JPH0248071B2 - REEDAASOCHI - Google Patents

REEDAASOCHI

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JPH0248071B2
JPH0248071B2 JP15726182A JP15726182A JPH0248071B2 JP H0248071 B2 JPH0248071 B2 JP H0248071B2 JP 15726182 A JP15726182 A JP 15726182A JP 15726182 A JP15726182 A JP 15726182A JP H0248071 B2 JPH0248071 B2 JP H0248071B2
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JP
Japan
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circuit
signal
elevation angle
phase
target
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JP15726182A
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Japanese (ja)
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JPS5944674A (en
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Norihide Eguchi
Yasutoshi Tanaka
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/44Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
    • G01S13/4463Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing using phased arrays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、垂直面内において電子的にビーム
走査を行なう電子走査アレイ・レーダーにおい
て、垂直面内でモノパルス・パターンを発生する
電子走査モノパルス・アンテナを用い、レーダ
ー・パラメータに適合したオフ・アクシズ・モノ
パルス(off−axis monopulse)測角演算を行な
い広仰角範囲及び全レーダー送信周波数帯域にわ
たり高精度測高を実現するレーダー装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses an electronically scanned monopulse antenna that generates a monopulse pattern in the vertical plane in an electronically scanned array radar that performs beam scanning electronically in the vertical plane. The present invention relates to a radar device that performs off-axis monopulse angle measurement computation compatible with the above, and achieves high-precision height measurement over a wide elevation angle range and the entire radar transmission frequency band.

電子走査アレイ・レーダの代表例としては、位
相走査アレイ・レーダー、周波数走査アレイ・レ
ーダー、位相・周波数複合アレイ・レーダー等を
挙げることができ、又同時に発生する垂直面内ビ
ーム数も1本から複数本まで種々の方式がある
が、以下の説明では、垂直面内同時発生ビーム数
が1本の場合を例にとり説明する。
Typical examples of electronically scanned array radars include phase scanned array radar, frequency scanned array radar, and phase/frequency composite array radar, and the number of simultaneously generated beams in the vertical plane ranges from 1 to 1. Although there are various methods including a plurality of beams, the following explanation will be made using an example in which the number of simultaneously generated beams in the vertical plane is one.

第1図は本発明の対象とする従来のレーダー装
置を示し、第1図に於て、1はアレイ・アンテナ
で、第1アレイ・アンテナ1a、第2アレイ・ア
ンテナ1bより成る。第1アレイ・アンテナ1a
及び第2アレイ・アンテナ1bは夫々アンテナ素
子1a1〜1am,1b1〜1bmを有する。2は
移相器で、第1移相器群2a、第2移相器群2b
より成る。この第1及び第2移相器群2a,2b
は、それぞれ移相器2a1〜2am,2b1〜2
bmを有する。3は分配回路で、第1分配回路3
a及び第2分配回路3bより成る。4はハイブリ
ツドで、第1、第2分配回路3a,3bからの入
力の和信号Σと差信号Δを出力する。5は移相器
駆動回路、6はビーム制御回路、7は送信機、8
は基準信号発生回路、9は送受切換器、10a,
10bは高周波増幅回路、11a,11bは第1
混合回路、12a,12bは第2混合回路、13
a,13bは中間周波増幅回路、14a,14b
は移動目標検出回路、15は信号処理回路、16
は表示回路である。
FIG. 1 shows a conventional radar device to which the present invention is applied. In FIG. 1, 1 is an array antenna, which is composed of a first array antenna 1a and a second array antenna 1b. First array antenna 1a
The second array antenna 1b has antenna elements 1a1 to 1am and 1b1 to 1bm, respectively. 2 is a phase shifter, which includes a first phase shifter group 2a and a second phase shifter group 2b.
Consists of. The first and second phase shifter groups 2a, 2b
are phase shifters 2a1-2am, 2b1-2, respectively.
Has bm. 3 is a distribution circuit, the first distribution circuit 3
a and a second distribution circuit 3b. 4 is a hybrid circuit which outputs a sum signal Σ and a difference signal Δ of the inputs from the first and second distribution circuits 3a and 3b. 5 is a phase shifter drive circuit, 6 is a beam control circuit, 7 is a transmitter, 8
9 is a reference signal generation circuit, 9 is a transmitting/receiving switch, 10a,
10b is a high frequency amplifier circuit, 11a and 11b are first
Mixing circuits, 12a and 12b are second mixing circuits, 13
a, 13b are intermediate frequency amplification circuits, 14a, 14b
15 is a moving target detection circuit, 15 is a signal processing circuit, and 16 is a moving target detection circuit.
is a display circuit.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.

基準信号発生回路8で発生した第1中間周波送
信種信号と第1局部発振周波数は、送信機7で周
波数混合され送信信号となつて送受切換器9を経
由してハイブリツド4において2分配されて第1
分配回路3a、第2分配回路3bに給電されそれ
ぞれm分配されて、第1移相器群2a、第2移相
器群2bで所定の位相量を与えられ、第1アレ
イ・アンテナ1a、第2アレイ・アンテナ1bか
ら空間に放射される。
The first intermediate frequency transmission seed signal and the first local oscillation frequency generated by the reference signal generation circuit 8 are frequency-mixed by the transmitter 7 to become a transmission signal, which is divided into two by the hybrid 4 via the transmission/reception switch 9. 1st
The power is fed to the distribution circuit 3a and the second distribution circuit 3b and divided into m, respectively, and given a predetermined phase amount by the first phase shifter group 2a and the second phase shifter group 2b. It is radiated into space from two array antennas 1b.

上記第1移相器群2a、第2移相器群2bの位
相設定量は、基準信号発生回路8からのビーム走
査角度指令及びタイミングにもとづき、ビーム制
御回路6で各移相器群2a,2bに対応して演算
され、移相器駆動回路5を経由して与えられるも
のである。
The phase setting amount of the first phase shifter group 2a and the second phase shifter group 2b is determined by the beam control circuit 6 based on the beam scanning angle command and timing from the reference signal generation circuit 8. 2b and is applied via the phase shifter drive circuit 5.

このようにして所定の方向へ放射された送信信
号は、目標によつてその1部を反射され、第1ア
レイ・アンテナ1a、第2アレイ・アンテナ1
b、第1移相器群2a、第2移相器群2b、第1
分配回路3a、第2分配回路3bを経由してハイ
ブリツド4の第1、第2入力となる。
The transmission signal radiated in a predetermined direction in this way is partially reflected by the target, and is transmitted to the first array antenna 1a and the second array antenna 1.
b, first phase shifter group 2a, second phase shifter group 2b, first
The signals become the first and second inputs of the hybrid 4 via the distribution circuit 3a and the second distribution circuit 3b.

ハイブリツド4においては、この2入力の和
(Σ)、差(Δ)を2出力端子から出力し、和
(Σ)出力は、送受切換器9を経由して、和(Σ)
信号系受信機入力となり、差(Δ)出力は、差
(Δ)信号系受信機入力となる。
In the hybrid 4, the sum (Σ) and difference (Δ) of these two inputs are output from the two output terminals, and the sum (Σ) output is sent via the transmitter/receiver switch 9 to the sum (Σ)
The difference (Δ) output becomes the signal system receiver input, and the difference (Δ) output becomes the difference (Δ) signal system receiver input.

受信処理は、和(Σ)信号系、差(Δ)信号系
共に同一機能のため、和(Σ)信号系で代表して
以下に説明する。
Since the reception processing is the same for both the sum (Σ) signal system and the difference (Δ) signal system, the sum (Σ) signal system will be representatively explained below.

まず和(Σ)出力は高周波増幅回路10aで低
雑音増幅され、第1混合回路11aで基準信号発
生回路8からの第1局部発振周波数と混合されて
第1中間周波数信号に変換された後、第2混合回
路12aで同じく基準信号発生回路8からの第2
局部発振周波数と混合され第2中間周波数信号に
変換されて移動目標検出回路14aの入力とな
る。
First, the sum (Σ) output is amplified with low noise in the high frequency amplifier circuit 10a, mixed with the first local oscillation frequency from the reference signal generation circuit 8 in the first mixing circuit 11a, and converted into a first intermediate frequency signal. Similarly, the second mixing circuit 12a receives the second signal from the reference signal generating circuit 8.
The signal is mixed with the local oscillation frequency and converted into a second intermediate frequency signal, which is input to the moving target detection circuit 14a.

移動目標検出回路14aは、一般的にMTI(
ouing arget ndi−cator)と称されるもの
で基準信号発生回路8で発生される送信パルス繰
返周波数に対応して地表面、ウエザー等からの不
要反射波(クラツタ)を消去するフイルタを形成
している。
The moving target detection circuit 14a generally uses MTI ( M
It is a filter that eliminates unnecessary reflected waves (clutter) from the ground surface, weather , etc. in response to the transmission pulse repetition frequency generated by the reference signal generation circuit 8 . is forming.

この移動目標検出回路14aとしては方式によ
り、種々の回路構成をとり得るが、従来の装置で
は出力信号として振幅情報のみでなく位相情報を
も有する中間周波出力で得られるアナログMTI
より成る。
The moving target detection circuit 14a can have various circuit configurations depending on the system, but in conventional devices, an analog MTI is obtained as an intermediate frequency output having not only amplitude information but also phase information as an output signal.
Consists of.

クラツタを抑圧された和(Σ)信号、差(Δ)
信号は、信号処理回路15で目標検出・追尾処理
を受けると共に、和(Σ)信号については表示回
路16へも送られ、目標情報の表示に用いられ
る。
Sum (Σ) signal with clutter suppressed, difference (Δ)
The signal is subjected to target detection and tracking processing in the signal processing circuit 15, and the sum (Σ) signal is also sent to the display circuit 16, where it is used to display target information.

信号処理回路15における目標検出処理の内、
高度データ検出処理について、第5図を用いて説
明する。
Of the target detection processing in the signal processing circuit 15,
The altitude data detection process will be explained using FIG. 5.

第5図に於て、17は位相検波器(PSD)、1
8はデイスクリミネータ/仰角演算回路、19は
目標距離検出回路、20は高度演算回路、24は
データ記憶回路である。
In Fig. 5, 17 is a phase detector (PSD);
8 is a discriminator/elevation angle calculation circuit, 19 is a target distance detection circuit, 20 is an altitude calculation circuit, and 24 is a data storage circuit.

和(Σ)信号、差(Δ)信号は、信号処理回路
15に送られ、同回路中の位相検波器(PSD)
17において和(Σ)信号で正規化
(Normalije)された誤差出力を発生し、デイス
クリミネータ/仰角演算回路18でまず誤差出力
と基準レベルとの比較により、当該ビーム中心仰
角からの偏位仰角差(Δφ)を算出し、次にデー
タ記憶回路24に記憶させた各ビーム対応のビー
ム中心仰角値の内、当該ビームの中心仰角値
(φo)を基準信号発生回路8からのレーダー・モ
ード・パラメータ(ビーム番号)と同期して読み
出し、デイスクリミネータ/仰角演算回路18に
おいて 目標仰角=φ=φo+Δφ の演算を行ない、このφと和(Σ)信号ならびに
基準信号発生回路8からのTXトリガー、レン
ジ・クロツクを受けて目標距離検出回路19で検
出した目標距離(R)とを用いて、高度演算回路
20で H=g(φ、R、Ho) ここに、H:目標高度 g:函数 φ:目標仰角 R:目標距離 Ho:レーダー設置高度 の算式により、目標高度(H)を得ている。
The sum (Σ) signal and the difference (Δ) signal are sent to the signal processing circuit 15, and the phase detector (PSD) in the same circuit
17 generates an error output normalized by a sum (Σ) signal, and a discriminator/elevation angle calculation circuit 18 first compares the error output with a reference level to determine the deviation and elevation angle from the beam center elevation angle. The difference (Δφ) is calculated, and then, among the beam center elevation angle values corresponding to each beam stored in the data storage circuit 24, the center elevation angle value (φo) of the beam is calculated as the radar mode value from the reference signal generation circuit 8. It is read in synchronization with the parameter (beam number), and the discriminator/elevation angle calculation circuit 18 calculates the target elevation angle = φ = φo + Δφ. Using the target distance (R) detected by the target distance detection circuit 19 in response to the range clock, the altitude calculation circuit 20 calculates H=g(φ, R, Ho), where H: target altitude g: function φ :Target elevation angle R:Target distance Ho:The target altitude (H) is obtained using the radar installation altitude formula.

以上述べたところにより明らかなように、偏位
仰角差(Δφ)を閉ループにより零に近づけて行
くことにより、ビーム中心仰角を目標仰角(φ)
に追尾して行く通常の追尾レーダーと異なり、こ
の発明の対象としているレーダー方式は、開ルー
プであり、ビーム中心仰角は予め定められた仰角
値のみをシーケンシアルに電子走査するだけで目
標仰角値(φ)は、当該検出ビームの中心仰角
(φo)と偏位仰角差(Δφ)との和として算出し
ており、オフ・アクシズ・モノパルス方式(off
−axis Monopulse)と称され、同時多目標探知
のための捜策レーダーに適した方式でである。
As is clear from the above, by approaching the deviation/elevation angle difference (Δφ) to zero through a closed loop, the beam center elevation angle can be adjusted to the target elevation angle (φ).
Unlike a normal tracking radar that tracks the target angle, the radar system that is the object of this invention is an open-loop system, and the beam center elevation angle can be set to the target elevation angle value by sequentially electronically scanning only predetermined elevation angle values. (φ) is calculated as the sum of the center elevation angle (φo) and the deviation elevation angle difference (Δφ) of the detection beam, and is calculated using the off-axis monopulse method (off
-axis Monopulse), and is a method suitable for surveillance radar for simultaneous detection of multiple targets.

以上の説明は、所定の方向にモノパルス・アン
テナ・パターンを形成し、探知する段階に関する
ものであつたが、このアンテナ・ビーム仰角方向
は、第2図に示すように時分割により順次(#1
〜#n)変化して、所要の仰角範囲(ELnioφ
ELmax)を電子走査してカバーする。
The above explanation was about the step of forming and detecting a monopulse antenna pattern in a predetermined direction, but the antenna beam elevation angle direction is changed sequentially (#1) by time division as shown in FIG.
~#n) to obtain the required elevation angle range (EL nio φ
ELmax) to be covered by electronic scanning.

以上述べたレーダー装置において、 (1) 中間周波数は2段階に限定されるものではな
く、1段階又は3段階等必要に応じて適宜選択
されるものであり、又 (2) 第2図では、アンテナ・ビームは、低仰角か
ら高仰角に向つて順次形成されているが、走査
方法としては、高仰角から低仰角へ向かつて走
査する方式、特別なシーケンスで走査する方式
等、他に種々存在する など、いずれも、本発明の対象とするレーダー装
置としては本質的な差異を生ずるものではなく、
いずれのケースも本発明の対象に包含されるもの
である。
In the radar device described above, (1) the intermediate frequency is not limited to two stages, but may be selected as appropriate, such as one stage or three stages, as necessary; and (2) in FIG. The antenna beam is formed sequentially from a low elevation angle to a high elevation angle, but there are various scanning methods, such as scanning from a high elevation angle to a low elevation angle, scanning in a special sequence, etc. However, there is no essential difference in the radar device that is the object of the present invention.
Both cases are included in the scope of the present invention.

従来のoff−axis Monopulse電子走査アレイ・
レーダーにおいては、以上のように構成されてい
るので、 (1) モノパルス誤差出力検出のためにアナログ形
成の位相検波器(PSD)を用いているが、和
(Σ)信号レベル依存性があること、 (2) デイスクリミネータが、全送信周波数範囲、
全仰角範囲にわたり、高精度を保つことが難か
しいこと などにより、高精度測高を困難にしていた。
Conventional off-axis Monopulse electronic scanning array
Since the radar is configured as described above, (1) An analog phase detector (PSD) is used to detect the monopulse error output, but there is a dependence on the sum (Σ) signal level. , (2) The discriminator covers the entire transmit frequency range,
It is difficult to maintain high accuracy over the entire elevation angle range, making high-precision height measurement difficult.

この発明は、上記のような従来の装置の欠点を
除去するためになされたものである。
This invention has been made in order to eliminate the drawbacks of the conventional devices as described above.

本発明の一つの実施例によれば、 (1) 移動目標検出回路としてデイジタルMTIを
採用し、誤差出力(差(Δ)信号/和(Σ)信
号)を、 (i) 振幅情報 |差(Δ)信号|/|和(Σ)
信号|のデイジタル除算 (ii) 符号情報 (差(Δ)信号の位相データ)
−(和(Σ)信号の位相データ)のデイジタ
ル減算にもとづく、符号判定 に分解してデイジタル処理することにより、精
度を高め、 (2) 誤差出力(差(Δ)信号/和(Σ)信号)か
ら、偏移仰角差(Δφ)を算出する変換を高精
度に行なうために、信号処理回路15のデータ
記憶回路24にビーム毎又はビーム毎/送信周
波数毎の正確な誤差特性=モノパルス特性値
(変換直線勾配)及びビーム中心仰角値をデー
タ(定数)として記憶させ、 (3) 目標信号検出時、(1)で得られる誤差出力と(2)
で記憶させたデータから、当該ビーム番号、当
該送信周波数に対応して読み出された変換直線
勾配及びビーム中心仰角値とから、偏位仰角値
(Δφ)及び目標仰角(φ)を精知度良くデイジ
タル演算する装置を提供するものである。
According to one embodiment of the present invention, (1) Digital MTI is adopted as the moving target detection circuit, and the error output (difference (Δ) signal/sum (Σ) signal) is converted into (i) amplitude information | difference ( Δ) Signal | / | Sum (Σ)
Digital division of signal | (ii) Sign information (phase data of difference (Δ) signal)
− (Phase data of sum (Σ) signal) is decomposed into sign judgment and digitally processed based on digital subtraction of (phase data of sum (Σ) signal) to improve accuracy. ), in order to perform the conversion to calculate the deviation/elevation angle difference (Δφ) with high precision, the data storage circuit 24 of the signal processing circuit 15 stores accurate error characteristics for each beam or each beam/transmission frequency = monopulse characteristic value. (Conversion linear gradient) and beam center elevation angle value are stored as data (constants), and (3) when detecting the target signal, the error output obtained in (1) and (2)
From the data stored in , the deflection elevation angle value (Δφ) and the target elevation angle (φ) are calculated with precision from the conversion linear slope and beam center elevation angle value read out corresponding to the beam number and the transmission frequency. The present invention provides a device that performs digital calculations well.

以下、この発明の一実施例を図により説明す
る。第3図は目標仰角を、ビーム中心仰角、誤差
出力、変換直線勾配を用いて算出する算式を説明
する説明図、 第4図は、f(送信周波数)=fiにおいて、仰角
覆域をカバーするn個のモノパルス・パターンを
異なる変換直線勾配が対応している状態を示す概
念図である。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 3 is an explanatory diagram explaining the formula for calculating the target elevation angle using the beam center elevation angle, error output, and conversion linear gradient. Figure 4 is an explanatory diagram that explains the formula for calculating the target elevation angle using the beam center elevation angle, error output, and conversion linear gradient. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a state in which n monopulse patterns correspond to different conversion linear gradients.

第6図は、第1図構成の内、本発明の一実施例
による装置の主要を示す構成図である。
FIG. 6 is a block diagram showing the main components of the apparatus according to an embodiment of the present invention, out of the structure shown in FIG.

第6図に於て、21a,21bは移動目標検出
回路で、従来のアナログMTIに代わり、デイジ
タルMTIより成る。又、信号処理回路15は、
位相減算回路22と、仰角演算回路23と、目標
距離検出回路19、高度演算回路20及びデータ
記憶回路24より成る。
In FIG. 6, reference numerals 21a and 21b are moving target detection circuits, which are composed of a digital MTI instead of the conventional analog MTI. Further, the signal processing circuit 15
It consists of a phase subtraction circuit 22, an elevation calculation circuit 23, a target distance detection circuit 19, an altitude calculation circuit 20, and a data storage circuit 24.

第6図に示す移動目標検出回路(DMTI)21
a,21bは、一般的なデイジタルMTIであり、
それぞれ入力信号を同相(In−Phase)、直交相
(Quadrature−Phase)に分割して各相ビデオ
MTI処理した後再合成して〔振幅情報〕、〔位相
情報〕として出力する。
Moving target detection circuit (DMTI) 21 shown in FIG.
a and 21b are general digital MTIs,
Each input signal is divided into in-phase (In-Phase) and quadrature-phase (Quadrature-Phase) and each phase video is output.
After MTI processing, it is recombined and output as [amplitude information] and [phase information].

すなわち、移動目標検出回路21aの入力の和
(Σ)信号はΣ=|Σ|ej(t+)と表わされ、それ
ぞれ同相(I系)、直交相(Q系)に分割して図
示しない位相検波器、消去回路、振幅又は位相演
算回路を経て振幅情報|Σ|及び位相情報〓を
得、また移動目標検出回路21bの入力の差
(△)信号も△=|△|ej(t+)で表わされ、同
様に振幅情報|△|、位相情報〓が得られる。
That is, the sum (Σ) signal of the inputs of the moving target detection circuit 21a is expressed as Σ=|Σ|e j(t+) , and is divided into in-phase (I system) and quadrature phase (Q system), respectively. Amplitude information |Σ| and phase information 〓 are obtained through a phase detector, cancellation circuit, and amplitude or phase calculation circuit (not shown), and a difference (△) signal of the input of the moving target detection circuit 21b is also obtained △=|△|e j It is expressed as (t+) , and similarly amplitude information |△| and phase information 〓 can be obtained.

ここで、第7図は移動目標検出回路21a,2
1bに入力される基準信号(ejt)をI系とし、
この基準信号を90゜進相させたQ系のベクトル座
標平面図である。
Here, FIG. 7 shows the moving target detection circuits 21a, 2.
Let the reference signal (e jt ) input to 1b be the I system,
It is a vector coordinate plan view of the Q system in which this reference signal is phase-advanced by 90 degrees.

第7図において、和(Σ)信号及び差(△)信
号をベクトル表示しており、〓は基準信号に対
する和(Σ)信号の位相差、〓は基準信号に対
する差(△)信号の位相差であり、は和(Σ)
信号と差(△)信号の位相差であつて、アンテナ
正面方向を基準に上下−90゜〜+90゜の極性とな
る。
In Figure 7, the sum (Σ) signal and the difference (△) signal are expressed as vectors, where 〓 is the phase difference of the sum (Σ) signal with respect to the reference signal, and 〓 is the phase difference of the difference (△) signal with respect to the reference signal. and is the sum (Σ)
It is the phase difference between the signal and the difference (Δ) signal, and has a polarity of -90° to +90° vertically with respect to the front direction of the antenna.

ここでいうΣI、ΣQ、△I、△Qはベクトル量であ
り、またω=2πf(f:中間周波数)である。
Σ I , Σ Q , Δ I , and Δ Q here are vector quantities, and ω=2πf (f: intermediate frequency).

したがつて、和(Σ)信号に対しては、 (i) 振幅情報:|Σ|=√2 I2 Q (ii) 位相情報:〓=tan-1(ΣQ/ΣI) ここに ΣI:I系のΣ振幅 ΣQ:Q系のΣ振幅 同様に、差(Δ)信号に対しても (i) 振幅情報:|Δ|=√2 I2 Q (ii) 位相情報:〓=tan-1(ΔQ/ΔI) ここに ΔI:I系のΔ振幅 ΔQ:Q系のΔ振幅 となる。 Therefore, for the sum (Σ) signal, (i) Amplitude information: |Σ|=√ 2 I + 2 Q (ii) Phase information: 〓=tan -1QI ) Here Σ I : Σ amplitude of I system Σ Q : Σ amplitude of Q system Similarly, for the difference (Δ) signal, (i) Amplitude information: |Δ|=√ 2 I + 2 Q (ii) Phase information: = tan -1QI ) where Δ I : Δ amplitude of I system Δ Q : Δ amplitude of Q system.

これより、△/Σ=|△|/|Σ|ej(-)
|△|/|Σ| εjとなり、和(Σ)信号と差(△)信号間の位
相差は△−〓で与えられ、このが−90〜90゜
のいずれにあるか符号を判定する。
From this, △/Σ=|△|/|Σ|e j(-)
|△|/|Σ| ε j , and the phase difference between the sum (Σ) signal and the difference (△) signal is given by △−〓, and the sign of this is determined between −90 and 90°. .

信号処理回路15において、まず、位相減算回
路22により、=〓−〓の演算を行ない、 ≧0…S(Δ/Σ)=+ <0…S(Δ/Σ)=− の極性判定を行ない、第3図bモノパルス誤差特
性の上、下判定を行なう。
In the signal processing circuit 15, the phase subtraction circuit 22 first performs the calculation =〓-〓, and performs the polarity determination of ≧0...S(Δ/Σ)=+ <0...S(Δ/Σ)=-. , FIG. 3b, upper and lower judgments of the monopulse error characteristics are made.

次に、|Δ|/|Σ|=Δ1/Σ1の演算を行な
い、且つデータ記憶回路24から読み出された当
該送信周波数における当該ビーム番号のモノパル
ス誤差特性勾配(=tanη)とから ビーム中心仰角値(φo)からの偏位仰角差
(△φ)は(目標信号の△出力/目標信号のΣ出
力)/tanηで表わされるから すなわち、△φ=(△1/Σ1)/tanη の演算を行ない、前記符号判定(S(Δ/Σ))に
もとづき、 +Δφor−Δφ の決定を行なう。
Next, |Δ|/|Σ|=Δ 11 is calculated, and from the monopulse error characteristic slope (=tanη) of the beam number at the transmission frequency read from the data storage circuit 24, the beam Since the deviation elevation angle difference (△φ) from the center elevation angle value (φo) is expressed as (△ output of target signal / Σ output of target signal) / tanη, that is, △φ = (△ 11 ) / tanη Based on the sign determination (S(Δ/Σ)), +Δφor−Δφ is determined.

このようにして得られたΔφならびに当該ビー
ム中心仰角値(φo)から (φ=φo+Δφ)or(φ=φo−Δφ) を演算する。
From the thus obtained Δφ and the beam center elevation angle value (φo), (φ=φo+Δφ) or (φ=φo−Δφ) is calculated.

こうして、仰角演算回路23によつて目標仰角
は 目標仰角=φ0+(目標信号の△出力/目標信号のΣ出
力)/tanη が演算され、これが高度演算回路20へ送られ
る。
In this way, the elevation calculation circuit 23 calculates the target elevation angle as follows: target elevation angle=φ 0 +(Δ output of the target signal/Σ output of the target signal)/tanη, and this is sent to the altitude calculation circuit 20.

高度演算回路20においては、この仰角値と、
目標距離検出回路19で検出した目標距離(R)
とから目標高度(H)を次式で算出する。
In the altitude calculation circuit 20, this elevation angle value and
Target distance (R) detected by target distance detection circuit 19
Calculate the target altitude (H) using the following formula.

H=g(φ、R、Ho) データ記憶回路24は、第4図に示すように、 f(送信周波数)=fi、i=1、2、…、k ビーム番号=j、j=1、2、…、n に対応して、tanη=tanηjiの全ての組合せを記憶
する。
H=g(φ, R, Ho) The data storage circuit 24 has the following information as shown in FIG. 4: f (transmission frequency)=fi, i=1, 2,..., k beam number=j, j=1, 2,...,n, store all combinations of tanη=tanη ji .

以下、垂直面内1ビーム走査の位相走査アレ
イ・レーダー装置を例にとり説明を行なつたが、
多ビーム走査且つ方式としては周波数走査アレ
イ・レーダー、位相・周波数複合アレイ・レーダ
ー等、電子走査アレイ・レーダー全般について
も、本発明を適用できることは明らかである。
The following explanation uses a phased scanning array radar device that scans one beam in the vertical plane as an example.
It is clear that the present invention can be applied to electronically scanned array radars in general, such as frequency scanned array radars, phase/frequency composite array radars, etc. in terms of multi-beam scanning and systems.

以上のように、本発明によれば、垂直面内にお
いて電子的にビーム走査を行なう電子走査モノパ
ルス・アレイ・レーダーにおいて、オフ・アクシ
ズ・モノパルス(off−axis Monopulse)測角処
理を行なうために、移動目標検出回路をデイジタ
ルMTIとし、信号処理回路における測高処理回
路を、送信周波数全帯域における仰角覆域全ビー
ムに対応したモノパルス誤差特性(変換直線勾
配)及び当該ビーム中心仰角を記憶するレーダー
記憶回路と和(Σ)信号・差(Δ)信号から差
(Δ)信号/和(Σ)信号)の振幅情報、符号判
定を行なう仰角演算回路及び位相減算回路とで構
成してなり、仰角覆域全域、全送信周波数帯域に
わたり高精度仰角測角(従つて、高精度測高)を
実現できる効果がある。
As described above, according to the present invention, in order to perform off-axis monopulse angle measurement processing in an electronically scanned monopulse array radar that performs beam scanning electronically in a vertical plane, The moving target detection circuit is a digital MTI, and the height measurement processing circuit in the signal processing circuit is a radar memory that stores monopulse error characteristics (conversion linear slope) corresponding to all beams with elevation angle coverage in all transmission frequency bands and the elevation angle of the beam center. The circuit consists of an elevation calculation circuit and a phase subtraction circuit that perform amplitude information and sign determination of the sum (Σ) signal/difference (Δ) signal (difference (Δ) signal/sum (Σ) signal). This has the effect of realizing high-precision elevation angle measurement (therefore, high-precision height measurement) over the entire transmission frequency band.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、従来の垂直面内1ビーム電子走査モ
ノパルス・アレイ・レーダーの構成の1例を示す
機能系統図、第2図は、第1図の構成における垂
直面内ビーム走査を示す概念図、第3図は、本発
明における目標仰角算出の原理を示す説明図、第
4図は、f(送信周波数)=fiにおける全仰角覆域
内ビーム配列と、モノパルス誤差特性を示す概念
図、第5図は、第1図中の信号処理回路の構成の
1例を示す機能系統図、第6図は、本発明の一実
施例による信号処理回路の構成の1例を示す機能
系統図、第7図はこの発明の実施例を説明するた
めの和(Σ)信号及び差(Δ)信号のベクトル平
面図である。 1a……第1アレイ・アンテナ、1b……第2
アレイ・アンテナ、2a……第1移相器群、2b
……第2移相器群、3a……第1分配回路、3b
……第2分配回路、4……ハイブリツド、5……
移相器駆動回路、6……ビーム制御回路、7……
送信機、8……基準信号発生回路、9……送受切
換器、10a……高周波増幅回路、10b……高
周波増幅回路、11a,11b……第1混合回
路、12a,12b……第2混合回路、13a,
13b……中間周波増幅回路、14a,14b…
…移動目標検出回路、15……信号処理回路、1
6……表示回路、17……位相検波器(PSD)、
18……デイスクリミネータ/仰角演算回路、1
9……目標距離検出回路、20……高度演算回
路、21a,21b……移動目標検出回路
(DMTI)、22……位相減算回路、23……仰角
演算回路、24……データ記憶回路。尚、図中同
一符号は夫々同一又は相当部分を示す。
Fig. 1 is a functional diagram showing an example of the configuration of a conventional vertical plane single-beam electronically scanned monopulse array radar, and Fig. 2 is a conceptual diagram showing vertical plane beam scanning in the configuration of Fig. 1. , FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of target elevation angle calculation in the present invention, FIG. 4 is a conceptual diagram showing the beam arrangement within the entire elevation angle coverage area and monopulse error characteristics at f (transmission frequency) = fi, and FIG. 7 is a functional diagram showing an example of the configuration of the signal processing circuit in FIG. 1; FIG. 6 is a functional diagram showing an example of the configuration of the signal processing circuit according to an embodiment of the present invention The figure is a vector plan view of a sum (Σ) signal and a difference (Δ) signal for explaining an embodiment of the present invention. 1a...first array antenna, 1b...second
Array antenna, 2a...first phase shifter group, 2b
...Second phase shifter group, 3a...First distribution circuit, 3b
...Second distribution circuit, 4...Hybrid, 5...
Phase shifter drive circuit, 6... Beam control circuit, 7...
Transmitter, 8... Reference signal generation circuit, 9... Transmission/reception switching device, 10a... High frequency amplification circuit, 10b... High frequency amplification circuit, 11a, 11b... First mixing circuit, 12a, 12b... Second mixing circuit, 13a,
13b...Intermediate frequency amplification circuit, 14a, 14b...
...Moving target detection circuit, 15...Signal processing circuit, 1
6... Display circuit, 17... Phase detector (PSD),
18...discriminator/elevation angle calculation circuit, 1
9... Target distance detection circuit, 20... Altitude calculation circuit, 21a, 21b... Moving target detection circuit (DMTI), 22... Phase subtraction circuit, 23... Elevation angle calculation circuit, 24... Data storage circuit. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 複数のアレイ・アンテナを有し、このアレイ
アンテナは垂直面内でモノパルスパターンを発生
する電子走査モノパルスアレイアンテナであり、
目標の高度を測定するようにしたレーダー装置に
於て、上記複数のアレイ・アンテナからの受信入
力の和信号及び差信号を発生する手段と、上記和
信号及び差信号からそれぞれ不要信号を抑圧する
と共に、上記和信号及び差信号の各々に対する振
幅情報及び位相情報を出力するデイジタル移動目
標検出回路と、このデイジタル移動目標検出回路
からの和信号及び差信号の位相情報が入力され、
これらの位相情報の減算により極性判定を行なう
位相減算回路と、走査ビームに対応したモノパル
ス誤差特性及びビーム中心仰角値を記憶するデー
タ記憶回路と、走査ビーム番号に対応して上記デ
ータ記憶回路から読み出されたモノパルス誤差特
性及びビーム中心仰角値が入力され、かつ上記位
相減算回路の出力に基づき、上記ビーム中心仰角
値からの偏位仰角差を算出して目標仰角値を演算
する仰角演算回路と、この仰角演算回路の出力及
び目標距離とから目標高度を演算する高度演算回
路とを備えた事を特徴とするレーダー装置。
1. It has a plurality of array antennas, and this array antenna is an electronically scanned monopulse array antenna that generates a monopulse pattern in a vertical plane,
In a radar device adapted to measure the altitude of a target, means for generating a sum signal and a difference signal of reception inputs from the plurality of array antennas, and suppressing unnecessary signals from the sum signal and difference signal, respectively. At the same time, a digital moving target detection circuit outputs amplitude information and phase information for each of the sum signal and difference signal, and phase information of the sum signal and difference signal from this digital moving target detection circuit is input,
A phase subtraction circuit that performs polarity determination by subtracting these phase information; a data storage circuit that stores monopulse error characteristics and beam center elevation angle values corresponding to the scanning beam; an elevation calculation circuit that receives the monopulse error characteristic and the beam center elevation angle value as input, and calculates a deviation elevation angle difference from the beam center elevation angle value based on the output of the phase subtraction circuit to calculate a target elevation angle value; , and an altitude calculation circuit that calculates a target altitude from the output of the elevation calculation circuit and the target distance.
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