JPH03220475A

JPH03220475A - レーダ装置

Info

Publication number: JPH03220475A
Application number: JP2015268A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Saito; 淳齋藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1991-09-27
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JP2621532B2

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］この発明はコンフォーマルアレイアンテナ及びディジタ
ルビームフォーミングを用いたレーダシステムに関する
ものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のレーダ装置の構造を示す図であシ９図に
おいて、（１１は半球上に複数個の素子を設けたコンフ
ォーマルアレーアンテナ、（２）は上記コンフォーマル
アレーアンテナ（１）を構成する半球の構造用基体、　
　（５１）〜（５ｎ）は上記構造用基体（２）に沿って
配列されたｎ個の素子、　　（４＋）〜（４ｎ）は上記
素子（５１）〜（５ｎ）の移相器に接続する移相器制御
信号線、（５）は上記移相器制御信号線（４１）〜（４
ｎ）に接続する位相制御器、　　（７１）〜（７ｎ）は
上記素子（３１）〜（３ｎ）の送信系に接続するマイク
ロ波電力分配器、　　（９１）〜（９ｎ）は上記素子（
３１）〜（５ｎ）の受信系に接続する受信系信号線、（
至）は上記受信系信号線（９１）〜（９ｎ）に接続する
ディジタルビーム形成回路である。第３図は従来のレー
ダ装置のアンテナ部における信号の流れを示す構成図で
あり。

（５１）〜（５ｎ）は素子（４１）〜（４ｎ）は移相器
制御用信号線、（５）は位相制御器であり、　　（６１
）〜（６ｎ）は素子アンテナ、（目１）〜（Ｉ　Ｉｎ）
は送受切換器。

（＋２１）〜（１２ｎ）は上記送受切換器（＋＋１）〜
（ｌｌｎ）Ｋ接続する送信系、（Ｉｈ）〜（＋Ｓｎ）は
上記送信系（＋２．）〜（＋２ｎ）を構成する高出力増
幅器、　　（１４１）〜（＋４０）は上記送信系を構成
する移相器、（ハ）〜（７ｎ）は上記送信系（＋２１）
〜（＋ｚｎ）に接続する送信系信号線、（８）は上記送
信系信号線（７１）〜（７ｎ）に接続するマイクロ波電
力分配器、　　（＋５１）〜（＋ｓｎ）は上記送受切換
器（＋＋、）〜（＋　＋ｎ）に接続する受信系、（１６
１）〜（＋６ｎ）は上記受信系（Ｉｈ）〜（＋ｓｎ）を
構成する低雑音増幅器、　　（＋７１）〜（１７ｎ）は
上鮎受信系（＋Ｓｔ）〜（１５ｎ）を構成するアナログ
ディジタル変換器、　　（９＊　）　〜（９ｎ）は上記
受信系（＋ｓ１）　〜（１５ｎ）に接続する受信系信号
線、αｅは受信系信号線に接続するディジタルビーム形
成回路である。

次に動作について説明する。送信機からマイクロ波電力
分配器（８）に入力されたマイクロ波信号は。

所望の振幅２位相を持つｎ端子の出力に分配され。

送信系信号線（７１）〜（７ｎ）を経由して、素子（５
１）〜（５ｎ）の送信系（＋２ｔ）〜（＋２０）へ伝送
される。

マイクロ波省号は素子（３１）〜（３ｎ）の送信系。

（＋２１）〜（１２ｎ）の移相器（１４１）〜（＋ａｎ
）−高電力増幅器（＋５１）〜（１３ｎ）、送受切換器
（ｌｈ）〜（ｌｌｎ）を経由してコンフォーマルアレー
アンテナ（１）の構造用基体１２）に堰シ付けられた素
子アンテナ（６１）〜（６ｎ）から空間に放射される。

この際、従来のレーダにおいては、所望の方向に電波を
放射するために、各々の素子アンテナ（６１）〜（６ｎ
）から放射された電波が所望方向で揃う様に、素子位置
（”ｌｅＹ’ｉ　　Ｚ’ｉ）　（ｉ＝　１・・・ｎ）、
所望方向（θ、φ）に対して補正量φｉを２π　　　。

φｉ＝　７　（ｓ　ｔｎθｃｏｓφｘｉ＋ｓｔｎθｓｉ
ｎφｙｉ＋　ｃｏｓθ・Ｚｉ）　　　　　・・・・・・
・・・・・・ｆｉ＋ここでλ＝電波の波長の様に計算し１位相制御器（５）により移相器制御用信
号線（４１）〜（４ｎ）により個々の移相器（１４，）
〜（１４ｎ）へ送られていた。

空間に放射されたマイクロ波信号は、目標で反射し再び
素子アンテナ（６１）〜（６ｎ）で受信され送受切換器
（Ｉｈ）〜（Ｉ　Ｉｎ）を経由して素子（５１）〜（５
ｎ）の受信系（＋５１）〜（１５ｎ）　Ｋ伝送される。

　受信系（＋ｓ１）〜（＋５ｎ）に入力したマイクロ波
信号は。

低雑音増幅器（ｌｈ）〜（＋６ｎ）で増幅される。低雑
音増幅器（＋６１）〜（＋６ｎ）で増幅されたマイクロ
波信号アナミグディジタル望換器（１７ｓ）〜（１７ｎ
）において、直接または周波数変換された後に位相と振
暢の情報を含むディジタル信号に変換される。

ディジタル信号は受信系信号線（９１）〜（９ｎ）を伝
送されディジタルビーム形成回路（至）で個別フーリエ
変換、高速フーリエ変換、　Ｗｉｎｏｇｒａｄ　フーリ
エ変換等の技術を使用してマイクロ波信号としてではな
くディジタル信号としてビーム合成される。

従って、素子（５１）〜（５ｎ）からの信号をディジタ
ル的に補正値を掛は合せて任意に合成でき、低サイドロ
ープ化、ナルビーム合成等、パターン合成が容易になる
とともに、同時に複数のビームを合成することができる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のレーダ装置は９以上の様に構成されているので、
複数方向からの目標に同時に送信ビームを照射すること
ができず、送信ビームを時間的に切換えて対処する必要
があり、受信状態で複数ビームを合成できるディジタル
ビームフォーミングの利点を充分に生かしていなかった
。

この発叩は上ｒのような課題を解消するためになされた
もので、複数目標に対して同時に送信ビームを形成でき
るレーダ装置を得ることを目的とする。

〔ｉＪ１題を解決するための手段〕この発明に係るレーダ装置は、送信ビームとして、マル
チビームを使用し、目標に対して効率良く電波を送信し
、複数目標同時対処を可能にしたものである。

〔作用〕

この発明において送信時にマルチビームを形成するのに
必要な移相器（１４１）〜（１４ｎ）への移相量全計算
するのに、コンフォーマルアレーアンテナ（１）を複数
の９域に分け、それぞれ別々に異った方向の目標に対応
するビームを形成する移相量を計算することによシ、特
殊なアルゴリズムを用いずにマルチビーム形成を行ない
、目標に対して効率よく電波を放射することを可能にし
たものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図（ついて説明する。図１
において（１）はコンフォーマルアレーアンテナ、　　
（１８１）〜（１８ａ）は目標ｅ　　Ｃ”１’）〜（＋
９４）は４分割されたコンフォーマルアレーアンテナ（
１１の４佃域、　　（２（ｈ）〜（２０ａ）は領域（＋
９１）〜（＋９４）を用いてそれぞれ形成される送信ビ
ーム、（２ｈ）〜（２１４）はコンフォーマルアレーア
ンテナ（１）の全ての領域を利用してディジタルビーム
形成回路αＧで合成される独立な４本の受信ビームであ
る。

次に動作について説明する。いま９０°　づつ離れた角
度方向の４目標（１８１）〜（＋Ｓａ）について考える
。まず目標（＋　８１）〜（１８４）の方向に応じてコ
ンフォーマルアレーアンテナ（１）を４つの領域（１９
１）〜（１９４）に分ける。位相制御器（５）では１分
けた領域（１８１）〜（１８４）にそれぞれ属する移相
器（＋４．）〜（１４ｎ）　Ｋ対応して、＠域（＋ａ１
）　〜（＋１３４）ごとに式（１１に示す計算式で移相
量を計算し、それに応じて４本の送信ビーム（２０１）
〜（２０４）が同時に合成される。送信された電波は、
目標でそれぞれ反射し受信ビーム（２１１）〜（２１ａ
）で各々独立に受信される。この際送信ビーム（ｚｏｌ
　）〜（２０ｊ）と受信ビームとを比較するとそれらの
アンテナ利得はＧＴＸ　　　　ｓ’ｒｘＧＲＸ　　　　５ＲＸＧＴＸ　　：　　送信アンテナの利得ＧＲＸ　　：　　受信アンテナの利得ＳＴＸ　　：　　目標方向に対する領域（２０１）〜（
２ｏ４）のそれぞれの投影面積ＳＲＸ　　：　　目標方向に対するコン７オーマルアレ
ーアンテナ１１１０投影面積の関係があシ受信ビーム（２ｈ）〜（２１ｎ）に比較し
て送信ビーム（２（ｈ）〜（２０４）の利得は小さくな
るものの、捜索範囲は同時に４方向を捜索でき４倍にな
るため、目標（１８１）〜（＋８４）当りの電波照射時
間が４倍になり信号処理における積分の回数が４倍に々
る。この場合においては９図１から明がな様にとなる。−船釣Ｋｎ分割した場合は１／ｎ　　よシ大き
くなる。またＲ４０ｅ積分数・送信アンテナ利得Ｒ：レーダ探知距離が大幅に向上する。

なお上記実施例においては、コンフォーマルアレーアン
テナ（１）として半球形状の構造用基体（４）を使用し
たが、これに限定したものではなく、艦船。

航空機、ミサイル、陸上用車両、衛星、地上レーダサイ
ト等の構造物の外側及び円柱９球１円錐等の一部または
これらを複合した形状の曲面の一部または複数箇所を有
する形状であってもよい。

また、コンフォーマルアレーアンテナ（１１０分割数に
ついても、４に限定することなく２分割以上の任意の分
削を行っても同様の効果が期待できる。

対処目標数、目標の方向についても、この場合に限定す
ることなく、任意にできることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明によれば、送信時のコンフォーマ
ルアレーアンテナ（１１の移相器の制御をｎの９域に分
けて行うことによシｎの領域ごとに従来と同様な簡単な
演算を行うだけで、送信時にマルチビーム形成が可能に
なり、コンフォーマルアレーアンテナ（１）の放射エネ
ルギーを余すことなく利用できるとともに、ディジタル
ビーム形成による受信のマルチビーム形成の特性を有効
に利用し。

探知距離を大幅に向上させることが可能となる効果があ
る。また、探知距離を従来のレーダ方式と同一にした場
合は、レーダ用のアンテナ規模を大幅に削減できコスト
削減の効果が大いに期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるレーダ装雪の動作を
説明する図、第２図は従来のレーダ装置のアンテナ部の
構造を示す図、第３図は従来のレーダ装置のアンテナ部
における信号の流れを説明する構成図である。（１）はコンフォーマルアレーアンテナ、＋ｚ＋ｔｌｌ
造用基体、　　（５１）〜（３ｎ）は素子、　　（４１
）〜（４ｎ）は移相器制御用信号線、（５）は位相制御
器、（６１）〜（６ｎ）は素子アンテナ、　　（７１）
〜（７ｏ）は送信系信号線。（８）はマイクロ波電力分配器、　　（９１）〜（９ｎ
）は受信系信号線、　ａＯはディジタルビーム形成回路
ｅ　　（’ｈ）〜（Ｉｌｎ）は送受切換器、　　（＋２
１）〜（１２ｎ）送信系。（＋５１）〜（＋３ｎ）は高電力増幅器ｅ　　（”１）
〜（１４ｎ）は移相器、　　（＋５１）〜（＋５ｎ）は
受信系、　　（１６１）〜（＋６ｎ）は低雑音増幅器ｅ
　　（１７ｔ）〜（１７ｎ）はアナログディジタル変換
器、　　（＋ａ、）〜（１８４）は目標。（＋９１）〜（１９４）は領域、　　（２０１）〜（２
０４）は送信ビーム、（２ｈ）〜（２１ａ）は受信ビー
ム。なお１図中、同一符号は同一または相当部分を示す。１　］ｙみ−マルテし一ア＞テナ１８１〜１８４　　目標

Claims

【特許請求の範囲】

航空機の表面あるいは艦船の表面等与えられた形状の構
造用基体と、上記構造用基体に沿つて配列された複数個
の素子アンテナと、上記各々の素子アンテナに接続され
た移相器、高出力増幅器からなる送信係と低雑音増幅器
、アナログディジタル変換器からなる受信系及び送受切
換器を具備した送受信モジュールと、各々の送受信モジ
ュールの送信系に接続されたマイクロ波電力分配器と、
上記各々の送信系の移相器に接続された送信ビーム制御
器と上記送受信モジュールの受信系に接続するディジタ
ルビーム形成回路とを具備したアンテナ装置において、
送信時に上記アンテナ装置の複数個の素子アンテナを複
数のグループに分け、各々分けられたグループ毎に別々
の方向にビームが向く様にそれぞれの領域に対応した移
相器の位相制御を行うことを特徴とするレーダ装置。