JPH0566580U - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３チャンネル以上の複数チャンネルで構成さ
れるレーダ装置において、互いの送信波のスペクトルの
広がりによる電波干渉を抑圧する。 【構成】 送信周波数と送信繰り返し周波数を発生する
送信制御器と移動目標表示装置を各レーダ系に組み合わ
せる。第１の実施例では送信周波数差を求めるミキサ、
フィルタと送信繰り返し周波数を発生するカウンタと送
信周波数を発生する発振器とミキサにより送信制御器を
構成する。また、第２の実施例では送信繰り返し周波数
を発生するカウンタとカウンタ出力を逓倍し送信周波数
を発生する周波数逓倍器と安定化局部発振器とミキサ
と、チャンネル間の逓倍数を制御する逓倍制御器により
送信制御器を構成する。 【効果】 各チャンネル間の送信周波数の差を送信繰り
返し周波数の整数倍にすることにより、互いの干渉成分
を移動目標表示装置で抑圧することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は複数チャンネルで構成される、主に艦船搭載用レーダ装置において 、チャンネル間の電波干渉を抑圧する方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

レーダ装置において、限られた時間内に広範囲の領域を捜索し、複数の目標を 追尾することが一系統のレーダ装置では不可能である場合、複数のアンテナを異 なった方位へ配置し、各チャンネルで並行して送信を行なう方法が用いられてい る。

【０００３】 従来から用いられている複数チャンネルのレーダ装置の一例として、３チャン ネルのレーダ系で構成されるレーダ装置を図５に示す。図において、装置は３チ ャンネルのレーダ系から構成され、第１チャンネルはアンテナ１ａ、送受切換器 ２ａ、送信機３ａ、受信機４ａ、移動目標表示装置（以下ＭＴＩと呼ぶ。）５ａ 、送信波発生器１３ａから構成される。同様に第２チャンネルはアンテナ１ｂ、 送受切換器２ｂ、送信機３ｂ、受信機４ｂ、ＭＴＩ ５ｂ、送信波発生器１３ｂ から構成され、第３チャンネルはアンテナ１ｃ、送受切換器２ｃ、送信機３ｃ、 受信機４ｃ、ＭＴＩ ５ｃ、送信波発生器１３ｃから構成される。また、送信繰 り返し周波数（以下ＰＲＦと呼ぶ。）を発生するＰＲＦカウンタ１０はチャンネ ル間で共通に用いる。

【０００４】 第１チャンネルにおいて送信波発生器１４ａは送信周波数ｆ₁ の信号を発生し 、その出力を送信機３ａへ送る。送信機３ａはＰＲＦカウンタ１０から送られる 送信変調パルスにより前記送信周波数をパルス変調後、増幅され、送受切換器２ ａを経てアンテナ１ａから電波として送信される。目標からの反射波はアンテナ １ａで受信され、送受切換器２ａにより受信機４ａへ送られる。受信機４ａは送 信波発生器１３ａから送られる基準信号により復調され、ビデオ信号となりＭＴ Ｉ ５ａへ送られる。ＭＴＩ ５ａは海や陸からの固定した不要信号を抑圧し、 移動目標のみを抽出する。ＭＴＩ ５ａの出力は図示されていない後段信号処理 器や表示器、自動検出装置、追尾装置などで処理される。第２チャンネルにおい ても送信波発生器１３ｂからＭＴＩ ５ｂまでの処理は第１チャンネルと同様で ある。ＰＲＦカウンタ１０は送信繰り返し周波数ＰＲＦと、それに基づく送信変 調パルスを発生し、送信機３ａおよび３ｂへ送る。第３チャンネルにおいても送 信波発生器１３ｃからＭＴＩ ５ｃまでの処理は第１チャンネルと同様である。 ＰＲＦカウンタ１０は送信繰り返し周波数（ＰＲＦ）と、それに基づく送信変調 パルスを発生し、送信機３ａ、３ｂおよび３ｃへ送る。

【０００５】 一般に複数チャンネルのレーダ系を有するレーダ装置においては互いの送信パ ルスがアンテナパターンのサイドローブを介して直接相手のチャンネルに干渉す ることが考えられる。その対策として、各チャンネルの送信は同時に行われ、そ のためＰＲＦカウンタ１０は各チャンネルに同一の変調パルスを送っている。

【０００６】 また、図６に示すように近隣の構造物１５や船舶からの反射波が互いのチャン ネルに間接干渉として受信されることがある。このため、各チャンネルの送信周 波数は第１チャンネルではｆ₁ 、第２チャンネルではｆ₂ 、第３チャンネルでは ｆ₃ の異なった値を設定している。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

複数チャンネルを有するレーダ装置のチャンネル間の電波干渉の回避のために は上記で延べたような対策が行われているが、以下に述べる課題がある。

【０００８】 図５の第１チャンネルから送信される周波数はｆ₁ であるが、実際の送信波の スペクトルはパルス変調や送信機の増幅における歪みを受ける。その結果、アン テナ１ａの送信スペクトルは図７に示すようにｆ₁ を中心に大きく広がった包絡 線の中にＰＲＦ毎に出てくる線スペクトルのかたまりとして出てくる。アンテナ １ａから送信された電波が図６に示すように近隣の構造物１５や他の艦船で反射 し、アンテナサイドローブを介してアンテナ１ｂから第２チャンネルに受信され る場合がある。受信機４ｂは周波数ｆ₂ 回りのみを通過させるため、図７に示す ようにｆ₂ を中心とした帯域フィルタ特性を持っている。従って、第２チャンネ ルの受信系は第１チャンネルの周波数ｆ₁ は遮断できるが、その広がったスペク トルによる洩れ込みが図７に示すように受信機４ｂ出力に発生し、第２チャンネ ルの探知性能や追尾性能に、悪影響を及ぼす。同様に第３チャンネルにも第１チ ャンネルのスペクトルの洩れ込みが悪影響を及ぼす。逆に第２チャンネルから第 １チャンネルへ、第３チャンネルから第１チャンネルへの影響も発生し、また第 ２チャンネルと第３チャンネルとの間にも互いに影響を及ぼす。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は複数チャンネル間の送信周波数の差を送信繰り返し周波数（ＰＲＦ ）の整数倍に設定する送信制御器と、移動目標表示装置（ＭＴＩ）により、相互 の電波干渉を抑圧するものである。

【００１０】 この考案の第１の実施例を達成するため、２チャンネルの発振器と、その周波 数差を求めるミキサーおよびフィルタと、前記ミキサーおよびフィルタで得られ た周波数差を分周することによりＰＲＦを発生するＰＲＦカウンタと前記周波数 差を第２チャンネルの発振器に加え第３チャンネルの周波数とすることにより、 送信周波数の差をＰＲＦの整数倍に設定するものである。

【００１１】 この考案の第２の実施例を達成するため、搬送周波数発生用の安定化局部発振 器（以下、ＳＴＡＬＯ）が発生した信号にＰＲＦカウンタが発生したＰＲＦを、 逓倍制御器により制御される各チャンネルの周波数逓倍器で逓倍した信号をミキ サにて重畳した送信信号を発生することにより、送信周波数の差をＰＲＦの整数 倍に設定するものである。

【００１２】

【作用】

この考案によると、複数チャンネル間の送信周波数の差をＰＲＦの整数倍にす る作用がある。複数チャンネル間の送信周波数に上記の条件が成立すると、互い のチャンネルが受ける干渉波のスペクトルがＭＴＩの抑圧帯域と一致する。従っ て、ＭＴＩにより干渉波が抑圧される作用がある。

【００１３】

【実施例】

図１にこの考案の実施例を示す。図において、装置は３チャンネルのレーダ系 から構成され、第１チャンネルはアンテナ１ａ、送受切換器２ａ、送信機３ａ、 受信機４ａ、移動目標表示装置（以下ＭＴＩと呼ぶ。）５ａから構成され、同様 に第２チャンネルはアンテナ１ｂ、送受切換器２ｂ、送信機３ｂ、受信機４ｂ、 ＭＴＩ ５ｂから構成され、第３チャンネルはアンテナ１ｃ、送受切換器２ｃ、 送信機３ｃ、受信機４ｃ、ＭＴＩ ５ｃから構成される。また６は両チャンネル に共通した送信制御器である。

【００１４】 送信制御器６は送信機３ａおよび送信機３ｂ、３ｃにそれぞれ送信周波数ｆ₁ と送信周波数ｆ₂ 、ｆ₃ の信号を送る。送信制御器６は更に送信繰り返し周波数 （ＰＲＦ）の変調パルスを発生する。各送信機は各送信周波数を前記変調パルス によりパルス変調後、増幅する。送信機３ａの出力は送受切換器２ａを介して、 アンテナ１ａより送信される。アンテナ１ａにより受信した信号は受信機４ａに て送信周波数ｆ₁ を基準に復調され、ビデオ帯域の信号となり、ＭＴＩ ５ａに 送られる。ＭＴＩ ５ａは受信波のドップラ変調に基づき移動目標を抽出し固定 物を抑圧するものである。ＭＴＩ ５ａの出力は図示されていない後段信号処理 器や表示器、自動検出装置、追尾装置などで処理される。送信機１ｂの出力につ いても上記と同様の処理が行われ、アンテナ１ｂによる受信波は受信機４ｂにて 送信周波数ｆ₂ を基準に復調される。送信機１ｃの出力についても上記と同様の 処理が行われ、アンテナ１ｃによる受信波は受信機４ｃにて送信周波数ｆ₃ を基 準に復調される。このレーダ装置において第１チャンネルのアンテナ１ａから送 信された電波が近隣の構造物や艦船から反射され、反射波がアンテナ２ｂから第 ２チャンネルへ、アンテナ２ｃから第３チャンネルへ干渉した場合について説明 する。第１チャンネルから送信され、距離Ｒの物体で反射し、第１チャンネルか ら受信される信号Ｓ₁₁は次式で表される。

【００１５】

【数１】

【００１６】 これに対し、第１チャンネルから送信され距離Ｒの物体で反射し、第２チャン ネルへ干渉波として受信される信号Ｓ₁₂は次式である。

【００１７】

【数２】

【００１８】 信号Ｓ₁₁は受信後、受信機４ｂで周波数ｆ₁ を基準に復調され、その出力ビデ オ信号Ｖ₀ は次式である。

【００１９】

【数３】

【００２０】 一方、この送信の次の送信における反射波のビデオＶ₁ は次式となる。

【００２１】

【数４】

【００２２】 これらの信号がＭＴＩ ５ｂに入力される。ＭＴＩの機能の最も基本的な動作 は送信繰り返し周期間で減算を行うことである。この場合ＭＴＩ ５ｂの出力は 次式となる。

【００２３】

【数５】

【００２４】 ここで周波数差ｆ_A は送信制御器６によりＰＲＦの整数倍の関係になっている ため次式で表わされる。

【００２５】

【数６】

【００２６】 数６を数５に代入すると数７となり、出力はゼロになる。

【００２７】

【数７】

【００２８】 上記のように第１チャンネルと第２チャンネルの周波数差（ｆ₂ −ｆ₁ ）がＰ ＲＦの整数倍であると、干渉波を抑圧することができる。

【００２９】 同様に第２チャンネルと第３チャンネル間についてもその周波数差（ｆ₃ −ｆ ₂ ）がＰＲＦの整数倍であれば同様の効果が得られる。これらの条件が成立すれ ば、第１チャンネルと第３チャンネル間も同じ条件が成立する。

【００３０】 図４にこの考案の機能をスペクトル的に示す。第１チャンネルのアンテナ１ａ から送信されるスペクトルは第２チャンネルおよび第３チャンネルの帯域まで広 がっている。従って受信機４ｂおよび４ｃはその帯域のスペクトルを干渉波とし て通過させる。しかし、干渉波のスペクトルはＰＲＦの整数倍の線スペクトルの 集合であり、送信周波数ｆ₁ とｆ₂ の差、およびｆ₁ とｆ₃ の差はＰＲＦの整数 倍である。従って、ＭＴＩ ５ｂおよび５ｃでは干渉波の各線スペクトルはフィ ルタ特性の抑圧域と一致するため干渉波は抑圧される。

【００３１】 実施例１ 図２はこの考案の第１の実施例を示してある。図においてアンテナ１ａからＭ ＴＩ ５ｃまで図１と同じ構成であり、送信制御器６の実現手段を示してある。 送信制御器６は発振器７ａおよび７ｂ、ミキサ８ａおよび８ｂ、フィルタ９、カ ウンタ１０から構成される。

【００３２】 図において発振器７ａは送信周波数ｆ₁ を発振器７ｂは送信周波数ｆ₂ を発生 する。ミキサ８ａおよび８ｂは各発振器出力の混合を行い、フィルタ９はミキサ ８ａおよび８ｂ出力の中からｆ₁ とｆ₂ の周波数差ｆ_A を抽出する。カウンタ１ ０はフィルタ９の出力をＮ回カウントし、送信繰り返し周期を決め、ＰＲＦを発 生する。従って、ＰＲＦは前記周波数差ｆ_A のＮ分の１倍となり、第５式を満足 する。上記動作により図の実施例ではチャンネル間の干渉波のスペクトルはＭＴ Ｉ ５ｂのフィルタの抑圧帯域に一致するため、干渉波を抑圧することができる 。

【００３３】 ミキサ８ｂはフィルタ９の出力と発振器７ｂの出力を合成し、第３チャンネル 用の送信周波数ｆ₃ を発生し、送信機３ｃはこれを増幅しアンテナ１ｃから送信 する。ｆ₃ はｆ₂ ＋ｆ_A で表される。従って、ｆ₂ とｆ₃ の周波数差はｆ₁ 、ｆ ₂ 間と同様にＰＲＦの整数倍となるため、干渉波のスペクトルはＭＴＩ ５ｃで 抑圧される。

【００３４】 第１の実施例においては、第１チャンネルと第２チャンネルは各々送信周波数 を自由に設定できる。また、ＰＲＦが送信周波数差によって決まるため、発振器 の長時間的な変動に対しても影響を受けることなく、ＰＲＦと送信周波数差の関 係を保つことが出来る。

【００３５】 実施例２ 図３はこの考案の第２の実施例を示してある。図において、アンテナ１ａから ＭＴＩ ５ｃまで図１の構成と同じであり、送信制御器６の実現手段を示してあ る。送信制御器６は安定化局部発振器（以下ＳＴＡＬＯと呼ぶ。）１１と、ミキ サ８ａ、８ｂ、８ｃと、周波数逓倍器１２ａ、１２ｂ、１２ｃとカウンタ１０、 逓倍制御器１３から構成される。

【００３６】 図において、ＳＴＡＬＯ １１は送信周波数の基準となる送信搬送波ｆ_S を発 生する。一方、カウンタ１０は送信繰り返し周波数（ＰＲＦ）を発生し、送信機 へ変調トリガ等を送ると同時に周波数逓倍器１２ａおよび１２ｂへもＰＲＦを送 っている。周波数逓倍器１２ａおよび１２ｂはＰＲＦを逓倍制御器１３で指定さ れた逓倍値にて逓倍し、周波数ｆ_c1、ｆ_c2及びｆ_C3を発生する。ｆ_c1、ｆ_c2、ｆ _C3 は次式で与えられる。

【００３７】

【数８】

【００３８】 ミキサ８ａ、８ｂおよび８ｃは周波数逓倍器１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの出 力と前記ＳＴＡＬＯ １１の出力ｆ_S を混合し、送信周波数ｆ₁ 、ｆ₂ およびｆ ₃ を発生し、ｆ₁ 、ｆ₂ 、ｆ₃ は次式で与えられる。

【００３９】

【数９】

【００４０】 送信周波数ｆ₁ とｆ₂ の周波数差、およびｆ₂ とｆ₃ の周波数差は第１の実施 例の周波数差ｆ_A 相当に設定され、式で示すようにＰＲＦの整数倍である。

【００４１】

【数１０】

【００４２】 従って、図３において各チャンネルが受信する互いの干渉波のスペクトルはＭ ＴＩの抑圧帯域と一致するため、干渉波はＭＴＩ ５ａ，５ｂにて抑圧される。 ＰＲＦは一般にＭＴＩの運用上約１０％程度任意に変動させる。このため、ＰＲ Ｆを逓倍させる方式では送信周波数が大きく変動する。逓倍制御器１３はＰＲＦ の増減に従って逓倍数を変化させ、送信周波数をなるべく一定に保つ機能を有し ている。

【００４３】 また第２の実施例ではチャンネル間の発振器が共通であるため、発振器の長時 間的変動に対して影響を受けずに送信周波数とＰＲＦの関係を保つことが出来る 。

【００４４】

【考案の効果】

以上説明したようにこの考案は３チャンネル以上の複数チャンネルを有するレ ーダ装置において、チャンネル間の送信周波数の差を送信繰り返し周波数（ＰＲ Ｆ）の整数倍にすることと、移動目標表示装置（ＭＴＩ）を組み合せることによ り、互いの干渉波を抑圧する効果がある。

【００４５】 この考案の第１の実施例では２つのチャンネルの送信周波数の差を分周しＰＲ Ｆを発生すること、およびその周波数差を用いて、第３チャンネルの送信周波数 を発生することにより、ＰＲＦの整数倍が送信周波数の差となるため、この考案 を実現する効果がある。この考案では各チャンネルの送信周波数を自由に設定す ることが出来る。また、発振器の長時間的な変動に対しても影響を受けず効果を 上げることが出来る。

【００４６】 この考案の第２の実施例ではＰＲＦを逓倍することにより各チャンネル間の送 信周波数の差を決めることにより、この考案を実現することが出来る。第２の実 施例ではチャンネル間の発振源が共通であるため、発振器の長時間的な変動に対 しても影響を受けず効果を上げることが出来る。さらに逓倍制御器により送信周 波数を一定範囲内に収めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案によるレーダ装置を示す図である。

【図２】この考案の第１の実施例によるレーダ装置を示
す図である。

【図３】この考案の第２の実施例によるレーダ装置を示
す図である。

【図４】この考案の動作を示すスペクトルの図である。

【図５】従来から用いられている３チャンネル以上の複
数チャンネルを有すレーダ装置の構成図である。

【図６】３チャンネル以上の複数チャンネルを有すレー
ダ装置における電波干渉を説明する図である。

【図７】図５に示す従来から用いられているレーダ装置
における電波干渉を説明するスペクトルの図である。

【符号の説明】

１ アンテナ ２ 送受切換器 ３ 送信機 ４ 受信機 ５ 移動目標表示装置（ＭＴＩ） ６ 送信制御器 ７ 発振器 ８ ミキサ ９ フィルタ １０ カウンタ １１ 安定化局部発振器（ＳＴＡＬＯ） １２ 周波数逓倍器 １３ 逓倍制御器 １４ 送信波発生器 １５ 構造物

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号を増幅する第１の送信機、第１
   の送信機の出力を送信する第１のアンテナ、第１のアン
   テナが受信した反射波を復調する第１の受信機、第１の
   受信機の出力から固定目標を抑圧する第１の移動目標表
   示装置とを備えた第１のレーダ系と、送信信号を増幅す
   る第２の送信機、第２の送信機の出力を送信する第２の
   アンテナ、第２のアンテナが受信した反射波を復調する
   第２の受信機、第２の受信機の出力から固定目標を抑圧
   する第２の移動目標表示装置とを備えた第２のレーダ系
   と、送信信号を増幅する第３の送信機、第３の送信機の
   出力を送信する第３のアンテナ、第３のアンテナが受信
   した反射波を復調する第３の受信機、第３の受信機の出
   力から固定目標を抑圧する第３の移動目標表示装置とを
   備えた第３のレーダ系と、第１と第２のレーダ系の送信
   周波数を発生する第１の発振器および第２の発振器、前
   記各発振器の周波数差を求める第１のミキサおよびフィ
   ルタ、フィルタ出力をカウントし送信繰り返し周波数を
   発生するカウンタ、前記フィルタと第２の発振器の出力
   を混合し第３のレーダ系の送信周波数を発生する第２の
   ミキサにより構成される送信制御器を備えたレーダ装
   置。
2. 【請求項２】 送信信号を増幅する第１の送信機、第１
   の送信機の出力を送信する第１のアンテナ、第１のアン
   テナが受信した反射波を復調する第１の受信機、第１の
   受信機の出力から固定目標を抑圧する第１の移動目標表
   示装置とを備えた第１のレーダ系と、送信信号を増幅す
   る第２の送信機、第２の送信機の出力を送信する第２の
   アンテナ、第２のアンテナが受信した反射波を復調する
   第２の受信機、第２の受信機の出力から固定目標を抑圧
   する第２の移動目標表示装置とを備えた第２のレーダ系
   と、送信信号を増幅する第３の送信機、第３の送信機の
   出力を送信する第３のアンテナ、第３のアンテナが受信
   した反射波を復調する第３の受信機、第３の受信機の出
   力から固定目標を抑圧する第３の移動目標表示装置とを
   備えた第３のレーダ系と、送信搬送波を発生する安定化
   局部発振器、送信繰り返し周波数を発生するカウンタ、
   前記送信繰り返し周波数を逓倍する第１の周波数逓倍
   器、第２の周波数逓倍器および第３の周波数逓倍器、各
   周波数逓倍器の逓倍数を前記カウンタの出力に基づいて
   制御する逓倍制御器、第１の逓倍器の出力と前記送信搬
   送波を混合し第１のレーダ系の送信周波数を発生する第
   １のミキサ、第２の逓倍器の出力と前記送信搬送波を混
   合し第２のレーダ系の送信周波数を発生する第２のミキ
   サ、第３の逓倍器の出力と前記送信搬送波を混合し第３
   のレーダ系の送信周波数を発生する第３のミキサとによ
   り構成される送信制御器を備えたレーダ装置。