JP2015222233A - パルスレーダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信系に、Golay符号又はSpano符号を含むパルス系列を生成するパルス系列生成部210と、パルス系列生成部210で生成されるパルス系列に対してπ/2−BPSK変調するπ/2−BPSK変調部220と、π/2−BPSK変調部220の出力に対してパルス毎に位相を回転させる位相回転部410と、を備え、受信系に、送信系の位相回転部410の逆位相を与える位相回転部420と、位相回転部420の出力に対してπ/2−BPSK変調部220の出力に基づき相関演算する相関器340と、を備える。
【選択図】図1
Description
図9は、π/2−BPSK変調を採用し、特許文献1に記載の方法によるRF誤差対策を用いたパルスレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示すパルスレーダ装置200は、パルス系列生成部210と、π/2−BPSK変調部220と、RF誤差補正部230と、DAC部240と、送信無線部(送信RF部)250と、送信アンテナ部260と、受信アンテナ部300と、受信無線部(受信RF部)310と、ADC部320と、RF誤差補正部330と、相関器340と、コヒレント加算部350とを備える。
図2は、所定のパルス系列の相関演算を表す図である。パルス系列は、例えば、16個のサブパルスから構成され、サブパルス系列は、{a1,a2,a3,・・・,a16}のサブパルスの並びとなる。次に、パルス系列が伝搬路に送信され、受信系において受信した信号について説明する。伝搬路を経ているため減衰しているが、理解を簡易にするために、等しいゲインによって受信できたとして説明する。サブパルスは、π/2−BPSK変調されるため、受信されたサブパルス系列の奇数番目と偶数番目それぞれに個別のIQ誤差が付加される。ここでは簡単のため偶数番目にIQ誤差γが付加されたとして説明する。IQ誤差γは、偶数番目のサブパルスと奇数番目のサブパルスと比較して、振幅又は位相の変化の割合を表す変数であり、位相の回転も含めるため複素数である。
サブパルス系列の自己相関値=a1・aτ+1+γ・a2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16
1番目のパルスAのサブパルス系列を{a1,a2,a3,・・・,a16}
2番目のパルスBのサブパルス系列を{b1,b2,b3,・・・,b16}
3番目のパルスCのサブパルス系列を{c1,c2,c3,・・・,c16}
4番目のパルスDのサブパルス系列を{d1,d2,d3,・・・,d16}
とすると、ここで得られる制約条件は、
a1・aτ+1+γa2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16+
b1・bτ+1+γb2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16+
c1・cτ+1+γc2・cτ+2+c3・cτ+3+・・・+c16−τ・c16+
d1・dτ+1+γd2・dτ+2+d3・dτ+3+・・・+d16−τ・d16
=0
となる。
ck=b17−k
dk=a17−k
となる。
b16・b16-τ+γb15・b15−τ+b14・b14−τ+・・・+b1+τ・b1
となり、パルスBに合わせて並び変えると、
γb1・bτ+1+b2・bτ+2+γb3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16
となる。但し、kは1から16の値となる。
a1・aτ+1+γa2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+γa16−τ・a16+
b1・bτ+1+γb2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+γb16−τ・b16+
γb1・bτ+1+b2・bτ+2+γb3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16+
γa1・aτ+1+a2・aτ+2+γa3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16
=0
となる。
2(1+γ)(a1・aτ+1+a2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16)+
2(1+γ)(b1・bτ+1+b2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16)
となり、これは相補符号のAとBを用いているのであれば自動的に満たされる。
a1・aτ+1+γa2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16+
b1・bτ+1+γb2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16+
b1・bτ+1+γb2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16+
a1・aτ+1+γa2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16
=0
となり、制約条件の左辺は、
2(a1・aτ+1+γa2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16)+
2(b1・bτ+1+γb2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16)
となる。
(a1・aτ+1+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16)+
(b1・bτ+1+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16)=0
かつ
(a2・aτ+2+a4・aτ+4+・・・+a15−τ・a15)+
(b2・bτ+2+b4・bτ+4+・・・+b15−τ・b15)=0
という制約を満たしていればよい。
Σ(ai・ai+τ)+Σ(bi・bi+τ)=0
但し、Σの範囲はiが偶数、i+τ≦16
Σ(ai・ai+τ)+Σ(bi・bi+τ)=0
但し、Σの範囲はiが奇数、i+τ≦16
となる。
IQ誤差は、上述したように、1つの目の方法として、制約条件を満たすパルス系列を用いて送受信することでキャンセルできる。しかしながら、制約条件を満たすパルス系列の送受信によって、DC誤差をキャンセルすることは困難である。
つまり、4パルス内の位相の回転量がπである場合に、I軸上の奇数番目のサブパルスがπ回転すると、再度I軸上に移動し、Q軸上の偶数番目のサブパルスがπ回転すると、再度Q軸上に移動するためである。
このため、送信RF部及び受信RF部のRF誤差を抑制するためのRF補正パラメータを予め測定することなく、RF誤差であるIQ誤差及びDC誤差を抑制することができる。以下、具体的な構成例を挙げて説明する。
図1は、実施の形態1に係るパルスレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。なお、同図において前述した図9のパルスレーダ装置200と共通する部分には同一の符号を付けている。実施の形態1に係るパルスレーダ装置1は、パルス系列生成部210と、π/2−BPSK変調部220と、位相回転部410と、DAC部240と、送信RF部250と、送信アンテナ部260と、受信アンテナ部300と、受信RF部310と、ADC部320と、位相回転部420と、相関器340と、コヒレント加算部350とを備える。
次に、実施の形態2について述べる。なお、実施の形態2に係るパルスレーダ装置は、前述した実施の形態1に係るパルスレーダ装置1の構成と同様であるので、図1を援用し、符号2を付与する。
1番目のパルスのA符号を{a1,a2,a3,・・・,a16}
2番目のパルスのB符号を{b1,b2,b3,・・・,b16}
とすると、τサンプリングタイミングがずれた状態の相関値は、
a1・aτ+1+γa2・aτ+2+a3・aτ+3+・・・+a16−τ・a16+
b1・bτ+1+γb2・bτ+2+b3・bτ+3+・・・+b16−τ・b16
=0
となる。
Σ(ai・ai+τ)+Σ(bi・bi+τ)=0
但し、Σの範囲はiが偶数、i+τ≦16
Σ(ai・ai+τ)+Σ(bi・bi+τ)=0
但し、Σの範囲はiが奇数、i+τ≦16
を満たす必要がある。
IQ誤差が2パルス内においてキャンセルするため、DC誤差のための位相回転も2パルス毎に位相を回転する。実施の形態2に係るパルスレーダ装置2においても前述した実施の形態1に係るパルスレーダ装置1と同様に4パルス毎にπ位相回転をしてもよいが、2パルス毎にπ/2位相を回転させることによって、より高精度にRF誤差をキャンセルできる。
前述した実施の形態1に係るパルスレーダ装置1又は実施の形態2に係るパルスレーダ装置2では、π/2−BPSK変調方式を用いることを前提としていた。変調方式は、パルス圧縮の符号情報は、I又はQのコンスタレーションに情報が付与されている。実施の形態3に係るパルスレーダ装置では、使用するRF部のPAPRの最小化を目標とする。また、本装置はパルスレーダ装置であるため、パルスを送信する送信機とパルスを受信する受信機は同一の装置である。
前述した実施の形態1に係るパルスレーダ装置1又は実施の形態2に係るパルスレーダ装置2において、π/2−BPSK方式のパルスレーダを実現するにあたり、一般的なBPSK方式の相関器に簡易な回路を加えることによって、π/2−BPSK方式の相関器を実現する方法について説明する。
1段目のTAP3441−1は係数に×1、
2段目のTAP3441−2は係数に×i、
3段目のTAP3441−3は係数に×(−1)、
4段目のTAP3441−4は係数に×(−i)、
5段目のTAP3441−5は係数に×1、
をそれぞれ乗算したものと等価になる。
実施の形態5に係るパルスレーダ装置は、前述した実施の形態1に係るパルスレーダ装置1の構成と同様であるので、図1を援用することとし、符号5を付与する。
本開示の第1のパルスレーダ装置は、相補符号である2つのサブパルス系列を用いたパルス系列を生成するパルス系列生成部と、サブパルスに対してπ/2−BPSK変調した変調信号を生成するπ/2−BPSK変調部と、前記変調信号に対して所定数のパルス毎に位相を回転させる第1の位相回転部と、前記位相が回転した変調信号を送信する送信無線部と、を送信系に備えたパルスレーダ装置であって、前記2つのサブパルス系列は、第1のサブパルス系列と所定のタイミングずれを有する第1のサブパルス系列との相関演算値の奇数項の合算値と、第2のサブパルス系列との前記所定のタイミングずれを有する第2のサブパルス系列との相関演算値の奇数項の合算値との和がゼロになり、前記第1のサブパルス系列と前記所定のタイミングずれを有する第1のサブパルス系列との相関演算値の偶数項の合算値と、前記第2のサブパルス系列との前記所定のタイミングずれを有する第2のサブパルス系列との自己相関演算値の偶数項の合算値との和がゼロになる。
100 ターゲット
210 パルス系列生成部
220 π/2−BPSK変調部
240 DAC部
250 送信RF部
260 送信アンテナ部
300 受信アンテナ部
310 受信RF部
320 ADC部
340,341 相関器
350 コヒレント加算部
410,420 位相回転部
411 位相比較部
421 位相付与部
3411,3412 位相回転部
Claims (8)
- 相補符号である2つのサブパルス系列を用いたパルス系列を生成するパルス系列生成部と、
サブパルスに対してπ/2−BPSK変調した変調信号を生成するπ/2−BPSK変調部と、
前記変調信号に対して所定数のパルス毎に位相を回転させる第1の位相回転部と、
前記位相が回転した変調信号を送信する送信無線部と、
を送信系に備えたパルスレーダ装置であって、
前記2つのサブパルス系列は、
第1のサブパルス系列と所定のタイミングずれを有する第1のサブパルス系列との相関演算値の奇数項の合算値と、
第2のサブパルス系列との前記所定のタイミングずれを有する第2のサブパルス系列との相関演算値の奇数項の合算値との和がゼロになり、
前記第1のサブパルス系列と前記所定のタイミングずれを有する第1のサブパルス系列との相関演算値の偶数項の合算値と、
前記第2のサブパルス系列との前記所定のタイミングずれを有する第2のサブパルス系列との自己相関演算値の偶数項の合算値との和がゼロになる、
パルスレーダ装置。 - 請求項1に記載のパルスレーダ装置であって、
反射信号を受信する受信無線部と、
前記第1の位相回転部の逆位相を与える第2の位相回転部と、
前記第2の位相回転部の出力に対して前記π/2−BPSK変調部の出力に基づき相関演算する相関器と、
を受信系に備える、
パルスレーダ装置。 - 請求項1に記載のパルスレーダ装置であって、
前記変調信号のIQ平面上の信号点の位置が、前記サブパルス毎に所定の方向に回転するように、前記変調信号に所定の位相を付与する位相比較部を、
更に、送信系に含む、
パルスレーダ装置。 - 請求項3に記載のパルスレーダ装置であって、
反射信号を受信する受信無線部と、
前記受信した反射信号に、前記位相比較部が前記サブパルス毎に付与した位相を、付与する位相付与部と、
を受信系に含む、
パルスレーダ装置。 - 請求項2に記載のパルスレーダ装置であって、
前記相関器は、BPSK変調方式の相関器の入力段に位相回転部を設け、出力段に位相逆回転部を設けた相関器を用いる、
パルスレーダ装置。 - 請求項2に記載のパルスレーダ装置であって、
前記パルス系列はGolay符号であり、
前記相関器は、Golay相関器の1段目の乗算定数と2段目の乗算定数それぞれにπ/2とπの位相回転に相当する値を加えた相関器を用いる、
パルスレーダ装置。 - 請求項1に記載のパルスレーダ装置であって、
前記パルス系列生成部は、
さらに、
前記第1のサブパルス系列と順序逆順の第3のサブパルス系列と、
前記第2のサブパルス系列と順序逆順の第4のサブパルス系列と、を生成し、
前記第1のサブパルス系列、前記第2のサブパルス系列、前記第3のサブパルス系列、及び、前記第4のサブパルス系列から生成した4つのパルスを、順序を変更して、繰り返し出力し、
前記第1の位相回転部は、
前記4つのパルス毎に、位相を回転する、
パルスレーダ装置。 - 請求項1に記載のパルスレーダ装置であって、
前記パルス系列生成部は、
さらに、
前記第1のサブパルス系列と順序逆順の第3のサブパルス系列と、
前記第2のサブパルス系列と順序逆順の第4のサブパルス系列と、を生成し、
前記第1のサブパルス系列、前記第2のサブパルス系列、前記第3のサブパルス系列、及び、前記第4のサブパルス系列から生成した4つのパルスを、順序を変更して、繰り返し出力し、
前記第1の位相回転部は、
前記第1のサブパルス系列及び前記第2のサブパルス系列の第1の2つのパルス、前記第3のサブパルス系列及び前記第4のサブパルス系列の第2の2つのパルス、のそれぞれに、同じ位相回転量を与える、
パルスレーダ装置。
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