JPH0330113B2 - - Google Patents

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JPH0330113B2
JPH0330113B2 JP58176512A JP17651283A JPH0330113B2 JP H0330113 B2 JPH0330113 B2 JP H0330113B2 JP 58176512 A JP58176512 A JP 58176512A JP 17651283 A JP17651283 A JP 17651283A JP H0330113 B2 JPH0330113 B2 JP H0330113B2
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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
    • G01S13/4427Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing with means for eliminating the target-dependent errors in angle measurements, e.g. glint, scintillation effects

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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)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 本発明の属する技術の分野 本発明は、航空機、飛しよう体あるいは車両な
どの移動目標が発生する電磁波、あるいは、それ
らの目標から反射して来る電磁波を媒体として、
目標を追尾する連続波あるいはパルスドツプラ追
尾レーダ装置のアンテナ基準軸と目標との間の誤
差角を検出する手段の一つであるモノパルスアン
テナと組み合わせて使用するモノパルス受信機の
改良に関するものである。
(2) 本発明の背景 電磁波を媒体として、航空機、飛しよう体ある
いは車両などの目標を追尾するときには、固定目
標からクラツタ不要信号を除去し、移動目標から
ドプラ偏移した信号を効率良く受信できる連続波
あるいはパルスドツプラのモノパルス追尾レーダ
装置が、コニカルスキヤン追尾レーダ装置にかわ
つて、追尾性能が格段に優れているために良く使
用される。しかし、モノパルス追尾レーダに使用
されるモノパルスアンテナ及びモノパルス受信機
は大変複雑であり、解決を待つ問題点も多いため
各種の方式が提案されている。
パルスドツプラ追尾レーダ内で使用されるモノ
パルス受信機の一部である中間周波増幅器は広帯
域と狭帯域増幅器の2種類の方式が用途に従つて
それぞれ使い分けられる。特に、フロントエンド
であるモノパルスアンテナ、振幅比較形モノパル
ス比較器に続く混合器の直後に結合される中間周
波増幅器の帯域通過ろ波器を水晶フイルタのよう
にQの高い素子を用いて、たとえば、1kHz程度
にまで狭帯域化したモノパルス受信機をインバー
ス受信機とよび、地面及び海面などの固定目標か
らの不要反射波であるクラツタを除去する効果の
最も大きな手段として注目されている。
目標の方位角誤差信号及び高低角誤差信号を取
り出すため、モノパルス比較器の出力である和信
号を用いて差信号の同期検波を行う必要がある。
そのためには組合せて使用される狭帯域水晶ろ波
器の位相特性をそろえる必要があるが、これまで
技術的にかなり困難であり量産しにくく、経済的
にも高価であつた。
(3) 従来技術とその一般的問題点 第1図を用いて、モノパルス受信機の従来例に
ついて説明する。モノパルスアンテナを構成する
4個のマルチビームのアンテナ30にて目標より
の入力信号1を受信し、4個のマルチビームにそ
れぞれ対応したアンテナ出力2,3,4,5を得
て、モノパルス比較器31へ入力し、この比較器
31の出力として和信号6、方位角の誤差情報を
含む第1差信号7及び高低角の誤差情報を含む第
2差信号8を得る。
和信号6は第1混合器33により局部発振器4
1の出力25を用いて第1混合出力10となり、
第1中間周波増幅器35によつて増幅され、第1
中間周波増幅器出力12を得て、同期検波器37
の基準信号になる。
一方、第1差信号7及び第2差信号8は、第1
スイツチ信号発生器40の出力信号である第1ス
イツチ信号18で第1切換器32を駆動すること
により、交互に切換えられて、第1切換器出力9
となる。第1差信号7及び第2差信号8を時分割
した信号である第1切換器出力9は第2混合器3
4により、局部発振器出力25を用いて第2混合
器出力11に変換され、第2中間周波増幅器36
によつて増幅され、第2中間周波増幅器出力13
となつて、同期検波器37の入力信号となる。同
期検波器出力14は低減通過ろ波器38の入力信
号となり、高周波成分が除かれて低域通過ろ波器
出力15を得る。
第2切換器39は第1スイツチ信号18によ
り、第1切換器32と同期して切換つているの
で、低域通過ろ波器出力15より、方位角誤差信
号16及び高低角誤差信号17を得ることができ
る。すなわち、第1スイツチ信号発生器40から
の出力信号である第1スイツチ信号18を用いて
第1切換器32及び第2切換器39を同期し切換
えることによつてクロストークなく第1差信号7
と方位角誤差信号16及び第2差信号8と高低角
誤差信号17とを一致させることができる。
和信号6を下記のように表現する。
X6=cosωt ……(1) 方位角方向の第1差信号7を下記のように表現
する。
X7=dacosωt ……(2) 高低角方向の第2差信号8を下記のように表現
する。
X8=decosωt ……(3) 和信号6及び差信号7,8を中間周波増幅器3
5,36で増幅した後に同期検波器37によつて
方位角誤差信号16及び高低角誤差信号17を得
る。
方位角誤差信号16は、 Az=2・=da ……(4) ただし は1周期の平均である。高低角誤差信
号17は式(4)と同様に El=2・=de ……(5) 従つて、モノパルス比較器31の和と差の3つ
の信号間の位相関係が中間周波増幅器35,36
を通過してもそのまま保持されて、同期検波され
れば式(4)、(5)の関係が成立し、問題がないが、実
際には和と差の信号に対応する中間周波増幅器3
5,36の位相をそろえることは容易ではない。
(4) 従来技術の具体的な問題点 アンテナからの入力信号は使用する電磁波の変
調形式によつても違うが、移動目標を追尾するド
プラレーダでは、広い周波数スペクトルを利用
し、また大型の航空機から小型の飛しよう体まで
追尾する必要があり、入力信号のレベル差も大き
いためモノパルス受信機はキヤリアの中心周波数
と中間周波増幅器の中心を一致させ、同期検波器
37の入力信号である第2中間周波増幅器出力1
3の振幅を一定にする必要があり、そのため種々
の付加回路がつくため、ますます和と差の信号の
位相をそろえることが難かしくなる。もし和と差
の信号の間に位相誤差θがあると同期検波器出力
14は下記のようになる。
Az=2(+)・=dacosθ…
…(6) 位相誤差θがゼロに近い時は問題は少ないが、
πを円周率とすると位相誤差θがπ/2ラジアン
を越えると正負が逆転し、もはや追尾装置として
の機能を失なつてしまう。また式(6)から位相誤差
θを知つて補正することも困難である。
(5) 本発明の目的 本発明は、モノパルス比較器の出力として得ら
れる和信号と差信号をそれぞれの中間周波増幅器
にて増幅した結果、中間周波増幅器出力側の和信
号と差信号間に位相誤差があつても、和信号にて
差信号を同期検波して得られる信号から前記位相
誤差を補正して正確な方位角誤差信号及び高低角
誤差信号を得ることが可能なモノパルス受信機を
提供することを目的とする。
(6) 本発明構成の要点 第2図の実施例を詳細に説明するに先だつて、
第3図のタイムチヤートを用いて本発明の原理的
な説明をする。
第3図の如く、第4スイツチ信号21に同期し
たタイミングを持つた第2スイツチ信号19によ
つて、和信号6を位相変調器42を介して変調す
ると、π/2ラジアン位相差のある、次のような
時分割された位相変調器出力22(X22)を得る。
X22=cosωt sinωt ……(7) そして、この出力22を周波数変換した出力1
2が同期検波器37の基準信号となる。
前記第4スイツチ信号21に同期した第3スイ
ツチ信号20によつて第1切換器出力9(X9
は同様に時分割されているので、 X9=d1cosωt d1cosωt ……(8) となる。この出力9は周波数変換されて出力13
となり同期検波器37の入力信号となる。
それぞれの中間周波増幅器35,36は互いに
θラジアンの位相差があると、同期検波器出力1
4を平滑化した低域通過ろ波器出力15(X15
は、下記のような時系列信号になる。
X15=2X22d1cos(ωt+θ) d2cos(ωt+θ) =d1cosθ d1sinθ d2sinθ d2cosθ 式(9)の、低域通過ろ波器出力15は、第4スイ
ツチ信号21のタイミングでデイジタル演算器4
4で取り込まれるので、次の関係から位相誤差θ
は計算できる。
θ≒tan-1d1sinθ/d1cosθ ≒tan-1d2sinθ/d2cosθ ……(10) 方位角誤差信号16(Az)及び高低角誤差信
号17(El)は Az=d1cosθ・cos(tan-1d1sinθ/d1cosθ)+d
1sinθ・sin(tan-1d1sinθ/d1cosθ)=d1……(11)
El=d2cosθ・cos(tan-1d2sinθ/d2cosθ)+d
2sinθ・sin(tan-1d2sinθ/d2cosθ)=d2……(12)
より位相誤差θを補正して正確に求まる。なお、
第3図のθは0.2ラジアンの場合を例示した。
(7) 本発明の実施例 本発明の実施例である第2図について、さらに詳
細に説明する。
モノパルスアンテナを構成する4個のマルチビ
ームのアンテナ30にて目標からの入力信号1を
受信し、4個のマルチビームにそれぞれ対応した
アンテナ出力2,3,4,5を得て、モノパルス
比較器31へ入力すると和信号6、方位角の誤差
情報を含む第1差信号7及び高低角の誤差情報を
含む第2差信号8を得る。
和信号6は位相変調器42を用いて第2スイツ
チ信号発生器43により作られた第2スイツチ信
号19により、時分割されたπ/2ラジアンの位
相差の位相変調された信号である位相変調器出力
22となり、第1混合器33により局部発振器4
1の出力25を用いて第1混合器出力10とな
る。この出力10は第1中間波増幅器35によつ
て増幅され、第1中間周波増幅器出力12となつ
て、同期検波器37の基準信号になる。
一方、第1差信号7及び第2差信号8は、第3
スイツチ信号20によつて第1切換器32を駆動
して、第1差信号7及び第2差信号8に交互に切
換えることにより、第1切換器出力9となる。第
1信号7及び第2差信号8を時分割した信号であ
る第1切換器出力9は第2混合器34により、局
部発振器出力25を用いて第2混合器出力11と
なり、第2中間周波増幅器36によつて増幅さ
れ、第2中間周波増幅器出力13となつて、同期
検波器37の入力信号となる。同期検波器出力1
4は低域通過ろ波器38により、高周波成分は除
去され、低域通過ろ波器出力15となる。デイジ
タル演算器44は式(10)、(11)、(12)の計算を実
行して、方位角誤差信号16及び高低角誤差信号
17を得る。第2スイツチ信号発生器43は位相
変調器42を駆動するための第2スイツチ信号1
9、第1切換器32を駆動するための第3スイツ
チ信号20及び式(9)の低域通過ろ波器出力15の
信号をクロストークなしにデイジタル演算器44
に取り込むために必要なタイミングパルスである
第4スイツチ信号21をそれぞれ発生する。
(8) 実施例の補足説明 (ア) これまで中間周波増幅器が2個の2チヤンネ
ルモノパルス受信機について説明したが、差信
号7,8に対応させてそれぞれ中間周波増幅器
を設けた中間周波増幅器が3個の3チヤンネル
モノパルス受信機にすることも、第1切換器を
除きデイジタル演算器のアナログ入力を2チヤ
ンネルにすれば、方位角誤差信号16及び高低
角誤差信号17が得られるので、さらに高感度
を要求する場合には可能である。
(イ) これまでの説明では和信号を位相変調したが
差信号を位相変調しても式(10)、(11)、(12)の
関係から方位角誤差信号及び高低角誤差信号を
求めることができる。
(ウ) 位相変調器42及び第1切換器32を混合器
33及び34の前に接続したが、位相変調器4
2及び第1切換器32は混合器33及び34の
後に接続しても良い。
(9) 本発明の効果 (ア) 入力信号の振幅が大きく変動するか、あるい
は入力信号の周波数の変動により、2つの中間
周波増幅器の位相誤差が生じても、誤差の影響
を打ち消して常に正しい方位角誤差信号及び高
低角誤差信号を得ることができる。
(イ) 中間周波増幅器の帯域通過ろ波器に水晶のよ
うに非常にQの高い素子を使用した増幅器では
特性のよく揃つた2つのペア水晶を選びそして
同じく特性の良く揃つた増幅器を選ぶことは技
術的に極めて困難である。本発明の装置は位相
変調器及びデイジタル演算器44がよけいに増
えるが、それでも2つの特性のそろつた中間周
波増幅器を製作する困難さに比べれば、なお経
済的に有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図はモノパルス受信機の従来例を示すブロ
ツク図、第2図は本発明に係るモノパルス受信機
の実施例を示すブロツク図、第3図は第2図の実
施例を説明するためのタイムチヤートである。 1……入力信号、2,3,4,5……アンテナ
出力、6……和信号、7……第1差信号、8……
第2差信号、9……第1切換器出力、10……第
1混合器出力、11……第2混合器出力、12…
…第1中間周波増幅器出力、13……第2中間周
波増幅器出力、14……同期検波器出力、15…
…低減通過ろ波器出力、16……方位角誤差信
号、17……高低角誤差信号、18……第1スイ
ツチ信号、19……第2スイツチ信号、20……
第3スイツチ信号、21……第4スイツチ信号、
22……位相変調器出力、25……局部発振器出
力、30……アンテナ、31……モノパルス比較
器、32……第1切換器、33……第1混合器、
34……第2混合器、35……第1中間周波増幅
器、36……第2中間周波増幅器、37……同期
検波器、38……低域通過ろ波器、39……第2
切換器、40……第1スイツチ信号発生器、41
……局部発振器、42……位相変調器、43……
第2スイツチ信号発生器、44……デイジタル演
算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 モノパルスアンテナ及びモノパルス比較器を
    持つたモノパルス受信機において、前記モノパル
    ス比較器の出力の1つである前記モノパルスアン
    テナの和信号を切換信号を用いて、位相変調器に
    より、交互にπ/2ラジアンだけ位相差のある時
    系列信号に位相変調して同期検波器の基準信号と
    し、一方前記モノパルス比較器の出力である差信
    号を前記基準信号を用いて前記同期検波器によつ
    て同期検波したときに前記切換信号に同期して得
    られるそれぞれの信号を、前記切換信号と同期し
    てデイジタル演算器によつてデイジタル化し逆正
    接の計算を実行して位相誤差を求め、前記和信号
    と前記差信号の間の位相誤差を補正して方位角誤
    差信号及び高低角誤差信号を得ることを特徴とす
    るモノパルス受信機。 2 モノパルスアンテナ及びモノパルス比較器を
    持つたモノパルス受信機において、前記モノパル
    ス比較器の出力である前記モノパルスアンテナの
    差信号を切換信号を用いて位相変調器により、交
    互にπ/2ラジアンだけ位相差のある時系列信号
    に位相変調し、一方前記モノパルス比較器の出力
    である和信号を同期検波器の基準信号として前記
    位相変調された信号を同期検波したときに前記切
    換信号に同期して得られるそれぞれの信号を、前
    記切換信号と同期してデイジタル演算器によつて
    デイジタル化し逆正接の計算を実行して位相差を
    求め、前記和信号と前記差信号の間の位相誤差を
    補正して方位角誤差信号及び高低角誤差信号を得
    ることを特徴とするモノパルス受信機。
JP17651283A 1983-09-26 1983-09-26 モノパルス受信機 Granted JPS6069578A (ja)

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