JP6175894B2

JP6175894B2 - レーダ装置

Info

Publication number: JP6175894B2
Application number: JP2013105865A
Authority: JP
Inventors: 康秀野中; 照幸原; 聡影目
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP2014228296A

Description

この発明は、誘導装置に搭載されるレーダ装置のＳ／Ｎ（信号対ノイズ比）改善に関する。

パルス変調された送信波を高頻度に目標に放射し、その反射波を受信して、複数の目標信号を含む受信スペクトラムの周波数解析を行い、目標とクラッタを区別するＨＰＲＦ(High Pulse Repetition Frequency)方式のレーダ装置（以下、ＨＰＲＦレーダ装置）が知られている。ＨＰＲＦレーダ装置においては、複数の目標信号を含む受信スペクトラムから狭帯域なバンドパスフィルタにより一つのスペクトラムを抽出し、連続波にして受信信号を処理することで、Ｓ／Ｎ改善を図っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−４０１６５号公報

ここで、図３を用いて、従来のＨＰＲＦレーダ装置における、Ｓ／Ｎ改善上の課題を説明する。図３において、従来のＨＰＲＦレーダ装置は、アンテナ４と、サーキュレータ３と、増幅器２と、励振器１と、受信機８と、信号処理器９を備えている。励振器１の発振したパルス変調信号は、増幅器２で増幅され、サーキュレータ３を介してアンテナ４に送信されて、目標６に向けて送信される。その後、目標６で反射した受信波７はアンテナ４で受信され、サーキュレータ３を介して受信機８にて受信された後、信号処理器９で周波数解析処理がなされ、目標検出が行われる。信号処理器９は、コヒーレント積分処理１０、目標検出処理１１等の信号処理を行う。

従来のＨＰＲＦレーダ装置は、図３に示すように、パルス変調された送信波が目標で反射され、受信機８の得た受信波は、目標相対速度に比例した周波数分、すなわちドップラ周波数分ずれた複数の受信スペクトラムとなる。従来の信号処理器９は、このうち一本のみを狭帯域フィルタで抽出することで、ノイズを抑圧し所要のＳ／Ｎを確保していた。

しかしながら、受信機８の受信した狭帯域フィルタの周波数帯以外の他のスペクトラムは、コヒーレント積分処理において活用することができず、これ以上のＳ／Ｎ改善に利用することができなかった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、受信機８の受信した複数の受信スペクトラムを有効活用して更なるＳ／Ｎ改善を図ることを目的とする。

この発明によるレーダ装置は、パルス変調された送信波を目標に放射し、その反射波を受信し、複数の狭帯域フィルタにより複数の受信スペクトラムに弁別する受信機と、上記受信機により処理した複数の目標信号を含む受信スペクトラムを、スペクトラム間の位相差、パルス繰り返し周波数に応じて位相補正し、位相補正した受信スペクトラムについてコヒーレント積分する信号処理器と、を備えたものである。

この発明によれば、複数の狭帯域フィルタを具備する受信系により複数のスペクトラムを受信し、目標との相対速度、相対距離に応じた受信波の位相補正を実施し、複数の受信スペクトラムをコヒーレント積分することで、Ｓ／Ｎの改善を図ることができる。

実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置の構成及びスペクトラム信号の処理例を示す図である。実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置の受信信号の時間軸上の波形を例示する図である。従来のＨＰＲＦレーダ装置の構成及びスペクトラム信号の処理例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置の構成及びスペクトラム信号の処理例を示す図である。図１において、実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置は、アンテナ４と、サーキュレータ３と、増幅器２と、励振器１と、受信機８と、信号処理器９を備えている。励振器１は、送信波５の元となるパルス変調された信号を生成し、増幅器２にて増幅した後、サーキュレータ５を経由して、アンテナ４から目標６の方向へ、送信波５を放射する。

送信波５は、目標６にて反射され、受信波７としてアンテナ４に受信される。アンテナ４の受けた受信波７は、受信信号としてサーキュレータ３を経由して、受信機８にて受信処理が施される。受信機８は、複数の狭帯域フィルタ、増幅器等を具備する。受信機８は、各狭帯域フィルタによるフィルタリング処理、増幅処理等の受信処理を実施する。受信機８で受信処理の施された信号は、狭帯域フィルタ毎の複数の信号に弁別される。その後、信号処理器９にて、狭帯域フィルタ毎に弁別された複数の信号のスペクトラムについて、位相補性処理１２、コヒーレント積分処理１０、及び目標検出処理１１が施される。

次に、実施の形態１の動作について、図１を用いて説明する。
パルス変調された送信波５は、パルス幅、ＰＲＦ(Pulse Repetition Frequency；パルス繰り返し周波数)に応じた複数のスペクトラムになる。この送信波５が相対速度のある目標に反射されると、受信波７のスペクトラムは送信波５のスペクトラムから相対速度に応じたドップラ周波数分だけ、周波数がシフト（周波数偏移）する。受信機８は、複数の狭帯域フィルタ（例えば図１の狭帯域フィルタ１、２、３）により複数のスペクトラム（例えば図１のスペクトラム１、２、３）を受信処理し、信号処理器９に出力する。この受信信号は、式（１）により表現される。

信号処理器９は、複数のスペクトラムのそれぞれの周波数及び距離に応じて、式（２）により位相補正量を算出し、算出した位相補正量を式（１）の受信信号に適用して、式（３）に示す位相補正処理１２を施す。ここで、位相補正量は、目標相対距離（Ｒ_０）、目標相対速度（ｖ）、及びＰＲＦ諸元（例えばパルス繰り返し周波数ｆ_ｒ）に応じて算出される。

位相補正処理１２による位相補正処理後の受信信号の複数のスペクトラムは、コヒーレント積分処理１０にてコヒーレント積分がなされる。コヒーレント積分処理１０は、スペクトラム毎にヒット方向のＦＦＴ処理１３を実施し、その後スペクトラム方向ＦＦＴ処理１４を実施することで、複数のスペクトラムを合成する。

ここで、図２は、実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置の受信信号の波形を例示する図であり、（ａ）はアンテナ４の送信波、（ｂ）はアンテナ４の受信波、（ｃ）は受信機８の動作ステータ、（ｄ）は受信機８の受信ノイズ、（ｅ）は受信機８の受信波と受信ノイズを混ぜたものである。受信機８の入力は、図２（ｅ）に示すように、受信波と受信機ノイズが混ざったものであり、目標の複数のスペクトラムを合成した際に受信機ノイズの電力についても合成するが、ノイズは受信時間が長く各スペクトラムの相関度は目標に比べ低いため、目標スペクトラムほど電力が増加せず、その結果、コヒーレント積分処理１０の処理後はＳ／Ｎの改善が図れることとなる。

このようにして、実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置は、受信した複数のスペクトラムについて、目標との相対速度及び相対距離に応じた受信波の位相補正を施し、複数の受信スペクトラムをコヒーレント積分することで、Ｓ／Ｎの改善を図ることができる。

実施の形態１によるＨＰＲＦレーダ装置は、パルス変調された送信波を目標に放射し、その反射波を受信し、複数の狭帯域フィルタにより複数の受信スペクトラムに弁別する受信機８と、上記受信機８により処理した複数の目標信号を含む受信スペクトラムを、目標相対距離、目標相対速度、及びパルス繰り返し周波数に応じて位相補正し、位相補正した受信スペクトラムについてコヒーレント積分する信号処理器９と、を備える。

これによって、ＨＰＲＦ電波アクティブ方式の誘導装置搭載用レーダ装置において、パルス変調された送信波を目標に放射し、その反射波を受信処理する際、複数の狭帯域フィルタを具備する受信系により複数のスペクトラムを受信し、複数の目標信号を含む受信スペクトラムを目標相対距離、目標相対速度、ＰＲＦ諸元に応じて位相補正し、位相補正した複数の受信スペクトラムをコヒーレント積分することにより、Ｓ／Ｎ改善を図ることができる。

１励振器、２増幅器、３サーキュレータ、４アンテナ、５送信波、６目標、７受信波、８受信機、９信号処理器、１０コヒーレント積分処理、１１目標検出処理、１２位相補正処理、１３ヒット方向ＦＦＴ、１４スペクトラム方向ＦＦＴ。

Claims

パルス変調された送信波を目標に放射し、その反射波を受信し、複数の狭帯域フィルタにより複数の受信スペクトラムに弁別する受信機と、
上記受信機により処理した複数の目標信号を含む受信スペクトラムを、スペクトラム間の位相差、パルス繰り返し周波数に応じて位相補正し、位相補正した受信スペクトラムについてコヒーレント積分する信号処理器と、
を備えたレーダ装置。