JP2010197147A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置において、尖頭送信電力や送信パルス幅を増
加させることなくレーダ装置の最大探知範囲と最大測定ドップラ速度を拡大する。
【解決方法】
パルス圧縮レーダ装置において、パルス幅内でリニアＦＭ変調を施した変調パルスを送信繰り返し周期毎に周波数掃引方向を反転して空間に発射する。同時に変調パルスと搬送波周波数を異にする無変調パルスを変調パルスの送信繰り返し周期よりも短い周期で空間に発射する。目標からの反射波を変調パルスと同一周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理する第１のパルス圧縮処理部と、同方向が反転した圧縮係数でパルス圧縮処理する第２のパルス圧縮処理部を設ける。パルス圧縮処理、即ちマッチドフィルタ処理における信号選択性を利用し、一次及び二次エコーを分別、後者を前者の末端に連結し、最大探知範囲を拡大した反射信号を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルス幅内で直線状周波数変調（リニアＦＭ変調）を施した変調パルスを空間に発射し、目標からの反射波に対してパルス圧縮処理することにより高分解能を得るリニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置に関する。

レーダ装置において目標の探知範囲を拡大する為には、空間に発射するパルスの尖頭送信電力、若しくはパルス幅を増加して、平均送信電力を増加させねばならない。しかし、ハードウェアの制約により、尖頭送信電力を上げられない場合は、パルス内で特殊な変調を施した幅の広い変調パルスを発射し、目標からの反射波を受信処理にてパルス圧縮処理を行い、等価的に高い尖頭送信電力、且つ幅の狭いパルスによる目標からの反射波を得る。この方法を用いて目標の探知を行うレーダ装置を、パルス圧縮レーダ装置と呼称する（非特許文献１）。

このパルス圧縮処理を行う為、送信パルスに施す変調には直線状に周波数変調方式(リニアＦＭ変調方式)、非直線状周波数変調方式（ノンリニアＦＭ変調方式）や、擬似乱数符号による符号変調方式(位相変調方式)が用いられる。

パルス圧縮処理は、変調方式に拠らず、変調パルスと同一の波形をフィルタ係数とするトランスバーサルフィルタによる時間領域における相関処理、所謂、マッチドフィルタ処理である。

レーダ装置は送信繰り返し周期（ＰＲＩ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ
Ｉｎｔｅｒｖａｌ）で間欠的に空間にパルス波を発射し、反射波の時間遅延により目標の距離を測定する。よって、レーダ装置の最大探知範囲距離は、ＰＲＩと光速により（数１）の様に決定される。
（数１）最大探知距離 ＝ （ＰＲＩ×光速）／２

（数１）式で決定される最大探知距離以遠に大きな反射断面積を有する物標が存在した場合、今次送信で得た受信信号中にあたかも近距離に物標が存在するかの様な偽像が現れる。この偽像を二次エコー、偽像以外の受信信号を一次エコーと称する（非特許文献２）。

二次エコーはＰＲＩを超えた時間遅れの反射波であるから、一次エコーと二次エコーを分別し、一次エコーの末端に二次エコーを連結することにより、レーダ装置の最大物標探知範囲を最大二倍まで拡大することができる。

従来の方式では、一次エコーと二次エコーを分別する為、パルスの初期位相をＰＲＩ毎にランダムに変化させて変調、空間に発射、受信信号処理において、一次エコーと二次エコーを分別している（例えば非特許文献３）。

一方、ＰＲＩ間での目標の反射波の位相変化量から、目標の移動速度、即ちドップラ速度を測定する場合の最大測定ドップラ速度はＰＲＩと空間に発射するパルス波の搬送波波長により（数２）の様に決定される。

（数２）最大測定ドップラ速度 ＝ 搬送波波長／（４×ＰＲＩ）

（数２）式で決定される最大測定ドップラ速度より大きなドップラ速度を持つ目標が存在した場合、レーダ装置が検出するドップラ速度は正負が折り替えって観測される、所謂速度折り返しが発生する（非特許文献４）。

従来の方式では、目標の反射波のある１点を基準として、ドップラ速度の距離及び方位方向の連続性を仮定し、ドップラ速度の折り返しを補正する、連続法と称する手法が用いられている（例えば非特許文献５）。

吉田 孝監修 「改訂 レーダ技術」 社団法人電気通信学会 平成１１年５月２５日 初版第３刷発行 ｐ２７５−２８０ 石原 正仁 編集 「気象研究ノート 第２００号」 社団法人日本気象学会 平成１３年１２月２６日 初版発行 ｐ１５−１７ 石原 正仁 編集 「気象研究ノート 第２００号」 社団法人日本気象学会 平成１３年１２月２６日 初版発行 ｐ２７−３０ 石原 正仁 編集 「気象研究ノート 第２００号」 社団法人日本気象学会 平成１３年１２月２６日 初版発行 ｐ１５ 石原 正仁 編集 「気象研究ノート 第２００号」 社団法人日本気象学会 平成１３年１２月２６日 初版発行 ｐ３２−３４

（数１）式より、レーダ装置の最大探知距離を拡大する為にはＰＲＩを長くする必要がある。一方、（数２）式より、最大測定ドップラ速度を拡大する為には、ＰＲＩを短くする必要がある。よって、レーダ装置の最大探知距離と最大測定ドップラ速度は相反する関係にあり、両者を同時に拡大することは困難である。

前記課題における最大探知距離を拡大するために、本発明は、リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置における、パルス圧縮処理、即ち、マッチドフィルタ処理における信号選択性を利用することにより、一次エコーと二次エコーとを分別する。

本発明によるリニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置は、パルス内で直線状の周波数変調（リニアＦＭ変調）を施した幅の広い変調パルスを第１のＰＲＩ周期で空間に発射し、目標からの反射波を受信処理にてパルス圧縮処理を行い、等価的に高い尖頭送信電力、且つ幅の狭いパルスによる目標からの反射波を得る。

本発明において、前記のリニアＦＭ変調を施した変調パルスは、ＰＲＩ毎に周波数掃引方向を反転させて、空間に発射する。これにより、一次エコーが従属する周波数掃引方向は今次送信に拠る。一方、二次エコーはＰＲＩを超えた時間遅れの反射波であるから、同エコーが従属する周波数掃引方向は、前回送信時、即ち一次エコーが従属する周波数掃引方向を反転したものとなる。

前記の目標からの反射波をパルス圧縮処理する際に、目標からの反射波を変調パルスと同一周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理するパルス圧縮処理部と、変調パルスに対して反転した周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理するパルス圧縮処理部を設ける。便宜上、前者を第１のパルス圧縮処理部、後者を第２のパルス圧縮処理部と記す。

第１のパルス圧縮処理部では一次エコーは相関が集中し有意なエコーを形成するが、二次エコーは拡散し有意なエコーを形成し得ない。一方、第２のパルス圧縮処理部では一次エコーは拡散し有意なエコーを形成しないが、ニ次エコーの相関は集中し有意なエコーを形成する。

このように、前記課題を解決するために本発明は、
リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダにおいて、
変調パルス波形格納メモリ部に変調パルス波形の信号が格納されておりアドレスカウンタ部が該変調パルス波形格納メモリ部のアドレス値を指定することによってパルス送信を実現するものであって、
前記アドレス値が格納パルスの先頭アドレスから増加方向にあることを第１のアドレス推移とし前記アドレス値が格納パルスの最後方アドレスから減少方向にあることを第２のアドレス推移とする場合に、
送信繰り返し周期毎に前記第１の推移と前記第２の推移を繰り返すことによって送信繰り返し周期毎に変調パルスの時間軸上の波形が左右反転するように動作するアドレスカウンタ部と、
目標からの反射波を変調パルスと同一周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理することによって前記第１の推移による変調パルスの反射波をパルス圧縮するための第１のパルス圧縮処理部と、
目標からの反射波を変調パルスに対して反転した周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理することによって前記第２の推移による変調パルスの反射波をパルス圧縮するための第２のパルス圧縮処理部と、
前記第１のパルス圧縮処理部の出力と前記第２のパルス圧縮処理部の出力を入力とし現在の時刻のパルス送信の反射波と１繰り返し周期前のパルス送信の反射波を弁別するパルス圧縮信号選択部と、
前記パルス圧縮信号選択部が出力する前記現在の時刻のパルス送信の反射波を第１の反射波、現在の時刻のパルス送信の１繰り返し周期前のパルス送信の反射波を第２の反射波とした場合に、第１の反射波の末端に第２の反射波を結合する１繰り返し周期前のパルス送信の反射波を連結するパルス圧縮信号合成部と、
前記パルス圧縮信号合成部が出力する信号から目標のドップラ速度を計算する変調パルスドップラ速度計算部と、
から成なる事を特徴とするレーダ装置とする。

本発明により、一次エコーとニ次エコーを分別し、二次エコーを一次エコーの末端に連結することによって、送信尖頭電力や送信パルス幅を増加させること無く、レーダ装置の最大物標探知範囲を最大二倍まで拡大することができる。本過程を経て得た反射波を第１の反射波、同じくドップラ速度を第１のドップラ速度と称する。

前記、第１のドップラ速度の最大測定ドップラ速度は（数２）式で決定される為、第１の反射波観測範囲に最大測定ドップラ速度を越えるドップラ速度を有する目標が存在した場合は、同目標地点でドップラ速度の正負が反転する、所謂速度折り返しが発生する。

前記速度折り返しを補正、即ち、最大測定ドップラ速度を拡大するために、本発明は、変調パルスと搬送波周波数を異にする無変調パルスを発射する。無変調パルスは、前記第１のＰＲＩよりも短いＰＲＩで空間に発射する。前記の短ＰＲＩを第２のＰＲＩと称する。

前記無変調パルスによる目標からの反射波を第２の反射波、ドップラ速度を第２のドップラ速度とした場合、例えば第２のＰＲＩを第１のＰＲＩの１０倍に選択すると、第２の反射波の最大探知距離は第１の反射波の１／２０だが、最大測定ドップラ速度は１０倍である。よって、第１のドップラ速度に対して、第２のドップラ速度を基準とし、非特許文献５に示す連続法を用いて速度折り返しを補正することにより、第１のドップラ速度の最大測定ドップラ速度を最大１０倍まで拡大することができる。

このように、前記課題を解決するために本発明は、
リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダにおいて、
無変調パルス波形格納メモリ部に前記第１の変調パルスと第２の変調パルスと中心周波数を異にする無変調パルス波形の信号が格納されており、無変調パルスアドレスカウンタ部が該無変調パルス波形格納メモリ部のアドレス値を指定することによってパルス送信を実現するものであって、
前記第１のＰＲＩよりも短い送信繰り返し周期を第２のＰＲＩとする場合に、前記第２のＰＲＩで前記無変調パルスを生成し、目標からの反射波を直交検波する無変調パルス直交検波部と、
前記無変調パルス直交検波部によって得た直交位相信号から目標のドップラ速度を計算する無変調パルスドップラ速度計算部と、
から成る事を特徴とするレーダ装置とする。

前記パルス圧縮信号選択部で分別した二次エコーを、同じく前記パルス圧縮信号合成部で一次エコーの末端に連結することにより、リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置において尖頭送信電力や送信パルス幅を増加させること無く、最大物標探知範囲を最大二倍まで拡大することができる。

加えて、前記変調パルスドップラ速度計算部が出力するドップラ速度を、同じく前記無変調パルスドップラ速度計算部が出力するドップラ速度を用いて、連続法により速度折り返し補正を行う。本補正により、前記変調パルスドップラ速度計算部が出力するドップラ速度の最大測定ドップラ速度を、最大で前記第１のＰＲＩ対第２のＰＲＩ比分だけ拡大することができる。

前記により、レーダ装置の最大探知距離と最大測定ドップラ速度を同時に拡大する。

本発明にかかるレーダ装置の構成を示すブロック図。 送信パルスと一次，及び二次エコーが従属する周波数掃引方向の関係。 変調パルスＰＲＩと無変調パルスＰＲＩの関係。 変調パルススペクトラムと無変調パルススペクトラムの関係。 各部が出力するエコー。 変調パルスによるドップラ速度観測値と無変調パルスによるドップラ速度観測値 連続法によるドップラ速度折り返し補正

本発明の最も好適な実施例について、図を参照して説明する。図１は、本発明のリニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置の構成を示すブロック図である。

図１の変調パルス波形格納メモリ部１は、リニアＦＭ変調を施した変調パルスのディジタル波形を格納する。

図１の変調パルス送信タイミング計時指示部２は、変調パルスのＰＲＩを計時し、変調パルスを空間に発射するタイミングを指示する変調パルス送信トリガを生成する。

図１の変調パルス送信トリガ計数指示部３は、変調パルス送信タイミング計時指示部２で生成した変調パルス送信トリガの生成回数を計数し、その偶奇を指示する。

図１の変調パルスアドレスカウンタ部４は、変調パルス波形格納メモリ部１に格納したリニアＦＭ変調を施した変調パルスのディジタル波形を順次読み出す為のアドレスを発行する。本部は変調パルス送信タイミング計時指示部２で生成した変調パルス送信トリガをアドレス走査開始タイミング、変調パルス送信トリガ計数指示部３が指示する変調パルス送信トリガ生成回数の偶奇を走査方向として、前記のアドレスを発行する。

例えば、変調パルス送信トリガ発生回数が偶数時には、変調パルス波形格納メモリ部１に格納した変調パルスのディジタル波形の先頭アドレスから末端アドレスに向かって、同回数が奇数時には変調パルスのディジタル波形の末端アドレスから先頭アドレスに向かってアドレス走査を行う。これにより、ＰＲＩ毎にリニアＦＭ変調を施した変調パルスの周波数掃引方向を反転させる。

これにより、一次エコーが従属する周波数掃引方向は今次送信に拠る。一方、二次エコーはＰＲＩを超えた時間遅れの反射波であるから、同エコーが従属する周波数掃引方向は、前回送信時、即ち一次エコーが従属する周波数掃引方向を反転したものとなる。図２に、ＰＲＩ毎に変調パルスの周波数掃引方向を反転させた場合、変調パルスと一次、及び二次エコーが従属する周波数掃引方向の関係を示す。

図２において、変調パルス送信トリガ２５は、図１の変調パルス送信タイミング計時指示部３によって作成した、変調パルス発射タイミングを指示する信号である。変調パルス送信トリガ計数指示部計数値２６は、前記変調パルス送信トリガ２５の発生回数を計数し、その偶奇を指示する。変調パルス２７は、変調パルス送信トリガ２５を送信タイミングとして、図１の変調パルス波形格納メモリ部１から読み出し、図１の変調パルスを表す。

周波数掃引方向２８は、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値２６の偶奇で決定する送信変調パルス２５の周波数掃引方向を表す。図２の例では、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値２６が偶数時には周波数を低から高の方向に、奇数時には周波数を高から低に掃引している。一次エコーが従属する周波数掃引方向２９は、前記の送信変調パルス２７を空中線部１１から空間に発射し、空中線部１１からの距離が（数１）で決まる最大探知距離以内にある目標からの反射波と、同反射波が従属する周波数掃引方向を表す。

二次エコーが従属する周波数掃引方向３０は、前記の変調パルス２７を図１の空中線部１１から空間に発射し、空中線部１１からの距離が（数１）で決まる最大探知距離以遠にある目標からの反射波と、同反射波が従属する周波数掃引方向を表す。二次エコーはＰＲＩを超えた時間遅れの反射波であるから、同エコーが従属する周波数掃引方向は、前回送信時、即ち一次エコーが従属する周波数掃引方向２５を反転したものとなる。

図１の無変調パルス波形格納メモリ部５は、前記変調パルスとは中心周波数を異にする無変調パルスのディジタル波形を格納する。

図１の無変調パルス送信タイミング計時指示部６は、無変調パルスのＰＲＩを計時し、無変調パルスを空間に発射するタイミングを指示する無変調パルス送信トリガを生成する。
尚、無変調パルスのＰＲＩは、前記変調パルスのＰＲＩよりも短く選択する。

図３に変調パルスのＰＲＩと無変調パルスのＰＲＩの関係を示す。図３において変調パルスのＰＲＩ３１は図１の変調パルス送信タイミング計時指示部２で計時した変調パルスを空間に発射するタイミングを示す。同変調パルス３２は、変調パルスのＰＲＩ３１に応じて発射する変調パルスを示す。同無変調パルスのＰＲＩ３３は図１の無変調パルス送信タイミング計時指示部６が計時した無変調パルスを空間に発射するタイミングを示す。同無変調パルス３４は、無変調パルスのＰＲＩ３３に応じて発射する無変調パルスを示す。

図１の無変調パルスアドレスカウンタ部７は、無変調パルス波形格納メモリ部５に格納した無変調パルスのディジタル波形を順次読み出す為のアドレスを発行する。本部は無変調パルス送信タイミング計時指示部６で生成した無変調パルス送信トリガをアドレス走査開始タイミングとして、前記のアドレスを発行する。

図１のパルス合成部８は、前記変調パルス波形と無変調パルス波形を合成し、両者を周波数多重したパルス波形を生成する。

図４に変調パルスと無変調パルスの周波数軸上での位置関係を示す。図４において、変調パルススペクトラム３５は、図１の変調パルス波形格納メモリ部１に格納し、変調パルス送信タイミング計時指示部２が指示する変調パルス送信トリガによって生成した変調パルスのスペクトラムを、変調パルス中心周波数３６は、変調パルススペクトラム３５の中心周波数を表す。同じく図４において、無変調パルススペクトラム３７は、図１の無変調パルス波形格納メモリ部５に格納し、無変調パルス送信タイミング計時指示部６が指示する無変調パルス送信トリガによって生成した無変調パルスのスペクトラムを、無変調パルス中心周波数３８は、無変調パルススペクトラム３７の中心周波数を表す。実施時には、両者のスペクトラムが重複しない限りで、変調パルス中心周波数３６と無変調パルス中心周波数３７の間隔の多寡や周波数軸上の左右が反転しても構わない。

図１のＤ／Ａ変換部９は、パルス合成部８が出力する変調パルスと無変調パルスを周波数多重したパルス波形をアナログ変換する。

図１の送信部１０は、Ｄ／Ａ変換部９でアナログ変換した変調パルスと無変調パルスを周波数多重したパルスを空間に発射する周波数まで周波数変換、電力増幅する。

図１の空中線部１１は、送信部１０で周波数変換、電力増幅したパルスを空間に発射し、目標からの反射波を受信する。

図１の受信部１２は、空中線部１１で受信した目標からの反射波を、中間周波数まで周波数変換、電力増幅する。

図１のＡ／Ｄ変換部１３は、受信部１２で中間周波数に変換した目標からの反射波を標本／量子化する。

図１の変調パルスディジタルフィルタ部１４は、無変調パルスを遮断し、変調パルスが通過できる帯域を有するディジタルフィルタである。本部で、Ａ／Ｄ変換部１３で標本／量子化した目標からの反射波の中から、変調パルスによる反射波を分別する。

図１の変調パルスディジタル直交検波部１５は、変調パルスディジタルフィルタ部１４が出力する変調パルスによる目標からの反射波を直交検波する。

図１の第１のパルス圧縮処理部１６は、変調パルス波形格納メモリ部１に格納した変調パルスのディジタル波形を先頭アドレスから末端アドレスに読み出した場合の波形、即ち周波数掃引方向が低から高の変調パルスのディジタル波形を圧縮係数に持つトランスバーサルフィルタである。本部は、前記の圧縮係数を以って変調パルスディジタル直交検波部１５で検波した目標からの反射波をパルス圧縮処理する。

図１の第２のパルス圧縮処理部１７は、変調パルス波形格納メモリ部１に格納した変調パルスのディジタル波形を末端アドレスから先頭アドレスに読み出した場合の波形、即ち周波数掃引方向が低から高の変調パルスのディジタル波形を圧縮係数に持つトランスバーサルフィルタである。本部は、前記の圧縮係数を以ってディジタル直交検波部１５で検波した目標からの反射波をパルス圧縮処理する。

例えば、変調パルス送信トリガ発生回数が偶数時には、変調パルス波形格納メモリ部１に格納した変調パルスのディジタル波形の先頭アドレスから末端アドレスに向かって、同回数が奇数時には変調パルスディジタル波形の末端アドレスから先頭アドレスに向かってアドレス走査を行う。これにより、ＰＲＩ毎にリニアＦＭ変調を施した変調パルスの周波数掃引方向を反転させる。

このような順序でリニアＦＭ変調を施した変調パルスの周波数掃引方向を制御すると、変調パルス送信トリガ計数指示部３が指示する変調パルス送信トリガ生成回数が偶数の場合、第１のパルス圧縮処理部１６は、目標からの反射波を変調パルスと同一周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理する。即ち、第１のパルス圧縮処理部１６では今次送信パルスによる目標からの反射波（一次エコー）は相関が集中し有意なエコーを形成するが、前回送信パルスによる目標からの反射波（二次エコー）は拡散し有意なエコーを形成しない為、本部は一次エコーを出力する。

一方、第２のパルス圧縮処理部１７は変調パルスに対して反転した周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理する。即ち、一次エコーは拡散し有意なエコーを形成しないが、ニ次エコーの相関は集中し有意なエコーを形成する為、二次エコーを出力する。

同様に、変調パルス送信トリガ計数指示部３が指示する送信トリガ発生回数が奇数の場合は、前記の関係が第１のパルス圧縮処理部１６と第２のパルス圧縮処理部１７の間で反転する。

図１のパルス圧縮信号選択部１８は、前記のように、変調パルス送信トリガ計数指示部３が指示する変調パルス送信トリガ生成回数の偶奇に応じて、第１のパルス圧縮処理部１６の出力信号と第２のパルス圧縮処理部１７の出力信号を一次エコーと二次エコーに分別する。

図１のパルス圧縮信号合成部１９は、パルス圧縮信号選択部１８が出力する二次エコーを、同じくパルス圧縮信号選択部１８が出力する一次エコーの末端に連結する。図５に変調パルス送信トリガ計数指示部３の計数値とパルス圧縮信号選択部１８、及びパルス圧縮信号合成部１９が出力するエコーの関係を示す。

図５において、変調パルス送信トリガ３９は、図１の変調パルス送信タイミング計時指示部２によって作成した、変調パルス発射タイミングを指示する信号である。変調パルス送信トリガ計数指示部計数値４０は、前記変調パルス送信トリガ３９の発生回数を計数し、その偶奇を指示する。

パルス圧縮信号選択部が出力する一次エコー４１は、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値４０の偶奇に応じて、図１のパルス圧縮信号選択部１８が分別した一次エコーを表す。図５においては、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値４０が偶数時は、第１のパルス圧縮処理部１６の出力信号を、奇数時には第２のパルス圧縮処理部１７の出力信号を一次エコーとして分別する。

パルス圧縮信号選択部が出力する二次エコー４２は、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値４０の偶奇に応じて、パルス圧縮信号選択部１８が分別した二次エコーを表す。図５においては、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値４０が偶数時は、第２のパルス圧縮処理部１７の出力信号を、奇数時には第１のパルス圧縮処理部１６の出力信号を二次エコーとして分別する。

パルス圧縮信号合成部が出力するエコー４３〜４５は、図１のパルス圧縮信号合成部１９によって一次エコーの末端に二次エコーを連結した結果を表す。パルス圧縮信号合成部が出力するエコー４３においては、変調パルス送信トリガ計数指示部計数値４０が偶数であるから、第１のパルス圧縮処理部１６の出力信号を一次エコーとし、その末端に第２のパルス圧縮処理部１７の出力信号、即ち二次エコーを連結している。

パルス圧縮信号合成部が出力するエコー４３から１ＰＲＩ経過したパルス圧縮信号合成部が出力するエコー４４においては、前記一次エコーと二次エコーの関係が逆転し、第２のパルス圧縮処理部１７の出力信号を一次エコーとし、その末端に第１のパルス圧縮処理部１６の出力信号、即ち二次エコーを連結している。更に１ＰＲＩ経過した、パルス圧縮信号合成部が出力するエコー４５においては、第１のパルス圧縮処理部１６の出力信号を一次エコーとし、その末端に第２のパルス圧縮処理部１７の出力信号、即ち二次エコーを連結している。

００２９から００６３のような動作によって、リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダ装置において尖頭送信電力や送信パルス幅を増加させること無く、最大物標探知範囲を最大二倍まで拡大することが可能となる。

図１のパルス圧縮信号ドップラ速度計算部２０は、前記パルス圧縮信号合成部１９が出力する最大物標探知範囲を最大二倍まで拡大したパルス圧縮信号のドップラ速度を計算する。便宜上、本ドップラ速度を第１のドップラ速度信号と称する。

図１の無変調パルスディジタルフィルタ部２１は、変調パルスを遮断し、無変調パルスが通過できる帯域を有するディジタルフィルタである。本部で、Ａ／Ｄ変換部１３で標本／量子化した目標からの反射波の中から、無変調パルスによる反射波を分別する。

図１の無変調パルスディジタル直交検波部２２は、無変調パルスディジタルフィルタ部２１が出力する無変調パルスによる目標からの反射波を直交検波する。

図１の無変調パルス信号ドップラ速度計算部２３は、前記無変調パルスディジタル直交検波部２２が出力する無変調パルス直交検波信号のドップラ速度を計算する。便宜上、本信号を第２のドップラ速度信号と称する。

図１の無変調パルス信号ドップラ速度計算部２３は、前記無変調パルスディジタル直交検波部２２が出力する無変調パルス直交検波信号のドップラ速度を計算する。便宜上、本信号を第２のドップラ速度信号と称する。

図６を用いて、異なるＰＲＩで同一の目標を観測した場合に、変調パルスで観測した第１のドップラ速度信号と無変調パルスで観測した第２のドップラ速度信号に発生するドップラ速度の折り返しを説明する。

図６の真のドップラ速度４６は、空間に存在する目標が持つドップラ速度を示す。図６の例では、真のドップラ速度４６は、（数２）式で決まる変調パルスのＰＲＩで観測し得る最大測定ドップラ速度以上、無変調パルスのＰＲＩで観測し得る最大測定ドップラ速度未満の値を持ち、且つ（数１）式で決まる無変調パルスの観測範囲内から外に渡って分布する。尚、図６において、無変調パルスのＰＲＩは変調パルスのＰＲＩの１／２の周期とする。

図６の第１のドップラ速度信号４７は、真のドップラ速度４６を変調パルスが観測した場合に得られるドップラ速度信号を示す。真のドップラ速度４６は、変調パルスのＰＲＩで観測し得る最大測定ドップラ速度以上であるから、同目標が存在する地点にて速度折り返しが発生する。

図６の第２のドップラ速度信号４８は、真のドップラ速度４６を無変調パルスが観測した場合に得られるドップラ速度信号を示す。真のドップラ速度４６は、無変調パルスのＰＲＩで観測し得る最大測定ドップラ速度未満であるから、無変調パルスの観測範囲内において、無変調パルス同目標が存在する地点にて速度折り返しは発生しない。しかし、（数１）式できまる無変調パルス観測範囲内から外に渡って存在するので、真のドップラ速度４６が存在する範囲全域に渡ってドップラ速度を供し得ない。

図１のドップラ速度折り返し補正部２４は、前記第２のドップラ速度信号を基準として、非特許文献５に示す連続法により、図６に例示する様なドップラ速度折り返しを含む第１のドップラ速度の折り返しを補正する。

図７を用いて、図１のドップラ速度折り返し補正部２４の動作を説明する。

図７において、第１のドップラ速度信号４９は、図１のパルス圧縮信号ドップラ速度計算部２０が出力し、且つ観測範囲内にて図６の第１のドップラ速度信号４７に示した様なドップラ速度の折り返しを含む信号を示す。同じく図７において、第２のドップラ速度信号５０は、図１の無変調パルスドップラ速度計算部２３が出力し、且つ観測範囲内にて図６の第２のドップラ速度信号４８に示した様にドップラ速度折り返しは発生しないが、目標が存在する範囲全域に渡ってのドップラ速度を供し得ない信号を示す。同じく図７において、ドップラ速度折り返し補正信号５１は、図１のドップラ速度折り返し補正部２４が出力する信号を示す。

図７において、第１のドップラ速度信号４９と第２のドップラ速度信号５０の両者が存在する基準レンジ５２において、図１のドップラ速度折り返し補正部２４は第２のドップラ速度信号５０を出力する。便宜上、基準レンジ５２でドップラ速度折り返し補正部２４が出力する末端のレンジビンを第１のドップラ速度折り返し補正信号と称する。

一方、第１のドップラ速度信号４９のみが存在する補正レンジ５３の先頭においては、前記、第１のドップラ速度折り返し補正信号と、第１のドップラ速度信号４９の補正レンジ５３における先頭のレンジビンに（数２）式で決まる最大測定ドップラ速度（便宜上、図７中ではＶｎｙｑと表記する）の偶数倍を加減算した値との差分をとる。前記差分結果のうち、残差が最小になる値をドップラ速度折り返し補正部２４の補正レンジ５３の先頭レンジビンとして出力する。便宜上、前記レンジビンを、第２のレンジビンと称する。

続く、補正レンジ５３の第２レンジビンにおいては、前記、第２のレンジビンと補正レンジ５３における第１のドップラ速度信号の第２レンジビンに（数２）式で決まる最大測定ドップラ速度の偶数倍を加減算した値との差分をとる。前記差分結果のうち、残差が最小になる値をドップラ速度折り返し補正部２４の補正レンジ５３の第２レンジビンとして出力する。

前記の差分をレーダ装置からの距離が増加する方向に繰り返し行うことで、第１のドップラ速度信号４９に含まれるドップラ速度の折り返しを補正する。

前記により、ドップラ速度信号の折り返し補正を行う。

以上の動作を以って、レーダ装置の最大探知距離と最大測定ドップラ速度の両者を同時
に拡大する。

１…変調パルス波形格納メモリ部、
２…変調パルス送信タイミング計時指示部、
３…変調パルス送信トリガ計数指示部、
４…変調パルスアドレスカウンタ部、
５…無変調パルス波形格納メモリ部、
６…無変調パルス送信タイミング計時指示部、
７…無変調パルスアドレスカウンタ部、
８…パルス合成部、
９…Ｄ／Ａ変換部、
１０…送信部、
１１…空中線部、
１２…受信部、
１３…Ａ／Ｄ変換部、
１４…変調パルスディジタルフィルタ部、
１５…変調パルスディジタル直交検波部、
１６…パルス圧縮処理部１、
１７…パルス圧縮処理部１、
１８…パルス圧縮信号選択部、
１９…パルス圧縮信号合成部、
２０…パルス圧縮信号ドップラ速度計算部、
２１…無変調パルスディジタルフィルタ部、
２２…無変調パルスディジタル直交検波部、
２３…無変調パルス信号ドップラ速度計算部、
２４…ドップラ速度折り返し補正部、
２５…変調パルス送信トリガ、
２６…変調パルス送信トリガ計数指示部計数値、
２７…変調パルス、
２８…周波数掃引方向、
２９…一次エコーが従属する周波数掃引方向、
３０…二次エコーが従属する周波数掃引方向、
３１…変調パルス送信トリガ、
３２…変調パルス、
３３…無変調パルス送信トリガ、
３４…無変調パルス、
３５…変調パルススペクトラム、
３６…変調パルス中心周波数、
３７…無変調パルススペクトラム、
３８…無変調パルス中心周波数、
３９…変調パルス送信トリガ、
４０…変調パルス送信トリガ計数指示部計数値、
４１…パルス圧縮信号選択部が出力する一次エコー、
４２…パルス圧縮信号選択部が出力するニ次エコー、
４３〜４５…パルス圧縮信号合成部が出力するエコー、
４６…真のドップラ速度、
４７…第１のドップラ速度信号、
４８…第２のドップラ速度信号、
４９…第１のドップラ速度信号、
５０…第２のドップラ速度信号、
５１…ドップラ速度折り返し補正信号、
５２…基準レンジ、
５３…補正レンジ

Claims (3)

1. リニアＦＭ変調方式パルス圧縮レーダにおいて、
   変調パルス波形格納メモリ部に変調パルス波形の信号が格納されておりアドレスカウンタ部が該変調パルス波形格納メモリ部のアドレス値を指定することによってパルス送信を実現するものであって、
   前記アドレス値が格納変調パルスの先頭アドレスから増加方向にあることを第１のアドレス推移とし前記アドレス値が格納変調パルスの最後方アドレスから減少方向にあることを第２のアドレス推移とする場合に、
   送信繰り返し周期毎に前記第１の推移と前記第２の推移を繰り返すことによって送信繰り返し周期毎に変調パルスの時間軸上の波形が左右反転するように動作するアドレスカウンタ部と、
   前記第１の推移によって生成した変調パルスを第１の変調パルス、前記第２の推移によって生成した変調パルスを第２の変調パルスとし、目標からの反射波を直交検波する変調パルス直交検波部と、
   第１の変調パルスと同一周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理することによって前記第１の変調パルスによる反射波をパルス圧縮するための第１のパルス圧縮処理部と、
   目標からの反射波を第１の変調パルスに対して反転した周波数掃引方向の圧縮係数でパルス圧縮処理することによって前記第２変調パルスの反射波をパルス圧縮するための第２のパルス圧縮処理部と、
   前記第１のパルス圧縮処理部の出力と前記第２のパルス圧縮処理部の出力を入力とし現在の時刻のパルス送信の反射波と１繰り返し周期前のパルス送信の反射波を弁別するパルス圧縮信号選択部と、
   前記パルス圧縮信号選択部が出力する前記現在の時刻のパルス送信の反射波を第１の反射波、現在の時刻のパルス送信の１繰り返し周期前のパルス送信の反射波を第２の反射波とした場合に、第１の反射波の末端に第２の反射波を結合する１繰り返し周期前のパルス送信の反射波を連結した第１の反射波を出力するパルス圧縮信号合成部と、
   前記パルス圧縮信号合成部が出力する信号から目標のドップラ速度を計算し、第１のドップラ速度信号を出力する変調パルスドップラ速度計算部と、
   から成る事を特徴とするレーダ装置。
2. 請求項１に記載のレーダ装置において、
   無変調パルス波形格納メモリ部には、前記第１の変調パルスと第２の変調パルスと中心周波数を異にする無変調パルス波形の信号が格納されており、無変調パルスアドレスカウンタ部が該無変調パルス波形格納メモリ部のアドレス値を指定することによってパルス送信を実現するものであって、
   前記送信繰り返し周期を第１の送信繰り返し周期とし、前記第１の送信繰り返し周期よりも高い送信繰り返し周期を第２の送信繰り返し周期とする場合に、前記第２の送信繰り返し周期で前記無変調パルスを生成し、目標からの反射波を直交検波する無変調パルス直交検波部と、
   前記無変調パルス直交検波部によって得た直交位相信号から目標のドップラ速度を計算し、第２のドップラ速度信号を出力する無変調パルスドップラ速度計算部と、
   から成る事を特徴とするレーダ装置。
3. 請求項２に記載のレーダ装置において、
   前記第２のドップラ速度信号の任意の１点を基準として、ドップラ速度の距離及び方位方向の連続性を仮定し、前記第１のドップラ速度信号に含まれるドップラ速度折り返しを補正する、ドップラ速度補正部と、
   から成る事を特徴とするレーダ装置。