JPH03239982A

JPH03239982A - 合成開口レーダ装置

Info

Publication number: JPH03239982A
Application number: JP2038895A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shinohara; 博篠原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1991-10-25
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2785418B2

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〕本発明は合成開口レーダ装置に関し、特に小型、低消費
電力を実現し、高効率・高観測性、かつ高分解能性の改
善を図ったステップ走査方式の合成開口レーダ装置に関
する。

〔従来の技術〕

人工衛星や航空機等の移動プラットフォームから進行方
向に対して直角な斜め側方の地上に電波を発射し、地上
の映像を再生するための２次元データを得る合成開口レ
ーダは近時よく知られている。この合成開口レーダにお
いては、距離分解能を向上させるためパルス圧縮技術を
利用して、実効的に極めて短いパルス幅を実現させてい
る。

このパルス圧縮技術は、送信信号として直接周波数変調
すなわちリニアＦＭ　（Ｌｉｎｅａｒ　　ＦＭ）変調、
もしくはチャープ変調と呼ばれる変調信号のパルスを利
用している。

受信信号を、このチャーブ変調とは周波数対遅延時間特
性が逆特性のマツチドフィルタに通して畳み込み積分を
行なうことにより極めて尖鋭なパルスを送信した場合と
等価な状態を実現し、距離分解能の確保が図られている
。

一方、方位分解能は、人工衛星や航空機等の搭載プラッ
トフォームの移動を利用し、実効的に極めで大口径のア
ンテナを合成して高分解能を得ている。

このような合成開口レーダに対して、特に要求される基
本的性能としては、上述した高分解能性のほか高効率観
測を実現する広域観測性能と遠距離観測性能がある。

広域観測性能は、−回の送信ビームで走査する地上の照
射幅の大小であり、これが広いほどデータ取得効率が向
上する。また、遠距離観測性能は、どれほど遠方を走査
できるのかの程度であり、これが優れている程プラット
フォームを移動することなく遠方を観測することができ
る。観測幅Ｗは第４図に示されるもので、次の（１）式
のように表わすことができる。（１）式において、βは
オフナデイアＣｏｒｆ　ｎａｄｉｒ）角、θｒはビーム
幅、Ｈは高度を示す。

Ｗ＝Ｈ［ｔａｎ（β十θｒ／２）　　ｔａｎ（β−θｒ
／２）〕・・・・・・　（１）合成開口レーダの性能諸元を変えずに広域観測性能を実
現するには、高度を不変とすれば、ビーム幅θｒ又はオ
フナデイア角βを大きくすれはよい。また、遠距離観測
性能を実現するにはβを大きくすればよい。

口発明が解決しようとする課題〕上述した従来の合成開口レーダは、その性能諸元を変え
ることなく広域観測性、遠距離観測性を実現するために
は、オフナデイア角β及びレータ距離Ｒを大きくする必
要がある。一方送信ピーク電力は次の（２）式で示され
る。

Ｐ＋’ｒＲ３・ｓｉｎβ・Ｂ・・・・・・（２）２）式
において、Ｒはレータ距離、Ｂは信号帯域幅であり、こ
の信号帯域幅の逆数が分解能を示す。

（２）式からも明らかな如く、同じ信号帯域幅でオフナ
デイア角βとレーダ距離Ｒを増大することは送信ピーク
電力Ｐ、の著しい増大をもたらし、実現が極めて困難に
なるという欠点がある。

また、第４図に示すように、従来の合成開口レータは紙
面に垂直な進行方向の片側しか観測てきないため、観測
効率が悪いという欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、送信ピーク電力
の増大を抑止した状態で広域観測性遠距離観洞性の著し
い向上と、進行方向に対する両側方地表の観測が可能な
合成開口レーダを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の合成開口レーダ装置は、飛翔体に搭載され、前
記飛翔体の進行方向と直角な斜下方の左右の地表を直線
周波数変調を絶したパルスの送信電波を左右切り替えつ
つ照射してデータを取得する送信電波発射手段と、前記
送信電波発射手段によってｌ照射すべき左右の地表の観
測幅を前記進行方向に平行な複数の区分観測帯に分割し
前記送信電波で前記複数の区分観測幅を連続的に走査し
つつ広域観測性を確保する広域観測手段とを備えて構成
される。

〔実施例〕次に、図面を参照して本発明を説明する。

第１図は本発明の合成開口レーダ装置の一実施例の構成
図である。

第１図に示す実施例の構成は、チャープ変調形式の送信
信号を出力する送信部１と、受信信号から１ビデオ信号
とＱビデオ信号を生成し出力する受信部２と、送受信を
分離するアイソレータ３と、送信部ｌの圧力を分岐出力
し、受信信号を再結合するデバイダ／コンバイナ４と、
デバイダ／コンバイナ４によって分岐された送信信号に
所定の移相を付与してアンテナ素子に供給し、アンテナ
素子から取得した信号に送信信号における移相を零とす
るように逆移相を加える移相器５を含むアンテナ素子に
対応した複数のＴ（送信）／Ｒ（受信）モジュール（１
）〜（ｎ）８−１〜８−ｎと、Ｔ／Ｒモジュール８−１
〜８−ｎをアンテナ部１０ａもしくは１０ｂに切替接続
するアンテナ切替部１１゜電子走査アレイアンテナとし
て構成した２台のアンテナ部１０ａ、１０ｂと、電源部
９と、受信部２の出力を信号処理して観測データを出力
する信号処理部１２と、ＴＲモジュール（１）〜（ｎ）
８１〜８−ｎに対する移相情報を供給し、アンテナ切替
部１１の切り替えを行ない、電源部９のオン・オフを制
御し、かつ信号処理部１２におけるＡ−Ｄ変換制御を行
なう制御部１３とを備えて成り、これら構成中、アンテ
ナ部１０ａ、１０ｂとアンテナ切替部１１と制御部１３
とが送信電波発射手段を構成し、デバイダ／コンバイナ
４と、ＴＲモジュール（１）８−１〜ＴＲモジュール（
ｎ）　８−　ｎと、制御部１３とが広域観測手段を構成
している。

次に、第１図の実施例の動作について説明する前に本発
明の動作原理について説明する。

第２図は本発明の動作原理を示す説明図である。

紙面に垂直な方向に進行する飛翔体Ａには対称的に２台
のＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒ
ａｄａｒ。

合成開口レーダ）のＳＡＲアンテナＳ１およびＳ２が配
設されオフナデイア角β１およびβ２の送信ビームを発
射する。この送信ビームは地上にそれぞれ観測幅１．２
の観測帯を作ることとなる。

このように、電子走査アレイアンテナを利用するＳＡＲ
アンテナ１．２の切替利用によって飛翔体Ａの進行方向
に直角な斜下方の側面の左右の両地表を電波照射可能と
し、さらに位相制御により送信ビーム方向を切り替えて
オフナデイア角を変化することによってより広い観測幅
と、より遠距離の観測が可能となる。第３図の場合は左
右２つずつの観測帯を示したが、一般的には送信電力と
分解能、従って受信帯域とのトレードオフを勘案しつつ
複数の相接する帯域幅が形成される。

第３図は、本発明の合成開口レーダ装置の送信電波発射
の説明図である。

進行方向りに沿って進行する人工衛星等のプラットフォ
ームに搭載したＳＡＲアンテナＳｌと８２から、進行方
向に直角な斜側方の地表に送信ビームＰを切り替えて発
射し、照射野Ｑからのデータを取得する。照射野ＱはＳ
Ａ′ＲアンテナＳｌ。

Ｓ２の電子走査によりオフナデイア角θを変えて連続的
に形成され、プラットフォームの進行とともにそれぞれ
進行方向りに平行な区分観測幅Ｗが得られる。

従って、ＳＡＲアンテナＳｌ、Ｓ２の切替と、電子走査
によるオフナデイア角βの連続的なステップ変化によっ
てＷ＋＋Ｗｔ＋Ｗ　３の広い観測幅と遠距離観測が確保
できる。

ふたたび第１図に戻って実施例の説明を続行する。

送信部ｌは、所定の送信周波数に設定されたチャープ信
号１４を発生する。チャープ信号１４は、アイソレータ
３によりデバイダ／コンバイナ４に入力される。

入力されたチャープ信号１４は、デバイダ／コンバイナ
４によりアンテナ素子に対応したＴ／Ｒモジュールの数
に分岐される。分岐信号２５は、Ｔ／Ｒモジュール（１
）　８−１〜Ｔ／Ｒモジユール（ｎ）　８−　ｎに入力
される。Ｔ／Ｒモジュール（１）８−１〜Ｔ／Ｒモジユ
ール（ｎ）　８−　ｎはそれぞれ、移相器５、アイソレ
ータ３−１．３−２、高出力増幅器６、低雑音増幅器７
から構成される。移相器５は、制御部１３で演算された
移相器制御信号１８により分岐信号２５の位相をシフト
する移相を行なう。この位相シフトは、各Ｔ／Ｒモジュ
ルごとに異なり、最終的にはアンテナ部１０ａもしくは
ｌＯｂから出力する送信電波のビーム指向性と方向とが
この移相器制御信号１８により決定される。移相器５を
出力した信号はアイソレータ３−１を経由して高出力増
幅器６で所定の出力レベルまで増幅される。増幅された
信号はアイソレータ３−２を経由してアンテナ切替部１
１のスイッチｌ　１１−１〜１１１−ｎに供給される。

アンテナ切替部１１は、制御部１３から供給される切替
制御信号１９によって各Ｔ／Ｒモジュールの出力をアン
テナ部１０ａかＩＣ１ｂのいずれかに供給するように切
り替えられる。こうして、アンテナ部１０ａと１０ｂは
、切替制御信号１９によって切り替えられつつ、各Ｔ／
Ｒモジュールから供給される移相チャープ信号を送信し
、第３図に示すような異るオフナデイア角の送信電波を
左右の地表に向けて放射する。この場合の移相器制御信
号１８は、全観測幅を分割した各区分観測幅を連続して
次々に放射するように送信ビームの指向性と方向を決定
する制御内容のものが供給される。

アンテナ部１０ａ、１０ｂによって取得した受信信号は
、アンテナ切替部１１を介して各Ｔ／Ｒモジュールに供
給され、アイソレータ３−２を経由して低雑音増幅器７
に入力されて所定のレベルに増幅された後アイソレータ
３−１を介して再び移相器５に入力され、ここで送信信
号とは逆に移相量を零とするように逆移相される。ただ
し、制御部１３から入力される移相器制御信号１８は、
送信信号の場合と同じものが利用される。Ｔ／Ｒモジュ
ール（１）　８−１〜Ｔ／Ｒモジュール（ｎ）　８−ｎ
の圧力信号は、デバイダ／コンバイナ４に入力され、コ
ンバイナで合成されて一つの合成信号１５となる。本信
号はアイソレータ３を経由して受信部２に入力され、Ｉ
、Ｑビデオ信号１６に変換される。これらビデオ信号は
、信号処理部１２でＡ−Ｄ変換された後、所定のフォー
マットで観測データ２１として出力される。この場合の
Ａ−Ｄ変換処理は、Ａ−Ｄ制御信号２０によって制御さ
れる。電源部９はＴ／Ｒモジュール（１）　８−１〜Ｔ
／Ｒモジユール（ｎ）　８−　ｎに電源を供給する。各
Ｔ／Ｒモジュールのオン／オフは、制御部１３からの制
御信号２６によって制御され送信ピーク電力を制御する
ことも可能としている。制御部１６は地上からのコマン
ド信号２２により、合成開口レーダの運用制御を行うと
ともに移相器５に必要な移相器制御信号１８をコマンド
信号２２及び姿勢データ２４を利用して演算して求める
。こうして、制御部１３て電子的ならびに機械的なステ
。

プ走査を制御する。テレメトリ信号２３は合成開口レー
ダ装置の状態をモニタするためのもので地上に送られる
。

上述した送信ビーム形成においては、送信ピーク電力は
増大することなく、（２）式における区分観測帯までの
距離Ｒとオフナデイア角βの増大に対応する送信ピーク
電力Ｐ、は送信信号の信号帯域幅Ｂの圧縮という形で一
定にしている。この結果、送信ピーク電力Ｐ、が一定と
し、距離Ｒとオフナデイア角の小さい場合は、Ｒとβが
より大なる場合に比してＢが大きくとれ、Ｂの逆数とし
ての分解能はそれだけ向上する。このことは、限定領域
を精査する運用目的の場合に効果的な条件となる。

ただし、送信ピーク電力Ｐ、の増大が見込める場合には
、それに対応して上述した運用条件の幅が拡大されるこ
とは明らかである。こうして、進行方向左右の観測確保
と広域観測性と遠距離観測性の確保が保証される。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、人工衛星等の飛翔体
を移動プラットフォームとする合成開口レーダにおいて
、電子走査アレイアンテナを利用するＳＡＲアンテナを
移動プラットフォームの左右に配設し、異るオフナデイ
ア角の送信ビームによって地表を進行方向と直角方向に
連続的に走査することにより送信ピーク電力の増大を抑
圧した状態で、高分解能性および観測距離の広域化なら
びに遠距離化の著しい改善が図れる合成開口レーダ装置
が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合成開口レーダ装置の一実施例の構成
図、第２図は本発明の合成開口レータ装置の動作原理を
示す説明図、第３図は本発明の合成開口レーダ装置の送
信電波発射の説明図、第４図は従来の合成開口レーダ装
置の運用説明図である。 ■・・・・・・送信部、２・・・・・・受信部、３．３
−１．３−２・・・・・・アイソレータ、４・・・・・
・デバイダ／コンバイナ、訃・・・・・移相器、６・・
・・・・高出力増幅器、７・・・・・・低雑音増幅器、
８−１〜８−ｎ・・・・・・Ｔ／Ｒモジュール（１）〜
（ｎ）、９・・・・・・電源部、１０ａ、１０ｂ・・・
・・・アンテナ部、１１・・・・・・アンテナ切替部、
１２・・・・・・信号処理部、１３・・・・・・制御部
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）飛翔体に搭載され、前記飛翔体の進行方向と直角
な斜下方の左右の地表を直線周波数変調を施したパルス
の送信電波を左右切り替えつつ照射してデータを取得す
る送信電波発射手段と、前記送信電波発射手段によって
照射すべき左右の地表の観測幅を前記進行方向に平行な
複数の区分観測帯に分割し前記送信電波で前記複数の区
分観測幅を連続的に走査しつつ広域観測性を確保する広
域観測手段とを備えて成ることを特徴とする合成開口レ
ーダ装置。
（２）前記送信電波発射手段が、飛翔体に左右対称に配
設し送信電波の指向性ならびに指向方向を電子的に制御
しうる２台の電子走査アレイアンテナと、この２台の電
子走査アレイアンテナを切り替えるアンテナ切替部と、
運用計画にもとづき前記アンテナ切替部の切り替えを行
なう制御とを備えて成り、前記広域観測手段が、前記制
御部の制御のもとに前記電子走査アレイアンテナに前記
複数の区分観測帯を連続的に走査するために区分観測帯
ごとに必要な複数の送信ビームを形成させる移相を付与
し受信の場合はこの移相を復元するように逆移相する移
相器を含むアンテナ素子に対応した複数の送受信モジュ
ールと、この送受信モジュールに対する送信電力の分配
ならびに受信信号の合成を行なうデバイダ／コンバイナ
とを備えて成るものであることを特徴とする請求項（１
）記載の合成開口レーダ装置。