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技術 受信処理装置

出願人 株式会社東芝
発明者 大場正樹
出願日 1996年2月28日 (24年9ヶ月経過) 出願番号 1996-041429
公開日 1997年9月5日 (23年3ヶ月経過) 公開番号 1997-230019
状態 特許登録済
技術分野 方向探知 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 指定目標 システム利得 走査空間 受信処理結果 受信データベース システム感度 最適ビーム 受信方位
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この項目の情報は公開日時点(1997年9月5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

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課題

微弱な信号から強力な信号まで、全ての到来信号に対して、最高探知性能を発揮することのできる受信処理装置を提供する。

解決手段

広覆域空中線11〜1nで得られる受信信号をそれぞれ受信部21〜2nで高周波増幅し、中間周波数信号に変換した後、A/D変換部31〜3nによってデジタル信号に変換する。続いて、ビーム合成部4により、各A/D変換部31〜3nで得られたデジタル信号の位相振幅を制御することにより受信ビームを合成して目的の信号を空間的に抽出し、受信処理部5により空間的に抽出した信号を周波数軸から抽出する。ここで、受信管理部6は、目標を指定すると、受信データベース部7から到来信号に関する情報を読取り、ビーム合成部4のビーム幅及び受信処理部5の受信帯域幅最適値に制御する。

概要

背景

周知のように、目標到来信号探す場合、受信処理装置側の受信方位受信周波数が到来信号のそれと一致しなければならない。そのために、従来の受信処理装置では、図4に示すように、受信方位を一致させるために、固定値ビーム幅を持つビームアンテナATを電気的または機械的に走査して空間的に信号を捜し、受信周波数を一致させるために、固定値の帯域幅を持つ受信処理部RCで周波数軸上を掃引して信号を捜すようにしている。

一般に、ビーム幅とアンテナ利得の関係は、ビーム幅が狭いほどアンテナ利得が高く、ビーム幅が広くなるに従ってアンテナ利得は低くなる。したがって、到来信号の探知確率を上げるには、走査する空間の幅を広げるためにビーム幅を広くする必要があり、微弱な信号を捜すには、アンテナ利得を上げるためにビーム幅を狭くする必要がある。

また、一般に、受信帯域幅受信感度の関係は、受信帯域幅が狭いほど受信感度が高く、受信帯域幅が広くなるに従って受信感度は低くなる。したがって、到来信号の探知確率を上げるには、掃引する周波数の幅を広げるために受信帯域幅を広くする必要があり、微弱な信号を捜すには、受信感度を上げるために受信帯域幅を狭くする必要がある。

これに対し、従来の受信処理装置では、固定値のビーム幅と受信帯域幅を持っていたため、微弱な信号から強力な信号まで、全ての信号に対して最高探知性能を発揮することは不可能であった。

概要

微弱な信号から強力な信号まで、全ての到来信号に対して、最高の探知性能を発揮することのできる受信処理装置を提供する。

広覆域空中線11〜1nで得られる受信信号をそれぞれ受信部21〜2nで高周波増幅し、中間周波数信号に変換した後、A/D変換部31〜3nによってデジタル信号に変換する。続いて、ビーム合成部4により、各A/D変換部31〜3nで得られたデジタル信号の位相振幅を制御することにより受信ビームを合成して目的の信号を空間的に抽出し、受信処理部5により空間的に抽出した信号を周波数軸から抽出する。ここで、受信管理部6は、目標を指定すると、受信データベース部7から到来信号に関する情報を読取り、ビーム合成部4のビーム幅及び受信処理部5の受信帯域幅を最適値に制御する。

目的

以上のように、従来の受信処理装置では、微弱な信号から強力な信号まで、全ての到来信号に対して、最高の探知性能を発揮することは不可能であった。本発明は、上記の問題を解決し、微弱な信号から強力な信号まで、全ての到来信号に対して、最高の探知性能を発揮することのできる受信処理装置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
2件

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請求項1

それぞれ到来信号を受信する複数の空中線と、前記複数の空中線が出力する受信信号をそれぞれ中間周波数信号に変換する複数の受信部と、前記複数の受信部で得られる中間周波数信号をそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換する複数のA/D変換部と、前記複数のA/D変換部で得られるデジタル信号を選択的に入力してデジタルビームフォーミングにより目的の信号を空間的に抽出するビーム合成部と、このビーム合成部で抽出した信号を周波数軸から抽出する受信処理部と、予め到来信号に関する情報が蓄えられている受信データベース部と、指定される受信目標に基づいて前記受信データベース部から対応する到来信号に関する情報を読出し、その情報に基づいて前記ビーム合成部の最適ビーム幅及び受信処理部の受信帯域幅を算出し、その算出結果に基づいて前記ビーム合成部及び受信処理部を制御する受信管理部とを具備する受信処理装置

請求項2

前記受信データベース部には、予め指定目標に関する信号諸元、設置位置の情報を格納するようにしたことを特徴とする請求項1記載の受信処理装置。

請求項3

前記受信管理部は、前記受信データベース部から信号諸元及び設置位置のデータを読出す第1の処理過程と、この処理過程で読み出された情報から伝送ロスを計算して目標信号予想受信電力を算出する第2の処理過程と、前記指定目標の信号諸元から信号を再生するのに必要な受信帯域幅を算出する第3の処理過程と、この過程で算出された受信帯域幅から必要な受信感度を算出する第4の処理過程と、前記第2の処理過程で得られた予想受信電力から前記第4の処理過程で得られた必要受信感度を減算することで、前記指定目標の信号を受信するのに必要なアンテナ利得を算出する第5の処理過程と、この過程で得られた必要アンテナ利得と前記第4の処理過程で得られた必要受信感度を加算することで、前記指定目標の信号を受信するのに必要なシステム利得を算出する第6の処理過程と、この過程で得られた必要システム利得を既知の最大システム利得から減じることで余剰利得を算出する第7の処理過程と、この過程で得られた余剰利得をアンテナビーム幅及び受信帯域幅を広げるために配分して、設定ビーム幅及び設定受信帯域幅のデータを算出する第8の処理過程と、この過程で得られたデータに基づいて前記ビーム合成部に対してビーム幅を、受信処理部に対して受信帯域幅を設定する第9の処理過程とを備えることを特徴とする請求項2記載の受信処理装置。

請求項4

前記ビーム合成部及び受信処理部は複数系統備え、前記受信管理部は各系統のビーム合成部及び受信処理部を独立に制御することを特徴とする請求項1記載の受信処理装置。

請求項5

前記受信処理部は、受信帯域幅を任意に設定可能なデジタルフィルタを備えることを特徴とする請求項1記載の受信処理装置。

技術分野

0001

本発明は、無線局等から送信される信号を受信し、その信号を分析するための受信処理装置に関する。

背景技術

0002

周知のように、目標到来信号探す場合、受信処理装置側の受信方位受信周波数が到来信号のそれと一致しなければならない。そのために、従来の受信処理装置では、図4に示すように、受信方位を一致させるために、固定値ビーム幅を持つビームアンテナATを電気的または機械的に走査して空間的に信号を捜し、受信周波数を一致させるために、固定値の帯域幅を持つ受信処理部RCで周波数軸上を掃引して信号を捜すようにしている。

0003

一般に、ビーム幅とアンテナ利得の関係は、ビーム幅が狭いほどアンテナ利得が高く、ビーム幅が広くなるに従ってアンテナ利得は低くなる。したがって、到来信号の探知確率を上げるには、走査する空間の幅を広げるためにビーム幅を広くする必要があり、微弱な信号を捜すには、アンテナ利得を上げるためにビーム幅を狭くする必要がある。

0004

また、一般に、受信帯域幅受信感度の関係は、受信帯域幅が狭いほど受信感度が高く、受信帯域幅が広くなるに従って受信感度は低くなる。したがって、到来信号の探知確率を上げるには、掃引する周波数の幅を広げるために受信帯域幅を広くする必要があり、微弱な信号を捜すには、受信感度を上げるために受信帯域幅を狭くする必要がある。

0005

これに対し、従来の受信処理装置では、固定値のビーム幅と受信帯域幅を持っていたため、微弱な信号から強力な信号まで、全ての信号に対して最高探知性能を発揮することは不可能であった。

発明が解決しようとする課題

0006

以上のように、従来の受信処理装置では、微弱な信号から強力な信号まで、全ての到来信号に対して、最高の探知性能を発揮することは不可能であった。本発明は、上記の問題を解決し、微弱な信号から強力な信号まで、全ての到来信号に対して、最高の探知性能を発揮することのできる受信処理装置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

0007

上記の目的を達成するために本発明に係る受信処理装置は、それぞれ到来信号を受信する複数の空中線と、前記複数の空中線が出力する受信信号をそれぞれ中間周波数信号に変換する複数の受信部と、前記複数の受信部で得られる中間周波数信号をそれぞれアナログ信号からデジタル信号に変換する複数のA/D変換部と、前記複数のA/D変換部で得られるデジタル信号を選択的に入力してデジタルビームフォーミングにより目的の信号を空間的に抽出するビーム合成部と、このビーム合成部で抽出した信号を周波数軸から抽出する受信処理部と、予め到来信号に関する情報が蓄えられている受信データベース部と、指定される受信目標に基づいて前記受信データベース部から対応する到来信号に関する情報を読出し、その情報に基づいて前記ビーム合成部の最適ビーム幅及び受信処理部の受信帯域幅を算出し、その算出結果に基づいて前記ビーム合成部及び受信処理部を制御する受信管理部とを具備して構成される。

0008

特に、前記受信データベース部には、予め指定目標に関する信号諸元、設置位置の情報を格納するようにしたことを特徴とする。この場合、前記受信管理部は、前記受信データベース部から送信電力送信周波数等の信号諸元及び設置位置のデータを読出す第1の処理過程と、この処理過程で読み出された情報から伝送ロスを計算して目標信号予想受信電力を算出する第2の処理過程と、前記指定目標の信号諸元となるパルス幅のデータから信号を再生するのに必要な受信帯域幅を算出する第3の処理過程と、この過程で算出された受信帯域幅から必要な受信感度を算出する第4の処理過程と、前記第2の処理過程で得られた予想受信電力から前記第4の処理過程で得られた必要受信感度を減算することで、前記指定目標の信号を受信するのに必要なアンテナ利得を算出する第5の処理過程と、この過程で得られた必要アンテナ利得と前記第4の処理過程で得られた必要受信感度を加算することで、前記指定目標の信号を受信するのに必要なシステム利得を算出する第6の処理過程と、この過程で得られた必要システム利得を既知の最大システム利得から減じることで余剰利得を算出する第7の処理過程と、この過程で得られた余剰利得をアンテナビーム幅及び受信帯域幅を広げるために配分して、設定ビーム幅及び設定受信帯域幅のデータを算出する第8の処理過程と、この過程で得られたデータに基づいて前記ビーム合成部に対してビーム幅を、受信処理部に対して受信帯域幅を設定する第9の処理過程とを備えることを特徴とする。

0009

また、前記ビーム合成部及び受信処理部は複数系統備え、前記受信管理部は各系統のビーム合成部及び受信処理部を独立に制御することを特徴とする。前記受信処理部は、受信帯域幅を任意に設定可能なデジタルフィルタを備えることを特徴とする。

0010

すなわち、本発明では、DBF(デジタルビームフォーミング)方式による空中線によりアンテナビーム幅(利得)を可変制御し、デジタルフィルタにより受信処理部の受信帯域幅を可変制御することにより、捜し出す信号に応じてこれらを最適に制御して、最高の探知確率を発揮する。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、図1乃至図3を参照して本発明の一実施形態を説明する。図1は本発明の実施形態による受信処理装置の構成を示すもので、11、12、…、1nは到来信号を受信するための広覆域の空中線である。受信部21、22、…、2nはそれぞれ対応する空中線11〜1nが出力する受信信号を高周波増幅し、中間周波数信号に変換して出力する。A/D変換部31、32、…、3nはそれぞれ対応する受信部21〜2nからの中間周波数信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。

0012

ビーム合成部4は各A/D変換部31〜3nで得られたデジタル信号の位相振幅を制御することにより受信ビームを合成し、目的の信号を空間的に抽出する。受信処理部5はビーム合成部4で空間的に抽出した信号を周波数軸から抽出する。

0013

受信管理部6はビーム合成部4及び受信処理部5を到来信号に対して最適に働くように制御する。受信データベース部7は到来信号に関する情報が予め蓄えられ、受信処理結果に応じて適宜更新される。

0014

上記構成において、以下にその運用手段について説明する。まず、受信データベース部7に、探し出す目標に関するデータとして、例えばレーダの場合、各レーダに対する信号諸元(送信出力、送信周波数、パルス繰り返し周波数、パルス幅、アンテナ走査方式、アンテナ走査速度等)、設置位置(移動目標の場合は、順次入力されるものとする)等を登録しておく。

0015

次に、受信管理部6に受信目標を指定する。これにより、受信管理部6は、受信データベース部7に登録されているデータをもとに、図2に示す処理アルゴリズムに従ってビーム合成部4及び受信処理部5を制御する。

0016

図2において、まず、受信データベース部7から送信電力、送信周波数及び設置位置のデータを読出し(ステップS1)、伝送ロスを計算することで目標信号の受信電力予想する(ステップS2)。

0017

次に、目標のパルス幅のデータから信号を再生するのに必要な受信帯域幅を算出し(ステップS3)、必要な受信感度を算出する(ステップS4)。ステップS4において、必要な受信感度は受信帯域幅から一義的に算出することができる。

0018

続いて、目標を受信するのに必要なアンテナ利得の算出(ステップS5)、必要システム利得の算出(ステップS6)、余剰利得の算出(ステップS7)を行う。ステップS5において、必要アンテナ利得は予想受信電力から必要受信感度を減算することにより求められる。ステップS6において、必要システム利得は必要アンテナ利得と必要受信感度の和から求められる。ステップS7において、余剰利得はシステムが有する最大システム利得から先の必要システム利得を減算することにより求められる。

0019

さらに、ステップS7で算出された余剰利得をアンテナビーム幅及び受信帯域幅を広げるために配分して、設定ビーム幅及び設定受信帯域幅のデータを算出し(ステップS8)、ビーム合成部4に対してアンテナ利得(ビーム幅)を、受信処理部5に対して受信帯域幅を設定する(ステップS9)。

0020

以上の設定に応じて、ビーム合成部4は、DBF(デジタル・ビーム・フォーミング)方式により、各空中線11〜1nで受信した信号をデジタル処理で位相と振幅を制御して、ビーム幅を任意に可変することが可能であり、設定されたデータに従ってビーム幅を制御する。受信処理部5は、デジタルフィルタ等により受信帯域幅を任意に可変することが可能であり、設定されたデータに従って受信帯域幅を制御する。

0021

したがって、上記構成による受信処理装置は、以上の処理により必要最小限のシステム感度が設定され、これによって余った利得を配分して、ビーム幅を広げる方向に変換したり、受信帯域幅を広げる方向に制御することができ、探知確率を向上させることができる。

0022

また、さらに探知確率を上げるためには、図3に示すように、複数系統のビーム合成部41〜4nと受信処理部51〜5nを用意し、マルチビームを形成して複数の受信ビームで信号を捜すことも可能である。

0023

この場合、総合的な探知確率を上げるため、複数の受信ビームの走査方法や受信処理部51〜5nの受信周波数についても受信管理部6が最適な制御を行うとよい。

0024

例えば、ある狭い周波数範囲を探す場合、各ビーム合成部41〜4nに受信ビームの走査空間分担させ、各受信処理部51〜5nに同一の周波数を受信させるようにする。逆に、ある決まった方位を探す場合、各ビーム合成部41〜4nに受信ビームを同一の方位に指向させ、各受信処理部51〜5nで異なった周波数を受信させるようにする。

0025

このように、状況に応じて受信ビームの指向制御、受信周波数を選択制御することによって、最適な探知確率が得られるようになる。したがって、上記構成による受信処理装置は、DBF方式による空中線11〜1nによりアンテナビーム幅(利得)を可変制御し、電気的にビームを走査し、デジタルフィルタにより受信処理部51〜5nの受信帯域幅を可変制御するようにしているので、捜し出す信号に応じてアンテナビーム幅及び受信帯域幅を最適に制御することができ、これによって最高の探知確率を発揮することができる。

発明の効果

0026

以上のように、本発明によれば、DBF方式による空中線によりアンテナビーム幅(利得)を可変制御し、電気的にビームを走査し、デジタルフィルタにより受信処理部の受信帯域幅を可変制御することが可能であるから、捜し出す信号に応じてアンテナビーム幅及び受信帯域幅を最適に制御して、最高の探知確率を発揮することのできる受信処理装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明による受信処理装置の一実施形態の構成を示す図である。
図2同実施形態の受信管理部の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
図3本発明による受信処理装置の他の実施形態の構成を示す図である。
図4従来の受信処理装置の構成図である。

--

0028

AT…アンテナ
RC…受信機
11〜1n…空中線
21〜2n…受信部
31〜3n…A/D変換部
4,41〜4n…ビーム合成部
5,51〜5n…受信処理部
6…受信管理部
7…受信データベース部

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