JPH11258329A - 空中線機構及びこれを用いたレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、ほぼ同時に互いに異なる２方向
に放射パターンを形成できる空中線機構及びそれを用い
たレーダ装置を提供するものである。 【解決手段】 切替器１３で交互に切替えられた送信電
波が、対向配置された一対の１次放射器１２ａ，１２ｂ
に交互に供給されるよう空中線機構１を構成した。この
一対の１次放射器１２ａ，１２ｂのほぼ中央に、各１次
放射器１２ａ，１２ｂからの送信電波を受け空間に放射
ビームを形成するビーム形成部１１を備えたので、送信
電波は切替操作により、ほぼ同時に、また互いに異なる
方向にビームが形成されるから、ビーム走査領域の拡大
を図ることができる。この結果、回転機構を採用するこ
となく簡単な構成により、同じ走査時間でより広い空間
を走査することができので、この空中線機構１をレーダ
装置のアンテナとして採用した場合、レーダ装置に切替
器１３を制御する機能を付加する簡単な構成で、レーダ
レートを半減することができる利点が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば追尾レーダ
や捜索レーダに好適な空中線機構及びこれを用いたレー
ダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空中線機構及びこれを用いたレー
ダ装置は、図３に示すように構成され、空中線機構は一
方向のみの空間に放射ビームを形成するものであった。

【０００３】即ち、図３は従来の透過型の空間給電方式
のフェーズドアレイで構成された空中線機構及びこれを
用いたレーダ装置の構成図である。図３において、空中
線機構１は、透過型の空間給電方式のフェーズドアレイ
を形成したビーム形成部１１と、このビーム形成部１１
の一方の側に対向して配置された１次放射器１２とで構
成されている。

【０００４】ビーム形成部１１は、移相器１１ａａを中
央にして左右に放射素子１１ａｂを接続したアンテナ素
子１１ａが、多数アレイ状に配置して構成され、空間に
放射ビームを形成するもので、１次放射器１２から放射
された送信電波を透過して放射するとともに、目標物か
らの反射波を透過させて１次放射器１２に供給する機能
を有する。

【０００５】１次放射器１２には、サーキュレータ２を
介して送信機３及び受信機４が接続され、この送信機３
及び受信機４には信号処理部５が接続されている。信号
処理部５は送信レーダ波のタイミング信号を生成し、送
信機３及び前記空中線機構１の移相器１１ａａを制御す
るとともに、受信機４で周波数変換等が行われた反射受
信レーダ波を処理し、必要に応じ図示しない表示器に表
示する機能を有する。

【０００６】上記のように、従来の空中線機構１及びこ
れを用いたレーダ装置では、空中線機構１には移相器１
１ａを備えたことで、移相器１１ａの制御によりビーム
方向を変え、空間を電子的に走査することができる。

【０００７】上記空中線機構１は、ビーム形成部１１と
１次放射器１２の相対位置は予め固定して設けられてい
るから、移相器１１ａａの位相制御によっても、ビーム
走査できる空間は限界がある。従って、より広い空間を
走査するには、パラポラアンテナ等でしばしば見られる
ように、空中線機構１全体を機械的に回転走査させるこ
とが必要であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
空中線機構及びこれを用いたレーダ装置では、１次放射
器及びビーム形成部の向く方向にのみ送信電波が送出さ
れたので、それと反対方向に放射するには、機械的な回
転走査機構を採用するか、あるいはもう１台設置するこ
とになり、装置が複雑かつ大掛かりとなるので改善が要
望されていた。

【０００９】また、空中線機構を機械的に回転させて目
標の追尾を行う追尾レーダでは、空中線機構が周期的に
回転し目標方向角度に向いたときのみだけ目標が捕らえ
られることになるから、目標追尾間隔、即ち追随データ
レートをより短くするためには空中線機構の回転数を増
大させることが必要となる。機械的に空中線の回転数を
上げようとすると、慣性モーメントが大となるから、装
置の小型化には不適当であった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情を考
慮してなされたもので、第１の発明は、空中線機構にお
いて、送信電波を導入し複数方向に切替え導出する切替
器と、この切替器に接続され切替え導出された前記送信
電波を導入するよう、間隔をなして対向配置された一対
の１次放射器と、この一対の１次放射器の中間に位置し
て配置され、各１次放射器からの送信電波を受け空間に
放射ビームを形成するビーム形成部とを具備することを
特徴とする。

【００１１】このように、第１の発明は空中線機構にお
いて、ビーム形成部を中間にして両側に一対の１次放射
器を配置し、その一対の１次放射器を切替器により切替
え制御するので、全体を固定した状態でもビーム形成部
は前方及び後方の双方にビームを形成し送信電波を送出
させることができる。

【００１２】また、この発明によれば、空中線機構を回
転させる構成を採用した場合、例えば目標追尾で従来と
同じデータレートを得る場合でも、回転速度を１／２に
下げることができる。

【００１３】第２の発明は、レーダ装置において、送信
電波を導入し複数方向に切替え導出する切替器と、この
切替器に接続され切替え導出された前記送信電波を導入
するよう、間隔をなして対向配置された一対の１次放射
器と、この一対の１次放射器の中間に位置して配置さ
れ、各１次放射器からの送信電波を受け空間に放射ビー
ムを形成するビーム形成部と、前記切替器に接続され前
記１次放射器に供給される送信電波と、１次放射器を介
して導入される受信電波とを切替え導出する切替手段
と、この切替手段に接続された送信機及び受信機と、前
記切替器に接続され切替器を切替制御する制御器とを具
備することを特徴とする。

【００１４】従って、この発明装置によれば、ビーム形
成部を中間にして両側に一対の１次放射器を配置した空
中線機構を採用したことにより、空中線機構を回転して
目標追尾を行う場合には、従来と比較し、同一時間当た
り２倍の追尾データを得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による空中線機構及
びこれを用いたレーダ装置の一実施の形態を図１及び図
２を参照して詳細に説明する。なお、図３に示した従来
の空中線機構及びこれを用いたレーダ装置と同一構成に
は同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

【００１６】図１は本発明による空中線機構及びこれを
用いたレーダ装置の第１の実施の形態を示す回路構成図
で、この実施の形態では、図３に示した空中線機構と同
様に、ビーム形成部１１は空間給電方式のフェーズドア
レイで構成したものである。

【００１７】即ち、図１に示すように、まず空中線機構
１は、例えばラッチングサーキュレータで形成された切
替器１３と、この切替器１３に接続されれ対向配置され
た一対の１次放射器１２ａ，１２ｂと、この一対の１次
放射器１２ａ，１２ｂの中間位置、即ちほぼ中央に配置
されたビーム形成部１１とで構成されている。

【００１８】切替器１３は、送受信の切替手段であるサ
ーキュレータ２を介して導入された互いに周波数の異な
る送信電波を、複数方向にそれぞれ周波数毎に対応して
交互に切替え導出し、それぞれ一対の１次放射器１２
ａ，１２ｂに交互に供給する。従って、ビーム形成部１
１は、この一対の１次放射器１２ａ，１２ｂからの送信
電波を交互に受け、空間に形成した放射ビームにより放
射するものである。この場合、送信電波がパルスレーダ
の場合、１送信パルスの中に時間軸上で２つの異なる送
信周波数を隣接させた送信パルス信号とすることができ
る。

【００１９】空中線機構１の前記切替器１３は、切替手
段であるサーキュレータ２を介して、送信機３及び受信
機４に接続される。従って、サーキュレータ２は、従来
と同様に機能し、送信機３から空中線機構１に供給され
る互いに周波数の異なる複数の送信電波と、１次放射器
１２ａ，１２ｂを介して導入される目標からの反射受信
電波を受信機４に切替え導出する。但し、受信機４は、
切替器１３及びサーキュレータ２を介して、目標からの
互いに異なる周波数の反射波は、同じ送信繰り返し周期
の中で受信されるから、受信機４はフィルタを備え、周
波数の異なる各反射波をそれぞれ分離して抽出するよう
構成されている。

【００２０】また、切替器１３には制御器６が接続さ
れ、制御器６は信号処理部５からの制御信号を受け切替
器１３を切替制御されることにより、上述のように、一
対の１次放射器１２ａ，１２ｂに交互に送信電波が供給
される。つまり、この実施の形態では、ビーム形成部１
１をほぼ中央にして、その左右に空間給電用の１次放射
器１２ａ，１２ｂが対を形成するように配置して構成さ
れ、一方の１次放射器１２ａと他方の１次放射器１２ｂ
の各放射器から送信電波が放射されるタイミングは、信
号処理部５からのタイミング信号に基づいて決定され
る。

【００２１】従って、ビーム形成部１１からは、交互に
かつ互いに反対角度方向に送信レーダビームが形成され
て空間に放射される。従来と同様に、ビーム形成部１１
で形成されるビームの指向性は、信号処理部５からの移
相器１１へ供給される位相制御信号によって決定され
る。

【００２２】また、目標からの反射受信信号は、位相制
御されたビーム形成部１１を経て各対応する１次放射器
１２ａ，１２ｂで受信され、切替器１３を介して、サー
キュレータ２から受信機４に供給される。

【００２３】受信機４では、従来と同様に、受信された
反射レーダ波の周波数変換が行われた後、信号処理部５
で信号処理が行われ、目標物の検出や、ＰＰＩ等必要に
応じた表示等が行われる。

【００２４】上記のように、この第１の実施の形態によ
る空中線機構及びこれを用いたレーダ装置は、一対の１
次放射器１２ａ，１２ｂをビーム形成部１１の左右のほ
ぼ対象な位置に配置して構成したので、信号処理部５及
び制御器６による切替器１３の切替操作によって、同一
送信パルスの走査期間で各１次放射器１２ａ，１２ｂの
双方から、同時に２つの異なる空間に送信電波を放射す
ることが可能である。

【００２５】従って、この実施の形態によれば、仮に空
中線機構１を固定した場合、ビーム形成部１１の前後
（あるいは左右）の２つの空間角度で目標をほぼ同時に
捜索及び追尾が可能となるものであり、また仮に空中線
機構１を回転できる構造とした場合、１８０度回転させ
ることにより、各１次放射器１２ａ，１２ｂが互いに入
れ替わった状態となるので、同じ回転速度であれば、２
倍のレーダデータを得ることができる。これは、追尾レ
ーダの場合の追随データレートの短縮化を意味する。

【００２６】なお、図１において、１次放射器１２ａ，
１２ｂは、図面上、ビーム形成部１１を中心に、その直
交する軸上のほぼ対象となる位置に設けるように描いて
あるが、一方の１次放射器１２ａ（１２ｂ）による電波
の送受信に、互いに他方の１次放射器１２ｂ（１２ａ）
が障害となる場合がある。そのときには、いわゆるビー
ム形成部１１に対して、各１次放射器１２ａ，１２ｂが
オフセット給電する位置に偏位させて設けることによっ
て、その障害を回避することができる。

【００２７】また、この第１の実施の形態では、空中線
機構１を透過型の空間給電型のフェーズドアレイ空中線
で構成したものとして説明したが、反射型の空間給電型
のフェーズドアレイ空中線、あるいはいわゆるパラボラ
アンテナに採用しても同様な効果を得ることができる。

【００２８】即ち、図２はこの発明による空中線機構及
びこれを用いたレーダ装置の第２の実施の形態を示した
構成図で、図１との相違点は、空中線機構１のビーム形
成部１１の構成を各１次放射器１２ａ，１２ｂにそれぞ
れ対応した反射型のアレイアンテナ１１Ａ，１１Ｂで構
成した。

【００２９】すなわち、各アレイアンテナ１１Ａ，１１
Ｂは、それぞれ複数のアンテナ素子１１Ａａ，１１Ｂａ
からなり、各アンテナ素子１１Ａａ，１１Ｂａは、それ
ぞれ放射素子１１Ａａｂ，１１Ｂａｂにそれぞれ接続さ
れた移相器１１Ａａａ，１１Ｂａａと、これら各移相器
１１Ａａａ，１１Ｂａａに接続された反射器１１Ａａ
ｃ，１１Ｂａｃとで構成したものである。

【００３０】つまり、一方の１次放射器１２ａからの送
信電波は、対応する反射器１１Ａａｃによって反射さ
れ、各アンテナ素子１１Ａａで形成される放射ビームに
より、１次放射器１２ａの放射方向の向きとは反対の方
向に放射されるものであり、他方の１次放射器１２ｂに
よる送信電波も同様に、その放射方向とは反対方向に放
射される。

【００３１】このような構成の空中線機構１及びこれを
採用したレーダ装置でも、互いに放射される方向が異な
るのみで、同一繰り返し周期内において、同時に異なる
方向に異なる周波数の送信パルス信号を送出することが
でき、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができ
る。

【００３２】なお、上記各実施の形態の場合、一般には
ビーム形成部１１の移相器の移相量は、送信パルス繰り
返し周期毎に変化するが、一つの送信繰り返し周期のパ
ルス内で異なる複数の周波数信号を送信する場合は、切
替器１３の切替え操作に拘らず、形成されるビーム方向
は、その移相器の移相量に応じ共通して特定される。

【００３３】しかしながら、複数の送信周波数信号を送
信繰り返し周期毎に交互に送信し、かつ切替器１３を対
応して切替え操作し、それぞれ異なる送信周波数信号を
各一対の１次放射器１２ａ，１２ｂに供給する場合は、
各１次放射器１２ａ，１２ｂはそれぞれ互いに独立した
ビームパターンを形成して空間を走査させることができ
る。

【００３４】勿論、送信機３からの１送信周波数のパル
ス信号を、切替器１３にて例えば送信繰り返し周期毎に
切替えて各１次放射器１２ａ，１２ｂに供給し、移相器
の移相量も送信繰り返し周期毎に切替えても、互いに異
なる２方向の広い領域をほぼ同時に捜索することができ
る。このときの受信機４には、上述のように周波数を分
離するフィルタに代え、送信のタイミングに合せ走査領
域を識別する回路を構成すれば良い。

【００３５】また、ビーム形成部１１に対する１次放射
器１２ａ，１２ｂの取り付け配置位置は、必ずしも１８
０度の方向に限らず、任意の角度、例えば１２０度の開
き間隔となるように構成しても良い。また、この上記の
ような構成による空中線機構を２個あるいは３個以上互
いに方向が異なるように組み合わせ配置して構成するこ
ともできる。

【００３６】以上説明したように、この発明の空中線機
構及びこれをを用いたレーダ装置によれば、従来、目標
が空中線機構が作用した一方向にのみ放射ビームが形成
されるだけであったが、この発明によれば、殆ど同時に
例えば１８０度異なる方向に放射ビームを形成できるの
で、追尾レーダに適用した場合は、データレートを大幅
に短縮することが可能である。

【００３７】このように、本発明によれば、ビーム走査
領域の拡大に際し、部分的には、１次放射器や切替器や
制御器を付加構成を必要とするものの、他の主要な構成
は共通して使用されるので、構成全体の小形化・軽量化
が図られ、例えば車載用レーダ等に適用して実用上顕著
な効果を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】この発明は空中線機構及びこれを用いた
レーダ装置は、空中線部の両側に、空中線部を挟むよう
に一対の一次放射器を構成したので、簡単な構成で空間
の走査領域の拡大が図れるとともに、これを追尾レーダ
に採用した場合は、追尾データレートを短縮されること
ができる等、実用に際し得られる効果大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空中線機構及びこれを用いたレー
ダ装置の第１の実施の形態を示す構成図である。

【図２】本発明による空中線機構及びこれを用いたレー
ダ装置の第２の実施の形態を示す構成図である。

【図３】従来の空中線機器及びこれを用いたレーダ装置
の構成図である。

【符号の説明】

１ 空中線機構 １１ 空中線部 １１ａ，１１Ａａ，１１Ｂａ 移相器 １１ｂ，１１Ａｂ，１１Ｂｂ 放射素子 １２，１２ａ，１２ｂ １次放射器 １３ 切替器 ２ サーキュレータ（切替手段） ３ 送信機 ４ 受信機 ５ 信号処理部 ６ 制御器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信電波を導入し複数方向に切替え導出
   する切替器と、 この切替器に接続され切替え導出された前記送信電波を
   導入するよう、間隔をなして対向配置された一対の１次
   放射器と、 この一対の１次放射器の中間に位置して配置され、各１
   次放射器からの送信電波を受け空間に放射ビームを形成
   するビーム形成部とを具備することを特徴とする空中線
   機構。
2. 【請求項２】 前記ビーム形成部は、移相器を有し、か
   つ前記各１次放射器側に向けアレイ状に配置した複数の
   放射素子で構成されたことを特徴とする請求項１記載の
   空中線機構。
3. 【請求項３】 前記ビーム形成部は、略中央部に反射器
   を有し、前記１次放射器からの電波をその１次放射器側
   に反射させて、その一次放射器側の空間に放射するよう
   構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の空中線機構。
4. 【請求項４】 送信電波を導入し複数方向に切替え導出
   する切替器と、 この切替器に接続され切替え導出された前記送信電波を
   導入するよう、間隔をなして対向配置された一対の１次
   放射器と、 この一対の１次放射器の中間に位置して配置され、各１
   次放射器からの送信電波を受け空間に放射ビームを形成
   するビーム形成部と、 前記切替器に接続され前記１次放射器に供給される送信
   電波と、１次放射器を介して導入される受信電波とを切
   替え導出する切替手段と、 この切替手段に接続された送信機及び受信機と、 前記切替器に接続され切替器を切替制御する制御器とを
   具備することを特徴とするレーダ装置。
5. 【請求項５】 前記ビーム形成部は、移相器を有し、か
   つ前記各１次放射器側に向けアレイ状に配置した複数の
   放射素子で構成したことを特徴とする請求項４記載のレ
   ーダ装置。
6. 【請求項６】 前記ビーム形成部は、略中央部に反射器
   を有し、前記１次放射器からの電波をその１次放射器側
   に反射させて、その１次放射器側の空間に放射するよう
   構成されたことを特徴とする請求項４または請求項５記
   載のレーダ装置。