JPH04115182A - チャープパルス信号の位相差検出回路 - 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、チャープパルスの位相を検出するチャープパ
ルス信号の位相差検出装置に関し、特に、アクティブ・
フェーズド・アレイ・レーダにおける位相制御のために
被測定系の挿入位相によるチャープパルスの位相変化を
検出するチャープパルス信号の位相差検出装置に関する
。

［従来の技術］ レーダーの探知距離を延ばすには送信パルスのエネルギ
ーを大きくすればよく、同エネルギーを大きくするには
送信パルスの尖頭電力とパルス幅の積を大きくする必要
がある。

しかし、送信パルスの尖頭電力を大きくする場合は送信
デバイスの耐圧のために上限があり、方、パルス幅を大
きくする場合は距離分解能が低下する。

このジレンマを解決する方法として従来よりチャーブ・
レーダ方式が知られている。このチャーブ・レーダ方式
の原理は、周波数変調された送信パルス（パルス幅Ｐｗ
、周波数幅ΔＦ）が目標物によって反射され、受信回路
に導かれたときに同送信パルスと逆の遅延特性を持つデ
バイスあるいはプロセッサによって短いパルスに圧縮し
、分解能を低下させることなくレーダーの探知距離を延
ばすというものである。

ところで、アクティブ・フェーズド・アレイ・レーダは
複数のアクティブアンテナ素子を備え、各アンテナ素子
から放射される送信信号の位相を所定値に合わせること
により、所定方向に指向するビームを形成する。

このアクティブ・フェーズド・アレイ・レーダに上述し
たチャーブレーダ方式を適用するためには、チャープパ
ルスの位相を制御する必要があり、そのためにはチャー
プパルスの位相を検出したり基準値との差を検出するな
どの必要がある。

しかしながら、チャープパルスはパルス内で周波数が時
間とともに連続的に変化し、更に種々の回路の挿入及び
温度によっても変化するため、チャープパルスの位相を
正確に知ることは極めて難しく、従来、チャープパルス
の位相検出は行なわれていなかった。

［解決すべき課題］ 従来、チャープパルスの位相検出は行なわれておらず、
アクティブ・フェーズド・アレイ・レーダに必要な位相
の変化量を測定することができないために、チャーブレ
ーダ方式をアクティブ・フェーズド・アレイ・レーダに
適用することができないという課題があった。

そこで、チャープパルスの位相変化が測定できれば極め
て有用である。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、チャ
ープパルスの位相変化を測定することが可能なチャープ
パルス信号の位相差検出装置の提供を目的とする。

［課題の解決手段］ 上記目的を達成するため、第１の請求項にかかる発明は
、入力されるチャープパルスの位相をそれぞれ別個に測
定する第１及び第２の位相測定手段と、基準チャープパ
ルスを発生して同発生した基準チャープパルスを上記第
１の位相測定手段に入力せしめるとともに被測定系を介
して上記第２の位相測定手段に入力せしめる基準パルス
発生手段と、上記第１及び第２の位相測定手段によって
測定された位相の差を算出する演算手段とを備えた構成
としである。

また、第２の請求項にかかる発明は、請求項１に記載の
チャープパルス信号の位相差検出装置において、上記第
１及び第２の位相測定手段は、入力されたチャープパル
スに９０度の位相差を宵する信号を乗算するＩＱ分離手
段と、同分離された■信号とＱ信号とにもとづいて上記
入力されたチャープパルスの位相を検出する位相算出手
段とを備えた構成としである。

［作用］ 上記のように構成した請求項１にかかる発明においては
、基準パルス発生手段が基準チャープパルスを発生し、
第１の位相測定手段が同発生した基準チャープパルスの
位相を検出するとともに、第２の位相測定手段は被測定
系を介して入力される上記基準チャープパルスの位相を
検出し、演算手段が上記第１及び第２の位相測定手段に
よって測定された位相の差を算出する。

すなわち、時事変動するチャープパルスの位相を第１及
び第２の位相測定手段で測定し、測定された位相の差に
よって被測定系の挿入位相を検出する。

また、上記のように構成した請求項２にかかる発明にお
いては、上記第１及び第２の位相測定手段において、Ｉ
Ｑ分離手段が入力されたチャープパルスに９０度の位相
差を有する信号を乗算してＩ信号とＱ信号に分離し、位
相算出手段が同分離されたＩ信号とＱ信号とにもとづい
て上記入力さレタチャーブバルスの位相を検出する。

すなわち、色位相と同様のＩＱ方式によってチャープパ
ルスの位相を検出する。

［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかるチャープパルス信
号の位相差検出装置のプロ・ツク図である。

同図において、チャープパルス信号発生器１はチャープ
パルス信号を出力し、同出力されるチャープパルス信号
は、そのままおよび被測定系２を介して第１および第２
ののチャープパルス位相測定器３ａ、３ｂに入力されて
いる。一方、タイミング発生器４はチャープパルス信号
発生器１に対してチャープパルス信号の出力タイミング
を指示するとともに、同出力タイミングに対応した位相
測定タイミングに第１および第２のチャープパルス位相
測定器３８．３ｔ）に対して位相測定を指示する。

第１および第２のチャープパルス位相測定器３ａ、３ｂ
が測定した測定位相は演算回路５に入力されており、同
演算回路５は同入力される測定位相の差を算出して被測
定系２における挿入位相として位相データを出力する。

第２図は、第１図に示す第１および第２のチャープパル
ス位相測定器３ａ、３ｂの構成を示すブロック図である
。

入力端６より入力されるチャープパルス信号は混合器７
ａ、７ｂに入力されており、混合器７ａにはこの他にＣ
０ＨＯ８から出力されるＣ　ＯＨＯ信号が９０度位相遅
延回路９を介して入力され、混合器７ｂにはＣＯＨＯ８
から出力されるＣ０ＨＯ信号がそのまま入力されている
。混合器７８７ｂは両入力信号を混合し、同混合した信
号をそれぞれ低域ろ波器１０ａ、Ｊｏｂに出力する。

低域ろ波器１０ａ、１０ｂの出力はサンプルホールド回
路１１ａ、ｌｌｂに入力され、同サンプルホールド回路
１１ａ　　Ｉｌｂはタイミング発生器４の出力するタイ
ミング信号が入力されたときに低域ろ波器１０ａ、１０
ｂの出力を保持する。

同サンプルホールド回路１１ａ、ｌｌｂの保持した値は
それぞれＡ／Ｄ変換器１２ａ、１２ｂを経てディジタル
信号に変換された後、Ｑ信号および■信号としてＣＰＵ
１３に入力され、同ＣＰｔＪ　１３はこれらのＱ信号と
■信号より ｔａｎ　　　　（Ｑ／Ｉ） にて上記入力されたチャープパルス信号の位相を算出す
る。

次に、上記構成からなる本実施例の動作を説明する。

チャープパルス信号発生器１から出力されるチャープパ
ルス信号Ｃｈｐは、 Ｃｈｐ＝Ａｃｏｓ（２ｚｒ　ｆｅ・ｔ＋θｌ＋φ（ｔ）
）（−Ｐｖ／２≦ｔ≦Ｐマ／２）　　　　　　　　　　
　・・・（１）で表される。

但し、Ａは信号の振幅を表す任意の定数、ｆｃはキャリ
ア周波数、ｔは時間、Ｏ１は初期位相を表す任意の定数
、Ｐｗはチャープパルスのパルス幅であり、φ（１）は
時間ｔの関数で （−Ｐｖ／２≦　ｔ≦Ｐｖ／２） ・・・　（２） 被測定系２による挿入位相をΦとすればチャープパルス
信号発生器１より発生するチャープパルス信号Ｃｈｐは
式（１）で表されるので第１のチャブパルス位相測定器
３ａへの入力信号Ｐａ１ｎはＰ　ａｉｎ＝Ａｃｏｓ（２
πｆｅ−１＋θ１＋φ（１）−Φ）　　・＝（３）で表
される。

ＣＯＨＯ８から出力されるＣ０ＨＯ信号Ｐ　ｅｏｈ。

を Ｐ　ｃｏｈｏ＝Ｂｃｏｓ（２ｙｒ　ｆｅ・ｔ＋θ２）　
　　　　　　　　　・　　（４）とする（Ｃ２は位相を
表す任意の定数）とき、チャープパルス位相測定器３ｂ
への入力信号Ｐ　ａｉｎにＣ０ＨＯ信号Ｐｃｏｈｏを遅
延回路９で９０６ずらした信号を混合器７ａにて混合し
、低域ろ波器１゜ａで高調波成分を除去すると、第２図
に示すａ点における信号Ｑａは、 １　。

Ｑ　ａ＝　　ＡＢｓ＋ｎ（φ　（１）十０１−０２−Φ
）・・・　（５） となる。また、入力信号Ｐａ１ｎにＣ０ＨＯ信号Ｐｃで
表され、ΔＦは分散帯域幅である。

ｏｈｏを混合器７ｂにて混合し、低域ろ波器ｌｏｂで高
調波成分を除去すると、 第２図に示すｂ点にお ける信号１ａは、 １　　ａ＝　　ＡＢＣＯ３（φ　（１）＋０１θ　２−
Φ　） ・・・　（６） となる。

第３図は、信号Ｑａと信号１ａの波形を示している。

タイミング発生器４が発生するタイミングに従ってパル
ス中央、即ち、１＝０において信号Ｑａ及び信号Ｉａを
それぞれサンプルホールド回路１１ａとサンプルホール
ド回路ｌｌｂでサンプリングし、更にＡ／Ｄ変換器１２
ａとＡ／Ｄ変換器１２ｂでそれぞれディジタル信号に変
換する。このとき、ＣＰＵＩ　３に入力される信号は（
２）、　　（５）。

（６）式より １　　。

Ｑ　ａ＝Ｑ　ａ（ｔ＝ｏ）＝　　ＡＢｓ＋ｎ（θ　ｌ−
θ　２−Φ）　　　　　・　　（７）１　　ａ＝Ｉ　　
ａ（ｔ；ｏ）＝　ＡＢｃｏｓ（θ　ｌ−θ２−Φ）　　
　　−（８）となり、ＣＰＵＩ３からは位相測定データ
ＤａＤ　ａ＝ｔａｎ　　（Ｑ　ａ／　Ｔ　ａＬ＋θ１−
θ２−Φ　　　＝・（９）が出力される。

また、第２のチャープパルス位相測定器３ｂに対しては
被測定系２の入力信号であるチャープパルス信号Ｃｈｐ
が入力されるので、同第２のチャブパルス位相測定器３
ｂからは位相測定データＤＤｂ−θ　１−θ　２　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　（］　
Ｏ０が出力される。

演算回路５は、第１のチャープパルス位相測定器３ａに
よる位相測定データ　Ｄａから第２のチャープパルス位
相測定器３ｂによる位相測定データＤｂを減算し、位相
差Φを求める。

Ｄ　ａ−Ｄ　ｂ＝−Φ　　　　　　　　　　　　−（１
１）同位相差Φは被測定系２による挿入位相であるので
、チャープパルスの位相変化を測定できたことになる。

すなわち、チャープパルス信号の位相を検出する際、時
間とともに変化するパルス内の位相を電圧レベルに変換
し、第３図に示すようにパルス中央、すなわち１＝０の
ときにおける電圧レベルをサンプリングしたＱ信号（１
＝０）と■信号（ｔ＝０）とから位相を導出する。そし
て、このようにして検出される被測定系における大力チ
ャープパルスと出力チャープパルスの位相差から当該被
測定系の挿入位相を検出することができる。

また、このときタイミング発生器４の出力タイミングに
よってチャープパルス信号とＣＯＨＯ８の出力信号Ｐ　
ｃｏｈｏとの同期をとる（θ１＝０２とする）ことによ
り、直接、被測定系２の挿入位相を測定できる。

なお、上記実施例においては、サンプリングのタイミン
グを１＝０として述べてきたが、サンプリングのタイミ
ングをパルス内のどこにとっても同様の結果が得られる
。サンプリングのタイミングをｔ　＝　ｔ　Ｏ（−Ｐｖ
／２≦ｔｏ≦Ｐｖ／２）にとったときはチャープパルス
信号と第２図のＣＯＨＯ８の出力信号との同期をとり、 φ（ｔｖ）＋θ１−θ２−０　　　　　　　　　　　　
　・・・　（１２）とすれば、直接被測定系２の挿入位
相を測定できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、時間とともに変化するチ
ャープパルス信号の位相を電圧レベルに変換して位相を
導出することにより、被測定系の挿入位相を検出するこ
とができ、ひいてはチャープパルスの位相変化を測定す
ることが可能なチャープパルス信号の位相差検出装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるチャープパルス信号
の位相差検出装置のブロック図、第２図は第１図におけ
る第１及び第２のチャープパルス位相測定器の詳細なブ
ロック図、第３図は第２図における８点とｂ点の信号波
形図である。 １・・チャープパルス信号発生器 ２・・・被測定系 ３ａ。 ｂ・・・チャープパルス位相測定器 ４・・・タイミ ング発生器 ５・・・演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力されるチャープパルスの位相をそれぞれ別個
   に測定する第１及び第２の位相測定手段と、基準チャー
   プパルスを発生して同発生した基準チャープパルスを上
   記第１の位相測定手段に入力せしめるとともに被測定系
   を介して上記第２の位相測定手段に入力せしめる基準パ
   ルス発生手段と、上記第１及び第２の位相測定手段によ
   って測定された位相の差を算出する演算手段と を具備することを特徴とするチャープパルス信号の位相
   差検出装置。
2. （２）上記請求項１に記載のチャープパルス信号の位相
   差検出装置において、上記第１及び第２の位相測定手段
   を、入力されたチャープパルスに９０度の位相差を有す
   る信号を乗算してＱ信号とＩ信号に分離する分離手段と
   、同分離されたＱ信号とＩ信号とにもとづいて上記入力
   されたチャープパルスの位相を検出する位相算出手段と
   を備えて構成したことを特徴とするチャープパルス信号
   の位相差検出装置。