JPS6394186A - 合成開口レ−ダ装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人工衛星等の飛翔体に搭載して用いられる
合成開口レーダ装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、人工衛星や航空機等の飛翔体（プラットフォー
ム）に搭載した映像レーダから、移動飛翔体の側方の地
上に電波を発射し、移動しながらその反射波を受信して
合成することにより、比較的小さい開口のアンテナで、
実効的に大開口のアンテナを合成することができるよう
にした合成開口レーダはよく知られている。

そしてかかる合成開口レーダは、全天候性で昼夜の別な
く高分解能で地形等の映像を得ることができるので、地
球観測や惑星探査等に用いるセンサとして有望視されて
いる。

第６図は、従来の合成間口レーダの概略構成を示す図で
ある０図において、１０１は人工衛星等の飛翔体で、該
飛翔体１０１にはレーダ部を構成する送信機１０２．受
信機１０３．受信電波を記録するデータ記録装置１０４
．送受分波器１０５等を搭載し、アンテナ１０６を前記
飛翔体１０１上に取り付けている。そして上記レーダ部
を構成する送信機１０２゜受信機１０３．アンテナ１０
６等はそれぞれ独立した構成になっていて、それらは送
受分波器１０５を介してケーブルで相互に接続され、該
送受分波器１０５からは第７図に示すように、アンテナ
１０６を構成する各アンテナ素子１０６ａに対して共通
に給電するように構成されている。

そして、このように構成したレーダ部を搭載した飛翔体
１０１及びその上のアンテナ１０６が速度Ｖで走行する
ことによって、比較的小さなアンテナで等価的に大きな
合成開口を形成し、地上等の観測対象１０７の高い分解
能の映像を得るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このように構成されている合成間口レーダ装
置において、信号対雑音比の良好なレーダエコー、すな
わち良好な映像を得るためには、高出力の送信機や高感
度（低雑音）の受信機を必要とし、アンテナも低損失の
ものが必要になり、そのため装置全体が大型になり重量
が大とならざるを得す、実際の合成間口レーダ装置の開
発は困難を極めていた。特に、観測に要求される送信周
波数が高くなればなるほど、この問題点の解決は比例し
て困難になる傾向にあり、現段階では送信周波数はＣバ
ンド程度が限界とみられていた。

これを解決するため、本発明者らは先に、レーダ部の送
受信機を構成する高出力増幅器及び前置増幅器をそれぞ
れ多数のモジュールに分割し、それらのモジュールとア
レイアンテナを構成するアンテナ素子とを組み合わせて
構成した分散型合成開口レーダ装置を提案した（特願昭
６１−２１３７６８号）。

この分散型合成開口レーダ装置は第８図に示すように構
成されている。すなわち、図において、１は送信機の高
出力増幅器モジュールで、従来の単体の高出力送信機（
集中型送信機）の高出力増幅器を多数個に分割しモジュ
ール化したものである。

２は前置増幅器モジュールで、従来の単体の受信機（集
中型受信機）の前置増幅器を多数個に分割してモジュー
ル化したものである。３は送受分波器で、該送受分波器
３と、前記高出力増幅器モジュール１と、前置増幅器モ
ジュール２とで、小出力の送受信機モジュール４−＋、
４−ｘ、・・・・・・・４−．１を構成している。５は
アンテナで、多数のアンテナ素子５−１＋　　５−□、
・・・・・・・５−、ｌで構成されており、各アンテナ
素子５−＋、５−ｘ、”・・・、・５−１には、それぞ
れ前記送受信機モジュール４−＋、４−ｚ、・・・・・
４−７が直接接続され、各アンテナ素子５−．．５−！
＋・・・・・・５−１と各送受信機モジュール４−１＋
　　４−ｚ。

・・・・・・４−７とで、それぞれ分散型ユニット６−
１゜６４、・・・・・・・６−１を構成している。そし
て前記高出力増幅器モジュール１及び前記前置増幅器モ
ジュール２は、それぞれ送、受信機本体へ接続されるよ
うになっている。

従来の集中型の送信機においては、高出力増幅器として
高出力の進行波管等しか使えなかったが、上記のように
高出力増幅器を分割してモジュール化し、同じく分割し
てモジュール化した前置増幅器モジュールと共に送受信
機モジュールを構成した場合は、個々の送受信機モジュ
ールでは小さい出力の半４体を使用することができる。

したがって、発熱処理が容易になり信頼性も向上すると
共に、故障による危険性も分散するため冗長性、すなわ
ち予備系としてのバックアップ機能が向上し、人工衛星
等の宇宙用搭載機器として大きな利点が得られる。

またアンテナ素子に各送受信機モジュールをケーブルを
介さずに直結しているので、ケーブルによる損失がなく
なり、形状や重量、更には消費電力を増大せずに、高出
力、高感度化（低雑音化）並びに低損失化を容易に計る
ことができ、より高い周波数帯、例えばＸバンドやにバ
ンド等を用いた、人工衛星等への搭載用合成間口レーダ
装置を実現することが可能となるものである。

ところが、上記分散型合成間口レーダ装置は、多数の送
受信機モジュールで構成されているため、各送受信機モ
ジュールの信号出力の振幅及び位相を揃える調整が必要
であり、また調整後も、それらの変動を最小限に抑えな
ければならず、更には温度や振動等の厳しい宇宙環境に
耐えるように構成しなければならず、開発に困難さを伴
う。そしてこれらの振幅及び又は位相が変動した場合は
、放射パターンが劣化し良質な映像が得られないおそれ
がある。

本発明は、上記光に提ｘした分散型合成間口レーダ装置
における上記問題点を解決するためになされたもので、
各送受信機モジュールの振幅及び位相を制御して、放射
パターンの劣化を自動的に補正するようにした合成間口
レーダ装置を提供することを目的とするものである。

ｃ問題点を解決するための手段及び作用〕上記問題点を
解決するため、本発明は、人工衛星等の飛翔体に搭載さ
れる合成開口レーダ装置において、レーダ部の送、受信
機を構成する高出力増幅器及び前置増幅器をそれぞれ分
割し、高出力増幅器モジュール及び前置増幅器モジュー
ルからなる小出力の多数の送受信機モジュールを構成し
、該モジュールを可変減衰器及び可変位相器を介して多
数のアンテナ素子からなるアンテナの該アンテナ素子に
それぞれ接続すると共に、振幅及び位相の基準となる基
準信号を発生する発振器と、該基準信号受信出力に応じ
て前記可変減衰器及び可変位相器を制御する制御器とを
設け、放射パターンの劣化を自動的に補正するように構
成するものである。

このように構成した合成開口レーダ装置においては、振
幅及び位相の基準信号発振器からの基準信号を受けた各
送受信機モジュールの出力信号の総和が最大となるよう
に、制御器で可変減衰器及び可変位相器が制御される。

これにより送受信機モジュール自体で発生する振幅及び
又は位相の変動量や、各アンテナ素子で発生した位相ず
れ等は等価的に補正され、放射パターンの劣化が自動的
に補正される。

〔実施例〕

以下実施例について説明する。第１図は本発明に係る合
成開口レーダの一実施例を示す概略ブロック構成図であ
る０図においてＩＬ、、１１．、・・・・・・・・・１
１−７はアレイアンテナを構成するアンテナ素子で、該
各アンテナ素子１１−＋、　１１−ｉ、・・・・・・・
１１−７にはそれぞれ分散型送受信機モジュール１２−
＋、　１２−２．・・・・・・・１２−１が直結接続さ
れている。各送受信機モジュール１２−＋、　１２−ｚ
、・・・・・・・１２−９は、第２図に示すように、分
散型高出力増幅器モジュール１８と、分散型前置増幅器
モジュール１９と、前記高出力増幅器モジュール１Ｂと
前置増幅器モジュール１９に接続されたサーキュレータ
２０と、該サーキュレータ２０に接続された可変減衰器
２１と可変位相器２２とで構成されている。

１３は合波器で、各送受信機モジュール１２−．．１２
−ｚ、・・・・・・・１２−、、からの受信信号を受け
て送受信機本体へ受信信号を供給するものである。１４
は振幅及び位相の基準となる基準信号を発生する発振器
で、１５は該基準信号発振器１４からの基準信号を前記
各アンテナ素子１１−＋、　１１−ｘ、・・・・・・・
１１−、へ向けて放射する基準信号アンテナである。　
１６は前記各送受信機モジュール１２−、、１２−、、
・・・・・・・１２−、内の可変減衰器２１及び可変位
相器２２を制御するための制御器である。

第３図は、このように構成された合成間口レーダ装置に
おける、基準信号による振幅及び位相の自動調整のフィ
ードバックループを示す図であり、その動作について説
明すると、まず制御器１６から基準信号発振器１４をＯ
Ｎにする信号を出力し、基準信号アンテナ１５から振幅
及び位相の基準となる基準信号を放射する。この基準信
号を各アンテナ素子１１−ｔ＋　ｔｔ−ｔｔ・・・・・
・・１１−ｈで受けて、各送受信機モジュール１２−１
．１２−ｘ、・・・・・・・１２１で受信する。

そして各送受信機モジュール１２−１．１２−、、・・
・・・・・ＩＬ、からの出力信号の総和が合波器１３に
おいて最大になるように、制御器１６は制御信号により
各可変減衰器２１及び可変位相器２２をそれぞれ制御す
る。

なおこの際、基準信号アンテナ１５と各アンテナ素子１
１−１．１１−ｔ、・・・・・・・１１−１との間の距
離の相違による分だけ、振幅及び位相の各量にはオフセ
ントを与えておくものとする。

以上の調整器１６による可変減衰器２１及び可変位相器
２２の調整動作により、送受信機モジュール自体で発生
する振幅及び又は位相の変動量や、アンテナ素子の位置
ずれ等は等価的に補正される。そして、この！Ｉ３Ｊ整
動作が完了した後、第４図に示すようにレーダとして動
作をさせて観測を行う、すなわち振幅及び位相の更正を
基準信号で行ってから観測を行うものである。

以上のように構成した合成間口レーダ装置によれば、送
受信機モジュール自体で発生する振幅及び位相の変動量
や、アンテナ素子の位置ずれ等を、調整器による可変減
衰器及び可変位相器の調整により等価的に補正するだけ
でなく、各送受信機モジュールに与える振幅及び位相の
オフセット量を制御することにより、第５図に示すよう
に、放射パターン上のメインビームを任意の方向に向け
ること、すなわちビームステアリング動作等をさせるこ
とができ、従来のフェーズドアレイやアダプティブアレ
イと同様な動作をさせることも可能である。

第５図において、θはメインビームのブロードサイド方
向に対する傾き角を示しており、次式で表される。

θ＝　５ｉｎ−’　（（２π−δ＠）／ｋｄ）ここで　
δ。：アンテナ素子間の位相差ｄ　：アンテナ素子間の
間隔 ｋ　：定数 なお、以上の動作をさせるために、制御器はプログラマ
ブルなマイクロコンピュータで構成される。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、形状や重量、更には消費電力を増大せずに、高出力、
高感度化（低雑音化）並びに低損失化を容易に計ること
のできる分散型合成開口レーダ装置において、各送受信
機モジュールの振幅及び位相の調整が自動的に行われ、
放射パターンの劣化が阻止され、常に良質な画像が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る合成開口レーダ装置の実施例を
示す概略ブロック構成図、第２図は、送受信機モジュー
ルの構成を示すブロック図、第３図は、第１図に示した
実施例の自動制御のフィードバックループを示す図、第
４図は、第１図に示した実施例の通常の観測動作時の信
号ルートを示す薗、第５図は、ビームステアリング動作
を示す図、第６図は、一般の合成開口レーダ装置の構成
を示す概略図、第７図は、そのレーダ部とアンテナ素子
との接続態様を示す図、第８図は、先に提案した分散型
合成開口レーダ装置を示すブロック構成図である。 図において、１１−＋、　１１−ｔ、・・・・・・・１
１１はアンテナ素子、１２−１．１２−ｔ、・・・・・
・・１２−、ｌは送受信機モジュール、１３は合波器、
１４は基準信号発振器、１５は基準信号アンテナ、１６
は制御器、１８は分散型高出力増幅器モジュール、１９
は分散型前置増幅器モジュール、２０はサーキュレータ
、２１は可変減衰器、２２は可変位相器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 人工衛星等の飛翔体に搭載される合成開口レーダ装置に
   おいて、レーダ部の送、受信機を構成する高出力増幅器
   及び前置増幅器をそれぞれ分割し、高出力増幅器モジュ
   ール及び前置増幅器モジュールからなる小出力の多数の
   送受信機モジュールを構成し、該モジュールを可変減衰
   器及び可変位相器を介して多数のアンテナ素子からなる
   アンテナの該アンテナ素子にそれぞれ接続すると共に、
   振幅及び位相の基準となる基準信号を発生する発振器と
   、該基準信号受信出力に応じて前記可変減衰器及び可変
   位相器を制御する制御器とを設け、放射パターンの劣化
   を自動的に補正するように構成したことを特徴とする合
   成開口レーダ装置。