JPH0547880U - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビーム配列を最適化し、ホールをなくすとと
もにビーム走査制御を簡素化することを目的とする。 【構成】 移相器を備えたフェーズド・アレー・アンテ
ナと、送受切換器、励振発振器、受信機、信号処理器及
びビーム指向角を設定するビーム制御器と、移相器に位
相を設定するビーム走査器と、ビーム指向角データから
ビーム形状を計算するビーム形状演算回路を備えたレー
ダ装置。 【効果】 ビーム配列及びビーム走査制御を簡素化し、
かつビーム走査位置数を限定することでビーム走査周期
を短縮する効果がある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はフェーズド・アレー・アンテナを用いて、一定区間のビーム走査を 行うレーダ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図５は従来の代表的なフェーズド・アレー・アンテナを備えたレーダ装置の機 能ブロック図を示すものであり、図において１は空間にビームを放射し、受信す るフェーズド・アレー・アンテナ、２は送受切換器、３は送信信号を発生する励 振発振器、４は上記フェーズド・アレー・アンテナの受信信号をビデオ信号に変 換する受信機、５はビデオ信号から所望の信号を抽出する信号処理器、６は送受 タイミング発生回路、７はビーム指向角を設定し、アンテナ面座標に変換するビ ーム制御器、８はアンテナ面座標をアレー・アンテナに内蔵する移相器の位相デ ータに変換するビーム走査処理器である。

【０００３】 次に動作について説明する。従来のフェーズド・アレー・アンテナを備えたレ ーダ装置は上記のように構成され、励振発振器３で発生した送信信号を送受切換 器２を通してフェーズド・アレー・アンテナ１に供給する。フェーズド・アレー ・アンテナ１はこの送信信号を送受信タイミング発生回路６で発生する送信トリ ガ信号により空間に放射するとともに、目標からの反射信号を受信し、送受切換 器２を通して受信機４に入力する。受信機４は受信信号をビデオ信号に変換し、 信号処理器５に供給する。信号処理器５はビデオ信号から所要の目標信号を抽出 する。一方ビーム制御器７はビーム走査シーケンスを制御してビーム指向角を設 定し、そのビーム指向角を空間の絶対座標系からアンテナ面座標系データに変換 し、送受信タイミング発生回路６で発生する送信トリガ信号によりビーム走査処 理器８に供給する。ビーム走査処理器８はアンテナ面座標系データをフェーズド ・アレー・アンテナ１に内蔵する移相器の位相データに変換してフェーズド・ア レー・アンテナ１に供給し、位相データを設定することにより送受信信号のビー ム指向角を制御する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従来のレーダ装置ではビーム形状が固定であり、一定のビーム走査時間間隔で 半球空間をビーム走査するような場合において、空間上へのビーム放射電力の抜 け（ホール）をなくすためにビームを均等な間隔で配列しようとしても平面に配 列するのと異なり実現が困難である。また特に回転型のレーダの場合にはビーム 配列を複雑に組んで、ビーム走査の制御方式を複雑にするか、あるいはビームの 重なりの無駄が発生するかホールが発生するという問題点があった。

【０００５】 この考案では上記のような課題を解消するためになされたものであり、ビーム 形状を任意に設定できるというフェーズド・アレー・アンテナの特徴を利用し、 仰角に応じたビーム形状を設定することで最適なビーム配列を実現できるととも に、ビーム走査の制御方式を単純にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案におけるビーム形状を計算する機能は、空間絶対座標でのビーム指向 角における最適なビーム形状を移相器の位相データとしてあらかじめ設定してお くことにより、ビーム指向角が変化するつどにビーム形状を計算するとともに、 設定しておいた位相データを選択することにより空間に放射するビームを制御す る。

【０００７】

【作用】

この考案に係わるレーダ装置は、ビーム走査位置に応じたビーム形状を計算す る機能を付加し、ビーム配列を最適化するとともに、ビーム走査を直線的にする ことが可能なため、ビーム走査制御方式を単純にできる。

【０００８】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において１〜８は上記 従来のレーダ装置と全く同一のものであり、９はビーム形状演算回路であり、ビ ーム制御器７のビーム指向角データよりその指向角における最適ビーム形状を計 算し、移相器の位相データに変換してビーム走査処理器に入力する。

【０００９】 次に動作について説明する。上記のように構成されたレーダ装置を用いて半球 空間をビーム走査する場合、仰角に応じたビーム走査位置数Ｎは次式で表される 。 Ｎ＝Ｎ₀ ｃｏｓθ_E …（１） Ｎ₀ ：仰角０゜におけるビーム走査位置数 θ_E ：ビーム仰角 Ｎ₀ ＝２π／（η・θ_B0） …（２） π：円周率 η：ビームの重ね合わせ率 θ_B0＝ビーム半値幅［ｒａｄ］

【００１０】 このＮをどの仰角においても一定にすれば、仰角へのビーム走査は直線的に動 作させるだけで、均等なビーム配置が可能となる。 したがって一定のビーム形状でビーム走査する従来のレーダ装置に比べてビー ム走査制御が単純化できる。

【００１１】 この様子を半球空間にビーム形状を仰角対応に変化させてビーム走査（配置） する場合を例にとり、覆域図を図２に示す。図において１０はレーダの覆域、１ １はビームスポット、θ_B0は基準のビーム半値幅、θ_B はビーム形状変更後のビ ーム半値幅である。また図３は従来のビーム形状を一定にした場合のビーム走査 （配置）例である。 図３に示すような従来の方式では仰角が大きくなるにしたがって、ビームが重 なりが多くなりむだが発生する。あるいはこれを回避するためにビーム配置を複 雑にするか、ホールの発生を許容してビーム配置を間引く必要がある。 また図２はビーム配置を単純にしてビーム走査制御を簡素化するのみならず、 ビーム走査位置数を限定することで、ビーム走査周期を短縮する様子も同時に説 明するものである。

【００１２】 図４はこの考案の実施例の原理を最も簡単に説明するものである。図４におい て１はフェーズド・アレー・アンテナであり、覆域の垂直断面図を単位円に見立 ててビーム走査の様子を示している。ここで覆域における最大走査仰角をθ_H 、 このときのビーム走査位置数をＮ_H とすると、各仰角でのビーム走査位置数を一 定にするには、各仰角での方位角ビーム幅θ_B を次式のように計算すればよい。 θ_B ＝θ_B0（ｃｏｓθ_E ／ｃｏｓθ_H ） …（３） θ_B0：基準のビーム半値幅 θ_E ：ビーム仰角 θ_H ：ビーム最大仰角

【００１３】 したがってＮ_H を基準にビーム形状を設定すれば、最も簡単にビーム配置を均 等にできる。

【００１４】

【考案の効果】

この考案は以上説明したように、ビーム走査角に対応したビーム形状を計算す る機能を付加することにより、ビーム配列を最適化できるのみならず、ビーム走 査制御方式も簡素化できる効果がある。 また、ビーム形状を変化させてビーム走査位置数を限定することにより、ビー ム走査周期を短縮する効果がある。 また、この考案の方式を応用することで、艦船等の動揺を生じる場所で使用さ れるレーダ装置においてもビーム走査制御方式も簡素化できる効果が期待できる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例によるレーダ装置の機能ブ
ロック図である。

【図２】この考案の効果を説明する覆域図である。

【図３】この考案の効果を説明するための従来の方式で
のレーダ覆域図である。

【図４】この考案の原理を説明するレーダ垂直覆域断面
図である。

【図５】従来のレーダ装置の機能ブロック図である。

【符号の説明】

１ フェーズド・アレー・アンテナ ２ 送受切換器 ３ 励振発振器 ４ 受信機 ５ 信号処理器 ６ 送受信タイミング発生回路 ７ ビーム制御器 ８ ビーム走査処理器 ９ ビーム形状演算回路 １０ レーダの覆域 １１ ビームスポット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波を放射及び受信し、かつ電子的にビ
   ーム放射方向を可変とする移相器を備えたフェーズド・
   アレー・アンテナと、ビーム指向角を設定してそのビー
   ム指向角を空間の絶対座標系からアンテナ面座標系に変
   換し、ビーム走査シーケンスを制御するビーム制御器
   と、そのビーム指向角データからビーム走査方向のビー
   ムスポット数が一定となるようにビーム形状を計算する
   ビーム形状演算回路と、このビーム形状とビーム指向角
   データを移相器の位相データに変換して移相器に設定す
   るビーム走査器を備えたことを特徴とするレーダ装置。