JPS63187182A - ホログラフイツクレ−ダ - Google Patents
ホログラフイツクレ−ダInfo
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- JPS63187182A JPS63187182A JP62019444A JP1944487A JPS63187182A JP S63187182 A JPS63187182 A JP S63187182A JP 62019444 A JP62019444 A JP 62019444A JP 1944487 A JP1944487 A JP 1944487A JP S63187182 A JPS63187182 A JP S63187182A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ディジタル演算でマルチビームを形成する
ホログラフインクレーダの測角精度の向上に関するもの
である。
ホログラフインクレーダの測角精度の向上に関するもの
である。
第6図は、国際学会誌「ビームコン−78」 (IEE
E、 EASCON−78)に発表されたアブラハム
ルピン(ABRAHAM Il?、R[IVIN)とレ
オナ/I/ F ’7 イアハーグ(LEONARD
WIEINBERG)両氏の論文[レーダ用ディジタ
ルマルチビーム形成技術(DIGITAL MALTI
PLBBBAMFORMING TECHNIQUES
FORRADAR)Jに示された従来のホログラフィ
ックレーダの構成を示す図である。図において、1は素
子アンテナ、2はN個の素子アンテナからなるアンテナ
アレー、3は各素子アンテナ1に接続され、素子アンテ
ナ1で受信された高周波信号を増幅するRFアンプ、4
は高周波信号を中間周波信号に変換するミキサ、5はミ
キサ4から出力された中間周波信号を増幅するIFアン
プ、6は中間周波信号の位相を保存しながらIFアンプ
出力をベースバンドの複素ビデオ信号に変換するための
位相検波器、7は位相検波器6のI (in pha
se)チャンネル及びQ(quadrature)チャ
ンネルの各出力に接続されたローパスフィルタ(LPF
) 、8はLPF7に接続され、ベースバンドに変換さ
れた複素ビデオ信号をA/D変換するA/D変換器、9
はビーム形成の際のサイドローブレベルを間接するため
の重み付けを行う出力レベル調整器、10は上記各要素
3〜9で構成された受信機である。また、11は各素子
アンテナ1に接続された受信1aloの出力に対してデ
ィジタル演算を行うことにより、素子アンテナ数に相当
する数のマルチビームを形成するディジタルマルチビー
ム形成器である。
E、 EASCON−78)に発表されたアブラハム
ルピン(ABRAHAM Il?、R[IVIN)とレ
オナ/I/ F ’7 イアハーグ(LEONARD
WIEINBERG)両氏の論文[レーダ用ディジタ
ルマルチビーム形成技術(DIGITAL MALTI
PLBBBAMFORMING TECHNIQUES
FORRADAR)Jに示された従来のホログラフィ
ックレーダの構成を示す図である。図において、1は素
子アンテナ、2はN個の素子アンテナからなるアンテナ
アレー、3は各素子アンテナ1に接続され、素子アンテ
ナ1で受信された高周波信号を増幅するRFアンプ、4
は高周波信号を中間周波信号に変換するミキサ、5はミ
キサ4から出力された中間周波信号を増幅するIFアン
プ、6は中間周波信号の位相を保存しながらIFアンプ
出力をベースバンドの複素ビデオ信号に変換するための
位相検波器、7は位相検波器6のI (in pha
se)チャンネル及びQ(quadrature)チャ
ンネルの各出力に接続されたローパスフィルタ(LPF
) 、8はLPF7に接続され、ベースバンドに変換さ
れた複素ビデオ信号をA/D変換するA/D変換器、9
はビーム形成の際のサイドローブレベルを間接するため
の重み付けを行う出力レベル調整器、10は上記各要素
3〜9で構成された受信機である。また、11は各素子
アンテナ1に接続された受信1aloの出力に対してデ
ィジタル演算を行うことにより、素子アンテナ数に相当
する数のマルチビームを形成するディジタルマルチビー
ム形成器である。
次に動作について説明する。
N個の素子アンテナ1で受信された高周波信号は、RF
アンプ3で増幅された後、ミキサ4で中間周波信号に変
換され、再びIFアンプ5で増幅される。この中間周波
信号は、位相検波器6で位相検波され、■チャンネル及
びQチャンネルからなる複素ビデオ信号に変換される。
アンプ3で増幅された後、ミキサ4で中間周波信号に変
換され、再びIFアンプ5で増幅される。この中間周波
信号は、位相検波器6で位相検波され、■チャンネル及
びQチャンネルからなる複素ビデオ信号に変換される。
複素ビデオ信号はLPF7で帯域制限された後、A/D
変換器8でディジタル複素ビデオ信号に変換され、さら
にビーム形成の際のサイドローブ低域のための重み付け
が出力レベル調整器9で行われた後、ディジタルマルチ
ビーム形成手段11へ入力きれる。
変換器8でディジタル複素ビデオ信号に変換され、さら
にビーム形成の際のサイドローブ低域のための重み付け
が出力レベル調整器9で行われた後、ディジタルマルチ
ビーム形成手段11へ入力きれる。
このとき、第7図に示すように、N個の素子アンテナの
並んでいる方向をX軸とし、高周波信号、即ち電波の到
来方向とX軸とのなす角を電波の到来角度αとし、素子
アンテナ1の間隔をd1波長をλとすると、隣合った素
子アンテナで受信される信号の位相差は、2π(aco
sα)/λ となるから、ディジタルマルチビーム形成
手段11でr−−N/2+−N/2+1+・’+(L
””’・+N/2−1を計算することによって、 αr
=cos−’ (rλ/Nd) に最大利得を有す
るビームをN本(rx−N/2.・・・+01 ・・・
、N/2−1)形成できる。但し、第Tl)式において
、Wkはサイドローブ抑圧のための重み係数で、各アン
テナ素子に接続された受信vi10内の出力レベル調整
器9で与えられる。
並んでいる方向をX軸とし、高周波信号、即ち電波の到
来方向とX軸とのなす角を電波の到来角度αとし、素子
アンテナ1の間隔をd1波長をλとすると、隣合った素
子アンテナで受信される信号の位相差は、2π(aco
sα)/λ となるから、ディジタルマルチビーム形成
手段11でr−−N/2+−N/2+1+・’+(L
””’・+N/2−1を計算することによって、 αr
=cos−’ (rλ/Nd) に最大利得を有す
るビームをN本(rx−N/2.・・・+01 ・・・
、N/2−1)形成できる。但し、第Tl)式において
、Wkはサイドローブ抑圧のための重み係数で、各アン
テナ素子に接続された受信vi10内の出力レベル調整
器9で与えられる。
この時、第1番目のビームのビーム幅δrは、下記第(
2)式 %式%(2) で与えられ、第1番目と第r−1番目のビームの間隔Δ
αrは、第(3)式 %式% で与えられる。第(2)式のWは重み係数Wkによって
決まる定数で、一般に0,88〜1.3程度に設定され
る。
2)式 %式%(2) で与えられ、第1番目と第r−1番目のビームの間隔Δ
αrは、第(3)式 %式% で与えられる。第(2)式のWは重み係数Wkによって
決まる定数で、一般に0,88〜1.3程度に設定され
る。
ここで、上記ディジタルマルチビーム形成器11におい
て、第(1)式は離散フーリエ変換(Discrete
Fourier Transform ; DFT
)を示す式となっているが、N本のマルチビームを高速
に計算するためには、高速フーリエ変換(Fast F
ourierTransform ; FFT )アル
ゴリズムが利用可能であるため、一般の応用ではFFT
が使用されている。
て、第(1)式は離散フーリエ変換(Discrete
Fourier Transform ; DFT
)を示す式となっているが、N本のマルチビームを高速
に計算するためには、高速フーリエ変換(Fast F
ourierTransform ; FFT )アル
ゴリズムが利用可能であるため、一般の応用ではFFT
が使用されている。
従来のホログラフィックレーダは以上のように構成され
ているので、その測角値は、 αr −cos−’ (rλ/Nd) r −−N/2. ・・・、O,−、N/2−1のN種
類の値しかとれず、測角誤差が約±Δαr/2=λ/
(2Nd sinαr)程度あり、測角精度が低いとい
う問題点があった。
ているので、その測角値は、 αr −cos−’ (rλ/Nd) r −−N/2. ・・・、O,−、N/2−1のN種
類の値しかとれず、測角誤差が約±Δαr/2=λ/
(2Nd sinαr)程度あり、測角精度が低いとい
う問題点があった。
この発明は、上記ような問題点を解消するためになされ
たもので、N本のビームから直接得られるN種類の測角
値cr r (r =−N/2.−.0. ・・・、N
/2−1)のαrとαr−1との間をさらに細かく測角
できるホログラフィックレーダを得ることを目的とする
。
たもので、N本のビームから直接得られるN種類の測角
値cr r (r =−N/2.−.0. ・・・、N
/2−1)のαrとαr−1との間をさらに細かく測角
できるホログラフィックレーダを得ることを目的とする
。
この発明に係るホログラフィックレーダは、N本のマル
チビームの隣接する2つのビーム出力の和と差をそれぞ
れ計算し、その差を和で除算した後、この値を角度に変
換するマルチビーム測角器を設けたものである。
チビームの隣接する2つのビーム出力の和と差をそれぞ
れ計算し、その差を和で除算した後、この値を角度に変
換するマルチビーム測角器を設けたものである。
この発明においては、マルチビーム測角器により、従来
技術であるモノパルスアンテナをN−1個用いた場合と
同様の高い精度で測角が可能となる。
技術であるモノパルスアンテナをN−1個用いた場合と
同様の高い精度で測角が可能となる。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図において、第6図と同一符号は同一部分を示し、
12は隣合った2つのビーム出力BrとBr−+ (r
=−N/2+1+−+0.−、 N/2−1)の和Σ
rと差Δ「をとる複素加減算器、13はこの複素加減算
器12の差出力Δr = (B r−B r−1)を和
出力Σr=(Br+Br−1)で割り算する除算器、1
4は除算器13の出力Δr/Σrを角度に変換する変換
器、15は上記複素加減算器12.除算器13.及び変
換器14で構成されたマルチビーム測角器である。
12は隣合った2つのビーム出力BrとBr−+ (r
=−N/2+1+−+0.−、 N/2−1)の和Σ
rと差Δ「をとる複素加減算器、13はこの複素加減算
器12の差出力Δr = (B r−B r−1)を和
出力Σr=(Br+Br−1)で割り算する除算器、1
4は除算器13の出力Δr/Σrを角度に変換する変換
器、15は上記複素加減算器12.除算器13.及び変
換器14で構成されたマルチビーム測角器である。
次に動作について説明する。受信機10及びディジタル
マルチビーム形成器11の動作は従来装置の動作と同一
であるので、ここではマルチビーム測角器15の動作に
ついて詳細に説明する。
マルチビーム形成器11の動作は従来装置の動作と同一
であるので、ここではマルチビーム測角器15の動作に
ついて詳細に説明する。
マルチビーム測角Bxsは、N本のマルチビーム出力B
r (r−N/2. ・=、0. =−、N/24)
の隣合った2つのビーム出力BrとBrgの和Σr”B
r+Br−(と差Δr x B r −B r−+
(r−N/2+1+ +++、0.・・・、N/2−
1)を求める(N−1)個の複素加減算器12と、各加
減算器12の出力の差Δrを和Σrで割り算する除算器
13と、各除算器13の出力Δr/Σrを角度に変換す
る変換器14とで構成されている。
r (r−N/2. ・=、0. =−、N/24)
の隣合った2つのビーム出力BrとBrgの和Σr”B
r+Br−(と差Δr x B r −B r−+
(r−N/2+1+ +++、0.・・・、N/2−
1)を求める(N−1)個の複素加減算器12と、各加
減算器12の出力の差Δrを和Σrで割り算する除算器
13と、各除算器13の出力Δr/Σrを角度に変換す
る変換器14とで構成されている。
従来装置の動作説明で述べたように、ディジタルマルチ
ビーム形成器11で形成されるN本のビーム出力Brは
、第(1)式で表現できるから、隣接した2つのビーム
出力BrとBr−(はαrとαr−1−e x p (
−j2rck(d cos cxI−/λ)・・・(5
) ここで、2つのビームの方向の平均値を7下とすると、 ctr= (cxr+cxr−t> /2 ・
−(6)となり、ビーム間隔Δαrを用いるならば、α
r =zτ+Δαr/2 ・−(7)αr
−J”(XrゝΔαr/2 ・・・(8)で
表現できる。このとき、 cos(rr″”qcos a r −5in ct下
−Δex r / 2・・・(9) cos o: r−14CO3ct r +sin a
下・Δex r / 2・・・αΦ の近位式が成立する。
ビーム形成器11で形成されるN本のビーム出力Brは
、第(1)式で表現できるから、隣接した2つのビーム
出力BrとBr−(はαrとαr−1−e x p (
−j2rck(d cos cxI−/λ)・・・(5
) ここで、2つのビームの方向の平均値を7下とすると、 ctr= (cxr+cxr−t> /2 ・
−(6)となり、ビーム間隔Δαrを用いるならば、α
r =zτ+Δαr/2 ・−(7)αr
−J”(XrゝΔαr/2 ・・・(8)で
表現できる。このとき、 cos(rr″”qcos a r −5in ct下
−Δex r / 2・・・(9) cos o: r−14CO3ct r +sin a
下・Δex r / 2・・・αΦ の近位式が成立する。
第(9)式及び第01式を第(4)式及び第(5)式に
代入して、隣接した2ビーム出力の和Σr及び差Δrを
・(2cos(yckdsin cxrΔαr/λ))
・・・(11) ・(2jsin(yckdsin err ΔcH/
λ))・・・ (12) r−−N/2+1. −.0. ”−、N/2−1と
なる。即ち複素加減算器12では、第(4)式及び第(
5)式で示されるBr及びBr−1を入力とし、第(1
1)式及び第(12)式で示される和Σrと差Δrとを
出力する。ΣrとΔrとは除算器13へ入力され、 ・・・(13) が出力される。このとき、Wk、d、 λ、Nはホロ
グラフィックレーダ装置面をの既知のパラメータであり
、i及びΔαrもビーム番号によって一忘的に決まる値
であるから、第(13)式は高周波信号、即ち電波の到
来角度αとΔr/Σrとの間の関係を示す関数であると
考えられる。例えば、アンテナ開口長Nd−32λ*
ffr−4s°のアンテナについて、Br及びBr−1
を求めた結果を第2図の(イ)及び(ロ)に示し、これ
らを用いて和Σr及び差Δrを求めた結果を第3図及び
第4図に示す、第2図〜第4図において、横軸は電波の
到来角度αを単位(度)で表し、縦軸は利得を単位(d
B)で表す。また、除算器13の出力におけるΔr/Σ
rと電波の到来角αとの関係を第5図に示す。第5図に
おいて、横軸はαを単位(度)で表し、縦軸はΔr/Σ
rを表す。第5図より明らかなように、Δr/Σrを算
出することによって、容易に電波の到来角度αを計測す
ることができる。
代入して、隣接した2ビーム出力の和Σr及び差Δrを
・(2cos(yckdsin cxrΔαr/λ))
・・・(11) ・(2jsin(yckdsin err ΔcH/
λ))・・・ (12) r−−N/2+1. −.0. ”−、N/2−1と
なる。即ち複素加減算器12では、第(4)式及び第(
5)式で示されるBr及びBr−1を入力とし、第(1
1)式及び第(12)式で示される和Σrと差Δrとを
出力する。ΣrとΔrとは除算器13へ入力され、 ・・・(13) が出力される。このとき、Wk、d、 λ、Nはホロ
グラフィックレーダ装置面をの既知のパラメータであり
、i及びΔαrもビーム番号によって一忘的に決まる値
であるから、第(13)式は高周波信号、即ち電波の到
来角度αとΔr/Σrとの間の関係を示す関数であると
考えられる。例えば、アンテナ開口長Nd−32λ*
ffr−4s°のアンテナについて、Br及びBr−1
を求めた結果を第2図の(イ)及び(ロ)に示し、これ
らを用いて和Σr及び差Δrを求めた結果を第3図及び
第4図に示す、第2図〜第4図において、横軸は電波の
到来角度αを単位(度)で表し、縦軸は利得を単位(d
B)で表す。また、除算器13の出力におけるΔr/Σ
rと電波の到来角αとの関係を第5図に示す。第5図に
おいて、横軸はαを単位(度)で表し、縦軸はΔr/Σ
rを表す。第5図より明らかなように、Δr/Σrを算
出することによって、容易に電波の到来角度αを計測す
ることができる。
変換器14では、第(13)式の関係を用いて、Δr/
Σrを電波の到来角度αに変換する。この変換のための
関数をAr (’)と記述することとし、α−Ar(
Δr/Σr ) ・= (14)とす
る。
Σrを電波の到来角度αに変換する。この変換のための
関数をAr (’)と記述することとし、α−Ar(
Δr/Σr ) ・= (14)とす
る。
以上のように、マルチビーム測角器15を構成すること
によって、電波の到来方向αを2つのビームの方向角Q
’rとCtr−Hとの間で、r−N/2+1+・・・、
0.・・・、N/2−1 の(N−1)通りの組み合
わせについて同時に高精度に計測可能となる。
によって、電波の到来方向αを2つのビームの方向角Q
’rとCtr−Hとの間で、r−N/2+1+・・・、
0.・・・、N/2−1 の(N−1)通りの組み合
わせについて同時に高精度に計測可能となる。
なお、上記実施例では、素子アンテナがX軸方向に直線
状に並ぶリニア・アレーアンテナの場合について説明し
たが、素子アンテナがX及びY軸の2次元配列として平
面状に並ぶプラナ−・アレーアンテナの場合にも、X及
びY軸の両方向について上記実施例と同様の構成をとる
ことによって同様の効果が得られる。
状に並ぶリニア・アレーアンテナの場合について説明し
たが、素子アンテナがX及びY軸の2次元配列として平
面状に並ぶプラナ−・アレーアンテナの場合にも、X及
びY軸の両方向について上記実施例と同様の構成をとる
ことによって同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、複素加減算器、除算
器、及び変換器からなるマルチビーム測角器を設け、N
本のマルチビームの隣接する2つのビーム出力の和と差
をそれぞれ計算し、その差を和で除算した後、この値を
角度に変換するようにしたので、素子アンテナのビーム
幅相当の広い範囲について同時に高精度な角度計測が可
能となる効果がある。
器、及び変換器からなるマルチビーム測角器を設け、N
本のマルチビームの隣接する2つのビーム出力の和と差
をそれぞれ計算し、その差を和で除算した後、この値を
角度に変換するようにしたので、素子アンテナのビーム
幅相当の広い範囲について同時に高精度な角度計測が可
能となる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例によるホログラフィックレ
ーダの構成図、第2図、第3図、第4図。 及び第5図は該ホログラフィックレーダのマルチビーム
測角器の動作原理を説明するための図、第6図は従来の
ホログラフィックレーダの構成図、第7図はその動作原
理を説明するための図である。 1・・・素子アンテナ、10・・・受信機、11・・・
ディジタルマルチビーム形成手段、12・・・複素加減
算器、13・・・除算器、14・・・変換器、15・・
・マルチビーム測角器。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
ーダの構成図、第2図、第3図、第4図。 及び第5図は該ホログラフィックレーダのマルチビーム
測角器の動作原理を説明するための図、第6図は従来の
ホログラフィックレーダの構成図、第7図はその動作原
理を説明するための図である。 1・・・素子アンテナ、10・・・受信機、11・・・
ディジタルマルチビーム形成手段、12・・・複素加減
算器、13・・・除算器、14・・・変換器、15・・
・マルチビーム測角器。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)複数の素子アンテナと、この各素子アンテナに接
続された複数の受信機と、この各受信機から出力される
ディジタル複素ビデオ信号を用いてマルチビームを形成
するディジタルマルチビーム形成手段とを有するホログ
ラフィックレーダにおいて、 上記ディジタルマルチビーム形成手段に接続され、 上記マルチビームの隣接する2つのビームの和と差とを
算出する複素加減算器と、 該複素加減算器で算出された2つのビームの差出力を和
出力で割り算する除算器と、 該除算結果を電波の到来角度に変換する変換器とからな
るマルチビーム測角手段を備えたことを特徴とするホロ
グラフィックレーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62019444A JPS63187182A (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | ホログラフイツクレ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62019444A JPS63187182A (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | ホログラフイツクレ−ダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187182A true JPS63187182A (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=11999476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62019444A Pending JPS63187182A (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | ホログラフイツクレ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63187182A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02165088A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 航空機搭載用レーダ装置 |
| JPH02275385A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| JPH0356882A (ja) * | 1989-07-26 | 1991-03-12 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| WO2010113926A1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | 日本電気株式会社 | 測定装置、測定システム、測定方法、及びプログラム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57157261A (en) * | 1981-03-23 | 1982-09-28 | Olympus Optical Co Ltd | Automatic original feeding device for copying machine |
| JPS5944674A (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ダ−装置 |
| JPS59154377A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-03 | Mitsubishi Electric Corp | フエ−ズドアレ−レ−ダ装置 |
-
1987
- 1987-01-29 JP JP62019444A patent/JPS63187182A/ja active Pending
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