JPS591986B2

JPS591986B2 - レ−ダソウチ

Info

Publication number: JPS591986B2
Application number: JP49043037A
Authority: JP
Inventors: 和紘伴
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1974-04-15
Filing date: 1974-04-15
Publication date: 1984-01-14
Also published as: JPS50134791A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は距離および速度情報の両方を得るレーダ装置
に関するものである。

距離および速度情報の両方を得るレーダでは、これまで
一般的にはパルスレーダ等によっては距離を測ってこれ
を時間軸上で微分して速度を出す方法、連続波レーダで
は２副波変調信号を用いて２つのドプラ信号の位相差か
ら距離を算出し、速度はどちらかのドプラ信号より得る
方法等が一般的であった。

これらの方法ではどれも距離又は速度どちらかの情報の
精度を上げようとすれば、他の情報の精度が下ったり、
アンビギュイテイが生ずる。

そればかりでなく、一方の情報から他の情報を得ること
は回路構成も一般的にかなり複雑となる。

この発明は、距離情報及び速度情報をともに精度良く検
出することができ、しかもこれらの情報を妨害を受けた
場合においても充分検出できるように改良されたレーダ
装置を提案するものである。

第１図はこの発明装置の一実施例を示す。

図において１はトリガ信号Ｓｔを発生するトリガ発生器
、２は変調信号Ｓｍを発生する変調信号発生器、３は変
調信号Ｓｍによって周波数変調される周波数変調発振器
であって、例えば共振空胴中にガンダイオードとバラク
タダイオードを設けた周知のバラクタ変調ガン発振器が
使用される。

４は周波数変調発振器３の出力Ｓｏを受ける結合器であ
り、第１、第２の出力部４１．４２を肩する。

５はサーキュレータであり、３つの端子部５１，５２゜
５３を有し、端子部５１は結合器４の出力部４１に結合
されている。

６はサーキュレータ５の端子部５２に結合された送受信
兼用のアンテナ、７はサーキュレータ５の端子部５３か
ら得られる出力と、結合器４の出力部４２から得られる
出力とを混合する混合器、８はこの混合器γの出力部に
接続された中間川波増幅器であり、その出力部はビデオ
増幅器９を介して距離判定回路１０に接続される。

１１は混合器１の出力部に接続されたドプラ増幅器であ
り、その出力部は速度判定回路１２に接続されている。

１４は速度判定出力端子である。

１５はコード信号Ｓｃを出力するコード信号発生器であ
る。

変調信号発生器２は、トリガ信号Ｓｔを受けるパルス発
生回路２１と、加算器２２とを有している。

この加算器２２は、パルス発生器２１からのパルス信号
Ｓｐと、コード信号Ｓｃとを加算して変調信号Ｓｍを発
生する。

距離判定回路１０は、ビデオ増幅器９の出力をトリガ信
号Ｓｔを用いて判定処理し、出力端子１３に判定出力を
出力する。

速度判定回路１２は、ドプラ増幅器１１の出力信号（ド
プラ信号）Ｓｄを、コード信号Ｓｃを参照して判断処理
し出力端子１４に判定出力を出力する。

なお、中間周波増幅器から距離判定回路１０へ至る回路
は、距離判定出力回路１６を構成し、またドプラ増幅器
１１と速度判定回路１２の回路は、速度判定出力回路１
γを構成する。

上記パルス信号Ｓｐは発振器３に対する第１の周波数制
御信号であり、コード信号Ｓｃは発振器３に対する第２
の周波数制御信号であり、これらの各制御信号によって
発振器３の全編周波数が制御される。

さて、第２図を参照して動作説明する。

同図ａはトリガ信号Ｓｔを、ｂはパルス信号Ｓｐを、Ｃ
はコード信号Ｓｃを、ｄは変調信号Ｓｍを、ｅは発振出
力Ｓｏの周波数変化を、ｆは発振出力Ｓｏの出力パワー
を、ｇは中間川波増幅器８の出力信号ＳＩＦを、ｈはド
プラ増幅器１１の出力信号Ｓｄを示す。

なお第２図の各横軸は時間軸である。トリガ発生器１は
、第２図ａのように繰返し周期（動作周期）Ｔをもって
トリガ信号Ｓｔを発生する。

この動作周期Ｔは、レーダ装置による最大探知距離をＲ
としたとき、Ｔ＞２Ｒ／Ｃとなるように設定される。

但しＣは電波の伝播速度である。パルス発生器２１はト
リガ信号Ｓｔが発生するたびごとに、パルス幅τを持っ
たパルス信号Ｓｐ（第２図ｂ）を発生する。

パルス幅τは（１／１０〜１／１０００）Ｔとなるよう
に設定され、パルス幅τの期間は動作期間Ｔの第１の時
間区分であり、（Ｔ−τ）期間はその第２の時間区分で
ある。

コード信号Ｓｃは、この例では２つのレベルＳｃ１゜Ｓ
Ｃ２、（ＳＣ２＞５ＣＩ）を持って作られる。

第２図Ｃに示すものでは、時点ｔｃまでの第１期間ＴＡ
においてレベルＳｃ１、時点ｔｃ以降の第２期間ＴＢ
においてレベルＳｃを持っている。

この期間ＴＡ。ＴＢは例えば交互に繰返すように構成さ
れている。

しかし、連続するＮ個の期間ＴＡｔＴＢ＋
ＴＯ・・・・・・ＴＮについて夫々相異なるレベルＳ
ｃ１、Ｓｃ２。

Ｓｃ３・・・・・・Ｓｃｎを持つように構成することも
できる。

変調信号Ｓｍの振幅は、第２図ｄに示すように、信号Ｓ
ｐと信号Ｓｃとを加算したものであり、同波数変調発生
器３はこの変調信号Ｓｍによって間波数変調を受ける。

変調信号Ｓｍは、例えばバラクク変調ガン発振器にあっ
ては、そのバラククダイオードに印加される。

変調信号Ｓｍは、期間ＴＡについてはレベルＳｍａ１
！Ｓｍａ２（Ｓｍａ２＞Ｓｍａｌ）を、また期間ＴＢ
についてはレバルＳｍｂ１、Ｓｍｂ２（Ｓ
ｍｂ２＞Ｓｍｂ１）を持っている。

第２の時間区分におけるレベルＳｍａｌ、Ｓｍｂｌ
は、パルス信号Ｓｐが加わらずに、レベルＳｃｌ、Ｓｃ
２にのみ依存するレベルであり、第１の時間区分におけ
るレベルＳｍａ２．Ｓｍｂ２は、それにパルス信号Ｓｐ
が加わった時のレベルである。

発振器３の発振出力Ｓｏの周波数は、第２図ｅに示すよ
うに、期間ＴＡにおいては同波数ｆ１□ｌｆ１２（ｆ
ｌ□＞ｆｌｌ）期間ＴＢにおいてはｆ２□ｔｆ２２
（ｆ２２＞ｆ２１）となる。

但しｆ２１〉ｆｉｌである。周波数ｆｉｌｊｆ２１
はレベルＳｍａ１、Ｓｍｂｌに依存し、周波数ｆ１２
゜ｆ２２はレベルＳｍａ２．Ｓｍｂ２に依存する。

周波数がｆ１２＋ｆ２２となる期間は、パルス幅τ
の期間である。

発振出力Ｓｏのパワー（振幅）は、第２図ｆに示すよう
に、その周波数の変化と無関係にほぼ一定値に保たれる
が発振器３の性能においては、発信周波数によって幾分
変ることもある。

さて、パルスレーダとしての動作について説明する。

今、期間ＴＡについて考える。第１の時間区分において
、周波数ｆ１□で発振した送信信号は結合器４を通って
サーキュレータ５に入り、アンテナ６より放射される。

目標より反射されて米た信号はアンテナ６で受信されサ
ーキユレーダ５を介して混合器７に入る。

このとき、周波数変調発振器３は第２の時間区分にあっ
て周波数ｆｌｌで発振しており、その出力の一部は結合
器４の出力部４２から混合器γに加えられており、周波
数ｆ１２の受信信号と混合されｆ１２’ ｆＩ＋
に等しい周波数ｆＩＦの中間周波信号ＳＩＦを発生する
。

ｖここで０２二ｆ１２＋−ｆｌ。

である。なお■は目標とレーダとの相対速度である。

中間同波信号ＳＩＦのパルス幅は送信パルスの幅τに等
しい。

この中間周波信号ＳＩＦは送信パルスの発信時点より、
アンテナ６から目標までの往復時間ｔだけ遅れている。

（回路伝播時間は説明を簡学にするために考慮に入れな
い場合）。

混合器７の出力信号のうち、周波数ｆＩＦの成分は第２
図ｇの如くなる。

この中間周波信号ＳＩＰは、中間制波増幅器９によって
増幅された後ビデオ増幅器８で検波増幅され、距離判定
回路１０に送られる。

距離判定回路１０では、トリガ発生器１からのトリガ信
号Ｓｔを時間軸の基準とし、それからのビデオ信号の遅
れ時間を測定する。

出力端子１３には、距離情報が得られる。

第１図のレーダ装置は、パルス、レーダとして上述の如
く動作していると同時にドプラレーダとしても動作する
。

このドプラレーダとしての動作について説明する。

周波数変調発振器３は、これまでの説明の如く、第１の
時間区分において同波数ｆ１２で発振した後引続き第２
の時間区分において尚波数ｆ１１で発振するが、この周
波数ｆｉｌの信号はパルスレーダとしての局部発振信号
として一部を使用しているが、同時に、残りは結合器４
、サーキュレータ５を通ってアンテナ６よりドプラレー
ダとしての送信信号として放射される。

周波数ｆｉｌで放射されたこの信号は、移動目標により
反射されたとき（ｆ１１±ｆｄ）の同波数となってアｖンテナ６で受信される。

このとき、ｆｄ −−ｆ１１によって与えられる。

ここで±ｆｄの＋は目標がレーダに近づいてくるとき−
は遠ざかっていくときである。

（ｆ１１士ｆｄ）の周波数をもった受信信号はアンテナ
６からサーキュレータ５に入り、混合器１に入る。

このとき混合器１は、パルスレーダの説明と同様ｆｉｌ
の信号が結合器４より注入され、これがホモダイン検波
の基準信号として働くので、混合器１からはｆｄの周波
数をもったドプラ信号Ｓｄが得られる。

このドプラ信号Ｓｄはドプラ増幅器１１で増幅され、速
度判定回路１２に送られる。

速度判定回路１２ではｆｄの周波数を測定する出力端子
１４からは目標の移動速度情報が得られる。

以上がこの装置がパルスレーダおよびドプラレーダとし
て同時に働くことの説明であるが、パルスおよびドプラ
レーダとして互いにどの様な影響があるかについて、さ
らに説明を加える。

まず、パルス、レーダとして動作する場合、通常のパル
スレーダと異る点は、パルス幅τ、同波数ｆ１２の送信
パルスが送り出された後も続いてｆｌｌの周波数で次の
繰返し杓レス信号ｓｐまで連続して送信されている点で
ある。

しかし目標よりの反射信号のうち、’ｆｔｔ成分又は（
ｆ１１±ｆｄ）の成分は、混合器１で同波数ｆｌ＋の局
部発振信号と混合されたとき、直流成分又はｆｄの成分
となり、ｆｌ２−ｆｌ、”：＞ｆｄとなる様にｆ１□、
ｆｌ２をえらんでおけばｆＩＦ””ｆｔ□−ｆｌｌなる
中間周波信号としては、パルス幅τ、周波数ｆ１２の受
信信号のみであり、中間周波増幅器８ではｆＩＦのみ選
択的に増幅するので、送信パルスとして周波数ｆ１２、
パルス幅τの送信パルスに引続き周波数ｆｉｌで継続的
に送信されていても、パルス、レーダの動作には全く影
響を与えない。

次に、ドプラ、レーダとして動作する場合、パルス、レ
ーダからの影響について調べてみる。

通常のドプラ、レーダとこの装置のドプラ、レーダとし
ての動作と異る点は周波数ｆｌｌの送信信号すなわち、
基準信号と周波数（ｆ１□±ｆｄ）の受信信号のどちに
もτ／Ｔの割合で、それぞれｆ１□および（ｆ、２±ｆ
ｄ’ ）の信号が混在している点である。

ｖここでｆ’ｄニーｆ１２である。

しかしながら、ｆｌ２の信号の継続時間はτであるから
、ｆｌ２に関連する信号成分を通すためには、帯域幅約
１／τが必要である。

従ってｆｄ＜＜１／τなるτを選択しておけば
、ドプラ増幅器の出力にはｆ１２成分による影響は現れ
ない。

この場合、τ／Ｔも出来るだけ小さいことが望ましい。

以上は期間ＴＡについての説明であるが、期間Ｔ−Ｂに
ついては、上の説明のｆｉｌをｆ２１に、ｆｌ２をｆ２
□に置換えれば同じことである。

なお、期間ＴＡ、ＴＢは夫々複数の周期Ｔを含むように
、詳しくは少なくとも１サイクル以上のドプラ信号Ｓｄ
がその各期間で得られるように、選定され、通常１０〜
１００ＯＴの大きさに選ばれる。

期間ＴＡ、ＴＢについて得られる中間周波信号ＳＩＦの
同波数ｆＩＦが互いに同じになっていることに注意され
たい。

期間ＴＡで得られる周波数ｆＩＦ＝ｆ＋□−ｆｉｌと、
期間ＴＢで得られる同波数ｆＩＦ”ｆ２□−ｆ２１とは
、共にパルス信号Ｓｐの大きさに依存するのみでさり、
レベルＳｃ１１Ｓｃ２の変化には依存していない。

従ってパルス信号Ｓｐの大きさを常に一定とすることに
よって、中間周波増幅器８において何れも検知すること
ができる。

ドプラ信号Ｓｄの周波数ｆｄについては、ｆｉｌｆ２１
であるために、期間ＴＡｔＴＢでその値が変化するが、
速度判定回路１２はｆｌｌ＋ｆ２１を決定するレベ
ルＳｃｌ＋ＳＣ２を参照して、速度判定を行なうの
で、問題はない。

勿論ｆｌｌ中ｆ２１にすれば、判定回路１２に信号Ｓｃ
を導入せずに速度判定を行なうことも可能である。

期間ＴＡ、ＴＢについてコード信号Ｓｃのレベルを変え
た結果、妨害に対して強くなることに注目されたい。

例えば周波数ｆｉｌまたはｆ１□の妨害波を受けて期間
ＴＡにおける距離判定及び速度判定が不可能になっても
、期間ＴＢにおいては送信周波数がｆ２１＋ｆ２２
に変化するので、この妨害波に関係なく、距離及び速度
の判定を達成することができる。

別の実施例として、コード信号Ｓｃは、得られるドプラ
周波数ｆｄに比べて充分に低い周波数をもった函数Ｆ（
ｔｌとすることができる。

第３図Ｃはかかるコード信号Ｓｃの一例を示している。

この場合の変調信号Ｓｍを第３図ｄに、また発振出力Ｓ
ｏの周波数変化を同図ｅに夫々示す。

発振出力Ｓｏのパワーは第３図ｆに示すようにほぼ一定
に保たれるがレーダ探知距離に支障のない範囲で変って
もよい。

この第３図の例において、発振出力Ｓｏの周波数は、パ
ルス信号Ｓｐが発生する第１の時間区分では（ｆ（ｔＪ
＋ｆ、）となり、続いてｓｐが消滅した第２の時間区
分（Ｔ−τ）では（ｆ（ｔ）＋ｆ２）となる但しパルス
信号Ｓｐはそれ学独で、それが発生したときに周波数ｆ
１、それが消滅したときに周波数ｆ２（ｆ２〈ｆｌ）を
発生させると考えた。

この場合、中間周波信号ＳＩＦ’の周波数ｆｌＦ’はＩ
ｔ（ｔ）＋ｔｔ）−（ｆ（ｔ）＋ｆ２）＝ｆ
ｌ−ｆ２二ｆＩＦとなり、Ｆ（ｔ）に関係なく、一定と
することができ、中間周波増幅器８で常に検出可能であ
る。

またドプラ周波数ｆｄについては、函数Ｆ（ｔｌが得ら
れるドプラ周波数ｆｄに比べて充分に低い周波数をもっ
ているので、順次得られるドプラ信号Ｓｄの例えば各サ
イクルについての函数Ｆ（ｔＪに基づく同波数変化ｆ（
ｔＪは実質的に無視することができる。

換言すれば、そのような同波数をもった函数Ｆ（ｔｌが
選ばれる。

従って充分正確な速度情報を得ることができる。

勿論ドプラ信号８ｄの同波数は、函数Ｆ（ｔｌの低い同
波数から見れば変化しているが、速度判定回路１２は函
数Ｆ（ｔ））＆参照して速度を判定するので問題はない
。

この函数Ｆ（ｌを使うものでは、送信周波数が順次変化
するので、妨害に対して更に強くなる。

第４図は、函数Ｆ（ｔｌとじて、正弦波函数を使用し
た場合を例示する。

この第４図は函数コード信号５ｃ＝Ｆ（ｔｌのは（ホ手
サイクル期間を示している。

第５図はこの発明のレーダ装置の他の実施例を示す。

この実施例において、コード信号Ｓｃは第６図Ｃに示す
ように、期間ＴＡにおいて“Ｌ“１ノベルとなり、期間
ＴＢにおいて“Ｈ“レベルとなる信号であり、この期間
ＴＡ、ＴＢは交互に現われるように構成される。

変調信号発生器２は、このコード信号Ｓｃを受ける電圧
レベル設定回路２３をもっており、これはコード信号Ｓ
ｃが“Ｌ“レベルのとき、電圧レベルｖＬをまたそれが
“Ｈ“レベルのとき、電圧レベルＶＨ（ＶＨ＞ＶＬ）と
なる電圧出力Ｖ。

を発生する（第６図ａ）。

この電圧レベルの差（ＶＨＶＬ）は、パルス信号Ｓｐの
大きさと同じである。

変調信号発生器２は更に反転制御回路２４を持っており
、これはコード信号Ｓｃに応じてパルス信号Ｓｐの極性
を制御し、変換パルス信号Ｓｐ′を出力する。

具体的には反転制御回路２４は、コード信号Ｓｃが“Ｈ
“レベルのときに、パルス信号Ｓｐの極性を反転する変
換、Ｎ５レス信号Ｓｐ′を第６図ｅに示す。

この実施例において、変調信号Ｓｍは、期間ＴＡにあっ
ては、パルス信号Ｓｐが発生したときに電圧レベル■１
を、それが消滅しているときに電圧レベルＶ２を、また
期間ＴＢにあっては、逆にパルス信号Ｓｐが消滅してい
るときに電圧レベル■１を、それが発生したときに電圧
レベルＶ２をもつことになる。

１ｉ圧レベルＶ、は■に■□＋Ｓｐ二■。

であり、電圧レベルｖ２はｖ２＝ｖＨ−８ｐ−ｖ□であ
る。

発振出力Ｓｃは、変調信号Ｓｍが電圧レベルｖ１のとき
に周波数ｆ１それが電圧レベル■２のときに周波数ｈ（
ｆ、＞ｈ）を発振する（第６図ｇ）。

発振出力Ｓｏのパワー、即ち振幅は第６図りに示すよう
にほぼ一定に保たれる。

この実施例においても、第１図、第２図について説明し
たと同様に、パルスレーダ及びドプラレーダとして動作
する。

期間ＴＡについてはｆｌ２をｆｌに、ｆｉｌをｆ２に置
換え、また期間ＴＢについてはｆ２２をｆ２に、ｆ２１
をｆｌに置換えれば同じ動作説明がそのまま適用される
。

この実施例においても、中間周波数ｆＩＦは、各期間Ｔ
ＡＴＢで同じであり、中間周波増幅器８によって共に
検出できる。

ドプラ周波数ｆｄは、期間ＴＡでは周波数ｆ２、期間Ｔ
Ｂでは同波数ｆ１に依存するが速度判定回路１２はコー
ド信号Ｓｃを参照して速度情報を出力するので問題はな
い。

妨害波についても、期間ＴＡで周波数ｆ２の妨害を受け
て速度情報を検出できなくても、期間ＴＢではこれを検
出できることとなる。

なお各実施例において、期間ＴＡ、ＴＢは必ずしも同じ
時間長にする必要はなく、また期間ＴＡ。

ＴＢを切換える時点ｔｃは、必ずしもトリガ信号Ｓｔの
発生時点に一致させる必要はない。

綜合的には、この発明のレーダ装置は一種の周波数アジ
リティレーダであるが従来の周波数アジリティレーダと
異なる点は、パルス信号Ｓｐの期間τに相当する従来の
送信器と、期間（Ｔ−τ）に相当する従来の局部発振器
が発振器３によって共用されており、いわゆる増幅方式
のアジリティレーダではなく、終段発振方式（マグネト
ロン方式）のアジリティレーダでありながら、従来のよ
うに局部発振器のための同波数追尾回路を必要としない
点である。

この発明によるレーダ装置は、妨害に強い特徴を生かし
て、同種のレーダを多数同一のエリアで使用する場合に
応用することができ、この場合においても同種レーダの
相互干渉の確率を充分小さくできる。

具体的には、列車、航空機自動車等に広く応用できるが
、特に自動車用レーダとして適用するに有効である。

以上のようにこの発明によれば、距離情報と速度情報を
ともに高精度で、簡学に得ることができるばかりでなく
、妨害によってもそれらの情報を確実に得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の一実施例を示すブロック図、第
２図、第３図、第４図は動作説明図、第５図はこの発明
装置の一実施例を示すブロック図、第６図はその動作説
明図である。図中、１はトリガ発生器、２は変調信号発生器、２１は
第１の周波数制御回路（パルス発生回路）、２２は加算
器、２３は電圧レベル設定回路、２４は反転制御回路、
３は周波数変調発振器、４は結合器、５はサーキュレー
タ、６はアンテナ、１は混合器、８は中間周波増幅器、
９はビデオ増幅器、１０は距離判定回路、１１はドプラ
増幅器、１２は速度判定回路、１３，１４は出力端子、
１５は第２の周波数制御回路（コード信号発生器）、１
６は距離判定出力回路、１γは速度判定出力回路である
。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１目標の距離及び速度を得るレーダ装置において、順
次繰り返される動作周期について距離情報を得るための
パルスレーダとしての送信パルス幅に相当する短い時間
の第１時間区分と残りの第２の時間区分とで周波数変調
発振器の発振出力周波数を変化させる第１の制御信号を
発生する第１の周波数制御回路、上記第１の時間区分に
おける上記周波数変調発振器の発振出力の周波数を相異
なる動作周期について変化させまたそれぞれの動作周期
の上記各時間区分における上記発振出力の周波数の差を
所定の中間周波信号となるように、上記第２の時間区分
における上記周波数変調発振器の発振出力の同波数をも
相異なる動作周期について変化させる第２の制御信号を
発生する第２の周波数制御回路、上記第１の時間区分に
おける発振出力を送信して得た受信波と、上記第２の時
間区分における発振出力との差の周波数をもった中間周
波信号に基づいて距離情報を出力する距離情報出力回路
、及び上記第２の時間区分における発振出力を送信して
得た受信波と上記第２の時間区分における発振出力との
差の周波数をもったドプラ信号に基づいて速度情報を出
力する速度情報出力回路を備え、上記第２の制御信号が
上記ドプラ信号の周波数に比べて光分低い周波数を持ち
、各動作周期について上記第１の時間区分における発振
出力の周波数と、第２の時間区分における発振出力の周
波数を順次変化させることを特徴とするレーダ装置。