JPH0760177B2 - 同時周波数応答性レーダ信号送信システムおよびレーダ信号送信方法 - Google Patents
同時周波数応答性レーダ信号送信システムおよびレーダ信号送信方法Info
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- JPH0760177B2 JPH0760177B2 JP2154173A JP15417390A JPH0760177B2 JP H0760177 B2 JPH0760177 B2 JP H0760177B2 JP 2154173 A JP2154173 A JP 2154173A JP 15417390 A JP15417390 A JP 15417390A JP H0760177 B2 JPH0760177 B2 JP H0760177B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S13/00—Systems 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
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
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- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、妨害を受けにくいレーダ信号を送信する敏
捷レーダシステムおよびそのようなレーダ信号を送信す
る方法に関するものである。この発明について特定の応
用における例示的な実施例を参照にして説明されている
が、この発明はそれに限定されるものではないことを理
解すべきである。当業者はこの発明の技術的範囲内にお
いて、この発明の利用される付加的な分野の多くの変
形、変更、適用が可能であることを認識するであろう。
捷レーダシステムおよびそのようなレーダ信号を送信す
る方法に関するものである。この発明について特定の応
用における例示的な実施例を参照にして説明されている
が、この発明はそれに限定されるものではないことを理
解すべきである。当業者はこの発明の技術的範囲内にお
いて、この発明の利用される付加的な分野の多くの変
形、変更、適用が可能であることを認識するであろう。
［従来の技術］ 通常のレーダシステムは単一の搬送波周波数で狭い帯域
で動作する。その結果これらのシステムは妨害を受け易
い。この問題を解決するために多くの方式が開発され
た。その中の２つは周波数ホッピングおよびスプレッド
スペクトル方式である。周波数ホッピングは１つの搬送
波周波数でデータのブロックを伝送し、それから別の搬
送波周波数にホッピングして別のデータのブロックを伝
送し、以下同様の動作を行う。
で動作する。その結果これらのシステムは妨害を受け易
い。この問題を解決するために多くの方式が開発され
た。その中の２つは周波数ホッピングおよびスプレッド
スペクトル方式である。周波数ホッピングは１つの搬送
波周波数でデータのブロックを伝送し、それから別の搬
送波周波数にホッピングして別のデータのブロックを伝
送し、以下同様の動作を行う。
［発明の解決すべき課題］ 残念ながら周波数ホッピングが使用されるとき、信号対
雑音比を改善するために個々のパルスをコヒーレントに
加算することは不可能ではないにしても非常に困難であ
る。遅いホッピングはパルスの（位相）コヒーレント性
を保持することができるが、遅いホッピングは著しく妨
害を受ける。
雑音比を改善するために個々のパルスをコヒーレントに
加算することは不可能ではないにしても非常に困難であ
る。遅いホッピングはパルスの（位相）コヒーレント性
を保持することができるが、遅いホッピングは著しく妨
害を受ける。
さらに従来の周波数ホッピング方式では現在使用されて
いる進行波管増幅器の広い帯域幅を十分に利用していな
い。
いる進行波管増幅器の広い帯域幅を十分に利用していな
い。
したがって、この発明の目的は、妨害に対して安全で、
位相コヒーレント性の利点を備え電力効率がよく、現在
使用されている進行波管増幅器の広い帯域幅を有効に利
用することのできるレーダシステムおよびレーダ信号送
信方法を提供することである。
位相コヒーレント性の利点を備え電力効率がよく、現在
使用されている進行波管増幅器の広い帯域幅を有効に利
用することのできるレーダシステムおよびレーダ信号送
信方法を提供することである。
［課題解決のための手段］ この目的は、本発明のレーダ信号送信システムおよびレ
ーダ信号送信方法によって達成される。
ーダ信号送信方法によって達成される。
本発明のレーダ信号送信システムは、送信する搬送波信
号の位相をシフトする位相シフト手段と、側帯波を形成
するための周波数変調信号の振幅を調整する振幅調整手
段と、この振幅調整手段によって振幅の調整された周波
数変調信号を位相シフトされていない搬送波信号と混合
する平衡混合手段と、位相シフト手段から出力された位
相シフトされた搬送波信号と平衡混合手段から出力され
た信号とを組合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクト
ルラインを有するレーダ送信信号を形成して出力する加
算手段とを具備していることを特徴とする。
号の位相をシフトする位相シフト手段と、側帯波を形成
するための周波数変調信号の振幅を調整する振幅調整手
段と、この振幅調整手段によって振幅の調整された周波
数変調信号を位相シフトされていない搬送波信号と混合
する平衡混合手段と、位相シフト手段から出力された位
相シフトされた搬送波信号と平衡混合手段から出力され
た信号とを組合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクト
ルラインを有するレーダ送信信号を形成して出力する加
算手段とを具備していることを特徴とする。
また、本発明のレーダ信号送信方法は、送信する搬送波
信号の位相をシフトし、側帯波を形成するための周波数
変調信号の振幅を調整し、この振幅の調整された周波数
変調信号と位相シフトされていない搬送波信号とを混合
し、位相シフトされた搬送波信号と混合された出力とを
組合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクトルラインを
有するレーダ送信信号を形成し、そのレーダ送信信号を
送信することを特徴とする。
信号の位相をシフトし、側帯波を形成するための周波数
変調信号の振幅を調整し、この振幅の調整された周波数
変調信号と位相シフトされていない搬送波信号とを混合
し、位相シフトされた搬送波信号と混合された出力とを
組合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクトルラインを
有するレーダ送信信号を形成し、そのレーダ送信信号を
送信することを特徴とする。
［実施例］ この発明の実施例を添付図面を参照にして以下詳細に説
明する。
明する。
第１図にはこの発明の１実施例の簡単化されたレーダ信
号送信システム10が示されている。このシステム10は90
度位相シフト装置12、平衡混合器14、第１の減衰器16、
第２の減衰器18、および加算器20を備えている。励振装
置（基本発振器）または周波数基準装置（FRU）からの
供給された送信される搬送波信号は90度位相シフト装置
12と平衡混合器14とに入力される。90度位相シフト装置
12は供給された搬送波信号の位相をシフトして後述する
ような出力信号の周波数スペクトルラインにおいて中央
のスペクトルライン（すなわち中心の周波数の信号）を
生成する。平衡混合器14は位相シフトされる前の搬送波
信号と周波数変調信号とを混合して平衡変調により搬送
波信号を抑圧して周波数スペクトルにおいて中央の搬送
波信号の位置の両側に第１および第２の側帯波を発生す
る。２つの側帯波を使用して後述のように２個のスペク
トルラインと中央の搬送波のスペクトルラインとの全体
で３個の周波数スペクトルラインを有するレーダ信号を
形成することが最良であるが、当業者には２つより多く
の側帯波がこの発明の技術的範囲を逸脱することなく生
成され、利用されることができることは明白であろう。
号送信システム10が示されている。このシステム10は90
度位相シフト装置12、平衡混合器14、第１の減衰器16、
第２の減衰器18、および加算器20を備えている。励振装
置（基本発振器）または周波数基準装置（FRU）からの
供給された送信される搬送波信号は90度位相シフト装置
12と平衡混合器14とに入力される。90度位相シフト装置
12は供給された搬送波信号の位相をシフトして後述する
ような出力信号の周波数スペクトルラインにおいて中央
のスペクトルライン（すなわち中心の周波数の信号）を
生成する。平衡混合器14は位相シフトされる前の搬送波
信号と周波数変調信号とを混合して平衡変調により搬送
波信号を抑圧して周波数スペクトルにおいて中央の搬送
波信号の位置の両側に第１および第２の側帯波を発生す
る。２つの側帯波を使用して後述のように２個のスペク
トルラインと中央の搬送波のスペクトルラインとの全体
で３個の周波数スペクトルラインを有するレーダ信号を
形成することが最良であるが、当業者には２つより多く
の側帯波がこの発明の技術的範囲を逸脱することなく生
成され、利用されることができることは明白であろう。
平衡混合器14には前記のように周波数変調（FM）信号が
第１の減衰器16を通ってを供給される。この周波数変調
信号によって平衡混合器14が生成する側帯波のスペクト
ル位置（周波数スペクトルにおける信号周波数位置）が
決定される。第１の減衰器16は平衡混合器14により生成
される側帯波の相対的振幅の粗制御を行う。平衡混合器
14の出力は第２の減衰器18に入力される。ステップ減衰
器として示された第２の減衰器18は側帯波の振幅の微制
御を行う。
第１の減衰器16を通ってを供給される。この周波数変調
信号によって平衡混合器14が生成する側帯波のスペクト
ル位置（周波数スペクトルにおける信号周波数位置）が
決定される。第１の減衰器16は平衡混合器14により生成
される側帯波の相対的振幅の粗制御を行う。平衡混合器
14の出力は第２の減衰器18に入力される。ステップ減衰
器として示された第２の減衰器18は側帯波の振幅の微制
御を行う。
加算器20は90度位相シフト装置12からの位相シフトされ
た搬送波と第２の減衰器18からの側帯波とを組合わせて
レーダ送信信号を形成する。搬送波は位相シフト装置12
によって90度の位相シフトを与えられているために加算
器20で側帯波と組合わされたとき回路の非直線性により
搬送波と側帯波との間で相互変調が発生して不所望な疑
似側帯波が生じてエネルギを無駄に消費したり、或いは
側帯波が一部減衰されたりすることを最小にすることが
できる。加算器20から出力される信号の周波数スペクト
ル出力は周波数スペクトルにおいて櫛の歯状の複数の周
波数スペクトルラインを有する信号となっている。第１
図の実施例で先に説明した３つのスペクトルラインを有
するレーダ送信信号の場合には中央ラインは位相シフト
された搬送波信号であり、左右のラインは平衡混合器か
ら出力された側帯波である。減衰器16,18はその場合に
中央の搬送波の振幅に等しい振幅の側帯波を与えるよう
に減衰を調整される。減衰器16,18によって各スペクト
ルラインの電力レベルを調整することができる。そのよ
うなスペクトルラインの電力レベルの調整の２つの状態
が第２図ａおよびｂに示されている。第２図ａは第１図
に示された実施例のシステムから出力された３つの周波
数帯域が等しいパワーである状態を示す。第２図ｂは中
央周波数に割当てられた大きなパワーと２個の側帯波に
割当てられたそれより小さいパワーとを有する３つの周
波数（スペクトルライン）を示している。
た搬送波と第２の減衰器18からの側帯波とを組合わせて
レーダ送信信号を形成する。搬送波は位相シフト装置12
によって90度の位相シフトを与えられているために加算
器20で側帯波と組合わされたとき回路の非直線性により
搬送波と側帯波との間で相互変調が発生して不所望な疑
似側帯波が生じてエネルギを無駄に消費したり、或いは
側帯波が一部減衰されたりすることを最小にすることが
できる。加算器20から出力される信号の周波数スペクト
ル出力は周波数スペクトルにおいて櫛の歯状の複数の周
波数スペクトルラインを有する信号となっている。第１
図の実施例で先に説明した３つのスペクトルラインを有
するレーダ送信信号の場合には中央ラインは位相シフト
された搬送波信号であり、左右のラインは平衡混合器か
ら出力された側帯波である。減衰器16,18はその場合に
中央の搬送波の振幅に等しい振幅の側帯波を与えるよう
に減衰を調整される。減衰器16,18によって各スペクト
ルラインの電力レベルを調整することができる。そのよ
うなスペクトルラインの電力レベルの調整の２つの状態
が第２図ａおよびｂに示されている。第２図ａは第１図
に示された実施例のシステムから出力された３つの周波
数帯域が等しいパワーである状態を示す。第２図ｂは中
央周波数に割当てられた大きなパワーと２個の側帯波に
割当てられたそれより小さいパワーとを有する３つの周
波数（スペクトルライン）を示している。
要約すると、第１図に示された実施例のシステム10は平
衡混合器を使用して搬送波から２個の側帯波を発生し、
搬送波の位相を90度位相シフトし、それらの２個の側帯
波と90度位相シフトされた搬送波とを結合して、通常の
レーダが使用している単一周波数の送信信号とは異なり
２つの側帯波を有する搬送波からなる送信信号を生成す
る。その結果第２図ａに示される実施例のシステム10で
はパワーが３つのスペクトルラインに分配されるため単
一の中心周波数のものに比較してピークパワーレベルを
低くした周波数スペクトルとすることができる。加算器
20の出力は図示されていない進行波管（TWT）で増幅さ
れてアンテナから送信されるが、単一周波数ではなく複
数の周波数を使用することによって広帯域を有する進行
波管の増幅帯域を有効に利用することができる。
衡混合器を使用して搬送波から２個の側帯波を発生し、
搬送波の位相を90度位相シフトし、それらの２個の側帯
波と90度位相シフトされた搬送波とを結合して、通常の
レーダが使用している単一周波数の送信信号とは異なり
２つの側帯波を有する搬送波からなる送信信号を生成す
る。その結果第２図ａに示される実施例のシステム10で
はパワーが３つのスペクトルラインに分配されるため単
一の中心周波数のものに比較してピークパワーレベルを
低くした周波数スペクトルとすることができる。加算器
20の出力は図示されていない進行波管（TWT）で増幅さ
れてアンテナから送信されるが、単一周波数ではなく複
数の周波数を使用することによって広帯域を有する進行
波管の増幅帯域を有効に利用することができる。
第３図には通常のシステムと比較したこの発明のシステ
ムによる周波数スペクトル特性が示されている。パワー
スペクトルに関して、第３図ａは通常のレーダで使用さ
れている１ラインのパワースペクトルを示し、一方第３
図ｂはこの発明のシステムによる３ラインのパワースペ
クトルを示している。第３図ｂは疑似側帯波22,24に若
干のパワーが生じる可能性があることを示している。し
かしながら変調指数の適切な制御によりそのような帯域
外の疑似側帯波の生成は効果的に抑制される必要があ
る。
ムによる周波数スペクトル特性が示されている。パワー
スペクトルに関して、第３図ａは通常のレーダで使用さ
れている１ラインのパワースペクトルを示し、一方第３
図ｂはこの発明のシステムによる３ラインのパワースペ
クトルを示している。第３図ｂは疑似側帯波22,24に若
干のパワーが生じる可能性があることを示している。し
かしながら変調指数の適切な制御によりそのような帯域
外の疑似側帯波の生成は効果的に抑制される必要があ
る。
周波数ホッピングにおける搬送波敏捷性（搬送波の周波
数の急速な変化）に関する周波数スペクトル特性が第３
図ｃ乃至ｈに示されている。第３図ｃは通常のレーダの
１ライン（単一送信周波数）の送信周波数（本発明の搬
送波周波数に相当する）が周波数ホッピングにおいて時
間的に変化する状態の１例を示しており、一方第３図ｄ
はこの発明の３つのスペクトルラインのパワースペクト
ルの周波数が時間的に変化される状態の１例を示してい
る。なお図において縦軸は搬送波周波数（送信周波数）
を示し、横軸は時間を示す。第３図ｅでは中央搬送波周
波数は一定周波数にしたまま側帯波の周波数を時間的に
変化させた状態を示している。この場合には周波数変調
信号の周波数を変化させるだけで図示のように大部分の
周波数をホッピングさせることができるから敏捷性を高
めることができる。
数の急速な変化）に関する周波数スペクトル特性が第３
図ｃ乃至ｈに示されている。第３図ｃは通常のレーダの
１ライン（単一送信周波数）の送信周波数（本発明の搬
送波周波数に相当する）が周波数ホッピングにおいて時
間的に変化する状態の１例を示しており、一方第３図ｄ
はこの発明の３つのスペクトルラインのパワースペクト
ルの周波数が時間的に変化される状態の１例を示してい
る。なお図において縦軸は搬送波周波数（送信周波数）
を示し、横軸は時間を示す。第３図ｅでは中央搬送波周
波数は一定周波数にしたまま側帯波の周波数を時間的に
変化させた状態を示している。この場合には周波数変調
信号の周波数を変化させるだけで図示のように大部分の
周波数をホッピングさせることができるから敏捷性を高
めることができる。
第３図f,g,hには搬送波および側帯波の周波数を時間と
共に変化させる状態を示している。なおこれらの図にお
いて縦軸は周波数、横軸は時間を示す。これらの図に示
されるようにこの発明のシステムの側帯波および搬送波
の周波数を連続的に変化するように周波数掃引すること
もできる。第３図ｆは側帯波と搬送波周波数とを同時の
掃引した場合の特性を示している。これは搬送波周波数
を直線的に変化するように掃引し、周波数変調信号の周
波数を一定にすることによって行われる。第３図ｇは搬
送波周波数を一定にして側帯波を周波数だけを直線的に
変化するように掃引した場合の特性を示し、これは周波
数変調信号を直線的に掃引するから“線形周波数変調”
と呼ぶこともできる。これは平衡混合器14に入力される
周波数変調号の周波数を直線的に変化するように掃引す
ることによって行われる。第３図ｈは搬送波周波数と上
方側帯波だけを掃引した場合の特性を示している。
共に変化させる状態を示している。なおこれらの図にお
いて縦軸は周波数、横軸は時間を示す。これらの図に示
されるようにこの発明のシステムの側帯波および搬送波
の周波数を連続的に変化するように周波数掃引すること
もできる。第３図ｆは側帯波と搬送波周波数とを同時の
掃引した場合の特性を示している。これは搬送波周波数
を直線的に変化するように掃引し、周波数変調信号の周
波数を一定にすることによって行われる。第３図ｇは搬
送波周波数を一定にして側帯波を周波数だけを直線的に
変化するように掃引した場合の特性を示し、これは周波
数変調信号を直線的に掃引するから“線形周波数変調”
と呼ぶこともできる。これは平衡混合器14に入力される
周波数変調号の周波数を直線的に変化するように掃引す
ることによって行われる。第３図ｈは搬送波周波数と上
方側帯波だけを掃引した場合の特性を示している。
このように３つのスペクトルラインの信号は独立にパワ
ーが調整されることができ、周波数が掃引され、或いは
周波数ホッピングされることが可能である。
ーが調整されることができ、周波数が掃引され、或いは
周波数ホッピングされることが可能である。
以上この発明の特定の実施例について説明されたが、当
業者にはこの発明の技術的範囲を逸脱することなく種々
の変形、変更を行うことが可能である。したがって、そ
のような種々の変形や変更が特許請求の範囲に含まれる
べきものであることを認識すべきである。
業者にはこの発明の技術的範囲を逸脱することなく種々
の変形、変更を行うことが可能である。したがって、そ
のような種々の変形や変更が特許請求の範囲に含まれる
べきものであることを認識すべきである。
第１図はこの発明の１実施例のレーダ信号送信システム
の簡略化されたブロック図である。 第2a図は第１図の実施例のレーダ信号送信システムによ
り出力された３個の周波数帯域のパワースペクトルであ
る。 第2b図は中央周波数に割当てられた大きなパワーおよび
２個の側帯波に割当てられたそれより小さいパワーを有
する第１図の実施例のシステムにより出力された３個の
周波数帯域のパワースペクトルである。 第３図ａは１ラインのパワースペクトルを示している。 第３図ｂはこの発明のシステムによる３ラインのパワー
スペクトルを示している。 第３図ｃは１ライン搬送波の周波数の時間的変化を示す
グラフである。 第３図ｄはこの発明による３ラインのパワースペクトル
の周波数の時間的変化を示す周波数対時間のグラフであ
る 第３図ｅは一定周波数の中央搬送波に対する側帯波の周
波数の時間的変化を示す周波数対時間のグラフである。 第３図ｆは側帯波と搬送波の周波数を同時に掃引した結
果を示す周波数対時間のグラフである。 第３図ｇは側帯波のみを掃引した結果を示す周波数対時
間のグラフである。 第３図ｈは搬送波周波数と上方側帯波のみを掃引した結
果を示す周波数対時間のグラフである。 10……レーダ信号送信システム、12……90度位相シフト
装置、14……平衡混合器、16,18……減衰器、20……加
算器。
の簡略化されたブロック図である。 第2a図は第１図の実施例のレーダ信号送信システムによ
り出力された３個の周波数帯域のパワースペクトルであ
る。 第2b図は中央周波数に割当てられた大きなパワーおよび
２個の側帯波に割当てられたそれより小さいパワーを有
する第１図の実施例のシステムにより出力された３個の
周波数帯域のパワースペクトルである。 第３図ａは１ラインのパワースペクトルを示している。 第３図ｂはこの発明のシステムによる３ラインのパワー
スペクトルを示している。 第３図ｃは１ライン搬送波の周波数の時間的変化を示す
グラフである。 第３図ｄはこの発明による３ラインのパワースペクトル
の周波数の時間的変化を示す周波数対時間のグラフであ
る 第３図ｅは一定周波数の中央搬送波に対する側帯波の周
波数の時間的変化を示す周波数対時間のグラフである。 第３図ｆは側帯波と搬送波の周波数を同時に掃引した結
果を示す周波数対時間のグラフである。 第３図ｇは側帯波のみを掃引した結果を示す周波数対時
間のグラフである。 第３図ｈは搬送波周波数と上方側帯波のみを掃引した結
果を示す周波数対時間のグラフである。 10……レーダ信号送信システム、12……90度位相シフト
装置、14……平衡混合器、16,18……減衰器、20……加
算器。
Claims (5)
- 【請求項１】送信する搬送波信号の位相をシフトする位
相シフト手段と、 側帯波を形成するための周波数変調信号の振幅を調整す
る振幅調整手段と、 この振幅調整手段によって振幅の調整された周波数変調
信号を位相シフトされていない搬送波信号と混合する平
衡混合手段と、 前記位相シフト手段から出力された位相シフトされた搬
送波信号と前記平衡混合手段から出力された信号とを組
合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクトルラインを有
するレーダ送信信号を形成して出力する加算手段とを具
備していることを特徴とするレーダ信号送信システム。 - 【請求項２】前記位相シフト手段は90度の位相シフトを
行う位相シフト装置である請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】前記平衡混合手段の出力の振幅を調整する
減衰手段を備えている請求項１記載のシステム。 - 【請求項４】送信する搬送波信号の位相を90度シフトす
る位相シフト手段と、 側帯波を形成するための周波数変調信号の振幅を調整す
る第１の振幅調整手段と、 この振幅調整手段によって振幅の調整された周波数変調
信号を位相シフトされていない搬送波信号と混合する平
衡混合手段と、 この平衡混合手段の出力の振幅を調整する第２の振幅調
整手段と、 前記位相シフト手段から出力された位相シフトされた搬
送波信号と前記平衡混合手段から出力された信号とを組
合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクトルラインを有
するレーダ送信信号を形成して出力する加算手段とを具
備していることを特徴とするレーダ信号送信システム。 - 【請求項５】送信する搬送波信号の位相をシフトし、 側帯波を形成するための周波数変調信号の振幅を調整
し、 この振幅の調整された周波数変調信号と位相シフトされ
ていない搬送波信号とを平衡混合し、 前記位相シフトされた搬送波信号と前記混合された出力
とを組合わせて櫛の歯状の複数の周波数スペクトルライ
ンを有するレーダ送信信号を形成し、そのレーダ送信信
号を送信することを特徴とするレーダ信号の送信方法。
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