得ることができる。図2に示
す実施例では増幅器241 〜24n の増幅度分布を上記
のように設定する。
【0016】図6は本発明装置の第2実施例のデジタル
・ビームフォーミング・レーダのブロック図を示す。同
図中、発振器40はデジタル信号処理回路42から制御
されており、例えば周波数60GHz程度の発振信号を
出力し、この発振信号は送信アンテナ44から例えば車
両前方の目標物体に向けて放射される。一方、発振信号
の一部はミキサ461 〜46n 夫々に供給される。
【0017】目標物体からの反射波は受信アンテナ48
1 〜48n 夫々で受信される。受信アンテナ481 〜4
n は間隔dで水平面と平行に一列に並べて配設されて
いる。各受信アンテナ481 〜48n 夫々の受信信号は
増幅度が同一の増幅器501〜50n 夫々で増幅された
後、ミキサ461 〜46n 夫々に供給され、発振信号と
の差分演算によりビート信号が生成される。各ビート信
号は低域フィルタ52 1 〜52n 夫々に供給され、不要
高周波成分を除去される。この後、A/D変換器541
〜54n 夫々でデジタル化されてデジタル信号処理回路
(DSP)42に供給される。
【0018】図7はデジタル信号処理回路(DSP)4
2が実行する処理のフローチャートを示す。同図中、デ
ジタル信号処理回路42はステップS10でA/D変換
器541 〜54n 夫々から供給されるビート信号のチャ
ネル間の位相補正を行う。ここで、チャネルとは受信ア
ンテナ481 〜48n 夫々を表わしており、チャネル間
の位相補正とはチャネル毎に信号配線長が異なり、この
配線長の違いによる位相の変化を補正することである。
次にステップS20でビート信号のチャネル間の振幅補
正を行う。ここでは各チャネルの増幅器501 〜50n
夫々の増幅度の違いを補正する。
【0019】この後、ステップS30では走査のための
ビーム振り角に応じたチャネル毎の位相量で各チャネル
のビート信号を位相する。これはビームを振って走査す
るためである。次にステップS40で各チャネルのビー
ト信号に対し、図1(A)に示す給電分布と同一の増幅
度分布となるよう増幅を行う。次にステップS50では
各チャネルビート信号を合成し、合成結果を所定の領域
にセーブする。ステップS60では全てのビーム振り角
に対する処理が終了したかどうかを判別し、終了してい
なければステップS30に進んでステップS30〜S5
0を繰り返す。終了している場合にはステップS70に
進み、レーダ信号処理、つまり、目標物体までの距離又
はこれに加えて相対速度を演算する処理を行い、処理サ
イクルを終了する。
【0020】この実施例ではA/D変換器541 〜54
n 夫々から1回のデータ読み込みでデジタル信号処理回
路42から図8(A)に示す様々なアンテナパターンI
a〜Ieの信号処理を行うことができる。なお、図2に
示す実施例では移相器201〜20n 夫々の移相量が設
定されているため、信号処理回路12はミキサ16から
1回の信号読み込みで図8(B)に示す1つのアンテナ
パターンIIの信号処理だけを行うことができる。
【0021】なお、上記実施例では給電分布又は増幅度
分布として、エンベロープがコサイン関数となるコサイ
ン分布を用いているが、これは例えばコサイン2乗分布
等の他の非線形関数の分布を用いても良く、上記実施例
に限定されない。
【0022】
【発明の効果】上述の如く、請求項1に記載の発明は、
等間隔で配列された複数のアンテナに対し、両端にいく
に従い給電量又は増幅度が所定の非線形関数で減少する
給電分布又は増幅度分布とし、前記複数のアンテナの合
成による合成アンテナパターンで目標物体を検出するア
レイ型レーダ装置において、前記複数のアンテナの両端
夫々の外側に仮想アンテナを設定し、前記複数のアンテ
ナの給電量又は増幅度が両端にいくに従い前記所定の非
線形関数で減少し、前記仮想アンテナにおいて零となる
ように設定する。
【0023】このように、複数のアンテナの給電量又は
増幅度が両端にいくに従い所定の非線形関数で減少し、
仮想アンテナにおいて零となるように設定したため、見
掛け上のアンテナ開口長を仮想アンテナの位置まで延長
して合成アンテナパターンのビーム幅を小さくすること
ができ、かつ、主ビームに対するサイドローブレベルが
高くなることを防止できる。
【0024】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のアレイ型レーダ装置において、前記仮想アンテ
ナは、前記複数のアンテナの両端夫々の外側に各1個を
設定する。このように、仮想アンテナは複数のアンテナ
の両端に、複数でなく、1つずつ設定されるため、実際
のアンテナ開口長を変えることなく見掛け上のアンテナ
開口長を長くすることができ、合成アンテナパターンの
ビーム幅を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の給電分布及び合成アンテナパターンを
示す図である。
【図2】本発明装置のブロック図である。
【図3】本発明を説明するための図である。
【図4】従来の給電分布及び合成アンテナパターンを示
す図である。
【図5】従来の給電分布及び合成アンテナパターンを示
す図である。
【図6】本発明装置のブロック図である。
【図7】デジタル信号処理回路の実行する処理のフロー
チャートである。
【図8】図2及び図6夫々の装置のアンテナパターンを
示す図である。
【符号の説明】
10 発振器 12 信号処理回路 14,44 送信アンテナ 181 〜18n ,481 〜48n 受信アンテナ 201 〜20n 移相器 221 〜22n ,501 〜50n 増幅器 24 加算器 16,461 〜46n ミキサ 42 デジタル信号処理回路(DSP) 521 〜52n 低域フィルタ 541 〜54n A/D変換器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 等間隔で配列された複数のアンテナに対
    し、両端にいくに従い給電量又は増幅度が所定の非線形
    関数で減少する給電分布又は増幅度分布とし、前記複数
    のアンテナの合成による合成アンテナパターンで目標物
    体を検出するアレイ型レーダ装置において、 前記複数のアンテナの両端夫々の外側に仮想アンテナを
    設定し、前記複数のアンテナの給電量又は増幅度が両端
    にいくに従い前記所定の非線形関数で減少し、前記仮想
    アンテナにおいて零となるように設定したことを特徴と
    するアレイ型レーダ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアレイ型レーダ装置に
    おいて、 前記仮想アンテナは、前記複数のアンテナの両端夫々の
    外側に各1個を設定することを特徴とするアレイ型レー
    ダ装置。
JP9151341A 1997-06-09 1997-06-09 アレイ型レーダ装置 Pending JPH10339773A (ja)

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JP9151341A JPH10339773A (ja) 1997-06-09 1997-06-09 アレイ型レーダ装置

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JP9151341A JPH10339773A (ja) 1997-06-09 1997-06-09 アレイ型レーダ装置

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JP (1) JPH10339773A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103472462A (zh) * 2013-09-05 2013-12-25 北京星地恒通信息科技有限公司 多波瓣信号的处理方法和装置
CN110045334A (zh) * 2019-02-28 2019-07-23 西南电子技术研究所(中国电子科技集团公司第十研究所) 低副瓣零陷波束形成方法

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