JPH03279885A - 航空機搭載用レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、航空機が低空飛行する際、障害物の高度差
の検出時間を短縮する航空機搭載用レーダ装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成を示す図
であり１図中、（１）は送信機、（２）は送受切［、（
３）モノパルスアンテナ、　（４）　ハモノパルスアン
テナ（３）から出力される和信号Σ。及び差信号Δ。に
それぞれ接続された受信機、（５）は信号処理器、（６
）は表示器、（７）はモノパルスアンテナ（３）を駆動
するアンテナ駆動器である。

第６図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成品である
信号処理器（５）の構成を示す図であり１図中、（８）
はバッファ回路、（９）は信号検出器、（１０）は割算
器、　（１１）は高度差検出器である。

次に動作について説明する。送信機（１）では。

一定のパルス繰り返し周期を持った送信パルス信号が発
生され、送受切換器（２）を介して５モノパルスアンテ
ナ（３）から外部空間に放射される。そして障害物から
の反射信号はモノパルスアンテナ（３）で受信され、和
信号Σ。及び差信号Δ０に変換される。さらに受信機（
４）はモノパルスアンテナ（３）で変換された和信号Σ
。及び差信号Δ。をそれぞれビデオ信号に変換する。

次いで信号処理器（５）中のバッファ回路（８）はビデ
オ信号に変換された和信号Σ及び差信号Δをレンジビン
毎に格納して９和信号Σを信号検出器（９）に出力し、
和信号Σ及び差信号Δを割算器（１０）に出力する。信
号検出器（９）は入力された和信号ΣからＣＦ　Ａ　Ｒ
（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｆａｌｓｅ　Ａｌａｒｍ　Ｒａｔ
ｅ）回路等により信号を検出し、後段の高度差検出器（
１１）で処理すべきレンジビンの範囲を判別し、そのレ
ンジビン番号を高度差検出器（１１）に出力する。

一方割算器（１０）は入力した和信号Σ及び差信号Δを
和信号Σに対する差信号Δの比Δ／Σに変換し。

高度差検出器（１１）に出力する。

次いで高度差検出器（１１）の動作を第７図を用いて説
明する。第７図は高度差検出器（１１）の処理概念図で
あり９図中、　（１２）は航空機、　（＋３）は障害物
。

イはアンテナ中心軸である。この図は高度１１．０航空
機（１２）に搭載された航空機搭載用レーダ装置から前
方の障害物（＋３）の高度差を検出しているところを示
している。ここで、信号検出器（９）から出力されたレ
ンジビンの範囲のうち、あるレンジビン番号１番目に存
在する点へについて処理内容を説明する。点へのアンテ
ナ中心軸からの角度Δ０、は割算５（１０）から出力さ
れた和信号Σ１に対する差信号Δ１の比Δ１／Σ１を用
いて、以下に示す式によって算出することができる。

Δ０．−Ｋｌ・Δ１／Σ、　　　　　　・・・（１）こ
こで、Ｋｍ＝誤差感度 また、レンジビン番号ｉ番目に存在する点への距離Ｒ１
は以下に示す式によって算出できる。

Ｒ１−１・ΔＲ・・・（２） ここで、ΔＲ：レンジビン幅 （１）式及び（２）式より点へのアンテナ中心軸（１）
からの高度差ΔＨ、は以下の式により算出される。

ΔＨ＝Ｒ，・ｔａｎΔ０ ｉ−ΔＲ−ｔａｎ（Ｋｃ・Δ、／Σ、）−（３）そして
信号検出器（９）から出力されたレンジビンの範囲につ
いてレンジビン毎に（１）式、（２）式及び（３）式で
表わされる処理を繰返すこさにより障害物の高度差を検
出する。さらに以上の処理はある方位方向についての処
理であり、モノパルスアンテナ（３）を機械的に駆動さ
せるアンテナ駆動器（７）によって所望の覆域内を方位
方向にビーム走査し、それぞれの方位方向で同一の処理
を行うことによって、所望の覆域内の障害物の高度差を
検出することができる。この高度差を輝度情報に変換し
１表示器（６）に出力させて方位方向及びレンジに対応
した高度差を画面に表示する。

〔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以−Ｌのように構成さ
れているので、前方の障害物の高度差を検出する際、所
望の領域内を一本のアンテナビームで機械的に走査し、
障害物からの反射信号を取得しているので、障害物の高
度差を検出する時間が長くなるという課題があった。

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、複数の素子アンテナで受信した受信信号をフー
リエ変換することにより同時に多数の受信ビームを形成
させ、各受信ビーム毎に障害物の高度差を検出すること
により、障害物の高度差の検出時間を短縮できる航空機
搭載用レーダ装置を得ることを目的とする。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて、送信
パルス信号を複数のサブパルスに分割し。

送信ビーム指向方向にそれらのサブパルスをそれぞれ対
応させて狭ビームでビーム走査することによって、信号
対雑音比を改善させることが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。

〔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所望の覆域
内にファンビームを送信することができる送信装置を設
け、方位角が同一で高低角の異なる一対の受信ビームを
同時に異なる方位方向に複数本形成できるビーム形成回
路を設け、一対の受信ビームで受信した信号の和と差を
算出するモノパルス演算回路を各ビーム形成回路毎に並
列に設けたものである。

また、この発明の別の発明に係わる航空機搭載用レーダ
装置は、上記送信装置の代わりに、任意の方向に指向す
る送信ビームを形成するために送信パルス信号の位相を
制御する移相器と９　この移相器の出力信号を増幅する
増幅器と、送信パルス信号を複数のサブパルスに分割し
て各移相器に供給する送信パルス変調回路と、−ｈ記名
サブパルスを放射する方位方向を制御するビーム制御回
路と。

これら各サブパルスの放射方向に送信ビームを形成する
ために必要な移相量を算出する移相量算出回路を設けた
ものである。

［作用］ この発明においては、複数の素子アンテナを介して受信
した障害物からの反射信号をビーム形成回路でフーリエ
変換することにより、同時に異なる方向を指向する複数
の受信ビームを形成し、受信ビーム毎に受信信号を処理
することによって障害物の高度差を検出する時間を短縮
できる。

また、この発明の別の発明においては、　Ｊ−記作用に
加えて、送信機で発生した送信パルス信号を複数のサブ
パルスに分割し、複数の素子アンテナに対応して設けら
れた増幅器及び移相器を用いて空間合成した狭ビームを
方位方向に走査しながら。

送信パルス信号のパルス幅内に、−ｈ記複数のサブパル
スを順次方位角の異なる方向に放射することによって、
有効放射電力を増大さぜ、信号対雑音電力比を改善する
ことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
、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。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図で。

図中、　（１４）は送信アンテナ、　（１５）は送信ア
ンテナ（１４）及び送信機（１）とから構成される装置
（ｌ６）は素子アンテナ．　（１７）は複数の素子アン
テナ（ｌ６）から構成されるアレイアンテナ，　（１８
）はビーム形成回路，　（１９）はモノパルス演算回路
である。

次に動作を第１図及び第２図を用いて説明する。

第２図はこの発明の航空機搭載用レーダ装置の受信ビー
ムの形成方法を示す図であり，図中，　（２０）はこの
発明の航空機搭載用レーダ装置，　（２１）は所望の覆
域．Ｂ１１あるいはＢ１２（ここではＪは自然数である
。）は各々の受信ビームである。送信機（１）で発生し
た送信パルス信号は．送信アンテナ（１４）を介して．
第２図に示すような所望の覆域（２ｌ）をカバーするよ
うなファンビームによって送信される。

次いで複数の素子アンテナ（１６）で構成されているア
レイアンテナ（１７）は障害物からの反射信号を受信し
，８素子アンテナ（１６）に接続された受信機（４）に
それぞれ出力する。各々の受信機（４）は入力した受信
信号をビデオ信号に変換して，複数のビーム形成回路（
１８）に出力する。ビーム形成回路（ｌ８）は入力した
ビデオ信号をフーリエ変換することにより一対の受信ビ
ームＢ＋ｌ及びＢｉ２を同時に形成する。このビーム形
成回路（１８）は複数個設けられており，第２図に示す
ように各々方位角の異なった一対の受信ビームを形成す
る。なお、一対の受信ビームＢ＋１と１３＋２のビーム
中心の間隔は７後段のモノパルス演算回路（１９）でモ
ノパルス演算を行うため、当該分野の技術者には周知の
通り。

ビーム幅をＯｂとすると０．３・Ｏｂ程度である。

そしてモノパルス演算回路（１９）は一対の受信ビーム
Ｂ１１及びＢ１２で得られた受信信号を入力し。

それらの受信信号を加算して、和信号Σを算出する。さ
らにそれらの受信信号を減算し、差信号Δを算出する。

このようにして、複数の七ツノ（ルス演算回路（１９）
はそれぞれの方位方向の和信号Σ及び差信号Δを算出し
、信号処理器（５）に出力する。

次いで信号処理器（５）は同時に入力された方位方向毎
の和信号Σ及び差信号Δをバッファ回路（８）に格納し
、方位方向毎に従来の航空機搭載用レーダ装置と同一の
処理を行うことによって、障害物の高度差が得られる。

次いでこの発明の別の発明の−・実施例を図について説
明する。第３図はこの発明の別の発明の航空機搭載用レ
ーダ装置の構成を示す図である。図において（２）　、
　（４）　、　（１６）〜（１９）及び（５）〜（６）
までは上記この発明の航空機搭載用レーダ装置の構成と
全く同一であり、　（２３）は送受信モジュール。

（２４）は増幅器、　（２５）は移相器であり、送受信
モジュール（２３）は受信機（４）、送受切換器（２）
、増幅器（２４）および移相器（２５）から構成されて
いる。（１）は送信機、　（２６）は全ての移相器（２
５）に接続されている送信パルス変調回路、　（２７）
はビーム制御回路。

（２８）は全ての移相器（２５）に接続されている移相
量算出回路である。

次に動作について第３図及び第４図を用いて説明する。

第４図（ａ）はこの発明の別の発明の航空機搭載用レー
ダ装置の送信ビームの走査方法及び受信ビームの形成方
法を示す図であり、第４図（ｂ）はこの発明の別の発明
の航空機搭載用レーダ装置の送信タイミングを示す図で
ある。図中、　（２９）はこの発明の別の発明の航空機
搭載用レーダ装置。

Ｂ１１あるいはＢ１□（ここで」は自然数である。）は
各々の受信ビームであり、上記この発明の航空機搭載用
レーダ装置で形成される各々の受信ビームと同一である
。またＢ１は送信ビーム、０．は送信ビームＢ１の指向
方向の方位角であり、送ｆ３ビームＢ１の形状は、受信
ビームＢ＋ＩとＢｉ２を合成したものと同一である。ま
ず、送信１１（１）で発生した送信パルス信（Ｊは送信
パルス変調回路（２６）に入力される。送信パルス変調
回路（２６）では送信パルス信号を第４図（ｂ）に示す
ような送信タイミングで複数のサブパルスに分割し、さ
らに分配して複数の移相器（２５）に入力される。また
、ビーム制御回路（２７）は各サブパルスを放射する方
位方向０を指示し、移相量算出回路（２８）はこれらδ
ザブパルスの放射方向０．に送信ビームを形成するため
に必要な各移相器（２５）の移相量φ１〜φ７を算出し
移相ｉ　（２５）に出力する。このようにして、移相器
（２５）に入力した各々のサブパルスはビーム制御回路
（２７）で制御されたビーム指向方向に、増幅Ｄ（２４
）。

送受切換器（２）を介してアレイアンテナ（１７）から
放射される。

以−■−のように、送信ビームＢ、は送信パルス信号の
パルス幅内で！’３．．　　Ｂ２・・・・・・と順次ビ
ーム走査を行いながら、各々のサブパルスを所望の覆域
内（２１）に放射する。

次いでアレイアンテナ（１７）は障害物からの反射信号
を受信し、送受切換器（２）を介して、受信機（４）に
出力する。谷々の受信機（４）は入力した受信信号をビ
デオ信号に変換して、複数のビーム形成回路（１８）に
出力する。複数のビーム形成回路（１８）は入力したビ
デオ信号をフーリエ変換することにより古サブパルスを
放射した方位方向０．毎に高低角の異なる−・対の受信
ビームｎｕ及び１３，２を同時に複数個形成する。そし
てモノパルス演算回路（１９）及び信号処理器（５）は
上記この発明の航空機搭載用レーダ装置と同一・の処理
を行って、障害物の高低差を検出する。

〔発明の効果〕

以４−のようにこの発明によれば、容素子アンテナに谷
々受信機を接続し、同時に多数の受信ビームが得られる
ようにビーム形成回路を設けたので。

同時に障害物からの受信信号を得ることができ。

障害物の高度差を検出する処理時間を短縮することがで
きる。

またこの発明の別の発明によれば、上記効果に加えて、
送信パルス信号を複数のサブパルスに分割し、送信パル
ス信号のパルス幅内に各サブパルスを狭ビームで順次方
位角の異なる方向に放射することによって、有効放射電
力を増大させ、信号対雑音電力比の改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による航空機搭載用レーダ
装置の構成図、第２図はこの発明の航空機搭載用レーダ
装置の受信ビームの形成方法を示す図、第３図はこの発
明の別の発明の一実施例による航空機搭載用レーダ装置
の構成図、第４図（ａ）はこの発明の別の発明の航空機
搭載用レーダ装置の送信ビームの走査方法及び受信ビー
ム形成方法を示す図、第４図（ｂ）はこの発明の別の発
明の航空機搭載用レーダ装置の送信タイミングを示す図
。 第５図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成図。 第６図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成品である
信号処理器の構成図、第７図は高度を検出する処理概念
図である。 図中（１）は送信機、（２）は送受切換器、（３）はモ
ノパルスアンテナ、（４）は受信ｍ、　（５）は信号処
理器、（６）は表示器、（７）はアンテナ駆動器。 （８）はバッファ回路、（９）は信号検出器、　（Ｉｎ
）は割算器、　（１２）は高度差検出器、　（１２）は
航空機、（１３）は障害物、　（１４）は送信アンテナ
、　（１５）は送信装置、　　（１６）は素子アンテナ
、　（１７）はアレイアンテナ。 （１８）はビーム形成回路、　（１，９）はモノパルス
演算回路、　（２０）はこの発明の航空機搭載用レーダ
装置。 （２１）は所望の覆域、　（２３）は送受信モジュール
、（２４）は増幅器、　（２５）は移相器、　（２６）
は送信パルス変調回路、　（２７）はビーム制御回路、
　（２８）は移相量算出回路、　（２９）はこの発明の
別の発明の航空機搭載用レーダ装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アレイアンテナの各素子アンテナに対応して設け
   られた各受信機の出力信号より複数の受信ビームを形成
   して前方の障害物を検出する航空機搭載用レーダ装置に
   おいて、所望の覆域内に送信パルス信号を放射する送信
   装置と、上記各受信機の出力信号より方位角が同一で高
   低角の異なる一対の受信ビームを任意の方位方向に形成
   する複数のビーム形成回路と、この複数のビーム形成回
   路に対応して設けられ上記一対の受信ビームで受信した
   信号の和と差を算出する各モノパルス演算回路と、この
   各モノパルス演算回路の出力信号より上記障害物の高度
   差を検出する信号処理器を具備した航空機搭載用レーダ
   装置。
2. （２）アレイアンテナの各素子アンテナに対応して設け
   られた各受信機の出力信号より複数の受信ビームを形成
   して前方の障害物を検出する航空機搭載用レーダ装置に
   おいて、上記各素子アンテナに対応して設けられ任意の
   方向を指向する送信ビームを形成するために送信パルス
   信号の位相を制御する移相器と、この移相器の出力信号
   を増幅する増幅器と、上記送信パルス信号を複数のサブ
   パルスに分割して上記各移相器に供給する送信パルス変
   調回路と、上記各サブパルスを放射する方位方向を制御
   するビーム制御回路と、これら各サブパルスの放射方向
   に送信ビームを形成するために必要な上記各移相器の位
   相量を算出する移相量算出回路と、上記障害物からの反
   射信号をアレイアンテナ及び上記各受信機を介して受信
   し各サブパルスを放射した方位方向毎に高低角の異なる
   一対の受信ビームを形成する複数のビーム形成回路と、
   この複数のビーム形成回路に対応して設けられた上記一
   対の受信ビームで受信した信号の和と差を算出する各モ
   ノパルス演算回路と、この各モノパルス演算回路の出力
   信号により上記障害物の高度差を検出する信号処理器を
   具備した航空機搭載用レーダ装置。