JP3335778B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動目標検出を行う
レーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、移動目標検出用のレーダ
装置は、基本的に「移動目標からの反射電波はドプラ周
波数偏移を受ける」という性質を利用しており、送信周
波数を一定に保持しつつ単一のパルスを繰り返し送信
し、受信信号を送信信号と同じ位相を持つ参照信号によ
って位相検波することで、移動中の航空機や車両といっ
た移動目標からの反射によるドプラ周波数偏移成分（目
標信号）を検出するようにしている。

【０００３】このとき、クラッタ（不要反射となる地面
や海面のクラッタ、建造物、雨雪によるクラッタ等）と
呼ばれる固定目標からの不要反射信号が混入するため、
ＭＴＩ（Mouving Target Indicator）と呼ばれる処理を
行っている。このＭＴＩ処理は、受信信号を遅延回路で
パルス繰り返し周期間遅延させ、次の周期の信号との差
をとることにより、同じ位相である固定目標からの反射
信号成分を互いに打ち消すようにしたもので、この処理
によってドプラ周波数偏移を受けた移動目標からの信号
成分だけを検出することができる。

【０００４】このような移動目標検出方式を採用するこ
とにより、クラッタによる不要反射信号成分を消去し、
移動目標だけを検出することが可能であるが、そのため
には上述のように、送信周波数を一定に維持しつつ単一
のパルスを繰り返し送信する必要があるため、逆に目標
とされる側、もしくはこうしたレーダ装置による目標エ
コーの採取を不都合とする側からみれば、簡単にこのレ
ーダの送信周波数を測定でき、同装置によるこうしたレ
ーダ処理を妨害することも容易となっている。

【０００５】このように、従来の移動目標検出方式を採
用したレーダ装置は、不要反射信号が多い環境下におい
て所望する移動目標のみを検出する能力を得ることがで
きるとはいえ、妨害に対して弱い面も否めない。妨害を
避けるためにパルス毎に周波数を変えるとＭＴＩが成立
しないという本質的な矛盾をかかえている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
移動目標検出方式を採用したレーダ装置は、妨害を受け
やすいという問題を有している。そこで、この発明は上
記の課題を解決するためになされたもので、移動目標検
出能力を維持しつつ、容易に妨害を受けないレーダ装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、パルス信号を繰返し送信してその反射信
号を受信することにより目標検出を行うレーダ装置にお
いて、前記パルス信号の繰返し周期内に互いに周波数が
異なるがいずれか一つは一周期前のいずれかと同じ周波
数を持つ複数のサブパルスを生成送信するサブパルス送
信手段と、前記サブパルスそれぞれに対応する反射信号
を受信して、一周期前の同じ周波数のサブパルスに対応
する受信信号及び一周期後の同じ周波数のサブパルスに
対応する受信信号を取り出す受信手段と、この手段で取
り出される一周期後の同じ周波数のサブパルスに対応す
る受信信号を保存し、保存されている一周期前の同じ周
波数のサブパルスに対応する受信信号間で信号処理する
ことで移動目標検出を行う信号処理手段とを具備して構
成される。

【０００９】

【００１０】

【作用】上記構成によるレーダ装置では、パルス信号の
繰返し周期内に、互いに周波数が異なるがいずれか一つ
は一周期前のいずれかと同じ周波数を持つ複数のサブパ
ルスを生成送信し、各サブパルスそれぞれに対応する反
射信号を受信して、一周期前の同じ周波数のサブパルス
に対応する受信信号及び一周期後の同じ周波数のサブパ
ルスに対応する受信信号を取り出し、一周期後の同じ周
波数のサブパルスに対応する受信信号を保存し、保存さ
れている一周期前の同じ周波数のサブパルスに対応する
受信信号間で信号処理することで移動目標検出を行うよ
うにし、これによって移動目標検出能力を維持しつつ、
送信周波数を変更可能とし、容易に妨害を受けないよう
にしている。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１はこの発明に係るレーダ装
置の構成を示すもので、タイミング発生器１は予め決め
られた周期で所定の幅の送信トリガを繰り返し発生す
る。周波数制御器２はタイミング発生器１からの送信ト
リガを受ける毎に、一定順序あるいはランダムに送信パ
ルスの周波数を変える制御信号を発生する。

【００１２】高周波発振器３は高安定な高周波信号を発
振出力するもので、周波数制御器２からの制御信号に応
じて発振周波数を変える。基準信号発生器４は同一パル
スのコヒーレンシを保つための基準信号を発生する。高
周波発振器３から出力される高周波信号は混合器５で基
準信号発生器４からの基準信号が混合されて送信機６に
供給される。

【００１３】送信機６は入力した高周波信号をタイミン
グ発生器１からの送信トリガを入力する毎にパルス化
し、これを電力増幅して送信パルス信号を生成するもの
で、その送信パルス信号はサーキュレータ等による送受
切換器７を介して空中線８から所定方向に放射される。
空中線８は送受共用であり、放射された送信パルス信号
が物標に当たって反射された信号を捕捉する。捕捉され
た信号は送受切換器７を介して受信機９に入力される。

【００１４】この受信機９は、入力した信号に高周波発
振器３で発生される高周波信号を混合して中間周波信号
に変換した後、この中間周波信号を基準信号発生器４で
発生されている基準信号により位相検波することで、コ
ヒーレントビデオ信号を生成する。

【００１５】受信機９で生成されたコヒーレントビデオ
信号は信号処理器１０に入力される。この信号処理器１
０はタイミング発生器１からの送信トリガを入力する毎
に受信機９からのビデオ信号をメモリに蓄え、周波数制
御器２からの送信周波数情報から次にその信号と同じ周
波数のコヒーレントビデオ信号が入力される期間を判別
し、その期間にメモリに記憶しておいたビデオ信号を読
出して入力ビデオ信号との差信号を求めることでドプラ
周波数偏移すなわち移動目標を検出し、検出した移動目
標信号を表示に適するビデオ信号に変換する。移動目標
検出後、メモリに記憶しておいた先のビデオ信号を新し
いビデオ信号に書き替える。

【００１６】指示器１１は信号処理器１０からのビデオ
信号を画面に表示するためのものである。すなわち、上
記構成によるレーダ装置では、送信パルス信号の周波数
をパルス毎に一定順序に従って、あるいはランダムに変
化させている。図２に送信方式の一例を示す。

【００１７】図２において、（ａ）は送信トリガ、
（ｂ）は送信パルス信号を示している。トリガ信号の上
の数字は送信パルスの番号を表し、ｍ，ｎはそれぞれｍ
番目、ｎ番目の送信パルスであることを表している。図
では１番目及びｍ番目のパルスを周波数ｆ１で、２番目
及びｎ番目のパルスをｆ１とは異なる周波数ｆ２で送信
することを示している。尚、各パルスには同一パルスの
コヒーレンシを保つための基準信号が混合されている。

【００１８】このように生成したパルス信号を空中線８
より空間に放射し、その反射波を捕捉すると、受信機９
では入力信号に高周波発振器３で発生されている高周波
信号を混合して中間周波信号に変換し、この中間周波信
号を基準信号により位相検波することで、コヒーレント
ビデオ信号を得る。

【００１９】信号処理器１０では、送信トリガを入力す
る毎にビデオ信号をメモリに蓄えておき、次にその信号
と同じ周波数のビデオ信号が入力される期間にメモリに
記憶しておいたビデオ信号を読出して入力ビデオ信号と
の差信号を求める。これにより、クラッタ成分は除去さ
れ、ドプラ周波数偏移成分すなわち移動目標を検出する
ことができる。

【００２０】図２の例で説明すると、１番目のパルスに
よるコヒーレントビデオ信号をメモリに記憶しておき、
ｍ番目のパルスによるコヒーレントビデオ信号を得たと
き、はじめて両信号の減算処理を行い、差信号を求める
ことで、ドプラ周波数偏移成分を検出することができ
る。２番目のパルスについてもｎ番目のパルスとの間で
同様の処理を行うことで、ドプラ周波数偏移成分を検出
することができる。

【００２１】ここで、１番目のパルスが送信されてから
次に同じ周波数のｍ番目のパルスを送信するまでの期間
は、所望の最大探知距離をＲmax 、電波の伝播速度＝
３．０×１０⁸ ｍ／ｓをｃとすると、２Ｒmax ／ｃを下
回らないようにする必要がある。

【００２２】したがって、上記構成によるレーダ装置
は、パルス毎に周波数を変えながら移動目標を検出する
ことができるので、妨害を受けにくくすることができ
る。尚、上記実施例では、送信パルス信号の周波数を送
信繰返し周期で変更する場合について説明したが、送信
繰返し周期内に複数のサブパルスを送出するサブパルス
方式を用い、各サブパルスの周波数を逐次変更すること
でさらに妨害を受けにくくすることができる。

【００２３】図３はこの発明に係る他の実施例として、
上述のサブパルス方式を採用した場合の構成を示すもの
である。まず、送信系において、タイミング発生器２１
は予め決められた送信繰返し周期内に所定間隔で複数の
サブパルス用送信トリガを発生する。周波数制御器２２
はタイミング発生器２１からの送信トリガを受ける毎
に、一定順序あるいはランダムに後述の基準信号発生器
２４の基準信号の周波数を変える制御信号を発生する。
但し、送信繰返し周期内で１回は必ず一周期前の一つの
周波数と同じ周波数に変えるように制御する。尚、サブ
パルスの個数は送信パルス幅とデューティ比によって、
そのレーダシステム毎に最適な値が決められる。

【００２４】高周波発振器２３は高安定な高周波信号を
発振出力するものである。基準信号発生器２４は同一パ
ルスのコヒーレンシを保つための基準信号を発生するも
ので、周波数制御器２２からの制御信号に応じて周波数
を変える。高周波発振器２３から出力される高周波信号
は混合器２５で基準信号発生器２４からの基準信号が混
合されて送信機２６に供給される。

【００２５】送信機２６は入力した高周波信号をタイミ
ング発生器２１からの送信トリガを入力する毎にパルス
化し、これを電力増幅して互いに周波数の異なる複数の
サブパルスからなる送信パルス信号を生成するもので、
その送信パルス信号はサーキュレータ等による送受切換
器２７を介して空中線２８から所定方向に放射される。
空中線２８は送受共用であり、放射された送信パルス信
号が物標に当たって反射された信号を捕捉する。捕捉さ
れた信号は送受切換器２７を介して受信機２９に入力さ
れる。

【００２６】この受信機２９は、入力した信号に高周波
発振器２３で発生される高周波信号を混合して中間周波
信号に変換した後、この中間周波信号を基準信号発生器
２４で発生されている基準信号のうち、一周期前のいず
れかの周波数に一致する基準信号により位相検波し、こ
れによってコヒーレントビデオ信号を生成する。

【００２７】受信機２９で生成されたコヒーレントビデ
オ信号は信号処理器３０に入力される。この信号処理器
３０はタイミング発生器２１からの送信繰返し周期の送
信トリガを入力する毎に受信機９からのビデオ信号をメ
モリに蓄え、周波数制御器２からの送信周波数情報から
次にその信号と同じ周波数のコヒーレントビデオ信号が
入力される期間を判別する。

【００２８】そして、その判別した期間にメモリに記憶
しておいたビデオ信号を読出して入力ビデオ信号との差
信号を求めることでドプラ周波数偏移すなわち移動目標
を検出し、検出した移動目標信号を表示に適するビデオ
信号に変換する。移動目標検出後、メモリに記憶してお
いた先のビデオ信号を新しいビデオ信号に書き替える。

【００２９】指示器１１は信号処理器１０からのビデオ
信号を画面に表示するためのものである。図４に上記実
施例の送信方式の一例を示す。尚、ここでは説明を簡単
にするため、サブパルスが３つの場合について述べるこ
とにする。

【００３０】まず、３つのサブパルスをＰ１，Ｐ２，Ｐ
３として、第１回目の送信繰り返し周期では、Ｐ１は周
波数ｆ１、Ｐ２は周波数ｆ２、Ｐ３は周波数ｆ３で送信
する。ｆ１，ｆ２，ｆ３は、周波数制御器２２で基準信
号発生器２４の発生周波数を制御し、それぞれの周波数
の基準信号を高周波発振器２３で発生される高安定な高
周波信号と混合されることで生成されたものである。ま
た、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は時分割に順に送信されるもので
あり、当然ｆ１，ｆ２，ｆ３に混合されている基準信号
も周波数制御器２２の制御によって時分割に発生され
る。

【００３１】第２回目の送信繰返し周期では、Ｐ１は周
波数ｆ４、Ｐ２は周波数ｆ５、Ｐ３は周波数ｆ３で送信
される。つまり、Ｐ１，Ｐ２はその送信周波数を独立に
変化させたが、Ｐ３だけは１周期前のＰ３と同じ周波数
で保持されている。

【００３２】第３回目の送信繰返し周期では、Ｐ１は周
波数ｆ４、Ｐ２は周波数ｆ６、Ｐ３は周波数ｆ７で送信
される。つまり、Ｐ２，Ｐ３はその送信周波数を独立に
変化させたが、Ｐ１だけは１周期前のＰ１と同じ周波数
で保持されている。

【００３３】このように、サブパルスの一つだけを連続
する送信繰返し周期に限って周波数保存し、その他のサ
ブパルスを他の周波数に変化させることによって、本レ
ーダ装置の目標となる側は妨害をかけるべき周波数を容
易に決めることができなくなる。また、周波数変化の大
きさを適当に選ぶことによって、移動目標検出において
問題となるブラインド速度を、送信繰返し周期を一定に
保ったまま事実上なくすことも可能である。

【００３４】上記３つのサブパルスによる受信信号は、
上記受信機３０にて以下の処理が成される。まず、ロー
ノイズ増幅器で増幅された後、高周波発振器２３からの
高周波信号によって周波数変換され中間周波数信号にな
る。この信号は電力分配器によって２系統に分配され、
一方の系統では直前に保存されている周波数と同じ周波
数の信号を取り出し、他方の系統では次に保存する周波
数の信号を取り出す処理が行われる。

【００３５】前者の処理は、基準信号発生器２４から当
該送信繰返し周期において保存されている周波数の基準
信号を入力し、その周波数領域だけを通過させる帯域通
過フィルタによって受信信号から保存されていない周波
数の信号を除去する。ここで、当該フィルタは保存周波
数に加え、予想されるドプラ周波数偏移量を十分カバー
できる周波数帯域幅を持つようにする。したがって、各
サブパルスの送信周波数は互いにこの通過帯域幅が重な
らないように設定しておく。取り出された保存周波数の
信号は基準信号発生器２４の当該周波数の基準信号によ
って位相検波され、コヒーレントビデオ信号となる。

【００３６】後者の処理も全く同様であるが、取り出さ
れる信号が次に保存すべき周波数の信号である点が異な
る。前者の処理によって得られたコヒーレントビデオ信
号は、信号処理器３０で１周期遅延した直前のコヒーレ
ントビデオ信号とで移動目標検出処理がなされる。後者
の処理によって得られたコヒーレントビデオ信号は、次
の繰返し周期における比較信号となるために、１周期遅
延されることによって保持される。後者の処理で選択さ
れる周波数は周波数制御器２２によって決定され、その
周波数は原則としてランダムに変化する。

【００３７】したがって、上記構成によるレーダ装置
は、それぞれ独立に周波数が変化する複数のサブパルス
を送信し、送信繰返し周期前後の同じ周波数のサブパル
スの受信信号について信号処理して移動目標を検出する
ようにしているので、目標側が妨害をかけるべき周波数
を容易に決めることができなくなる。これにより、移動
目標検出能力を維持しつつ、容易に妨害を受けないよう
にすることができる。

【００３８】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば移動目標検出処理を行わない場合
は、送信周波数にかかわらず、全てのパルスを使用して
通常のレーダ処理を行うこともできる。その他、この発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
移動目標検出能力を維持しつつ、容易に妨害を受けない
レーダ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るレーダ装置の一実施例の構成を
示すブロック回路図である。

【図２】図１の実施例の送信方式の一例を示すタイミン
グ図である。

【図３】この発明に係るレーダ装置の他の実施例の構成
を示すブロック回路図である。

【図４】図２の実施例の送信方式の一例を示すタイミン
グ図である。

【符号の説明】

１…タイミング発生器、２…周波数制御器、３…高周波
発振器、４…基準信号発生器、５…混合器、６…送信
機、７…送受切換器、８…空中線、９…受信機、１０…
信号処理器、１１…指示器、２１…タイミング発生器、
２２…周波数制御器、２３…高周波発振器、２４…基準
信号発生器、２５…混合器、２６…送信機、２７…送受
切換器、２８…空中線、２９…受信機、３０…信号処理
器、３１…指示器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−162285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167891（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−216489（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−126943（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116769（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−81581（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−4063（ＪＰ，Ｕ) (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】 パルス信号を繰返し送信してその反射信
   号を受信することにより目標検出を行うレーダ装置にお
   いて、 前記パルス信号の繰返し周期内に互いに周波数が異なる
   がいずれか一つは一周期前のいずれかと同じ周波数を持
   つ複数のサブパルスを生成送信するサブパルス送信手段
   と、 前記サブパルスそれぞれに対応する反射信号を受信し
   て、一周期前の同じ周波数のサブパルスに対応する受信
   信号及び一周期後の同じ周波数のサブパルスに対応する
   受信信号を取り出す受信手段と、 この手段で取り出される一周期後の同じ周波数のサブパ
   ルスに対応する受信信号を保存し、保存されている一周
   期前の同じ周波数のサブパルスに対応する受信信号間で
   信号処理することで移動目標検出を行う信号処理手段と
   を具備するレーダ装置。