JP2011095038A - レーダ装置、該レーダ装置に用いられるビーム走査方法及びビーム走査制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビーム走査制御手段(データ処理部6A、方位ステップ数算出部9A、ビーム制御部8)により、アンテナ素子11が平面状に配列されたアンテナアレイの設定された方位監視範囲2*Δθ(方向監視範囲)内の方位角(方向角)におけるアンテナ利得の変動と送受信ビームbm(方位ビーム)の谷のアンテナ利得の相対変動との和を表す最大利得変動Lが設定され、方位監視範囲2*Δθ内の全ての方位角において最大利得変動Lが一定となるように、送受信ビームbmと隣接送受信ビームbmとの重なり率を表すスタックファクタが可変されて送受信ビームbmの方位に対応する方位情報drが生成され、設定されているビームスケジュール及び方位情報drに基づいて、走査方位制御信号tcが生成されて空中線装置1に与えられる。
【選択図】図1
Description
この図では、一例として、方位ビームノーズ角が−A(N)〜A(N)[度]の範囲の方位ビーム走査が模式的に示されている。図4中の方位ステップ数算出部9では、表示部7で指定された方位監視範囲(2*Δθ)と、データ処理部6で管理する最大走査時のスタックファクタSF(一定値)、及びアンテナ素子11のアンテナアレイの正面方向のビーム幅θB などのパラメータを用いて、方位ステップ数N、方位ステップ番号k(0〜N)、方位ビーム幅C(k)、ビームと隣接ビームとの交点の角度である方位ビームのクロス角B(k)、及び方位ビームノーズ角A(k)などが算出される。
同図7に示すように、ステップA1では、初期値として、複数のアンテナ素子11によるアンテナアレイの正面方向に対応する方位ステップ番号k(=0)、方位ビームノーズ角A(k)(=0)、方位ビーム幅C(k)(=θB )、スタックファクタSF(k)=SF(一定)が設定される。ステップA2では、方位ステップ番号kがインクリメント(k=k+1)される。ステップA3では、当該方位ステップ番号でのスタックファクタSF(k)=SF(k−1)、ステップA4では、当該方位ステップ番号での方位ビームノーズ角A(k)=A(k−1)+C(k−1)*SF(k)、及び、ステップA5では、当該方位ステップ番号でのビーム幅C(k)=C(0)/cos(A(k))が算出される。ここで、ビーム幅C(k)は、ビーム走査面がプレーナ形状となっているため、走査角(方位ビームノーズ角A(k))の増加に伴い、cos(A(k))に反比例して増大する。ステップA6では、方位ビームノーズ角A(k)が方位監視覆域の最大値θmax(A(0)=0度の場合、Δθ)以上か否かの判定処理(A(k)≧θmax ?)が行われ、最大値θmax 未満であれば、ステップA2〜ステップA5が繰り返され、一方、最大値θmax 以上の場合、ステップA7に進む。
この制御装置では、捜索ビーム諸元算出部により、各アンテナ面に対して最大動揺時の捜索覆域内のビーム諸元がアレイ面座標系で算出され、ビーム諸元が捜索ビーム諸元格納部に格納される。捜索覆域設定部により、水平面艦首基準座標系での捜索覆域が、動揺を考慮して一定時間間隔でアレイ面座標に変換され、各ビームの内外判定が行われる。捜索ビーム諸元読出し部により、捜索覆域内ビームが読み出される。動揺修正部により、ビームの水平面北基準座標値が算出される。アンテナI/F部により、アンテナに対してビーム照射情報が送出される。これにより、アンテナ動揺時のアレイ面座標系捜索覆域が求められ、スタック率(隣接ビームとの重なり率、スタックファクタ)一定に配置されたこの覆域内のビームが動揺修正され、照射されることで、アンテナ受信電力が一様に得られる。
すなわち、図4のレーダ装置では、スタックファクタSFを一定にしたビーム走査方式が取られているため、指定された方位監視範囲における捜索データレートの必要以上の増加を招くという課題がある。
この形態のレーダ装置では、同図に示すように、図4中のデータ処理部6及び方位ステップ数算出部9に代えて、異なる機能を有するデータ処理部6A及び方位ステップ数算出部9Aが設けられている。データ処理部6Aは、表示部7により指定された方位監視範囲(方向監視範囲)2*Δθ、空中線装置1のアンテナ素子11のアンテナアレイの正面方向のビーム幅θB 、及び同方位監視範囲2*Δθ内の方位角(方向角)におけるアンテナ利得の変動と空中線装置1により走査される送受信ビームbm(方位ビーム)の谷のアンテナ利得の相対変動との和を表す最大利得変動Lを含む諸元データを設定すると共に、ビーム制御部8に対してビームスケジュールを設定する。特に、この実施形態では、データ処理部6Aは、上記方位監視範囲2*Δθ内の方位角におけるアンテナ利得の変動と送受信ビームbm(方位ビーム)の谷のアンテナ利得の相対変動とによる利得低下の和を上記最大利得変動Lとして設定する。また、データ処理部6Aでは、データ処理部6で一定とされていたスタックファクタSFが、可変となっている。
これらの図を参照して、この形態のレーダ装置に用いられるビーム走査方法の処理内容について説明する。
このレーダ装置では、ビーム走査制御手段(データ処理部6A、方位ステップ数算出部9A、ビーム制御部8)により、設定された方位監視範囲2*Δθ(方向監視範囲)内の方位角(方向角)におけるアンテナ利得の変動と送受信ビームbm(方位ビーム)の谷のアンテナ利得の相対変動との和を表す最大利得変動Lが設定され、上記方位監視範囲2*Δθ内の全ての方位角(方向角)において当該最大利得変動Lが一定となるように、当該送受信ビームbm(方位ビーム)と隣接送受信ビームbm(方位ビーム)との重なり率を表すスタックファクタが可変されて送受信ビームbm(方位ビーム)の方位(方向)に対応する方位情報dr(方向情報)が生成され、設定されているビームスケジュール及び上記方位情報dr(方向情報)に基づいて、走査方位(方向)制御信号tcが生成されて空中線装置1に与えられる(ビーム走査制御処理)。空中線装置1では、走査方位制御信号tcが移相手段(移相器モジュール又は送受信モジュール12)に与えられ、各アンテナ素子11に給電する位相を制御して送受信ビームbm(方位ビーム)の走査が行われる。
たとえば、上記実施形態では、方向監視範囲は、空中線装置1のアンテナ素子11の正面方向を基準として設定された方位監視範囲としたが、仰角監視範囲としても、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる(請求項5、10に対応)。
2 サーキュレータ(レーダ装置の一部)
3 送信機又は励振部(レーダ装置の一部)
4 受信機(レーダ装置の一部)
5 信号処理部(レーダ装置の一部)
6A データ処理部(データ設定手段、ビーム走査制御手段の一部)
7 表示部(レーダ装置の一部)
8 ビーム制御部(ビーム制御手段、ビーム走査制御手段の一部)
9A 方位ステップ数算出部(方向情報生成手段、ビーム走査制御手段の一部)
11 アンテナ素子(空中線装置の一部、アンテナアレイ)
12 移相器モジュール又は送受信モジュール(移相手段、空中線装置の一部)
13 分配合成部(空中線装置の一部)
bm 送受信ビーム
tc 走査方位制御信号(走査制御信号)
2*Δθ 方位監視範囲(方向監視範囲)
θB ビーム幅
L 最大利得変動
k(0〜N) 方位ステップ数N及び方位ステップ番号
A(k) 方位ビームノーズ角
dr 方位情報
Claims (11)
- 所定数のアンテナ素子が平面状に配列されて構成されたアンテナアレイを有し、与えられた走査制御信号に基づいて前記各アンテナ素子に給電する位相を制御して送受信ビームの走査を行う空中線装置と、
設定された方向監視範囲内の方向角におけるアンテナ利得の変動と前記送受信ビームの谷のアンテナ利得の相対変動との和を表す最大利得変動を設定し、前記方向監視範囲内の全ての方向角において当該最大利得変動が一定となるように、当該送受信ビームと隣接送受信ビームとの重なり率を表すスタックファクタを可変して前記送受信ビームの方向に対応する方向情報を生成し、設定されているビームスケジュール及び前記方向情報に基づいて、前記走査制御信号を生成して前記空中線装置に与えるビーム走査制御手段とを備えてなることを特徴とするレーダ装置。 - 前記ビーム走査制御手段は、
前記アンテナアレイの正面方向のアンテナ利得を基準として、前記方向監視範囲内の方向角におけるアンテナ利得の変動と前記送受信ビームの谷のアンテナ利得の相対変動とによる利得低下の和を前記最大利得変動として設定し、前記方向監視範囲内の全ての方向角において当該最大利得変動が一定となるように前記スタックファクタを可変して前記方向情報を生成する構成とされていることを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記空中線装置は、
前記走査制御信号に基づいて前記各アンテナ素子に給電する位相を制御する移相手段を有し、
前記ビーム走査制御手段は、
前記走査制御信号を前記移相手段に与える構成とされていることを特徴とする請求項1又は2記載のレーダ装置。 - 前記ビーム走査制御手段は、
前記方向監視範囲、前記空中線装置の正面方向の前記送受信ビームの幅及び前記最大利得変動を含む諸元データを設定すると共に、前記ビームスケジュールを設定するデータ設定手段と、
該データ設定手段で設定された前記諸元データに基づいて、前記スタックファクタを可変して、前記方向情報として、当該送受信ビームの利得の変動と隣接送受信ビームのビームが交差する点の利得変動との和が一定となるように各ビームノーズ角を算出すると共に、前記各ビームノーズ角に基づいて方向ステップ数及び方向ステップ番号を算出する方向情報生成手段と、
前記データ設定手段で設定された前記ビームスケジュール、及び前記方向情報生成手段で算出された前記各ビームノーズ角、方向ステップ数及び方向ステップ番号に基づいて前記走査制御信号を生成するビーム制御手段とを有することを特徴とする請求項1、2又は3記載のレーダ装置。 - 前記方向監視範囲は、
前記空中線装置の前記アンテナアレイの正面方向を基準として設定された方位及び/又は仰角の範囲であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のレーダ装置。 - 所定数のアンテナ素子が平面状に配列されて構成されたアンテナアレイを有し、与えられた走査制御信号に基づいて前記各アンテナ素子に給電する位相を制御して送受信ビームの走査を行う空中線装置を有するレーダ装置に用いられるビーム走査方法であって、
ビーム走査制御手段が、設定された方向監視範囲内の方向角におけるアンテナ利得の変動と前記送受信ビームの谷のアンテナ利得の相対変動との和を表す最大利得変動を設定し、前記方向監視範囲内の全ての方向角において当該最大利得変動が一定となるように、当該送受信ビームと隣接送受信ビームとの重なり率を表すスタックファクタを可変して前記送受信ビームの方向に対応する方向情報を生成し、設定されているビームスケジュール及び前記方向情報に基づいて、前記走査制御信号を生成して前記空中線装置に与えるビーム走査制御処理を行うことを特徴とするビーム走査方法。 - 前記ビーム走査制御処理では、
ビーム走査制御手段が、前記アンテナアレイの正面方向のアンテナ利得を基準として、前記方向監視範囲内の方向角におけるアンテナ利得の変動と前記送受信ビームの谷のアンテナ利得の相対変動とによる利得低下の和を前記最大利得変動として設定し、前記方向監視範囲内の全ての方向角において当該最大利得変動が一定となるように前記スタックファクタを可変して前記方向情報を生成することを特徴とする請求項6記載のビーム走査方法。 - 前記空中線装置は、前記走査制御信号に基づいて前記各アンテナ素子に給電する位相を制御する移相手段を有し、
前記ビーム走査制御処理では、
前記ビーム走査制御手段が、前記走査制御信号を前記移相手段に与えることを特徴とする請求項6又は7記載のビーム走査方法。 - 前記ビーム走査制御処理では、
データ設定手段が、前記方向監視範囲、前記空中線装置の正面方向の前記送受信ビームの幅及び前記最大利得変動を含む諸元データを設定すると共に、前記ビームスケジュールを設定するデータ設定処理と、
方向情報生成手段が、前記データ設定手段で設定された前記諸元データに基づいて、前記スタックファクタを可変して、前記方向情報として、当該送受信ビームの利得の変動と隣接送受信ビームのビームが交差する点の利得変動との和が一定となるように各ビームノーズ角を算出すると共に、前記各ビームノーズ角に基づいて方向ステップ数及び方向ステップ番号を算出する方向情報生成処理と、
ビーム制御手段が、前記データ設定手段で設定された前記ビームスケジュール、及び前記方向情報生成手段で算出された前記各ビームノーズ角、方向ステップ数及び方向ステップ番号に基づいて前記走査制御信号を生成するビーム制御処理とを行うことを特徴とする請求項6、7又は8記載のビーム走査方法。 - 前記方向監視範囲は、
前記空中線装置の前記アンテナアレイの正面方向を基準として設定された方位及び/又は仰角の範囲であることを特徴とする請求項6、7、8又は9記載のビーム走査方法。 - コンピュータを請求項1乃至5のいずれか一に記載のビーム走査制御手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能なビーム走査制御プログラム。
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