JPWO2006009122A1 - モノパルスレーダ装置およびアンテナ切換スイッチ - Google Patents
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Abstract
Description
7 アンテナ切換部
8 送信部
10 受信部
111,112,113 送受信アンテナ
12 アンテナ切換スイッチ
14 発振器
15 変調信号生成部
161,162 RFミキサ
171,172 IFミキサ
19 アンテナ切換信号生成部
20 信号処理部
30 スイッチ機構
図1は、本発明にかかるモノパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。ここで、図1に示すレーダ装置は、一般的なモノパルスレーダ装置の構成を示すものである。一方、本発明にかかるモノパルスレーダ装置は、以下に詳述するような、アンテナ部の送受信アンテナの構成、アンテナ切換部の構成、およびこれらの構成に基づいて行われる信号処理部の処理にその特徴がある。しかし、本発明を説明する上で、一般的なモノパルスレーダ装置の構成等についての理解が必要である。そこで、まず、本発明が適用されるモノパルスレーダ装置の構成等について説明する。
図7は、図6に示すアレイアンテナAおよびアレイアンテナBの中心方向をそれぞれ左右に偏心させた場合の探知エリアを示す図である。実施の形態1では、アレイアンテナAおよびアレイアンテナBの中心方向は同一方向を指向させていたが、実施の形態2では、アレイアンテナAおよびアレイアンテナBの中心方向をそれぞれ左右に偏心させたことに特徴がある。なお、この実施の形態のアンテナ部を含む各処理部の構成は実施の形態1の構成と同一である。
図8は、実施の形態3にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。この実施の形態のアンテナ部は、実施の形態1あるいは実施の形態2の平面アレイアンテナにおいて、左から2番目のアンテナ素子群と3番目のアンテナ素子群との間の間隔を若干拡大するようにアンテナ素子を配置している。一方、各アレイアンテナの構成は、エレベーション方向の4つのアンテナ素子をアンテナ素子群として、それぞれ2つのアンテナ素子群を組み合わせた3つのアレイアンテナであるアレイアンテナD、アレイアンテナEおよびアレイアンテナFを構成している。これらの各アンテナの構成は実施の形態1の構成とは異なり、アレイアンテナFは左から1番目と2番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナEは左から3番目と4番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナFは左から5番目と6番目のアンテナ素子群で構成されている。したがって、このようなアンテナ構成の場合、アレイアンテナDとアレイアンテナEとの間隔をd1、アレイアンテナEとアレイアンテナFとの間隔をd2、アレイアンテナDとアレイアンテナFとの間隔をd3とすれば、これらのd1,d2,d3の間には、d1<d2<d3の関係が成り立つ。すなわち、それぞれのアレイアンテナの2つを組合せた3組の一対のアレイアンテナが不等間隔のアレイを構成することになる。
図13は、実施の形態4にかかる信号処理部の処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態3では、複数のモノパルス処理が行われるアレイアンテナの組み合わせごとにモノパルス側角を行って検出された各位相差の符号に基づいて目標が存在する可能性のあるエリアを特定した後、目標の存在する方位角を算出するようにしていたが、この実施の形態では、複数のモノパルス処理が行われるアレイアンテナの組み合わせごとにモノパルス側角を行って各位相差を検出し、当該各位相差ごとに目標の存在が仮定される方位角候補を算出し、同一速度、かつ同一距離の目標の中から当該方位角候補が一致するものを選択することに特徴がある。なお、この実施の形態のアンテナ部を含む各処理部の構成は実施の形態3の構成と同一である。
図15−1は、図8に示したアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお、同図には、2つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された3つのアレイアンテナ(アレイアンテナD,E,F)による概略のアンテナビームを併せて示している。一方、図15−2は、実施の形態5にかかるアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお,同図においても、2つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された3つのアレイアンテナ(アレイアンテナD,E,F)による概略のアンテナビームを併せて示しているが、これらのアンテナビームは、図15−1に示したアンテナビームと実質的に同一である。
図16−1は、図4に示したアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお、同図には、2つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された3つのアレイアンテナA,B,Cのそれぞれに対応した概略のアンテナビームM1,M2,M3を併せて示している。一方、図16−2は、実施の形態6にかかるアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお,同図においても、2つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された3つのアレイアンテナA,B,C)のそれぞれに対応した概略のアンテナビームM1,M2,M3を併せて示しており、これらのアンテナビームは、図16−1に示したアンテナビームと実質的に同一である。
実施の形態1〜6では、アンテナ素子を限られた空間上に効果的に配置したアレイアンテナを利用したモノパルスレーダ装置にかかる幾つかの実施の形態について説明してきた。一方、これらの実施の形態によって効果的に配置されたアンテナを送受信部に切換制御するためには、例えば図1に示したアンテナ切換スイッチ12を介して行う必要があり、また、アンテナ切換信号生成部19からアンテナ切換スイッチ12および受信部に対して必要な制御信号を送出させる必要がある。そこで、この実施の形態では、例えば図1に示したアンテナ切換スイッチ12の構成およびアンテナ切換信号生成部19から出力される制御信号にかる実施態様の一例について説明する。説明に際し、例えば三角波でFM変調された電波によりターゲットとの距離および相対速度を測定するFM−CWレーダを具備する車載用レーダ装置をその一例として用いる。
Claims (25)
- 目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナと、を有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、
前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子の一部にて形成されるアレイアンテナ(広ビームアレイアンテナ)と、該アレイアンテナよりビーム幅の狭いアレイアンテナとして複数形成される狭ビームアレイアンテナとが構成され、
前記狭ビームアレイアンテナとして形成された複数のアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づいてモノパルス処理が行われることを特徴とするモノパルスレーダ装置。 - 前記広ビームアレイアンテナを送信アンテナとして機能させることを特徴とする請求項1に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記広ビームアレイアンテナを受信アンテナとしても機能させることを特徴とする請求項1または2に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記所定の一対のアレイアンテナを構成する各アレイアンテナの主ビーム方向を中心方向からそれぞれ左右または上下に偏心させたことを特徴とする請求項1または2に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記広ビームアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面とするとき、前記所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、前記所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしたことを特徴とする請求項4に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記一方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、前記広ビームアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該一方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致し、前記他方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、該広ビームアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該他方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致することを特徴とする請求項5に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記広ビームアレイアンテナまたは前記所定の一対のアレイアンテナのいずれか一つを送信アンテナとして機能させることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記所定の一対のアレイアンテナのうちの一方のアレイアンテナまたは前記広ビームアレイアンテナのいずれか一つを送信アンテナとして機能させるとともに、
前記所定の一対のアレイアンテナの一方および他方の各出力に基づいてモノパルス処理を行うことを特徴とする請求項4〜6のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。 - 前記狭ビームアレイアンテナとして、前記アンテナ部のアンテナ素子の一部にて上下方向の一列を接続したアンテナ素子群を交互に所定数接続してなる一対のアレイアンテナが構成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
- 目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、
前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて3個以上のアレイアンテナが構成され、該3個以上のアレイアンテナのうちの2つを組み合わせた素子間隔の異なる3組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理が行われることを特徴とするモノパルスレーダ装置。 - 前記3個以上のアレイアンテナのうちのいずれか一つを送信アンテナとして機能させ、
前記送信アンテナとして機能させるアレイアンテナのアンナテビームを送信時に広角化することを特徴とする請求項10に記載のモノパルスレーダ装置。 - 前記3組以上の一対のアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理された位相差の符号に基づいて目標が存在するエリアを特定することを特徴とする請求項8または11に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記目標が存在するエリアを一意に特定できない場合に、前記3組以上の一対のアレイアンテナの各アンテナパターンに基づいて前記エリアを特定することを特徴とする請求項12に記載のモノパルスレーダ装置。
- 探知エリアを位相回りの起こらない複数のエリアに分割し、当該分割されたエリアのそれぞれに対して、前記一対のアレイアンテナの主ビーム方向を偏心させることを特徴とする請求項12または13に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面とするとき、前記3組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、前記3組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしたことを特徴とする請求項14に記載のモノパルスレーダ装置。
- 前記一方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、前記送信アンテナとして機能するアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該一方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致し、前記他方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、該送信アンテナとして機能するアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該他方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致することを特徴とする請求項15に記載のモノパルスレーダ装置。
- 目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、
前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて3個以上のアレイアンテナが構成され、該3個以上のアレイアンテナのうちの2つを組み合わせた素子間隔の異なる2組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいて検出される位相差ごとに前記目標の方位角を算出し、当該方位角の中から同一速度、かつ同一距離の目標を選択することを特徴とするモノパルスレーダ装置。 - 前記アンテナ切換部は、
前記送信部からの送信信号を増幅して1つのアンテナへ供給する第1の増幅器と、
前記1つのアンテナの受信信号を増幅する第2の増幅器と、
他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第3の増幅器と、
前記第2の増幅器の出力および該複数の第3の増幅器の出力のいずれか1つを選択して前記受信部へ供給する第1のスイッチと、を具備することを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。 - 前記第1の増幅器の出力と前記1つのアンテナとの間に設けられた第2のスイッチと、
前記1つのアンテナと前記第2の増幅器との間に設けられた第3のスイッチと、をさらに具備することを特徴とする請求項18に記載のモノパルスレーダ装置。 - 前記第1の増幅器のオンオフと前記第2のスイッチのオンオフは連動し、
前記第2の増幅器のオンオフと前記第3のスイッチのオンオフは連動し、
前記第2の増幅器または前記複数の第3の増幅器のいずれか1つのオンと前記第1のスイッチの選択とが連動していることを特徴とする請求項19に記載のモノパルスレーダ装置。 - 前記第2の増幅器および前記複数の第3の増幅器は個別に利得調整が可能であり、該利得調整によって受信信号の利得を揃えることが可能であることを特徴とする請求項18〜20のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
- 複数のアンテナを選択的に送信部または受信部に接続するアンテナ切換スイッチであって、
前記送信部からの送信信号を増幅して1つのアンテナへ供給する第1の増幅器と、
前記1つのアンテナの受信信号を増幅する第2の増幅器と、
他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第3の増幅器と、
前記第2の増幅器の出力および該複数の第3の増幅器の出力のいずれか1つを選択して前記受信部へ供給する第1のスイッチと、を具備することを特徴とするアンテナ切換スイッチ。 - 前記第1の増幅器の出力と前記1つのアンテナとの間に設けられた第2のスイッチと、
前記1つのアンテナと前記第2の増幅器との間に設けられた第3のスイッチと、をさらに具備することを特徴とする請求項22に記載のアンテナ切換スイッチ。 - 前記第1の増幅器のオンオフと前記第2のスイッチのオンオフは連動し、
前記第2の増幅器のオンオフと前記第3のスイッチのオンオフは連動し、
前記第2の増幅器または前記複数の第3の増幅器のいずれか1つのオンと前記第1のスイッチの選択とが連動していることを特徴とする請求項23に記載のアンテナ切換スイッチ。 - 前記第2の増幅器および前記複数の第3の増幅器は個別に利得調整が可能であり、該利得調整によって受信信号の利得を揃えることが可能であることを特徴とする請求項21〜24のいずれか一つに記載のアンテナ切換スイッチ。
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