JPH11211815A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイドローブクラッタを除去し、レンジプロ
ファイルの劣化を改善するレーダ装置を得ること。 【解決手段】 この発明のレーダ装置は信号処理器が、
複数のレンジビンから構成されるレンジビンバンクと、
レンジビンの出力に対してサイドローブクラッタの除去
を行うクラッキャンセラと、目標の距離及び速度に基づ
き目標のレンジプロファイルの合成に使用するレンジビ
ンの選択手段と、選択された目標レンジビンの出力にお
ける目標の反射波の電力とその前後のレンジビンからサ
イドローブクラッタの電力を算出し、目標の反射波とサ
イドローブクラッタの電力比が所要のしきい値を超えた
場合に、クラッタキャンセラを作動させる制御回路とを
備えるようにしたものである。

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、目標とする飛行
体を追尾し、周波数を段階的に変化させた複数のパルス
を送信し、受信したパルスから目標のレンジプロファイ
ルを合成するレーダ装置に関するもので、特に目標の反
射波とサイドローブクラッタが共存する場合、サイドロ
ーブクラッタを除去し、レンジプロファイルの劣化改善
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のレーダ装置として、例え
ば、Ｄ．Ｒ．Ｗｅｈｎｅｒ，“Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ Ｒａｄａｒ”，Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ
（１９８７）に示されたものがあり、図９は上記文献に
示された従来のレーダ装置の一例を示した図である。

【０００３】図９において、１は送信機、２はステップ
周波数発振器、３はパルス変調器、４ｆは制御回路、５
は送受切換器、６はアンテナ、７は受信機、８はレンジ
ビンバンク、９ｂはレンジビン選択回路、１２はメモ
リ、１３は逆フーリエ変換処理器、１４ｂは信号処理
器、１５ｂは情報処理器、１６はドップラ位相補償回路
である。

【０００４】図９を参照して、従来のレーダ装置の動作
について説明する。ステップ周波数発振器２は、制御回
路４ｆから入力される周波数制御信号に基づき、出力の
周波数を制御する。パルス変調器３は、制御回路４ｆか
ら入力されるパルス制御信号に基づき、パルス幅及びパ
ルス繰返し時間を設定した送信トリガ信号を生成して、
送信機に出力する。制御回路４ｆは、各パルス毎に周波
数が段階的に変化するように、周波数制御信号を制御し
て、ステップ周波数発振器２に出力する。この時、第ｎ
番目に送信されるパルスの周波数Ｆは、周波数初期値を
Ｆ₀ ，周波数ステップ値をΔＦとして、式（１）に基づ
いて設定される。 Ｆ＝Ｆ₀ ＋（ｎ−１）ΔＦ ・・・・・・・・・（１）

【０００５】また、制御回路４ｆは、パルス制御信号に
より、パルス幅，パルス繰返し時間及び送信タイミング
を、パルス変調器３に出力する。送信機１は、ステップ
周波数発振器２の出力を増幅し、パルス変調器３の送信
トリガ信号に同期して、パルスを生成して出力する。送
信機１から出力されたパルスは、送受切換器５を介して
アンテナ６に給電され、アンテナ６より空間に放射され
る。次いでアンテナ６は、目標から反射されたパルスを
受信し、送受切換器５を介して、受信機７に出力する。
パルスは、受信機７において、ビデオ信号に周波数変換
された後、位相検波及びディジタル変換され、受信信号
として信号処理器１４ｂに出力される。

【０００６】次に、図２、図９及び図１０を参照して信
号処理器１４ｂの動作について説明する。図２は、レー
ダ装置が前方の目標に対して、パルスを送信している状
況を示している。ここで、アンテナ６の電波の放射及び
受信パターンは、メインビームとサイドローブからなる
アンテナパターンとして示される。図１０は、図２の状
況において、レーダ装置のアンテナ６が受信する信号に
ついて説明する図である。図中、レーダ装置のアンテナ
６のメインビームにより受信される目標の反射波は、受
信パルスとして示されており、このパルス幅に相当する
間隔をレンジビンという単位として、受信した信号を分
割している。また、アンテナ６のサイドローブにより受
信される地表面の反射波は、サイドローブクラッタとし
て示されている。レンジビンバンク８は、図１０におけ
るレンジビンに対応させて、受信信号を分割する。次い
で、レンジビン選択回路９ｂは、情報処理器１５ｂから
入力された目標距離及び速度データに基づき、目標のレ
ンジプロファイルの合成に使用する目標レンジビンを選
択する。選択されたレンジビンの受信信号は、ドップラ
位相補償回路１６に出力され、ここで情報処理器１５ｂ
から入力された目標速度データに基づいて、ドップラ効
果による位相シフト量の補償を行った後、複素数データ
として、送信周波数データとともにメモリ１２にストア
される。メモリ１２にストアされた複素数データは各送
信周波数毎に読み出され、逆フーリエ変換処理器１３に
おいて、逆フーリエ変換処理が実行され、目標のレンジ
プロファイルが合成される。

【０００７】以上のようにして、周波数を段階的に変化
させた複数のパルスを送信し、目標から反射されたパル
スから、この目標のレンジプロファイルを合成すること
ができる。

【０００８】

【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るので、選択した目標レンジビ
ンの出力に、目標の反射波とサイドクラッタクラッタが
共存する場合があり、このサイドローブクラッタによ
り、レンジプロファイルが劣化するという課題があっ
た。また、目標の移動による受信信号の位相変化をドッ
プラ位相補償回路により補償するため、信号処理器の負
荷が重くなるという課題があった。

【０００９】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あり、選択したレンジビンの出力
に、目標の反射波とサイドローブクラッタが共存する場
合、サイドローブクラッタを除去し、目標のレンジプロ
ファイルの劣化を改善したレーダ装置を得ることを目的
とする。また、ドップラ位相補償回路を用いずに目標の
移動による受信信号の位相変化の影響を改善し、簡素な
構成で、信号処理器の負荷を軽減したレーダ装置を得る
ことを目的とする。

【００１０】

【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、請求項１に係わる発明は、目標とする飛行体を追
尾し、距離及び速度情報を取得するとともに、上記の目
標に対して、周波数を段階的に変化させた複数のパルス
を送信し、上記目標から反射されたパルスを受信し、こ
れらのパルスから上記目標のレンジプロファイルを合成
する飛行体搭載のレーダ装置において、受信した上記パ
ルスから生成された受信信号から上記目標のレンジプロ
ファイルを合成する信号処理器が、受信信号を一定の時
間間隔で分割し、複数のレンジビンから構成されるレン
ジビンバンクと、情報処理器から入力された目標距離及
び速度データに基づき、上記目標のレンジプロファイル
の合成に使用する目標レンジビンとその前後のレンジビ
ンを選択するレンジビン選択手段と、上記レンジビン選
択手段により選択されたレンジビンの出力を入力し、目
標レンジビンから目標の反射波の電力を算出するととも
に、目標レンジビンの前後のレンジビンからサイドロー
ブクラッタの電力を算出し、算出した目標の反射波とサ
イドローブクラッタの電力を振幅データとして出力する
前振幅検波手段と、上記レンジビン選択手段により選択
された目標レンジビンの出力に対して、自機下方の地表
面より反射されるサイドローブクラッタの除去を行うク
ラッタキャンセラと、上記前振幅検波手段から入力され
た振幅データに基づき、目標の反射波とサイドローブク
ラッタの電力比を算出し、この電力比がしきい値を超え
た場合に、クラッタキャンセラ制御信号により、上記ク
ラッタキャンセラを作動させる制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に係わる発明は、請求項１
記載のレーダ装置の制御手段が、外部機器から入力され
た自機高度データと、情報処理器から入力された目標距
離データを比較し、これらが等しい場合に送信タイミン
グを遅延させたパルス制御信号をパルス変調器に対して
出力する手段を有することを特徴とする。

【００１２】また、請求項３に係わる発明は、請求項１
記載のレーダ装置の制御手段が、制御手段が、情報処理
器から入力された目標速度データに基づき、パルスの送
信間隔を変化させたパルス制御信号をパルス変調器に出
力する手段を有することを特徴とする。

【００１３】また、請求項４に係わる発明は、請求項１
記載のレーダ装置の制御手段が、制御手段が、情報処理
器から入力された目標速度データに基づき、パルスの送
信数を変化させたパルス制御信号をパルス変調器に出力
するとともに、各パルス間の周波数の変化量である周波
数ステップ値を変化させた周波数制御信号をステップ周
波数発振器に出力する手段を有することを特徴とする。

【００１４】また、請求項５に係わる発明は、請求項１
記載のレーダ装置の制御手段が、情報処理器から入力さ
れた目標の有効反射面積データに基づき、周波数ステッ
プ値を変化させた周波数制御信号をステップ周波数発振
器に出力する手段を有することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
レーダ装置の実施の形態１を示す構成図である。図中、
１〜３，５〜８，１２，１３は従来のレーダ装置と同一
のものであり、同一符号を付し説明を省く。４ａは制御
回路、９ａはレンジビン選択回路、１０は前振幅検波回
路、１１はクラッタキャンセラ、１４ａは信号処理器、
１５ａは情報処理器である。

【００１６】次に、図１〜図４を参照して、本発明に係
わる実施の形態１の動作について説明する。まず、図２
に示すように、レーダ装置が前方の目標に対して、周波
数を段階的に変化させて複数のパルスを送信し、目標か
ら反射されたパルスを受信し、これらのパルスから目標
のレンジプロファイルを合成する状況を考える。信号処
理器１４ａのレンジビンバンク８以後の回路の動作につ
いて説明する。レンジビン選択回路９ａは、情報処理器
１５ａから入力された目標距離及び速度データに基づ
き、目標のレンジプロファイルの合成に使用する目標レ
ンジビンとその前後のレンジビンを選択する。次いで、
前振幅検波回路１０は、レンジビン選択回路９ａにより
選択されたレンジビンの出力を入力し、目標レンジビン
から目標の反射波の電力を算出するとともに、目標レン
ジビンの前後のレンジビンからサイドローブクラッタの
電力を算出し、これらの算出した目標の反射波とサイド
ローブクラッタの電力を振幅データとして制御回路４ａ
に送出する。

【００１７】次いで、図３を参照して、制御回路４ａに
より行われるクラッタキャンセラ１１の制御動作につい
て説明する。制御回路４ａは、前振幅検波回路１０から
入力された振幅データに基づき、目標の反射波とサイド
ローブクラッタの電力比を算出し、この電力比が所要の
しきい値を超えた場合に、クラッタキャンセラ制御信号
により、上記クラッタキャンセラ１１を作動させる。ク
ラッタキャンセラ１１としては、例えば、Ｍ．Ｉ．Ｓｋ
ｏｌｎｉｋ，“ＲＡＤＡＲ ＨＡＮＤＢＯＯＫ”，Ｍｃ
Ｇｒｏｗ Ｈｉｌｌ（１９９０）に示されているクラッ
タトラッカＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎ
ｄｉｃａｔｏｒ）を用いて、レンジビン出力に含まれて
いるサイドローブクラッタを除去する。クラッタキャン
セラ１１の動作について図４を参照して説明する。図４
はクラッタキャンセラ１１の入出力信号の周波数スペク
トラムを示す図である。図４（ａ）は、クラッタキャン
セラ入力前の受信信号の周波数スペクトラムを示したも
のであり、周波数領域において、目標の反射波とサイド
ローブクラッタは分離されている。図４（ｂ）は、クラ
ッタキャンセラ出力後の受信信号の周波数スペクトラム
を示している。同図において、クラッタキャンセラは、
サイドローブクラッタの中心周波数に制御されており、
これにより、サイドローブクラッタが受信信号から除去
されていることが示されている。クラッタキャンセラ１
１の出力は、複素数データとしてメモリ１２にストアさ
れる。

【００１８】以上により、実施の形態１において、選択
した目標のレンジビンの出力に、目標の反射波とサイド
ローブクラッタが共存する場合、サイドローブクラッタ
を除去し、目標のレンジプロファイルの劣化を改善する
ことができる。

【００１９】実施の形態２．この発明のレーダ装置の実
施の形態２は、実施の形態１に示した図１のレーダ装置
に加えて、図５に示すように制御回路４ｂは、外部機器
から入力された自機高度データと、情報処理器１５ａか
ら入力された目標距離データを比較し、これらが等しい
場合に、送信タイミングを遅延させたパルス制御信号を
パルス変調器３に出力する手段を備えたものである。こ
れにより最も電力値の高い自機直下のサイドローブクラ
ッタが、目標レンジビンに混入することを回避すること
ができる。

【００２０】以上により、実施の形態２において、実施
の形態１における効果に加えて、自機直下のサイドロー
ブクラッタと目標の反射波との競合を回避させ、目標の
レンジプロファイルの劣化をさらに改善することができ
る。

【００２１】実施の形態３．この発明のレーダ装置の実
施の形態３は、実施の形態１に示した図１のレーダ装置
に加えて、図６に示すように制御回路４ｃは、情報処理
器１５ａから入力された目標速度データに基づき、パル
スの送信間隔を変化させたパルス制御信号をパルス変調
器に出力する手段を備えたものである。従来のレーダ装
置では、移動目標に対するレンジプロファイルを合成す
る場合、レンジビン選択回路により選択された目標レン
ジビンの出力に対して、ドップラ位相補償回路を用い
て、目標の移動によるドップラ効果により発生する位相
シフト量の補償を行っている。この位相シフト量が信号
処理器１４ｂで合成される目標のレンジプロファイルの
劣化に与える影響は、レンジ値に換算したときの位相シ
フト量をレンジプロファイルの分解能以下に制御するこ
とにより無視することができる。図６に示す制御回路４
ｃは、目標の速度をｖ，送信するパルス数をＮ，パルス
の送信間隔をＴ，周波数ステップ値をΔＦ，ｃを光速と
して、式（２）により与えられる評価式に対して、式
（３）に示す条件を満足するように、パルス送信間隔を
変更する。 ｐ＝２Ｎ² ＴｖΔＦ／ｃ （２） ０＜ｐ＜１ （３）

【００２２】以上により、実施の形態３において、実施
の形態１における効果に加えて、ドップラ位相補償回路
を用いずに、目標の移動による受信信号の位相変化の影
響を改善し、簡素な構成で、信号処理器１４ｂの負荷を
軽減することができる。

【００２３】実施の形態４．この発明のレーダ装置の実
施の形態４は、実施の形態１に示した図１のレーダ装置
に加えて、図７に示すように制御回路４ｄは、情報処理
器１５ａから入力された目標速度データに基づき、パル
スの送信数を変化させたパルス制御信号をパルス変調器
３に出力するとともに、各パルス間の周波数の変化量で
ある周波数ステップ値を変化させた周波数制御信号をス
テップ周波数発振器に出力する手段を備えたものであ
る。即ち、実施の形態４においては、目標の移動による
位相シフト量を制御する手段として、パルスの送信数と
各パルス間の周波数の変化量である周波数ステップ値を
変化させている。図７に示す制御回路４ｄは、実施の形
態３において示した式（２）により与えられる評価式に
対して、式（３）に示す条件を満足するように、送信す
るパルス数Ｎおよび周波数ステップ値ΔＦを変更する。

【００２４】以上のように、実施の形態４において、実
施の形態１における効果に加えて、ドップラ位相補償回
路を用いずに、目標の移動による受信信号の位相変化の
影響を改善し、簡素な構成で、信号処理器１４ｂの負荷
を軽減することができる。

【００２５】実施の形態５．この発明のレーダ装置の実
施の形態５は、実施の形態１に示した図１のレーダ装置
に加えて、図８に示すように制御回路４ｅは、情報処理
器１５ａより入力された目標有効反射面積データに基づ
き、周波数ステップ値を変化させた周波数制御信号をス
テップ周波数発振器２に出力する手段を備えたものであ
る。図８に示す制御回路４ｅは、式（４）で与えられる
レンジプロファイル長Ｌが、目標の有効反射面積から想
定される目標の長さに対して、十分大きい値になるよう
に、周波数ステップ値を変更する。 Ｌ＝ｃ／（２ΔＦ） ・・・・・・・（４）

【００２６】以上のように、実施の形態５において、実
施の形態１における効果に加えて、目標の大きさに対応
して、レンジプロファイルの長さを変化させることがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように請求項１に係わる発明によ
れば、信号処理器が、複数のレンジビンから構成される
レンジビンバンクの出力に、目標距離及び速度データに
基づき、目標のレンジプロファイルの合成に使用する目
標レンジビンとその前後のレンジビンを選択するレンジ
ビン選択手段と、選択された目標レンジビンから目標の
反射波の電力を算出するとともに、目標レンジビンの前
後のレンジビンからサイドローブクラッタの電力を算出
し、振幅データとして出力する前振幅検波手段と、上記
レンジビン選択手段により選択された目標レンジビンの
出力に対して、自機下方の地表面より反射されるサイド
ローブクラッタの除去を行うクラッタキャンセラと、上
記前振幅検波手段から入力された振幅データに基づき、
目標の反射波とサイドローブクラッタの電力比を算出
し、この電力比が所要のしきい値を超えた場合にクラッ
タキャンセラを作動させる制御手段と、を有して、サイ
ドローブクラッタを除去し、レンジプロファイルの劣化
を改善したレーダ装置を得ることができる。

【００２８】また、請求項２に係わる発明によれば、請
求項１の効果に加えて、制御手段が、外部機器から入力
された自機高度と、情報処理器から入力された目標距離
データを比較し、これらが等しい場合に、送信タイミン
グを遅延させたパルス制御信号をパルス変調器に出力す
る手段とを有して、自機直下のサイドローブクラッタと
目標の反射波との競合を回避し、目標のレンジプロファ
イルの劣化をさらに改善したレーダ装置を得ることがで
きる。

【００２９】また、請求項３に係わる発明によれば、請
求項１の効果に加えて、制御手段が、情報処理器から入
力された目標速度データに基づき、パルスの送信間隔を
変化させたパルス制御信号をパルス変調器に出力する手
段を有して、ドップラ位相補償回路を用いずに、目標の
移動による受信信号の位相変化の影響を改善し、簡素な
構成で、信号処理器の負荷を軽減したレーダ装置を得る
ことができる。

【００３０】また、請求項４に係わる発明によれば、請
求項１の効果に加えて、制御手段が、情報処理器から入
力された目標速度データに基づき、パルスの送信数を変
化させたパルス制御信号をパルス変調器に出力するとと
もに、各パルス間の周波数の変化量である周波数ステッ
プ値を変化させた周波数制御信号をステップ周波数発振
器に出力する手段を有して、ドップラ位相補償回路を用
いずに、目標の移動による受信信号の位相変化の影響を
改善し、簡素な構成で、信号処理器の負荷を軽減したレ
ーダ装置を得ることができる。

【００３１】また、請求項５に係わる発明によれば、請
求項１の効果に加えて、制御手段が、情報処理器から入
力された目標の有効反射面積データに基づき、周波数ス
テップ値を変化させた周波数制御信号をステップ周波数
発振器に出力する手段を有して、目標の大きさに対応し
て、レンジプロファイルの長さを変化させるレーダ装置
を得ることができる。

【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】 この発明及び従来のレーダ装置を搭載した飛
行体と目標の関係を示す図である。

【図３】 図１の制御回路の説明図である。

【図４】 図１のクラッタキャンセラの入出力信号を示
す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２を示す制御回路説明
図である。

【図６】 この発明の実施の形態３を示す制御回路説明
図である。

【図７】 この発明の実施の形態４を示す制御回路説明
図である。

【図８】 この発明の実施の形態５を示す制御回路説明
図である。

【図９】 従来のレーダ装置を示す構成図である。

【図１０】 図２におけるレーダ装置のアンテナの受信
信号の図である。

【符号の説明】

１ 送信機 ２ ステップ周波数発振器 ３ パルス変調器 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ 制御回路 ５ 送受切換器 ６ アンテナ ７ 受信機 ８ レンジビンバンク ９ａ レンジビン選択回路 １０ 前振幅検波回路 １１ クラッタキャンセラ １２ メモリ １３ 逆フーリエ変換処理器 １４ａ，１４ｂ 信号処理器 １５ａ，１５ｂ 情報処理器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標とする飛行体を追尾し、距離及び速
   度情報を取得するとともに、上記の目標に対して、周波
   数を段階的に変化させた複数のパルスを送信し、上記目
   標から反射されたパルスを受信し、これらのパルスから
   上記目標のレンジプロファイルを合成する飛行体搭載の
   レーダ装置において、 受信した上記パルスから生成された受信信号から上記目
   標のレンジプロファイルを合成する信号処理器が、 受信信号を一定の時間間隔で分割し、複数のレンジビン
   から構成されるレンジビンバンクと、 情報処理器から入力された目標距離及び速度データに基
   づき、上記目標のレンジプロファイルの合成に使用する
   目標レンジビンとその前後のレンジビンを選択するレン
   ジビン選択手段と、 上記レンジビン選択手段により選択されたレンジビンの
   出力を入力し、目標レンジビンから目標の反射波の電力
   を算出するとともに、目標レンジビンの前後のレンジビ
   ンからサイドローブクラッタの電力を算出し、算出した
   目標の反射波とサイドローブクラッタの電力を振幅デー
   タとして出力する前振幅検波手段と、 上記レンジビン選択手段により選択された目標レンジビ
   ンの出力に対して、自機下方の地表面より反射されるサ
   イドローブクラッタの除去を行うクラッタキャンセラ
   と、 上記前振幅検波手段から入力された振幅データに基づ
   き、目標の反射波とサイドローブクラッタの電力比を算
   出し、この電力比がしきい値を超えた場合に、クラッタ
   キャンセラ制御信号により、上記クラッタキャンセラを
   作動させる制御手段と、を備えたことを特徴とするレー
   ダ装置。
2. 【請求項２】 制御手段が、外部機器から入力された自
   機高度データと、情報処理器から入力された目標距離デ
   ータを比較し、これらが等しい場合に送信タイミングを
   遅延させたパルス制御信号をパルス変調器に対して出力
   する手段を有する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】 制御手段が、情報処理器から入力された
   目標速度データに基づき、パルスの送信間隔を変化させ
   たパルス制御信号をパルス変調器に出力する手段を有す
   る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】 制御手段が、情報処理器から入力された
   目標速度データに基づき、パルスの送信数を変化させた
   パルス制御信号をパルス変調器に出力するとともに、各
   パルス間の周波数の変化量である周波数ステップ値を変
   化させた周波数制御信号をステップ周波数発振器に出力
   する手段を有する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】 制御手段が、情報処理器から入力された
   目標の有効反射面積データに基づき、周波数ステップ値
   を変化させた周波数制御信号をステップ周波数発振器に
   出力する手段を有することを特徴とする請求項１記載の
   レーダ装置。