JPS62204177A - パルス圧縮レ−ダ送受信装置 - 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） 本発明は、パルス圧縮し−ダ送受信装置に関し特に送信
信号の発生手段および受信信号のパルス圧縮手段のディ
ジタル化に関する。

（従来の技術） 通常のパルスレーダにおいてその探知距離を増大するた
めには送信平均電力を大きくする必要があるが尖頭電力
を大きくする点については技術的限界があるため、他の
手段として送信パルス幅を広くする手段が考えられる。

しかし送信パルス幅を広くすると距離分解能が低下する
という問題があり、結局、探知距離を増大させることと
距離分解能を向上させることとは衝突する性能要求とい
うことになる。

この問題の解決手段として考えられているのがパルス圧
縮技術を用いたパルス圧縮レーダ装置である。このパル
ス圧縮技術は、送信平均電力を増大させるために送信パ
ルス幅を広くする一方、パルス幅内において所定の時間
対周波数変化率で周波数変調を掛けて送信し、目標物か
ら反射されて受信された信号は、送信パルス内における
時間対周波数変化率と丁度逆の周波数遅延時間特性を有
する遅延フィルタを通過させることによりパルス内に順
番に分散されていた周波数成分が１点に集中されて、急
峻なインパルス状になることを利用している。このこと
は近接する２つの目標が分離識別し易くなることを意味
している。

即ち、パルス圧縮技術は送信パルス幅を広げることによ
り探知距離の増大が図れるとともに高分解能が得られる
という技術である。

第２図はパルスレーダ一般の構成を示すブロック図であ
る。本構成では、送信装置６１とデュプレクサ６２と空
中線６３と受信装置６４とを備えており、送信装置６１
の出力はデュプレクサ６２を通じて空中線６３から目標
物に対して発射され、目標物から反射により戻って来た
電波を受信してふたたびデュプレクサ６２を通して受信
装置６４へ入力する。そして、パルス圧縮レーダ装置に
おいては、送信装置６１中に送信パルス幅内において周
波数変調を施す手段が設けられており、受信装置６４内
に送信パルス内の周波数変調と丁度逆の周波数対遅延時
間特性を有する遅延フィルタが設けられている０次に周
波数変調の詳細を第３図および第４図により説明する。

その一つは、第３図に示すＶＣＯ＜電圧制御発振器）を
有するＰＬＬ　（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ
：位相同期ループ）周波数変調器を用いた送信装置であ
る。

周波数発生器７０の出力を同期信号発生器７１に印加し
、これから安定化した周波数の信号をＰＬＬ変調回路７
３に印加し、同時に掃引電圧発生回路７２を通して、直
線周波数変調に必要な傾斜信号を加え、ＰＬＬ変調回路
７３から出力する直線周波数変調された信号は同期信号
発生器７１の出力で制御されるスイッチ回路７４でその
出力信号の立上り立下り部分を整形され周波数変換器７
５に入力される。ここに入力された信号は送信周波数に
変換されて、電力増幅器７６で必要な電力の送信出力信
号となって、デュプレクサ７７を介して空中線７８から
放射される。

目標物からの反射信号（受信信号）は空中線７８で受信
され、デュプレクサ７７を介して受信装置７９に入力さ
れパルス圧縮され受信信号３１３となって出力される。

他の一つは、第４図に示すＳ　ＡＷ　（Ａｃｏｕｓｔｉ
ｃ　５ｕｒｆａｓｅ　Ｗａｖｅ：弾性表面波）利用の遅
延分散素子を用いた装置である。

周波数発生器８０の出力を同期信号発生器８１に印加し
、これから安定化した周波数の信号をパルス変調回路８
２を通して矩形包絡線の短パルス波とし、ＳＡＷ遅延分
散素子８３に入力する。

ＳＡＷ遅延分散索子８３がらは周波数変調された信号が
出力され、同期信号発生器８１の出方で制御されている
スイッチ回路８４に入力されてその立上り立下り部分が
整形され、周波数変換器８５へ入力される０周波数変換
器８５へ入力された信号は送信周波数に変換されて、電
力増幅器８６で必要な電力の送信出力信号に増幅されて
、デュプレクサ８７を介して空中！８８がら放射される
。

目標物からの反射信号は空中線８８で受信され、デュプ
レクサ８７を介して受信装置８つに入力され受信信号４
１３となって出力される。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来のパルス圧縮レーダ装置の送信パル
ス内周波数変調手段としてはＰＬＬ変調回路又はＳＡＷ
遅延分散素子が用いられているが、例えばＳＡＷ遅延分
散素子としてよく用いられる水晶の周波数温度係数は一
２４Ｘ１０−’／”Ｃであり、ゲルマニウム酸ビスマス
の周波数温度係数は一１２２Ｘ１０−６／’Ｃである。

このようなＳＡＷ遅延分散素子を用いた場合、環境温度
が変化することにより当然その出力周波数が変化するこ
とになる。

このことは送信パルス幅内の時間に対する周波数の変化
の割合（チャープ率）が変化することになり受信装置に
設けられている相関フィルタの特性との不一致を招くこ
とになる。

その結果、受信信号に対してパルス圧縮処理を行っても
充分なパルス圧縮が行われず距離分解能が尖化するとい
う問題がある。そして周波数温度係数に対する要求は信
号帯域幅（送信パルス幅内における最大量小の周波数差
）と遅延分散時間が大になる程厳しくなる４例えばチャ
ープ率の変動許容差が±０．１％とし、ＳＡＷ遅延分散
素子としてゲルマニウム酸ビスマスを用いた場合、前述
の温度係数（−１２２Ｘ１０−６／”Ｃ）から、許容温
度変化範囲は約８．２℃、水晶の場合でも約４２℃とな
る。

従って、ゲルマニウム酸ビスマスの場合には送信装置が
地上に設けられる場合でも複雑な温度補償回路を付加す
るか或いは恒温槽に入れるかする必要があり、水晶の場
合でも航空機搭載や衛星搭載の場合にはやはり温度補償
回路や恒温槽なしでは使用不能になる。しかし、搭載機
器の場合には重量や占有空間に大きな制約があるため問
題となる０本発明の目的は、上記従来技術における問題
点に顧みて、周波数変調のかかっているパルス信号の発
生と受信された信号のパルス圧縮処理を連動するクロッ
ク信号によってディジタル的に行わせることにより環境
温度変化による問題を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために次の手段構成を
有する。即ち、本発明のパルス圧縮レーダ送受信装置は
、パルス圧縮レーダの送信信号発生手段として、シーケ
ンス制御信号を受けて、所定の時間幅内において予め定
められた周波数変化率に従って周波数変調が施されたア
ナログ信号に変換されるべきディジタル信号を出力する
送信読出し専用メモリと；　レーダの送信パルス繰り返
し周波数信号を受けてパルス繰り返し毎に読出しアドレ
ス指定のためのシーケンス制御信号を出力し読出し専用
メモリへ送出するシーケンス制御器と；　前記読出し専
用メモリから読出されたディジタル信号をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器と；　を有し、受信信号のパル
ス圧縮手段として、受信信号をディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器と；　該Ａ／Ｄ変換器からの受信信号を
記憶する受信信号メモリと；　該受信信号メモリに記憶
された受信信号から送信パルス幅相当の信号を設定距離
分解能に応じた時間幅ずつ移動させて読出すための読出
しアドレス指定信号を前記受信信号メモリへ出力する読
出しアドレス指定回路と；　時間対周波数特性において
送信信号と相互相関のある相関信号を記憶している相関
信号読出し専用メモリと：　相関信号読出し専用メモリ
からの相関信号を前記受信信号メモリからの送信パルス
幅相当の読出し受信信号に対応させて出力させる相関信
号読出し制御信号を相関信号読出し専用メモリへ送出す
る制御器と；　前記受信信号メモリからの受信信号と前
記相関信号読出し専用メモリからの相関信号とを受けて
送信パルス幅相当区分毎に乗算することによりパルス圧
縮し、その結果を加算して出力する相関器と；　を有し
、前記送信信号発生手段およびパルス圧縮手段へ発生源
を共通にするクロックパルスを供給する同期信号発生回
路を有することを特徴とするパルス圧縮レーダ送受信装
置である。

（作　用） 以下、本発明の作用について述べる。

本発明のパルス圧縮レーダ送受信装置は、上記手段構成
において述べた如く送信信号の発生は、所定の時間幅内
において予め定められた周波数変化率に従って周波数変
調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：　Ｆ
Ｍ）が施されたアナログ信号に変換されるべきディジタ
ル信号を記憶している送信読出し専用メモリをシーケン
ス制御器からのシーケンス制御信号によって制御するこ
とによりディジタル化されたＦＭ信号が読み出される。

シーケンス制御信号はレーダ送信パルス繰り返し毎に送
信読出専用メモリから前記ディジタル化ＦＭ信号を読出
すための読出しアドレス指定を行う。送信読出し専用メ
モリから読出された信号はＤ／Ａ変換器でアナログ信号
に変換され、その後従来のレーダ装置と同様に周波数変
換器で所定の送信周波数に周波数変換された後、電力増
幅器によって所定の電力レベル迄増幅され、デュプレク
サを介して空中線へ導かれ空間へ放射される。目標物か
ら反射されて戻って来た電波は空中線、デュプレクサを
経由して、従来のレーダ装置同様、増幅器で増幅され、
次いで周波数変換器で以後の処理が行い易い周波数に変
換される。本発明のパルス圧縮レーダのパルス圧縮は、
周波数変換された受信信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル
信号に変換し、受信信号メモリに記憶させる。記憶され
た受信信号は、読出しアドレス指定回路からの読出しア
ドレス指定信号によって送信パルス幅相当の信号を距離
分解能に対応した時間ずつ移動させて読み出す。読み出
された信号は相関器に加えられる。　　　　　′一方相
関器には相関信号読出し専用メモリからの相関信号が加
えられている。相関信号読出し専用メモリには送信信号
読出し専用メモリに記憶されている信号と時間対周波数
特性において傾斜が丁度逆になる関係の相関信号が記憶
されており、制御器からの相関信号読出し制御信号を受
けて、前記受信信号メモリからの送信パルス幅相当の読
出し受信信号に対応して相関信号を出力する。

相関器では入力された受信信号と相関信号とを乗算する
ことによりパルス圧縮が行われる。

そして、以上述べて来た送信信号の発生およびパルス圧
縮は発生源を共通にするクロック信号によりディジタル
的に行われる。

従って、従来装置のＰＬＬ変調回路やＳＡＷ遅延分散素
子に較べ環境温度の変化の影響を受けに＜＜、仮に温度
変化の影響によってクロック周波数に多少の変動が生じ
たとしても、それは送信信号の発生手段とパルス圧縮手
段に共通であるため、一方だけが変化した場合のような
影響は現われず分解能は影響を受けない。

また、本発明装置では送信読出し専用メモリと相関信号
読出し専用メモリの記憶内容を変えるだけで種々のパル
ス圧縮変調特性を容易に実現できる。

（実　施　例） 次に本発明について実施例を示す図面を参照して詳細に
説明する。第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

本発明は、あらかじめ周波数変調された送信信号をディ
ジタル化してＲＯＭ　（読出し専用メモリ）へ格納して
おき、送信ごとに読出してＤ／Ａ変換して送信信号とし
、受信時には受信信号をＡ／Ｄ変換し、送信信号と相互
相関のある相関器を通すことによってパルス圧縮するも
ので、クロックパルス信号を安定化しておけば環境条件
が変っても殆ど変化のない安定した送信信号および圧縮
パルスが得られる。なお変調特性（１個の送信パルスの
中の時間と周波数との関係）は直線ＦＭ変調波で代表さ
れるがメモリを入れ替えることにより、これに限らず非
直線ＦＭ変調波も容易に得られる。

ここで本発明の一実施例の構成と動作について説明する
。安定化発振器１から出力される安定化周波数信号１０
８は、同期信号発生器２に入力される。同期信号発生器
２は、送信間隔と送信時間を定める送信繰返周波数信号
１０２を出力する繰返し周波数発生器３に制御信号を出
力する。

また、同期信号発生器２は、送信読出し専用メモリ５の
読出し番号を指定するシーケンス制御器４に安定化信号
を供給し、送信読出し専用メモリ５とＤ／Ａ変換器６に
はそれぞれ読出しタロツク信号１０５とクロックパルス
信号１０６を出力する送信読出し専用メモリ５では、シ
ーケンス制御器４から読出し番地指定信号１０３を受は
送信繰返し周波数に従って読出し番地を指定されると、
読出しクロック信号１０５に従ってあらかじめ格納され
ているディジタル信号が出力され、Ｄ／Ａ変換器６でア
ナログ信号に変換され、周波数変調された送信信号１０
７となってろ波器７へ入力する。ろ波器７は低域または
帯域ろ波器で構成され、上述のアナログ信号の不要成分
を除去して混合器８へ入力する。混合器８では安定化発
振器１がらの安定化周波数信号ｆ１によって送信周波数
に変換される。電力増幅器９は、必要なレベルまで送信
信号を増幅し、送信出力信号として送信装置１００から
出力する。

送信出力信号はデュプレクサ１０を介して空中線から目
標物に放射される。目標物からの反射信号は空中線で受
信され、デュプレクサ１０を介して受信装置１０１へ送
られる。増幅器１１は、受信信号を増幅し混合器１２に
出力する。

混合器１２は、安定化発振器１から入力される安定化し
た周波数信号ｆ２によってＡ／Ｄ変換できる低い周波数
に周波数変換し、Ａ／Ｄ変換器１３にする。Ａ／Ｄ変換
器１３は、同期信号発生器２から出力されるクロックパ
ルス信号に従ってＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換された受
信信号は受信信号メモリ１４に蓄えられる。

制御器１６は、同期信号発生器２がらの制御器用クロッ
ク信号１１０をもとに受信信号メモリ１４および相関器
１５に信号を送る。制御器１６がら受信信号メモリ１４
に送られる読出し番地指定信号１１１は、メモリに記憶
された受信データを読み出す、ここで制御器１６は受信
信号の読出しアドレス指定回路の機能と相関信号読出し
制御信号を送出する制御器の機能とを有しており、相関
信号読出し専用メモリは相関器１５の中に含まれている
。受信データは、繰返し周波数発生器３がら制御器１６
に送られる信号によって送信パルス繰り返し周期毎にリ
セットされる。

今、送信パルス幅をτ、最小周波数をｆｌ、最大周波数
をｆ２とし直線状の周波数変調がががっている振幅一定
の送信パルスを第５図に示す。

送信読出し専用メモリ５には、Ｄ／Ａ変換器６を通すと
第５図に示すようなアナログ信号が得られるようなディ
ジタル符号化された信号が記憶されている。このような
信号を第６図に示す周波数対遅延時間特性を有する回路
即ち時間と周波数の関係が逆傾斜を有する回路を通過さ
せると第７図のようにパルス幅が　１／Δｆ（但しΔｆ
＝ｆ、−ｆ１　　これを信号帯域幅という）で振幅がＪ
Ｔｌｌ”のパルスが得られることは広く知られている。

本実施例では制御器１６がらの相関信号読出し制御信号
によって、相関器１５内の相関信号読出し専用メモリか
ら相関信号を読出し受信信号と乗算することにより、あ
たかも第６図の如き周波数遅延時間特性を有する回路を
通過させたと等価になるように相関信号読出し専用メモ
リにディジタル化された信号が記憶されている。

受信信号と相関信号との乗算は、受信信号メモリから送
信パルス幅相当の信号を１区分とし、信号帯域幅によっ
て定まる距離分解能に応じた時間幅ΔＴずつ移動させて
読出し、各区分毎に相関信号と乗算が行われパルス圧縮
が行われる。

圧縮された信号はそのままのタイミングで加算されて、
出力される。このように時間幅ΔＴずつ移動させて、圧
縮を行っていくタイミングは制御器１６からの読出し番
地指定信号１１１および制御信号１１２によって定めら
れる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のパルス圧縮レーダ送受信
装置の送信信号の発生およびパルス圧縮は、読出し専用
メモリを中心として、発生源を共通にするクロック信号
によりディジタル的に行っているため、従来装置のＰＬ
Ｌ変調回路やＳＡＷ遅延分散素子に較べ温度変化の影響
を受けにくく、仮に温度変化の影響によってクロック周
波数に多少の変動が生じたとしてもそれは送信信号の発
生手段とパルス圧縮手段に共通であるため、従来装置に
おけるように一方だけ或いは両手段が独立に変化する場
合のような影響は現われず分解能は劣化しないという利
点がある。

また、本発明装置では送信読出し専用メモリと相関信号
読出し専用メモリの記憶内容を変えるだけで種々のパル
ス圧縮変調特性を容易に実現でき　　′るという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すプロッり図、第
２図はパルスレーダ装置一般の構成を示すブロック図、
第３図は従来のパルス圧縮レーダ装置の構成の一例を示
すブロック図、第４図は従来のパルス圧縮レーダ装置の
他の構成の例を示すブロック図、第５図は直線状周波数
変調がかかっている送信パルス特性図、第６図はパルス
圧縮手段の周波数対遅延時間特性図、第７図はパルス圧
縮された波形図である。 １・・・・・・安定化発振器、２・・・・・・周期信号
発生器、３・・・・・・繰返し周波数発生器、　４・・
・・・・シーケンス制御器、　５・・・・・・送信読出
し専用メモリ、６・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、　７・・
・・・・ろ波器、　８・・・・・・混合器、　９・・・
・・・電力増幅器、　１０・・・・・・デュプレクサ、
　１１・・・・・・増幅器、　１２・・・・・・混合器
、１３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、　１４・・・・・・
受信信号メモリ、　１５・・・・・・相関器、　１６・
・・・・・制御器。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博 パルスし−グ焚−ｆｆｓ−−ｆ＃支の君い民第２図 、従来０ノｖルス万Ｊ宿レーグｉ僅ダニ４銭例第　３　
　図 従来のノＶルス万Ｊ宿し−グ装置の４也のＬ隊威例率　
４　　図 Ａ（東状廁浪数畑力でヵ＼力＼っているＸ、傅ハっシス
第　５　図 ）Ｖルス天Ｊ宿手段の周仮Ｏメ４優し簸埼間朝→１第　
Ｃ図 パルス圧Ｎ１１されヒ彼形 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルス圧縮レーダの送信信号発生手段として、シーケン
   ス制御信号を受けて、所定の時間幅内において予め定め
   られた周波数変化率に従って周波数変調が施されたアナ
   ログ信号に変換されるべきディジタル信号を出力する送
   信読出し専用メモリと；レーダの送信パルス繰り返し周
   波数信号を受けてパルス繰り返し毎に読出しアドレス指
   定のためのシーケンス制御信号を出力し読出し専用メモ
   リへ送出するシーケンス制御器と；前記読出し専用メモ
   リから読出されたディジタル信号をアナログ信号に変換
   するＤ／Ａ変換器と；を有し、受信信号のパルス圧縮手
   段として、受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
   変換器と；該Ａ／Ｄ変換器からの受信信号を記憶する受
   信信号メモリと；該受信信号メモリに記憶された受信信
   号から送信パルス幅相当の信号を設定距離分解能に応じ
   た時間幅ずつ移動させて読出すための読出しアドレス指
   定信号を前記受信信号メモリへ出力する読出しアドレス
   指定回路と；時間対周波数特性において送信信号と相互
   相関のある相関信号を記憶している相関信号読出し専用
   メモリと；相関信号読出し専用メモリからの相関信号を
   前記受信信号メモリからの送信パルス幅相当の読出し受
   信信号に対応させて出力させる相関信号読出し制御信号
   を相関信号読出し専用メモリへ送出する制御器と；前記
   受信信号メモリからの受信信号と前記相関信号読出し専
   用メモリからの相関信号とを受けて送信パルス幅相当区
   分毎に乗算し、その結果を加算することによりパルス圧
   縮を行う相関器と；を有し、前記送信信号発生手段およ
   びパルス圧縮手段へ発生源を共通にするクロックパルス
   を供給する同期信号発生回路を有することを特徴とする
   パルス圧縮レーダ送受信装置。