JP2596334B2 - アクティブフェーズドアレイレーダ - Google Patents
アクティブフェーズドアレイレーダInfo
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Description
アレイレーダ、即ちアクティブフェーズドアレイアンテ
ナによる2次元電子走査と高速ディジタル信号処理とを
組み合わせた多機能のレーダ装置に関する。
能の向上は言うに及ばずクラッタ抑圧性能や妨害波抑圧
性能等の向上も重要な課題であるが、アクティブフェー
ズドアレイレーダは、かかる課題を解決できる多機能の
3次元レーダ装置として開発され実用化されつつあるも
のである。
せるにはより多くのエネルギーを照射することが必要で
あるが、送信電力やアンテナ利得を増大するには物理的
限界があり、既にその限界に達しているのが実情であ
る。
ンテナを有するレーダ装置では、アンテナ素子毎にマイ
クロ波の振幅と位相を制御してビームを合成するので、
振幅と位相の制御によって方位と仰角の2次元空間にビ
ームを形成し走査する2次元電子走査方式が可能であ
り、振幅と位相の制御内容によって照射方向及び指向特
性の自由度の高いビームを形成でき、時間資源の有効活
用が可能である。つまり送信電力やアンテナ利得を増大
せずともより多くのエネルギーを照射する方策を容易に
採ることができる。
い発達によって送受信モジュールの固体化が可能となっ
たことから、固体化した送受信モジュールをアレイアン
テナの各アンテナ素子に1対1に対応させて配置した構
成を有するアクティブフェーズドアレイアンテナを容易
に実現できるようになった。
処理デバイスの目覚ましい進歩によって複雑な複素数相
関演算のリアルタイム処理が可能となったが、これをア
クティブフェーズドアレイレーダに適用すれば、特定の
方向にマイクロ波を連続して複数照射し、複数の反射信
号に対しディジタルフィルタ処理を施すことで、探知距
離を向上し、目標信号対クラッタ電力比(S/C)又は
目標信号対妨害波電力比(S/J)を大幅に改善するこ
とができる。
ーダは、アクティブフェーズドアレイアンテナによる2
次元電子走査と高速ディジタル信号処理との組み合わせ
により探知性能、クラッタや妨害波の抑圧性能を大幅に
向上させ得る多機能な3次元レーダ装置であるというこ
とができる。
時間資源の自由度が増すので、その時間資源を有効活用
すれば物理的条件を変えずに送信ヒット数(特定の方向
に連続して照射するマイクロ波パルスの数)を容易に増
大させ得る。その結果、探知距離が向上するが、送信ヒ
ット数増大の結果、目標からの反射信号が複数得られる
ので、それに対して高速ディジタル信号処理を適用し、
相関信号処理によってクラッタや妨害波等の不要信号を
目標から分離し抑圧することができる。
ブフェーズドアレイレーダは、基本的には例えば図3に
示すように構成され、コンピュータ制御によってビーム
を形成し走査することにより捜索と追尾を行うものであ
る。
(111〜1MN)は、N×M個のT/R(送受信)モ
ジュール(211〜2MN)に1対1対応で接続され
る。このN×M個のT/Rモジュールは、それぞれ同一
構成であって211に示すように送信回路2111とサ
ーキュレータ2112と受信回路2113と制御回路2
114とを備えるが、N個を1組みとしたM個がM個の
信号伝送路(301〜30M)の対応するものを介して
ビーム合成器400と励振パルス発生器410と空中線
制御器420と信号授受を行い、N×M個の素子アンテ
ナに所定のビームを形成させレーダ電波の送受信機能を
発揮する。
ビーム形成方向を指示し、それをタイミング制御器80
0を介して受けた空中線制御器420がM個の信号伝送
路(301〜30M)を介してN×M個のT/Rモジュ
ール(211〜2MN)における制御回路2114に対
しマイクロ波の回転位相(移相)量と電力の減衰量を伝
送し、各T/Rモジュールにおいて空中線制御器420
からこれらの制御信号を受けた制御回路(2114)
が、送信時では送信回路(2111)に対し移相量を与
え、受信時では受信回路(2113)に対し移相量と減
衰量とを与えることにより行う。
励振パルス発生器410が、ビーム制御計算機810の
指示をタイミング制御器800、パルス伸張器510を
介して受けて発生するが、これはM個の信号伝送路(3
01〜30M)を介してN×M個のT/Rモジュール
(211〜2MN)における送信回路2111に分配さ
れる。
動作が行われる。各T/Rモジュールは同一構成で同一
内容の動作を行うので、T/Rモジュール211で言え
ば、送信回路2111は、入力したマイクロ波信号に制
御回路2114から指示された通りの位相回転を与え、
サーキュレータ2112を介して素子アンテナ111へ
出力する。その結果、捜索空域の方位と仰角の2次元空
間に所定のビームが形成され、マイクロ波信号が捜索空
域に照射される。
111が受信したマイクロ波信号をサーキュレータ21
12を介して受けて、それに対し制御回路2114から
指示された通りの減衰と位相回転を与え、信号伝送路3
01を介してビーム合成器400に与える。つまり、ビ
ーム合成器400においてN×M個の素子アンテナ(1
11〜1MN)が受信したマイクロ波信号が合成され
る。
0において所定の中間周波信号へ変換され、設計で定め
た受信帯域内の信号のみが通過するようバンドパスフィ
ルタ処理された後基準信号に基づき位相検波される。
0にてティジタル化され、パルス圧縮器610にて相関
処理により圧縮され、狭パルス信号となり信号処理器6
20に入力する。
信号に相関処理を施し、クラッタなどの不要信号の除去
と目標信号の検出とを行い、処理後のビデオ信号をマン
マシンインタフェース710に表示し、また追尾計算機
700へ出力する。
に対し追尾処理をし、その結果をマンマシンインタフェ
ース710に表示すると共に、ビーム制御計算機810
に与える。
ンタフェース710において選択されたレーダモード情
報に基づいて、ビーム走査プログラムメモリ830から
該当するビーム走査プログラムデータを読み出し、また
タイムマネジメントテーブル840から該当するタイム
マネジメントデータを読み出し、タイマ820からの時
刻信号に従い刻々の捜索ビーム走査の諸元(即ち捜索ビ
ームの走査スケジュール)を編集し、それをタイミング
制御器800に与える。
算機700から追尾中の目標情報を受けて、予め定めた
優先度ルールに基づき追尾ビームを走査する対象目標の
優先度を刻々決定し、捜索ビーム走査の合間にタイムマ
ネジメントデータに予め決められたタイムスロットに順
次追尾ビーム走査諸元の編集・割り付けを行い、つまり
追尾ビームの走査スケジュールを設定し、それをタイミ
ング制御器800に与える。
算機810からこれら捜索及び追尾のビーム走査の制御
データを受けて、空中線制御器420へビーム走査制御
信号を送出すると共に、信号処理器620等の当該レー
ダ装置を構成する各機器に送信パルス幅、送信ヒット
数、信号処理する距離範囲等の制御信号及びタイミング
信号を送出する。
方位毎に上下方向(つまり仰角方向)へ走査され、その
捜索ビーム走査の合間に追尾ビーム走査が行われる。
の実用化過程にある多機能レーダは、2次元電子走査の
採用により自由度の増した時間資源を有効活用して複数
の情報が得られるようにし、それに高速ディジタル信号
処理を適用することで、探知性能、クラッタ抑圧性能、
妨害波抑圧性能等を大幅に向上させることに成功した。
信ヒット数の増大により達成したものであるので、更に
向上させようとすると、捜索時間が大幅に増大する。こ
のとき、捜索走査は、捜索ビームを方位毎に仰角方向へ
走査し、それを方位方向へ順々に移動する方式であるの
で、ほぼ同一仰角に存在する目標に照射する捜索ビーム
の時間間隔(これを「捜索データレート」と言う)が長
くなり、その結果、レーダ捜索空域に侵入して来た目標
を初探知するまでに要する時間と追尾更新時間間隔(こ
れを「追尾データレート」と言う)が長くなるという問
題がある。
もので、その目的は、従来の多機能レーダが有する優れ
た探知能力、クラッタ抑圧能力、妨害波抑圧能力等を維
持しながら侵入目標の初探知能力及び追尾能力を大幅に
向上できるアクティブフェーズドアレイレーダを提供す
ることにある。
め、本発明のアクティブフェーズドアレイレーダは次の
如き構成を有する。即ち、本発明のアクティブフェーズ
ドアレイレーダは、アクティブフェーズドアレイアンテ
ナによる2次元電子走査と高速ディジタル信号処理とを
組み合わせたレーダ装置において; 仰角毎に異なる頻
度で水平に捜索ビームを走査すると共に、捜索ビーム走
査の合間に予め設定された時間スロットで指示された方
向に追尾ビームを走査することとなるビーム走査プログ
ラムを、仰角毎に独立に捜索ビーム走査の頻度を設定す
ることにより編集する手段; を備えたことを特徴とす
るものである。
雷アクティブフェーズドアレイレーダの作用を説明す
る。前述したように従来のレーダ装置が採用する捜索走
査の方式は、捜索ビームを方位毎に仰角方向へ走査し、
それを方位方向へ順々に移動する方式であるので、捜索
空間を均一に捜索する場合には捜索時間が長くなり、ほ
ぼ同一仰角に存在する目標に照射する捜索ビームの時間
間隔(捜索データレート)が長くなる。
ドアレイアンテナでは、例えば平面アレイアンテナにお
いても水平方向(方位方向)180°以内のある角度範
囲において仰角毎に水平方向へビーム走査を行うことが
でき、しかもその角度範囲において水平方向に瞬時にビ
ームを形成できる。従って、例えば円筒型のアクティブ
フェーズドアレイアンテナを用いると、360°の方位
角度範囲内の任意の方位角度範囲において仰角毎に瞬時
の水平走査が行える。
来の仰角方向への走査から水平方向への走査に変更し、
仰角によって異なる可変型の捜索データレートを採用
し、外部から目標が侵入して来る空域(例えば、低仰角
領域)内は高い捜索データレートで捜索し、それ以外の
空域(例えば、高仰角領域)内は低い捜索データレート
で捜索できるようにしてある。
索空域内に侵入した目標を直ちに初探知でき、短時間で
追尾を確立できる。侵入した目標はやがて捜索データレ
ートの低い空域に入るが、既に追尾しているので優先度
判断に基づき追尾ビームを照射でき、高い追尾データレ
ートを維持できる。
の捜索データレートを高く、追尾継続領域で捜索データ
レートを低く設定し、代わりに追尾データレートを高く
することができるので、トータルの捜索時間を拡大する
ことなく捜索と追尾の性能を向上させ得る。
する。図1は、本発明の一実施例に係るアクティブフェ
ーズドアレイレーダを示す。図示するように、本発明で
は、図3に示した実用化過程にある多機能レーダにおい
て、ビーム走査プログラムを編集する手段として、プロ
グラム編集器900とデータレート設定器910とビー
ム走査スケジューラ920とモニタ表示器930とを追
加し、編集したビーム走査プログラム及びタイムマネジ
メントデータをビーム走査プログラムメモリ830及び
タイムマネジメントテーブル840に設定し、ビーム制
御計算機810に本発明に係るアクティブフェーズドア
レイレーダを実現する制御動作を行わせるようにしてあ
る。
0及びタイムマネジメントテーブル840の内容は、図
3に示した実用化過程にある多機能レーダにおけるもの
とは異なり実際の運用において適宜に変更されるもので
ある。またビーム制御計算機810が行う制御動作も異
なる。更にアクティブフェーズドアレイアンテナは、平
面型でも良いが、本実施例では全方位性の例えば円筒型
を想定している。
ついては本来、符号も違えるべきであるが、これらの基
本的動作は同様に理解できるので、説明の便宜上図1で
は、図3に示した実用化過程にある多機能レーダにおけ
るその他の構成要素と同様に同一符号及び名称を付して
ある。以下、本発明に係る部分を中心に説明する。
捜索距離範囲、送信パルス幅、送信ヒット数、送信繰り
返し周期等のビーム走査諸元を設定する入力手段を有
し、仰角ビーム走査ステップ毎にこれらのビーム走査諸
元を編集すると共に、仰角ビーム毎の走査時間を計算す
る。また、アダプティブビーム走査である追尾ビームの
ビーム走査諸元を編集し、追尾ビーム1回当たりの走査
時間を計算する。これらは一時記憶されると共に、デー
タレート設定器910とビーム走査スケジューラ920
に与えられる。
プ毎に捜索データレートを独立に設定できる入力手段を
有し、総ビーム走査時間内に捜索ビームを走査する回数
を仰角毎に設定する。また、捜索空域内を一巡りビーム
走査するのに要する時間、即ちスキャンタイム内に走査
する追尾ビームの総数を設定する。これらはビーム走査
スケジューラ920に与えられる。
の捜索ビーム走査時間(TS ・n:nは仰角ビームステ
ップ数、以下同じ)、追尾ビーム走査時間(Tt )、仰
角毎の捜索ビーム走査回数(KS ・n)、追尾ビーム走
査回数(Kt )から、時間軸上で各ビーム走査の割り付
けを行い、ビーム走査の時間割りを編集すると共に、ス
キャンタイムを計算する。
プログラムと時間割りはモニタ表示器930に表示し、
必要により修正が行え、また最終確認ができるようにし
てある。修正を加え最終的に完成されたビーム走査プロ
グラムと時間割りは、それぞれ所定のキー操作によりビ
ーム走査プログラムメモリ830とタイムマネジメント
テーブル840に書き込まれる。
査の設定諸元例を示す。仰角毎に独立に捜索ビーム走査
の頻度が設定されるビーム走査プログラムが編集される
のである。
数及び追尾ビーム走査回数の設定例を示す。
定例を示すが、仰角毎に水平面内での捜索を一纏めにし
て行うので、仰角毎にそれぞれ異なる可変型の捜索デー
タレートを実現できることが理解される。
ーム走査プログラムメモリ830に編集設定されたビー
ム走査プログラムに仰角ビーム毎に設定された捜索ビー
ム走査頻度に従い捜索ビームを仰角毎に水平に走査させ
る捜索ビームの走査スケジュールを設定すると共に、追
尾計算機700から入力する目標の追尾情報を受けて予
め定めた優先度ルールに基づき捜索ビーム走査の合間予
め設定された時間スロットで追尾ビームを走査させる追
尾ビームの走査スケジュールを設定するので、外部から
目標が侵入して来る空域(例えば、低仰角領域)内は高
い捜索データレートで捜索し、それ以外の空域(例え
ば、高仰角領域)内は低い捜索データレートで捜索でき
ることになる。
索空域内に侵入した目標を直ちに初探知でき、短時間で
追尾を確立できる。侵入した目標はやがて捜索データレ
ートの低い空域に入るが、既に追尾しているので優先度
判断に基づき追尾ビームを照射でき、高い追尾データレ
ートを維持できる。
捜索データレートを高く、追尾継続領域で捜索データレ
ートを低く設定し、代わりに追尾データレートを高くす
ることができるので、トータルの捜索時間を拡大するこ
となく捜索と追尾の性能を向上させ得るのである。
ブフェーズドアレイレーダは、捜索走査の方式を従来の
仰角方向への走査から水平方向への走査に変更し、仰角
によって異なる可変型の捜索データレートを採用し、外
部から目標が侵入して来る空域(例えば、低仰角領域)
内は高い捜索データレートで捜索し、それ以外の空域
(例えば、高仰角領域)内は低い捜索データレートで捜
索できるようにしてあるので、従来の実用化過程にある
多機能レーダ装置が有する優れた機能・性能を維持しな
がら同時に、捜索データレート及び追尾データレートを
向上できる効果がある。
アレイレーダの構成ブロック図である。
ムチャートである。
アレイレーダの構成ブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 アクティブフェーズドアレイアンテナに
よる2次元電子走査と高速ディジタル信号処理とを組み
合わせたレーダ装置において; 仰角毎に異なる頻度で
水平に捜索ビームを走査すると共に、捜索ビーム走査の
合間に予め設定された時間スロットで指示された方向に
追尾ビームを走査することとなるビーム走査プログラム
を、仰角毎に独立に捜索ビーム走査の頻度を設定するこ
とにより編集する手段; を備えたことを特徴とするア
クティブフェーズドアレイレーダ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のアクティブフェーズド
アレイレーダにおいて; 前記編集する手段は、入力さ
れたビーム走査諸元を仰角ビームステップ毎に編集し、
仰角ビーム毎の走査時間を計算すること、追尾ビームの
ビーム走査諸元を編集し、追尾ビーム1回当りの走査時
間を計算することを行う第1の手段と; 前記第1の手
段の出力と入力された仰角ステップ毎の捜索データレー
トとに基づき、総ビーム走査時間内に捜索ビームを走査
する回数を仰角毎に設定し、捜索空域を一巡り走査する
のに要する時間内に走査する追尾ビームの総数を設定す
る第2の手段と; 前記第1及び第2の手段の出力に基
づき、仰角毎の捜索ビーム走査時間、追尾ビーム走査時
間、仰角毎の捜索ビーム走査回数、追尾ビーム走査回数
からビーム走査の時間割りの編集とスキャンタイムを計
算する第3の手段と; を備え、当該レーダ装置は、前
記第1及び第3の手段の出力に基づき動作する; こと
を特徴とするアクティブフェーズドアレイレーダ。 - 【請求項3】 請求項2に記載のアクティブフェーズド
アレイレーダにおいて; 前記第1及び第3の手段の出
力を表示し修正操作を可能にする第4の手段; を備え
ることを特徴とするアクティブフェーズドアレイレー
ダ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5228186A JP2596334B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | アクティブフェーズドアレイレーダ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP5228186A JP2596334B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | アクティブフェーズドアレイレーダ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0755915A JPH0755915A (ja) | 1995-03-03 |
JP2596334B2 true JP2596334B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=16872561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5228186A Expired - Lifetime JP2596334B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | アクティブフェーズドアレイレーダ |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
1993
- 1993-08-20 JP JP5228186A patent/JP2596334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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