JPS58132676A - 半球空間捜索追尾レ−ダ - Google Patents

半球空間捜索追尾レ−ダ

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JPS58132676A
JPS58132676A JP57015746A JP1574682A JPS58132676A JP S58132676 A JPS58132676 A JP S58132676A JP 57015746 A JP57015746 A JP 57015746A JP 1574682 A JP1574682 A JP 1574682A JP S58132676 A JPS58132676 A JP S58132676A
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JP
Japan
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antenna
beams
radar
zenith
elevation
Prior art date
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Pending
Application number
JP57015746A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuji Kimura
木村 靖二
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS58132676A publication Critical patent/JPS58132676A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はレーダ設置点を中心とした上半球空間全塘の
多目標を捜索追尾するレーダ装置に関するものであり、
fFにそのアンテナとしてマルチビームを電子走査と機
械的走査との組合せによりビーム走査することを特徴と
する実用的なシステムに関するものである。
従来のこの種レーダ装置としては第1図に示すように機
械的に旋回する平面状電子走査アンテナを一面のみ設け
1本のペンシルビームで半球空間をビーム走査するアン
テナ構成が用いられてきた。
第1図において(1)は多数の位相器等を平面状に配列
した電子走査アンテナであシ、ビーム走査角範囲が実用
上±50角程度しかないこと。
ビーム走査角に対応して必然的にアンテナ利得が低下す
ること、ビーム1本による機械的な旋回方向走査のため
全周ビーム走査に長時間を要すること、また目標へのビ
ーム照射が短時間でパスルヒツト数が少ないこと等によ
り探知距離が短かくなる等の欠点があり、これらの欠点
を補うためには大電力送信機を用いねばならず。
半球空間を覆域とするレーダの実用化を妨げていた。
この発明はこれらの欠点を解消するため、2種類のアン
テナによる半球状のレーダ覆域の分担、開口面から同時
複数ビームを放射するスロットアレーアンテナを複数個
備えた案用的な低中仰角用のアンテナ構成、電子走査と
機械的走査を組合せたマルチビーム走査等を用い、捜索
時間の短縮と距離性能の改善を両立させた半球空間全域
を対象とする実用的なレーダシステムの提供を可能とす
るものである。
以下この発明の一実施例として第2図にアンテナ、第3
図にレーダ送受信機系統を示す。
第2図において、(2)はレドーム、(3)はアンテナ
マウント固定部に天頂向けに取り付けられた電子走査方
式の第1のアンテナ、 f4H5)は機械旋回軸を中心
に背中合せに配置され導波管スロットアレーの二開ロ面
を持ち俯仰角方向にマルチビームを独立に電子走査でき
る構成の第2のアンテナである。以下の具体例において
は、第1のアンテナ(3)は二軸電子ビーム走査可能な
モノパルスビーム1本を放射し、第2のアンテナ(4)
(5)は、各面につき方位角固定の4本のモノパルスビ
ームが独立に俯仰角方向に位相走査されるとしてアンテ
ナ、レーダ送受信系統の説明を行う。
なお以後は、第1のアンテナを天myアンテナ、第2の
アンテナを水平域アンテナと呼称する。
第3図において、天頂塚アンテナ(3)は位相制御信号
(6)Kよシ、天頂方向の開き角40°の円錐空間内を
ビーム走査し、水平域アンテナ+41 +51は各4本
、計8本のビームが全周を仰角00〜50゜まで位相制
御信号(7)に基づき走査される。8本のビームは方位
角方向には機械的旋回により走査され、俯仰角方向には
独立に位相走査される。
上記レーダ橿域の分担は適当にオーバラップしてもよい
天頂砿アンテナ(2)へはエクサイタ(8)から励振出
力が供給され、モノパルス受信機(9)はモノパルス3
チャンネル受信信号翰を受けてローカル信号及びC0H
O信号(11)により受信処理を行う。
一方9機械的に旋回する水平域アンテナの送信系におい
ては1周波数シンセサイザqカの出力がエクサイタ及び
分配器0に供給され、さらに可変位相器α4.固定位相
器Q5を経て各々電力増幅器−1翰、電力増幅器−2a
っで電力増幅され。
ハイブリッドQ8で各水平域アンテナ(41(51へ送
信電力が供給される。
この時、ハイブリットJ→への2人力(19m)。
(19b)の位相差を増幅前の可変位相器Iで制御し異
なる出力端子(20m)(20b)から加算出力を得る
ようにし1周波数シンセイザQっで発生させた第4図(
イ)に示すf1〜f8の8波サブパルスからなる送信パ
ルスに対しf1〜f4を加算し第4図(ロ)に示す出力
を(20a)として水平域アンテナ(5)へ。
またf5〜f8を加算し第4図ビ→に示す出力を(20
b)として水平域アンテナ(4)へ供給する。
第4図(口IHの振幅が第4図(イJより大きく描かれ
ているのは加算により電力が2倍になっていることを示
す。上記の電力の合成と切換が行われた後、送信波は送
受切換器(21)(22X−経てアンテナへ導ひかれる
。(23)はシステスプログラマ。
(24)はビーム走査部である。
次に水平域アンテナ+41 (5)の受信系においては
モノパルス和チャンネルとして加算器(26)にてアン
テナ+41 (5)の受信信号が加算され、RFアンプ
で増幅され、ミクサ(28)でローカル信号(29)に
よりIP傷信号カリ、広帯域アンプ(60)で増幅され
た後、フィルタ群(61)によりビーム対応の8信号に
分離され1位相板波器(52)でcon。
信号(36)により位相検波され、 A7’b変換器(
34)でディジタル値に変換され以後の信号処理に用い
られる。
方位角差チャンネルでは送受切換器(35) 、加算器
(36) 、受信機(37) 、俯仰角差チャンネルで
は、送受切換器(38) 、加算機(39) 、受信機
(40)により和チャンネルと同様な受信処理が行われ
る。
第5図は半球空間のマルチビーム走査を示し。
(41)は天頂ビーム、他は水平域アンテナからの俯仰
角方向のみの一軸電子走査ビーム8本を示している。
以下、水平域アンテナの具体的な実施例を示す。第6図
は、和と俯仰角差のみを有する2チヤンネルモノパルス
ビームを一面当り4本放射する一実施例を、第7図は、
和、俯仰角差、方位角差の3チヤンネルモノバルスビー
ムヲ同様に放射する別の実施例を示す。
第6図において、  (50)は縦方向のコーホレット
フィート、(51)ハ前記コーポレットフィードの上半
部、下半部の和と差からモノパルス和チャンネルと俯仰
角差チャンネルを構成するだめの和差回路、  (52
)は第4図(ロ)に示すf1〜f4のサブパルス4波を
周波数別に分離する分波器。
(53)は4ビームを独立に俯仰角走査するだめのビー
ム対応の4個の移相器、  (54)は第8図に示す横
列方向の端子数4のパトラ−マトリクス給電回路であり
異なる固定4方位角方向に周波数別のf1〜f4の送信
サブパルスに対応した4ビームを形成する。
(55)は横列方向のスロット付導波管であり。
縦方向にコーホレット給電(50)の出力端子数だけ配
列されスロットアレーの開口面を構成する。
(56)は第4図(ロ)に示す送信波、  (5Q (
58)、 (59)。
(6[1)、 (61) tiモノパルス和チャゾネル
に関する。
送受切換器、RFアンプミクサ、広帯域IFアンプ、フ
ィルタ群、  (62)、 (63)、 (64)、 
(65)、 (66)、は俯仰角差チャンネルに関する
送受切換器、  RFアンプ、ミクサ、広帯域IFアン
プ、フィルタ群である。
第7図において、  (70)は縦方向のコーホレット
フィード、  (71)iモノパルスの和チャンネルと
俯仰角差チャンネルを構成するための和差回路、  (
72)は分波器、  (73)け移相器、  (74)
は第9図に示す端子数8のパトラ−マトリクス給電回路
、  (75)は第9図の8本のビームから第10図に
示す4本の和と方位角差を有するモノパルスビームを形
成する合成回路、 (76)は横列方向のスロット付導
波管、  (77)は4ビームに関する4波の方位角差
信号を合成する合波器、  (78)は方位角差信号縦
方向にまとめるコーホレットフィード、  (79)は
和差回路でその相端子が4波の方位角差チャンネル出力
になる。
(80)は送信波、 (81)は送受切換器、  (8
2)はRFアンプ(83)はミサク、  (84)は広
帯域IFアンプ、  (a5)はフィルタ群であり、添
字a、b、cは和チャンネル、俯仰角差チャンネル、方
位角差チャンネルの別を示す。
第8図は、端子数4のパトラ−マトリクス回路を示し、
  (90)は3dBハイブリツド、  (91)は−
五の移相器で入力ボート「1」 〜閏に応じて異なる8
方向にビームが形成されることを示す。
第9図は、端子数8のパトラ−マトリクス回路を示し、
  (92)は3dBハイブリツド、  (93)は3
にの移相器であシ、入力ポート「1」 〜匪に応じて異
なる8方向にビームが形成されることを示す。
第10図祉第7図の合成回路(75)によるモノパルス
4ビーム受信パターンを示し1図中(100)。
(101)は第9図のビームr2j r6Jの和と差の
パターン、  (102)、(103)はビームr4J
 18Jの和と差のパターン、  (104)、(10
5)はビーム「1」「5」の和と差のパターン、  (
106)、(107)はビームr3J  r7Jの和と
差のパターンを示す。
本発明は9以上のような構成になっているから、従来の
電子走査アンテナ1面からの1ビームにより半球空間を
走査するものに比べ以下に示す各種の利点を有する。
第1にマルチビームアンテナのため、充分なパルスヒツ
ト数を保持した上で半球空間全壊のビーム走査時間が短
縮され、レーダ距離性能の向上、高い受信データレート
等が可能となりレーダ総合性能が全般的に改善され実用
の域に達することができる。第2に、1面4ビームの内
2ビームの仰角を水平面に固定し、他2ビームを俯仰角
覆緘捜索に用いることにエリ、近距離点に急に出現する
低空目標を重点的に短時間に発見するモードが構成でき
、第3に水平域の初探知目標に対し、水平域アンテナへ
の送信サブパルス周波数を制御することにより0機械腕
回中のビームのバックスキャンと多ビームの隣接による
広ビーム幅化を行うことによシ、目標捕捉過程で一時的
にパルスヒツト数を増加させ捕捉確率を向上させること
ができる。
第11図、第12図にこの時の送信波形とビーム走査の
一例を示す。
第11図(イ)は通常の捜索時の波形、第11図(ロ)
はf1〜f4の4波をf、〜f6の近接5vに変更した
送信波形である。
第12図において(110)は初探知方位角方向。
(111)〜(115)けfl・〜f0のサブパルスに
対応する隣接5ビーム、  (116)〜(j19)は
f5〜f8のサブパルスに対応するビーム、  (12
0)はアンテナ回転方向である。
この時、f、〜f6の周波数は接近しているので5ビ一
ム信号は受信系のフィルタで分離されずに特定の1フイ
ルタを通過する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のアンテナ構成図、第2図は本発明による
アンテナ構成の一実施例を示す図第3図はこの発明によ
るレーダ方式を説明する図、第4図は送信波形を示す図
、第5図は半球空間のビーム走査を示す図、第6図は水
平域アンテナの一実施例を示す図、第7図は水平域アン
テナの別の実施例を示す図、第8図は4端子のパトラ−
マトリクスを示す図、第9図は8端子のパトラ−マトリ
クスを示す図、第10図は合成パターンを示す図、第1
1図は、補捉時の送信波形を示す図、第12図は、捕捉
時のビーム走査を示す図である。 図中、(1)は電子走査アンテナ、(2)はレドーム。 (3)は天頂アンテナ、 f41(5)は水平域アンテ
ナ、(6)(7)は位相制御信号、(8)はエクサイタ
、(9)はモノパルス受信機、OIUモノパルス3チャ
ンネル受信信号、Ql)はローカル信号及びC0HO信
号1輪は周波数シンセイザ、 113はエクサイタ及び
分配器、a4Fi可変位相i、ttsは固定位相器、α
Gは電力増幅器−1,(Iηは電力増幅器−2,QBは
)・イブリッド、(I9は入力、翰は出力、 CI’1
1(ハ)は送受切換器、(至)はシステムプログラマ、
 Q4(ハ)はビーム走査部、(ハ)は加算器、@はR
Fアンプ、■けミクサ、(至)はローカル信号、C!6
は広帯域IFアンプ、  (31)はフィルタ群、  
(32)は位相検波器。 (55)はC0HO信号、 (54)はA / D変換
器、  (35)は送受切換器、 (36)は加算器、
  (37)は受信機。 (38)は送受切換器、 (39)は加算器、 (40
)は受信1(41)は天頂ビーム、  (50)はコー
ホレフトフィード、 (51)は和差回路、 (52)
は分波器、  (53)は移相器、  (54)はパト
ラ−マトリクス給電回路(55)はスロット付導波管、
 (56)は送信波、  (57)は送受切換器、  
(58)はRFアンプ、  (59)はミクサ、 (6
0)は広帯域IFアンプ、 (61)はフィルタ群、 
(62)は送受切換器、  (63)はRFアンプ。 (64)はミクサ、  (65)は広帯域IFアンプ、
  (66)はフィルタ群、  (70)はコーホレッ
トフィード。 (71)は和差回路、 (72)は分波器、 (73)
は移相器。 (7りはパトラ−マトリクス給電回路、  (75)は
合成回路、  (76)はスロット付導波管、 (77
)は合波器、  (78)はコーホレットフィード、 
 (79)ii和差回路、  (so)は送信波、(8
りは送受切換器、  (82)けRFアンプ、 (83
)はミクサ、 (84)は広帯域■Fアンプ、  (8
5)はフィルタ群、  (90)は3dBノ〜イブリツ
ド、  (91)は−五移相器、  (92)は3dB
/・イブリッド、  (95)は−i移相器、 (94
)は−V移相器、  (95)ld−”−7移相器、 
 (100)ハr2J + r6J 。 (jol)Fir2J−r6J  、  (102)は
 l’−4J  +  lfJ  、 (103)はr
4j  −r8j  、  (104)は11j  +
  [5j  、  (105)は 「1」−[sj 
 、  (106)は r3j  +r7J 、  (
107)は r3J  −r7J  。 (110)は初探知方位角方向、 (111)・〜(1
15)はf、、〜f8の各ビーム、  (116)〜(
119)はf5〜f8の各ビーム。 (120)はアンテナ回転方向である。 なお図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して示
しである。 代理人 葛 野 信 − 1n ネ 2 恥 事 4 B ′475 穐 1 θ 塾7 哩 ネ rrgA 峯10 畠 ネ ′l 畠 塾 11  恥

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物標に向けて電波を放射しその反射波を用いて目
    標の捜索および追尾等を行うレーダ装置において、天頂
    方向の円錐9埴をレーダ覆域とし、かつ天頂に向けて設
    置された第1のアンテナと、前記円錐空域以外の全周の
    低中仰角9緘をレーダ覆域とする第2のアンテナとを備
    え、これら第1.第2のアンテナにより上半球空間全域
    のレーダ覆域をカバーするようにしたことを特徴とする
    半球空間捜索運屋レーダ。
  2. (2)  レーダ設置点を中心とした上半球空間全域を
    レーダ覆域とするレーダ装置において、天頂方向の円錐
    空埴をペンシルビームにより電子走査する天頂向きの第
    1のアンテナと、上記円錐空域以外の全周低中仰角空球
    を、複数個の異なる方角方向に放射されるペンシルビー
    ムを有し、かつ各ビームは俯仰角方向のみ独立に電子ビ
    ーム走査可能な電子走査アンテナを機械的に旋回させる
    ことにより、ビーム走査する第2のアンテナとを具備し
    たことを特徴とする半球空間捜索追尾レーダ。
  3. (3)上記第1のアンテナ及び第2のアンテナに関する
    レーダ送受信装置、およびレーダ信号処理装置等を独立
    な複数系統構成し用途、目的に応じレーダ覆域を半球空
    間全壊、天頂域のみ、水平域のみに切換可能とした事を
    特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の半球空間捜
    索追尾レーダ。
  4. (4)  多数の横列方向ス四ット付導波管を縦に配列
    した平面状スロットアンテナを開口面とし。 給電系として複数ビームの和チャンネルと俯仰角差チャ
    ンネルを構成する縦方向のコーホレットフィードと和差
    回路、コーホレットフィードの各出力端に接続され複数
    ビームの俯仰角方向独立ビーム走査を可能とする分波器
    及び複数の移相器、これら移相器出力に接続され、送信
    用周波数に対応した方位角方向固定の複数ビームを構成
    するためのパトラ−マトリクス上りなる給電回路網、上
    記パトラ−マトリクスからの複数出力を上記スロット付
    導波管に供給する回路を設けた電子走査アンテナを第2
    のアンテナとして用いた特許請求の範囲第(2)項記載
    の半球空間捜索追尾レーダ。
  5. (5)  方位角方向固定の複数ビームによシ全周を等
    分割するようにパトラ−マトリクスの端子数と第2の電
    子走査アンテナの開口面数を選択した事を特徴とする特
    許請求の範囲第(2)項記載の半球空間捜索追尾レーダ
  6. (6)  多数の横列方向スロット付導波管を縦に配列
    した平面状スロットアレーアンチ′すを開口面とし、給
    電系として複数ビームの和チャンネルと俯仰角差チャン
    ネルを構成する縦方向の第1のコーホレットフィードお
    よび和差回路、複数ビームの方向角差チャンネルを構成
    するだめの、各スロット付導波管に対応した合波器とこ
    れら合波器出力をまとめる第2のコーホレットフィード
    および和差回路、第1のコーホレットフィードの各出力
    端に接続され複数ビームの俯仰角方向独立ビーム走査を
    可能とする分岐器及び複数の移相器、送信周波数に対応
    した方位角方向固定の複数ビームを構成するために、所
    要ビーム数の2”(nは整数)倍の端子数をもつパトラ
    −マトリクスおよび上記パトラ−マトリクスにより構成
    される211個のビームから目的とする複数個のビーム
    の和チャンネルと方位角差チャンネル出力を得る合成回
    路1合成回路からの上記方位角差チャンネル出力を前記
    合波器へ供給する回路、パトラ−マトリクスからの2n
    個の出力を前記各スロット付導波管へ給電する回路を設
    け、所要の複数個の各ビームに対し和、俯仰角差、方位
    角差の3チヤンネルを有するモノパルスマルチビーム電
    子走査アンチナラ構成し、これを第2のアンテナとして
    用いたことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載
    の半球空間捜索追尾レーダ。
JP57015746A 1982-02-03 1982-02-03 半球空間捜索追尾レ−ダ Pending JPS58132676A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60180306A (ja) * 1984-02-28 1985-09-14 Nec Corp 電子走査空中線
JPS61217784A (ja) * 1985-03-23 1986-09-27 Nec Corp レ−ダ装置
JPH02253181A (ja) * 1989-03-28 1990-10-11 Nec Corp フェーズドアレイレーダ装置
US7230565B2 (en) * 2002-07-05 2007-06-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Radar

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