図面 (/)

技術 レーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法

出願人 宇宙開発事業団
発明者 瀬在俊浩
出願日 1993年4月22日 (27年2ヶ月経過) 出願番号 1993-117575
公開日 1994年11月4日 (25年7ヶ月経過) 公開番号 1994-308220
状態 特許登録済
技術分野 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 二階微分値 パターン波形 二階微分 パワーデバイダ アンテナ回転軸 アンテナ支持体 電波的 電力パターン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年11月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

目的

モノパルス給電方式アンテナ系を用いたレーダにおいて、アンテナパターンビーム圧縮性能を更に向上させるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法を提供する。

構成

モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナ1,1から同相電波送出しながら走査し、反射電波を受信した2つのアンテナ1,1の各受信信号ハイブリッド回路4に入力して、和信号Σと差信号Δを形成する。次いで検波回路5で復調したのち、信号処理部6で和信号Σから差信号Δの減算処理を行う。その際、和信号Σの受信パターン波形が上方向に凸状で、且つ差信号Δの受信パターン波形が下方向に凸状の場合にのみ、上記減算処理した出力信号を出力する。

概要

背景

一般に、受信用アンテナ等のアンテナパターンの良さを表す指標の一つにビーム幅があり、このビーム幅が小さい程、アンテナパターンとしての性能がよくなる。しかしながら、ビーム幅とアンテナの大きさ(長さ)は互いに反比例の関係にあり、ビーム幅を小さくしようとするとアンテナの大きさが大となり、アンテナの大きさを小さくしようとするとビーム幅が大きくなってしまう。

例えばレーダアンテナにおいて、対象物識別度、すなわち分解能を2倍にすることを考えた場合、ビーム幅を半分にしなければならないので、アンテナの大きさが2倍になってしまう。大きさが2倍になると、アンテナの占有領域が大きくなるばかりでなく、アンテナ重量の増加,アンテナ支持構造物の大型化等、さまざまな弊害が生ずる。逆にアンテナの大きさを半分にすると、ビーム幅が2倍に広がり、識別度が半分に悪化する。

このようにビーム幅とアンテナの大きさは相反する性質を持っていることは良く知られている。実際のアンテナではアンテナの占める領域等に制限のある場合が殆どであるので、このような制約の下でビーム幅は、ある程度のところで妥協している。

このような問題を一部改善するために、従来、モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナの受信信号和信号パターンから、差信号パターンを差し引くことにより、ビーム幅を小さくするビーム圧縮方法が知られている。図7は、かかるビーム圧縮を行うレーダ装置を示す図であり、101 ,101 は長さaで中心間距離をdとしたモノパルス給電方式のアンテナ、102 はパワーデバイダ、103 は送信回路であり、該送信回路103 で得られる送信電力はパワーデバイダ102 を介してアンテナ101 に同相で供給されるようになっている。104 は2つのアンテナ101,101 の各受信信号の和信号Σと差信号Δを形成するハイブリッド回路、105 は前記和信号Σ及び差信号Δを復調する検波回路、106 は和信号Σより差信号Δを差し引きアンテナ出力信号を出力する差動アンプである。

このように構成したレーダ装置においては、差動アンプ106 から、和信号Σより差信号Δを差し引いたアンテナ出力信号が出力されるが、この出力態様を、一般的なビーム圧縮としての電力パターン表現すると、図8に示すように表すことができる。すなわち、図8において、点線は2つのアンテナの受信信号の和信号Σを示し、一点鎖線は差信号Δを示し、実線はそれらの差信号である出力信号(Σ−Δ)を示しており、ビーム幅を圧縮した合成指向特性が得られることがわかる。

概要

モノパルス給電方式のアンテナ系を用いたレーダにおいて、アンテナパターンのビーム圧縮性能を更に向上させるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法を提供する。

モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナ1,1から同相で電波送出しながら走査し、反射電波を受信した2つのアンテナ1,1の各受信信号をハイブリッド回路4に入力して、和信号Σと差信号Δを形成する。次いで検波回路5で復調したのち、信号処理部6で和信号Σから差信号Δの減算処理を行う。その際、和信号Σの受信パターン波形が上方向に凸状で、且つ差信号Δの受信パターン波形が下方向に凸状の場合にのみ、上記減算処理した出力信号を出力する。

目的

本発明は、従来のアンテナパターンのビーム圧縮処理方法における上記問題点を改善するためになされたもので、ビーム幅の圧縮効果を更に高めることの可能なレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナからなるレーダアンテナ系を準備するステップと、該アンテナ系の2つのアンテナから同相でそれぞれ電波を送信しながら該アンテナ系を走査するステップと、前記アンテナ系から送信された電波が散乱体反射されて戻ってくる電波を前記アンテナ系で受信するステップと、前記アンテナ系の2つのアンテナの各受信信号和信号から、2つのアンテナの各受信信号の差信号を差し引いた信号を、最終的なアンテナ出力信号として出力する信号処理ステップとからなるレーダにおけるアンテナパターンビーム圧縮処理方法において、前記信号処理ステップは、前記和信号の受信パターン波形が上方向に凸状で、且つ前記差信号の受信パターン波形が下方向に凸状の場合にのみ、前記最終的なアンテナ出力信号を出力し、それ以外は出力信号とする処理を行うステップを含むことを特徴とするレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法。

技術分野

0001

この発明は、モノパルス給電方式アンテナ系を用いたレーダにおいて、アンテナパターンビーム圧縮を行う際のビーム圧縮性能を向上させるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法に関する。

背景技術

0002

一般に、受信用アンテナ等のアンテナパターンの良さを表す指標の一つにビーム幅があり、このビーム幅が小さい程、アンテナパターンとしての性能がよくなる。しかしながら、ビーム幅とアンテナの大きさ(長さ)は互いに反比例の関係にあり、ビーム幅を小さくしようとするとアンテナの大きさが大となり、アンテナの大きさを小さくしようとするとビーム幅が大きくなってしまう。

0003

例えばレーダアンテナにおいて、対象物識別度、すなわち分解能を2倍にすることを考えた場合、ビーム幅を半分にしなければならないので、アンテナの大きさが2倍になってしまう。大きさが2倍になると、アンテナの占有領域が大きくなるばかりでなく、アンテナ重量の増加,アンテナ支持構造物の大型化等、さまざまな弊害が生ずる。逆にアンテナの大きさを半分にすると、ビーム幅が2倍に広がり、識別度が半分に悪化する。

0004

このようにビーム幅とアンテナの大きさは相反する性質を持っていることは良く知られている。実際のアンテナではアンテナの占める領域等に制限のある場合が殆どであるので、このような制約の下でビーム幅は、ある程度のところで妥協している。

0005

このような問題を一部改善するために、従来、モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナの受信信号和信号パターンから、差信号パターンを差し引くことにより、ビーム幅を小さくするビーム圧縮方法が知られている。図7は、かかるビーム圧縮を行うレーダ装置を示す図であり、101 ,101 は長さaで中心間距離をdとしたモノパルス給電方式のアンテナ、102 はパワーデバイダ、103 は送信回路であり、該送信回路103 で得られる送信電力はパワーデバイダ102 を介してアンテナ101 に同相で供給されるようになっている。104 は2つのアンテナ101,101 の各受信信号の和信号Σと差信号Δを形成するハイブリッド回路、105 は前記和信号Σ及び差信号Δを復調する検波回路、106 は和信号Σより差信号Δを差し引きアンテナ出力信号を出力する差動アンプである。

0006

このように構成したレーダ装置においては、差動アンプ106 から、和信号Σより差信号Δを差し引いたアンテナ出力信号が出力されるが、この出力態様を、一般的なビーム圧縮としての電力パターン表現すると、図8に示すように表すことができる。すなわち、図8において、点線は2つのアンテナの受信信号の和信号Σを示し、一点鎖線は差信号Δを示し、実線はそれらの差信号である出力信号(Σ−Δ)を示しており、ビーム幅を圧縮した合成指向特性が得られることがわかる。

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、レーダ装置において上記のようにビーム圧縮処理を行う従来の方法では、ビームが圧縮された同等の効果は一応得られるものの、電波放射方向に散乱体が多数存在する場合の差信号Δは、和信号Σと比べて小さくなり、したがって和信号Σから差信号Δを差し引いても、最終出力信号値が和信号Σの値とあまり変わらない。したがって、ビーム圧縮効果が大きくならないという問題点がある。

0008

本発明は、従来のアンテナパターンのビーム圧縮処理方法における上記問題点を改善するためになされたもので、ビーム幅の圧縮効果を更に高めることの可能なレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記問題点を解決するため、本発明は、モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナからなるレーダのアンテナ系を準備するステップと、該アンテナ系の2つのアンテナから同相でそれぞれ電波を送信しながら該アンテナ系を走査するステップと、前記アンテナ系から送信された電波が散乱体で反射されて戻ってくる電波を前記アンテナ系で受信するステップと、前記アンテナ系の2つのアンテナの各受信信号の和信号から、2つのアンテナの各受信信号の差信号を差し引いた信号を、最終的なアンテナ出力信号として出力する信号処理ステップとからなるレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法において、前記信号処理ステップに、前記和信号の受信パターン波形が上方向に凸状で、且つ前記差信号の受信パターン波形が下方向に凸状の場合にのみ、前記最終的なアンテナ出力信号を出力し、それ以外は出力信号をとする処理を行うステップを含ませるものである。

0010

レーダのように離散的分布の散乱体を観測対象とする場合、その受信パターン波形は、散乱体が存在する角度付近では上方向に凸状の波形となるが、散乱体が存在しない角度付近では上方向に凸状の波形とはならないのが一般的である。

0011

一方、モノパルス給電方式の同一の2つのアンテナからなるアンテナ系の各アンテナの受信信号の和信号と差信号を用い、和信号パターンから、差信号パターンを差し引くことによりビーム幅を小さくするレーダにおけるビーム圧縮処理方法においては、和信号受信パターン波形は、前記図8の点線で示すように、散乱体が存在している角度付近では上方向に凸状の波形となるが、差信号受信パターン波形は、図8の一点鎖線で示すように、散乱体が存在している角度付近では逆に下方向に凸状の波形となり、散乱体が存在している角度付近から離れるにつれて上方向に凸状となる。したがって、本発明において、和信号受信パターン波形が上方向に凸状となり、差信号受信パターン波形が下方向に凸状となる場合にのみ、和信号から差信号を差し引いて出力信号を出力する処理を行い、その他の場合は零を出力する処理を行うことにより、図8に示す電力パターンにおいて、点線で示す和信号受信パターン波形が上方向に凸状で、一点鎖線で示す差信号受信パターン波形が下方向に凸状となる部分においてのみ、出力信号が出力される。これにより図1の実線で示すように、出力信号が出力されることになり、更にビーム圧縮効果を向上させることができる。なお図1において、点線は和信号受信パターン波形が上方向に凸状になっている部分を示し、一点鎖線は差信号受信パターン波形が下方向に凸状になっている部分を示している。

0012

次に実施例について説明する。図2は、本発明に係るレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法の一実施例を説明するためのレーダ装置の概略構成を示す概念図である。図2において、1,1は長さaで中心間距離をdとしたモノパルス給電方式の同一構成の2つの送受信用アンテナで、ホーンアンテナアレイアンテナ等が用いられ、これらのナンテナ1,1でアンテナ系を構成している。2はパワーデバイダ、3は送信回路であり、該送信回路3で得られる送信電力はパワーデバイダ2を介して、アンテナ1,1に同相で供給されるようになっている。4はハイブリッド回路で、2つのアンテナ1,1からの受信信号の和信号Σと差信号Δを形成するものである。5は検波回路であり、6は信号処理部で、検波回路5で復調された和信号Σの受信パターン波形が上方向に凸状で、且つ差信号Δの受信パターン波形が下方向に凸状である場合のみ、和信号Σから差信号Δを差し引いた値の出力信号を出力し、その他の場合には零を出力するものである。

0013

このように構成したレーダ装置において、アンテナ1,1からなるアンテナ系は、パワーデバイダ2を介して送信回路3から送信電力の供給を受け、電波を送出しながらアンテナビームを走査する。そして送出された電波が散乱体で反射されて戻ってくると、アンテナ1,1で受信され、ハイブリッド回路4に入力されて、該ハイブリッド回路4から和信号パターンに対応した和信号Σ及び差信号パターンに対応した差信号Δが出力される。これらの和信号Σ及び差信号Δを検波回路5で復調したのち、信号処理部6で前記の信号処理を行うことにより、ビーム圧縮効果を向上させたアンテナパターンに対応した出力が得られる。

0014

図3は、図2に示したレーダ装置において、アンテナ1,1として長さaを受信電波波長の5倍とした一様分布のホーンアンテナを用い、中心間距離dをアンテナ長aの1.04倍としてアンテナ系を構成し、該アンテナ系のビームを走査した場合におけるシミュレーション結果を示す図である。そして、このシミュレーション結果は、アンテナ回転軸に対して−12度,−6度,0度,6度及び12度方向に、電波的に同一の点散乱体がアンテナから等距離に存在する時の最終出力信号の電力パターンを示しており、図4に、本発明に係るビーム圧縮処理方法に対比するため、図7に示したレーダ装置を用いた従来のビーム圧縮処理方法による最終出力信号の電力パターンを示す。

0015

図3及び図4に示す電力パターンは、点散乱体が1個存在する際の最大出力電力を基準とし、出力電力がその基準値の0.1以上となる場合に1を出力し、それ以外の場合は0を出力する、すなわち出力しないようにして、レーダ表示模擬して示している。ここで、基準値の0.1以上となる場合に1を出力するようにしたのは、レーダ表示器のCRTではダイナミックレンジが10dB程度であるからである。なお、図3,4において、上部に示した*印は散乱体の存在する位置を表している。

0016

これらの図3,4からわかるように、本発明によるビーム圧縮処理方法によれば、従来のビーム圧縮方法における最終出力パターン波形では、散乱体の分布とは大きく異なった波形となる場合においても、本発明によるビーム圧縮処理を施すことにより、散乱体分布に、より忠実な最終出力パターン波形となり、ビームが更に圧縮されたと等価な効果が得られる。

0017

次に図2に示したレーダ装置のアンテナ系の具体的な構成例を図5に示す。この構成例は、アンテナ系を同一構成のホーンアンテナ11,11で構成したもので、12はアンテナ支持体である。また図2に示した信号処理部6の具体的な構成として、受信信号をA/D変換器ディジタル信号に変換したのち、計算機二階微分演算二階微分値判定及び減算処理を行う手段等、既知の技術を用いて構成することができる。その構成例を図6に示す。図6において、21,22は検波器で復調されたアナログの和信号Σと差信号Δをディジタル値に変換するA/D変換器で、23は計算機であり、該計算機23は和信号Σと差信号Δの二階微分演算及び判定を行い、和信号Σの値から差信号Δの値を差し引いた値を出力したり、あるいは零を出力するように構成されている。

発明の効果

0018

以上、実施例に基づいて説明したように、本発明によれば、2つのアンテナの各受信信号の和信号から差信号を差し引いた信号を最終出力信号として出力する際、和信号の受信パターン波形が上方向に凸状で、且つ差信号の受信パターン波形が下方向に凸状の場合にのみ、最終出力信号を出力する処理を行うようにしたので、ビーム圧縮効果を更に向上させることができる。

図面の簡単な説明

0019

図1本発明に係るレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法により得られる出力信号波形を示す図である。
図2本発明に係るレーダにおけるアンテナパターンのビーム圧縮処理方法の実施例を説明するためのレーダ装置の概略構成を示す図である。
図3図2に示したレーダ装置に関するシミュレーションで得られる出力電力パターンを示す図である。
図4従来のレーダ装置に関するシミュレーションで得られる出力電力パターンを示す図である。
図5図2に示したレーダ装置におけるアンテナ系の具体的な構成例を示す斜視図である。
図6図2に示したレーダ装置における信号処理部の具体的な構成例を示す図である。
図7従来のレーダ装置を示す概略構成図である。
図8従来のレーダ装置においてビーム圧縮処理を行う場合の和信号,差信号及び出力信号の各波形を示す図である。

--

0020

1アンテナ
2パワーデバイダ
3送信回路
4ハイブリッド回路
5検波回路
6信号処理部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社東芝の「 目標検出装置、誘導装置、飛翔体、及び目標検出方法」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】ハードウェアの規模を抑制しつつ目標の検出及び追随の精度を向上させることができる目標検出装置、誘導装置、飛翔体、及び目標検出方法を提供することである。【解決手段】第1軸と、交差する第2軸とに沿っ... 詳細

  • 株式会社デンソーの「 高周波アンプ」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】寿命を極力長くしつつコストを抑制し、さらに複雑な制御方式を用いることなく利得を一定に保つことができる高周波アンプを提供する。【解決手段】高周波アンプ1は、高周波入力電圧を増幅する高周波アンプ部... 詳細

  • 豊田合成株式会社の「 車載センサカバー」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】赤外線センサによる物体認識を妨げず、しかもミリ波も透過させ、さらに、見る角度に拘わらず加飾層が立体的に見えるようにする。【解決手段】表基材31は、赤外線及びミリ波の透過性を有する透明な樹脂材料... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ