JPS5848871B2 - 連続周期的位相符号化信号用自己相関副ロ−ブ抑圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的にいえば擬似ランダム符号化システムに
関するものであり、さらに詳しくいえば、例えばＣＷ（
連続波）およびパルス圧縮レーダシステムにおける周期
的位相符号化ＳＷ（正弦波）信号の自己相関副ローブの
抑圧装置に関するものである。

擬似ランダム符号化（ＰＲＣ）送信と自己相関検出とを
用いるレーダは、送信に必要な最大電力が比較的低いと
いう利点をもっており、これによって小さくてより安い
送信器を使うことを可能にする。

この種の技術に関する技術的文献は非常に多く、背景は
多数の教科書のどれからでも得ることができる。

例えばレイモンドベルコウイツツ著教科書「モダンレー
ダＪ （ ＭＯｄｅｒｎ Ｒａｄａｒ ｂｙ Ｒａｙｍ
−Ｏｎｄ Ｂｅｒｋｏｗｉ ｔｚ．ジョン・ウイリ・ア
ンド・サンズ・インコーポレーテツド発行−１９６５年
）。

比較的近い目標があるとき、ＰＲＣレーダの検出範囲は
、位相符号の自己相関関数の中に副ローブがあるために
制限される。

これは、近い目標のエコーの副ローブがより遠い目標の
エコーを隠すことができるからである。

本発明の一般的な目的は、上述の問題を克服するために
、位相コード化周期的ＣＷ信号の自己相関副ローブを抑
圧する装置を提供することである。

本発明によれば、自己相関副ローブを抑圧するためのア
プローチは、自己相関関数と時間Ｔたけ移動した同じ関
数との和が主ピークの間に零レベルを与えるような対称
性を示す副ローブのある自己相関関数をもっている位相
記号を選ぶこと、上記位相符号の自己相関信号を得るこ
と、時間Ｔたけずれた上記自己相関信号を得ること、お
よび２つのずれた自己相関信号の合計をすることを行う
装置を提供することにある。

本発明の他の特性と利点は、添付図面に関連して以下に
述べる特定の実施例から明らかになるであろう。

本発明をより容易に理解するためには、位相符号化周期
的信号の自己相関関数に関して、幾つかのよく知られた
点を第１図ないし第４図を用いてまず概観することがの
ぞましい。

第１図は、各々が＋１または−１の値をもっているレベ
ルＣ１ないしＣｎのｎビット（例えばｎ７）の循環符号
を表わす周期的信号ｓ（ｔ）の例を示す。

従ってこの例ではＣ１−＋１ Ｃ２−＋１ Ｃ３−−１ Ｃ４−＋１ Ｃ５−−１ Ｃ６＝−１ Ｃ７＝−１ となる。

レベルＣ１ないしＣｎをＣｉ（ｉ二エないしｎ）によっ
て表示する。

各ビットは時間Ｔで伝送され、対応する信号をサブパル
スと呼ぶ。

そして完全な位相符号は長さｎＴをもっている。

信号ｓ （ｔ）の変化（レベル＋１からレベル−１へお
よびその逆への変化）は、レーダによって送信される搬
送波信号にπの位相ジャンプを生じさせる。

信号ｓ （ｔ）の自己相関関数は、この技術に精通した
人によく知られている方法により第２図及び第３図に示
した整合受信機を用いて得られる。

目標から反射したのち、整合受信機によって受信された
ビデオ信号をｒ （ｔ）という。

この信号はレーダから反射物体への往復の経過時間によ
って遅らされた信号ｓ（ｔ）に相当する。

第２図に示したよく知られた整合受信器においては、受
信信号ｒ（ｔ）は、信号／雑音比を改善するためサブパ
ルススペクトルに整合したフィルタＦをまず通過する。

フィルタＦからの出力信号は、次に直列に接続された（
ｎ−１）個の同じ遅延線Ｌ Ｒ（１）ないしＬＲ（ ｎ
〜１）を通る。

ここで各々の遅延線が、サブパルスの巾に等しい遅延Ｔ
を与える。

フィルタＦ及ひ遅延線Ｌ Ｒ（１）ないしＬＲ（ｎ−１
）の各々の出力信号に、係数Ｃ１ないしＣｎの共役数で
ある係数Ｃ，ないしＣｎをそれぞれｎ個の乗算器Ｍ（１
）ないしＭ（ｎ）を使って乗算する。

以下の説明においては種々の乗算係数をＣｉ（ｉ＝１な
いしｎ）とする。

取り上げた例の場合には、係数Ｃｉは、係数Ｃｉに等し
い。

ｎ個の乗算器からのｎ個の出力信号は、自己相関信号Ｒ
（ｔ）を出す加算器Ｓ１内で加算される。

。Ｔの瞬間においては、Ｋと称せられる自己相関信号の
値Ｒ（ｎＴ）は、 と表わされる。

ここでｓ（ｔ）はｓ （ｔ）の共役信号を表わす。

信号ｓ （ｔ）の第１の周期に整合した受信器の別の形
が第３図に示されている。

それはＫの表現から直接導かれる。

受信信号ｒ（ｔ）は、乗算器Ｍを使って共投信号ｓ（ｔ
）が掛けられ、乗算の結果が積分器■を使って信号ｓ（
ｔ）の周期に等しい時間ｎＴの間積分される。

積分器■の操作時間は、乗算器Ｍの出力に設けられ、巾
ｎＴをもつ制御パルスｈ１をを受信すると働くゲートＰ
を使って決められる。

信号ｓ （ｔ）の第１の周期に整合した受信機は、自己
相関信号の値Ｋを出す。

乗算器の２つの入力に到達する信号がお互いに時間間隔
Ｊｔたけずれると、積分器■は、自己相関信号の値Ｈ（
Ｊｔ）を出す。

，｛１を変えることによって信号ｓ （ｔ）の周期の循
環自己相関関数である関数Ｈ（Ｊｔ）が得られる。

第４図は第１図にある周期的信号ｓ （ｔ）の周知のＨ
（Ｊｔ ） 自己相関関数一．１−を示す。

第１図に示した如き符号例はＭ系列符号といい、その自
己相関関数は、−１に等しい一定振幅ｋの副ローブを有
している。

相関ピークの振幅は符号のビット数ｎ（ｎ＝７）に等し
い。

ピークは、，｛ｔ＝０，ｎＴ，２ ｎＴ ，・・・・・
・に存在する。

第１図に示す如きＭ系列符号は、自己相関関数が第４図
の示す如く対称の一定振幅ｋの副ローブを有しているよ
り一般的な一群の符号の一部である。

副ローブの特性により、これらの符号は循環的にほぼ完
全な符号と称される。

なお、この循環的にほぼ完全な符号の自己相関関数Ｈ（
Ｊｔ）はＴ 次の如く表わすことができる。

以上述べた如き自己相関に関する技術については、前述
した「モダンレーダ」にもまた「エアボーンレーダＪ
（ Ａｉ ｒｂｏｎｅ Ｒａｄａｒ ｂｙ ＤＯｎａｌ
ｄ Ｊ，ＰＯｖｅｊｓｉＯ ｅｔ ａｌ， １ ９ ６
５ ）にも詳しく開示されている。

本発明は上述の如き副ローブを除去するかあるいは抑圧
させるものであり、そのため本発明では、まず、第１図
にその一例が示してある如き元の符号の個々のパルスあ
るいはビットに交互に＋１及び−１を乗算して得られる
位相符号を選択してｓ’（ｔ）と称される周期的信号を
得る。

そして、この信号ｓ’（ｔ）の自己相関信号をその信号
ｓ′（ｔ）の周期に整合した受信機を用いて得る。

次いでこの自己相関信号を一定時間Ｔたけシフトした自
己相関信号を得、得られた２つの自己相関信号を互いに
加算して新たな自己相関信号を得る。

第８図、第９図は、元信号のパルスあるいはビットの数
が偶数、奇数それぞれの場合の最終的に得られる自己相
関信号を示している。

このようにして得られた自己相関信号では主相関ピーク
間の副ローブが抑圧されている。

第５図は、第１図の信号ｓ （ｔ）から得られた周期的
信号ｓ’（ｔ）を表わす。

ｎは、第１図では奇数であるから、信号ｓ’（ｔ）の周
期は、２ｎＴに等しい。

第６図は、ｎが偶数であるときの信号ｓ’（ｔ）の自己
相関関数Ｈ７Ｊｔ）を示す。

ｎＴだけ離れた主ピＴ ークをもつこの関数は、図に示すようにレベル＋ｋと一
ｋのレベルの鋸歯状副ローブを有するという特別の特性
を現わす。

第７図はｎが奇数のときの信号ｓ’（ｔ）の自己相関関
数Ｈ’（ Ａ ｔ ）を示す。

・Ｔだけ間隔をおいて極Ｔ 性が交互となる主ピークをもっているこの関数は、レベ
ル２ｋと−２ｋの鋸歯状の副ロープを有するという特別
の特性を現わす。

第８図は、第６図（ｎ偶数）の自己相関関数Ｈ’（Ｊｔ
）とＴたけずらしたこの同じ関数の和にＴ よって得られた自己相関関数ケ！〕扛ツを示す。

Ｔ 同様に第９図は、第７図（ｎ奇数）の自己相関関数とＴ
たけずらしたこの同じ関数の和によって得られた自己相
関関数Ｉ｛″（７１）を示す。

Ｔ 第８図及び第９図において頭を切り取られた主ピークだ
けが残り、一方副ローブは完全に抑圧されていることが
分かるであろう。

第１０図はｎが偶数の場合の本発明による自己相関副ロ
ーブ抑圧装置のブロック線図を示す。

この第１の装置は、第２図の整合受信器から導かれる。

ここにもサブパルスに整合したフィルタＦ、１つ１つが
サブパルスの幅に等しい遅延Ｔ（１ビットの遅延）をも
たらす（ｎ−１）個の同じ遅延線ＬＲ（１）ないしＬＲ
（ｎ−１）、ｎ個の乗算器Ｍ（１）ないしＭ（ｎ）およ
び加算器Ｓ１がある。

フィルタＦは上述のようにｓ（ｔ）に関して修正された
信号ｓ’（ｔ）に対応するビデオ信号ｒ’（ ｔ）を受
ける。

乗算係数Ｃｉたけが変る。

新しい係数をＣ’ｉとする。それらは係数Ｃｉに交互に
＋１と−１を掛けて得られる。

従って：加算器Ｓ１の出力は、信号ｓ’（ｔＪの自己相
関信号Ｒ’（ ｔ）であり、その波形は第６図に示され
る。

信号Ｒ’（ｔ）は次に遅延線ＬＲを使って時間Ｔだけ遅
らされ、次に信号Ｒ’（ｔ−Ｔ）を出す。

２つの信号Ｒ’（ｔ）およびＲ’（ｔ−Ｔ）が次に加算
器Ｓ２において一緒に加算され、零副ローブをもつ自己
相関信号Ｒ”（ｔ）を出す。

この波形は第８図に示されている。

第１１図は、第１０図（ｎ偶数）の装置の簡易化された
変形の線図を示す。

この変形は遅延線ＬＲと加算器Ｓ２をなくすように係数
Ｃ’ｉを変えることによって得られる。

新しい係数をσ′ｉとする。

次に加算器Ｓ１の出力は自己相関信号Ｒ／／（ ｔ）を
直接に出す。

係数Ｃ” ｉは係数Ｃ丁から次の式によって導かれる： 第１２図は、ｎが奇数の場合の自己相関副ローブ抑圧装
置のブロック線図を示している。

やはりサブパルスに整合したフィルタがある。

ｎが奇数であるので修正位相符号の長さは２ｎＴに等し
く、従って１つ１つが遅延Ｔをもたらす（２ｎ−１）個
の遅延線Ｌ Ｒ（１）ないしＬＲ（２ｎ−１）と２ｎ個
の係数Ｃ’ｉ（ｉ＝１ないし２ｎ）をそれぞれ受信する
２０個の乗算器Ｍ（１）ないしＭ（２ｎ）とが必要であ
る。

２０個の入力をもった加算器Ｓ３は信号Ｒ’（ｔ）を出
す。

第１０図の場合におけると同様信号Ｒ’（ ｔ）は、信
号Ｒ／（ｔ−Ｔ）＝ｔ出す遅延線ＬＲを使って時間Ｔた
け遅らされる。

２つの信号は、波形が第９図に示されている信号Ｒ″（
ｔ）［出す加算器Ｓ２において次に共に加算される。

第１３図は、遅延線と乗算器の数を減らすことのできる
第１２図（ｎ奇数）における装置の簡易化変形の線図を
示す。

この変形は、ｎが奇数の場合の乗算係数Ｃ′ｉの間の関
係から得られる。

実際第５図における信号ｓ’ｂ）から であることがわかるであろう。

この式を考慮すると、第１３図における装置は（ｎ−ｔ
）個の遅延線Ｌ Ｒ（１）ないしＬＲ（ｎ−１５と係数
Ｃ’ｉ（ｉ＝１ないしｎ）をそれぞれ受けるｎ個の乗算
器Ｍ（１）ないしＭ（ｎ）だけを含むことになろう。

再びｎ個の乗算器の出力のところに加算器Ｓ１を置く。

式（２）にある（→符号を考慮するために・一方では加
算器Ｓ１の出力信号が乗算器Ｘによって−１を掛けられ
、他方では遅延線Ｒによって時間ｎＴたけ遅らされる。

自己相関信号Ｒ’（ｔ）は、加算器Ｓ４の中で乗算器Ｘ
と遅延線ＬＲからの出力信号を一緒に加えることによっ
て得られる。

第１０および１２図の場合におけるように、信号Ｒ″（
ｔ）は次に遅延線ＬＲおよび加算器Ｓ２を使ってＲ’（
ｔ）とＲ’（ｔ−Ｔ）から得られる。

第１４図は第１２図（ｎ奇数）における装置の第１３図
から引き出された更にもう１つの簡易化された変形の線
図を示す。

この変形は第１３図の装置の遅延線ＬＲと加算器Ｓ２を
ｎの奇数の値に対して同様に妥当である式（１）を考慮
して、係数♂Ｔによって係数Ｃ了を置換えることによっ
て消去することにある。

これはｎが偶数であった場合の第１０図に関して第１１
図において行われた簡易化である。

第３図における整合受信器から導かれた本発明の原理に
よるその他の自己相関副ローブ抑制装置が第１５図に示
されている。

ゲートＰと積分器■を伴った乗算器Ｍがある。

乗算器Ｍは一方で反射信号１（ｔ）を、他方で信号ｓ’
（ｔ）およびｓ’（ｔ−Ｔ）を受ける。

受信器を信号ｓ’（ｔ）の周期に整合させるために、ゲ
ートＰはｎが偶数のとき時間ｎＴの間およびｎが奇数の
とき時間２ｎＴの間導通すべきである。

これをするためにそれは幅ｎＴのパルスｈ１または幅２
ｎＴのパルスｈ２によって制御される。

積分器■はその値が場合によって第８図および第９図に
示された頭を切られた自己相関ピークの値に対応する自
己相関信号を出す。

第１６図は信号ｓ″（ｔ）＝ ｓ’（ｔ）＋ｓ’ （
ｔ − Ｔ ）を示す。

これはｎが奇数であるから、２ｎＴの周期をもつ周期的
信号である。

係数Ｃｉが２つの等しくで符号の反対な値＋１と−１を
とるとき、係数Ｃ”ｉまたは信号ｓ″（ｔ）は、３つの
値＋２，０および２たけをとるので、作るのが易しいと
いうことに気付くであろう。

本発明が特定の実施例で説明されたけれども、それは明
らかに上記実施例に限られないで、その範囲内に入る他
の変形または改良ができる。

特に循環的にほぼ完全な符号に関して上述の如き方法で
修正された位相符号を選択することが唯一の可能性では
ない。

符号の自己相関関数が時間移動および加算によって零レ
ベルを得ることのできる対称性を示す副ローブを含むす
べての符号を用いることができる。

その上、本発明をビデオ領域における信号に関連して説
明したが、当業者が（本発明の原理をそのまま）適用で
きる２，３の変更をした後に、中間周波数信号にまさに
同様に適用できるであろう。

同様に、第３図および第１５図のゲートと積分器は必要
ならばサンプラがあとについた低域フィルタによって置
き換えることができるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はｎ個のモーメント（ビット）の所定の位相符号
から作られた周期的信号ｓ（ｔ）、第２図および第３図
は、整合受信器のよく知られた実施例、第４図は第１図
の周期的信号ｓ（ｔ）の自己相関関数第５図は第１図の
信号ｓ（ｔ）に関して本発明に従って修正した周期的信
号ｓ’（ｔ）、第６図および第７図は、それぞれｎが偶
数のときおよびｎが奇数のときの周期的信号ｓ’（ｔ）
の自己相関関数、第８図および第９図はｎがそれぞれ偶
数および奇数のとき本発明に従った装置の出力端におい
て得られた修正自己相関関数、第１０図および第１１図
はｎが偶数の値のときの本発明による自己相関副ローブ
抑圧装置の実施例、第１２図、第１３図及び第１４図は
ｎが奇数の値のときの本発明による自己相関副ローブ抑
圧装置の実施例、第１５図はｎの偶数または奇数の値の
どちらかが使用できるときの本発明による自己相関副ロ
ーブ抑圧装置の他の実施例、第１６図は周期的信号ｓ’
（ｔ）およびｓ’（ｔ−Ｔ）の和によって得られた周期
的信号ｓ″（ｔ）を示す。 ｓ（ｔ） ， ｓ’（ｔ） ， ｓ”（ｔ）−周期的信
号、Ｔ−・−−−−周期、Ｃｉ・・・・・・係数、Ｃｉ
・・・・・・係数Ｃｉの共役、Ｆ・・・・・・フィルタ
、ＬＲ・・・・・・遅延線、Ｍ・・・・・・乗算器、Ｓ
１，Ｓ２ ， Ｓ３ ， ３４・・・・・・加算器、Ｐ
・・・・・・ゲート、■・・・・・・積分器、ｈ１・・
・・・・パルス、ｒ（ｔ）・・・・・・ビデオ信号、ｓ
（ｔ）−− ｓ （ｔ）の共役信号、Ｒ（ｔ） ，
Ｒ’（ｔ） ， Ｒ”（ｔ）・・・・・泪己相関信号、
Ｈ（Ａｔ）・・・・・・信号ｓ （ｔ）の周期の循環自
己相関関数、Ｈ（Ａｔ）・・・・・・信号ｓ（ｔ）一一
１７− の自己相関関数。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 符号自身と同じ符号を１ビット移動させたものとの
   和が主相関ピークの間で一様に零振幅となるような符号
   順をもつ連続周期的位相符号を発生する手段を使用する
   擬似ランダム符号化レーダに用いる自己相関装置におい
   て、第１自己相関関数として上記位相符号から自己相関
   信号を得る第１手段と、第２自己相関関数として１ビッ
   ト移動させた前記位相符号から自己相関関数を得る第２
   手段と、前記第１および第２自己相関関数を加算して、
   副ローブを主自己相関ピークの間で抑圧してある第３自
   己相関関数を与える第３手段とを備えたことを特徴とす
   る連続周期的位相符号化信号用自己相関副ローブ抑圧装
   置。 ２ 前記位相符号を発生する前記手段が、持続時間Ｔを
   １つ１つがもつ一連のサブパルスで形成された周期的信
   号ｓ（ｔ）を発生するように配置され、レベルＣｉ（ｉ
   ＝１〜ｎ）のｎビットの循環的にほぼ完全な符号によっ
   て周期全体に作られた周期的信号ｓ’（ｔ）の次々のサ
   ブパルスに交互に＋１と−１を掛けて前記周期的信号ｓ
   ’（ｔ）を発生する手段を含む特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３ 伝送信号ｓ’（ｔ）に対する反射信号ｒ’（ｔ）を
   受け、遅延Ｔを各々が導入する（ｎ−１）個の同一の遅
   延線があとに続くサブパルスに整合したフィルタ、前記
   フィルタと前記遅延線の出力のところに設けられ、それ
   ぞれｎ個の出力信号の乗算をｎ個の係数Ｃ”ｉ（ｉ＝１
   〜ｎ）によって実行するｎ個の乗算器、および加算器を
   含み、係数Ｃ’ ｉがＣ’ｉの共役である係数Ｃｉに式 Ｃ” ｉ＝ｃ １−Ｃ ｎ Ｃ”ｉ−（ −１）” ’（でｉ−Ｃｉ−１） ｉ
   ／１のときによって関係づけられ、ｎが偶数の場合に使
   用できる特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 一方で遅延線によって時間ｎＴだけ遅らされた加算
   器Ｓ１の出力信号を、他方で乗算器によって−１を乗ぜ
   られた上記加算器Ｓ１の出力信号を受けるもう１つの加
   算器Ｓ４をも含み、ｎが奇数の場合に使用できる特許請
   求の範囲第３項記載の装置。 ５ 反射信号ｒ’（ｔ）を含み、ゲートと積分器が続く
   装置であって、前記乗算器がまた２つの加算信号ｓ’（
   ｔ）とｓ′（ｔ−Ｔ）とを受け、前記ゲートがｎが偶数
   のときは時間ｎＴの間、ｎが奇数のときは時間２ｎＴの
   間導通することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の装置。 ６ レベルＣｉが＋１または−１に等しいことを特徴と
   する特許請求の範囲第２，３または５項記載の装置。 ７ 擬似ランダム符号化ＣＷ（連続波）レーダシステム
   において、擬似ランダム符号を発生し、符号化信号ｓ’
   （ｔ）を自己相関させ、かつ該ｓ’（ｔ）信号の周期に
   整合した慣用の受信機を含む処理手段を具備する自己相
   関装置と、自己相関した信号を１符号ビットの接続時間
   に相当する時間Ｔたけ遅らせて、遅延自己相関信号を与
   える第１手段と、前記自己相関信号と遅延自己相関信号
   の和を与えて、それによって次々の相関ピークの間に副
   ローブのない自己相関関数を与える加算器から成る第２
   手段とを備えたことを特徴とする連続周期的位相符号化
   信号用自己相関副ローブ抑圧装置。 ８ レベルＣｉが＋１または−１に等しいことを特徴と
   する特許請求の範囲第７項記載の装置。