JPS63501657A - パルス幅伸長機能付き圧縮受信装置 - Google Patents

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】 パルス幅伸長機能付き圧縮受信装置 ［産業上の利用分野］ 本発明は概して広帯域の受信装置、特にマイクロウェーヴ周波数の受信機に関す るものであり、とりわけ入力無線周波数信号を狭いパルスへ圧縮するタイプの圧 縮受信装置に関するものである。

［従来の技術］ マイクロスキャン受信装置として時々参照される圧縮受信装置は、マイクロウエ ーヴ周波数領域において元来作動する広帯域装置であり、密集信号環境において レーダ、通信信号のような各種タイプの信号のいずれかを傍受するために度々使 用される。

圧縮受信装置は入力無線周波数（ＲＦ）信号から発生される周波数変調（ＦＭ） 信号を狭いパルスに圧縮するために伝播性遅延ライン（ＤＤＬ）を使用する。高 速スイープ局部発振器（ＳＬＯ）は入力信号をＦＭ信号に変換するために使用さ れる。時間変域における出力パルスの位置を測定することによって出力信号の周 波数を得られる。

ＤＤＬは固有の差動遅延時間および周波数区分またはバンド幅をもつ。ＤＤＬの 時間とバンド幅の積はバンド幅によって乗算された差動遅延時間である。時間バ ンド幅の積は圧縮受信装置の処理利得を決定する重要な性質である。差動遅延時 間は受信装置の周波数分解能関っており、ＤＤＬのバンド幅は入力バンド幅及び 受信装置の傍受率と関連がある。

ＳＬＯは時間スロープに対する周波数を持ち、この周波数は振幅ではＤＤＬの周 波数と等しいが符号では逆である。一定周波数を持つＲＦ入力信号は、入力信号 がＳＬＯの発生した周波数掃引と結合されるミキサーの出力において直線性Ｆっ で変更され、それから時間変域内で圧縮し、ＤＤＬの出力でのパルスにする。検 出装置はＤＤＬからの出力パルスの振幅を感知するために使用され、時間変域に おける各パルスの位置を決定する。

出力パルスの幅は、高速電気回路が比較的狭い出力パルスの処理に使用される範 囲内にワイドバンド圧縮受信装置の使用を限定する。過去において狭い出力パル スを処理するためにビデオパルス伸長回路を使用してパルスの幅を拡大するか、 短いパルスを処理する他の高速位相クロック回路を使用する必要があった。

本発明は出力パルスの幅を拡大するためのシステムを設けて、上記の特殊処理回 路の必要性を無くすることを目的としている。

［発明の概要］ 本発明によれば、システムはパルスがより低速の従来の回路で処理できるように その幅が拡大される出力パルスへ入力無線信号を変換するための装置が設けられ ている。入力無線信号は時間スロープｓ１に対する周波数を持ち、それによって 周波数変調信号を発生する走査局部発振器からの周波数の掃引と混合される。ｓ ２の時間遅延スロープに対する周波数を持ち、それによって圧縮パルスを発生ず る伝播性遅延装置によって周波数変調信号は遅延される。従来の技術ではスロー プｓｌと８２は通常大きさが等しく、符号は逆である。しかしながら本発明によ ると、スロープｓｌ、　ｓ２の間で差が生成され、その結果として伝播性遅延装 置と出力パルスの幅における増加量によりパルスが拡大される。本発明の望まし い形では、時間スロープに対する周波数の差は、走査局部発振器によって発生さ れる周波数掃引のスロープを変更することにより生成される。スロープの変更は 走査局部発振器の時間特性に対する周波数を制御する関数発生装置を使用するこ とによって達成される。

図面の簡単な説明 第１図は典型的従来技術の圧縮受信装置のブロック図である。

第２図は第１図において示された従来技術の圧縮受信装置によって発生した出力 パルスの波形である。

第３図は第１図の従来技術の圧縮受信装置の一部を構成している、走査局部発振 器によって発生した周波数掃引の波形である。

第４図は本発明の好ましい実施例を構成するパルス伸長幅を持つ圧縮受信装置の ブロック図である。

第５図は第４図に示した圧縮受信装置によって生じる伸長出力パルスの波形であ る。

第６図は第４図の受信装置の走査局部発振器によって発生される周波数掃引の波 形であり、パルス圧縮装置の時間スロ−プに対する周波数が点線で示されている 。

第７図は本発明による走査局部発振器の一形態を示す圧縮受信装置のブロック図 である。

第８図は第７図の受信装置のＶＣＯにより発生される周波数掃引の波形である。

第９図は本発明による走査局部発振器の別形態を使用した圧縮受信装置のブロッ ク図である。

第１Ｏ図は本発明によるさらに別の形態の掃引局部発振器を使用した圧縮受信装 置のブロック図である。

［実施例］ はじめに典型的な従来技術の圧縮またはマイクロスキャン受信装置を示す第１図 乃至第３図を参照すると、受信装置への入力２０は、例として周波数分割多重通 信（ＦＤＭ）信号から成る連続波無線周波数信号である。入力信号２０は、走査 局部発振器（ＳＬＯ）２６によって発生された周波数の掃引と混合するミキサー ２２へ伝送される。入力信号２０は、このように５Ｌ０２Ｂによっ、て効果的に 変調された周波数である。それ故ミキサー２２の出力は周波数変調信号となる。

周波数変調信号は伝播性遅延直線（ＤＤＬ）から成るパルス圧縮装置２４によっ て処理される。ＤＤＬは周波数変調信号に組込まれた遅延時間が直線的に周波数 と関連している所である。ＤＤＬは例えば遅延時間が周波数の増加と共に単調に 増されるか、あるいは周波数の減少と共に単調に減らされる表面音響波装置から 成る。どの場合でもパルス圧縮装置２４の出力は比較的幅の狭いパルスであり、 その時間変域における位置は入力信号２゜の周波数に対応する。

必要であれば、ミキサー２２とパルス圧縮装置２４の間でミキサー２２からの信 号を必要な形にするためにパルス圧縮装置２４による処理の前に、加重フィルタ （示されていない）が使用される。

パルス圧縮装置２４によって出力されたパルス３２（第２図）の振幅はエンベロ ープ検出装置２８によって検出され、発生した出力信号が出力部３０で伝送され る。

第１図において部分的に示されている受信装置は、瞬間バンド幅Ｂと時間フレー ムＴを持つ。５Ｌ０２Ｂは時間範囲２Ｔと周波数範囲もしくはバンド幅２Ｂを持 つ周波数掃引３４（第３図）を発生する。このように連続波から成る受信装置へ の入力信号２０は、結果的に１／Ｂの幅を持つ出力パルス３２（第２図）となる 。例えばＩＧＨｚ信号が結果として１ナノ秒出力パルスになる。周波数掃引３４ のスロープは同一であるがパルス圧縮装置２４によって決定される周波数対時間 遅延の符号は逆である。

第４図乃至第６図を参照すると、本発明は圧縮出力パルスの幅を拡大するための 装置を備えている圧縮受信装置に関連している。連続波ＲＦ入力信号はミキサー ３８の入力３６へ供給され、ている。入力信号３６はミキサー３８の出力からパ ルス圧縮装置４０へ供給される周波数変調信号を生じるように、走査局部発振器 ４２により発生された周波数掃引と混合される。１実施例におけるパルス圧縮装 置４０は周波数の関数として遅延を信号に導入する伝播性遅延ラインから成り、 それによって信号をパルスへ圧縮する。パルスは先に表記したものと同形のエン ベロープ検出装置４４へ供給される。それからＩＦ（中間周波数）搬送周波数を 拒否するように働くローパスフィルタ４Ｂへ送られる。フィルタを通された信号 は更に処理を行なうために出力４８へ供給される。ＦＤＭ入力信号の場合、出力 は入力信号の周波数にそれぞれ対応している時間変域に位置するパルスのシリー ズから成る。

５ＬＯ４２は、時間の長さ２ＴとスロープＳ１を持つ第６図の数字５２によって 表わされている周波数掃引を発生する。周波数の関数として、パルス圧縮装置４ ０により導入された遅延は第６図の５４でも表わされているが、逆の符号で示さ れている。

時間遅延に対する周波数５４はスロープＳ２を有する２Ｂのバンド幅を持つ。こ のように時間に関する周波数の変化率を表わすスロープｓ１．　ｓ２、もしくは 時間範囲２Ｔの延長上でスロープ差／すなわちデルタ（Δ）の大きさの差を有す る。スロープｓｌ、　ｓ２のこの相違はパルス圧縮装置４０が十分にパルスを圧 縮するのを阻む。スロープ相違Δに適当な数値を選ぶことによって、合成パルス 出力５０（第５図）は数ｚＴΔだけ幅において拡大または増加され得る。例えば Ｂが１００１００Ｏと等しい場合、従来技術パルス受信装置からの合成出力パル ス幅は１ナノ秒となる。２５　Ｍ　Ｈｚに等しいΔと２００ナノ秒に等しいＴを 選ぶことによって、合成出力パルス５０は１００５ナノ秒となる。

第４図に示された圧縮受信装置のバンド幅はバンド幅Ｂ／２ＴΔに比例し、出力 パルス５０（第５図）の幅はＴΔ／Ｂである。

このように出力パルス５０で動作するプロセッサなら、どれでもより広いパルス 信号を処理するために処理時間に関しては手間取ると考えられる。パルス幅の増 加は、受信装置の理論的周波数分解能を減じることになるが、多くの応用出願に とってこの分解能の減少は広い瞬時バンド幅を獲得するために許容できる。例え ば所定の入力信号強度に対して、パルス圧縮装置４０からのピーク出力が上記例 における５の係数だけ、あるいは約７ｄＢ減少し、それによりこの数量だけ実効 的な感度は低下する。しかしながらローパスフィルタ４６に１００Ｍ）ｌｚのバ ンド幅を加えることによって、出力信号対ノイズ比は約３．５ｄＢ改良され、こ のように結果としては３．５ｄＢだけ感度を落とすにとどまる。

つぎに先述の相異なる時間スロープに対する周波数を提供する技術が、色々と示 されている第７図乃至第１０図に注目する。簡単にするために、エンベロープ検 出装置、ローパスフィルタ、加重フィルタ、同様の従来装置はこれらの図には示 されていない。第７図に示されているように５ＬＯ４２はＶＣＯ（電圧制御発振 器）５６、関数発生装置５８、ミキサー６０、パルス伸長ライン６２、ショート パルス発生装置６４を備えている。パルス伸長ライン６２はバンド幅２Ｂと伝播 性遅延Ｔを持つ、通常の伝播性遅延装置である。パルス伸長ライン６２はショー トパルス発生装置６４からのショートパルスによって駆動されている。パルス伸 長ライン６２により出された伸長パルスは、ミキサー６０において関数発生装置 ５８によってΔＴの速度で掃引されるＶＣ０５Ｂの出力と混合される。関数発生 装置５８はハード配線回路、もしくはＶＣＯ５６を適切な割合いで掃引する電圧 に対応するデータを出力するように作動するメモリに格納されたデータを備えて いる。ＶＣ０５Ｂはショートパルス発生装置６４から出力されるパルスと同期し た速度で掃引される。第８図は掃引６６を示しており、これは三角波（のこぎり 両波）の波形でＶＣ０５Ｂを掃引する、関数発振装置”５８によって供給される 。掃引６６は時間の長さ２ＴとΔの中心周波数ｆｏより上のスロープを持ち、こ の特別のチャープである掃引のΔはミキサ６０によってパルス伸長ライン６２の 出力へ加えられる。

第９図に示された５ＬＯ４２は関数発生装置６８によって掃引されるＶＣ０５６ を備えている。特にこの実施例では関数発生装置は時間範囲２Ｔに関する周波数 において２Ｂプラス２Δのバンド幅を持つ全掃引を発する。したがって補足パル ス伸長線と第７図に示された実施例のショートパルス発生装置を使用する必要は ない。換言するとＶＯＣ５６はミキサ３８で入力信号３Ｂと混合される全ＦＭチ ャープを供給する。

第１０図はショートパルス発生装置７２によって制御されるパルス伸長線７０を 備えている５ＬＯ４２の実施例を表わしている。

パルス伸長線７０は、例えばパルス圧縮装置４０によって発生した時間周波数ス ロープとの所望の不整合が生じるように、パルス発生装置７２によって決定され る適当なスロープの時間遅延に対する周波数を持つ表面音波装置から成る。

当業者はこの発明の技術的範囲を逸脱することなく、さまざまな修正を行ない、 あるいは本発明を説明するために好ましい実施例につけ足すことが可能であると 考えられる。従って請求の範囲の主題およびそれと等価値の全てに本発明の保護 範囲が及ぶと考えるべきである。

ζｇ表秩欝〕 国際調査報告 １．ｌＩ＠、、１ｊｎｓｎａｌ　Ａｔ１ｌｌｅ＆ｌ１ｍ　Ｎｏ、　ＰＣＴ／υｓ 　！１６１０１８６４ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＩ ：、５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ　ＯＮυ５−Ａ−４２０４１６５２０１０Ｓ／２ ０　１ＪＳ−Ｅ−３１９４３０９１０７／８５υ５−Ａ−３２８３０８０Ｎｏｎ ｅ ＵＳ−Ａ−３３５４４５６Ｎｏｎｅ ＵＳ−Ａ−４２００８４０２９１０４／８０　Ｎｏｎｅ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力無線周波数信号を入力信号周波数に対応する時間の範囲に位置する出 力パルスに圧縮するための圧縮受信装置において、 前記入力信号を周波数変調信号へ変換する手段の組合わせを含むタイプの受信装 置であり、 前記周波数変調信号をパルスに変換するために、周波数対時間スロープｓｌと伝 播性遅延ラインが前記変換手段に設けられ、 前記伝播性遅延ラインは周波数対時間スロープｓ２を与え、スロープｓ１とｓ２ とは通常大きさは等しいが符号は反対であり、前記変換手段は前記出力パルスの 幅の中に対応した増加が生じるようにスロープｓ１とｓ２の大きさの差を生じる 手段を備えていることを特徴とする受信装置。
2. （２）前記差を発生する手段が、 （ａ）前記の差に実質上等しい時間スロープに対する周波数を持つ掃引信号を発 生するための第１の手段と、（ｂ）スロープｓ２に事実上等しいが符号が反対の 周波数対時間スロープを有する第２の掃引信号を発生する第２の手段と、（ｃ） 前記第１と第２の掃引信号を結合する手段とを備えていることを特徴とする請求 の範囲第１項記載の圧縮受信装置。
3. （３）前記第１の手段が電圧制御発振器と前記発振器を周波数の範囲で掃引する ための手段を備え、前記第２の手段がパルスの流れを発生するための手段と前記 パルスを時間の関数として伝達するための手段を備えていることを特徴とする請 求の範囲第２項記載の圧縮受信装置。
4. （４）前記発生手段が入力電圧信号に従い周波数が変化する出力信号を発生する 電圧制御発振器と、前記入力電圧信号を発生する手段とを備えていることを特徴 とする請求の範囲第１項記載の圧縮受信装置。
5. （５）前記発生手段がパルスのシリーズを発生する手段と、前記パルスを時間の 関数として伸長する手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載 の圧縮受信装置。
6. （６）前記発生手段が、可変周波数出力と電圧制御入力を持つ発振器と、前記発 振器の前記入力を制御するための電圧制御信号発生手段とを備えていることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の圧縮受信装置。
7. （７）入力無線周波数信号と時間スロープｓ１に対する周波数を持つ周波数の掃 引とを混合して周波数変調信号を発生するステップと通常大きさは等しいが符号 において反対のスロープｓ１とｓ２が得られるように、ｓ２の時間遅延スロープ に対する周波数を伴う前記周波数変調信号を前記パルス発生のために遅延するス テップとを備え、スロープｓ１とｓ２の間に出力パルスの幅が増加するよう差を 生じるステップを備えることを特徴とている入力信号を出力信号に変換する方法 。
8. （８）スロープｓ１，ｓ２の間の差を生じるステップがスロープｓ１の大きさを 増大させることを特徴とする請求の範囲第７項記載の手段。
9. （９）通常ｓ２に等しい時間スロープに対する周波数を持つ第１の周波数掃引信 号を発生し、通常前記スロープの差に等しい時間スロープに対する周波数を持つ 第２の周波数掃引信号を発生し、前記第１と第２の周波数掃引信号の混合を行な うスロープｓ１，ｓ２の間の差を生むステップを特徴とする請求の範囲第７項記 載の手段。
10. （１０）スロープｓ２と異なる時間スロープに対する周波数を持つ周波数掃引信 号を発生する、スロープｓ１，ｓ２の間の差を生じるステップを特徴とする請求 の範囲第７項記載の手段。