JPH11237465A

JPH11237465A - 短波または超短波を用いた海洋レーダ

Info

Publication number: JPH11237465A
Application number: JP10055783A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Atsumi; 泰彦渥美; Masayuki Tokuda; 正幸徳田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd; Kokusai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd; Kokusai Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JP3466908B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度な故障診断を実行可能にする。【解決手段】送信用周波数変調波を送信用の発振周波
数制御データに従って生成する送信用発振部１３と、送
信用周波数変調波に基づく送信信号を送信する送信部２
と、送信用周波数変調波に同期し、かつ所定周波数だけ
変移させられた受信用周波数変調波を受信用の発振周波
数制御データに従って生成する受信用発振部１６とを備
え、送信信号を間欠送信し、かつ送信休止時間に受信信
号を受信することにより海洋情報を計測する海洋レーダ
１において、両発振部１３，１６は、発振源としてのダ
イレクト・ディジタル・シンセサイザーを備えて構成さ
れ、送信用周波数変調波または受信用周波数変調波のい
ずれか一方を計測時における周波数から所定周波数分変
移させると共に、送信部から出力された送信信号を直接
受信し、その受信信号に基づいて故障診断を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続波である周波
数変調波を送受信することによって海洋における波浪お
よび表層流に関する海洋情報を計測するための短波また
は超短波を用いた海洋レーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の海洋レーダとして、図９に示す
海洋レーダ６１が従来から知られている。この海洋レー
ダ６１は、ブラッグ散乱機構を利用して波浪情報を計測
するいわゆるパルスドチャープ・ドップラー・レーダで
あって、所定周波数帯内において送信周波数を一定の割
合で変化させ、かつ送信および受信を適度な速度で切り
替えることにより、波浪などによってブラッグ共鳴散乱
された受信信号の周波数と、その受信信号の受信時にお
ける送信信号の周波数との差に基づいて、その波浪まで
の距離や速度などを計測可能に構成されている。具体的
な構成としては、同図に示すように、海洋レーダ６１
は、送信信号を生成して送信する送信部６２と、受信信
号を復調する受信部６３と、送信信号および受信信号を
切り替える送信／受信切替回路６４と、受信する際の局
部発振信号や送信信号を生成する基準となる周波数ｆ１
の基準信号Ｓref を発振する基準信号発生部６５と、受
信信号に基づいて各種の海洋情報を計測する信号処理部
６６と、アンテナ６７とを備えている。

【０００３】送信部６２は、Phase-Locked-Loop-Osclla
tor （以下、「ＰＬＯ」ともいう）回路で構成されると
共に基準信号発生部６５によって生成される基準信号Ｓ
refに同期し周波数ｆ２の送信用周波数変調波Ｓf を位
相同期方式によって生成する送信波信号発生用ＰＬＯ回
路７１と、同じくＰＬＯ回路で構成され周波数ｆ３の送
信用ローカル信号ＳTLを生成する送信用ローカル信号発
生用ＰＬＯ回路７２と、送信波信号発生用ＰＬＯ回路７
１から出力された周波数変調波Ｓf と送信用ローカル信
号発生用ＰＬＯ回路７２から出力された送信用ローカル
信号ＳTLとをミキシングすることにより送信信号ＳTXを
生成する送信用ミキサ回路７３と、送信信号ＳTXを電力
増幅する電力増幅回路７４とを備えている。

【０００４】一方、受信部６３は、ＰＬＯ回路で構成さ
れ基準信号発生部６５から出力される基準信号Ｓref に
同期し周波数ｆ４の受信用ローカル信号ＳRLを生成する
受信ローカル信号発生回路８１と、アンテナ６７および
送信／受信切替回路６４を介して入力した受信信号ＳRX
と送信波信号発生用ＰＬＯ回路７１から出力される周波
数変調波Ｓf とをミキシングして第１中間周波信号を生
成する受信用第１ミキサ回路８２と、第１中間周波信号
を増幅する第１中間周波増幅回路８３と、第１中間周波
信号と基準信号Ｓref とをミキシングすることにより第
２中間周波信号を生成する受信用第２ミキサ回路８４
と、第２中間周波信号を増幅する第２中間周波増幅回路
８５と、受信ローカル信号発生回路８１によって生成さ
れた受信ローカル信号ＳRLと第２中間周波信号とをミキ
シングすることにより検波する検波回路８６とを備えて
いる。

【０００５】この海洋レーダ６１では、送信波信号発生
用ＰＬＯ回路７１が、１秒間に所定周波数範囲を掃引発
振することにより周波数変調波Ｓf を生成する。次い
で、送信用ミキサ回路７３は、生成した周波数変調波Ｓ
f と送信ローカル信号ＳTLとをミキシングすることによ
り送信信号ＳTXを生成する。この場合、送信信号ＳTX
は、図外の制御部から出力される制御信号によって間欠
的にオン／オフされて電力増幅回路７４に出力される。
次に、電力増幅回路７４は、送信信号ＳTXを所定の利得
で電力増幅した後に送信信号ＳTXを送信／受信切替回路
６４に出力する。一方、送信／受信切替回路６４は、制
御部から出力される切替信号に従って送信信号ＳTXをア
ンテナ６７に出力すると共に、送信休止期間においては
アンテナ６７によって受信された受信信号ＳRXを受信部
６３に出力する。

【０００６】受信部６３では、波浪などによってブラッ
グ共鳴散乱されると共にドップラシフトを受けて周波数
変移された受信信号ＳRXが入力され、受信部６３の受信
用第１ミキサ回路８２が、受信信号ＳRXと周波数変調波
Ｓf とをミキシングすることにより第１中間周波数の第
１中間周波信号に変換する。この後、第１中間周波信号
は、第２中間周波数の第２中間周波信号に変換された
後、検波回路８６によって検波される。これにより、計
測用信号ＳM が生成され、生成された計測用信号ＳM は
信号処理部６６に出力される。この後、信号処理部６６
が、ＦＦＴ演算によって、計測用信号ＳM に含まれてい
る各周波数成分の信号レベルを抽出し、抽出した各周波
数成分における共鳴波浪成分波からのドップラエコーを
基に、波浪までの距離や速度などを計測している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
海洋レーダ６１には、送信部６２、受信部６３および信
号処理部６６を含めた海洋レーダ６１全体としての計測
機能が正常に作動しているか否かを自己診断する機能が
ないために、計測した海洋情報が正しく測定されている
か否かを自己診断することができないという問題点があ
る。

【０００８】この場合、自己診断の内容としては、送信
信号ＳTXを受信部６３によって受信させると共に、信号
処理部６６に対して計測信号ＳM に基づいてＦＦＴ演算
を実行させ、その演算結果が正常か否かを判別できれば
よい。しかし、この海洋レーダ６１による構成では、送
信信号ＳTXをそのまま受信したとすれば、受信信号ＳRX
の周波数が（ｆ２＋ｆ３）であるため、受信用第１ミキ
サ回路８２、受信用第２ミキサ回路８４および検波回路
８６によって周波数変換される際に、計測用信号ＳM の
周波数は、（（ｆ２＋ｆ３）−（ｆ２＋ｆ４＋ｆ１））
となる。この場合、送信用ローカル信号ＳTLの周波数ｆ
３と、基準信号Ｓref の周波数ｆ１および受信ローカル
信号ＳRLの周波数ｆ４の和とが互いに等しいために、計
測用信号ＳM の周波数が０Ｈｚとなる。この結果、送信
部６２、受信部６３および信号処理部６６の特性評価を
行うことができない。

【０００９】一方、受信ローカル信号発生回路８１の受
信ローカル信号ＳRLの周波数または送信用ローカル信号
発生用ＰＬＯ回路７２の送信ローカル信号ＳTLの周波数
を若干シフトさせることも考えられる。ところが、仮に
受信ローカル信号ＳRLの周波数をシフトさせる構成を採
用した場合、受信ローカル信号発生回路８１のＰＬＯの
発振周波数を、送信波信号発生用ＰＬＯ回路７１の周波
数変調波Ｓf に同期させ、かつ若干シフトさせる必要が
ある。したがって、受信ローカル信号発生回路８１のＰ
ＬＯを、僅かな周波数ステップで受信ローカル信号ＳRL
を生成できるように構成にしなければならない。この場
合、その僅かな周波数ステップに応じた周波数のスプリ
アスが計測信号ＳM に含まれてしまい、信号処理部６６
による高精度でのＦＦＴ演算が困難になるという問題が
ある。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、高精度な故障診断を実行可能な短波ま
たは超短波を用いた海洋レーダを提供することを主目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の短波または超短波を用いた海洋レーダは、
連続波である送信用周波数変調波を送信用の発振周波数
制御データに従って生成する送信用発振部と、生成され
た送信用周波数変調波に基づく送信信号を送信する送信
部と、送信用周波数変調波に同期し、かつ所定周波数だ
け変移させられた受信用周波数変調波を受信用の発振周
波数制御データに従って生成する受信用発振部とを備
え、送信信号を間欠送信し、かつ送信休止時間に受信信
号を受信することにより海洋情報を計測する短波または
超短波を用いた海洋レーダにおいて、両発振部は、発振
源としてのダイレクト・ディジタル・シンセサイザーを
それぞれ備えて構成され、送信用周波数変調波または受
信用周波数変調波のいずれか少なくとも一方を計測時に
おける周波数から所定周波数分変移させると共に、送信
部から出力された送信信号を直接受信し、その受信信号
に基づいて故障診断を実行可能に構成されていることを
特徴とする。

【００１２】この海洋レーダでは、送信信号の基となる
送信用周波数変調波と、受信信号を受信するための受信
用周波数変調波とが、共にダイレクト・ディジタル・シ
ンセサイザーによって生成される。この場合、ダイレク
ト・ディジタル・シンセサイザーは、一般的に、読出用
の波形メモリを備えて構成されている。したがって、波
形メモリから高速度で波形データを読み出しすることに
より、温度や湿度に左右されない高精度の送信用周波数
変調波および受信用周波数変調波を生成することができ
る。このため、例えば、受信用周波数変調波または送信
用周波数変調波を若干シフトさせると共に送信部から出
力される送信信号を直接受信することにより、シフトし
た分の周波数差に応じた信号を受信することができる。
したがって、送信部および受信部が正常に作動している
か否かを確実に故障診断することが可能となる。また、
受信した信号をＦＦＴ演算することにより、予め計測さ
れると予想される計測値と比較することにより、計測部
についても併せて故障診断することが可能となる。

【００１３】請求項２記載の短波または超短波を用いた
海洋レーダは、請求項１記載の短波または超短波を用い
た海洋レーダにおいて、両発振部の周波数変調波におけ
るステップ周波数に対応する各ステップ周波数データを
送信用周波数変調波および受信用変調波の最低発振周波
数または最高発振周波数に対応する各基準発振周波数デ
ータに順次それぞれ加算または減算することにより両発
振周波数データを生成する発振周波数制御部を備えてい
ることを特徴とする。

【００１４】送信用周波数変調波および受信用周波数変
調波の発振源としてダイレクト・ディジタル・シンセサ
イザーを用いる限り、波形メモリからの波形データの読
み出しは種々の方法を採用することができる。例えば、
波形メモリのアドレスを順次指定することによっても周
波数変調波を生成することは可能である。この短波また
は超短波を用いた海洋レーダでは、発振周波数制御部
が、送信用周波数変調波および受信用周波数変調波の発
振源としての両ダイレクト・ディジタル・シンセサイザ
ーに対して、基準発振周波数データとしての最低発振周
波数データまたは最高発振周波数データにステップ周波
数データを順次加算または減算することによって、発振
周波数制御データを生成する。このため、波形メモリか
らの読出アドレスを記憶させておくためのＲＯＭなどを
不要にすることができるため、装置コストを低減できる
と共に装置の小型化を図ることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る海洋レーダをＶＨＦの送信信号を使用する海洋
レーダに適用した実施の形態について説明する。

【００１６】最初に、海洋レーダの概要について説明す
る。海洋レーダは、ブラック共鳴機構に基づき、海面に
照射したレーダ波としての送信信号に共鳴する共鳴波浪
成分波からのドップラーエコーを基に、海面流並びに波
浪の波高、周期および波向などの海洋情報を計測可能に
構成されている。なお、海面流および波浪の波向は、ベ
クトル量で表されるため、実際のレーダシステムとして
は、２台の海洋レーダを含んで構成され、各海洋レーダ
によって計測される海洋情報を基にベクトル量として計
測する。

【００１７】海洋レーダ１は、ＦＭＩＣＷ（Frequency
Modulated Interrupted ContinuousWave Method）によ
って海洋情報を計測可能に構成されており、図１に示す
ように、信号発生部２、電力増幅部３、受信部４、信号
処理部５、および図外の操作部内に配設された故障診断
用の切替スイッチ６を備えている。

【００１８】信号発生部２は、本発明における送信部を
構成し、本発明における送信用周波数変調波および受信
用周波数変調波にそれぞれ相当する正弦波信号および受
信用局発信号などを生成するものであって、基準信号発
生回路１１、８１．５ＭＨｚＰＬＯ回路１２（以下、Ｐ
ＬＯ回路１２」ともいう）、送信波信号発生回路１３、
逓倍回路１４、変調回路１５、受信局発信号発生回路１
６、逓倍回路１７、９．１ＭＨｚＰＬＯ回路１８（以
下、ＰＬＯ回路１８」ともいう）、および制御回路１９
を備えている。

【００１９】ここで、基準信号発生回路１１は、１０Ｍ
ＨＺの基準信号Ｓref を固定発振する高安定度の水晶発
振回路であって、生成された基準信号Ｓref は、ＰＬＯ
回路１２、受信部４内の後述する第２中間周波増幅回路
３３、およびＰＬＯ回路１８に出力される。ＰＬＯ回路
１２は、Phase-Locked-Loop-Oscllator 回路で構成さ
れ、基準信号発生回路１１から出力された基準信号Ｓre
f を基準信号として８１．５ＭＨｚの読出パルス信号Ｓ
p を固定的に発振する。

【００２０】送信波信号発生回路１３は、０．２５秒の
掃引時間内に、２０．８７５ＭＨｚ〜２１．０２５ＭＨ
ｚの正弦波信号を０．５Ｈｚのステップ周波数で掃引発
振する回路であって、本発明におけるダイレクト・ディ
ジタル・シンセサイザー（以下、「ＤＤＳ」ともいう）
と、ローパスフィルタとを備えて構成されている。ここ
で、送信波信号発生回路１３では、ＤＤＳが、制御回路
１９から出力される送信周波数制御データＤTXf に従
い、内蔵している波形メモリに記憶されている波形デー
タを読出パルス信号Ｓp に同期して読み出し、ローパス
フィルタが、読み出された波形信号の高調波成分を除去
することにより、周波数が送信周波数ｆTXの１／２であ
る正弦波信号を出力する。

【００２１】逓倍回路１４は、送信波信号発生回路１３
から出力された正弦波信号を２逓倍することにより、送
信周波数ｆTXが４１．７５ＭＨｚ〜４２．０５ＭＨｚで
あって連続波の送信信号ＳTXを変調回路１５に出力す
る。変調回路１５は、制御回路１９から出力される送信
切替信号ＳT に従って送信信号ＳTXをパルス変調し、変
調した送信信号ＳTXを電力増幅部３に出力する。具体的
には、変調回路１５は、図５に示すように、送信切替信
号ＳT に従い、０．２５秒の掃引時間ＴC において、送
信期間としての２４４μＳの間連続して送信信号ＳTXを
出力した後に、同じく２４４μＳの間連続して送信信号
ＳTXの出力を停止するというように、これらの動作を交
互に繰り返す。

【００２２】受信局発信号発生回路１６は、通常計測時
には、送信波信号発生回路１３の掃引発振に同期して、
０．２５秒の掃引時間内に、０．５Ｈｚのステップ周波
数で１５．６４７５ＭＨｚ〜１５．７９７５ＭＨｚの正
弦波信号を掃引発振する回路であって、ＤＤＳと、ロー
パスフィルタとを備えて構成されている。ここで、受信
局発信号発生回路１６では、ＤＤＳが、制御回路１９か
ら出力される受信局発周波数制御データＤRXf に従い、
内蔵している波形メモリに記憶されている波形データを
読出パルス信号Ｓp に同期して読み出し、ローパスフィ
ルタが、読み出された波形信号の高調波成分を除去する
ことにより、受信用局発信号の基となる正弦波信号を出
力する。なお、受信局発信号発生回路１６は、後述する
故障診断時には、通常計測時における発振周波数よりも
４０．３３Ｈｚ低い正弦波信号、つまり１５．６４７４
５９６７ＭＨｚ〜１５．７９７４５９６７ＭＨｚの正弦
波信号を掃引発振する。

【００２３】逓倍回路１７は、受信局発信号発生回路１
６から出力された正弦波信号を２逓倍することにより受
信用の局発信号ＳCHを生成する。なお、逓倍回路１７
は、通常計測時には、周波数が３１．２９５ＭＨｚ〜３
１．５９５ＭＨｚの局発信号を生成し、故障診断時に
は、周波数が３１．２９４９１９３４ＭＨｚ〜３１．５
９４９１９３４ＭＨｚの局発信号を生成する。ＰＬＯ回
路１８は、Phase-Locked-Loop-Oscllator 回路で構成さ
れ、基準信号発生回路１１から出力された基準信号Ｓre
f を基準信号として、受信ローカル信号の基となる９．
１ＭＨｚの高周波信号を固定的に発振する。

【００２４】制御回路１９は、送信波信号発生回路１３
および受信局発信号発生回路１６に対する発振周波数の
制御、変調回路１５に対する送信切替制御、故障診断時
における後述する故障診断用切替回路２３の切替制御、
および信号処理部５との通信などを実行する。制御回路
１９は、具体的には、図２に示すように、上記した処理
を実行するＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１の演算結果などを
一時的に記憶するＲＡＭ４２と、ＣＰＵ４１の動作プロ
グラムなどを記憶するＲＯＭ４３と、加算器４４〜４７
とを備えている。

【００２５】ここで、これらによって行われる送信波信
号発生回路１３および受信局発信号発生回路１６に対す
る発振周波数制御について説明する。この制御処理で
は、ＣＰＵ４１は、まず、ＲＯＭ４３に記憶されている
送信波信号発生回路１３の最低発振周波数データＤTMを
加算器４５の一方の入力部に出力すると共にクロックＣ
Ｌを加算器４４，４５に出力する。これにより、加算器
４５が最低発振周波数データＤTMを送信周波数制御デー
タＤTXf として送信波信号発生回路１３に出力する。次
いで、ＣＰＵ４１は、掃引時における発振周波数の単位
変化周波数であるステップ周波数に対応するステップ周
波数データＤTSを加算器４４に出力した後にクロックＣ
Ｌを出力する。これにより、加算器４５は、加算器４４
から出力されるステップ周波数データＤTSと最低発振周
波数データＤTMとを加算し、加算したデータを発振周波
数制御データＤTXf として出力する。これらの加算処理
が８００ｎＳ毎に行われる結果、図４に示すように、送
信波信号発生回路１３は、最低発振周波数ｆmin から最
高発振周波数ｆmax までを、８００ｎＳの周波数切替時
間Ｔstep毎にステップ周波数ｆstepである０．５Ｈｚず
つ高い発振周波数になるように掃引発振する。また、受
信用の局発信号についても、ＣＰＵ４１は、送信信号用
の発振信号と同様にして、加算器４７に最低発振周波数
データＤRMを出力すると共に、加算器４６に対してステ
ップ周波数データＤRSを出力する。これにより、受信局
発信号発生回路１６は、最低発振周波数ｆmin から最高
発振周波数ｆmax までを、８００ｎＳの周波数切替時間
Ｔstep毎にステップ周波数ｆstepである０．５Ｈｚずつ
高い発振周波数になるように掃引発振する。

【００２６】このようにして発振周波数制御データＤTR
f ，ＤRXf を生成することにより、一般的な波形データ
読出用ＲＯＭを用いる方法と比較して、次のような利点
が生じる。すなわち、一般的な方法では、波形読出用Ｒ
ＯＭとしてある程度大容量のメモリを必要とし、装置価
格の高騰や装置の大型化を招くのに対し、この海洋レー
ダ１では、加算器４４〜４７が、ＣＰＵ４１から出力さ
れる最低発振周波数データＤTM，ＤRMにステップ周波数
データＤTS，ＤRSを加算していけばよいため、波形読出
用ＲＯＭを不要にすることができる結果、装置価格の低
減および装置の小型化を図ることができる。また、最低
発振周波数データＤTM，ＤRMおよびステップ周波数デー
タＤTS，ＤRSを適宜設定することにより、送信波信号発
生回路１３および受信局発信号発生回路１６に対して、
その発振信号の周波数およびステップ周波数を任意に設
定することができる。

【００２７】電力増幅部３は、電力増幅回路２１、送信
受信切替回路２２および故障診断用切替回路２３を備え
ている。ここで、電力増幅回路２１は、変調回路１５か
ら出力された送信信号を所定の電力まで電力増幅する。
また、送信受信切替回路２２は、制御回路１９から出力
される送信制御信号ＳT に従い、図外のアンテナに対す
る送受信切替制御を行う。故障診断用切替回路２３は、
同軸リレーで構成されており、通常計測時には、アンテ
ナからの受信信号ＳRXを受信部４に出力し、故障診断時
においては、制御回路１９からの送信制御信号Ｓf に従
って、アンテナからの受信信号ＳRXに代えて変調回路１
５から出力される送信信号ＳTXを受信部４に出力する。

【００２８】受信部４は、高周波増幅回路３１、第１中
間周波増幅回路３２，第２中間周波増幅回路３３、検波
回路３４および１／２０分周回路３５を備えている。こ
こで、高周波増幅回路３１は、受信信号ＳRXを所定の利
得で増幅する。第１中間周波増幅回路３２は、受信信号
ＳRXと局発信号ＳCHとをミキシングすることにより、１
０．４５５ＭＨｚの第１中間周波信号に変換し、その第
１中間周波信号を所定の利得で増幅する。第２中間周波
増幅回路３３は、第１中間周波信号と基準信号Ｓref と
をミキシングすることにより、４５５ＫＨｚの第２中間
周波信号に変換し、その第２中間周波信号を所定の利得
で増幅する。検波回路３４は、１／２０分周回路３５が
９．１ＭＨｚの発振信号を２０分周することによって生
成した４５５ＫＨｚのローカル信号と第２中間周波信号
とをミキシングして検波することにより、２００Ｈｚ以
下の計測用信号ＳM を生成し、その計測用信号ＳM を信
号処理部５に出力する。

【００２９】信号処理部５は、計測用信号ＳM に基づい
てＦＦＴ演算することにより、共鳴波浪成分波を抽出
し、抽出した共鳴波浪成分波に基づいて波浪や表層流の
速度などの海洋情報を解析する。具体的な構成として
は、信号処理部５は、図３に示すように、計測用信号Ｓ
M をアナログ−ディジタル変換するＡ／Ｄ変換回路５１
と、Ａ／Ｄ変換回路５１から出力される計測用データに
基づいてＦＦＴ演算するＦＦＴ演算回路５２と、ＦＦＴ
演算回路５２によって演算された演算データを記憶する
ＲＡＭ５３と、演算データに基づいて計測した各種海洋
情報や演算過程における各種データをＬＣＤパネル５５
に表示させるＣＰＵ５４とを備えている。

【００３０】次に、海洋レーダ１における故障診断動作
を中心にして全体的な動作について説明する。

【００３１】最初に、通常計測時における動作概略を説
明する。

【００３２】まず、逓倍回路１４は、送信波信号発生回
路１３によって生成された発振信号を２逓倍することに
より送信信号ＳTXを生成する。次いで、変調回路１５
が、生成された送信信号ＳTXをパルス変調した後に電力
増幅部３に出力する。次に、送信受信切替回路２２は、
送信制御信号ＳT に従い送信信号ＳTXをアンテナに出力
する。これにより、送信信号ＳTXは、海面に向けて発射
されると共に海面における波浪によって散乱され、その
際にドップラシフトを受ける。次いで、送信信号ＳTXの
照射方向と逆向きに散乱された散乱信号は、アンテナに
よって受信される。この場合、送信休止期間中に受信さ
れた受信信号ＳRXは、送信受信切替回路２２および故障
診断用切替回路２３を介して高周波増幅回路３１に入力
され、高周波増幅回路３１によって増幅された後に第１
中間周波増幅回路３２に出力される。次いで、受信信号
ＳRXは、第１中間周波増幅回路３２によって第１中間周
波信号に変換された後に、第２中間周波増幅回路３３に
よって第２中間周波信号に変換され、最終的に、検波回
路３４によって計測用信号ＳM に変換される。この後、
信号処理部５は、計測用信号ＳM に基づいて、波浪速度
などを演算する。

【００３３】一方、故障診断時においては、切替スイッ
チ６が操作されて切替信号ＳS が入力されると、制御回
路１９のＣＰＵ４１は、最低発振周波数制御データＤT
M、ステップ周波数データＤTSおよびステップ周波数デ
ータＤRSについては、通常計測時と同一内容のデータを
出力し、最低発振周波数制御データＤRMについては、通
常時の局発信号周波数よりも４０．３３Ｈｚ低い周波数
を発振させるデータを出力する。同時に、ＣＰＵ４１
は、故障診断用切替回路２３に対して故障診断用切替信
号Ｓf を出力する。これにより、送信信号ＳTXは、故障
診断用切替回路２３を介して、高周波増幅回路３１に入
力される。この結果、受信部４では、入力した送信信号
ＳTXを第１および第２中間周波信号に変換し、変換した
第２中間周波信号を検波回路３４が検波する。この場
合、送信波信号発生回路１３および受信局発信号発生回
路１６の発振源として温度や湿度に左右されない高精度
のＤＤＳが用いられているため、信号発生部２および受
信部４が正常に作動しているときには、計測用信号ＳM
として、常に、受信局発信号発生回路１６によってシフ
トされた周波数に応じた信号、つまり、この例では８
０．６６Ｈｚの低周波信号が生成される。次いで、この
計測用信号ＳM は、信号処理部５に出力される。この結
果、計測用信号ＳM の出力周波数や振幅値などを確認す
ることにより、信号発生部２および受信部４の利得など
について、正常に作動しているか否かを確実かつ高精度
で故障診断することができる。

【００３４】次いで、信号処理部５では、Ａ／Ｄ変換回
路５１が、計測用信号ＳM を０．２５秒毎にアナログ−
ディジタル変換することにより、計測用データを生成
し、ＦＦＴ演算回路５２に出力する。ＦＦＴ演算回路５
２は、計測用データを４Ｈｚの分解能でＦＦＴ演算する
ことにより、計測用信号ＳM のスペクトル分布を求め、
求めたスペクルデータをＲＡＭ５３に記憶させる。この
場合、４Ｈｚの分解能でＦＦＴ演算しているため、理論
的には、図６に示すように、８０Ｈｚにスペクトルが分
布する。また、このスペクトルが、海洋レーダ１から４
０Ｋｍ離れた地点における波浪によって生じたブラッグ
共鳴散乱に基づく波浪情報に相当する。次いで、ＣＰＵ
５４は、スペクトルデータに基づいて、図７に示すよう
に、図６に示した自己診断開始時から５００秒経時まで
のスペクトルデータについて、同じ距離のスペクトル係
数を集めて、時系列的に並び替えると共に、並び替えた
新たなスペクトルデータをＲＡＭ５３に記憶させる。な
お、この場合、５００秒経過時に限定されず、例えば、
自己診断開始時から２２４秒経過時までにするなど、時
系列データの数や計測用データの生成時間を適宜変更す
ることができる。次いで、ＦＦＴ演算回路５２は、ＲＡ
Ｍ５３に新たに記憶させたスペクトルデータに基づいて
再度ＦＦＴ演算することにより、図８に示すように、共
鳴散乱した波浪の移動速度に相当するドップラスペクト
ルを求め、求めたドップラスペクトルデータをＲＡＭ５
３に記憶させる。次いで、ＣＰＵ５４は、ＲＡＭ５３に
記憶されているドップラスペクトルデータに基づいて生
成された同図のスペクトル分布をＬＣＤパネル５５に表
示させる。同図によれば、±０．６６Ｈｚの周波数にド
ップラスペクトルが存在していることが理解できる。こ
の場合、予め計測されると予想されるドップラスペクト
ルと比較することにより、信号処理部５の総合的な動作
について故障診断することができる。このように、この
海洋レーダ１によれば、信号発生部２、受信部４および
信号処理部５について、故障診断を自動的に行うことが
できる。この場合、故障診断は、例えば、１日１回程度
行うのが好ましく、その日における最初の測定を開始す
る前に行うのが、より好ましい。

【００３５】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されず、その構成を適宜変更することができる。例え
ば、送受信周波数や掃引時間は、本実施形態において示
した数値に限定されず、計測目的に応じて適宜変更する
ことができる。また、信号発生部２、電力増幅部３およ
び受信部４の構成についても、適宜変更が可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の短波また
は超短波を用いた海洋レーダによれば、ダイレクト・デ
ィジタル・シンセサイザーを発振源として送信用発振部
および受信用発振部をそれぞれ構成し、送信部から出力
された送信信号を直接受信して故障診断することによ
り、送信部および受信部が正常に作動しているか否かを
確実かつ高精度で故障診断することができると共に、予
め計測されると予想される計測値と比較することによ
り、計測部についても確実に故障診断することができ
る。

【００３７】また、請求項２記載の短波または超短波を
用いた海洋レーダによれば、発振周波数制御部が両発振
部の周波数変調波におけるステップ周波数に対応する各
ステップ周波数データを送信用周波数変調波および受信
用周波数変調波の最低発振周波数または最高発振周波数
に対応する各基準発振周波数データに順次それぞれ加算
または減算して両発振周波数データを生成することによ
り、装置コストを低減できると共に装置の小型化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る海洋レーダの電気的
なブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る制御回路のブロック
図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る信号処理部のブロッ
ク図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る送信波信号発生回路
および受信局発信号発生回路の発振動作を説明するため
の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る海洋レーダにおける
送受信動作を説明するための説明図である。

【図６】自己診断の際における信号処理部のＦＦＴ演算
回路によるＦＦＴ演算結果であって、周波数に対するス
ペクトル密度の関係を示すスペクトル密度図である。

【図７】信号処理部のＣＰＵによって時系列的に並び替
えられた経過時間に対するスペクトルレベルの関係を示
す関係図である。

【図８】ＦＦＴ演算回路によって求められたドップラス
ペクトルの周波数とレベルとの関係を示す説明図であ
る。

【図９】従来から知られている海洋レーダの電気的ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１海洋レーダ２信号発生部４受信部５信号処理部１３送信波信号発生回路１６受信局発信号発生回路１９制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続波である送信用周波数変調波を送信
用の発振周波数制御データに従って生成する送信用発振
部と、当該生成された送信用周波数変調波に基づく送信
信号を送信する送信部と、前記送信用周波数変調波に同
期し、かつ所定周波数だけ変移させられた受信用周波数
変調波を受信用の発振周波数制御データに従って生成す
る受信用発振部とを備え、前記送信信号を間欠送信し、
かつ送信休止時間に受信信号を受信することにより海洋
情報を計測する短波または超短波を用いた海洋レーダに
おいて、前記両発振部は、発振源としてのダイレクト・ディジタ
ル・シンセサイザーをそれぞれ備えて構成され、前記送信用周波数変調波または前記受信用周波数変調波
のいずれか少なくとも一方を計測時における周波数から
所定周波数分変移させると共に、前記送信部から出力さ
れた送信信号を直接受信し、その受信信号に基づいて故
障診断を実行可能に構成されていることを特徴とする短
波または超短波を用いた海洋レーダ。
【請求項２】前記両発振部の周波数変調波におけるス
テップ周波数に対応する各ステップ周波数データを前記
送信用周波数変調波および前記受信用変調波の最低発振
周波数または最高発振周波数に対応する各基準発振周波
数データに順次それぞれ加算または減算することにより
前記両発振周波数データを生成する発振周波数制御部を
備えていることを特徴とする請求項１記載の短波または
超短波を用いた海洋レーダ。