JPS58204379A - レ−ダ装置 - Google Patents

レ−ダ装置

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JPS58204379A
JPS58204379A JP57088315A JP8831582A JPS58204379A JP S58204379 A JPS58204379 A JP S58204379A JP 57088315 A JP57088315 A JP 57088315A JP 8831582 A JP8831582 A JP 8831582A JP S58204379 A JPS58204379 A JP S58204379A
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JP
Japan
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signal
target
phase data
fan beam
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP57088315A
Other languages
English (en)
Inventor
Noboru Kurihara
昇 栗原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP57088315A priority Critical patent/JPS58204379A/ja
Publication of JPS58204379A publication Critical patent/JPS58204379A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/68Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only
    • G01S13/685Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only using simultaneous lobing techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子的にビーム走査を行なうレーダ装置に
関するもので2本来のビーム走査のためのビーム走f制
御器ンこファンビーム形成のだめの位相データ記憶回路
、加算器および切換器を設けてこれらを制御し、フェー
ズドアレイアンテナの移相器を駆動−]呻することによ
ってファンビームを高速に走青するとともに、信号処理
器で目標を検出するとその方向にビームを固定し、ファ
ンビームからペンフルビームに切り換えてペンシルビー
ムで目標を追尾することによって、目標を投索し捕捉追
尾するまでの時間金人幅に短縮さぞようとするレーダ装
置を提供しようとするものである。
従来のフェーズドアレイアンテナまたは機械的走査アン
テナを用いたレーダ装置では、広い角度範囲?べ/ンル
ヒームで走査するために、全角度範囲を走査するのに長
時間を要する欠点があった。
磯標的走fアンテナの場合には、アンテナビーム形状を
変えるのが困欺であるとともに、信号処理器が目標を発
見してもアンテナの慣性のために瞬時にビームを目標方
向に一定することができす。
目標の方向の迭い角度範囲でアンテナビームを走青し目
標を捕捉追尾するので、さらに長時間を要しでいた。
一般に1戦闘機の近接戦闘時には、目標を遠距離で発見
することよりも比較的近距離に存在する目標を短時間で
発見し捕捉追尾することが1戦闘機用レーダ装置に要求
される。従って、目標を捜索し捕捉するまでの時間の長
短が戦闘機の目標攻撃能力および残存性を左右すること
になるので、目標を捕捉追尾するのに長時間を要する従
来のレーダ装置は戦闘機の性能全低下させることになる
この発明は、従来のレーダ装置でのこのような欠点を除
去するためになされたもので2本来のビーム走査のだめ
のビーム走置制御器に位相データ記憶回路、加算器およ
び切換器を設けてこれらを制御するだけの簡単な構成で
容易にファンビームを形成することが可能となり、この
ファンビームを高速に走査して、信号処理器からの目標
検出信号により情報処理器がファンビームを目標方向に
固定し、これをペンシルビームに切り換えて目標を捕捉
追尾することにより、比較的近距離に存在する目標を捜
索して捕捉するまでの時間を大幅に短縮しうるレータ装
置を提供しようとするものであるO 以F図によって従来のレーダ装置とこの発明のレーダ装
置を説明する。第1図は従来のレーダ装置の一構成例を
示す図であり、同図において(1)は制御器、(2)味
送信機、(3)は送受切換器、(4)はフェーズドアレ
イアンテナ、(5)は受信機、(6)は信号処理器、(
71は表示器、(81は情報処理器、(9)はビーム走
査制御器、0[lは移相量演算制御回路、 anは駆動
回路、Σはモノパルス和信号、△はモノパルス差信号で
ある。
上記従来のレーダ装置の構成は以上のようになっている
から、制御器fi+で選択されたレーダ送信モードに基
づいて送信機(2)はパルス状の送信信号を発生し、送
受切換器(3)ヲ通してフェーズドアレイアンテナ(4
)に送る。送信信号はフェーズドアレイアンテナ(4)
から梁間に放射され、目標で反射して再度フェーズドア
レイアンテナ+41で受信されて再び送受切換器(3)
を通して受信機(5)に入力される。
この受信信号は受信機(5)で増幅後ミキシングされて
中間周波数帯の信号となり、さらに増幅された後検波さ
れてディジタル1d号に変換されて信号処理器(6)に
送られる。信号処理器]61はディジタルにf換された
ビテオ信号の検出等の処理を施し、信号として判定検出
するとその情報を表示器(7:に送り表示する。また上
記信号処理器(6)の出力は1vr報処理器(8)にも
送られて、制御器(1)からの目標追尾指令に基づいて
目標追尾処理全実施し、正確な距離、速度および角度清
報會佃田して指示器(71にシンボルおよび数字で表示
する。一方?!IJ 御器(1)で選択された覆域およ
びビーム走置パターンに基づき。
情報処理器(8)がビーム走査角度指令信号aをビーム
走食制d ! +91内の移相t@x制御回路叫に送る
と、移相量演算制御回路叫は、フェーズドアレイアンテ
ナを構成する図示していない多数のアンテナ素子の移相
器に与えるべき移相量を@算し、駆動回路I]llから
移相器駆動信号すを出力してアンテナ素子の移相器を駆
動設定する。この結果アンテナメインビームは指令角反
方向に指向することになる。
また1戦闘機用レーダではミサイル等の武器を遠距離か
ら目標に発射するために、遠距離で目標を発見し捕捉す
ることが要求されるが、この場合には、利得の高いペン
シルビームで比較的遅い速度で走査した方がデータレー
トも高くなり長距離で目標を発見できるので有利となる
。一方戦闘機が接近戦を行なうときには、目標までの距
離が短いので機関砲等の武器を発射することになるが。
相手よりも早く発見して捕捉追尾し武器を発射すること
が要求される。ところが従来のレーダでは。
ペンシルビームで走査しているために、広い角度範囲を
走査するのに長時間を要していた。接近戦においては、
目標までの距離が短いので十分な受信信号強度があり、
利得の低下するファンビームを用いても十分目標検出性
能は確保できる。ファ」1 ンビームを用いると角度範囲が広がるので、広い角度範
囲を走査する時間がペンシル・ビームに比べて短縮可能
となる。
第2図(a)は従来のレーダ装置のビーム走査方式であ
り、全角度範囲を走査するのに要する時間TPは θムロ : 水平方向の走査角度範囲 θRL:  垂直方向の走査角度範囲 ω : ビーム走査角度 θlr:  ペンシルビームのビーム幅であり、平均的
な目標を発見する時間は、 TP/2である。第2図(
blはこの発明に基づくレーダ装置のビーム走査方式で
あり、全角度範囲を走査し、ペンシルビーム似て目標方
向を指向するのに要する最大の時間Tνは θ杼 : ファンビームのビーム幅 、・1′ ω : ファンビームとペンノルビームのθIF ビーム幅の比でN−11 でめる。平均的な目標発見に袈する時間はTF/2−こ
の式から明らかなように、ファンビームafAにして走
査すると目標発見から捕捉追尾に移行する時間を大幅に
短縮することができる。
以下この発明の一実施例を図面により詳述する。
第3図は、この発明の実施例を示す図であり。
この発明の%徴とするところは第1図に示す従来のレー
ダ装置のビーム走査制御器(9)に位相データ記憶回路
Q2.加算機叩および切換器Uaを設置するだけの簡単
な構成によって容易にファンビームを形成することが可
能となり、かつファンビームで広い角度範囲を走食し目
標を発見すると、情報処理器がファンビームをペンシル
ビームに切り換えて、ファンビームの走査方向と直交す
る方向に走査することによって、目標を捕捉追尾するま
での時間を短縮させることができるようにしたところに
ある。位相データ記憶回路■には、ファンビームを形成
するために必要なアンテナ開口面上の位相分布が多数の
アンテナ素子に対応して記憶されている。移相讐演昇制
御回路αOは、情報処理器(8)からのビーム走査角度
指令信号aに基ついて、指令された方向にビームを指向
するのに必要な各アンテナ素子の移相蓋を計算する。さ
て、制御器(1)で近距離目標自動捕捉モードが選択さ
れると、情報処理器(81は、制御器tl+からのモー
ド信号を受けて、ビーム形状切換信号dをビーム走査制
御器(9)内の切換器(1#に送出する。切換器財は、
ビーム形状切換信号dを受けて移相量演算制御回y、 
unと加纂器u3を接続する。情報処理器(8)が切換
器u4Iの接続終了後、ビーム走査角度指令信号aを移
相童演)iE ?1l−IJ #回路αOに送出すると
、移相奮演算制御回路鵠は指令方向にビーベ走査をする
のに必要な各アンテナ素子の移相量を計算して、各アン
テナ素子毎に加算器(13に送出する。加算器u3は移
相量演算制御回路−からの各アンテナ索子の移相量と切
換器■を通して位相データ記憶回路(12+から送られ
るファンビーム形成のための位相データを各アンテナ素
子に対応して加算し駆動回路Uυに送出する。
IJA動回路lはフェーズドアレイアンテナ(4)のア
ンテナ索子の移相器をIiA動制御する。アンテナ開口
開には、ビーム指向角度に応じた直線的位相面上にファ
ンビーム形成用の曲面的位相分布が加算されて合成され
るので、ビーム走査角1方向にファンビームが形成され
ることになる。情報処理器+81は、ファンビームを広
い角度範囲で走査するためにビーム走置角度(h令信号
aを順次更新してビーム指向角度を変更する。一方制御
器(11からのモード信号に応じて、送信機(2)はパ
ルス状の送信信号を発生し、送受切換器(31を通して
、フェーズドアレイアンテナ(4)に送る。送信信号は
フェーズドアレイアンテナ(4)からファンビームで広
い空間に放射され、ファンビーム内に目標が存在すると
反射してフェーズドアレイアンテナ+41で受信され、
再度送受切換器(、l)を通過して受信機(5)に入力
され。
増幅およびミキシングされ、ティジタルに変換されたビ
デオ信号として信号処理器(6)に入力される。
信号処理器(6)は、受信機(5)で発生される熱雑音
ままた。大地等から反射されて目標信号と同時に受1g
されるクラッタ中から目標信号を検出する。パルスレー
ダ方式の場合には、受信部Sが包絡線検波されているの
でパルス状信号の大きさとその送信パルスからの遅れ時
間が判定され、パルスドッフ゛ラレーダ方式の場合には
9位相横波されているので、ドツプラ周波数情報と不確
定である送信パルスからの遅れ時間が判定される。信号
処理器(6)は目標信号を距離情報として検出すると表
示器+71に送出して表示させると同時に、目標検出信
号Cを情報処理器(81に送出する。情報処理器(8)
は信号処理益田)から目標検出信号Cを受けると、ビー
ム走査角度指令信号aをファンビームが目標を検出した
方向の角度信号に保持すると同時にビーム形状切換信号
dをビーム走査制御器(91内の切換器uJに送出する
。切換器Iはビーム形状切換信号dを受けて2位相デー
タ記憶回路−を切り離して接地端子と接続するので、切
換器1141からの加算器0への出力は常にゼロとなる
。すると移相量演其制御回路口αの出力信号は加算器(
至)でゼロと加算されるので、その1ま駆動回路(Il
l全通してフェーズドアレイアンテナの多数のアンテナ
素子の移相器を駆動制御することになる。従って、ファ
ンビーム形成用の開口面位相分布が除かれるので1通常
のペンシルビームとなる。情報処理器(8)はファンビ
ームがペンシルビームに切り換わると、ビーム走査角度
指令信号aを第2図(blに示すようにファンビームの
走査方向と直交した方向に、ペンシルビームがファンビ
ームのビーム幅内を走査するようなパターンで、ビーム
走査制御器に送出する。ファンビームの走査方向と直交
した方向に走査されたペンシルビームは、再度目標を照
射することになるので、目標からの受信信号を信号処理
器16)が発見すると、目標発見信号Cによって情報処
理器(8)は、目標を発見した角度方向のビーム走査角
指令信号aを保持し、受信機(5)と信号処理器+61
 ij 、モノパルス和信号Σとモノパルス差信号△を
受信して信号処理し、精密な角度誤差信号を抽出して情
報処理器(8)に送出する。情報処理器(81は、この
精密な角度誤差信号とビーム走査角度指令信号aとの差
を検出し、この差がゼロとなるようにビーム走査角度指
令信号aを更新するので、目標を捕捉追尾することがで
きる。
なお上記実施例は、ファンビームが容易に形成できるフ
ェーズドアレイアンテナを用いたレーダ装置について述
べたが、この発明はこれに限るものではなく、たとえば
、アンテナ素子内に送受信s能を待ったアクティブフェ
ーズドアレイアンテナを用いたレーダ装置およびパルス
ドッフ゛ラレーダ装置でも可能である。
以上述べたごとく、この発明によれば、’m子的にビー
ムを走査するレーダ装置において、ビーム走査制御器に
位相データ記憶回路、加算器および切換器を設置するだ
けの簡単な構成で、アンテナ開口面の位相分布を切り換
えて容易にファンビームを形成して走査することにより
、近距離に存在する目標の捜索から捕捉するまでの時間
?大幅に蝮紬させることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来のレータ装置の構成を示す図、第2図は従
来のレータ装置とこの発明に基つくレータ装置のビーム
走査方法を示す図、第3図はこの発明に基づく一実施例
を示す図であり、(1)は制御器、(2;は送信機、(
31は送受切換器、(41はフエーズドアレイアンテナ
、(5)は受信機、(6)は信号処理器。 (71は指示器、(81は情報処理器、(91はビーム
走査制御器、 (IGは移相量演算制御回路、Uυは駆
動回路。 aZは位相データ記憶回路、 [+3は加算器、0番は
切換器、 a!jUペンシルビーム、σeはファンビー
ム、aはビーム走査角度指令信号、bは移相器駆動信号
。 Cは目標検出信号、dはビーム形状切換信号、Σはモノ
パルス和信号、△はモノパルス差信号、 Tpはペンシ
ルビームによる走査時間、 TFはファンビームによる
走査時間、θム2は水平方向の走置角度範囲、θ肛は垂
直方向の走査角度範囲、θIFはペンシルビームのビー
ム幅、θIFはファンのビーム幅、ωはビーム走査速度
、Nはファンビームとペンシルビームのビーム幅の比で
ある。なお2図中同一あるいは相当部分には同一符号を
付しである。 代理人 門 野 信 −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電子的にビーム走査を行なうレーダ装置において、フェ
    ーズドアレイアンテナを構成する多数のアンテナ素子の
    移相器の移相蓋を演算する移相祉演算制御回路と、アン
    テナ開口面上にファンビームを形成するための位相デー
    タを記憶する位相データ記憶回路と、上記移相被演算制
    御回路の出力と上記位相データ記樽回路の出力とを加昇
    する加算器と、上記加jI器と上記位相データ記憶回路
    とを接続し、上記位相データ記1回路の出力を上記加算
    器に与える切換器と金備え2.L記多数のアンテナ素子
    の移相a倉制御するビーム定食制御器と。 高速自動目標捕捉モードのときにビーム形状切換信号を
    上記切*iに発生して位相データ記憶回路と加算器全接
    続し、ビーム走査角度指令信号を上記移相轍演、lI制
    御回路に発生させて、ファンビームを走査させる憬■ヒ
    および信号処理器での目標使出後、信号処理器からの目
    標検出信号を受けてビーム形状切換信号を上記切換器に
    発生して加算器の人力を零としてペンシルビームを形成
    させ、ファンビームの走査方向と直交した方向をビーム
    走査するようにビーム走査角度指令信号を上記移相被演
    算制御回路に発生させる機能とを有する消報処理器とを
    設け、上記移相皺演算制御回路からのビーム走査のだめ
    の位相データと上記位相データ記1意回路からのファン
    ビーム形成用位相データとを上記加算器により加昇して
    、アンテナ開口面上にファンビーム形成用位相データを
    与えて、ファンビームを形成し、これを高速で定食し、
    短時間で広い角度範囲の目I!を捜索し、目標を検出す
    ると、そこにファンビームを固定し、加算器を位相デー
    タ記憶回路と切り離してペンシルビームラ形成し、ファ
    ンビームの走査方向と直交する方向をビーム走査し、高
    い確率で目標な再発艷し追尾することを%像とするレー
    ダ装置
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