WO2006009122A1 - 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

Abstract

　限られた空間上にアンテナ系を効果的に形成し、簡易な機構のアンテナ系を構成すること。 　モノパルスレーダ装置において、アンテナ部には、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）（エリアＫ１）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、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（エリアＫ２，Ｋ３）の出力に基づいてモノパルス処理が行われる。

Description

明 細 書

モノパルスレーダ装置およびアンテナ切換スィッチ 技術分野

[0001] 本発明は、モノパルスレーダ装置に関するものであり、特に、アンテナ素子を限られ た空間上効果的に配置したモノパルスレーダ装置およびモノパルスレーダ装置の複 数のアンテナを選択的に送受信部に接続するアンテナ切換スィッチに関するもので ある。

背景技術

[0002] 目標物体の距離や速度の情報に加えて、目標物体の方位情報も検出するための レーダ装置として、レーダセンサを回転台により回転させ、その回転台の角度を検出 して目標物体の到来角を検出するスキャンレーダ装置の例が開示されている（例え ば、特許文献 1)。

[0003] また、従来技術による機械式でな 、レーダ装置としては、位相比較モノパルス方式 を用いて到来角を検出するモノパルスレーダ装置の例が開示されている。その中で も、複数の送信アンテナを用いた送信ビーム切り替えによって生じる受信信号の振 幅変化などを利用して、広範囲な目標探知や、複数目標の識別などを行うモノパル スレーダ装置が存在する（例えば、特許文献 2)。

[0004] また、アンテナ部の小型化 ·量産化の容易性を確保するため、マトリクス状に配置さ れたアンテナ素子と、このアンテナ素子の各列ごとに設けられた直列給電線路と、こ の直列給電線路を介してアンテナ素子の各列ごとに並列給電を行う並列給電線路と 力 なるアレーアンテナを 2系統備えたモノパルスレーダ装置が存在する（例えば、 特許文献 3)。なお、この特許文献 3に開示されたモノパルスレーダ装置では、モノパ ルス処理を行うためのアンテナとして、上記のように形成された 2系統のアレーアンテ ナにおいて、直列給電線路にて形成されるアンテナ素子列の内の全列または一部 の列が略等間隔で交互に嚙み合うように、各アレーアンテナを同一平面上に配置さ せるようにしている。

[0005] さらに、位相折り返しが生じるような方位に目標物が存在する場合に、この目標物 の方位の誤検知を防止する技術を開示したレーダ装置が存在する (例えば、特許文 献 4)。なお、この特許文献 4に開示されたレーダ装置では、複数の素子アンテナのう ち間隔 dlで配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差力 算出された目標 物方位である第 1予測方位と、複数の素子アンテナのうち間隔 dlと異なる間隔 d2で 配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差力 算出された目標物方位であ る第 2予測方位とを比較し、両者が一致したときの方位を検出方位として採用するよう にしている。

[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 325863号公報

特許文献 2 :特開平 11 281729号公報

特許文献 3 :特開平 9 162626号公報

特許文献 4：特開 2000 - 230974号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力しながら、上記の特許文献 1に示されたスキャンレーダ装置は、レーダセンサを 搭載する回転台の設置に対して正確なァライメントが必要であり、また搭載プラットフ オームによる振動などの影響を回避するための構造が必要であるなどの欠点を有し ていた。また、プラットフォームにスペース的な制約がある場合には、レーダセンサや 回転台などを搭載することができず、システムが実現できな 、と 、つた問題点があつ た。

[0008] また、上記の特許文献 2に示されたモノパルスレーダ装置では、複数の送信アンテ ナを用いた送信ビームの切り替えによって位相比較モノパルス処理を実現している 力 送信アンテナを搭載するスペースが多く必要であり、特許文献 1と同様に、送信 アンテナを搭載するプラットフォームにスペース的な制約がある場合には、システムが 実現できな!/、と!、つた問題点があった。

[0009] また、上記の特許文献 3に示されたモノパルスレーダ装置は、モノパルス処理を行う ための受信アンテナの構成について開示するものであり、送信アンテナを含めたアン テナ部としての効果的な構成については何ら開示されていない。同様に、上記の特 許文献 4に示されたレーダ装置においても、モノパルス処理を行うための一対の受信 アンテナの各素子間隔を異ならせることについて開示するものであり、送信アンテナ を含めたアンテナ部の構成にっ 、ては開示されて 、な 、。

[0010] 一方、レーダ装置である限り、目標物体に電波が照射されていなければ当該目標 物体に関する距離、速度、方位などの情報を得ることができない。他方、近年のレー ダ装置では、上述のような搭載プラットフォームの制約に加えて、探知能力の高性能 ィ匕、方位検出域の広角化、処理時間の短縮化、あるいは方位検出域外での誤検知 の低減ィ匕などが求められており、これらの要求事項とも相まって、送信アンテナを含 めたアンテナ系を如何に構成するか力 重要な課題となってきている。

[0011] 例えば、送信アンテナのビーム幅を広角化すれば、方位検出域外での誤検知が増 大し、送信アンテナのビーム幅を狭くすれば誤検知の数は減少する一方で、送信ビ ームを方位検出域内でスキャンする必要が生じ、処理時間の増大を招くことになる。 また、送信ビームを方位検出域内でスキャンするような処理では、上記特許文献 4に 示されたような、一対の受信アンテナの各素子間隔を不等間隔化することの意味が 失われてしまうことになる。

[0012] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、送信アンテナを含む送受アンテナ 系に対する搭載上の制約を局限しつつ、広範囲なモノパルス処理が可能なモノパル スレーダ装置およびその一部を構成するアンテナ切換スィッチを提供することを目的 とする。また、特に、限られた空間上に送受アンテナ系を効果的に形成し、簡易な機 構の送受アンテナ系を構成したモノパルスレーダ装置およびその一部を構成するァ ンテナ切換スィッチを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

[0013] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項 1にかかるモノパ ルスレーダ装置は、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 テナ部力 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。

[0014] この発明によれば、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 の一部にてアレイアンテナが構成される。また、このアレイアンテナよりビーム幅の狭 いアレイアンテナが複数構成される。すなわち、広ビームアレイアンテナと、複数の狭 ビームアレイアンテナとが構成される。このようにして構成されたアレイアンテナの中 で、複数の狭ビーム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 、たモノパルス処理が行われる。

[0015] また、本発明の請求項 2にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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。

[0016] また、本発明の請求項 3にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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。

[0017] また、本発明の請求項 4に力かるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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。

[0018] また、本発明の請求項 5にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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 力 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。

[0019] また、本発明の請求項 6にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 前記一方のアレイアンテナに力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力かる前記所定の傾斜角力 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。

[0020] また、本発明の請求項 7にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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。

[0021] また、本発明の請求項 8にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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。

[0022] また、本発明の請求項 9にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、 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ァ ンテナが構成されることを特徴とする。

[0023] また、本発明の請求項 10にかかるモノパルスレーダ装置は、 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!/、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 、てモノパルス処理が行われることを特徴とす る。

[0024] また、本発明の請求項 11にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、前記 3個以上のアレイアンテナのうちの 、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。

[0025] また、本発明の請求項 12にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、前記 3組以上の一対のアンテナの各出力に基づ 、てモノパルス処理された位相差 の符号に基づ!、て目標が存在するエリアを特定することを特徴とする。

[0026] また、本発明の請求項 13にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、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。

[0027] また、本発明の請求項 14にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、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。

[0028] また、本発明の請求項 15にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、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。

[0029] また、本発明の請求項 16にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、前記一方のアレイアンテナに力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力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。

[0030] また、本発明の請求項 17にかかるモノパルスレーダ装置は、 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!/、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。

[0031] また、本発明の請求項 18にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、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のスィッチと、を具備することを特徴とする。

[0032] また、本発明の請求項 19にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、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のスィッチと 、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のスィッチと、をさら に具備することを特徴とする。

[0033] また、本発明の請求項 20にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、前記第 1の増幅器のオンオフと前記第 2のスィ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のスィ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のスィッチの選択とが連 動していることを特徴とする。

[0034] また、本発明の請求項 21にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において 、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。

[0035] また、本発明の請求項 22にかかるアンテナ切換スィッチは、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ィッチであって、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力 1つを選択して前記受信部へ供給する第 1のスィッチと、 を具備することを特徴とする。

[0036] また、本発明の請求項 23にかかるアンテナ切換スィッチは、上記の発明において、 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のスィッチと、 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のスィッチと、をさら に具備することを特徴とする。

[0037] また、本発明の請求項 24にかかるアンテナ切換スィッチは、上記の発明において、 前記第 1の増幅器のオンオフと前記第 2のスィ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のスィ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のスィッチの選択とが連 動していることを特徴とする。

[0038] また、本発明の請求項 25にかかるアンテナ切換スィッチは、上記の発明において、 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。 発明の効果

[0039] 本発明に力かるモノパルスレーダ装置によれば、複数の狭ビームアレイアンテナの うちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づ 、てモノパルス処理を行うようにし ているので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなぐ また、特別なビーム合成を行うこともなぐモノパルス処理に適したアンテナビームを 形成することができるという効果を奏する。

[0040] また、本発明に力かるモノパルスレーダ装置によれば、アンテナ部の構成要素であ るアンテナ素子にて構成される 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所定の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 パルス処理を行うようにして 、るので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置 を特に変更することなぐまた、特別なビーム合成を行うこともなぐモノパルス処理に 適したアンテナビームを形成することができるという効果を奏する。

[0041] 本発明にかかるアンテナ切換スィッチによれば、第 1の増幅器が増幅する送信信号 が第 2のスィッチを介して 1つのアンテナへ供給されるとともに、 1つのアンテナの受 信信号を増幅する第 2の増幅器の出力および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の増幅器の出力のいずれか 1つが第 1のスィッチにて選 択されて受信部へ供給されるので、レーダ装置の構成部であるアンテナ切換スィッチ を小型化 ·軽量ィ匕することができるという効果を奏する。 図面の簡単な説明

[0042] [図 1]図 1は、本発明に力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。

[図 2]図 2は、位相比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図である。

[図 3-1]図 3は、振幅比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図であり、アンテ ナビームの中心方位をずらした 2つのアンテナパターンを示す図である。

[図 3-2]図 3— 2は、図 3— 1に示すアンテナパターンのアンテナで受信された受信信 号に基づ 、て生成される和信号（∑ )および差信号（ Δ )の信号強度を示す図である

[図 3-3]図 3— 3は、図 3— 2に示す和信号（∑ )および差信号（ Δ )に基づ 、て生成さ れる角度誤差信号を示す図である。

[図 4]図 4は、実施の形態 1にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。

[図 5]図 5は、実施の形態 1にかかるアンテナ部の他のアンテナ構成を示す図である。

[図 6]図 6は、図 4に示す各アレイアンテナの探知エリアを示す図である。

[図 7]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。

[図 8]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。

[図 9]図 9は、実施の形態 3にかかるアンテナ部の各アンテナ素子への他の給電態様 を示す図である。

[図 10]図 10は、図 8に示す 3つのアンテナのうちのそれぞれ 2つのアンテナを組合せ た 3組の一対のアンテナに基づいて位相比較モノパルス処理を行った場合の方位角 と位相差との関係の一例を示すグラフである。

[図 11]図 11は、実施の形態 3の処理の流れを示すフローチャートである。

[図 12]図 12は、アンテナ部を構成するアンテナ素子のビームパターンの一例を示す 図である。

[図 13]図 13は、実施の形態 4に力かる信号処理部の処理の流れを示すフローチヤ一 トである。

[図 14]図 14は、図 10に示したグラフ上に、アレイアンテナ D, Eの組み合わせに基づ いて算出される目標方位角の 3つの候補例を示す図である。

[図 15- 1]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。

[図 15- 2]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。

[図 16- 1]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。

[図 16-2]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。

[図 17]図 17は、本発明の一実施形態に係るアンテナ切換スィッチを有する車載用 F

M— CWレーダ装置の構成の一例を示す図である。

[図 18]図 18は、三角波による変調波を示す波形図である。

[図 19]図 19は、図 17の各制御信号の波形を示す波形図である。

符号の説明

6 アンテナ部

7 アンテナ切換部 8 送信部

10 受信部

11 , 11 , 11 送受信アンテナ

1 2 3

12 アンテナ切換スィッチ

14 発振器

15 変調信号生成部

16 , 16 RFミキサ

1 2

17 , 17 IFミキサ

1 2

19 アンテナ切換信号生成部

20 信号処理部

30 スィッチ機構

発明を実施するための最良の形態

[0044] 以下に、本発明に力かるモノパルスレーダ装置の実施の形態を図面に基づいて詳 細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

[0045] (実施の形態 1)

図 1は、本発明に力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、本発明に力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。

[0046] 図 1に示すモノパルスレーダ装置は、処理機能を大きなブロックに分けた各処理部 、すなわち、アンテナ部 6、アンテナ切換部 7、送信部 8および受信部 10から構成さ れる。アンテナ部 6は、送信アンテナまたは受信アンテナのいずれかとして機能する 送受信アンテナ 11 , 11 , 11を備えている。アンテナ切換部 7は、送受信アンテナ 1

1 2 3

1 , 11 , 11との接続を送信部 8、あるいは受信部 10のいずれかに切り換えるための

1 2 3

アンテナ切換スィッチ 12と、アンテナ切換スィッチ 12を切り換えるためのアンテナ切 換信号を生成するアンテナ切換信号生成部 19を備えている。送信部 8は、アンテナ 部 6から空間に放射されるレーダ信号を生成するための各種の変調信号 (例えば、 F M— CW変調信号、パルス変調信号など)を生成する変調信号生成部 15と、この変 調信号に基づいて変調されたレーダ信号を生成出力する発振器 14とを備えている。 受信部 10は、送受信アンテナ 11 , 11 , 11のいずれか一つにそれぞれ接続され、

1 2 3

これらの送受信アンテナ 11 , 11 , 11から出力された受信信号を発振器 14から供

1 2 3

給される RF帯のミキサ信号 (RFローカル信号）に基づいて IF帯にダウンコンバート する RFミキサ 16 ( 16 , 16 )と、これらの RFミキサ 16にそれぞれ接続されてダウンコ

1 2

ンバート後の信号をアンテナ切換信号生成部 19から供給される IF帯のミキサ信号 (I Fローカル信号）に基づいてベースバンドの信号にダウンコンバートする IFミキサ 17 ( 17 , 17 )と、これらの IFミキサ 17からそれぞれ出力される信号に基づいて各種の信

1 2

号処理を行って、距離、速度、方位などの情報を生成出力する信号処理部 20とを備 えている。なお、信号処理部 20は、送信部 8や、アンテナ切換部 7などを制御する制 御部としても機能する。

[0047] 図 2は、位相比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図である。同図におい て、受信アンテナ 1および受信アンテナ 2に対してアンテナ面の法線方向に対して Θ の角度で受信波が入射したとき、受信アンテナ 1の受信信号と受信アンテナ 2の受信 信号との間には、 φ = (2 π Z λ ) ' d sin 0の位相差が生じる。したがって、位相比較

0

モノパルス方式では、この位相差 φを検出することで、 Θ = sin— ¹ ( λ /2 π ά )の式

0 で決定される受信波の到来角 0を検出することができる。

[0048] 図 3— 1〜図 3— 3は、振幅比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図である 。より詳細には、図 3—1は、アンテナビームの中心方位をずらした 2つのアンテナパ ターンを示す図であり、図 3— 2は、図 3—1に示すアンテナパターンのアンテナで受 信された受信信号に基づ!/、て生成される和信号（∑ )および差信号（ Δ )の信号強度 を示す図であり、図 3— 3は、図 3— 2に示す和信号（∑)および差信号（Δ )に基づい て生成される角度誤差信号を示す図である。

[0049] 振幅比較モノパルス方式は、図 3— 1に示す受信アンテナ 1および受信アンテナ 2 のアンテナパターンのようにその一部が重なり合った 2つのアンテナの出力を用いて 角度誤差 (アンテナ正面方向からのずれ)を検出するものである。いま、受信アンテ ナ 1で検出された信号と受信アンテナ 2で検出された信号とを加算すると図 3— 2に示 すような和信号（∑)の出力特性が得られる。一方、これらの検出信号同士を減算す ると図 3— 2に示すような差信号（ Δ )の出力特性が得られる。この差信号（ Δ )には、 両者の受信アンテナで受信された目標のアンテナパターンの中心軸からのずれの情 報が含まれている。しカゝしながら、この差信号（Δ )のみで目標方位を検出しようとす ると、その信号強度が目標の大きさや、目標からの距離によって変化するため正しい 側角ができない。そこで、この変動を排除するため、差信号（Δ )と同様の変化を受け る和信号（∑ )で除算 (すなわち正規化処理)することにより、この変動の影響を受け ない図 3— 3に示す角度誤差信号を得るようにしている。この角度誤差信号は、概ね S字状のカーブとなり、この角度誤差信号を用いれば、受信アンテナの正面方向から のずれ、すなわち、受信波の到来角 Θを検出することができる。

[0050] ところで、モノパルスレーダ装置にぉ 、て、複数のアンテナを用いてモノパルス信号 処理を行う場合のアンテナ部の構成として、一般的な平面アンテナの構成ではモノ パルス処理を行う一対のアンテナの間隔を所望の間隔 (位相回りが起こらな ヽ間隔） に配置することが困難である。一方、アンテナのサイズそのものを小さくすればこの一 対のアンテナ間の間隔を小さくすることができる力、その場合にはアンテナ利得の減 少ゃ、アンテナビームの広角化を招いて探知性能に影響を与えるなどの弊害が大き い。そのため、上記の問題を解決するためには、アンテナのサイズを小さくするととも に、アンテナをアレイ化する必要がある。また、使用する周波数帯にも依存するが、ァ ンテナのアレイ化に際しては可能な限り位相回りが起こらないアンテナ配置を考慮す る必要がある。

[0051] 図 4は、実施の形態 1にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。同図に 示すように、この実施の形態のアンテナ部は、上下 (エレベーション)方向には等間隔 に 4素子のアレイが配置され、左右（アジマス）方向には等間隔（d )に 6素子のアレイ

0

が配置された平面アレイアンテナとして構成されて 、る。エレベーション方向に対して もアレイ構成としているのは、エレベーション方向のアンテナビームを絞り込む（狭く する）ことにより正面方向に対する放射効率を高めるためである。なお、本発明にか 力るレーダ処理技術は、エレベーション方向およびアジマス方向の両方向に対して 適用できるものであるが、その両者に対する本質的な差異はない。そこで、これ以降 、例えば、この実施の形態のモノパルスレーダ装置を車載用として車両などに搭載す ることを想定し、アジマス方向の角度検出を行う場合を例に挙げて説明する。

[0052] 図 4において、この実施の形態のアンテナ部は、エレベーション方向の 4つのアンテ ナ素子を一つの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 A、アレイアンテナ Bおよびアレイアン テナ Cを構成している。図 4のアンテナ構成の場合、アレイアンテナ Aは左から 1番目 と 3番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナ Bは左から 2番目と 4番目のァ ンテナ素子群で構成され、アレイアンテナ C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。つまり、アレイアンテナ Cを構成するアンテナ素子群の間隔 (あ るいはアンテナ素子群幅）が dであるのに対して、アレイアンテナ Aおよびアレイアン

0

テナ Bを構成するアンテナ素子群の間隔 (あるいはアンテナ素子群幅）がそれぞれ 2 dであり、アレイアンテナ Cに対して 2倍の間隔を有している。したがって、同一のアン

0

テナ素子を用いた場合、アレイアンテナ Cのビーム幅は、アレイアンテナ A、あるいは アレイアンテナ Bのビーム幅よりも広くなる。

[0053] また、この実施の形態のアンテナ部の構成は、図 4に示すように、アレイアンテナ A およびアレイアンテナ Bに具備される各アンテナ素子群のそれぞれが交互に位置す るような一対の櫛形アレイアンテナが形成されるような構成としている。このとき、ァレ イアンテナ Aの位相中心はアレイアンテナ Bの一方のアンテナ素子群（左側のアンテ ナ素子群）付近にあり、アレイアンテナ Bの位相中心はアレイアンテナ Aの一方のアン テナ素子群 (右側のアンテナ素子群)付近にあるので、アレイアンテナ Aとアレイアン テナ Bとは、アンテナ間の間隔がアンテナ素子間隔と同一間隔の dに設定されている

0

ことになる。したがって、各アレイアンテナを構成するアンテナ素子の素子間隔が位 相回りが起こらない間隔に設定されているならば、アレイアンテナ Cを送信アンテナと して用い、アレイアンテナ Aおよびアレイアンテナ Bをモノパルス信号処理を行う一対 の受信アンテナとして用いることにより、上述したようなモノパルス信号処理を行う場 合の位相回りを局限することができる。 [0054] 図 5は、実施の形態 1にかかるアンテナ部の図 4の構成とは異なる他のアンテナ構 成を示す図である。同図に示すアンテナ部 6では、エレベーション方向の 4つのアン テナ素子を一つのアンテナ素子群として、それぞれ 3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 A、アレイアンテナ Bおよびアレイァ ンテナ Cが構成されている。同図のアンテナ構成の場合、アレイアンテナ Aは左から 1 番目、 3番目および 5番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナ Bは左から 2 番目、 4番目および 6番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナ Cは左から 7 番目〜9番目のアンテナ素子群で構成されている。同図のように構成されたアンテナ 部では、アレイアンテナ Cを構成するアンテナ素子群幅が 2dであり、アレイアンテナ

0

Aおよびアレイアンテナ Bを構成するアンテナ素子群幅がそれぞれ 4dであるので、

0

アレイアンテナ Aおよびアレイアンテナ Bの間隔力 アレイアンテナ Cの間隔の 2倍と なり、図 4に示すアンテナ構成と同様の関係を有している。

[0055] また、図 5に示すアンテナ部は、アレイアンテナ Aの位相中心と、アレイアンテナ Bの 位相中心とが、図 4に示すアンテナ部の構成と同様に、アンテナ素子間隔と同一間 隔の dに設定されるように構成されているので、アレイアンテナ Aおよびアレイアンテ

0

ナ Bをモノパルス信号処理を行う一対の受信アンテナとして用いることにより、モノパ ルス信号処理を行う場合の位相回りを局限することができる。このように、図 5に示す アンテナ部は、図 4に示すアンテナ部と同等の機能を有するように構成されていると 言える。

[0056] 図 6は、図 4に示す各アレイアンテナの探知エリアを示す図である。前述のように、 アレイアンテナ Cのビーム幅は、アレイアンテナ A、あるいはアレイアンテナ Bのビーム 幅よりも広角となるため、アレイアンテナ Cの探知エリアを示す K1は、アレイアンテナ Bの探知エリアを示す K2や、アレイアンテナ Aの探知エリアを示す K3よりも広!、範囲 をカバーしている。なお、図 6においては、 K2と K3の探知エリアを若干ずらして描写 しているが、図示の都合上の話であり、これらのエリアは実質的に同等である。

[0057] V、ま、上述の構成で、アレイアンテナ Cを送信アンテナとし、アレイアンテナ Aおよび アレイアンテナ Bでモノパルス処理を行う場合を考える。このとき、アレイアンテナ A ( アレイアンテナ B)のエリアに存在する目標の方位角を検出することができる。また、ァ レイアンテナ Cも受信アンテナとして用いる場合を考える。このとき、アレイアンテナ C で受信され、アレイアンテナ Aおよびアレイアンテナ Bの ヽずれでも受信されな!、場 合には、この目標はアレイアンテナ Cのエリアに存在するものの、アレイアンテナ A (ァ レイアンテナ B)のエリア、すなわち中心付近には存在しないということが判明する。な お、近接した目標の場合には、アレイアンテナ Aまたはアレイアンテナ Bのビーム半 値幅の範囲に存在して ヽな 、場合であっても、サイドローブで受信されると 、うことも ある。しかし、この場合であっても、アレイアンテナ Cで受信されているという事実に基 づけば、この目標が中心付近には存在していないと判定することができる。

[0058] なお、広範囲の探知エリアをカバーさせたい場合、この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、この分割されたエリアのそれぞれに対して、各アンテナ の主ビームの方向を偏心させながら上記 2つの処理のいずれかを適用するようにす れば、角度の曖昧さのない正しい方位を検出することができる。また、探知エリアを限 定することで探知エリア内の探知方位の角度精度も向上させることができる。

[0059] また、この実施の形態では、アレイアンテナ Aを構成するアンテナ素子群およびァ レイアンテナ Bを構成するアンテナ素子群の間隔をアレイアンテナ Cを構成するアン テナ素子群の間隔の 2倍になるように構成している力 アンテナ素子群の間隔に拘束 されるものではなぐアレイアンテナ Aを構成するアンテナ素子群幅およびアレイアン テナ Bを構成するアンテナ素子群幅がアレイアンテナ Cを構成するアンテナ素子群 幅の 2倍になるように構成しても同様な効果を得ることができる。

[0060] また、ここで示した 2倍と 、う数字に拘束される必要もな 、。肝要な点は、上述の処 理に適するように、送信アンテナのビームパターン力 受信アンテナのビームパター ンよりも広くなるように形成されていればよい。すなわち、広いビームパターンを有す る送信アンテナと、狭 ヽビームパターンを有する一対の受信アンテナが構成されて 、 ればよい。なお、なお、一対の受信アンテナを構成する各アレイアンテナのアンテナ 素子群の間隔は、それぞれのビームパターンを同一、あるいは同等とする観点から 同一の素子間隔に設定するのが好適である。

[0061] 以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、広ビーム アレイアンテナと、複数の狭ビームアレイアンテナとが構成され、当該構成されたァレ イアンテナの中で、複数の狭ビーム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!/、てモノパルス処理を行うようにして!/、るので、アンテナ部に対す る搭載上の制約が局限されるとともに、広範囲なモノパルス処理が可能となる。また、 限られた空間上におけるアンテナ素子の配置を効果的に行うことができる。さらに、ァ ンテナ部の機構が簡易なものとなる。

[0062] (実施の形態 2)

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 、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。

[0063] つぎに、この実施の形態のモノパルス処理について説明する。図 7において、まず 、アレイアンテナ A、アレイアンテナ Bまたはアレイアンテナ Cのいずれか一つで送信 し、アレイアンテナ Aおよびアレイアンテナ Bでモノパルス処理を行う場合を考える。こ の場合、エリアの中心付近である探知エリア R2に存在する目標の方位を検出するこ とができる。以下同様に、アレイアンテナ Aまたはアレイアンテナ Cのいずれかで送信 し、アレイアンテナ Aおよびアレイアンテナ Cでモノパルス処理を行えば、左サイドの 探知エリア R1に存在する目標の方位を検出することができる。一方、アレイアンテナ Bまたはアレイアンテナ Cの!、ずれかで送信し、アレイアンテナ Bおよびアレイアンテ ナ Cでモノパルス処理を行えば、右サイドの探知エリア R3に存在する目標の方位を 検出することができる。

[0064] このように、この実施の形態では、ビーム方向を中心方向力 それぞれ左右に偏心 させた狭いビームパターンを有する一対のアンテナ（アレイアンテナ A, B)と、ビーム 方向を中心方向に向けてこれらの一対のアンテナのそれぞれのビームパターンを力 バーする広 ヽビームパターンを有するアンテナ（アレイアンテナ C)を平面アンテナ上 に構成するようにして ヽるので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特 に変更することなぐまた、特別なビーム合成を行うこともなぐモノパルス処理に適し たアンテナビームを形成することができる。

[0065] なお、広範囲の探知エリアをカバーさせたい場合には、実施の形態 1と同様に、こ の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、この分割されたエリアの それぞれに対して、各アンテナの主ビームの方向を偏心させながら上記 2つの処理 のいずれかを適用するようにすればよい。このようにすれば、角度の曖昧さのない正 しい方位を検出することができる。また、探知エリアを限定することで探知エリア内の 探知方位の角度精度も向上させることができる。

[0066] なお、この実施の形態では、アレイアンテナ Aを構成するアンテナ素子群およびァ レイアンテナ Bを構成するアンテナ素子群の間隔をアレイアンテナ Cを構成するアン テナ素子群間隔の 2倍になるように構成しているが、アンテナ素子群の間隔に拘束さ れるものではなく、アレイアンテナ Aを構成するアンテナ素子群幅およびアレイアンテ ナ Bを構成するアンテナ素子群幅がアレイアンテナ Cを構成するアンテナ素子群幅 の 2倍になるように構成しても同様な効果を得ることができる。

[0067] また、ここで示した 2倍と 、う数字に拘束される必要もな 、。肝要な点は、広 、ビー ムパターンを有するアレイアンテナのビームパターンが、ビーム方向を中心方向から それぞれ左右に偏心させた狭いビームパターンを有する一対のアレイアンテナのそ れぞれのビームパターンを概ねカバーできるように構成されて!、ればよ!/、。すなわち 、広いビームパターンを有するアレイアンテナのアンテナ素子群の間隔と、狭いビー ムパターンを有する一対のアレイアンテナのアンテナ素子群の間隔とが、狭いビーム パターン有するアレイアンテナの左右のビーム偏心量や、アンテナ素子自身のビー ムパターンなどに関係してくるので、これらの要素に基づいてアンテナ素子や、アン テナ素子群の間隔などを決定すればよい。なお、一対のアレイアンテナを構成する 各アレイアンテナのアンテナ素子群の間隔は、それぞれのビームパターンを左右対 称とする観点から同一の素子間隔に設定するのが好適である。

[0068] 以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、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狭 、ビームパターンを有す る一対のアンテナと、ビーム方向を中心方向に向けてこれらの一対のアンテナのそれ ぞれのビームパターンをカバーする広いビームパターンを有するアレイアンテナを構 成するようにして 、るので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変 更することなぐまた、特別なビーム合成を行うこともなぐモノパルス処理に適したァ ンテナビームを形成することができる。

[0069] (実施の形態 3)

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、ァレ イアンテナ Eおよびアレイアンテナ Fを構成して 、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 d、アレイアンテナ Eとアレイアンテナ Fとの間隔を d、アレイアンテナ Dとアレイ

1 2

アンテナ Fとの間隔を dとすれば、これらの d , d , dの間には、 d < d < dの関係が

3 1 2 3 1 2 3 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組の一対のァレ イアンテナが不等間隔のアレイを構成することになる。

[0070] また、図 8において、アレイアンテナ Fを構成する一方のアンテナ素子群（同図では 右側のアンテナ素子群）の給電ラインには、図示しない信号処理部 20からの制御を 受けて動作するスィッチ機構 30が備えられており、アレイアンテナ Fは送信アンテナ としても用いられる。いま、アレイアンテナ Fが送信アンテナとして機能する場合には、 スィッチ機構 30によってアレイアンテナ Fを構成する一方のアンテナ素子群への給 電が行われず、アレイアンテナ Fを構成する他方のアンテナ素子群（同図では左側の アンテナ素子群)から所定の電波が放射される。一方、アレイアンテナ Fが受信アン テナとして機能する場合には、スィッチ機構 30によってアレイアンテナ Fを構成する 2 つのアンテナ素子群の受信出力がアンテナ Fの出力端に出力されるので、アレイァ ンテナ Fは、他のアレイアンテナ D, Eと同等の機能を有する。すなわち、アンテナ部 を図 8に示すように構成することで、実施の形態 1, 2と同様に、送信アンテナのビー ムパターンを受信アンテナのビームパターンよりも広くなるように形成させることができ る。

[0071] なお、送信アンテナとしては、同図に示す 6つのアンテナ素子群のうちのいずれを 用いてもよいが、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを確保する観 点から考えると、同図に示したアンテナ部の構成では、最も左側のアンテナ素子群を 送信アンテナとして用いるのが好適である。

[0072] また、図 9は、実施の形態 3にかかるアンテナ部の各アンテナ素子への他の給電態 様を示す図である。図 8では、エレベーション方向の 4つのアンテナ素子を一つのァ ンテナ素子群として、これらのアンテナ素子群ごとに給電するようにしている力 図 9 に示すように、各アンテナ素子ごとに構成してもよい。この場合、アレイアンテナ Fを 送信アンテナとして機能させ、図 8に示したアンテナ部と同等の機能を持たせるため には、エレベーション方向の 4つのアンテナ素子群への給電 Z非給電を切り替えるス イッチ機構を備えるように構成すればょ ヽ。 の一対のアレイアンテナに基づいて位相比較モノパルス処理を行った場合の方位角 と位相差との関係の一例を示すグラフである。同図において、実線で示される曲線は アレイアンテナ Dおよびアレイアンテナ Eの組み合わせに基づいて位相比較モノパル ス処理を行った場合である。同様に、一点鎖線で示される曲線はアレイアンテナ Eお よびアレイアンテナ Fの組み合わせに基づくものであり、破線で示される曲線はアレイ アンテナ Fおよびアレイアンテナ Dの組み合わせに基づくものである。

[0074] 図 10のグラフによれば、それぞれのアンテナの組み合わせに基づいて算出された 位相差の変動周期が異なる。したがって、それぞれのアンテナの組み合わせで得ら れた位相差の符号に着目すれば、大まかなエリアが特定できる。いま、間隔が dであ

3 るアレイアンテナ Fおよびアレイアンテナ Dの組み合わせに基づく位相比較モノパル ス処理を「第 1のモノパルス処理」と呼称し、同様に、間隔が dであるアレイアンテナ E

2

およびアレイアンテナ Fの組み合わせに基づく位相比較モノパルス処理を「第 2のモ ノパルス処理」と呼称し、間隔が dであるアレイアンテナ Dおよびアレイアンテナ Eの

1

組み合わせに基づく位相比較モノパルス処理を「第 3のモノパルス処理」と呼称する

[0075] このとき、正面方向力 右側のエリア（すなわち、方位角 Θ >0)において、第 1のモ ノパルス処理により最初に位相差の位相反転が起こる方位角を 0 とすれば、 Θ 1

1 1

0度である。同様に、第 2のモノパルス処理により最初に位相差の位相反転が起こる 方位角を Θ とすれば、 Θ 18. 5度である。したがって、方位角 0力 0< 0 < 0

2 2 1 の範囲内に存在するとき、第 1、第 2および第 3のモノパルス処理による位相差の符 号はすべて正となる。一方、方位角 Θが、 θ < θ < θ の範囲内に存在する場合で

1 2

は、第 2および第 3のモノパルス処理による位相差の符号は正である力 第 1のモノパ ルス処理による位相差の符号は負となる。この実施の形態のアンテナ部では、各ァレ イアンテナの 2つの組み合わせによる 3つのアレイアンテナに基づいてモノパルス処 理が行われるので、 2³ = 8個のエリアを特定することができる。

[0076] もし、特定したエリアを増やしたい場合には、例えば、アレイアンテナの数を 4つに すればよい。この場合、例えば、図 8においてアンテナ素子の数を増加させ、アレイ アンテナ D, Ε, Fに加えた第 4のアレイアンテナを構成し、この第 4のアレイアンテナ と他のアレイアンテナとの間隔 dが d≠d , d , dとなるようなアンテナの組み合わせ

4 4 1 2 3

に基づいて、モノパルス処理を行えばよい。

[0077] また、アンテナ素子の数を増加させずに、アンテナ間隔の異なるアレイアンテナを 構成してもよい。この場合、例えば、図 8において、左から 4番目と 5番目のアンテナ 素子群で構成される第 5のアレイアンテナを構成すれば、この第 5のアレイアンテナと アレイアンテナ Fとの間隔 dとの間には、 d < d < d < dの関係があり、これらのァレ

5 1 2 5 3

イアンテナを用いてモノパルス処理を行えばよい。なお、これらのモノパルス処理を 行うためのベースとなるアレイアンテナの数は、上述した 3つ、あるいは、 4つに限定さ れるものではなぐ 5つ以上のアレイアンテナを構成し、これらの複数のアレイアンテ ナの 2つを組み合せた複数組の一対のアレイアンテナに基づいたモノパルス処理が 可能であることは言うまでもな 、。

[0078] また、図 10に示すグラフに戻って、第 1、第 2および第 3のモノパルス処理による位 相差の符号がすべて正となるエリアは上述の 0く θ < Θ の他に、方位角が 50度付

1

近にも存在する。これらのどちらのエリアを選択するかは、アンテナパターンに基づい て絞り込むことができる。例えば、アンテナビームが 0度方向に向けられ、その半値幅 が 20度程度であれば、 0度方向の検出結果を採用すればよ!、。

[0079] 図 11は、実施の形態 3にかかるアンテナ部の構成に基づく信号処理部の処理の流 れを示すフローチャートであり、上述した処理のフローを明確にするために示したも のである。なお、これらの処理は、図 1に示した信号処理部 20にて行われる。信号処 理部 20は、アレイアンテナの組 (上述した第 1、第 2あるいは第 3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算 出し (ステップ S 101)、これらの位相差の符号に基づいて目標が存在する可能性の あるエリアを特定する (ステップ S102)。信号処理部 20は、この可能性のあるエリア がー意に特定された力否かを判定する (ステップ S103)。

[0080] ここで、エリアが一意に特定された場合 (ステップ S103、 Yes)には、各位相差に基 づいて方位角を算出し (ステップ S 106)、方位角を決定する (ステップ S107)。このス テツプ S107による方位角の決定では、例えば、ステップ S 106で算出されたそれぞ れ角度の平均値を採用することができる。また、ステップ S 106で算出されたそれぞれ 角度の中で前回のスキャンによる検出結果との比較を行 、、前回の結果に最も近 ヽ 値を採用してもよい。あるいは、速度や、加速度などを用いて未来位置を予測してい るような場合には、これらの予測位置に最も近い値を採用してもよい。

[0081] また、エリアが一意に特定できない場合 (ステップ S103、 No)には、アンテナパタ ーン基づいた絞り込み処理を行う（ステップ S104)。なお、この絞り込み処理は上述 したとおりである。そして、ステップ S 103の処理と同様に、再度、エリアが一意に特定 されたか否かの判定処理を行う（ステップ S 105)。エリアが一意に特定された場合 (ス テツプ S 105、 Yes)には、ステップ S 106の処理に移行して方位角が決定される。一 方、エリアが一意に特定できない場合 (ステップ S 105、 No)には、この検出処理 (ス キャン)での方位角の算出および決定を行わない。

[0082] 図 12は、アンテナ部を構成するアンテナ素子のビームパターンの一例を示す図で ある。図 11のステップ S104では、アンテナパターンに基づいた絞り込み処理を行う ことについて説明した。この処理は、予めアンテナパターンを把握しておき、アンテナ の受信レベル情報を用いてエリアの特定を行うものである。一方、この実施の形態の アンテナの構成例では、図 10に示すように、第 1、第 2および第 3のモノパルス処理 による位相差の符号がすべて正となるエリアが 0く θ < Θ の他に 50度付近にも存在

1

することを述べてきた。この場合、図 11に示すようなアンテナパターンを持つアンテ ナ素子を用いれば、 50度付近のゲインが下がり、同じ位相関係になるエリアの信号 が受信されに《なる。したがって、このようなアンテナ素子を用いれば、少なくとも 50 度付近の受信信号に対して図 11に示すステップ S 104のようなアンテナパターンに 基づく絞り込み処理を行う必要はなくなる。

[0083] このことは、逆にアンテナ素子のビームパターンに基づいてアンテナの配置が決定 できる（あるいは決定される）ことを意味する。アンテナ部を搭載するプラットフォーム や、使用する周波数帯にも依存するが、一般的にアンテナ素子の設計の自由度に 比べて、アンテナの配置の自由度の方が大きい場合もある。このような場合には、ァ ンテナ素子のビームパターンに基づ 、てアンテナの配置を決定した方力 所望の特 性を得やすくなり、また、柔軟な設計が可能になる。

[0084] 以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、アンテナ 部に構成される 3以上のアンテナのうちの 2つを組み合わせた素子間隔の異なる 3組 以上の一対のアンテナに基づ!/、てモノパルス処理を行うようにして 、るので、モノパ ルス信号処理を行う場合の位相回りによる曖昧さを除去することができるとともに、ァ レイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなぐまた、特別なビ ーム合成を行うこともなぐモノパルス処理に適したアンテナビームを形成することが できる。

[0085] (実施の形態 4)

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〖こ 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。

[0086] つぎに、図 13に示した処理フローについて説明する。なお、これらの処理は、図 1 に示した信号処理部 20にて行われる。信号処理部 20は、アレイアンテナ D, Eの各 信号力もモノパルスレーダ装置としてのモノパルス側角処理を含む所定の処理を行 つて、目標の距離、速度および位相差 Xを算出するとともに、目標が存在する可能性 のある方位角として、位相差 Xに相当する方位角候補 θ (X)を算出する (ステップ S

DE

201)。以下、同様に、アレイアンテナ E, Fに基づく位相差 yに相当する方位角候補 Θ (y)と (ステップ S202)、アレイアンテナ F, Dに基づく位相差 zに相当する方位角

EF

候補 Θ (z)と (ステップ S203)、を算出する。出力される方位角としては、距離と、速

FD

度とを同じくする同一距離、同一速度のデータ群から、ステップ S201〜S203で算 出された 0 (X) , Θ (y) , Θ (z)がー致するものが選択される (ステップ S 204)。

DE EF FD

[0087] つぎに、上述の処理を具体例を用いて説明する。図 14は、図 10に示したグラフ上 に、アレイアンテナ D, Eの組み合わせに基づいて算出される目標方位角の 3つの候 補例を示す図である。例えば、図 14に示すように、アレイアンテナ D, Eの組み合わ せによって検出された複数目標の中で、着目する目標の位相差が 90度の場合に、 方位角候補 Θ として、 3つの方位角 PI, P2, P3が算出される。つぎに、アレイアン

DE

テナ E, Fの組み合わせによって検出された複数目標の中で、この着目目標の距離と 速度とが所定の距離精度、速度精度の範囲内にあるデータ群の中から、方位角候補 Θ と方位角候補 0 とが所定の精度で一致するものを選択する。同様な、処理をァ

DE EF

レイアンテナ F, Dの組み合わせにおいても行う。これらの処理を通じて、距離、速度 および方位角の組が一意に決定される。

[0088] なお、アレイアンテナの組み合わせに力かる主従関係はないので、図 13に示したス テツプ S201〜S203の処理は、どの処理から始めてもよい。また、この実施の形態で は、 3組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定するようにしている力 3組 に限定されるものではなぐ 2組以上の一対のアレイアンテナを用いて方位角を特定 することができる。

[0089] ただし、この実施の形態のように、 3組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を 特定するようにすれば以下の様な利点を有する。例えば、 2組の一対のアレイアンテ ナに基づいて方位角を特定する場合には、方位角候補同士の比較処理が 1回行わ れる。いま、 2組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定する場合に、方位 角を誤る確率を 0. 05 (すなわち 20回に 1回誤る）とすると、 3組の一対のアレイアンテ ナに基づいて方位角を特定する場合では方位角候補同士の比較処理が 2回行われ るので、この場合に方位角を誤る確率 ίま 0. 05 X 0. 05 = 0. 0025 (すなわち 4000 回に 1回）と非常に低い。このことから、 3組の一対のアレイアンテナを用いることによ つて、方位角を誤る確率を小さくすることができる。

[0090] 以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、アンテナ 部に構成される 3以上のアンテナのうちの 2つを組み合わせた素子間隔の異なる 2組 以上の一対のアンテナに基づ!/、てモノパルス処理を行うようにして 、るので、モノパ ルス信号処理を行う場合の位相回りによる曖昧さを除去することができるとともに、ァ レイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなぐまた、特別なビ ーム合成を行うこともなぐモノパルス処理に適したアンテナビームを形成することが できる。

[0091] (実施の形態 5)

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（アレイァ ンテナ D, Ε, 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 V、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, Ε, F)による概略のアンテナビームを併せて示している力 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。

[0092] つぎに、この実施の形態に力かるアンテナ部の構成について説明する。図 15— 2 に示すアンテナ部において、アレイアンテナ Eを構成するアンテナ素子 (またはアン テナ素子群)の配列面を「基準配列面」とするとき、アレイアンテナ Dを構成するアン テナ素子の配列面を基準配列面に対してアジマス右方向に所定の傾斜角（ α )だけ

1 傾斜させ、逆に、アレイアンテナ Fを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に 対してアジマス左方向に所定の傾斜角（ a )だけ傾斜させるようにしている。なお、こ

1

のときの傾斜角（α )は、図 15— 1にも示すように、アレイアンテナ Εのビーム中心方

1

向に対するアレイアンテナ D, Fのビーム中心方向のなす角度である。

[0093] 図 15— 2に示すように構成された結果、アレイアンテナ Dでは、アンテナ素子群間 の指向性合成を特に行うことなぐ自身のビーム中心方向をアレイアンテナ Εによるビ ーム中心方向からアジマス右方向に所定の角度 (偏心角）（α )だけ回転させること

1

力 Sできる。同様に、アレイアンテナ Fでは、アンテナ素子群間のビーム合成を特に行う ことなく、自身のビーム中心方向をアレイアンテナ Εによるビーム中心方向からアジマ ス左方向に所定の偏心角（ a )だけ回転させることができる。

1

[0094] 図 15— 1に示す構成でも、各アレイアンテナを構成するアンテナ素子群間のビーム 合成により、同図に示すような複数のビームを形成することができるが、アンテナ素子 間あるいはアンテナ素子群間の干渉や、サイドローブの若干の増大に起因して、探 知範囲の全領域に渡って安定した特性が得られ難 、と 、つた不利点が存在する。こ れに対して、図 15— 2に示す構成では、製造工数 (タクト）は若干増大するものの、サ イドローブの制御が容易であり、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ること ができる。

[0095] 以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、 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力 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、 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力 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 ているので、アンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなぐまた、サイドローブ の制御を容易ならしめ、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができる

[0096] なお、この実施の形態では、アレイアンテナ Eのビーム中心方向に対して、アレイァ ンテナ D, Fの各ビーム中心方向を、それぞれアジマス右方向またはアジマス左方向 に所定の偏心角（α )だけ回転させる際に、アレイアンテナ D, Fをそれぞれ構成す

1

るアンテナ素子の配列面をそれぞれの方向に同一角度（ α )だけ傾斜させるようにし

1

ているが、これらの傾斜角が、必ずしも同一角度（α )である必要はない。肝要な点

1

は、各アレイアンテナのサイドローブの制御が容易となり、探知範囲の全領域に渡つ て安定した特性を得ることができるような傾斜角に設定されて ヽればよ 、。

[0097] また、この実施の形態では、 自身のビーム中心方向に合わせて傾斜させた傾斜面 上にアンテナ素子を配列するようにしている力 所定の曲率を有する表面上、あるい は球面、楕円球面などの表面上に配列してもよぐこの場合であっても上記と同等の 効果が得られる。

[0098] (実施の形態 6)

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, Β, C のそれぞれに対応した概略のアンテナビーム Ml, 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ァ 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 Ml, 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。

[0099] つぎに、この実施の形態に力かるアンテナ部の構成について説明する。図 16— 1 および図 16— 2の各図において、前述のように、アレイアンテナ Aは、左から 1, 3番 目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナ Bは、左から 2, 4番目のアンテナ素 子群で構成され、アレイアンテナ Cは、左から 5, 6番目のアンテナ素子群で構成され る。また、図 16— 2に示すアンテナ部において、アレイアンテナ Cを構成するアンテナ 素子、すなわち左から 5, 6番目のアンテナ素子群の配列面を「基準配列面」とすると き、アレイアンテナ Bを構成するアンテナ素子、すなわち左から 1, 3番目のアンテナ 素子群の配列面は、基準配列面に対してアジマス左方向に所定の傾斜角（α )だけ

2 傾斜しており、逆に、アレイアンテナ Αを構成するアンテナ素子、すなわち左から 2, 4 番目のアンテナ素子群の配列面は、基準配列面に対してアジマス右方向に所定の 傾斜角（_α )だけ傾斜している。このように構成することで、アレイアンテナ Αでは、了

2

ンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなぐ自身のビーム中心方向をアレイァ ンテナ Cによるビーム中心方向から右方向に所定の偏心角（α )だけ回転させること

2

力 Sできる。同様に、アレイアンテナ Βでは、アンテナ素子群間のビーム合成を特に行う ことなぐ自身のビーム中心方向をアレイアンテナ Cによるビーム中心方向から右方 向に所定の偏心角（ a )だけ回転させることができる。

2

[0100] 図 16— 1に示す構成でも、各アレイアンテナを構成するアンテナ素子群間のビーム 合成により、同図に示すような複数のビームを形成することができるが、アンテナ素子 間あるいはアンテナ素子群間の干渉や、サイドローブの若干の増大に起因して、探 知範囲の全領域に渡って安定した特性が得られ難 、と 、つた不利点が存在する。こ れに対して、図 16— 2に示す構成では、製造工数 (タクト）は若干増大するものの、サ イドローブの制御が容易であり、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ること ができる。

[0101] 以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、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力 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、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て!/、る ので、アンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなぐまた、サイドローブの制御 を容易ならしめ、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができる。 [0102] なお、この実施の形態では、アレイアンテナ Cのビーム中心方向に対して、アレイァ ンテナ A, Bの各ビーム中心方向を、それぞれアジマス左方向またはアジマス右方向 に所定の偏心角（α )だけ回転させる際に、アレイアンテナ A, Bをそれぞれ構成す

2

るアンテナ素子の配列面をそれぞれの方向に同一角度（ α )だけ傾斜させるようにし

2

ているが、これらの傾斜角が、必ずしも同一角度（α )である必要はない。肝要な点

2

は、各アレイアンテナのサイドローブの制御が容易となり、探知範囲の全領域に渡つ て安定した特性を得ることができるような傾斜角に設定されて ヽればよ 、。

[0103] (実施の形態 7)

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力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ィッチ 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ィッチ 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ィッチ 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。

[0104] なお、車載用レーダ装置にあっては、搭載プラットフォームである車両の特性上、 設置場所が限定される一方で、競業他社との競争力確保の観点カゝら車両価格の上 昇に影響を及ぼさないように、搭載される複数のアンテナの設置面積や、送受信部 に必要とされる高周波部品の数を削減して小型化および軽量ィ匕することが要求され る。また、装置の小型化および軽量化は車載用レーダ装置に限らず、種々のレーダ 装置にとって、有効な技術となり得る。そこで、この実施の形態に力かるアンテナ切換 スィッチは、レーダ装置のさらなる小型化 ·軽量ィ匕を実現する技術と位置づけ、以下、 その構成、動作等について説明する。

[0105] 図 17は、実施の形態 7にかかるアンテナ切換スィッチを適用した車載用 FM— CW レーダ装置の構成を示すブロック図である。同図において、電圧制御発振器 (VCO) 110から出力される三角波で FM変調された送信信号は、遁倍器 (MLT) 112でミリ 波帯に遁倍され送信増幅器 114で増幅されてアンテナ切換スィッチ 113へ入力され 、アンテナ切換スィッチ 113では、増幅器 115、スィッチ 116を経てアンテナ ATOから 送出される。なお、同図に示されたレーダ装置では、 3本のアンテナ ATO, ATI, A T2のうち送信に用いられるのはアンテナ ATOのみであり、受信は 3本のアンテナ AT 0, ATI, AT2のうちスィッチ 122で選択されたものが用いられる。また、アンテナ AT 0と増幅器 124との間には送信信号の受信側への回り込みを阻止するためのスイツ チ 121が設けられる。なお、受信側への回り込みを別の手段で阻止できるときは、ス イッチ 116, 121は必ずしも必要ではない。

[0106] 各アンテナで受信された受信信号は、増幅器 124で増幅されスィッチ 122で選択さ れて受信増幅器 126で増幅され、ミキサ 128において送信波の一部と混合されて、 ビート信号が生成される。ミキサ 128において生成されたビート信号は、 AZDコンパ ータ（ADC) 132においてディジタル信号に変換され、 FFT処理部 134にて高速フ 一リエ変換され、 CPU36へ入力される。ミキサ 131は、制御信号 SWRで送受をスィ ツチングして!/、るためにビート信号に重畳される周波数を同じ周波数と混合すること でキャンセルするために設けられて!/、る。

[0107] なお、図 17に示されるように、スィッチ 116のオンオフと増幅器 115のバイアス電圧 をオンオフすることによる増幅器 115のオンオフとは連動しており、スィッチ 121, 122 の選択と増幅器 124のオンオフとは連動している。

[0108] 図 18は図 17の電圧制御発振器 10へ入力される三角波の波形を示し、図 19の (A )〜（C)欄はそれぞれ、図 18の A〜Cで示す区間における制御信号 SWT, SWR, S WO, SW1, SW2の波形を示す。なお、図 18の横軸のタイムスケールは図 19と比べ て著しく圧縮されている。

[0109] 図 18に示される三角波の最初の周期、すなわち区間 Aにおいては、図 19 (A)から 明らかなように、「送信」→ ΓΑΤΟによる受信」→「送信」→ ΓΑΤ1による受信」が繰り返 される。すなわち、区間 Aにおいては、受信アンテナ ATO, ATIの受信信号から生 成された、三角波の上り区間および下り区間におけるビート信号のデータが収集され る。これらのフーリエ変換結果に現われるピークの周波数はターゲットとの距離およ び相対速度の演算に用いられ、ピークの位相はアンテナ ATOおよび ATI〖こよる位 相モノパルスの演算に用いられる。

[0110] 図 18に示される三角波のつぎの周期、すなわち区間 Bにおいては、図 19 (B)から 明らかなように、「送信」→ ΓΑΤ1による受信」→「送信」→ ΓΑΤ2による受信」が繰り返 される。すなわち、区間 Bにおいては、受信アンテナ ATI, AT2の受信信号から生 成された、三角波の上り区間および下り区間におけるビート信号のデータが収集され る。これらのフーリエ変換結果に現われるピークの周波数はターゲットとの距離およ び相対速度の演算に用いられ、ピークの位相はアンテナ ATIおよび AT2による位 相モノパルスの演算に用いられる。

[0111] 図 18に示される三角波のさらにつぎの周期、すなわち区間 Cにおいては、図 19 (C )から明らかなように、「送信」→ ΓΑΤ2による受信」→「送信」→ ΓΑΤΟによる受信」が 繰り返される。すなわち、区間 Cにおいては、受信アンテナ AT2, ATOの受信信号か ら生成された、三角波の上り区間および下り区間におけるビート信号のデータが収集 される。これらのフーリエ変換結果に現われるピークの周波数はターゲットとの距離お よび相対速度の演算に用いられ、ピークの位相はアンテナ AT2および ATOによる位 相モノパルスの演算に用いられる。

[0112] 以上説明したように、この実施の形態のアンテナ切換スィッチによれば、第 1の増幅 器が増幅する送信信号が第 2のスィッチを介して 1つのアンテナへ供給されるとともに 、 1つのアンテナの受信信号を増幅する第 2の増幅器の出力および他の複数のアン テナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第 3の増幅器の出力のいずれか 1つが 第 1のスィッチにて選択されて受信部へ供給されるので、レーダ装置の構成部である アンテナ切換スィッチを小型化 ·軽量ィ匕することができる。

[0113] なお、アンテナを送受共用としてアンテナの数を削減するため、および複数の受信 アンテナの受信信号を共通に処理して送受信部に必要な高周波部品の数を削減す るためにスィッチを用いると、スィッチ自身による信号のロスを生じて性能が低下する ので、スィッチを用いる場合にはできるだけアンテナの近くに増幅器を置くことが好ま しい。 [0114] また、複数の受信アンテナを送受共用としてアンテナの数を削減するとしても、すべ てのアンテナを送受共用とすると、スィッチの数が増加し、それに伴って必要な増幅 器の数も増加してコストが増大するので、複数の受信アンテナの 1つを固定的に送受 共用とすることで、レーダ装置の小型化'軽量化を実現する際にレーダ装置の性能 低下を防止または低減させることができる。

産業上の利用可能性

[0115] 以上のように、本発明に力かるモノパルスレーダ装置は、移動物体の距離、速度、 方位を検出するレーダ装置として有用であり、特に、アンテナ系に対してスペース的 な制約がある場合や、アンテナ系の機構を簡易なものにしたい場合などに適している 。また、本発明にかかるアンテナ切換スィッチは、レーダ装置の小型化'軽量化に寄 与する。

Claims

請求の範囲

[1] 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 、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 るモノパノレスレーダ装置。

[2] 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。

[3] 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。

[4] 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。

[5] 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力も左方 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。

[6] 前記一方のアレイアンテナに力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力かる前記所定の傾斜角力 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。

[7] 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 、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。

[8] 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 、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 、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。

[9] 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。

[10] 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 、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。

[11] 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。

[12] 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!ヽ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。

[13] 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。

[14] 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。

[15] 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

[16] 前記一方のアレイアンテナに力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力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。

[17] 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 、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。

[18] 前記アンテナ切換部は、

前記送信部力 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力 1つを選 択して前記受信部へ供給する第 1のスィッチと、を具備することを特徴とする請求項 1 〜 17の!、ずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。

[19] 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のスィッチと 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のスィッチと、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。

[20] 前記第 1の増幅器のオンオフと前記第 2のスィ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のスィ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のスィ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。

[21] 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。

[22] 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ィッチ であって、

前記送信部力 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力 1つを選 択して前記受信部へ供給する第 1のスィッチと、を具備することを特徴とするアンテナ 切換スィッチ。

[23] 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のスィッチと 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のスィッチと、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ィッチ。

[24] 前記第 1の増幅器のオンオフと前記第 2のスィ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のスィ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のスィ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 換スィッチ。

[25] 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!、ずれか一つに記載のアンテナ切換スィッチ。