JPS5828547B2 - レ−ダ−ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、航空管制用レーダー装置のターゲット／ク
ラッタ比（Ｔａｒｇｅｔ ｔｏ Ｃ１ｕｔｔｅｒＲａ
ｔｉｏ）を改善するために用いられるデュアルビーム（
Ｄｕａ ｌ −Ｂ ｅａｍ）空中線方式に関するもので
ある。

航空管制用レーダー装置においては、種種雑多な反射信
号の中から航空機の信号だけをとり出すためのクラッタ
抑圧技術が重要な課題であり移動目標指示（以下ＭＴＩ
）技術はその代表的技術である。

しかし、ＭＴ■技術では通常の地面クラッタ（Ｇｒｏｕ
ｎｄＣｌｕｔｔｅｒ）は除去しうるが、雨滴反射（Ｗｅ
ａ ｔ ｈｅ ｒ Ｃ１ｕｔｔｅｒ ）、強い海面反射
（ＳｅａＣｌｕｔｔｅｒ）、気象条件あるいは、鳥や虫
の集団等に起因するエンジェルエコー（Ａｎｇｅｌ Ｅ
ｃｈｏ）等は除去できない。

また地面クラッタについても近距離からの強い反射があ
る場合にはターゲット探知が困難である。

ターゲット／クラッタ比を改善する方式としては、下記
のものが公知であり実用に供されている。

（１）高仰角の空中線利得を強調し、近距離でのターゲ
ット／クラッタ比を改善するモディファイド・コセカン
ト２乗パターン（ＭｏｄｉｆｉａｄＣｏｓｅｃａｎｔ−
８ｑｕａｒｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）空中線方も（１１）
空中線ビームノーズ方向より下方の空中線利得を、急激
に下げるシャープカットオフ （Ｓｈａｒｐ Ｃｕｔ ｏｆｆ）空中線古島（ｉｉｉ）
デュアルビーム空中線方もしかしながら、（１）は
本質的にクラッタ入力電力を下げているものではなく改
善度に限度があること、また（ＩＮ）の方式も低仰角遠
距離のターゲットのビジビリティ（Ｖｉｓｉｂｉ ｌｉ
ｔｙ）の面から、クラッタ入力電力の低減に限度があ
った。

これに対し、デュアルビーム空中線方式は遠距離ターゲ
ットの信号強度を弱めることなく、通常低仰角近距離に
存在するクラッタ入力電力を効果的に下げ得る方式であ
る。

従来のデュアルビーム空中線方式は、シングルビーム（
Ｓｉｎｇｌｅ Ｂｅａｍ）空中線方式（１次ホーンを１
つ使用する送受共用の空中線方式）の空中線に受信専用
のバイビームホーン（Ｈｉｇｈ ＢｅａｍＨｏｒｎ）を
付加し、近距離に釦いてバイビームホーンで受信する方
式である。

なおこの受信専用のバイビームホーンに対し、前記の送
受信共用の１次ホーンをロービームホーン（Ｌｏｗ Ｂ
ｅａｍＨｏｒｎ） と呼札この従来のデュアルビーム空
中線方式では、バイビームの空中線パターンのノーズ（
最大利得角度）以下の角度におけるロービームの利得を
ロービームの利得よりも低くしておく。

そして一定近距離からの反射波の受信をバイビームで行
ない、それ以上の距離からの反射波はロービームで受信
する。

このようにすることにより、低仰角近距離におけるクラ
ッタ入力電力を抑圧することができる。

しかしながら、この従来のデュアルビーム空中線方式で
は、全方位にわたって同一距離でバイビームからロービ
ームへ切換えるので、クラッタが少なくバイビームでも
って捜索するよりもロービームによる方が目標検知確率
の高い空域についてまでバイビームで捜索することとな
る欠点がある。

そこで本発明の目的は、クラッタの多い方位については
クラッタの抑圧を十分行なうとともに、クラッタの少な
い方位については近距離目標の検知確率を向上すること
にある。

本発明では１個の反射板と複数個の１次ホーンとを備え
、垂直方向についてビームノーズ仰角の相異なる２つの
空中線ビームパターンにより態別に受信した２つの信号
を１掃引時間内で切換えて表示するレーダー装置におい
て、前記２つの受信信号の切換を少なくとも２つ以上に
区分した空中線回転角度ごとに一つの区間は他の区間と
異なる時間に行なうように構成している。

本方式によれば周囲のクラッタの状況に応じビーム切換
点を自由に選ぶことが可能となり、検知確率の低下する
範囲を最小限にすることができ、航空管制用レーダ装置
におけるデュアルビーム空中線方式の有効性を十分発揮
することができる。

次ぎに、図面を参照して本発明によるデュアルビーム空
中線方式を詳述する。

第１図に従来のデュアルビーム空中線方式の構成を示す
。

本図で１は空中線装置、２はロービームホーン、３はバ
イビームホーン、４はロータリジヨイント、５はサーキ
ュレータ、６は送信装置、７はＴＲ管、８は高周波増幅
器、９は切替スイッチ、１０は切換用ゲート発生器、１
１は受信装置、１２は指示器を示す。

第１図において送信電力は、サーキュレータ５を通りロ
ービームホーン２から放射される。

放射と同時か、又はその寸前に受信装置１１からのトリ
ガによって動作する切換用ゲート発生器１０が働き、切
換スイッチ９をロービーム信号受信状態からバイビーム
信号受信状態に切り換える。

切換スイッチ９はＰＩＮダイオードで容易に構成できる
。

ただし図では作動の理解を容易にするため、機械的スイ
ッチとして描いである。

バイビーム受信状態に切り換えてから一定時間経過後切
換用ゲート発生器１０からのゲート信号より切換スイッ
チ９がバイビーム信号受信状態からロービーム信号受信
状態に切り換えられる。

第２図は、第１図に示す従来のデュアルビーム空中線の
ロービーム空中線放射パターンとバイビーム空中線放射
パターンの一例を示す。

本図でＬＰはロービームパターン、ＨＰはバイビームパ
ターンを示す。

ロービームパターンＬＰのノーズ以下の角度におけるロ
ービームパターンＬＰとバイビームパターンＨＰの利得
差により、低仰角近距離におけるクラッタ入力電力の抑
圧が行なわれる。

第２図に示すロービーム及びバイビーム空中線パターン
を用いた場合におけるデュアルビーム空中線方式レーダ
ー装置の垂直覆域図は一例として第３図の如くなる。

第３図においてＬＣはロービームによる覆域を、ＨＣは
バイビームを用いたときの覆域を示す。

ここでＡ点はビームの切換点を示しており、Ａ点より近
い距離においてはバイビームホーンで受信し、Ａ点以遠
ではロービームホーンで受信する。

第４図にはトリガ切換用ゲート信号のタイミング図を示
す。

ａはトリガのタイミングを示し、Ｔはレーダーのパルス
繰返し時間である。

またｂは切換ゲート信号のタイミングを示し、Ａ点は第
３図のＡ点に相当する切換点であり任意に設定できるよ
うになっている。

以上のようにデュアルビーム空中線方式は、低仰角近距
離のクラッタ入力電力を十分に引下げることが可能であ
り、ＭＴ■技術と組合せた場合には十分有効なりラツタ
防止策となる。

しかしながらデュアルビーム空中線方式を用いた場合に
は、バイビーム受信時にシングルビーム空中線方式にく
らべ検知確率が低下する空域が存在するという欠点があ
った。

第５図の垂直覆域図は、第１図に示す従来のデュアルビ
ーム空中線方式における検知性能について説明するため
の図であり、第３図に示した２つの覆域図を距離Ａの点
で切り換えたものである。

すなわち距離Ａまではバイビームを、距離Ａ以遠ではロ
ービームを用いた場合の覆域を実線で示す。

この実線で示す０−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−
０で囲まれた範囲は、規定の検知確率を満足する空域で
ある。

この空域を検知確率によって区分すると、Ａ−Ｂ−Ｃ−
１）Ｅ−Ｆ−（）−Ｊ−Ｉ−Ａで囲まれた空域がシング
ルビーム空中線方式と同じ検知確率となる空域、０−Ａ
−Ｉ−０で囲まれた空域がシングルビーム空中線方式よ
りも検知確率が低下する空域、０−Ｉ−Ｊ−０で囲まれ
た空域がシングルビーム空中線方式よりも検知確率が上
昇する空域０−Ｊ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−０で囲１れた空域
がシングルビーム空中線方式とほぼ同じ検知確率となる
空域である。

第５図のビーム切換点Ａは、クラッタの状況に応じて、
クラッタの多い領域のクラッタ入力電力が十分引下げら
れる点に設定される。

この結果、クラッタの少ない方位領域においては切換点
が遠くになりすぎて、不必要に検知確率の低下する空域
を増加させてしまうことになる。

第６図は本発明によるデュアルビーム空中線方式のレー
ダ装置の構成を示すものである。

第１図に示した従来のものの切換用ゲート発生器１０に
代えて方位レンジ（Ａｚｉｍｕｔｈ Ｒａｎｇｅ）ゲー
ト発生器１３を備える。

第６図の各部の動作は方位レンジゲート発生器１３を除
いて第１図のものと同じである。

すなわち、送信はロービームホーン２により行なわれ送
信と同時期またはその寸前に切換ゲート信号によりバイ
ビーム受信状態となり、バイビームホーン３からの信号
が受信機１１に送られる。

送信から一定時間経過後方位レンジゲート発生器１３の
働きにより、切換スイッチ９がバイビーム信号受信状態
からロービーム信号受信状態となりターゲットからの反
射信号を受ける。

方位レンジゲート発生器１３は、受信装置１１からのト
リガと空中線装置１からの空中線回転角度信号によりあ
らかじめ設定された各方位区間においてそれぞれ異る幅
の切換ゲートを発生する。

第７図は、一例として方位を４分割した場合のＰＰＩ指
示器上の表示であり、扇形範囲に、Ｌ。

ＭおよびＮがバイビーム信号受信が行なわれる範囲、そ
れ以外の範囲がロービーム信号受信が行なわれる範囲で
ある。

またＷは、ＰＰ■指示器上のノースマークを、Ｕはレン
ジマークを表わしている。

範囲に、Ｌ、ＭおよびＮのうちＫとＭはクラッタの多い
領域に相当するバイビーム信号受信範囲を、ＬとＮはク
ラッタの少ない領域に相当するバイビーム信号受信範囲
である。

第８図は、第７図に示す４つの方位区間のそれぞれに対
応した切換スイッチ９へのトリが切換ゲートのタイミン
グを示すものである。

ａのＴは、レーダの繰返し時間を示す。

この第７，８図を参照して第６図に示す本発明によるデ
ュアルビーム空中線方式の作動を詳述する。

空中線装置１からの空中線回転角度信号は方位レンジゲ
ート発生器１３に送られ、あらかじめ設定された第７図
のＯＰに相当する角度と一致した時に、切換ゲートの幅
がＯＰの長さに相当する幅となり、空中線回転角度信号
があらかじめ設定された第７図のＯＱに相当する角度に
なるまで同じ切換ゲート信号が続く。

この方位ＯＸからＯＹに到る区間におけるゲート信号を
、第８図すに示す。

次ぎに、空中線回転信号が第７図のＯＱに相当する角度
を越えると切換ゲート幅がＯＲの長さに相当する幅とな
り空中線回転信号が、あらかじめ設定されたＯ８に相当
する角度まで同じゲート幅が続く。

この区間におけるゲート信号を第８図のＣに示す。

以下同じように範囲Ｍ、Ｎにおいても方位レンジゲート
発生器１３が発生する切換ゲート幅を変えデュアルビー
ム空中線による受信領域を制御する。

範囲に、Ｌ、ＭおよびＮの各範囲の始まりの角度、終了
の角度また各距離範囲の切換ゲート幅は、方位レンジゲ
ート発生器１３により任意に設定が可能である。

以上のような動作により周囲のクラッタの状況にあわせ
任意にバイビームとロービームの切換点を変えることが
可能となり、デュアルビーム空中線方式の検知確率の低
下する範囲を必要最小限にとどめることが可能となり、
デュアルビーム空中線方式の有効性をより発揮させるこ
とができる。

第９図は方位レンジゲート発生器１３の回路の一例を示
す。

本図は空中線回転角度信号がデジタル信号の場合のもの
であり、１つの方位分割区間（例えば第７図におけるＯ
ＸＹの区間）に要するレンジゲート（例えば第８図のｂ
）を発生する回路である。

方位レンジゲート発生回路は、距離方向に対するゲート
信号発生系統と、方位方向に対するゲート信号発生系統
に大別さへ この両系続出力の論理積出力が方位レンジ
ゲート発生器の出力となる。

第９図において、カウンタ２１、デコーダ２２、デジタ
ル設定器２３、一致回路２４、フリップフロップ２５が
距離方向に対するゲート信号発生系統、カウンタ２６、
スタート用デジタル設定器２７、一致回路２８，２９、
ストップ用デジタル設定器３０、フリップフロップ３１
が方位方向に対するゲート信号発生系統である。

３２は距離方向ゲート信号、方位方向ゲート信号の論理
積回路である。

クロック発生器３３のクロックはカウンタ２１によりカ
ウントされる。

カウンタ２１のカウント値がロービームからバイビーム
への切換時に相当する値になった時にデコーダ２２から
パルスが出力され、それによりフリップフロップ２５を
オンとする。

カウンタ２１のカウントが進みデジタル設定器２３に設
定されたバイビームからロービームへの切換時に相当す
る値と一致した時に一致回路２４からパルスが出力され
フリップフロップ２５をオフとする。

このフリップフロップ２５の出力が距離方向ゲート信号
である。

カウンタ２１のリセットは受信機１１からのトリガによ
りレーダー繰返し周期毎に行なわれる。

方位方向ゲート信号系統ではまず空中線回転角度信号が
カウンタ２６によりカウントされ、そのカウント値がス
タート用デジタル設定器２７により設定された値と一致
した時に、一致回路２８からパルスが出力され、フリッ
プフロップ３１をオンとする。

このスタート用デジタル設定器に設定される値は前記の
距離方向ゲート信号を使用する方位の開始時点に相当す
るものである。

カウントが進みデジタル設定器３０により設定された値
と一致した時に、一致回路２９のパルス出力によりフリ
ップフロップ３１をオフにする。

このデジタル設定器３０に設定される値は、前記距離方
向ゲートを使用する方位の終了時点に相当するものであ
る。

カウンタ２６のリセットは、空中線回転角度信号と共に
空中線装置１から送られるノースマーク信号により空中
線の１回転毎に行なわれる。

フリップフロップ２５．３１の出力は論理積回路３２に
より論理積演算が行なわれゲート信号出力となる。

前述のように、第９図の回路はある一つの方位区間だけ
に用いられる方位レンジゲー トを発生する回路である
から、各方位区間毎に同様の回路を備える必要がある。

これらにおいては、それぞれの方位区間に応じてデジタ
ル設定器２３，２７゜３０の設定値を変えなくてはなら
ない。

このようにして設けた複数のゲート発生器を論理和回路
で一つの信号にまとめ方位レンジゲートとして切換スイ
ッチ９へ加える。

以上、本発明の詳細な説明をするために一具体例を挙げ
て述べたが、これは単に例であってこの発明の範囲を限
定するものではない。

前に述べた実施例の値にも、この発明の範囲内でいくつ
もの変形が可能であることは明らかであるから、この発
明の技術的範囲は特許請求の範囲に述べる空中線回転角
度信号を用いて、分割された方位毎にバイビーム受信範
囲を可変とする全ての方式におよぶものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のデュアルビーム空中線方式レーダー装
置の構成を示すブロック図、第２図はデュアルビーム空
中線方式における空中線パターンを示す図、第３図は第
２図のパターンのときの垂直覆域図、第４図は従来のト
リガと切換用ゲート信号のタイミング図、第５図はデュ
アルビーム空中線方式の総合覆域図、第６図は本発明に
よるデュアルビーム空中線方式レーダー装置の構成を示
すブロック図、第７図は本発明によるレーダー装置にお
いて各ビームに割り当てる捜索領域をＰＰＩ指示器上で
示す図、第８図は第７図に対応するトリガと切換ゲート
信号のタイミング図である。 第９図は、方位レンジゲート発生器１３の１つの方位分
割区間用ゲート信号発生回路図である。 各図において、参照符号はそれぞれ、１・・・・・・空
中線装置、２・・・・・・ロービームホーン、３・・・
・・・バイビームホーン、４・・・・・・ロータリージ
ヨイント、５・・・・・・サーキュレータ、６・・・・
・・送信装置、７・・・・・・ＴＲ管、８・・・・・・
高周波増幅器、９・・・・・・切換スイッチ、１０・・
・・・・切換用ゲート発生器、１１・・・・・・受信装
置、１２・・・・・・指示器、１３・・・・・・方位レ
ンジゲート発生器、２１，２６・・・・・・カウンタ、
２２・・・・・・デコーダ、２３．２７，３０・・・・
・・デジタル設定器、２４．２８，２９・・・・・・一
致回路、２５，３１・・・・・・フリップフロップ、３
２・・・・・・論理積回路、３３°°。 ・・・クロック発生器、ＨＰ・・・・・・ハイビームパ
ターン、ＬＰ・・・・・・ロービームパターン、ＨＣ・
・・・・・ハイビームによる覆域、ＬＣ・・・・・・ロ
ービームによる覆域を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バイビームホーンとロービームホーンで別々に受信
   した２つの受信信号を各送信パルス送出毎にバイビーム
   ホーン受信信号からロービームホーン受信信号に切替え
   るデュアルビーム空中線方式のレーダ装置において、複
   数区間に予め分割された空中線の走査方位領域の各区間
   毎に予め定められ、前記区間のうち少なくとも一つは他
   区間と異なる時間幅を有する切換ゲート信号を発生する
   方位レンジゲート発生器と、前記切換ゲート信号に対応
   して前記バイビームホーン受信信号から前記ロービーム
   ホーン受信信号へと受信信号を切換え出力する切換スイ
   ッチとを備えて成ることを特徴とするレーダ装置。