JP2011257350A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周(方位360度)を捜索するレーダ装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a radar apparatus that searches the entire circumference (azimuth 360 degrees) by a non-rotating phased array system.
従来のレーダ装置は、空間に電波を発射し、目標からの反射波を受信することにより目標を探知し、位置や速度情報等を得るのが一般的であり、監視を行う必要のある全領域に対して方位角や仰角等を変化させながらビーム走査を行う。監視範囲における方位方向は、レーダ装置の用途に応じて限られた方位角のみを行う場合もあれば全周捜索を行う場合もある。 Conventional radar devices generally detect a target by emitting radio waves in space and receiving reflected waves from the target to obtain position and velocity information, etc., and all areas that need to be monitored The beam is scanned while changing the azimuth angle, elevation angle, and the like. As the azimuth direction in the monitoring range, only a limited azimuth angle may be determined or an all-round search may be performed depending on the application of the radar apparatus.
全周を捜索するレーダ装置は、主に回転式と非回転式に大別される。回転式捜索レーダは、リフレクタ方式あるいはプラナアレイ方式の空中線を、駆動系と組み合わせることにより、全周性を持たせたものなどが実用化されている。このような回転式レーダ装置は、機械式の駆動系を組み込むことにより全周性を持たせるため、少ない素子数で空中線を構成することによる低コスト化のメリットが大きいが、一方で、空中線が機械的に指向している方向に捜索範囲が制約される(リフレクタ方式であれば正面のみ)ため、多機能レーダとしては適さないものである。 Radar devices that search the entire circumference are roughly classified into rotary and non-rotary types. As the rotary search radar, a reflector type or planar array type antenna having a full circumference by combining it with a drive system has been put into practical use. Such a rotary radar device has a merit of low cost by configuring an antenna with a small number of elements because it has a full circumference by incorporating a mechanical drive system, but on the other hand, Since the search range is limited to the direction in which it is mechanically oriented (only the front if the reflector method is used), it is not suitable as a multi-function radar.
非回転式捜索レーダは、複数の放射面構造(上空から見た形状が三角形あるいは四角形)の空中線を持つフェーズドアレイ方式のレーダ装置であり、機械的な回転に依らずに電子的にビーム走査して全周捜索を行う。このような非回転式のレーダ装置は、当然、回転式と比べて素子数は多くなるためコストが割高になるというデメリットはあるが、一方でレーダの指向方位を機械回転方位に大きく依存せずに電子走査で決められるため、ある特定の目標にビームを照射し続けるような追跡処理等において、回転式と比べて自由度が大きいレーダを構成することができる。 A non-rotating search radar is a phased array radar device that has a plurality of radiation surface structures (triangle or quadrangle as viewed from above) and electronically scans the beam regardless of mechanical rotation. Search all around. Such a non-rotating radar device naturally has a demerit that the number of elements is larger than that of a rotating type and the cost is higher, but on the other hand, the radar pointing direction does not depend greatly on the mechanical rotating direction. Since it is determined by electronic scanning, it is possible to configure a radar having a greater degree of freedom compared to the rotary type in tracking processing or the like that continues to irradiate a beam to a specific target.
上述したように、多機能レーダとしては非回転のフェーズドアレイ方式による多面構造のレーダ装置を採用するのが通常であり、放射面を三面備える(上空から見た形状が三角形)レーダ装置や四面備える(上空から見た形状が四角形)艦載レーダ等が知られている。これらのレーダ装置は、全周を捜索するに際し、三角形構造の場合には各空中線が120度ずつ、四角形構造の場合には各空中線が90度ずつを基本的に担当し、ビーム走査を行う空中線を時間的に切り換えることにより全周(360度)の覆域を得ている。 As described above, as a multi-function radar, it is usual to employ a non-rotating phased array type multi-plane structure radar device, which has three radiation surfaces (a triangular shape when viewed from the sky) and four radar devices. A ship-borne radar or the like is known (having a square shape when viewed from above). When searching for the entire circumference, these radar devices are basically in charge of 120 degrees for each antenna in the case of a triangular structure, and 90 degrees for each antenna in the case of a quadrilateral structure. The coverage of the entire circumference (360 degrees) is obtained by switching over time.
しかしながら、通常のフェーズドアレイ方式の空中線の走査幅がせいぜい120度(±60度)であることを鑑みると、三角形構造の空中線を有するレーダ装置は、走査性能を最大限に活かすことで360度の覆域を得ることができるものの、各空中線が自己の担当する監視範囲以外の範囲を補完することはできない。また、四角形構造の空中線を有するレーダ装置は、隣接する空中線とのオーバーラップが多少確保できることになるが、隣接する空中線同士が互いに覆域を完全に補完することはできない。 However, considering that the scanning width of the normal phased array antenna is 120 degrees (± 60 degrees) at most, the radar apparatus having the triangular antenna has a 360 degree by making the best use of the scanning performance. Coverage can be obtained, but each antenna cannot supplement the range other than its own monitoring range. In addition, a radar apparatus having a square antenna can secure some overlap with adjacent antennas, but adjacent antennas cannot completely complement each other.
したがって、仮にいずれかの放射面が故障した場合等に、他の放射面が壊れた放射面の担当監視範囲を捜索するといったことはできず、壊れた放射面を正常な放射面に交換する必要がある。 Therefore, if one of the radiation surfaces breaks down, it is not possible to search for the monitoring range of the radiation surface where another radiation surface is broken, and it is necessary to replace the broken radiation surface with a normal radiation surface. There is.
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性や運用面における多機能性を備えたレーダ装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and in a phased array type radar apparatus having a multi-plane structure, in terms of high reliability and operation that can cope with any radiation surface failure or the like. It is an object to provide a radar device having multiple functions.
実施形態のレーダ装置は、上記課題を解決するために、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも2つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する1以上の送受信部と、前記1以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する1以上のビーム形成部と、前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the radar apparatus according to the embodiment is a radar apparatus capable of searching in the entire circumferential direction by a non-rotating phased array method, and a plurality of antenna surfaces formed by the phased array antenna form a polyhedron. In addition, an antenna part that includes a predetermined direction in a coverage area in which at least two antenna surfaces of the plurality of antenna surfaces can be searched, and the plurality of antenna surfaces that the antenna part has are selected, and the selected antenna One or more transmission / reception units that transmit a transmission signal and receive a reception signal via a plane, and the one or more transmission / reception units are provided corresponding to the reception signals received by the transmission / reception unit. One or more beam forming units that form a beam and a signal processing based on the received beam formed by the beam forming unit Characterized in that it comprises a radar signal processing unit that performs output.
以下、本発明のレーダ装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a radar apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施例1のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であり、図1に示すように、空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f、送受信機2、ビーム形成部3、レーダ信号処理部4、及び表示部5により構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The radar apparatus according to the present embodiment is a radar apparatus capable of searching in the entire circumferential direction by a non-rotating phased array system. As shown in FIG. 1,
空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fの各々は、複数のアンテナ素子が配列されたフェーズドアレイアンテナによるアンテナ面を構成し、後述する送受信機2による送信信号を電波として空間に放射するとともに、反射された信号を受信信号として受信する。また、空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fは、一体的に構成され、全体として本発明の空中線部に対応し、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも2つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。
Each of the
さらに、本発明の空中線部は、6以上のアンテナ面を有するとともに、N個のアンテナ面によりN角形が形成されているものとする。本実施例において、レーダ装置の空中線部は、空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fの6つのアンテナ面による六角形を形成している。
Furthermore, it is assumed that the antenna portion of the present invention has six or more antenna surfaces, and N antennas are formed by N antenna surfaces. In the present embodiment, the aerial part of the radar apparatus forms a hexagonal shape with six antenna surfaces of the
送受信機2は、本発明の送受信部に対応し、空中線部が有する複数のアンテナ面(空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f)のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。本発明を実施するに際し、送受信部は1以上あればよく、複数であっても構わないが、本実施例における送受信部は、1つの送受信機2により構成されているものとする。
The
なお、送受信機2は、所定の繰り返し周期で送信信号を生成して送信する。例えば全周方向の捜索を行う場合において、送受信機2は、最初に空中線1aを選択して所定の繰り返し周期で空中線1aが捜索可能な範囲でビーム走査を行う。それが終了すると、送受信機2は、空中線1bを選択して所定の繰り返し周期で空中線1bが捜索可能な範囲でビーム走査を行う。このように、送受信機2は、全ての空中線について同様の動作を順次行う。
The
ビーム形成部3は、1以上の送受信部(本実施例においては送受信機2)に対応して設けられ、送受信機2により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。本発明のビーム形成部は、1以上あればよく、送受信部に対応して設けられるため、基本的に送受信部の数と同数である。本実施例のレーダ装置は、送受信機2を1つのみ備えているので、それに対応してビーム形成部3を1つ備えている。
The beam forming unit 3 is provided corresponding to one or more transmission / reception units (
なお、ビーム形成部3による受信ビームのビーム形成演算は、従来のフェーズドアレイアンテナに対して行われるものと同様であり、各アンテナ素子の位相や振幅を制御することにより任意の指向方位を有する受信ビームを形成することができる。 The beam forming operation of the reception beam by the beam forming unit 3 is the same as that performed for a conventional phased array antenna, and reception having an arbitrary directivity by controlling the phase and amplitude of each antenna element. A beam can be formed.
レーダ信号処理部4は、ビーム形成部3により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。 The radar signal processing unit 4 performs target processing by performing signal processing based on the received beam formed by the beam forming unit 3, and when a target is detected, information such as the distance to the target and the direction can be obtained. it can.
表示部5は、例えばディスプレイ等であり、レーダ信号処理部4により検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
The
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図2は、本発明の実施例1のレーダ装置による全周捜索のイメージを示す図である。図2(a)は、上空から見た場合の空中線部を模式的に表した図である。図2(a)に示すように、本実施例のレーダ装置における空中線部は、空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fの6つのアンテナ面による六角形を形成している。空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fの各々は、基本的に方位60度ずつを捜索範囲として担当している。すなわち、本実施例のレーダ装置は、6つの空中線による六角形を形成することにより、60×6=360度(すなわち全周)の捜索を行うことができる。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an image of an all-round search performed by the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. Fig.2 (a) is the figure which represented typically the antenna part at the time of seeing from the sky. As shown in FIG. 2A, the antenna portion in the radar apparatus of the present embodiment forms a hexagonal shape with six antenna surfaces of the
図2(b)は、本発明の実施例1のレーダ装置による基本捜索モードの動作を示す図である。最初に、送受信機2は、空中線部が有する複数のアンテナ面(空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f)から空中線1aを選択し、選択した空中線1aを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。具体的には、送受信機2は、所定の繰り返し周期でわずかに角度をずらしながら、空中線1aの基本捜索範囲である方位60度についてビーム走査を行う。また、送受信機2は、目標で反射した信号を受信信号として空中線1aを介して受信し、ビーム形成部3に出力する。ビーム形成部3は、送受信機2により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成し、レーダ信号処理部4に出力する。レーダ信号処理部4は、ビーム形成部3により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得る。表示部5は、レーダ信号処理部4により検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
FIG. 2B is a diagram illustrating an operation in the basic search mode by the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. First, the
空中線1aの基本捜索範囲である方位60度についてのビーム走査が終了すると、送受信機2は、空中線1bを選択し、空中線1aを選択した場合と同様の動作を行う。このように、送受信機2は、全ての空中線について同様の動作を順次行う。空中線1fまで同様の動作を終了すれば全周捜索は一通り終了したことになるが、図2(b)に示すように、再び空中線1aを用いた動作に戻ってもよい。
When the beam scanning for the azimuth 60 degrees that is the basic search range of the
以上の動作は、基本の捜索パターンであるが、本実施例のレーダ装置は、さらに隣接する空中線(アンテナ面)を補完するように捜索を行うこともできる。本実施例のレーダ装置における空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fは、上述したように、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも2つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。すなわち、空中線1a,1b,1c,1d,1e,1fの各々は、走査範囲(素子間隔)としては120度走査可能な構造を有している。ここで、走査可能範囲は、素子間隔により決定されるパラメータである。したがって、ある1面(1つの空中線)の捜索範囲は、隣接する2面(2つの空中線)により補完することが可能であるといえる。
The above operation is a basic search pattern, but the radar apparatus of the present embodiment can also perform a search so as to complement the adjacent antenna (antenna surface). As described above, the
図3は、本発明の実施例1のレーダ装置における隣接空中線による補完を説明する図である。図3に示すように、空中線1aは、時計回り方向に120度走査した場合には、その方位が空中線1bのボアサイト(正面)方向となる。また、空中線1cも、同様に反時計回りに120度走査した場合には、その方位が空中線1bのボアサイト方向となる。したがって、図3に示すように、空中線1bの覆域は、空中線1aと空中線1cとで補完可能である。
FIG. 3 is a diagram for explaining complementation by adjacent antennas in the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, when the
図4は、本発明の実施例1のレーダ装置における隣接空中線による補完を説明する別の図である。上述したように、各空中線は、基本の捜索範囲が60度であるが、最大で120度の捜索が可能であるため、互いに隣接する空中線の半分の捜索範囲をカバーすることが可能である。すなわち、図4に示すように、空中線1aの基本捜索範囲は、空中線1fと空中線1bとによっても捜索可能である。同様に、空中線1bの基本捜索範囲は、空中線1aと空中線1cとによっても捜索可能である。空中線1cの基本捜索範囲は、空中線1bと空中線1dとによっても捜索可能である。空中線1dの基本捜索範囲は、空中線1cと空中線1eとによっても捜索可能である。空中線1eの基本捜索範囲は、空中線1dと空中線1fとによっても捜索可能である。空中線1fの基本捜索範囲は、空中線1eと空中線1aとによっても捜索可能である。
FIG. 4 is another diagram for explaining the complement by the adjacent antenna in the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. As described above, each antenna has a basic search range of 60 degrees, but can search at a maximum of 120 degrees, so that it is possible to cover a search range of half of the adjacent antennas. That is, as shown in FIG. 4, the basic search range of the
このように、本実施例のレーダ装置における空中線部は、六角形構造を有することにより、方位空間に対して2倍の自由度を有するので、さまざまなメリットを得ることができる。なお、本発明の空中線部が6以上のアンテナ面を有するとともに、N個のアンテナ面によりN角形が形成されている理由は、一般的なフェーズドアレイ方式の空中線の走査幅の限界が120度程度であることを前提としている。すなわち、アンテナ面の数が5以下の場合には、それらのアンテナ面で五角形や四角形等を構成したとしても、隣接する空中線が互いに捜索範囲の全てをカバーすることが不可能となる。なお、走査幅の限界は、グレーティングローブの発生や利得低下量と密接な関係があるが、これらに対する要求が厳しい場合には走査幅が狭くなることが一般的であり、本実施例で示した走査幅が120度の場合には六角形であるが、102度であれば五角形、90度であれば八角形となる。 As described above, the aerial part in the radar apparatus according to the present embodiment has a hexagonal structure, and thus has twice the degree of freedom with respect to the azimuth space, so that various advantages can be obtained. The reason why the antenna part of the present invention has six or more antenna surfaces and the N antennas are formed by N antenna surfaces is that the limit of the scanning width of a general phased array antenna is about 120 degrees. It is assumed that. That is, when the number of antenna surfaces is 5 or less, even if a pentagon, a quadrangle, or the like is formed on these antenna surfaces, adjacent antennas cannot cover the entire search range. Note that the limit of the scan width is closely related to the generation of grating lobes and the amount of gain reduction. However, when the demand for these is severe, the scan width is generally narrow, and this example shows When the scanning width is 120 degrees, it is a hexagon, but when it is 102 degrees, it is a pentagon, and when it is 90 degrees, it is an octagon.
アンテナ面の数は、上述したように6以上であれば実現可能であるが、電源容量やコスト等の制約もあるため、最小となる6つのアンテナ面による六角形構造が最適であると考えられる。もちろん、レーダ装置の用途や実施態様に合わせて、7以上のアンテナ面を有する空中線部を備えていてもよい。 The number of antenna surfaces can be realized as long as it is 6 or more as described above. However, since there are restrictions on the power supply capacity, cost, etc., it is considered that the hexagonal structure with the minimum six antenna surfaces is optimal. . Of course, you may provide the antenna part which has seven or more antenna surfaces according to the use and embodiment of a radar apparatus.
六角形構造を有する空中線部を備えることにより、本実施例のレーダ装置は、例えば以下に示す動作を行うことができる。まず、複数のアンテナ面(空中線)のうちの1面(ここでは空中線1b)が故障したと仮定する。最初に、送受信機2は、空中線部が有する複数のアンテナ面(空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f)から空中線1aを選択し、選択した空中線1aを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。具体的には、送受信機2は、所定の繰り返し周期でわずかに角度をずらしながら、空中線1aの基本捜索範囲である方位60度についてビーム走査を行う。さらに、送受信機2は、時計回りに30度余計に走査することにより、空中線1bの基本捜索範囲のうちの半分についてビーム走査を行う。
By providing the antenna unit having a hexagonal structure, the radar apparatus of the present embodiment can perform the following operations, for example. First, it is assumed that one of the plurality of antenna surfaces (aerial lines) (here, the
送受信機2による受信信号の受信・出力や、ビーム形成部3、レーダ信号処理部4、及び表示部5の動作は、上述した動作と同様である。
The reception / output of the received signal by the
空中線1aが自己の基本捜索範囲である方位60度及び空中線1bの基本捜索範囲の半分である方位30度(合計90度)についてのビーム走査が終了すると、送受信機2は、空中線1cを選択し、空中線1cの基本捜索範囲である方位60度についてビーム走査を行う。さらに、送受信機2は、反時計回りに30度走査することにより、空中線1bの基本捜索範囲のうちの半分についてもビーム走査を行う。
When the beam scan for the azimuth 60 degrees, which is the basic search range of the
すなわち、空中線1aが時計方向に30度余計に走査し、空中線1cが反時計方向に30度余計に走査することにより、空中線1aと空中線1cとは、空中線1bの正面(ボアサイト)方向までカバーすることができる。
That is, the
その後、送受信機2は、空中線1d以降の空中線について、上述した基本の捜索パターンと同様の動作を順次行う。
Thereafter, the
以上述べたように、空中線1aと空中線1cとが、自己の基本捜索範囲の他に空中線1bの捜索範囲を半分ずつ担当することにより、本実施例のレーダ装置は、空中線1bが故障等により使用不能な状況に陥ったとしても、問題無く全周捜索を行うことができる。
As described above, the
上述のとおり、本発明の実施例1の形態に係るレーダ装置によれば、多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性を実現することができる。 As described above, according to the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention, in the phased array type radar apparatus having a multi-plane structure, it is possible to cope with a case where one of the radiation surfaces breaks down. Can be realized.
すなわち、本実施例のレーダ装置は、空中線部が6つのアンテナ面による六角形構造を有することにより、隣接する空中線同士が互いに覆域をカバーするため、方位空間に対して2倍の自由度を有するということができ、1つの空中線が故障等により使用不能な状況に陥ったとしても、全周捜索性を確保することができる。 That is, in the radar apparatus of the present embodiment, since the aerial part has a hexagonal structure with six antenna surfaces, adjacent aerial lines cover each other, so that the degree of freedom is doubled with respect to the azimuth space. Even if one antenna falls into a situation where it cannot be used due to a failure or the like, the all-round searchability can be ensured.
次に、実施例2に係るレーダ装置について説明する。レーダの方式は、上述したように回転式と非回転式に大別される。ここで、回転式のレーダ装置は、空中線の正面方向が回転軸で決まってしまうため、注目する目標を監視している場合の任意の方向への追跡ビーム適用や、画像レーダ等の捜索ビーム以外の適用においては、回転軸の方向に制約を受けるという問題点がある。一方、非回転式のレーダ装置は、追跡ビームや画像レーダの適用も、捜索ビームに割り込ませる形で適用することが可能である。
Next, a radar apparatus according to
図5は、本発明の実施例1のレーダ装置において、注目する領域に対してセクタ捜索(方位捜索幅を限定したビーム)を適用した運用ケースを説明する図である。最初に、送受信機2は、空中線部が有する複数のアンテナ面(空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f)から空中線1aを選択し、選択した空中線1aを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。この動作は、実施例1で説明した通りである。ここで、レーダ装置が目標を検出したと仮定する。空中線1aの基本捜索範囲である方位60度についてのビーム走査が終了すると、送受信機2は、空中線1bを選択し、空中線1aを選択した場合と同様の動作を行う。ただし、空中線1bを用いた捜索時の途中で、送受信機2は、一時的に空中線1aを選択し、追跡ビームを用いて検出した目標を追跡する。その後、送受信機2は、再び空中線1bを選択し、空中線1bにおける残りの捜索範囲をビーム走査する。
FIG. 5 is a diagram for explaining an operation case in which a sector search (a beam with a limited azimuth search width) is applied to a region of interest in the radar apparatus according to the first embodiment of the present invention. First, the
同様に、送受信機2は、空中線1c,1d,1e,1fの捜索時においても、空中線1aによる追跡ビームを間欠的に適用し、注目する目標に対して高い追跡レートを確保しながら全周捜索を行うことができる。また、追跡ビームの代わりに画像レーダを適用してもよい。その場合には、レーダ装置は、全周捜索を行うと同時にISARを利用して目標の画像を得ることもできる。
Similarly, the transmitter /
このように、非回転式フェーズドアレイ方式と時分割ビームスケジューリングを採用したレーダ装置は、任意の時刻に任意の方位に対するセクタ捜索やISARを適用することができる。しかしながら、従来の全周捜索に加えてセクタ捜索等を追加して実施しているため、全周(360度)捜索を行うのに要する時間は延びることになる。 As described above, the radar apparatus adopting the non-rotating phased array method and the time division beam scheduling can apply sector search or ISAR for an arbitrary direction at an arbitrary time. However, since the sector search or the like is added in addition to the conventional all-round search, the time required to search the entire circumference (360 degrees) is extended.
図6は、本発明の実施例2のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であり、図6に示すように、空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f、送受信機2a,2b、ビーム形成部3a,3b、レーダ信号処理部4a,4b、及び表示部5により構成される。すなわち、実施例1のレーダ装置と異なる点は、送受信機、ビーム形成部、及びレーダ信号処理部をそれぞれ2つずつ備えている点である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention. The radar apparatus according to the present embodiment is a radar apparatus capable of searching in all directions by a non-rotating phased array system. As shown in FIG. 6,
2つの送受信機2a,2bの各々は、本発明の送受信部に対応し、空中線部が有する複数のアンテナ面(空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f)のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。その際に、2つの送受信機2a,2bの各々は、複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択する。本実施例のレーダ装置は、2つの送受信機2a,2bにより選択された2つのアンテナ面を用いて2面同時送受信を行う。
Each of the two transceivers 2a, 2b corresponds to the transceiver unit of the present invention, and selects and selects one of a plurality of antenna surfaces (
なお、本実施例に示すレーダ装置の発明を実現するに際し、送受信部は複数備えていれば幾つでもよいが、本実施例における送受信部は、2つの送受信機2a,2bにより構成されているものとする。また、送受信部を複数備えている場合において、複数の送受信部の各々は、複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択するものとする。 In implementing the invention of the radar apparatus shown in the present embodiment, any number of transmission / reception units may be provided, but the transmission / reception unit in the present embodiment is configured by two transceivers 2a and 2b. And In addition, when a plurality of transmission / reception units are provided, each of the plurality of transmission / reception units selects a different antenna surface from among the plurality of antenna surfaces.
ビーム形成部3a,3bは、1以上の送受信部(本実施例においては送受信機2a,2b)に対応して設けられている。ビーム形成部3aは、送受信機2aにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。一方、ビーム形成部3bは、送受信機2bにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。
The
レーダ信号処理部4aは、ビーム形成部3aにより形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。一方、レーダ信号処理部4bは、ビーム形成部3bにより形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。
The radar
表示部5は、例えばディスプレイ等であり、レーダ信号処理部4a,4bにより検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
The
その他の構成は、実施例1と同様であり、重複した説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the first embodiment, and redundant description is omitted.
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図7は、本発明の実施例2のレーダ装置による2面同時送受信のイメージを示す図である。図7(a)は、図3で説明した図とほぼ同じであるが、空中線1bが追跡ビームによるセクタ捜索を行っている間に、他の空中線による通常の全周捜索を行うことができる様子を示している。2面同時送信の電源容量が許容されており、図6で示すような2つの送受信機2a,2bを備えた本実施例のレーダ装置は、以下で説明する運用面における多機能性を実現することができる。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an image of two-surface simultaneous transmission / reception by the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is almost the same as the diagram described in FIG. 3, but a normal all-around search using other antennas can be performed while the
図7(b)は、本発明の実施例2のレーダ装置による動作を示す図である。最初に、送受信機2aは、空中線部が有する複数のアンテナ面(空中線1a,1b,1c,1d,1e,1f)から空中線1aを選択し、選択した空中線1aを介してビーム走査を行う。空中線1aの基本捜索範囲である方位60度についてビーム走査が終了すると、送受信機2aは、空中線1bを選択し、選択した空中線1bを介してビーム走査を行う。ここで、仮に目標を検出した場合に、送受信機2aは、目標で反射した信号を受信信号として空中線1bを介して受信し、ビーム形成部3に出力する。ビーム形成部3aは、送受信機2aにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成し、レーダ信号処理部4aに出力する。
FIG. 7B is a diagram illustrating an operation performed by the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention. First, the transceiver 2a selects the
レーダ信号処理部4aは、ビーム形成部3aにより形成された受信ビームに基づいて信号処理を行い、目標までの距離や方位等の情報を得る。その際に、レーダ信号処理部4aは、ビーム形成部3aを介して送受信機2aに追跡ビームによるセクタ捜索をさせるとともに、空中線1bによる捜索結果をレーダ信号処理部4bに出力する。
The radar
レーダ信号処理部4bは、ビーム形成部3bを介して送受信機2bに空中線1bの捜索結果を伝え、空中線1cを用いて全周捜索の続きを開始させる。すなわち、空中線1cは、空中線1bが行うはずであった全周捜索を肩代わりすることになる。具体的には、空中線1bがセクタ捜索を行っている間に、送受信機2bは、空中線1cを選択し、選択した空中線1cを介して本来空中線1bが行うはずであった範囲のビーム走査を行い、その後、空中線1cの基本の捜索範囲でビーム走査を行う。
The radar
空中線1cの基本捜索範囲についてビーム走査が終了すると、送受信機2bは、空中線1d,1e,1fを順次選択し、選択した空中線を介してビーム走査を行うことで全周捜索を一通り行う。一方、送受信機2aは、空中線1bを介して間欠的にセクタ捜索を行う。
When the beam scanning is completed for the basic search range of the
表示部5は、レーダ信号処理部4a,4bにより検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
The
以上述べたように、本実施例のレーダ装置は、捜索ビームの運用中に目標を検出した場合に、距離延伸を図ったセクタ捜索ビームを同一捜索レート内で任意の方位に対して割り当てる。図5の場合と異なる点は、2面同時送信を行っているために、セクタ捜索運用時においても全周捜索を中断せず、セクタ捜索の有無にかかわらず全周捜索にかかる時間が変わらない点である。 As described above, the radar apparatus according to the present embodiment assigns a sector search beam with an extended distance to an arbitrary direction within the same search rate when a target is detected during search beam operation. The difference from the case of FIG. 5 is that the two-surface simultaneous transmission is performed, so the entire search is not interrupted even during the sector search operation, and the time required for the entire search does not change regardless of the sector search. Is a point.
なお、送受信機2a,2bがいずれの空中線を選択するかについてはレーダ信号処理部4a,4bが制御する旨の説明を行ったが、送受信機2a,2b間で情報の授受が行われているのであれば、送受信機2a,2bは、自ら空中線の選択を行ってもよい。あるいは、本実施例のレーダ装置は、送受信機2a,2bにいずれの空中線を選択させるか制御を行うための制御部を別に備えていてもよい。
It has been explained that the radar
当然のことながら、2面同時送信を行うメリットは、セクタ捜索を行う場合のみならず、ISAR等の何らかの特定用途のビームを全周捜索と並行して行いたい場合に享受できる。すなわち、ISAR運用時にも全周捜索が中断しないので、本実施例のレーダ装置は、例えば1面が特定の目標にISARを適用しながら、残りの5面による全周(360度)捜索を、ノーマル運用と同一の捜索フレーム時間内で実現することもできる。 As a matter of course, the advantage of performing two-plane simultaneous transmission can be enjoyed not only when performing sector search, but also when performing a specific purpose beam such as ISAR in parallel with all-round search. That is, since the all-round search is not interrupted even during the ISAR operation, the radar apparatus of the present embodiment, for example, searches for the entire circumference (360 degrees) by the remaining five planes while applying the ISAR to a specific target. It can also be realized within the same search frame time as normal operation.
上述のとおり、本発明の実施例2の形態に係るレーダ装置によれば、実施例1と同様の効果を得られるのみならず、運用面における多機能性を実現することができる。すなわち、本実施例のレーダ装置は、追跡ビームやISAR等の捜索ビーム以外の特定用途のビームを捜索期間中に独立して行うことができるので、捜索レーダとして一つの重要な要素である捜索レートに影響を与えずに、追跡やISARといった特定用途を同時に実施することが可能である。 As described above, according to the radar apparatus according to the second embodiment of the present invention, not only the same effect as in the first embodiment can be obtained, but also multi-functionality in operation can be realized. That is, the radar apparatus according to the present embodiment can independently perform a beam for a specific purpose other than a search beam such as a tracking beam or an ISAR during the search period, and therefore, a search rate that is one important element as a search radar. Specific applications such as tracking and ISAR can be performed at the same time.
1a,1b,1c,1d,1e,1f 空中線
2,2a,2b 送受信機
3,3a,3b ビーム形成部
4,4a,4b レーダ信号処理部
5 表示部
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f
Claims (3)
フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも2つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、
前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する1以上の送受信部と、
前記1以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する1以上のビーム形成部と、
前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A radar device capable of searching in all directions by a non-rotating phased array method,
A plurality of antenna surfaces by the phased array antenna form a polyhedron, and an aerial part including a predetermined direction in a covered area where at least two antenna surfaces of the plurality of antenna surfaces can be searched,
One or more transmission / reception units that select one of the plurality of antenna surfaces of the antenna unit and transmit a transmission signal and receive the reception signal through the selected antenna surface;
One or more beam forming units provided corresponding to each of the one or more transmission / reception units, and forming a reception beam based on a reception signal received by the transmission / reception unit;
A radar signal processing unit that performs target detection by performing signal processing based on the reception beam formed by the beam forming unit;
A radar apparatus comprising:
前記複数の送受信部の各々は、前記複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のレーダ装置。 A plurality of the transmission / reception units are provided,
The radar apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of transmission / reception units selects a different antenna surface from the plurality of antenna surfaces.
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