JPS6022748B2 - パルス捜索測高レ−ダ装置 - Google Patents

パルス捜索測高レ−ダ装置

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JPS6022748B2
JPS6022748B2 JP53139616A JP13961678A JPS6022748B2 JP S6022748 B2 JPS6022748 B2 JP S6022748B2 JP 53139616 A JP53139616 A JP 53139616A JP 13961678 A JP13961678 A JP 13961678A JP S6022748 B2 JPS6022748 B2 JP S6022748B2
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pulse
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JP53139616A
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義弘 川口
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/48Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽雑音を受信してその仰角を測定すること
により、側角の鮫正がきるパルス捜索側高レ−ダ装置に
関するものである。
太陽の仰角は、夫預り計算により極めて正確に予測でき
るので、電波的側角を行なう側高レーダー等の側角基準
として使えれば、これらの孤高レーダーの側角鮫正に非
常に役立つことが期待されていた。
従来この種の有効な方法はなく、やむを得ずヘリコプタ
ーにパルス信号発生器を塔議して飛行させ、その仰角を
レーダーで把え同時に光学的手段で測定した仰角と比較
対照する等の方法を用いていた。
この方法は大きな費用と時間が必要な割には効果が少な
く、実用されることは少なかった。
本発明はこのような不便を解消し容易に側角鮫正を行な
うことができるようにするために、太陽雑音の到来仰角
を測定できる頚山高レーダー装置を提供するものである
本発明は太陽雑音の電波到来角を測定できれば、別に得
られる天側計算による太陽仰角と比較対照し、大気圏外
から到来する電波の屈折角を補正して、側角鮫正が可能
となるとに着した。
、そこで、本発明ではアンテナを太陽の方向に指向させ
、各アンテナに接続された受信機の出力信号間の位相差
を測定し、その信号を低域通過フィルターに入れて、S
N比を改善し、もって太陽雑音の到来仰角を測定するも
のである。以下、この発明の一実施例について説明する
第1図は、位相差方式の頚9角を行なうレーダー装置の
本発明に関連する部分を示したものである。1,2,3
は、いずれも同一形状をもったファンビームアンテナで
あり、ファンビームの最軸は、鉛直方向である。
鉛直方向における3個のアンテナの間隔は、1,2間と
アンテナ2,3間とで若干異ならしめてある。41,4
2,43は、アンテナ1,2,3に接続され通常の周波
数変換器等を備えた受信機であり、太陽電波を受信でき
る程度の高感度のものである。
その受信機41,42,43の出力信号はIF(中間周
波)信号であり、それぞれ次段の位相差測定器5,6に
入る。 .位相差測定器5,
6はY受信機41,42,43からのレーダ−ビデオ信
号が到来している時間中において、各受信機出力のIF
信号の位相差を襖。
定するものである。通常受信機41,42,43からの
ビデオ信号は、−ビデオ加算器9で加算され、ビデオ成
形回路10で、パルス幅と形状を成形される。
パルス・レーダーとしての動作時には、、切換スィ−ッ
チ11は、レーダービデオ信号側に接続されており、レ
ーダー実目標信号の位相差を測定して目標の仰角を算出
する。7は、そのための仰角計算機である。
8は、タィミ‐ングパルス発生器で、レーダ−ビデオ信
号に代えて、擬似的な目標信号を発生させるものであり
、その信号は功換スイッチ11が、タイミングパルス発
生器側に接続されている時、レーダービデオ信号の代り
に位相差測定器に入り、太陽雑音による位相差を測定す
ることができるようになる。
以下、アンテナ1,2間並びに2,3間に生ずる受信信
号の位相差を測定して、レーダー目標の仰角を測定する
原理を通常のパルス捜索側高レ−ダー動作として説明す
る。
今、アンテナ1,2間に生ずる位相差をa,、アンテナ
2,3間のそれをひ2とすると8,、ひ2はそれぞれ次
の式で与えられる。
a.:2英d・inめ ……‘1182:2
三2m◇ ……■但し、d,は、アンテナ1,
2の間隔 らは、アンテナ2,3の間隔 ^は「使用波長 マは、信号源の仰角 【1}式からすると、位相差0,のみで信号源の仰角は
求められるように見えるが、アンテナ間隔dがd>^の
間係にあるときは、1つのでに対して、8.が複数個存
在するという不確かさがある。
よって、ここでは異なったd,,もの組合せで、異なっ
た位相差a,,82 を生ぜしめ、もってただ1個の仰
角?が求まるようにしている。7は、位相差8,,02
とから対応する仰角◇を求める仰角計算機である。
即ち ◇=f(8.,82) ……{3}という計
算を行なうものである。
仰角計算機7の出力は、出力データとしてプリンター等
適当な端末機器へ出力される。太陽から到来する雑音と
しての電波を用いて、その到釆仰角を測定することは、
太陽雑音の電力レベルが低いことと、白色雑音であるこ
との事情により従来のパルス捜索側高レーダー装置では
不可能であった。本発明は、上記の点を克服するにあた
り、従来のパルス捜索側高レーダーに第1図に示すよう
なタイミングパルス発生器8の付加と、得られた位相差
信号を仰角計算機7による処理する機能の1部付加とい
う簡単な機能付加でもつてこれを実現したことに特長が
ある。
以下この2つの機能不加に依って、本発明が如何に目的
を達成しているかを説明する。第2図は、第1図におい
て切換スイッチ11をタイミングパルス発生器8の側に
接続し、パルスレーダーのアンテナ回転を停止して、太
陽方向に手動で指向させている時の測定原理図である。
今、間隔dの2つのアンテナで受信した電波の角周波数
をの。
とし振幅を1に規格化して式で表せば、両電波は‘4}
,{5}式のように表わされる。EIニSmの。t
……【4,E2ニSin(の
。t−a) ,.,,.,【5}但しt
は時間8は受信電波の位相叢り二空牛in◇ 上記2つの信号は位相差測定器9へ入力される。
位相差8を取り出すには、両信号を積算しなければなら
ない。即ち、式E。
=E.・E2=sin(■。t)・Sin(の。
t−ひ)=季{COSひ 一COS(2の。
t+a)},…,.■によりcos8が取り出される。
第1図の場合、位相差測定器を用いて直接に8を取り出
しているが、原理的には、{6}式のような乗算を行な
っているのと同じである。
ところで太陽電波は微弱であり通常の手段でもつて、位
相差を測定することは不可能である。
更にそのスベクトラムは白色雑音であるが故に、受信機
の帯城を狭くするるという通常のSN比(信号対雑音比
)改善の方法も役に立たない。しかしながら、太陽雑音
を2つのアンテナで受信し、、(この時はしーダーアン
テナのスキャンニングを停止し、送信も停止して、太陽
を指向させ受信のみのモードとする。
)、その受信機系の出力で位相差測定を行なえば、位相
差測定は2つの受信機の出力を乗算することであるから
、次のような原理により、SN比の改善を行なうことが
できる。第3図において、受信機41の出力をVZ(t
)、受信機42の出力をU(t)とすると各々**は次
のように表わすことができるVくt)iSくt)+nl
(t) ……【71U(t)=S(t)e‐j○
十〜(t) ……【81但しS(t):太陽雑音の受信
電力n,(t):41の受信機系のガラス雑音〜(t)
:42の受信機系のガラス雑音 J:アンテナ間に生ずる太陽雑音の 位相差 【7ー式■式のV(t)、U(t)を乗算器11で乗算
すると次式のようになる。
y(t)=V(t)・U(t)={S(t)十n,(t
)}{S(t)e‐j◇十n2(t)}=S2(t)e
−iJ十n,(t)s(t)e‐J○十n2(t)s(
t)十n,(t)山(t) ・・…・t9)となる。
この式で右辺第1項は直流成分であり、位相差は直流分
として取り出されることを意味すZる。{9}式の右辺
第2,3,4項は雑音を含む動揺成分である。従って‘
9ー式で表わされる出力を低域通過フィル夕12に入れ
雑音成分を減少させれば、直流分としての位相差は、S
N比が改善されて取り出されることになる。この低域通
過フィル2夕12の働きは、仰角計算機7で行なわせる
ことができる。その具体的な方法は色々あるが本実施例
では仰角計算機7の平均演算を行なわせており、平均演
算は、一種の積分であるから、低域通過フィルターの働
きをすることになる。 2第4図には、タイミング
パルス発生器8によるタイミング信号の発生例を示す。
aは、1目標当り2ヒットとした場合の、タイミング信
号をPPI画像で見た時の概念図である。距離方向及び
方位方向に於いて、通常のレーダーの動作状態とは異3
なる様相で多数のタイミング信号を擬似目標として注入
する。1方位方向走査時間当りの最大注入可能数は、、
レーダーの距離及び方位の分解能により決まる限度があ
る。
この注入数が多い種、本発明の効果が大きくなる。第4
図bは、PPI画像の代りもこ、距離方向藤、方位方向
髄に対して上記の注入擬似目標を概念的に表わしたもの
である。注入目標数は、方位方向と距離方向の注入数の
乗算で決まる。次に第5図、第6図に依って、前記タイ
ミングパルスによる太陽雑音の位相差測定を行なう動作
について説明する。
第5図は第1図に示す、この発明の一実施例について、
更に詳細を表わしたものである。
第1図に示す、アンテナ1,2に対応する受信機からの
ぽ入力端子をそれぞれCHI,CH2と名付けたもので
あり、簡単のためCH3の記述は省略している。21,
22はCHI、CH2の入力端子である。
23と24は各々CHI、CH2用の位相差カウンター
であり、リファレンス信号と入力『信号との位相差をデ
ィジタル的に計数するものである。
25は、その計数値の引算を行なう引算器である。
位相差カウンタ23,24の出力信号がそれぞれリファ
レンス信号に対する位相差を示すものであるため、CH
IとCH2との間の位相差は、改めて上記2つの出力信
号の差から取り出さなけばならないからである。26は
、引算器25の出力の位相差信号のうち、所要の信号の
みとゲートして出力するゲート回路である。
通常レーダー動作においては、第1図における受信機4
1,42,43からのビデオ信号出力が第5図レーダー
ビデオ入力端子28に入りビデオ成形回路29に入り、
レーダーのパルス幅に対応してパルス成形される。その
出力は、、切換スッチ30を経由して、ゲート回路26
に入る。依ってゲート回路26ではしーダービデオに対
応する部分の位相差信号のみが、ゲート回路を通過し、
位相差信号出力端子27へ出力される。こ)で第5図の
位相差カウンタ23,24引算器25、ゲート回路26
が第1図における位相差測定器5に相当する。31は、
タイミングパルス発生器、30はビデオスイッチである
第6図は、第5図の動作を更に時間関係で説明したもの
である。
第6図aは、第5図の切換スイッチ30が、レーダービ
デオ側に接となり、通常のパルス・レーダーとして動作
しいる時の有様を示す。レーダー実目標のIF信号は図
のようにChL Ch2信号として第5図の端子21,
22に入力する。同時に受信機のビデオ信号も、IF信
号を検波したものであるから、図のようにレーダービデ
オ入力信号として端子28に入力する。従って、入力端
子21,22に入力したIF信号の位相差は、ビデオ成
形回路29の出力信号とタイミングが合っているので、
ゲート回路26を通過し、レーダー実目標の位相差信号
としてゲート信号の終りに出力される。他の時間の信号
は不要であるため、ゲート回路26で遮断される。第6
図bは、太陽雑音を受信する場合の動作を示す。
第5図における切換スイッチ30は、タイミングパルス
発生器31の側に暖となり、タイミングパルス発生器3
1の出力がゲート回路26に供給される。太陽雑音は、
白色雑音であり、第6図bに示すようにCHI、CH2
に時間連続で入力する。通常のパルス捜索側高レーダー
に於いては、このような白色雑音入力信号は、、ゲート
回路26で遮断さている。これに対し、本発明では、タ
イミング・パルス発生器31に依って、擬似的にレーダ
ー目標信号のビデオに相当する信号を積極的に内部で発
生させ、ゲート回路26に供給することにより、太陽雑
音により発生している位相差を位相差信号として取り出
すようにしている。このようにして取り出された信号は
、、受信機雑音に埋もれた極めて微弱な信号であり、そ
のままでは役に立たないので、第1図に示す仰角計算機
7で相関処理をして、位相差信号のみを取り出すことに
している。第7図は、仰角計算機7の本来持っている8
,,02のデータ議取り、記憶、相関機能を転用してS
N比改善のための低域フィルターの役目を行なわせる有
様を示している。まずヒット数n毎に位相差信号8,,
82を平均演算し、その結果をN回まとめて平均演算し
ている。N回とは、1方位方向走査時間をTとするとそ
のTの間に注入される擬似目標信号としてのタイミング
パルスの数である。ヒット数毎に平均演算する機能は本
来、仰角計4算機に備わっているヒット相関機能の1部
であり、本発明のために付加する機能としては、N個の
位相差信号を記憶し、平均演算する機能のみである。
Nの数は洲、洲とすることもできるが、あまり大きくす
ることは、その間に太陽仰角が変化しているので必ずし
も精度を高くすることには役に立たない。Nの区切りは
第1図に於いてタイミングパルス発生器から出されるデ
ータ区分信号によってなされる。
SN比の改善度は、一方位方向走査時間の値に何個の位
相差信号を注入することができるかによって決まるが、
あまり多くすると、タイミングパルスの間隔が縮まり、
パルスレーダーの持つ、距離及び方位の分解館の限界を
越えることになる。
従ってその限界を越えない範囲で注入することになる。
仰角計算機の本来持っている実目標信号の相関処理機能
と、本発明のために付加された上記N個の位相差信号を
記憶し、平均演算する機能との切換えは、仰角計算機の
プログラム入れ替えによって行うことができるので、容
易かつ短時間に実施できる。
以上のようにこの発明によれば、パルス捜索側高し−ダ
ー装置において太陽雑音の到来仰角を極めて簡単な機能
付加により正確に測定できるようにしたので、短時間に
機能を切換えて、容易に高精度の仰角鮫正ができるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はパルス捜索側高レーダー装置の本発明に関連す
る部分の一実施例を示す構成図、第2図は、第1図に示
した1実施例にて類。 高レーダー装置の根。角原理を示す図、第3図は、本実
施例において2つの独立した受信系の相関性を利用した
SN比改善の方法を示す図、第4図は、第1図のタイミ
ングパルス発生器で発生するタイミングパルスの発生方
法の一例を示す波形図、第5図は、第1図の位相差測定
器の動作を説明するためのブロック図、第6図は、第5
図の動作を説明する図、第7図は、位相差信号の平均演
算の方法を示す図である。1,2,3……フアンビーム
アンテナ、41,42,43……受信機、5,6・・…
・位相差測定器、7・・・・・・仰角計算機、8・・・
・・・タイミングパルス発生器、9・・・・・・ビデオ
加算器、10・・・・・・ビデオ成形回路、23,24
・・・・・・位相差カウンタ、25・・・・・・引算機
、26・・・・・・ゲート回路、29・・・・・・ビデ
オ成形回路、31・…・・タイミングパルス発生回路。 なお、図中同一符号は同一又は相当品を示す。第1図第
6図 第2図 第3図 第4図 第7図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数のフアンビームアンテナを用いて位相差方式で
    測角を行なうパルス捜索測高を行うものにおいて、擬似
    目標信号と同じヒツトパターンの形状を有するタイミン
    グパルスを発生するタイミングパルス発生回路と、複数
    個のフアンビームアンテナで受信した太陽雑音の信号相
    互間の位相差信号を抽出する信号処理回路と、この信号
    処理回路の出力に現われる位相差信号を前記タイミング
    パルスでゲートする回路と、前記タイミングパルスの一
    方位方向に相当する複数のヒツトにわたり各ヒツトの前
    記位相差信号の集積を行う相関処理回路と、を備えたこ
    とを特徴とするパルス捜索測高レーダ装置。
JP53139616A 1978-11-10 1978-11-10 パルス捜索測高レ−ダ装置 Expired JPS6022748B2 (ja)

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JPS5565170A JPS5565170A (en) 1980-05-16
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