JPH10197629A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビーム形状を容易に広角度に変更できるよう
にする。 【解決手段】 アレイ上に配列した複数のアンテナ素子
４１〜４ｎを選択的にアクティブ状態に切り換える機能
を有するフェーズドアレイアンテナ１と、このアンテナ
１を通じて送信信号を放射し、その受信信号から目標検
出を行う送受信装置２と、アンテナ１に対してアンテナ
素子４１〜４ｎそれぞれの送信信号、受信信号に対する
移相量及び利得を制御して放射ビーム、受信ビームを指
向制御すると共に、アクティブなアンテナ素子を任意に
制限してビームパターンを広角化する機能を有するアン
テナ制御装置３とを備え、アンテナ制御装置３により、
ファンビーム形状でビーム走査して妨害源を捜索し、妨
害源方向の特定後、ペンシルビーム形状のビーム指向制
御により追尾処理を実施することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば対空ミサイ
ルに搭載され、妨害源等を捕捉追尾するレーダ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、対空ミサイルに搭載する
レーダ装置において、そのレーダ周波数等に妨害を受け
た場合（ＥＣＭ）の対処方法（ＥＣＣＭ）としては、妨
害信号を抑圧する方法と、抑圧しきれない場合に妨害信
号そのものを信号と判定し追尾する方法（ＨＯＪ）があ
る。後者（ＨＯＪ）による場合には、その妨害信号をサ
イドローブではなくビームの中心（ボアサイト）に捕ら
える必要があり、したがって妨害信号の到来方向の特定
が必要となる。

【０００３】従来、妨害信号の到来方向の特定にあたっ
ては、目標を追尾するときに形成しているビーム（通
常、ペンシルビーム形状）で空間内を捜索する方法を取
ってきた。しかしながら、この方法では、ビーム形状が
細いため、必要な空間内を捜索するのに時間を要すると
いう問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題】以上述べたように、従
来のミサイル等に搭載されるレーダ装置では、目標追尾
等に使用する細いビームで空間内を捜索しているため、
必要な空間内を捜索するのに時間を要するという問題が
あった。

【０００５】本発明の課題は、上記の問題を解決し、ス
ペースの限られるミサイルなどへの搭載を考慮して、ハ
ードウェアを大規模にすることなく、ビーム形状を広角
度（ファンビーム形状）に容易に変更することができ、
短時間に妨害信号の到来方向を特定することのできるレ
ーダ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係るレーダ装置は、複数のアンテナ素子を
アレイ上に配列し、個々のアンテナ素子を選択的にアク
ティブ状態に切り換える機能を有するフェーズドアレイ
アンテナと、このフェーズドアレイアンテナを通じて送
信信号を放射し、その反射信号を受信して目標検出を行
う送受信装置と、前記フェーズドアレイアンテナに対し
て複数のアンテナ素子それぞれの送信信号、受信信号に
対する移相量及び利得を制御して放射ビーム、受信ビー
ムを指向制御すると共に、アクティブなアンテナ素子を
任意に制限してビームパターンを広角化する機能を有す
るアンテナ制御装置とを具備することを特徴とする。

【０００７】特に、前記フェーズドアレイアンテナは、
前記複数のアンテナ素子毎に送受信信号の移相量、利得
を制御する複数の送受信モジュールを備え、前記アンテ
ナ制御装置は、前記複数の送受信モジュールのオン／オ
フを制御することによりアンテナパターン形状を変更す
ることを特徴とする。

【０００８】また、前記アンテナ制御装置は、アンテナ
パターン形状として、ペンシルビーム形状とファンビー
ム形状を有し、両パターンを選択的に切り換える機能を
有することを特徴とする。

【０００９】さらに、前記アンテナ制御装置は、ファン
ビーム形状のアンテナ受信パターンを走査して妨害源を
捜索し、妨害源方向を特定した後、ペンシルビーム形状
の受信アンテナパターンにより追尾処理を実施すること
を特徴とする。

【００１０】また、前記アンテナ制御装置は、互いに直
交するファンビーム形状のアンテナ受信パターンを交互
に走査し、それぞれのビーム走査で、前記送受信装置で
得られる受信信号強度が最大となり、ビーム誤差角が最
小となるビーム角度を妨害源方向として特定することを
特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るレーダ
装置の構成を示すものである。このレーダ装置は、フェ
ーズドアレイアンテナ１、送受信装置２及びアンテナ制
御装置３を備える。

【００１２】上記フェーズドアレイアンテナ１は、ｎ個
のアンテナ素子４１〜４ｎと、各アンテナ素子４１〜４
ｎに接続される送受信モジュール５１〜５ｎと、全ての
送受信モジュール５１〜５ｎに接続される分配合成器６
と、各送受信モジュール５１〜５ｎへ制御信号を分配転
送する制御信号分配回路７とを備える。

【００１３】ｎ個のアンテナ素子４１〜４ｎは、それぞ
れ平面（曲面でもよい）上に円形配列され、送受信モジ
ュール５１〜５ｎからの送信信号を空間に放射し、その
反射電波捕捉により発生するマイクロ波信号を送受信モ
ジュール５１〜５ｎに送出する。

【００１４】各送受信モジュール５１〜５ｎはモジュー
ル制御信号に基づいて送信モード、受信モード、送受信
オフモードに切換設定する機能を有する。送信モードで
は分配比較器６からの送信信号を電力増幅してアンテナ
素子４１〜４ｎに送出し、受信モードでは対応するアン
テナ素子４１〜４ｎからのマイクロ波信号を増幅して分
配比較器６に送出し、送受信オフモードではアンテナ素
子４１〜４ｎと分配比較器６との間の信号の授受を遮断
する。

【００１５】分配合成器６は、送受信装置２からの送信
信号を各送受信モジュール５１〜５ｎに分配供給し、各
送受信モジュール５１〜５ｎからのマイクロ波合成信号
を送受信装置２に合成出力する。

【００１６】制御信号分配回路７は、アンテナ制御装置
３からのモジュール制御信号を指定された送受信モジュ
ール５１〜５ｎに分配供給する。上記送受信装置２は、
送信と受信のタイミングを切り換える送受信切換器８
と、送信機９及び受信機１０と、目標検出器１１を備え
る。

【００１７】送受信切換器８は、予め決められた繰返し
タイミングで、送信機９からの送信信号をフェーズドア
レイアンテナ１の分配合成器６に導出し、該分配合成器
６からのマイクロ波信号を受信機１０に導出する。ま
た、その送受切換タイミングデータをアンテナ制御装置
３に送出する。

【００１８】送信機９はマイクロ波信号をパルス変調し
送信信号として出力する。受信機１０は、送受信切換器
８からの受信マイクロ波信号を送信機９から供給される
マイクロ波信号と混合して周波数変換し、その位相変化
分を抽出することでビデオ信号を検波する。

【００１９】目標検出器１１は、受信機１０で得られた
ビデオ信号に対してＭＴＩ処理等を行って不要波成分を
除去し、受信信号強度測定及びモノパルス測角により目
標信号を検出出力する。また、受信信号強度及び目標に
対するビーム誤差角をアンテナ制御装置３に送出する。

【００２０】上記アンテナ制御装置３は、移相量演算器
１２と、ビーム制御器１３と、データ変換器１４と、モ
ジュール制御器１５と、ビーム角記憶器１６を備える。
移相量制御器１２は、各送受信モジュール５１〜５ｎに
与える移相量データをビーム指示角から演算してデータ
変換器１４に送出する。

【００２１】ビーム制御器１３は、捜索モード及び追尾
モードを備え、捜索モードで妨害源の方向を割り出した
場合に追尾モードに移行する。捜索モードでは、モジュ
ール制御器１５に対し、高低角方向、方位角方向に広が
る広角ビーム（ファンビーム形状）を順次形成するよう
に指示し、移相量演算器１２に各広角ビームを方位角方
向、高低角方向に走査するビーム指示角を与え、各ビー
ム走査により目標検出器１１から得られる受信信号強度
及びビーム誤差角から妨害源の方向（方位）を割り出
し、そのときの各ビーム指示角をビーム指示角記憶器１
６に保存する。

【００２２】追尾モードでは、モジュール制御器１５に
対し、狭角ビーム（ペンシルビーム形状）を形成するよ
うに指示する。そして、ビーム指示角記憶器１６から保
存したビーム指示角を読み出し、当該ビーム指示角を初
期値として、目標検出器１１からの受信信号強度が最大
となり、ビーム誤差角が最小となるように逐次ビーム指
示角を変化させて移相量演算器１２に送出する。

【００２３】モジュール制御器１５は、ビーム制御器１
３からの広狭切換信号に基づいて各送受信モジュール５
１〜５ｎに対するオン／オフデータを生成し、データ変
換器１４に送出する。具体的に説明すると、ビーム制御
器１３から高低角方向に広がる広角ビームが指示される
ときは、アンテナ素子４１〜４ｎのうち中央横一列のア
ンテナ素子に接続される送受信モジュールのみオン状
態、他をオフ状態とし、方位角方向に広がる広角ビーム
が指示されるときは、中央縦一列のアンテナ素子に接続
される送受信モジュールのみオン状態、他をオフ状態と
し、狭角ビームが指示されるときは、全ての送受信モジ
ュールをオン状態とする。

【００２４】データ変換器１４は、送受信切換器８から
の送受信切換タイミングデータ、移相量演算器１２から
の移相量データ、モジュール制御器１５からのモジュー
ルオン／オフデータを多重変換し、モジュール制御信号
としてフェーズドアレイアンテナ１に送出し、制御信号
分配回路７を介して各送受信モジュール５１〜５ｎに分
配供給する。

【００２５】図２に送受信モジュール５１の構成を代表
させて示す。この送受信モジュール５１は、受信マイク
ロ波信号を増幅する低雑音増幅器１７と、送信マイクロ
波信号を増幅する大電力増幅器１８と、送受信モジュー
ルを通過するマイクロ波信号の移相量を制御する移相器
１９と、外部からの信号により送信と受信タイミングを
切り換える２つの送受信切換スイッチ２０，２１と、２
つの送受信切換スイッチ２０，２１の接続状態を制御す
るスイッチ制御器２２を備える。

【００２６】移相量データは移相器１９に供給され、こ
れによって移相器１９はビーム指示角に応じた移相量に
設定される。送受信切換データは大電力増幅器１８に供
給され、これによって大電力増幅器１８は送信時のみア
クティブ状態となる。また、モジュール入切データは、
送受信切換データと共にスイッチ制御器２２に供給され
る。

【００２７】スイッチ制御器２２は、モジュール入切デ
ータが入状態を指定しているとき、送受信切換タイミン
グデータから送信状態、受信状態を判別する。送信時に
は、スイッチ２０に対し、アンテナ素子４１に接続され
ている可動端子ｃを固定端子ｂに接続させ、スイッチ２
１に対し、移相器１９に接続されている可動端子ｆを固
定端子ｅ側に接続させる。これによって、移相器１９か
らの送信マイクロ波信号が大電力増幅器１８を介してア
ンテナ素子４１へ送出されるようになる。

【００２８】また、受信時には、スイッチ２の可動端子
ｃを固定端子ａに接続させ、スイッチ２１の可動端子ｆ
を固定端子ｄ側に接続させる。これによって、アンテナ
素子４１からの受信マイクロ波信号が低雑音増幅器１７
を介して移相器１９へ送出されるようになる。

【００２９】一方、モジュール入切データが切状態を指
定しているときは、スイッチ２０の可動端子ｃを固定端
子ｂ側に、スイッチ２１の可動端子ｆを固定端子ｅ側に
接続させて送信可能状態とする。このとき、大電力増幅
器１８はモジュール入切データに基づいて、切時には駆
動停止状態に設定される。

【００３０】上記構成において、以下にその運用方法に
ついて説明する。本レーダ装置では、電波を送受信する
アンテナ素子４１〜４ｎを選択的に入切制御することに
より、フェーズドアレイアンテナ１が空間内に形成する
アンテナビームの形状をファンビーム形状またはペンシ
ルビーム形状に変更することを特徴とする。

【００３１】すなわち、図３（ａ）のように全てのアン
テナ素子を使用することにより、ペンシルビーム形状と
することができる。一方、図３（ｂ）のように、使用す
るアンテナ素子を中央横一列のみに制限することによ
り、高低角方向に広がったファンビーム形状とすること
ができる。同様に、図３（ｃ）のように、使用するアン
テナを中央縦一列のみに制限することにより、方位角方
向に広がったファンビーム形状とすることができる。

【００３２】妨害源等の捜索にあたっては、送受信装置
２においては、送受信切換器８を受信状態として、常に
目標検出器１１において信号を検出できる状態とする。
このとき、アンテナ制御装置３はフェーズドアレイアン
テナ１を制御して、まず、高低角方向に広がったファン
ビーム形状を形成する。これを方位角方向に走査して、
送受信装置２からの受信信号強度が最大値となり、さら
にモノパルス測角により方位角方向のビーム誤差角が最
小となったときの方位角方向を、妨害源の方向（方位）
として記憶する。

【００３３】同様に、方位角方向に広がったファンビー
ム形状を形成し、これを高低角方向に走査して、送受信
装置２からの受信信号強度が最大値となり、さらにモノ
パルス測角により高低角方向のビーム誤差角が最小とな
ったときの高低角方向を、妨害源の方向（高低）として
記憶する。

【００３４】以上の処理によって妨害源等の方向が特定
されると、ビーム形状をペンシルビームに変更して、妨
害源等への角度追随の実行に移行する。使用するアンテ
ナ素子の制限は、各アンテナ素子４１〜４ｎに接続され
る送受信モジュール５１〜６ｎの入切を制御することに
より行う。

【００３５】すなわち、送受信モジュール５１〜５ｎ
は、モジュール制御信号における移相量制御データに基
づいて、内部の移相器１９が通過するマイクロ波信号の
移相量を制御する。これにより各アンテナ素子から放射
されたマイクロ波信号を空間合成させたときに、任意方
向にアンテナパターンの中心方向が形成されるよう制御
している。

【００３６】また、送受信切換スイッチ２０，２１によ
り、送信のときは通過するマイクロ波信号を大電力増幅
器１８で増幅し、また受信のときは受信した微弱なマイ
クロ波信号を低雑音増幅器１７により増幅するよう、回
路の切換を実施している。送受信モジュール５１〜５ｎ
の入切については、モジュール入切データにおいて、
「切」が指定されたときには送受信切換スイッチ２０，
２１を送信側とし、かつ、大電力増幅器１８を「切」と
する。これにより、送信時、受信時ともマイクロ波信号
は通過しなくなり、送受信モジュール５１〜５ｎが選択
的に「切」の状態となる。

【００３７】アンテナ制御装置３の内部では、まず、ビ
ーム制御器１３が、モジュール制御器１５に対して広狭
切換信号を出力し、高低角方向（または方位角方向）の
ビーム広角度を指示する。モジュール制御器１５は、図
３（ｂ）または図３（ｃ）に示したように各アンテナ素
子４１〜４ｎが入切制御されるように、送受信モジュー
ル５１〜５ｎのモジュール入切データを生成し、データ
変換器１４に出力する。

【００３８】一方で、ビーム制御器１３は、移相量演算
器１２に対して、アンテナパターンの中心方向をビーム
指示角として出力する。移相量演算器１２はビーム指示
角をもとに、各送受信モジュール５１〜５ｎへの移相量
データを計算し、データ変換器１４に出力する。データ
変換器１４は、モジュール入切データと移相量データ
と、さらに送受信切換器８からの送受信切換タイミング
データを合わせてモジュール制御信号とし、各送受信モ
ジュール５１〜５ｎに出力する。

【００３９】したがって、上記構成によるレーダ装置に
よれば、ビーム形状を広角度のファンビーム形状に変更
することにより短時間に妨害源等の電波到来方向を特定
でき、その特定後、ビーム形状を狭角度のペンシルビー
ム形状に変更することで、妨害源等を精度よく追尾する
ことが可能となる。特に、ビーム形状の変更は送受信モ
ジュールの入切制御の機能を付加するだけであり、装置
の実装規模を大きくすることなく実現できる。

【００４０】尚、上記実施形態では、広角ビーム形成時
に中央一列のアンテナ素子をアクティブ状態にしている
が、これは円形配列されているためであり、矩形配列な
らば中央でなくても１列でなくてもよいことは勿論であ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、スペース
の限られるミサイルなどへの搭載を考慮して、ハードウ
ェアを大規模にすることなく、ビーム形状を広角度（フ
ァンビーム形状）、狭角度（ペンシルビーム形状）に容
易に変更することができ、短時間に妨害信号の到来方向
を特定し追尾することのできるレーダ装置を提供するこ
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形態の全体構
成を示すブロック図。

【図２】同実施形態の送受信モジュールの具体的な構成
を示すブロック図。

【図３】同実施形態のビーム形状変更方法を説明するた
めの図。

【符号の説明】

１…フェーズドアレイアンテナ ２…送受信装置 ３…アンテナ制御装置 ４１〜４ｎ…アンテナ素子 ５１〜５ｎ…送受信モジュール ６…分配合成器 ７…制御信号分配回路 ８…送受信切換器 ９…送信機 １０…受信機 １１…目標検出器 １２…移相量演算器 １３…ビーム制御器 １４…データ変換器 １５…モジュール制御器 １６…ビーム指示角記憶器 １７…低雑音増幅器 １８…大電力増幅器 １９…移相器 ２０…送受信切換スイッチ ２１…送受信切換スイッチ ２２…スイッチ制御器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアンテナ素子をアレイ上に配列し、
   個々のアンテナ素子を選択的にアクティブ状態に切り換
   える機能を有するフェーズドアレイアンテナと、 このフェーズドアレイアンテナを通じて送信信号を放射
   し、その反射信号を受信して目標検出を行う送受信装置
   と、 前記フェーズドアレイアンテナに対して複数のアンテナ
   素子それぞれの送信信号、受信信号に対する移相量及び
   利得を制御して放射ビーム、受信ビームを指向制御する
   と共に、アクティブなアンテナ素子を任意に制限してビ
   ームパターンを広角化する機能を有するアンテナ制御装
   置とを具備することを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】前記フェーズドアレイアンテナは、前記複
   数のアンテナ素子毎に送受信信号の移相量、利得を制御
   する複数の送受信モジュールを備え、 前記アンテナ制御装置は、前記複数の送受信モジュール
   のオン／オフを制御することによりアンテナパターン形
   状を変更することを特徴とする請求項１記載のレーダ装
   置。
3. 【請求項３】前記アンテナ制御装置は、アンテナパター
   ン形状として、ペンシルビーム形状とファンビーム形状
   を有し、両パターンを選択的に切り換える機能を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
4. 【請求項４】前記アンテナ制御装置は、ファンビーム形
   状のアンテナパターンを走査して妨害源を捜索し、妨害
   源方向を特定した後、ペンシルビーム形状のアンテナパ
   ターンにより追尾処理を実施することを特徴とする請求
   項１記載のレーダ装置。
5. 【請求項５】前記アンテナ制御装置は、互いに直交する
   ファンビーム形状のアンテナパターンを交互に走査し、
   それぞれのビーム走査で、前記送受信装置で得られる受
   信信号強度が最大となり、ビーム誤差角が最小となるビ
   ーム角度を妨害源方向として特定することを特徴とする
   請求項４記載のレーダ装置。