TWI413792B - 雷達裝置 - Google Patents

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Description

雷達裝置
本發明係關於經由電波透鏡天線裝置進行高頻電波之收發的雷達裝置。
以往，因為氣象觀測或航空管制等之目的而使用各種雷達裝置。該些雷達裝置係自天線將微波等之高頻電波射向對象物，以接收來自該對象物之反射波或散射波，藉以進行對象物之大小、形狀、距離、移動速度等的檢測。例如，在觀測氣象狀態用之氣象雷達裝置的情況，係由對雨水等之水滴照射電波並對接收到之反射波進行解析，以檢測降雨區域的大小或降雨量等。
在此種雷達裝置中，一般係採用單靜態方式及雙靜態方式，單靜態方式是以一個天線進行信號之收發，以轉換天線與收發器之連接，而雙靜態方式係使用連接於傳送器之傳送用天線及連接於接收器之接收用天線。
其中，在單靜態方式中，例如，揭示了一種氣象觀測用之雷達裝置，其具備：傳送器，係產生並輸出脈衝狀之高頻信號；天線，係將藉由傳送器所產生之高頻信號作為高頻電波而朝空間放射，同時接收從物體反射或散射之高頻電波；接收器，係經由該天線接收從物體反射之高頻電波；及作為轉換手段之圓形雷達，係用以轉換從傳送器對天線傳送高頻信號、及從天線對接收器傳送高頻信號(例如，參照專利文獻1)。
在此，近年來，氣象預測模擬(數值預報模型)之技術，透過電腦運算處理速度之提升及各種運算的開發，其精度及計算速度均獲得飛躍地提升，最近，更期待使用於該氣象預測模擬之初期資料的高密度化、高時間及及空間上之高解析化。又，在此處所稱之時間解析度係指收集一個觀測資料所需要的時間，並以該時間短者為較佳，在此情況時，稱為時間解析度優越。另外，空間解析度係指雷達裝置要觀測之目標物(反射體或散射體)所存在的區域之大小，並以區域小者為較佳，在此情況時，稱為空間解析度優越。
但是，在上述專利文獻1記載之雷達裝置中，藉由波束掃描地表面以上之整個空間(以下，稱為容積掃描)而進行雲或降水水滴之觀測時的距離解析度(距離方向(即、稱雷達放射電波或電波之行進方向，在以極座標(γ、θ、Φ)定義空間座標系之情況的動徑方向γ)之解析度)為數十米程度而較長，另外，時間解析度亦為數分鐘程度而較長。因此，從上述氣象預測模擬之更高精度化的觀點，具有所謂此解析度不充分的問題。
亦即，例如，對於雷雲等之急遽成長的對象物，為了看清楚其生成構造，若時間解析度為數分鐘則時間過長，並且以數十米之距離解析度而言，具有所謂無法觀測粒子密度之分布等之微細分散狀況的問題。
這是因為上述專利文獻1所記載之使用於雷達裝置的天線直徑，一般是起因於大到數米程度，另外，在使用此種大徑之天線進行容積掃描的情況，天線之驅動機構成為極大型的構成，所以會有天線裝置之構造複雜化的問題。另外，隨著天線裝置整體變得大型且重量增大，同時亦會有成本增加的問題。
另外，因為難以配備多個具有此種大型且成本高之天線裝置的雷達裝置，所以，藉由將傳送電力提高至數十瓦~數千瓦，以增大觀測範圍(可觀測之距離)，而在擴大觀測區域方面下一番功夫，但在此種方法中，會有更為提高成本之問題。
專利文獻1：特開平11－14749號公報
本發明提供一種具備電波透鏡裝置的雷達裝置，此雷達裝置在時間及空間上具有高解析度，並可利用廉價且簡單之構成進行容積掃描，同時可達成小型輕量化。
本發明之第1局面係一雷達裝置。該雷達裝置係具備：信號處理部，其具有將數位波形資料轉換為類比波形資料以生成脈衝壓縮調變信號之至少一個的D/A轉換器；及將接收到之類比信號轉換為數位信號以進行脈衝壓縮解調之至少一個的A/D轉換器；傳送部，其具有對藉由該信號處理部所產生之該脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理用之至少一個的發信器；及將頻率上昇轉換處理後之該脈衝壓縮調變信號加以放大而生成RF信號的第1放大器；天線部，係將藉由該傳送部所產生之RF信號作為RF波而朝空間放射，同時接收在該空間被反射或散射而返回之RF波以作為RF信號；以及接收部，其具有放大由該天線部所接收之RF信號的第2放大器，並藉由該至少一個的發信器對由該第2放大器所放大之RF信號進行頻率降低轉換處理以生成IF信號，同時將該IF信號作為該類比信號供給於該信號處理部。該天線部具有：第1及第2收發用電波透鏡，該第1及第2收發用電波透鏡各自係使用介電體而形成為球形狀，以具有在半徑方向以指定之比例進行變化的相對介電常數，同時具有焦點部；及第1及第2收發用一次放射器，係分別配置於該第1及第2收發用電波透鏡之焦點部，第1及第2收發用一次放射器，係建構成將連結第1及第2收發用電波透鏡之各個的中心點之第1軸作為轉軸而朝仰角方向轉動，同時將垂直於該第1軸之第2軸作為轉軸而朝方位角方向轉動。
根據該構成，藉由使收發用一次放射器朝仰角方向及方位角方向轉動，而進行容積掃描。藉此，可提供一種雷達裝置，可飛躍式地提高在進行容積掃描時的時間及空間解析度，其結果係能以在時間及空間上之高解析度進行容積掃描。另外，因為不需要進行容積掃描用之大型構造的驅動機構，所以可簡化天線部之構造，而能以簡單之構成進行容積掃描。另外，並可抑制天線部之成本上昇，同時可達成小型輕量化。又，從收發用一次放射器經由收發用電波透鏡而朝向空間放射之RF波的放射方向，係形成於連結收發用電波透鏡及收發用一次放射器之各中心的延長線上。另外，經由收發用電波透鏡射入收發用一次放射器之被空間反射而返回的微弱RF波之射入方向，係形成於連結收發用電波透鏡及收發用一次放射器之各中心的延長線上。
在該雷達裝置中，天線部亦可具有：保持構件，係可朝該仰角方向轉動地保持該第1及第2收發用一次放射器；支持構件，係可轉動自如地支持該保持構件；及轉動構件，係固定該支持構件，並設置為以該第2軸為轉軸而可朝該方位角方向轉動。該第1及第2收發用一次放射器，亦可與該保持構件之轉動動作連動而朝該仰角方向轉動，同時與該轉動構件之轉動動作連動而朝該方位角方向轉動。
根據該構成，藉由使保持收發用一次放射器之保持構件朝仰角方向轉動，同時使轉動構件朝方位角方向轉動，可以簡單之構成進行容積掃描。
在該雷達裝置中，傳送部亦可具有其他之發信器，係用以對該脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理，並對該接收到之RF信號進行頻率下降轉換處理。
根據該構成，藉由複數次之步驟，可將脈衝壓縮調變信號作頻率上昇轉換處理而成為具有所需之中心頻率的信號，並對接收到之RF信號作頻率下降轉換處理。藉此，與僅使用一個之發信器的情況比較，可容易進行頻率上昇轉換處理及頻率下降轉換處理，而形成具有所需之中心頻率的信號。
在該雷達裝置中，信號處理部亦可產生具有可在5MHz~200MHz之範圍內設定之頻寬的該脈衝壓縮調變信號，該至少一個之發信器(60)係對該脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理而轉換為具有1GHz~20GHz之中心頻率的信號。
根據該構成，在進行容積掃描時，例如，在產生頻寬60MHz之脈衝壓縮調變信號的情況，可實現2.5米之範圍的高解析度。另外，可提供一種雷達裝置，尤其是對具有20~30米級之龍捲風的觀測極有用。
在該雷達裝置中，信號處理部亦可使用擾頻(frequency chirp)技術來實施脈衝壓縮調變，藉以產生該脈衝壓縮調變信號，並於每個送信脈衝交互地重複上昇擾頻及下降擾頻。
根據該構成，藉由使用擾頻來實施脈衝壓縮，可提高距離方向之距離解析度。又，藉由將上昇擾頻及下降擾頻按每個送信脈衝而交互地重複，可抑制重疊所造成之觀測故障。又，在此所稱之「重疊」係指已放射之電波在遠距離被反射並與新傳送之電波的反射波，在相同時間返回之現象。
在該雷達裝置中，亦可更具備在該第1及第2收發用電波透鏡之至少一個的收發用電波透鏡之焦點部，沿該仰角方向配置之至少一個的第3收發用一次放射器。
根據該構成，可在仰角方向同時對複數個信號進行收發。藉此，可同時測定複數個區段，所以可提高被收集之資料的同時性，並可縮短仰角方向上之掃描時間。
根據本發明，可提供一種在時間及空間上具有高解析度的雷達裝置。另外，可提供一種能以廉價且簡單之構成進行容積掃描，同時可達成小型輕量化的雷達裝置。
 (第1實施形態)
以下，說明本發明之較佳實施形態。第1圖為顯示本發明之第1實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置的整體構成之概要圖。第2圖為說明第1圖所示電波透鏡天線裝置的一次放射器的轉動動作用的圖，是從傳送用電波透鏡側看第1圖之電波透鏡天線裝置之情況時的圖。如第1圖所示，電波透鏡天線裝置1係雙靜態方式之天線裝置，其具備2個收發用電波透鏡2,3；及分別配置於該收發用電波透鏡2,3之焦點部的2個收發用一次放射器4,5。更具體言之，電波透鏡天線裝置1具備傳送用電波透鏡2、接收用電波透鏡3、配置於傳送用電波透鏡2之焦點部的一次放射器4、及配置於接收用電波透鏡3之焦點部的一次放射器5。
電波透鏡2,3係具有球形狀之倫伯透鏡(luneberg lens)，其包含中心之球核及包裹球核之複數個異徑球殼。各電波透鏡2,3係形成為使用介電體而於半徑方向以指定之比例使相對介電常數變化。另外，各電波透鏡2,3之球殼部之相對介電常數ε γ，係大致上根據數式ε γ＝2－(r/R)2 來設定。例如，各電波透鏡2,3之相對介電常數係從中心部朝向外側而從約等於2變化為約等於1。又，在上述式中，R係球之半徑，r係相距球之中心的距離。在第1實施形態中，電波透鏡2,3之直徑，可使用例如600mm或450mm者。另外，介電體係指顯示常介電性、強介電性或反強介電性且未具有電傳導性者。
一般所使用之此種倫伯透鏡用之介電體，例如，係聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚丁烯樹脂等之聚烯系的合成樹脂發泡體，亦可使用添加氧化鈦、鈦酸鹽、鋯酸鹽等之無機高介電充填物於該合成樹脂內的發泡體。另外，該些介電發泡體的相對介電常數，係使發泡倍率相異以控制比重，藉以調整成目標值，而越是高比重則越可獲得高的相對介電常數。
另外，作為介電發泡體之製造方法，例如，可列舉對原料(合成樹脂單體、或合成樹脂與無機高介電充填物之混合物)添加藉由加熱分解而產生氮氣等之氣體的發泡劑，並將其放入所需形狀之模具內使其產生發泡之化學發泡法。另外，可列舉預先在模具外使含浸有揮發性發泡劑之球粒狀材料作預備發泡，在將獲得之預備發泡珠粒充填於所需形狀的模具之後，並以水蒸氣等加熱而使其再度發泡，同時使相鄰之珠粒融接的珠粒發泡法。
另外，如第1圖所示，電波透鏡2,3係由支持構件6,7所分別支持，各支持構件6,7係裝設於轉台8上，此轉台8係設置為可朝方位角方向(即，圖中之箭頭X方向，係以與連結電波透鏡2,3之中心點之軸A垂直的軸B為轉軸的方向)轉動之轉動構件。此轉台8係被要求可承受設於該轉台8上之電波透鏡2,3、支持構件6,7之重量，同時可勝任高速旋轉之強度。藉此，轉台8係以輕量型為較佳，而構成該轉台8之材料，例如，可使用纖維強化塑膠(FRP)材。作為纖維強化塑膠材之纖維強化材，例如，可列舉玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維或石英纖維。另外，成為纖維強化塑膠材之基質(matrix)的塑膠，例如，可列舉不飽和聚酯樹脂、苯酚樹脂、環氧樹脂、黏膠絲馬來醯亞胺樹脂等。另外亦可藉由金屬板來形成轉台8，但為了輕量之目的，例如，可使用對金屬板施以拉深加工而形成肋者。
另外，為了達到更進一步輕量化之目的，亦可藉由三明治構造來形成該轉台8。更具體言之，例如，可列舉由聚酯等之發泡體及覆被該發泡體之外表面的纖維強化塑膠所構成的三明治構造。另外，亦可取代該發泡體而使用蜂巢(鋁、芳族聚醯胺等)之構成。
第1圖所示之轉台8的驅動機構9具備：可朝正反方向旋轉並作為驅動轉台8用之驅動源的馬達10、及連接於該馬達10，並藉由馬達10而被朝正反方向旋轉之軸部11。又，如第1圖所示，驅動機構9係收容於台座部30之內部，同時轉台8係載置於該台座部30上。當藉由設置作為控制機構之電腦(未圖示)來驅動馬達10，以使軸部11旋轉時，馬達10之驅動力係經由軸部11而傳遞至轉台8，該轉台8係形成為以與連結電波透鏡2,3之中心點之軸A(以下，稱為「電波透鏡2,3之中心軸A」)垂直的軸B為轉軸，而朝上述之方位角方向X轉動之構成。藉由此種構成，雷達裝置可於方位角方向X之全範圍進行掃描。
一次放射器4,5一般係使用具有截面形狀為大致矩形或大致圓形之開口部的電磁喇叭天線、或將介電體棒裝設於導波管上之介電體棒天線等，但亦可使用微帶天線、槽孔天線等。另外，從一次放射器4,5所收發之電波電場的方向性(偏波)，亦可為直線偏波(例如，垂直偏波或水平偏波)、圓偏波(例如，右旋偏波或左旋偏波)之任一方。
另外，一次放射器4,5各個係設置為可沿著電波透鏡2,3之表面，而朝仰角方向(即，圖中之箭頭Y方向，係以電波透鏡2,3之中心軸A為轉軸的方向)轉動。更具體言之，如第1圖所示，一次放射器4,5各自係保持於形成為大致字狀的保持構件的臂12上，同時該臂12係裝設於該轉台8上所裝設的支持構件13之軸部14上，由該支持構件13支持而可自由旋轉。又，臂12若是由輕量之材料所形成者的話，並無特別之限定，例如，可使用形成為大致字狀的金屬製者。另外，若是藉由後述之雷達天線罩19加以覆蓋而可避免與外部之接觸的話，亦可使用木製臂12。臂12係設置為以電波透鏡2,3之中心軸A為轉軸而可朝上述之仰角方向Y轉動。另外，第1、第2圖所示之驅動機構15具備：可朝正反方向旋轉並作為驅動臂12用之驅動源的馬達16、及連接於該馬達16，並藉由馬達16而朝正反方向旋轉之軸部14。又，當藉由上述電腦來驅動馬達16以使軸部14旋轉時，馬達16之驅動力係經由軸部14而傳遞至臂12。於是，保持於臂12上之一次放射器4,5係建構成在臂12轉動之同時，與臂12之轉動動作連動，以電波透鏡2,3之中心軸A為轉軸，而朝上述之仰角方向Y轉動之構成。
又，在進行掃描時，臂12(或一次放射器4,5)係建構成在設水平方向為0度、垂直向下方向為－90度時，以電波透鏡2,3之中心軸A為中心，可在仰角方向Y進行－90度以上90度以下之轉動。更具體言之，例如，在一次放射器4中，如第2圖所示，在設水平方向(即、圖中之Z方向)為0度時，可在仰角方向轉動而從掃描頂部方向(即、垂直向上之方向，係箭頭C之方向)之狀態(即、進行－90度轉動之狀態，係一次放射器4a的狀態)轉動至掃描地面方向(即、垂直向下之方向，係箭頭D之方向)之狀態(即、進行90度轉動之狀態，係一次放射器4b的狀態)為止。藉由此種構成，可在仰角方向Y之廣範圍進行掃描。
另外，如上述，一次放射器4,5各自保持於臂12上，同時該臂12係由裝設於上述轉台8上之支持構件13所支持。因此，一次放射器4,5各自係建構成與轉台8之方位角方向X的轉動動作連動，以垂直於電波透鏡2,3之中心軸A的軸B為轉軸，而可朝方位角方向X轉動之構成。藉由此種構成，雷達裝置係可在方位角方向X之全方位進行容積掃描。
另外，從一次放射器4經由電波透鏡2朝向空間放射之RF波(或高頻波)之放射方向，係形成於連結電波透鏡2及一次放射器4之各中心的延長線上。另外，經由電波透鏡2射入一次放射器之被空間反射而返回的微弱RF波之射入方向，係形成於連結電波透鏡3及一次放射器5之各中心的延長線上。藉此，在第1實施形態中，如第3圖所示，為了避免一次放射器4與支持構件6之干涉、及一次放射器5與支持構件7之干涉，在支持電波透鏡2,3之支持構件6,7分別形成收容一次放射器4,5用的收容部17,18。其結果，在從一次放射器4經由電波透鏡2而將RF波朝頂部方向(即、第3圖之箭頭C之方向)放射之情況，可避免一次放射器4與支持構件6之干涉。另外，在上述頂部方向C，經由電波透鏡3而由一次放射器5接收在上空被反射或散射的RF波之情況，可避免一次放射器5與支持構件7之干涉。又，如第3圖所示，第1實施形態之收容部17,18具有截面大致為字狀。
另外，如第1圖所示，電波透鏡天線裝置1具備用以保護電波透鏡2,3、一次放射器4,5、支持構件6,7等之構成品而不受風雨或積雪的影響之雷達天線罩19。此雷達天線罩19係藉由上述之轉台8所支持，電波透鏡2,3、一次放射器4,5、支持構件6,7等之構成零件係收容於雷達天線罩19之內部。
另外，雷達天線罩19需要具有優良之電波透過性，所以，在第1實施形態中，作為構成雷達天線罩19之材料，例如，可使用上述之纖維強化塑膠(FRP)材。
其次，說明使用電波透鏡天線裝置1之雷達裝置。第4圖為顯示第1實施形態之雷達裝置的整體構成的概要圖。又，在第1實施形態中，有關雷達裝置係以氣象雷達裝置為例進行說明。另外，在第4圖中，僅顯示電波透鏡天線裝置1之電波透鏡2,3及一次放射器4,5，至於其他構件則省略其圖示。
如第4圖所示，雷達裝置50具備：天線部51，係由電波透鏡天線裝置1所構成；信號處理部52，係生成傳送用之脈衝壓縮調變信號，同時進行接收到之類比信號的脈衝壓縮解調；及傳送部53，係連接於信號處理部52及一次放射器4，並將由信號處理部52所產生之脈衝壓縮信號放大，而產生RF信號。另外，雷達裝置50具備接收部54，係連接於信號處理部52及一次放射器5，並將反射或在後方散射而返回之微弱RF波的信號(即、RF信號)放大。
信號處理部52具備作為控制機構之CPU55、記憶數位波形資料之RAM56、D/A轉換器57及A/D轉換器58。另外，傳送部53具備：例如、由二極體所構成，接收由信號處理部52所產生之脈衝壓縮調變信號的混波器59；對脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理用之發信器60；及將頻率上昇轉換處理後之脈衝壓縮調變信號加以放大的放大器61。另外，接收部54具備放大由天線部51收到之RF信號的放大器62；及由二極體所構成，接收由放大器62所放大後之RF信號的混波器59。
在進行電波束掃描時，首先，藉由信號處理部52產生具有可在5MHz~200MHz之範圍內設定的頻寬之脈衝壓縮調變信號。例如，產生中心頻率為60MHz、頻寬為80MHz，換言之，可在20MHz~100MHz之範圍內進行頻率變化之脈衝壓縮調變信號，並將該脈衝壓縮調變信號傳送至傳送部53。更具體言之，CPU55係讀出預先記憶於RAM56中之數位波形資料，D/A轉換器57係將該數位波形資料轉換為類比波形資料，以產生屬於IF信號(中間頻率信號)之脈衝壓縮調變信號。然後，將該脈衝壓縮調變信號供給於傳送部53。又，亦可使用根據頻率、時間等之輸入參數所計算出的數位波形資料，產生上述之脈衝壓縮調變信號。
又，調變方式一般係振幅調變、頻率調變、相位調變、碼調變等，而在第1實施形態中使用頻率調變，而使用對傳送頻率進行擾頻處理之方法。即，信號處理部52係使用擾頻技術來實施脈衝壓縮調變，藉以產生脈衝壓縮調變信號，並於每個送信脈衝交互地重複上昇擾頻(從低頻率至高頻率的變化，在該情況時，是從20MHz至100MHz的變化)及下降擾頻(從高頻率至低頻率的變化，在該情況時，是從100MHz至20MHz的變化)。
接著，從傳送部53所傳送出而進入混波器59內之脈衝壓縮調變信號，係藉由發信器60進行頻率上昇轉換處理成具有1GHz~20GHz之中心頻率的信號。例如，在發信器60發出15GHz(15000MHz)之信號的情況，上述脈衝壓縮調變信號係從15020MHz朝15100MHz進行頻率上昇轉換處理。然後，進行頻率上昇轉換處理後之脈衝壓縮調變信號係由放大器61所放大，而產生RF信號。接著，由傳送部53所產生之該RF信號係輸出至天線部51，並輸入天線部51之一次放射器4。另外，該RF信號係作為高頻電波(RF波)90而從一次放射器4經由傳送用之電波透鏡2被朝向空間放射。
接著，天線部51係經由天線部51之接收用的電波透鏡3而由一次放射器5接收在空間反射或散射而返回之微弱的高頻電波(RF波)91而作為RF信號，並將類比信號之該RF信號輸入於接收部54。然後，輸入接收部54後之RF信號係由放大器62所放大，放大後之RF信號係輸入混波器63內。輸入混波器63內之RF信號，係藉由設於上述傳送部53之發信器60進行頻率下降轉換處理，而成為中心頻率約60MHz、頻寬80MHz，換言之，在約20MHz~100MHz之範圍內進行頻率變化之IF信號，藉由頻率下降轉換處理而產生之IF信號，係作為接收到之類比信號輸出至信號處理部52。接著，傳送至信號處理部52之IF信號係輸入信號處理部52之A/D轉換器58內，並在該A/D轉換器58藉由脈衝壓縮調變而轉換成數位信號，此數位信號係輸出至CPU55內。在CPU55中來處理此數位信號，以獲得降水區域之大小及降水量等之各種氣象資訊。又，上述發信器60亦可不需要設置於傳送部53上，若在進行信號之頻率上昇轉換處理及下降轉換處理之時可共同使用的話，則可設置於任一位置。另外，亦可取代CPU55，而為使用FPGA或DSP等之構成。
第1實施形態之雷達裝置50具有以下之功效。
(1)第1實施形態之雷達裝置50之電波透鏡天線裝置1，如上述，具備保持傳送用之一次放射器4及接收用之一次放射器5，同時設置成以傳送用之電波透鏡2及接收用之電波透鏡3之中心軸A為轉軸，可朝仰角方向Y轉動之臂12。另外，電波透鏡天線裝置1具備可支持臂12而使臂12自由轉動之支持構件13；及固定支持構件13，並以垂直於中心軸A之軸B為轉軸而可朝方位角方向轉動之轉台8。另外，一次放射器4,5係構成為與臂12之轉動動作連動，以中心軸A為轉軸而可朝仰角方向Y轉動，同時與轉台8之轉動動作連動，以垂直於中心軸A的軸B為轉軸，而可朝方位角方向X轉動之構成。藉此，可使一次放射器4,5各自(或臂12)沿電波透鏡2,3之表面，以指定之速度而在仰角方向Y，並在指定之角度範圍內(即、－90度以上0度以下)進行轉動，同時藉由在方位角方向X轉動，可進行地面以上之整個空間的波束掃描(即、容積掃描)。因此，可提供一種雷達裝置50，其可飛躍性地提高進行容積掃描時之時間及空間解析度，其結果係能以時間及空間上之高解析度來進行容積掃描。
具體言之，第1實施形態之雷達裝置50，例如，在以一分鐘進行容積掃描的情況，可於每3度觀測各方位角方向X(360度)及仰角方向Y(90度)。即，雷達裝置50可實現由3600點之觀測區段所構成之方位角解析度(在以極座標(γ、θ、Φ)定義空間座標系之情況的方位角方向Φ及仰角方向θ之解析度)。另外，雷達裝置50係在距離方向，能以2.5米之距離解析度實現32000點之觀測區段。因此，可將空間分解為3600×32000點之觀測區段，而以一分鐘進行容積掃描。如此，根據第1實施形態之雷達裝置50，能以時間及空間上之高解析度來進行容積掃描。
(2)在第1實施形態中，不需要進行容積掃描用之大型驅動機構，所以可簡化電波透鏡天線裝置1之構造，而能以簡單之構造進行容積掃描。另外，可抑制電波透鏡天線裝置1之成本上昇，同時可達成小型輕量。
(3)在第1實施形態中，藉由信號處理部52產生具有可在頻寬5MHz~200MHz之範圍內設定的頻寬之脈衝壓縮調變信號，同時該脈衝壓縮調變信號係藉由發信器60進行頻率上昇轉換處理成具有1GHz~20GHz之中心頻率的信號，並作為高頻電波(RF波)90而朝向空間輸出。藉由此種構成，例如，在產生頻寬60MHz之脈衝壓縮調變信號的情況，可實現上述之所稱2.5米之範圍的高解析度。另外，第1實施形態之雷達裝置50，係除降雨水滴、雲、亂流(風)以外，亦可使用於龍捲風之觀測。雖龍捲風係依其規模者，但亦有具有20~30m級的情況。藉此，例如，藉由產生頻寬5MHz(距離解析度相當於30m)的脈衝壓縮調變信號，可提供有利於20~30m級之龍捲風的觀測之雷達裝置50。
(4)在第1實施形態中，如上述，信號處理部52係使用擾頻技術來實施脈衝壓縮調變，藉以產生脈衝壓縮信號，並於每個送信脈衝交互地重複上昇擾頻及下降擾頻。藉由 此種構成，可提高距離方向之距離解析度。又，藉由於每個送信脈衝交互地重複上昇擾頻及下降擾頻，可抑制重疊所造成之觀測故障。
(第2實施形態)
其次，說明本發明之第2實施形態。第5圖為顯示本發明之第2實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置的整體構成之概要圖。第6圖為說明第5圖所示之電波透鏡天線裝置的一次放射器的轉動機構用的概要圖。另外，第7圖為第6圖之上視圖，第8圖為從配置於接收用之電波透鏡的焦點部之一次放射器側看第6圖之情況時的側視圖。又，有關與上述第1實施形態相同之構成部分，則賦予相同之元件符號，並其省略說明。另外，有關使用電波透鏡天線裝置之雷達裝置的整體構成，係與上述第1實施形態相同，故而，在此省略詳細說明。
在第2實施形態中，係在方位角方向X及仰角方向Y之一次放射器4,5之轉動機構與上述第1實施形態之電波透鏡天線裝置1相異之點，具有特徵。如第5圖所示，第2實施形態之電波透鏡天線裝置22，具備保持一次放射器4,5之保持構件的臂23,24。一次放射器4,5係由臂23,24所保持，而可一面維持使該些分別被配置於電波透鏡2,3之焦點部的狀態，一面可於仰角方向Y自由轉動。又，臂23,24係與上述臂12相同，可由輕量之材料所形成，而並無特別之限定。例如，可使用金屬製或木製之臂23,24。
另外，如第6圖所示，電波透鏡天線裝置22具備可朝 正反方向旋轉之馬達25、及連接於該馬達25並藉由馬達25而被朝正反方向旋轉之軸部26。藉由此馬達25及軸部26來構成驅動轉台8用之驅動機構。
如第6圖所示，電波透鏡天線裝置22具備可朝正反方向旋轉之馬達27、連接於該馬達27並藉由馬達27而被朝正反方向旋轉之軸部28、及連接於該軸部28並藉由馬達27而被朝正反方向旋轉之軸部29。藉由此馬達27及軸部28,29來構成驅動臂23,24用之驅動機構。
又，如第5,6圖所示，馬達25,27係收容於台座部30之內部所設之馬達收容部35內，軸部26,28之一部分係從台座部30之內部朝轉台8之上方突出。另外，如第5,6圖所示，軸部26係裝設於轉台8上，並構成為當軸部26朝正反方向旋轉時，以使轉台8轉動之構成。另外，如第5,6圖所示，保持一次放射器4,5之臂23,24係藉由固定於軸部26之支持構件39所支持而可作自由轉動。
在進行掃描時，當藉由設置作為控制機構之電腦(未圖示)來驅動馬達25，並藉以使馬達25之軸部36旋轉時，經由連接於馬達25之軸部36的驅動齒輪37，及設於軸部26上並與驅動齒輪37嚙合之軸部齒輪38，將馬達25之驅動力傳遞至軸部26。其結果，馬達25之驅動力係經由該軸部26傳遞至轉台8。該轉台8係以與電波透鏡2,3之中心軸A垂直的軸B為轉軸，而朝上述之方位角方向X轉動。
另外，如上述，一次放射器4,5係分別由臂23,24所保持，同時臂23,24係由裝設於轉台8上之支持構件39所支持。藉此，一次放射器4,5各自係可與轉台8之方向角方向X之轉動動作連動，而以與電波透鏡2,3之中心軸A垂直之軸B為轉軸，朝方位角方向X轉動。因此，與上述第1實施形態之情況相同，可在方位角方向X之全方位進行容積掃瞄。
另外，臂23,24係與上述第1實施形態中說明之臂12相同，設置為以電波透鏡2,3之中心軸A為轉軸，而可朝上述仰角方向Y轉動。更具體言之，當藉由設置上述電腦(未圖示)來驅動馬達27，並藉以使馬達27之軸部40旋轉時，經由連接於馬達27之軸部40的驅動齒輪41，及設於軸部28上並與驅動齒輪41嚙合之軸部齒輪42，將馬達27之驅動力傳遞至軸部28。在此，如第6,7圖所示，在軸部28上設有圓環狀齒輪43，而驅動齒輪44係嚙合於此圓環狀齒輪43。圓環狀齒輪43及驅動齒輪44係構成傘齒輪機構。另外，在驅動齒輪44上設有可與驅動齒輪44呈一體地朝正反方向旋轉之上述軸部29。在軸部29設有與形成於臂23,24表面之齒輪45相嚙合的軸部齒輪46。藉此，當傳遞至軸部28之馬達27的驅動力，經由圓環狀齒輪43及驅動齒輪44而被傳遞至軸部29時，其驅動力係經由軸部齒輪46及齒輪45被傳遞至臂23,24。於是，當臂23,24轉動時，與臂12之轉動動作連動，保持於臂23,24之一次放射器4,5，係構成為以電波透鏡2,3之中心軸A為轉軸，而朝上述之仰角方向Y轉動的構成。
例如，有關一次放射器4，其構成為在設水平方向Z為0度時，可在仰角方向Y轉動從第8圖所示之掃描水平方向Z之狀態轉動至第9圖所示之掃描頂部方向C之狀態(即，－90度轉動之狀態)。在此情況時，當軸部齒輪46在仰角方向Y朝順時針方向(第8圖所示箭頭E之方向)旋轉時，臂23係以中心軸A為轉軸，而於仰角方向Y朝順時針方向(第8圖所示箭頭F之方向)轉動。
又，在第2實施形態中，如第5圖所示，亦與上述第1實施形態之情況相同，藉由在支持電波透鏡2,3之支持構件6,7上分別形成收容部47,48，可避免一次放射器4與支持構件6之干涉及一次放射器5與支持構件7之干涉，該些之收容部47,48係與第3圖中已說明之收容一次放射器4,5用的收容部17,18相同。
在第2實施形態中，亦與上述第1實施形態之情況相同，藉由在設水平方向為0度、垂直向下方向為－90度時，可使一次放射器4,5以中心軸A為轉軸，而可於仰角方向進行－90度以上90度以下之轉動，從而能以簡單之構成，容易地進行複雜之容積掃描。
藉由以上之構成，在使用第2實施形態之電波透鏡天線裝置22的雷達裝置中，亦可獲得與第1實施形中說明之雷達裝置50的(1)~(4)之功效相同之功效。
又，當驅動馬達25時，如上述，以垂直於電波透鏡2,3之中心軸A的軸B為轉軸，以使轉台8朝方位角方向X轉動。在此情況時，即使不驅動馬達27，馬達27之驅動力未被傳遞至軸部28時，仍有藉由馬達25所產生之轉矩，而使驅動齒輪44以軸部29為轉軸進行旋轉的情況。其結果，軸部29及軸部齒輪46係經由驅動齒輪44之作用而旋轉，所以與臂23,24之旋轉一起，以使保持於臂23,24上之一次放射器4,5朝仰角方向轉動。藉此，在此情況時，藉由驅動馬達27以使軸部28朝與藉由25之驅動力進行旋轉之軸部26的旋轉方向相反的方向旋轉，可控制保持於臂23,24上之一次放射器4,5之仰角方向Y的轉動動作。
更具體言之，例如，在第8圖所示之狀態中，當藉由馬達25之驅動而使軸部26朝第7圖之箭頭G所示順時針方向旋轉時，驅動齒輪44係藉由馬達25所產生之轉矩而朝第8圖之箭頭E所示順時針方向旋轉。於是，臂23係以中心軸A為轉軸，在仰角方向Y朝第8圖之箭頭F所示順時針方向轉動。此時，藉由驅動馬達27以使軸部28朝與軸部26的旋轉方向相反的方向(第7圖之箭頭H所示逆時針方向)旋轉，以使驅動齒輪44朝與第8圖之箭頭E所示方向相反之方向(第8圖中之逆時針方向)旋轉。因此，在驅動齒輪44上，藉由馬達25所產生之轉矩的旋轉方向與馬達27之驅動的旋轉方向係互為反向。藉此，可以減少作用於驅動齒輪44上之馬達25的轉矩，可控制保持於臂23,24上之一次放射器4,5朝仰角方向Y的轉動動作(或轉動速度)。
又，本發明並不限定於上述實施形態，只要未脫離本發明之實質範圍，即可作種種之設計變更，顯然該些變更並不能排除在本發明之範圍以外。
例如，在上述實施形態中，係藉由一個發信器60將脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理，而成為具有1GHz~20GHz之中心頻率的信號，並對收到之RF進行頻率下降轉換處理，但本發明之雷達裝置亦可具備複數個發信器。例如，如第10圖所示，在雷達裝置50中，傳送部53更可具備另一個發信器64，其係對脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理，並對收到之RF進行頻率下降轉換處理。在此情況時，藉由發信器64而被頻率上昇轉換處理後之脈衝壓縮調變信號，係輸入設於傳送部53之其他的混波器65內。接著，輸入混波器65內後之脈衝壓縮調變信號，係藉由另一發信器64而再度進行頻率上昇轉換處理成具有1GHz~20GHz之中心頻率的信號。例如，雖說明了上述之第4圖所示雷達裝置50係藉由發信器60發射15GHz之信號的情況，但在第10圖所示雷達裝置50中，亦可藉由發信器60發射2GHz之信號，同時藉由另一發信器64發射13GHz之信號，合計發射15GHz之信號。在此情況時，放大器61係將被頻率上昇轉換處理後之脈衝壓縮調變信號放大而產生RF信號，並將該RF信號傳送至天線部51的一次放射器4。然後，一次放射器4係將該RF信號作為高頻電波(RF波)90並經由傳送用電波透鏡2而朝向空間放射。另外，輸入接收部54內之RF信號係由放大器62所放大，被放大之RF信號係輸入設於接收部54之另一混波器66內。然後，發信器64係對輸入混波器66內之高頻波信號進行頻率下降轉換處理而成為IF信號。接著，發信器60將輸入混波器63內IF信號再度進行頻率下降轉換處理，並將該下降轉換處理後之IF信號作為類比信號而送出至信號處理部52。接著，送出至信號處理部52之IF信號係輸入信號處理部52之A/D轉換器58。A/D轉換器58係進行脈衝壓縮解調而將類比信號(IF信號)轉換成數位信號，並將此數位信號輸入CPU55。在此種構成中，脈衝壓縮調變信號係藉由複數次之步驟而進行頻率上昇轉換處理成為具有所需中心頻率的信號，同時收到之RF信號係藉由複數次之步驟而被進行頻率下降轉換處理。藉此，與僅使用一個發信器之情況比較，可容易進行轉換成為具有所需中心頻率的信號的頻率上昇轉換處理及頻率下降轉換處理。又，在使用電波透鏡天線裝置22的雷達裝置中，藉由再設置上述之另一發信器64，亦可獲得與雷達裝置50相同之功效。
另外，在上述實施形態中，在電波透鏡天線裝置1中，係將一個傳送用一次放射器4及一個接收用一次放射器5保持於臂12上之構成，但亦可為將臂12延設成朝仰角方向Y彎曲，同時沿仰角方向Y設置複數個一次放射器4,5，並保持於臂12之延長部分上的構成。例如，如第11圖所示，可作成在朝仰角方向Y彎曲之臂12的延長部分20，保持3個接收用之一次放射器5的構成。藉由此種構成，可在仰角方向Y同時對複數個信號進行收發。藉此，可同時測定複數個區段，所以可提高收集之資料的同時性，並可縮短在仰角方向Y的掃描時間。又，在藉由複數個接收用之一次放射器5，同時接收複數個信號之情況，例如，可在仰角方向Y，以5度間隔設置複數個(例如，15個)之一次放射器5。又，在電波透鏡天線裝置22中，即使沿仰角方向Y將複數個一次放射器4,5保持於臂23,24上，仍可獲得相同之功效。另外，在此情況時，亦可再設置上述第10圖中已說明之另一發信器64。
另外，亦可藉由導波管來構成上述之臂12,23,24。一般，導波管與同軸電纜比較，其高頻傳送損失少，且機械強度優良。在各實施形態中，如上述，一次放射器4,5係分別連接於傳送部53及接收部54。因此，藉由使用導波管作為臂12,23,24，同時將該導波管連接於一次放射器4,5，可將臂12,23,24用作為低損失傳送路徑。另外，不需要與一次放射器4,5連接用之同軸電纜，所以可省去空間。
另外，如第12圖所示，亦可為設置臂12(第12圖中為2個)的構成，該臂12係保持一次放射器4,5，同時以連結電波透鏡2,3之中心點的軸A為轉軸而可朝仰角方向轉動。在此情況時，例如，如第12圖所示，作為保持一次放射器4,5之保持構件的臂12，係藉由裝設於轉台8上所設的支持構件31之軸部32上，可藉由該支持構件31支持而自由轉動。另外，第12圖所示之驅動機構34具備：可朝正反方向旋轉並作為驅動臂21用之驅動源之馬達33；及連接於該馬達33，並藉由馬達33而朝正反方向旋轉之上述軸部32。當藉由上述之電腦來驅動馬達33以使軸部32旋轉時，馬達33之驅動力係經由軸部32而傳遞至臂21。於是，保持於臂21上之一次放射器4,5，係構成為在該臂21轉動之同時，與臂21之轉動動作連動，以電波透鏡2,3之中心軸A為轉軸，而朝上述之仰角方向Y轉動之構成。
又，亦可為於支持構件13上設置驅動機構34，以取代設置上述支持構件31的構成。另外，臂21(或是保持於臂21上之一次放射器4,5)係與上述臂12(或是保持於臂12上之一次放射器4,5)相同構成。即，在進行掃描時，臂12係以電波透鏡2,3之中心軸A為中心，可在仰角方向Y進行-90度以上90度以下之轉動。又，傳送部53係藉由屬於轉換手段之開關(未圖示)連接於臂12之一次放射器4及臂21之一次放射器4，並藉由來自電腦之轉換信號而可選擇任一方的一次放射器4。另外，接收部54同樣係藉由轉換手段之開關(未圖示)連接於臂12之一次放射器5及臂21之一次放射器5，並藉由來自電腦之轉換信號而可選擇任一方的一次放射器5。又，上述開關係電子開關，所以，此轉換所需之時間與機械動作比較，係可充分無視之高速。另外，該開關係可設於一次放射器4,5與傳送部53之間、或一次放射器4,5與接收部54之間。
另外，例如，在將臂12配置於第一基準位置(仰角0度)，並將臂21配置於第二基準位置(仰角45度)，且將轉台8配置於方位角基準位置(方位角0度)之狀態開始容積掃描。更具體言之，首先，藉由上述開關在選擇裝設於臂12上之一次放射器4,5的狀態下，使轉台8朝方位角方向X轉動，在方位角方向X且於每1度(仰角固定為0度)進行掃描。然後，在方位角方向X進行359度轉動而迄止於轉動至360度(即，上述方位角基準位置)之間，藉由開關來選擇裝設於臂21上之一次放射器4,5。接著，以仰角固定為45度而從方位角基準位置迄止於360度，於每1度進行掃描。然後，在藉由臂21進行掃描之期間，使臂12朝仰角方向Y轉動一度而配置於第3基準位置(仰角1度)。接著，在轉台8進行359度轉動而迄止於轉動至360度(即，上述方位角基準位置)之間，藉由上述開關再次選擇臂12之一次放射器4,5。接著，以仰角固定為1度而從方位角基準位置迄止於360度，於每一度進行掃描。然後，在藉由臂12進行掃描之期間，使臂21朝仰角方向轉動一度而配置於第4基準位置(仰角46度)。然後，以下一面進行相同之轉換一面使2個臂12,21轉動而進行掃描。藉由此種構成，不需要停止轉台8之方位角方向X之轉動，亦不需要加減速，所以，與僅設置臂12之情況比較，可縮短掃描時間。因此，可進行高速之波束掃描。
另外，在上述實施形態中，雖為藉由轉台8來支持雷達天線罩19之構成，但如第13圖所示，亦可為將轉台8、驅動機構9及台座部30收容於雷達天線罩19之內部，而藉由該雷達天線罩19來覆蓋電波透鏡天線裝置1整體之構成。藉由此種構成，因為轉台8上之重量被減輕，可減輕該轉台8轉動時對驅動機構9造成的負荷，同時可提高電波透鏡天線裝置1的外觀性。另外，同樣在第11圖所示之電波透鏡天線裝置22中，亦可為將轉台8、馬達收容部35及台座部30收容於雷達天線罩19之內部，而藉由該雷達天線罩19來覆蓋電波透鏡天線裝置22整體之構成，藉此，可獲得相同之功效。
另外，如第14圖所示，亦可在轉台8之中央部設置旋轉接頭71，以有效抑制同軸電纜或導波管產生纏繞，而該旋轉接頭71具有與跨設於轉台8之上部及下部而進行高頻信號之傳送用的同軸電纜或導波管連接之連接器70。另外，藉由將具有連接器72之集電環73組合於該旋轉接頭71上，例如，即使在將驅動用之電源設於轉台8之下方，仍可效率良好地對設於轉台8上方之臂12的驅動機構15之馬達16提供電力。
另外，亦可構成為藉由將上述實施形態之傳送用電波透鏡2及傳送用一次放射器4使用於接收用(或是，將接收用電波透鏡3及接收用一次放射器5使用於傳送用)，而將2個電波透鏡2,3及2個一次放射器4,5使用於接收用(或傳送用)。藉由此種構成，可使電波透鏡天線裝置1的好處成為2倍，並使波束寬度變得尖銳。
另外，亦可構成為將第4圖中說明之傳送部53或接收部54等設置於轉台8上之空間內。藉由此種構成，可有效利用空間，而可實現雷達裝置50之小型化，同時可抑制電波透鏡天線裝置1與傳送部53及接收部54之間的損失。因此，可提高觀測範圍。
另外，雖將保持一次放射器4,5之臂12形成為大致字狀，但若可在傳送用之電波透鏡2的焦點部配置接收用之一次放射器4，且在接收用之電波透鏡3的焦點部配置傳送用之一次放射器5的話，則該臂12之形狀並無特別之限定。例如，可將臂12形成為大致圓弧形狀。
另外，雖將收容部17,18形成為截面大致字狀，但若可避免一次放射器4與支持構件6、或一次放射器5與支持構件7之干涉的話，則該收容部17,18之形狀並無特別之限定。例如，可將該收容部17,18形成為截面大致圓弧形狀。
另外，如第15圖所示，亦可設置屬於支持構件的導軌80,81，藉以支持該一次放射器4,5而一面維持將一次放射器4配置於電波透鏡2之焦點部的狀態，及維持將一次放射器5配置於電波透鏡3之焦點部的狀態，一面可於仰角方向Y自由移動。在此情況時，如第15圖所示，支持一次放射器4之導軌80係安裝於由轉台8上所裝設之支持構件82所固定的臂83、及支持構件6上，另外，支持一次放射器5之導軌81係安裝於臂83、及支持構件7上。在進行掃描時，配置於電波透鏡2之焦點部的一次放射器4、及配置於電波透鏡3之焦點部的一次放射器5，係分別沿導軌80,81而朝仰角方向Y移動，同時與轉台8之轉動動作連動，以垂直於中心軸A之軸B為轉軸，而朝方位角方向X轉動。藉由此種構成，可獲得與上述第4圖中說明之雷達裝置50相同的功效。
又，在此情況時，藉由在設水平方向為0度、垂直向下方向為－90度時，可使一次放射器4,5以中心軸A為轉軸，而可於仰角方向進行－90度以上90度以下之轉動，從而能以簡單之構成，容易地進行複雜之容積掃描。另外，與上述第1圖中說明之電波透鏡天線裝置1相同，亦可於支持電波透鏡2,3之各支持構件6,7，分別形成收容一次放射器4,5用的收容部17,18。另外，亦可藉由在仰角方向Y設置複數個一次放射器4,5，而可於仰角方向Y同時收發複數個信號，所以，可提高收集之資料的同時性，並可縮短仰角方向Y之掃描時間。
另外，在上述實施形態中，雖於信號處理部52，分別設置一個D/A轉換器57及A/D轉換器58，但可設置至少一個D/A轉換器、及至少一個A/D轉換器。
另外，在上述實施形態中，作為使用電波透鏡天線裝置1,22之雷達裝置，雖以氣象雷達裝置為例進行了說明，但電波透鏡天線裝置1,22當然亦可應用於其他之雷達裝置。例如，可使用於風速雷達，係觀測直接接收來自地面之放射、吸收的影響之大氣層中的大氣運動(風或亂流)，以觀測每一高度之風向及風速分布。
(產業上之可利用性)
作為本發明之應用例，可列舉經由電波透鏡天線裝置而進行高頻電波之收發用的雷達裝置。
A．．．軸
B．．．軸
1．．．電波透鏡天線裝置
2．．．傳送用電波透鏡
3．．．接收用電波透鏡
4,5．．．一次放射器
6,7．．．支持構件
8．．．轉台
9．．．驅動機構
10．．．馬達
11．．．軸部
12．．．臂
13．．．支持構件
14．．．軸部
15．．．驅動機構
16．．．馬達
17,18．．．收容部
19．．．雷達天線罩
22．．．電波透鏡天線裝置
23,24．．．臂
25．．．馬達
26．．．軸部
27．．．馬達
28．．．軸部
29．．．軸部
30．．．台座部
35．．．馬達收容部
36．．．軸部
37．．．驅動齒輪
38．．．軸部齒輪
39．．．支持構件
40．．．軸部
41．．．驅動齒輪
42．．．軸部齒輪
43．．．圓環狀齒輪
44．．．驅動齒輪
45．．．齒輪
46．．．軸部齒輪
47,48．．．收容部
50．．．雷達裝置
51．．．天線部
52．．．信號處理部
53．．．傳送部
54．．．接收部
55．．．CPU
56．．．RAM
57．．．D/A轉換器
58．．．A/D轉換器
59．．．混波器
60．．．發信器
61．．．放大器
62．．．放大器
63．．．混波器
64．．．發信器
65．．．混波器
66．．．混波器
71．．．旋轉接頭
70．．．連接器
72．．．連接器
73．．．集電環
80．．．導軌
81．．．導軌
82．．．支持構件
83．．．臂
90．．．高頻電波(RF波)
91．．．高頻電波(RF波)
第1圖為顯示本發明之第1實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置的整體構成之概要圖。
第2圖為說明本發明之第1實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置的一次放射器的轉動動作用的圖，是從傳送用電波透鏡側看第1圖之電波透鏡天線裝置之情況時的圖。
第3圖為說明本發明之第1實施形態的雷達裝置之支持電波透鏡天線裝置的電波透鏡之支持構件用的概要圖。
第4圖為顯示第1實施形態之雷達裝置的整體構成的概要圖。
第5圖為顯示本發明之第2實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置的整體構成之概要圖。
第6圖為說明第5圖所示之電波透鏡天線裝置的一次放射器的轉動機構用的概要圖。
第7圖為第6圖之上視圖。
第8圖為從配置於接收用之電波透鏡的焦點部之一次放射器側看第6圖之情況時的側視圖。
第9圖為在仰角方向上使一次放射器轉動至掃描頂部方向之狀態的狀態的示意圖。
第10圖為顯示本實施形態之雷達裝置的變化例的整體構成之概要圖。
第11圖為顯示本發明之實施形態的電波透鏡天線裝置之變化例的概要圖，是在仰角方向上設置複數個一次放射器的狀態的示意圖。
第12圖為顯示本發明之第1實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置之變化例的概要圖，是設置複數個臂之狀態的示意圖。
第13圖為顯示本發明之第1實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置之變化例的概要圖，是藉由雷達天線罩覆蓋整個電波透鏡天線裝置之狀態的示意圖。
第14圖為在本發明之實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置設置旋轉接頭之狀態的示意圖。
第15圖為顯示本發明之實施形態的雷達裝置之電波透鏡天線裝置之變化例的概要圖。
2．．．傳送用電波透鏡
3．．．接收用電波透鏡
4,5．．．一次放射器
50．．．雷達裝置
51．．．天線部
52．．．信號處理部
53．．．傳送部
54．．．接收部
55．．．CPU
56．．．RAM
57．．．D/A轉換器
58．．．A/D轉換器
59．．．混波器
60．．．發信器
61．．．放大器
62．．．放大器
63．．．混波器
90．．．高頻電波(RF波)
91．．．高頻電波(RF波)

Claims (5)

  1. 一種雷達裝置，係具備：信號處理部，其具有將數位波形資料轉換為類比波形資料以生成脈衝壓縮調變信號之至少一個的D/A轉換器、及將接收到之類比信號轉換為數位信號以進行脈衝壓縮解調之至少一個的A/D轉換器；傳送部，其具有對藉由該信號處理部所產生之該脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理用之至少一個的發信器、及將頻率上昇轉換處理後之該脈衝壓縮調變信號加以放大而生成RF信號的第1放大器；天線部，係將藉由該傳送部所產生之RF信號作為RF波而朝空間放射，同時接收在該空間被反射或散射而返回之RF波作為RF信號；以及接收部，其具有放大由該天線部所接收之RF信號的第2放大器，並藉由該至少一個的發信器對由該第2放大器所放大之RF信號進行頻率降低轉換處理以生成IF信號，同時將該IF信號作為該類比信號供給於該信號處理部，其特徵為：該天線部包含：第1及第2收發用電波透鏡，該第1及第2收發用電波透鏡各自係以在半徑方向具有以指定之比例進行變化的相對介電常數方式來使用介電體並形成為球形狀， 同時具有焦點部；第1及第2收發用一次放射器，係分別配置於該第1及第2收發用電波透鏡之焦點部；該第1及第2收發用一次放射器，係建構成將連結該第1及第2收發用電波透鏡之各個中心點之第1軸作為轉軸而朝仰角方向轉動，同時以垂直於該第1軸之第2軸作為轉軸而朝方位角方向轉動；第1及第2保持構件，係可朝該仰角方向轉動地分別保持該第1及第2收發用一次放射器；支持構件，係可轉動自如地支持該第1及第2保持構件；轉動構件，係固定該支持構件，並設置成以該第2軸為中心而可朝該方位角方向轉動；第1及第2透鏡支持構件，係分別將該第1及第2收發用電波透鏡自下方支持；第1軸部，係使該第1及第2保持構件轉動；第2軸部，係安裝於該轉動構件使該轉動構件轉動；第1馬達，係用以使該第1軸部旋轉驅動；及第2馬達，係用以使該第2軸部旋轉驅動；該第1及第2透鏡支持構件具有將該第1及第2收發用一次放射器分別收容的收容部，該第1軸部設在該第1及第2收發用電波透鏡下方 且能以和該第1軸平行的軸為中心旋轉，該第2軸部設在該第1及第2收發用電波透鏡下方且能以該第2軸為中心旋轉，當該第1軸部被該第1馬達旋轉驅動而使該第1及第2保持構件以該第1軸為中心轉動時，該第1及第2收發用一次放射器與該第1及第2保持構件之轉動連動地朝該仰角方向轉動，當該第2軸部被該第2馬達旋轉驅動而使該轉動構件以該第2軸為中心轉動時，該第1及第2收發用一次放射器與該轉動構件之轉動連動地朝該方位角方向轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷達裝置，其中該傳送部更具有其他之發信器，用以對該脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理，並對該接收到之RF信號進行頻率下降轉換處理。
  3. 如申請專利範圍第1項之雷達裝置，其中該信號處理部係產生具有可在5MHz~200MHz之範圍內設定之頻寬的該脈衝壓縮調變信號，該至少一個的發信器係對該脈衝壓縮調變信號進行頻率上昇轉換處理而轉換為具有1GHz~20GHz之中心頻率的信號。
  4. 如申請專利範圍第1項之雷達裝置，其中該信號處理部係使用擾頻(frequency chirp)技術來實施脈衝壓縮調變，藉以產生該脈衝壓縮調變信號，並將上昇擾頻及下降 擾頻按每個送信脈衝交互地重複。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之雷達裝置，其中更具備在該第1及第2收發用電波透鏡中的至少一個收發用電波透鏡之焦點部，沿該仰角方向配置之至少一個的第3收發用一次放射器。
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