JPH08105953A - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JPH08105953A
JPH08105953A JP6260896A JP26089694A JPH08105953A JP H08105953 A JPH08105953 A JP H08105953A JP 6260896 A JP6260896 A JP 6260896A JP 26089694 A JP26089694 A JP 26089694A JP H08105953 A JPH08105953 A JP H08105953A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
radar device
transmission
radar
beam width
Prior art date
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Pending
Application number
JP6260896A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Yajima
正信 谷島
Joji Sakurai
譲治 桜井
Yasumasa Hisada
安正 久田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Space Development Agency of Japan
Original Assignee
National Space Development Agency of Japan
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Publication date
Application filed by National Space Development Agency of Japan filed Critical National Space Development Agency of Japan
Priority to JP6260896A priority Critical patent/JPH08105953A/ja
Publication of JPH08105953A publication Critical patent/JPH08105953A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的小さなアンテナを用い実質的にビーム
幅を狭くして高分解能が得られるようにしたレーダ装置
を提供する。 【構成】 月周回観測衛星1等に搭載するレーダ装置に
おいて、送信アンテナ4と受信アンテナ5とを別個に備
え、各アンテナ4,5のビーム軸9,10の方向を異なら
せて観測対象領域上における各アンテナのもつビームパ
ターンの一部のみが互いに重なり合うように配置し、受
信アンテナ5では重なり合った部分からの送信ビームの
反射ビームのみを受信する。これにより等価的にビーム
幅を狭くしたレーダ装置が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、等価的にビーム幅を
狭くして高分解能を得るようにしたレーダ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般にレーダ装置においては、送受切換
部を介して単一のアンテナで送受信を行うようになって
おり、その方位方向の分解能は、アンテナから観測対象
に向けて照射される電波のビーム幅に関係し、高い分解
能(小さい物体を識別する能力)を得るためには、狭い
ビーム幅が必要となる。そして、狭いビーム幅を形成す
るには、大開口のアンテナが必要となることは良く知ら
れている。しかし、レーダシステムの一部として用いる
アンテナの大きさには、宇宙機等の飛翔体に搭載される
ものでは勿論のこと、地上設置のものでも限度がある。
また観測する物体(対象物)の性質や周波数の有効利用
による観点から、送信周波数にも制限がある。このよう
な制約から、一般にアンテナのビーム幅は、これらの2
つのパラメータにより決定されるので、自由度は少な
く、ある程度のところで妥協しているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特に宇宙機
等に搭載されるレーダ装置においては、アンテナの大き
さは出来るだけ小型化し且つビーム幅を小さくして高い
分解能をもつことが要望されているが、上記の制約下に
おいては、対象物に対して高い分解能を得ようとする
と、必然的に大開口のアンテナが必要となり、したがっ
て高い分解能の実現は極めて困難であるという問題点が
あった。
【0004】本発明は、従来のレーダ装置における上記
問題点を解消するためになされたもので、比較的小さな
アンテナを用いながら実質的にビーム幅を狭くして高分
解能が得られるようにしたレーダ装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、地上設置用又は宇宙機等の飛翔
体に搭載されるレーダ装置において、アンテナを送信専
用のアンテナ部と受信専用のアンテナ部とに分離し、各
アンテナ部のビーム軸方向を異ならせて、観測対象領域
において各アンテナ部のもつビームパターンの一部のみ
が互いに重なり合うように配置し、等価的に狭いビーム
幅を形成するように構成するものである。
【0006】このように、アンテナを送信用アンテナ部
と受信用アンテナ部に分離し、各アンテナ部のビーム軸
方向を異ならせて、観測対象領域において各アンテナ部
のもつビームパターンの一部のみが互いに重なり合うよ
うに配置することにより、重なり合う狭い領域に照射さ
れた送信ビームの反射ビームのみを受信用アンテナ部が
受信することになり、したがって実質的に狭いビーム幅
のアンテナで電波を照射したと同等の効果が得られる。
なお、この場合、電力的な損失は大きくなるが、これは
送信電力を増加させることで容易に対応させることが可
能である。
【0007】
【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係るレーダ装置を、月周回観測衛星に搭載する月地
下探査レーダシステムに適用した実施例の概念図で、図
2は、図1に示した実施例の横方向からみた概略図で、
図3は、同じく図1に示した実施例の上方向からみた概
略図である。図において、1は月周回観測衛星で、月面
2上70〜100 kmの高度で月を周回するようになってお
り、該衛星1には送受信装置3,送信アンテナ4,受信
アンテナ5等からなるレーダ装置6が搭載されている。
7は送信アンテナ4からの送信ビームで、8は受信アン
テナ5の受信ビームで、9,10はそれぞれ各アンテナ
4,5のビーム軸であり、各ビーム軸9,10は月面2に
対する垂直軸11に関してそれぞれオフセット角θt ,θ
r で、垂直軸11から偏倚し、月面2上において各ビーム
パターンの一部が互いに重なるように、各アンテナ4,
5が配置されている。なお図1において、2−1,2−
2,2−3は月面の第1表面、第2表面、第3表面を示
しており、衛星1に付した矢印は衛星1の進行方向を示
している。
【0008】このように構成されたレーダ装置6の送信
アンテナ4から、図2に示すように送信ビーム7がビー
ム幅βで月面2に向けて放射されると、月面2におい
て、図3に示す円形領域12が送信ビームで照射されるこ
とになる。これに対して受信アンテナ5の受信ビームパ
ターンのビーム幅は同様にβであり、月面2上の受信ビ
ームパターンによる領域13は、送信アンテナ4のビーム
パターンによる領域12と一部互いに重なり合う重なり部
分14をもつ領域となる。
【0009】このように送信及び受信アンテナ4,5の
ビームパターンの一部分が、観測対象領域である月面2
上において互いに重なるように構成されているため、受
信アンテナ5は、重なり部分14からの反射ビームのみを
受信することになり、したがって送信アンテナ4及び受
信アンテナ5は重なり部分14に対応する狭い等価ビーム
幅ωをもつビームを形成していることと等価になり、分
解能を向上させることが可能となる。この実施例におい
て、送信アンテナ4及び受信アンテナ5の送受信ビーム
幅が32度の場合に、各ビーム軸を垂直軸に対して、それ
ぞれ反対方向に15度程度ずらすことにより、等価ビーム
幅ωを1度程度にすることが可能である。
【0010】また、この実施例のレーダ装置において
は、月面の表土の厚さを高分解能で計測することが可能
となる。すなわち、月面表土の厚さを計測するために
は、送信アンテナ4から送出される送信ビームが月面2
の第1表面2−1から反射して戻って来る反射ビーム
と、第2表面2−2から反射して戻って来る反射ビーム
とを受信機において物理的に区別できなければならな
い。これを図に基づいて説明する。図2における受信側
のみを取り出して示すと、レーダ装置を搭載している衛
星1と月面2間の距離は非常に大きいので、図4に示す
ように表すことができる。図4において、受信アンテナ
5のビームパターンの端部(受信アンテナ5から最も距
離が長い部分)と月面の第1表面2−1との1つの交点
Aからの反射ビームが、受信機に到達し終わった後に、
受信アンテナ5から月面2に下ろした垂線と第2表面2
−2との交点B(受信アンテナ5と第2表面2−2との
最も距離が短い部分)からの反射ビームが届くようにし
て、両者を区別する必要がある。
【0011】月面2の第1表面2−1のA点からの反射
ビームのパワーの方が第2表面2−2のB点からの反射
ビームのパワーよりもかなり大きいため、A点とB点か
らの反射ビームを明確に区別するためには、パルス幅を
無視した場合、受信アンテナ位置をOとすると、次式
(1)が成立すればよいことがわかる。 OAの長さ<OBの長さ ・・・・・・・・・・(1) 上記(1)式が成立すれば、第1層の厚さHB(深さ分
解能)を計測することが可能となるが、この深さ分解能
を向上させるためには、OAの長さを短く、すなわちA
Hの長さを短くすればよいことになる。なお、H点は受
信アンテナ5から月面2に下ろした垂線と第1表面2−
1との交点である。AHの長さを短くするためには、一
般的には非常に狭いビーム幅を形成する大開口アンテナ
を必要とするが、本発明においては、上記のように比較
的小さな送信アンテナ及び受信アンテナを用い、それら
のビームパターンを一部分重ね合わせることにより、等
価的にビーム幅ωを小さく形成できるようにしているの
で、AHの長さを短くして、OAの長さを短くでき、し
たがって短いHBの距離も計測可能となり、深さ分解能
を向上させることができる。狭い等価ビーム幅が形成さ
れる場合に、交点Aからの反射ビームと交点Bからの反
射ビームとが識別可能となる態様を図5の(A)に示
し、比較のため送受信ビーム幅が広い場合に両者が識別
不可能となる態様を図5の(B)に示す。
【0012】パルス幅τ(s)を考慮すると、(1)式
は次式(2)のように表される。 OAの長さ<OBの長さ−cτ/2 ・・・・・(2) ここで、cは光速である。(2)式からわかるように、
深さ分解能を上げるには、ビーム幅を狭くするだけでな
く、パルス幅τも短くすることが必要である。従来の通
常のレーダにおいてはビーム幅で定まる方位分解能と、
パルス幅で定まる距離分解能とは独立しているが、本発
明に係るレーダ装置においては、距離分解能に対応する
深さ分解能は、上記(2)式の条件を満たすBHの最小
値で表され、(2)式は方位分解能を表すAHの項が関
与しているため、通常のレーダとは異なり、深さ分解能
(距離分解)は方位分解能と関連をもっていることがわ
かる。
【0013】なお、本発明のレーダ装置においては、上
記のように送信及び受信ビームパターンのメインビーム
の端部を重ね合わせるようになっているため、図6に示
すように、送信ビームパターンの第1サイドローブ21a
が受信ビームパターンのメインビーム22の中央付近と重
なり、受信ビームパターンの第1サイドローブ22aが送
信ビームパターンのメインビーム21の中央付近と重な
り、等価メインビーム23のピークレベルよりも等価サイ
ドローブ23aのピークレベルの方が大きくなる可能性が
ある。
【0014】このサイドローブによる影響を排除するた
めには、受信機において時間窓を設けて、等価メインビ
ーム23からの反射波だけを受信し、等価サイドローブ23
aからの反射波は受信しないようにすればよい。受信機
に時間窓を設けて、等価サイドローブ23aからの反射波
を除去する態様を、図7の(A),(B)に示す。図7
の(A)において、C点は等価サイドローブ23aのビー
ム軸と月面の第1表面2−1との1つの交点を示してお
り、図7の(B)において、Tは受信機の時間窓の期間
を示している。
【0015】上記実施例では、月周回観測衛星に搭載し
た月地下探査レーダに本発明を適用したものを示した
が、本発明はこれに限らず、地上用、宇宙機搭載用、移
動体用のレーダなど広範囲に亘って適用できるものであ
り、また本実施例では別体で構成した送信アンテナと受
信アンテナとを用いたものを示したが、パラボラアンテ
ナ等の1個の反射鏡を用い、一次輻射器のみを送受用に
2個用いてアンテナ系を構成することもできる。
【0016】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、アンテナを送信アンテナ部と受信アン
テナ部とに分離し、送信及び受信アンテナ部の各ビーム
軸方向を異ならせて、各ビームパターンの一部のみが互
いに重なり合うように構成したので、等価的にビーム幅
を狭くすることができ、宇宙機等への搭載を容易にする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーダ装置の一実施例を示す概念
図である。
【図2】図1に示した実施例を横方向からみた概略図で
ある。
【図3】図1に示した実施例の月面上におけるビームパ
ターンの広がり状態を示す図である。
【図4】図1に示した実施例において、深さ分解能を説
明するための説明図である。
【図5】ビーム幅が狭い場合と広い場合における識別態
様の差異を説明するための図である。
【図6】各ビームパターンの角度に対する利得の関係を
示す図である。
【図7】等価サイドローブによる反射波を除去する態様
を説明するための図である。
【符号の説明】
1 月周回観測衛星 2 月面 3 送受信装置 4 送信アンテナ 5 受信アンテナ 6 レーダ装置 7 送信ビーム 8 受信ビーム 9 送信ビーム軸 10 受信ビーム軸 11 垂直軸 12 送信ビームパターン領域 13 受信ビームパターン領域 14 重なり部分

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地上設置用又は宇宙機等の飛翔体に搭載
    されるレーダ装置において、アンテナを送信専用のアン
    テナ部と受信専用のアンテナ部とに分離し、各アンテナ
    部のビーム軸方向を異ならせて、観測対象領域において
    各アンテナ部のもつビームパターンの一部のみが互いに
    重なり合うように配置し、等価的に狭いビーム幅を形成
    するようにしたことを特徴とするレーダ装置。
JP6260896A 1994-10-03 1994-10-03 レーダ装置 Pending JPH08105953A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6260896A JPH08105953A (ja) 1994-10-03 1994-10-03 レーダ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6260896A JPH08105953A (ja) 1994-10-03 1994-10-03 レーダ装置

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JPH08105953A true JPH08105953A (ja) 1996-04-23

Family

ID=17354267

Family Applications (1)

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JP6260896A Pending JPH08105953A (ja) 1994-10-03 1994-10-03 レーダ装置

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JP (1) JPH08105953A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101321107B1 (ko) * 2012-07-24 2013-10-23 부경대학교 산학협력단 레이더의 빔폭을 고려한 레이더 관측 데이터 생성 방법
CN103439694A (zh) * 2013-08-29 2013-12-11 中国科学院国家天文台 一种验证探地雷达在月球次表层探测深度和分辨率的方法
KR20190125868A (ko) * 2018-04-30 2019-11-07 주식회사 산엔지니어링 근접 물체 분리도 향상을 위한 부엽레벨 제어 방법 및 이를 위한 안테나 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5229138A (en) * 1975-09-01 1977-03-04 Mitsubishi Electric Corp Antenna system

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