JP3252514B2 - 航空機搭載用レーダ装置 - Google Patents

航空機搭載用レーダ装置

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JP3252514B2 JP04103893A JP4103893A JP3252514B2 JP 3252514 B2 JP3252514 B2 JP 3252514B2 JP 04103893 A JP04103893 A JP 04103893A JP 4103893 A JP4103893 A JP 4103893A JP 3252514 B2 JP3252514 B2 JP 3252514B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、海面からのクラッタ
を抑圧し、小RCS(Radar Cross Sec
tion)の船舶目標を検出する航空機搭載用レーダ装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のレーダ装置の構成を示す図
であり、図中1は電圧制御発振器、2はパルス変調器、
3は高出力増幅器、4はアンテナ、5は送受切換器、6
は受信機、7は検波器、8はパルス積分回路、9はCF
AR(Constant False Alarm R
ate)回路である。
【0003】次に動作について説明する。電圧制御発振
器1で一定のパルス繰返し周期毎に発振周波数の異なる
信号を発生し、これをパルス変調器2で上記パルス繰返
し周期に同期してパルス変調を行ない、高出力増幅器3
でこのパルス変調器2からの出力信号を増幅して送信パ
ルス毎に周波数の異なる送信パルス信号を生成し、送受
切換器5を介して、アンテナ4から目標に向けて放射さ
れる。目標からの反射信号はアンテナ4で受信され、受
信機6で増幅され、検波器7で検波される。この検波器
7の出力信号はパルス積分回路8で加算され、CFAR
回路9で一定の誤警報確率で目標を検出し、そのレンジ
遅延時間より目標距離を算出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の航空機搭載用レ
ーダ装置はこのように構成されていたため、図9に示す
ように実開口アンテナ・ビーム20で海面を照射した場
合のクラッタ照射面積AC1は、図9より
【0005】
【数1】
【0006】クラッタ電力Cは、
【0007】
【数2】
【0008】となる。ここで、R=50(Km)、θB
=2°、τ=0.5(μs)、ψ=3°、σO =−30
(dBm2 /m2 )とし、また、小目標TGT1のRC
S(Radar Cross Section)σT
σT =2(m2 )とすると、信号電力SはσT に比例す
るため、信号対クラッタ電力比(以下「S/C比」と呼
ぶ)は−18.2(dB)となる。すなわち、従来の航
空機搭載用レーダ装置はクラッタ照射面積が極めて広い
ため、S/C比が劣化して小RCSの目標の検出が困難
であるという課題があった。
【0009】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、距離分解能と角度分解能を向上さ
せ、目標と競合するクラッタの照射面積を減少させるこ
とによりクラッタを抑圧して、小RCSの目標を検出で
きる航空機搭載用レーダ装置を得ることを目的とする。
【0010】またこの発明は、航空機の移動により生じ
る目標距離の変化が、上記距離分解能と同等以上の場合
においても、目標と競合するクラッタの照射面積を減少
させることによりクラッタを抑圧して、小RCSの目標
を検出できる航空機搭載用レーダ装置を得ることを目的
とする。
【0011】さらにこの発明は、上記目的に加えて、目
標の方位角を算出できる航空機搭載用レーダ装置を得る
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる航空機
搭載用レーダ装置は、受信信号の和信号及び差信号を出
力するモノパルス・アンテナと、この和信号及び差信号
の各々に上記パルス圧縮器、距離移動補償回路、位相補
償回路及び周波数分析器を設け、さらに、これらの周波
数分析器の出力信号より目標の方位角を検出する角度検
出回路を設けたものである。
【0013】
【0014】
【0015】
【作用】この発明においては、パルス圧縮により距離分
解能を向上させ、さらに、受信信号の到来方向の差に起
因するドップラー周波数の差を分解して角度分解能を向
上させることにより、目標と競合するクラッタの照射面
積を減少させ、S/C比を改善して小RCSの目標を検
出する。
【0016】また、この発明においては、さらに、航空
機の移動により生じる目標距離の変化が上記距離分解能
と同等以上の場合においても、受信信号の到来方向の差
に起因するドップラー周波数の差を分解して角度分解能
を向上させることにより、目標と競合するクラッタの照
射面積を減少し、S/C比を改善して小RCSの目標を
検出する。
【0017】さらに、この発明においては、上記作用で
ある小RCSの目標の検出に加え、モノパルス・アンテ
ナの原理を用いてアンテナの正面方向からの角度誤差を
検出することにより目標の方位角を算出する。
【0018】
【実施例】
実施例1 以下、この発明の一実施例を図について説明する。尚、
従来技術と同一の構成要素については、同一番号を付し
て、その説明を省略する。
【0019】図1は、この発明の実施例1の構成を示す
図で、図中10は発振器、11は位相変調器、12は位
相検波器、13はパルス圧縮器、14は位相補償回路、
15は、周波数分析器、16は検波器である。
【0020】次に動作を図1及び図2を用いて説明す
る。図1において2〜9は従来のレーダ装置の構成と全
く同一であり、同じ動作を行なう。発振器10では、一
定周波数の連続波を発生させ、位相変調器11で位相変
調を施し、パルス変調器2及び高出力増幅器3で一定の
パルス繰返し周期の送信パルスを生成する。この送信パ
ルスを目標に向けて放射し、目標からの反射信号を位相
検波器12で位相検波し、パルス圧縮器13で上記位相
変調の復調を行なう。これにより、パルス幅がτC の狭
パルスが生成され接地角をψ、光速をCとすると、間隔
が(C・τC )/(2COSψ)の等レンジ線21で海
面の照射領域がレンジ方向に分割される。さらに、位相
補償回路14で航空機の移動により生じる目標からの受
信信号の位相変化を補償し、周波数分析器15で周波数
分析を行ない、検波器16で振幅検出を行なう。
【0021】図3の(a),(b),(c),(d)は
位相補償と周波数分析を示す概念図であり、(b)は位
相補償前、(c)は位相補償後で周波数分析前、(d)
は周波数分析後のドップラー周波数を示す。航空機の移
動により変化するドップラー周波数を位相補償回路14
を通すことにより一定にしその後周波数分析器15に通
す。これにより、周波数分析器15の周波数帯域幅を
B、送信波長をλ、航空機の速度をV、距離をRとする
と、間隔が(λ・B・R)/(2V)の等ドップラー線
22で海面の照射領域がクロスレンジ方向に分割され
る。従って、海面の照射領域は等レンジ線21と等ドッ
プラー線22により分割され、クラッタ照射面積A
C2は、
【0022】
【数3】
【0023】となり、“数1”と比較すると目標と競合
するクラッタの照射面積は減少し、クラッタが抑圧され
S/C比は改善される。従って、小RCSの目標を検出
し、目標距離を算出することができる。
【0024】実施例2 次にこの発明の実施例2を図について説明する。図4は
この発明の実施例2の構成を示す図で、図中17は距離
移動補償回路である。
【0025】次に動作を図4を用いて説明する。図4に
おいて2〜16は上記実施例1のレーダ装置の構成と全
く同一であり同じ動作を行なう。上記パルス圧縮器13
からの出力信号を距離移動補償回路17に入力し、航空
機の移動により生じる目標距離の変化を補償し、さらに
位相補償回路14で上記航空機の移動により生じる目標
からの受信信号の位相変化を補償し、周波数分析器15
で周波数分析を行ない、検波器16で振幅検出を行な
う。これにより、クラッタを抑圧し、S/C比を改善し
小RCSの目標を検出し目標距離を算出する。
【0026】航空機の移動により生じる目標距離の変化
が上記距離分解能と同等以上の場合には補償が必要であ
る。上記距離移動補償について図5を用いて説明する。
図5の(a)に示すように、受信信号がパルス幅τ(1
レンジビン)ずれるときの送信パルス数をnP とする
と、送信パルス数1の時にレンジビンjに存在した目標
は、送信パルス数nP の時にはレンジビン(j−1)に
ずれ、送信パルス数(m−1)nP (mは整数)の時に
はレンジビン(j−m+1)にずれることになる。そこ
で、図5の(b)に示すように、nP PRI(Puls
e Repetition Interval)毎に1
レンジビンずつ補償量を加えることにより補償する。こ
れにより、小RCSの目標を検出し目標距離を算出す
る。
【0027】実施例3 次にこの発明の実施例3を図について説明する。図6は
この発明の実施例3の構成を示す図で、図中18はモノ
パルスアンテナ、19は角度検出回路である。
【0028】次に動作を図6を用いて説明する。図6に
おいて2〜17は上記実施例1、実施例2のレーダ装置
の構成と全く同一であり、同じ動作を行なう。但し、受
信信号の和信号Σと差信号Δを出力するモノパルスアン
テナ18を用い、和信号Σ、差信号Δの各々に上記パル
ス圧縮器13、距離移動補償回路17、位相補償回路1
4及び周波数分析器15を設け、さらに、各々の出力信
号を角度検出回路19に入力しモノパルス・アンテナの
原理を用いて目標の方位角を算出する。図7の(a),
(b)はモノパルス・アンテナの原理を示す概念図であ
り、Δ/Σを計算することにより、ボアサイトからの角
度のずれΔθが求められる。これにより、目標の方位角
を算出することができる。
【0029】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、パルス
圧縮により距離分解能を向上させ、さらに、受信信号の
到来方向の差に起因するドップラー周波数の差を分解し
て角度分解能を向上させることによりクラッタを抑圧
し、S/C比を改善し、小RCSの目標を検出し目標距
離を算出することができる。
【0030】また、この発明によれば、さらに、航空機
の移動により生じる目標距離の変化が上記距離分解能と
同等以上の場合においても、補償を行ない、受信信号の
到来方向の差に起因するドップラー周波数の差を分解し
て角度分解能を向上させることによりクラッタを抑圧
し、S/C比を改善し、小RCSの目標を検出し目標距
離を算出することができる。
【0031】さらに、この発明によれば、上記発明効果
である小RCSを検出し目標距離を算出することに加
え、モノパルス・アンテナを用いることにより目標の方
位角を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す構成図である。
【図2】この発明の実施例1の航空機搭載用レーダ装置
における合成ビームの照射面積を示す概念図である。
【図3】位相補償及び周波数分析を示す概念図である。
【図4】この発明の実施例2を示す構成図である。
【図5】距離移動補償を示す概念図である。
【図6】この発明の実施例3を示す構成図である。
【図7】モノパルス・アンテナの原理を示す概念図であ
る。
【図8】従来の航空機搭載用レーダ装置の構成図であ
る。
【図9】従来の航空機搭載用レーダ装置におけるリアル
ビームの照射面積を示す概念図である。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器 2 パルス変調器 3 高出力増幅器 4 アンテナ 5 送受切換器 6 受信機 7 検波器 8 パルス積分回路 9 CFAR回路 10 発振器 11 位相変調器 12 位相検波器 13 パルス圧縮器 14 位相補償回路 15 周波数分析器 16 検波器 17 距離移動補償回路 18 モノパルス・アンテナ 19 角度検出回路 20 実開口アンテナ・ビーム 21 等レンジ線 22 等ドップラー線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−73080(JP,A) 特開 昭62−73182(JP,A) 特開 昭61−201180(JP,A) 特開 平6−94831(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定周波数の連続波を発生する発振器と、 この発振器の出力信号に位相変調を施す位相変調器と、 この位相変調器の出力信号を一定のパルス繰返し周期で
    パルス変調するパルス変調器と、 このパルス変調器の出力信号を増幅して送信パルス信号
    を生成する高出力増幅器と、 上記送信パルス信号を目標に向けて放射すると共に目標
    からの反射信号を受信し受信信号の和信号及び差信号を
    出力するモノパルス・アンテナと、 上記和信号および差信号をそれぞれ増幅する受信機と、
    上記受信機の出力信号をそれぞれ位相検波する位相検波
    器と、 上記位相検波器の出力信号をそれぞれ入力し上記位相変
    調の復調を行ない狭パルスを生成するパルス圧縮器と、 上記パルス圧縮器からの出力信号をそれぞれ入力し航空
    機の移動により生じる目標距離の変化を補償する距離移
    動補償回路と、 上記距離移動補償回路からの出力信号をそれぞれ入力し
    航空機の移動により生じる目標からの受信信号の位相変
    化を補償する位相補償回路と、 上記位相補償回路の出力信号の周波数分析をそれぞれ行
    なう周波数分析器と、 この和信号系の周波数分析器からの出力信号の振幅検出
    を行なう検波器と、 この検波器からの出力信号を入力し一定の誤警報確率で
    目標を検出するCFAR回路と、 上記和信号及び差信号系の周波数分析器の出力信号より
    目標の方位角を検出する角度検出回路とを備えたことを
    特徴とする航空機搭載用レーダ装置。
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KR102391935B1 (ko) * 2021-11-15 2022-04-28 한화시스템 주식회사 레이더에서 저속 표적의 각도를 추정하는 장치 및 방법

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