JPH0545448A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 目標物の距離を計測する距離計測部２１にて
距離変化率も計測し、これよりドップラ周波数偏移量を
算出して追尾受信部２２における周波数変換器１３の局
部発振器１７の発振周波数を変化させるＡＦＣループを
構成し、さらに距離計測部２１にメインローブ検出器１
８を付加した構成とした。 【効果】 ドップラ周波数偏移を補償でき、レンジビデ
オのメインローブにロックできるため、精度の高いレー
ダ装置が得られる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、飛翔体等の目標物を
捕捉，追尾して、目標物の角度および距離等を計測する
レーダ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来のレーダ装置を示すブロック
図であり、図において、１はビームを目標物方向にむけ
て電波を送受信するアンテナ、２は送受切換器、３は送
信機、４は受信機、５は距離誤差検出器、６は距離カウ
ンタ制御回路、７は距離ゲート発生器、８は角度誤差検
出器、９はアンテナ駆動制御回路、１０は距離計測部、
１１は追尾受信部である。

【０００３】次に動作について説明する。例えば、周波
数変調方式のパルス圧縮では、距離ゲート発生器７より
出力されるタイミングパルスをもとに、直線ＦＭで周波
数変調した伸長パルス（チャープパルス）を送信機３よ
り送受切換器２を経由してアンテナ１に送り、電波を空
間に放射する。アンテナ１はアンテナ駆動制御回路９に
より、そのビーム軸方向が目標物を指向するように駆動
される。目標物に当たって反射した電波は、再びアンテ
ナ１で受信され、送受切換器２を経由して受信機４に供
給される。ここで受信信号は、低雑音増幅，中間周波数
変換，フィルタリング，パルス圧縮および検波が行われ
て、距離計測用のビデオ信号を得る。パルス圧縮は、遅
延時間が周波数に対応して変化する分散型遅延線（ＤＤ
Ｌ）により行う。

【０００４】なお、アンテナ１でモノパルス方式により
検出された角度誤差信号は、角度誤差検出器８によりビ
ーム軸方向と目標物方向の角度誤差に比例した両極性の
直流誤差電圧として検出される。アンテナ１はアンテナ
駆動制御回路９により、上記誤差電圧が０となるように
駆動され、その指向角度は計測すべき目標物角度と一致
する。

【０００５】また、受信機４で検出されたビデオ信号
は、距離誤差検出器５に供給され、スプリットゲート方
式によるディスクリミネータで両極性の直流距離誤差電
圧として検出される。この検出動作を図３に示す。受信
ビデオを２つのゲート（ＥＡＲＬＹゲート，ＬＡＴＥゲ
ート）で分割し、前後のビデオ信号を差動増幅して積分
し、距離誤差電圧を得る。そして、距離カウンタ制御回
路６に距離誤差電圧が供給され、誤差電圧が０となるよ
うに距離カウンタを駆動し、このカウンタ値は計測すべ
き目標物距離と一致する。この計測において、必要なタ
イミング信号は距離ゲート発生器７より供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は以
上のように構成されているので、目標物の移動によるド
ップラ周波数偏移があると、受信機内でのパルス圧縮に
おいて、入力信号周波数が変化するため、受信パルスの
一部しか圧縮されなくなり、パルス幅が広がると同時に
パルス振幅も減少してＳ／Ｎが劣化し、さらにレンジサ
イドローブレベルも増加するなどの問題点があった。こ
こで、ドップラ周波数偏移がない場合と、ある場合の圧
縮後パルス波形を図４と図５に示す。また、レンジサイ
ドローブが存在すると、スプリットゲート方式による距
離誤差検出器では、メインローブ以外でも誤差電圧が０
となる擬似ロックオンが発生するなどの問題点があっ
た。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ドップラ周波数偏移があっても
正常なパルス圧縮ができるとともに、レンジサイドロー
ブが発生してもメインローブにロックオンして距離追尾
ができるレーダ装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーダ装
置は、距離および距離変化率を計測する距離計測部と、
上記距離変化率が供給されることによって自動周波数制
御をかけることができる追尾受信部と、該追尾受信部の
受信ビデオ信号のメインローブを検出するメインローブ
検出器とを備え、上記距離計測部内の距離誤差検出器が
受信ビデオ信号のメインローブにロックできるようにし
たものである。

【０００９】

【作用】この発明における自動周波数制御フィードバッ
クループは、パルス圧縮用ＤＤＬ入力でのドップラ効果
による周波数偏位量を吸収するように働く。また、メイ
ンローブ検出器は、パルスのトータルパワーをスレッシ
ュホルド値と比較することによりメインローブを検出す
るので、サイドローブへの擬似ロックオンが防止でき
る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の一実施例によるレーダ装置を示す
ブロック図であり、図２と同一符号は同一または相当部
分を示し、１２は高周波受信信号を増幅する低雑音増幅
器、１３は受信信号を中間周波数に変換する周波数変換
器、１４は自動利得制御機能を有する中間周波増幅器、
１５は直線ＦＭ変調されたチャープパルスを短パルスに
圧縮するパルス圧縮器、１６は圧縮パルスを検波するビ
デオ検波器、１７は外部からの信号により発振周波数を
変化できる局部発振器、１８はビデオ信号にゲートをか
けて積分し、レンジビデオのメインローブを検出するメ
インローブ検出器、１９は距離計測を行う距離カウンタ
制御回路、２０は距離データ出力から距離変化率を求め
る距離変化率検出回路、２１は距離計測部、２２は追尾
受信部である。

【００１１】目標物とレーダの間で相対運動がある場
合、目標物のレーダ半径方向相対速度をＶ_r とすると、
反射波がうけるドップラ効果による周波数偏移ｆ_d は下
式にて与えられる。

【００１２】ｆ_d ＝２Ｖ_r ・ｆ／Ｃ …
(1)

【００１３】ここで、Ｃは光速、ｆはレーダ送信周波数
である。

【００１４】パルス圧縮を行う場合は、送信パルスに周
波数変調をかけて放射するため、反射波はこの周波数変
調と上記のドップラ周波数偏移を受ける。受信系のパル
ス圧縮器１５は、送信パルスの周波数変調に応じた遅延
特性をもっているため、受信機のみのＡＦＣなどでドッ
プラ周波数偏移を補償することはできない。そこで、距
離カウンタ制御回路１９の出力から距離変化率検出回路
２０によりＶ_r を検出し、(1) 式によってｆ_d を算出
し、この分だけ周波数変換器１３の局部発振器１７の発
振周波数を変化させるというＡＦＣループを構成するこ
とにより、パルス圧縮器１５の入力パルスはドップラ周
波数偏移による影響を受けず、送信パルスの周波数変調
をそのまま再現するため正常なパルス圧縮を行うことが
できる。

【００１５】ドップラ周波数偏移を受けた状態での圧縮
後パルス波形は、例えば図５に示すように波形歪みを起
こすが、ドップラ周波数偏移が３７６ＫＨｚの場合、メ
インローブはサイドローブより１８ｄＢ高く検出できる
ため、距離計測部２０での距離計測において、精度は劣
化するが計測は可能である。距離カウンタ制御回路１９
では、カウンタ値が計測距離を示すため、このカウンタ
値の変化率を求めると、目標物のレーダ半径方向相対速
度Ｖ_r となる。このようにして得たＶ_r から算出される
ｆ_d を局部発振器１７に供給すると、圧縮後パルス波形
は図４に示すように正常な波形となり、距離計測精度が
高まる。

【００１６】ところでパルス圧縮においては、受信ビデ
オ信号にレンジサイドローブが発生し、これが存在する
と図６に示すようなスプリットゲート方式の高精度距離
計測では、メインローブ以外のところでも距離誤差が０
になる擬似ロックが発生する可能性があるため、図７に
示すようにメインローブ検出器１８によりビデオ信号を
同相増幅し、それを積分して基準レベルと比較すること
によりメインローブ検出を行って、擬似ロックの防止を
計っている。

【００１７】なお、メインローブ検出においてシステム
の特性上、レンジサイドローブが十分低い場合には、受
信ビデオ信号レベルを直接メインローブ検出スレッショ
ルドレベルと比較してメインローブを検出することも可
能である。

【００１８】また、上記実施例では、目標のレーダ半径
方向相対速度Ｖ_r を検出するのに距離変化率検出回路２
０を付加し、距離カウンタ出力値の変化率を求める方法
で示したが、距離追尾を行うのに、図８に示すように、
トラッキングサーボ型の閉ループ構成とし、距離変化率
をループ内の信号から直接得ることも可能である。

【００１９】図８はこの発明の他の実施例によるレーダ
装置を示すブロック図であり、図１と同一符号は同一ま
たは相当部分を示し、２３はサーボ増幅回路、２４は電
圧制御発振器（ＶＣＯ）、２５は距離カウンタ、２６は
距離ゲート制御回路である。次に動作について説明す
る。サーボ増幅回路２３は距離誤差検出器５の誤差信号
を制御増幅し、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２４を駆動す
る。電圧制御発振器（ＶＣＯ）２４の出力パルスは、距
離カウンタ２５を駆動し、距離データを出力する。距離
カウンタ２５の出力は距離ゲート制御回路２６に供給さ
れ、距離誤差検出器５の距離ゲート位置を制御し、距離
誤差を０とする。ここで、サーボ増幅回路２３に積分補
償、例えば伝達関数

【００２０】

【数１】 （ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは定数である。）

【００２１】を用いると、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２
４および距離カウンタ２５にて、さらに信号が積分され
るため、この閉ループは、いわゆる２型サーボ系とな
り、目標の動きについて、定常速度偏差が０となる。従
って、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２４を駆動する、この
サーボ増幅回路２３の出力は目標の速度に一致し、距離
変化率を表すことになるので、本信号を用いてＡＦＣを
かけることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば目標物
の移動によるドップラ周波数偏移を、距離計測部で検出
する目標物速度を用いて、周波数変換時に補償するよう
にＡＦＣループを構成するとともに、パルス圧縮に伴う
レンジサイドローブに距離追尾系が擬似ロックしないよ
うメインローブ検出器を設けたことにより装置が安価に
でき、また、精度の高いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるレーダ装置を示すブ
ロック図である。

【図２】従来のレーダ装置を示すブロック図である。

【図３】距離誤差検出器検出動作を示す図である。

【図４】ドップラ周波数偏移がない場合のパルス圧縮後
の波形を示す図である。

【図５】ドップラ周波数偏移がある場合のパルス圧縮後
の波形を示す図である。

【図６】レンジサイドローブが存在する時の距離誤差検
出動作を示す図である。

【図７】レンジサイドローブが存在する時の距離誤差検
出／メインローブ検出動作を示す図である。

【図８】この発明の他の実施例によるレーダ装置を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ アンテナ ２ 送受切換器 ３ 送信機 ５ 距離誤差検出器 ７ 距離ゲート発生器 ８ 角度誤差検出器 ９ アンテナ駆動制御回路 １２ 低雑音増幅器 １３ 周波数変換器 １４ 中間周波増幅器 １５ パルス圧縮器 １６ ビデオ検波器 １７ 局部発振器 １８ メインローブ検出器 １９ 距離カウンタ制御回路 ２０ 距離変化率検出回路 ２１ 距離計測部 ２２ 追尾受信部 ２３ サーボ増幅回路 ２４ 電圧制御発振器（ＶＣＯ） ２５ 距離カウンタ ２６ 距離ゲート制御回路

【手続補正書】

【提出日】平成４年２月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣澤 春任 神奈川県川崎市宮前区有馬６−７−１− 202 (72)発明者 市川 満 神奈川県茅ケ崎市常盤町８−６ (72)発明者 伊藤 富美夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社通信機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標物を追尾し、その角度と距離等をパ
   ルス圧縮方式により計測するレーダ装置において、 距離および距離変化率を計測する距離計測部と、 上記距離変化率が供給されることによって自動周波数制
   御をかけることができる追尾受信部と、 該追尾受信部の受信ビデオ信号のメインローブを検出す
   るメインローブ検出器とを備え、 上記距離計測部内の距離誤差検出器が受信ビデオ信号の
   メインローブにロックできるようにしたことを特徴とす
   るレーダ装置。