JPH01321386A - 方向識別レーダ装置 - 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〕 本発明は、擬似ランダム・コードで変調された電波によ
る目標からの反射波の検波信号を相関処理し、目標物の
存在象限判定の応答性を向上させ、象限判定及び角度演
算を行う方向識別用レーダ装置に関するものである。

本発明において方向識別とは目標物体の存在する象限の
判定ならびに基準点から検知された目標物体の角度演算
の実施を意味するものとする。

〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕従来ア
クティブな目標検出装置として、単一の擬似ランダムコ
ード信号を用いて同一の送信および受信アンテナで全方
位の目標からの反射信号を相関処理し目標の接近に限り
検出を行う目標検出レーダ装置が知られている。これは
目標までの距離が所定値以下になったことを検出するも
のであり、その場合の目標の方向は検出できない。

また、目標方向の検出装置として、それぞれ２個の送信
用および受信用アンテナを設は送信アンテナで２個以上
の擬似ランダム・コード信号の投射象限と受信用アンテ
ナを高速に切換えた受信象限とで検出象限パターンを合
成し、相関処理を行い、検出象限内の目標の微弱な反射
信号を検出し、目標の接近および目標方向情報を得る先
行技術が提案されている。

この先行技術が第７図を用いて説明される。この先行技
術は本出願人の特願昭６２−２６９４２０号に示される
ものである。

第７図は次の如く構成される。アンテナ部は一対の送信
アンテナ１１　、１２と受信アンテナ１３　、１４より
構成される。無線周波の発振器１５からの発振波は、分
配器１６を介して一対の変調器１７　、１８に送られ、
外部人力により変調された出力は送信アンテナ１１　、
１２に送信される。

一対の受信アンテナ１３　、１４からの受信入力はクロ
ック発生器２００のクロックとともにマイクロ波スイッ
チング回路２１０に送られてスイッチングを行い、その
スイッチング出力は、無線周波発振器１５の出力ととも
に復調器に送られる。復調器２１の復調出力は電力分配
器２２に送られて４分割される。

電圧制御発振器２５の発振出力は第１、第２の擬似ラン
ダムコード発生器２４Ａ、２４Ｂに送られ、夫々第１の
出力は前記変調器１７　、１８に送られる、夫々第２の
出力は相関器３１　、３４へ、また夫々第３の出力は相
関器３２　、３３に送られる。相関器３１〜３４出力は
低域フィルタ３１１〜３４１を介して判定器４５に送信
される。

判定器４５は２個の比較器４３１　．４３２と２個のス
イッチ４５１　．４５２とを含む。前記相関器３１と３
２の出力は夫々フィルタ３１１　．３１２を介して比較
器４３１に人力して比較されてスイッチ４５１に出力し
、また相関器３３と３４の出力は夫々フィルタ３３１　
．３４１を介して比較器４３２に入力して比較されてス
イッチ４５２に出力する。前記クロック発生器２００か
らの出力は第１、第２のスイッチ４５１゜４５２に入力
され、上記比較器４３１　．４３２の出力とともにスイ
ッチに入力されて、第１のスイッチ４５１からは出力Ｘ
、、Ｘ、　、第２のスイッチ４５２からは出力Ｘ、、Ｘ
、が得られる。

第７図装置においてＲＦ発振器Ｉ５より出力される無線
周波（ＲＦ）出力は分配器１６で２分割されて分配され
た後、変調器Ｉ７で第１の擬似ランダムコード発生器２
４Ａより発生した擬似ランダムコードで変調された後、
送信アンテナ１１より上方外部に放射される。また変調
器１８で第２の擬似ランダムコード発生器２４Ｂから発
生した擬似ランダムコードで変調された後に送信アンテ
ナ１２から下方外部に放射される。

放射された電波は目標物体により反射され、左側受信ア
ンテナ１３或は右側受信アンテナ１４で受信され、マイ
クロ波スイッチング回路２１０で受信電波は交互に切換
えられた後復調器２１で発振器１５から出力される無線
周波出力を用いてホモダイン検波され復調される。

ホモダイン検波された信号は電力分配器２２において４
分配され、先ず相関器３１で無線周波の変調に用いた基
準擬似ランダムコード（２４Ａの左端出力）から反射時
間τだけ遅れたものと、基準と同一のコードでかつ１ビ
ット遅れたコード（２４Ａの左２番目出力）とで相関を
とる。

また相関器３２は１ビット進みコード（２４Ａの左３番
目出力）との相関をとる。同様に相関器３３は擬似ラン
ダムコード発生器２４Ｂで発生される１ビット遅れコー
ドとの相関を、また相関器３４は１ビット進みとの相関
をとることになる。

４個の各相関器３１　、３２　、３３　、３４からの出
力は夫々低域フィルタ３１１　．３２１　．３３１　．
３４１を介して積分され、判定器４５において目標物体
の方向を判定する。

次に相関器の作用について説明する。例えば相関器３１
は平衡変調器を介して２つの入力の乗算を行う。この２
人力とは下方からの入力は擬似ランダム信号であり、左
方からの入力は電力分配器出力信号である。かつ相関器
出力は相関があればドツプラー周波数のアナログ信号を
検出した出力であり、相関なければ０信号（信号なし）
である。

次に目標物体の存在領域の検知方式について説明する。

アンテナを９０°間隔で４本設置し、対角線上に位置す
るものを対として、２組の対のうち１組を送信用、他方
を受信用のアンテナとする。このうち送信用パターンは
常時送信される。上下いずれかのパターンに対して反射
があるのかを区別するために、擬似ランダムコードを上
下（又は左右）のパターンに対して異なるようにしてい
る。

これに対し受信パターンは、送信パターンと同じく左右
（又は上下）どちらのパターンから受信したかを区別す
るために、受信アンテナ１３　、１４をマイクロ波スイ
ッチ２１０により切換えることにより識別が行われる。

相関器３１　、３２　、３３　、３４では送信信号の変
調に用いた２種の擬似ランダムコード夫々と同一のコー
ドで、かつ１ビット遅れたコードおよび１ビット進んだ
コードで相関をとる。このとき相関器からの相関信号に
基づき、判定部４５で２組の信号の乗算と積分演算を行
って４種類の合成パターンに対応した信号が得られる。

たとえば、目標が左下から近づいてきて、レーダー装置
と目標との間の電波の往復時間が１ビツト対応時間以内
となったとき、下方送信アンテナ１２から発射される電
波の変調に用いた擬似ランダムコードと、このコードの
１ビット遅れのコード（擬似ランダムコード発生器２４
Ｂでつくられ、相関器３３に出力される）との相関が顕
著に現われるため、マイクロ波スイッチ回路２１０が左
側受信アンテナ１３と復調器２１を接続している期間に
相関器３３の出力は他の相関器δ出力に比較して高レベ
ルとなる。従ってこの期間に判定器４５内の比較器４３
２から目標検出信号が出力されてスイッチ４５２に送ら
れる。

このスイッチ４５２は、クロック発生器２００でつくら
れるタイミング・パルス信号によって、比較器４３２の
出力を出力端Ｘ、あるいはもう一つの出力端Ｘ４に、左
右それぞれの受信アンテナ１３　、１４の受信切換えと
同期して切換えるが、目標検出信号はマイクロ波スイッ
チ回路２１０が左側受信アンテナ１３に接続されている
期間のみ比較器４３２の出力側に現われるので、目標検
出信号は判定器４５の出力端Ｘ、に出力される。同様に
、もし目標が左上から近づけばＸｚ、右上から近づけば
Ｘｌ、Ｘ４から目標検出信号が出力され、目標物体の存
在領域の確認を行うことができる。

しかしながら第７図に示される先行技術は目標の象限方
向の検知判定を行うもので、受信用アンテナを切替える
ことによる検出信号の断続して目標検知の応答性に劣る
という問題点がある。なお、この先行技術においては受
信信号の切替え（スイッチング）により時間的断続が生
じ連続的な操作に困難があり、受信信号処理において切
替えに伴うスパイク波形が発生し、検知信号の不安定な
期間が発生し、例えば４００　Ｈｚ電源を用いて切替え
を行うと受信信号に２．５　ｍ５ｅｃのとぎれが生ずる
などの問題点もある。

本発明の主な目的は、４方向のビーム検出信号を用い、
スイッチング機構を用いることなく、目標を瞬時に検知
し、各ビーム検出信号レベルを比較し、目標の象限検知
の断続時間のない連続応答による象限判定を行い、目標
検知の応答性を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、それぞれ２個の送信用および受信用ア
ンテナを有し、各々の投射パター、ンにより目標検知象
限範囲の合成パターンを得るアンテナ部、複数種のｆｉ
ｔ（Ｕランダムコードで変調したＲＦ電波を送受信する
とともに、送信擬似ランダムコード信号と受信擬似ラン
ダムコード信号との相関検出を各受信用アンテナ別々に
連続して出力する送受信機部、夫々のビームの相関信号
と無相開信号を比較し、目標物を瞬時に検知した信号と
送受信機部の相関出力の直流電圧による合成パターン出
力信号を用いて各ビームの隣接する信号レベルの比較を
行い、目標存在の象限信号を検出して、全方向の目標物
を断続することなく確定に連続して目標の存在する象限
を判定する象限判定部、とを具備する方向識別レーダ装
置、が提供される。

上記本発明の構成によれば、次の如き作用を有する。送
受信アンテナ部および送受信機部においては、各々２つ
の送信アンテナと受信アンテナの投射パターンを用いて
４象限方向の合成パターンを構成させる。また送信アン
テナの上下各々から２つの擬似ランダムコードＡ、Ｂを
個別に変調し、ＲＦ電波を発射させる。

左右受信アンテナの受信出力を時分割して切替えずに、
時間的に連続して左右２系統でホモダイン検波させる。

左右のホモダイン検波用復調器へのローカル信号はそれ
ぞれアイソレーションのとれた分配器（２５〜３０ｄＢ
以上）を用いて、左右受信信号の分離を良くする。

左右の受信信号はそれぞれ電力分配され、２つの擬似ラ
ンダムコードＡ、Ｂにより相関を行って、４方向のビー
ム信号を直流電圧で連続して出力させる。

象限判定部においては、 ４方向のビーム出力信号の一つは左右夫々無相関信号を
用いて比較し、目標反射信号があることを瞬時に検知し
、トリガーパルスによりランチ信号を送出させる。

もう一つの４方向のビーム出力信号は、各々のビームの
隣り合った象限対の受信レベルを比較し、目標の存在象
限範囲を正確に判定して２値信号として出力させる。

目標を瞬時に検知したランチ信号と各ビームの信号レベ
ルを比較した２値信号とにより、目標存在象限を判定し
、目標象限信号を出力させる。

更に選択時に接続された角度演算部においては、４方向
のビーム出力信号を用いて各象限内の目標物体の角度を
逆正接関数により演算し、象限を合成加算することによ
り全方向の目標物体に対してＯ°〜３６０°の角度に対
応した角度信号を出力させることができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例としての象限識別機能をもつレーダ装
置を第１図に示す。

送受信アンテナ部１０は一対の送信アンテナＴ（上）１
１、Ｔ（下）１２と一対の受信アンテナＲ（左）１３、
Ｒ（右）１４とにより構成される。

送受信機部１００のＲＦ発振器１５の発振波は分配器１
６を介して一対の変調器１７　、１８に送信され、擬似
ランダムコード発生器２４からの擬似ランダムコード■
、■の信号により各々変調されて、被変調波は夫々送信
アンテナＴ（上）１１、Ｔ（下）１２から放射される。

一方、一対の受信アンテナＲ（左）１３、Ｒ（右）１４
により捕捉された受信入力は各々復調器１２０、復調器
１１２１へ送信される。この各々の復調入力は分配器１
９により２分配されたＲＦ発振器１５からの出力とによ
りホモダイン検波されて復調され、それぞれの電力分配
器１２２、電力分配器１１２３に送られる。

分配器１９は復調器１，１１間のアイソレーション、例
えば２５〜３０ｄＢ以上を取るためにハイブリッド分配
器などを用いて受信用アンテナの左、右の分離を行う。

電力分配器１２２で３分配された受信信号は、第２図に
示す送受信アンテナパターンに於いて、受信アンテナＲ
（右）１４の出力は送信アンテナ・パターンＴ（上）、
Ｔ（下）と受信アンテナ・パターンＲ（右）の合成受信
パターンであり、ビームｌとビーム４の信号が含まれる
。相関器３１　、３２　。

３３では従来公知の相関方法により、ＲＦ発振信号の変
調に用いた基準擬似ランダム・コード■、■といずれか
の基準と同一のコードでかつ１ビット遅れのコードとで
相関され低域フィルタＬＰＦを介して出力される。

従って相関器３１は擬イ以ランダム・コード■の相関信
号を用いてビーム４の出力信号として低域フィルタ３１
１を介して象限判定部４００に人力する。

同様に相関器３２は擬偵ランダム・コード■の相関信号
でビーム１の出力信号として低域フィルタＬＰＦ３２１
を介して象限判定部４００に入力する。

また、電力分配器１１２３で３分配された受信信号は第
２図に示す受信アンテナＲ（左）１３の出力で送信アン
テナ・パターンＴ（上）、Ｔ（下）と受信アンテナ・パ
ターンＲ（左）との合成受信パターンでビーム２とビー
ム３の信号が含まれ相関器３４　、３５　、３６を用い
て上記と同様に相関がとられ、相関器３４はビーム３の
出力信号を、相関器３５はビーム２の出力信号として各
々低域フィルタを介して象限判定部４００に入力される
。

各ビームの出力信号は各々の象限方向の検出信号である
が、坂限判定部４００においては所定の設定及び正確な
象限の判定を行い、象限検知信号として出力端Ｘ１〜Ｘ
４に出力する。

上記象限判定部４００の動作の詳細について述べる。

信号検知器Ｎａ１４０においては、ビーム４とビーム１
の相関信号の各々と相関器３３からの無相関信号を比較
し、相関信号は目標に対する往復距離がコードの１ビツ
トの伝播距離以内に接近した時の相関信号であり、目標
が設定範囲内に位置し、″その目標が電波を反射してい
るならば検知信号が出力されてトリガ・パルス発生器４
２に送られる。

同様に信号検知器ｔｌＪＩ１２，４１においてビーム３
とビーム２の検知信号がトリガ・パルス発生器に送られ
る。トリガ・パルス発生器４２はビーム１〜４のいずれ
かで目標を検知した瞬間の検出信号が入力すると、トリ
ガ・パルスが発生され、ラッチ信号が象限判定器４４に
送られ、各相関器の信号比較器４３からの出力信号を保
持する。

信号比較器４３は各ビームの相関出力が直流電圧信号で
入力され、各ビームの隣り合った象限の対の信号電圧レ
ベルの比較を行う。この比較器は通例用いられているコ
ンパレータ回路で構成され、第３図に示す如く、例えば
ビーム４とビームｌの信号レベルを比較し、ビーム４の
直流電圧が高ければコンパレータ回路■４３２の出力は
２値信号の０の出力信号が、ビームｌが高ければｌが出
力信号として象限判定器４４に送られる。同様に、ビー
ム２とビーム３はコンパレータ回路Ｉ４３１でビーム４
とビーム３はコンパレータ回路■４３３で、ビームエと
ビーム２では、コンパレータ回路■４３４で電圧比較を
行い、それぞれの２値信号出力として象限判定器４４に
送られる。

この直流電圧レベルの比較はレベル差約０．５ｄＢ以内
で比較検出されることが試験結果より得られている。

象限判定器４４はコンパレータ回路Ｉ〜ＩＶ　４３１〜
４３４からの２値信号をトリガ・パルス発生器４２から
のランチ信号により、第４図に示す例の如く保持し、そ
の信号保持状態により目標信号の存在象限を判定する。

例えば象限■に目標が存在すればコンパレータ回路■と
ｍの出力は０で、コンパレータ回路！と■は１となり、
この状態を存在象限■と判定して出力端Ｘ、に出力する
。各象限についてのコンパレータ出力と存在象限の関係
は第６図に示す如くなる。

また、各ビームの相関出力の直流電圧信号を用いて第５
図に示す如く各象限内の目標物体の角度を逆正接関数を
用いて演算する角度演算器５１〜５４から角度信号電圧
を角度加算器５５に入力し、各象限内の角度を合成加算
して全方位角（０６〜３６０　”　）　　における目標
物体の方向を角度信号として出力させることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、４方向のビーム検出信号を用い、スイ
ッチング機構を用いることなく、目標を瞬時に検知し、
各ビーム検出信号レベルを比較し、目標の象限検知の断
続時間のない連続応答による門限判定が行われ、目標検
知の応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての方向識別レーダ装置
の全体構成を示す図、 第２図は、−第１図の送受信アンテナにより合成される
送信アンテナパターン、受信アンテナパターン、および
合成受信パターンと目標物体の方向を示す図、 第３図は、第１図装置における信号比較器を示す図、 第４図は第３図の装置の動作を説明するための信号波形
図、 第５図は第１図の装置における角度演算部を示す図、 第６図はコンパレータ出力と存在象限の関係を示す図、 第７図は従来形の装置を示す図、 である。 １０・・・送受信アンテナ部、 １１　、１２・・・送信アンテナ、１３　、１４・・・
受信アンテナ、１５・・・ＲＦ発振器、　　　１６・・
・分配器、ＩＴ　、　１８・・・変調器、　　　１９・
・・分配器、２０　、２１・・・復調器、　　　２２　
、２３・・・電力分配器、２４・・・擬似ランダムコー
ド発生器、２５・・・電圧制御発振器、 ３１　、３２　、３３　、３４　、３５　、３６・・・
相関器、３１１〜３６１　・・・低域フィルタ、４０　
、４１・・・信号検知器、 ４２・・・トリガ・パルス発生器、 ４３・・・信号比較器、　　４４・・・象限判定器、１
００・・・送受信機部、　　４００・・・象限判定部、
５００・・・角度演算部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ２個の送信用および受信用アンテナを有し
   、各々の投射パターンにより目標検知象限範囲の合成パ
   ターンを得るアンテナ部、 複数種の擬似ランダムコードで変調したＲＦ電波を送受
   信するとともに、送信擬似ランダムコード信号と受信擬
   似ランダムコード信号との相関検出を各受信用アンテナ
   別々に連続して出力する送受信機部、 夫々のビームの相関信号と無相関信号を比較し、目標物
   を瞬時に検知した信号と送受信機部の相関出力の直流電
   圧による合成パターン出力信号を用いて各ビームの隣接
   する信号レベルの比較を行い、目標存在の象限信号を検
   出して、全方向の目標物を断続することなく確実に連続
   して目標の存在する象限を判定する象限判定部、 とを具備する方向識別レーダ装置。 ２、各象限に対応する各ビーム相関信号を入力して各象
   限内の目標物体の角度を逆正接関数を用いて演算する角
   度演算器と、該角度演算器の出力を加算する角度加算器
   を附設せしめ、全方位角における目標物体の方向を角度
   信号として出力せしめ得る、請求項１記載の方向識別レ
   ーダ装置。 ３、左右受信アンテナの受信出力を時分割して切替える
   ことなく連続的に左右２系統でホモダイン検波を少くと
   も２個の復調器を用いて行う、請求項１記載の方向識別
   レーダ装置。