(57)【要約】 【課題】  広帯域レーダ受信装置において、単一の信号経路で広ダイナミックレンジの信号を受信する能力と、その信号の信号対雑音比を低下させにくい能力とを両立させることを目的とする。【解決手段】  広帯域レーダ受信装置において、低雑音増幅器の消費電流を検出する回路を設けて低雑音増幅器の飽和を検出することで、入力信号電力が小さい場合は信号対雑音比を低下させにくいように利得を大きくし、入力信号電力が大きい場合は低雑音増幅器に前置された減衰器を動作させて、広ダイナミックレンジの信号を受信する能力を得ることができる。【選択図】        図１
2010230550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナに接続され、通過する信号を可変的に減衰する可変利得減衰素子と、
上記可変利得減衰素子に接続された低雑音増幅器と、上記低雑音増幅器に接続され、通過できる信号の周波数を制限する可変帯域制限素子と、
上記低雑音増幅器の消費電流を検出し、その検出値を出力する電流計測回路と、
上記可変帯域制限素子に接続され、当該可変帯域制限素子の出力信号に基づき受信信号の特性を解析するとともに、上記電流計測回路に接続され、当該電流計測回路の検出値に基づいて、上記可変利得減衰素子の減衰量を制御する信号処理装置と、
を備えたレーダ受信装置。
【請求項２】
無線信号を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナに接続され、通過する信号の利得を可変的に増加できる可変増幅器と、
上記可変増幅器に接続され、通過できる信号の周波数を制限する可変帯域制限素子と、
上記可変増幅器の消費電流を検出し、その検出値を信号処理装置に出力する電流計測回路と、
上記可変帯域制限素子に接続され、当該可変帯域制限素子の出力信号に基づき受信信号の特性を解析するとともに、上記電流計測回路に接続され、当該電流計測回路の検出値に基づいて、上記可変増幅器の利得を制御する信号処理装置と、
を備えたレーダ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナの受信した高周波信号を、信号処理装置に入力するレーダ受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ受信装置において、アンテナによって受信された広ダイナミックレンジの受信信号を、その信号対雑音比の低下を抑えて、信号処理装置に入力する受信方式については、現在までに数多く報告されている。
【０００３】
このような方式の一例として、方向性結合器を用いて信号経路を分け、信号対雑音比の低下を抑える信号経路（スルーライン）と、高い信号強度の信号を歪みなく伝送する信号経路（減衰ライン）との、２つの信号経路の信号電流を加算する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３７０７１
【０００５】
また、レーダ受信装置は、更なる小形化及び軽量化が求められており、このためには単一の信号経路で広ダイナミックレンジの信号を受信する能力と、その信号の信号対雑音比を低下させにくい能力とを両立する受信方式が必要となる。しかし、このような方式は今のところなく、特許文献１に代表されるような複数の信号経路を用いたものが知られるのみである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーダ受信装置においては、所望信号とは異なった周波数の信号が入力される場合がある。一般にはこの信号を抑圧するために、帯域制限素子を低雑音増幅器の前に設置する。
【０００７】
一方、受信信号を広帯域に処理するレーダ受信装置においては、帯域制限素子にはその通過周波数帯域が広範囲に制御可能であることが求められる。しかし、一般的に広範囲に制御可能な帯域制限素子は信号損失が大きい。このため、低雑音増幅器の前に設置された帯域制限素子によって受信機の信号対雑音比が大きく低下するという問題がある。
【０００８】
信号対雑音比の低下を抑えるために、通常の帯域制限素子を低雑音増幅器の後ろに設置することもできる。この構成において、所望信号とは異なった周波数の大信号が入力された場合、低雑音増幅器は飽和するが、この周波数の信号は帯域制限素子によって抑圧されるため、過大入力を信号処理装置において検出できない。よって、この構成では広ダイナミックレンジの信号を受信することができないという問題がある。
【０００９】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、受信アンテナで受けた広い周波数範囲に及ぶ無線信号を、信号処理装置に入力するレーダ受信装置において、単一の信号経路で広ダイナミックレンジの信号を受信する能力と、その信号の信号対雑音比を低下させにくい能力とを両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の信号処理装置によれば、無線信号を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナに接続され、通過する信号を可変的に減衰する可変利得減衰素子と、上記可変利得減衰素子に接続された低雑音増幅器と、上記低雑音増幅器に接続され、通過できる信号の周波数を制限する可変帯域制限素子と、上記低雑音増幅器の消費電流を検出し、その検出値を出力する電流計測回路と、上記可変帯域制限素子に接続され、当該可変帯域制限素子の出力信号に基づき受信信号の特性を解析するとともに、上記電流計測回路に接続され、当該電流計測回路の検出値に基づいて、上記可変利得減衰素子の減衰量を制御する信号処理装置と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、低雑音増幅器の消費電流を検出する回路を設けて低雑音増幅器の飽和を検出することで、入力信号電力が小さい場合は信号対雑音比を低下させにくいように利得を大きくし、入力信号電力が大きい場合は低雑音増幅器に前置された減衰器を動作させて広ダイナミックレンジの信号を受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態による広帯域のレーダ受信装置を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態による電流計測回路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１による広帯域なレーダ受信装置の構成を示す図である。実施の形態１のレーダ受信装置は、受信アンテナ１と、可変利得減衰素子２と、低雑音増幅器３と、可変帯域制限素子４と、信号処理装置５と、電流検出回路６とを備える。実施の形態１のレーダ受信装置は、受信アンテナ１から入力された広ダイナミックレンジかつ広い周波数範囲に及ぶ信号を、その信号対雑音比の低下を抑えて信号処理装置に入力する。
【００１４】
アンテナ１は、外部のレーダ送信装置から送信された送信電波について、目標（ターゲット）から反射して来る反射波を受信する、若しくは、目標（ターゲット）のレーダ送信装置から送信された送信電波を直接受信して、電気信号に変換し、変換した電気信号を可変利得減衰素子２に出力する。可変利得減衰素子２は、アンテナ１によって受信された無線信号について、その受信信号の信号強度を減衰する。可変利得減衰素子２は、信号処理装置５の制御信号によりその減衰量を制御することができる。
低雑音増幅器３は、可変利得減衰素子２により減衰された受信信号を、雑音の低下を抑えて低雑音増幅する。低雑音増幅器３により増幅された受信信号は、可変帯域制限素子４に入力される。
可変帯域制限素子４は、入力された受信信号について所望の周波数のみを弁別して、信号処理装置５に入力する。可変帯域制限素子４は、信号処理装置５の制御信号によりその通過周波数を制御することができる。例えば、予め設定された制御シーケンスに従い、一定の周期で、通過周波数を異なる周波数に変更するように制御を行っても良い。
【００１５】
電流計測回路６は、低雑音増幅器３の消費電流を測定し、その結果を信号処理装置５に出力する。
信号処理装置５は、可変帯域制限素子４によって弁別された所望の周波数の受信信号について、アナログ信号をディジタル信号に変換し、変換したディジタル信号の周波数分析を行い、目標の存在方向や目標までの距離を計測する。
なお、アナログ信号をディジタル信号に変換する際、ミクサを用いて、外部のレーダ送信装置の局部発信周波数と受信信号との周波数混合処理を行い、受信信号を中間周波数に周波数変換してからディジタル信号に変換しても良い。
【００１６】
次に、実施の形態１によるレーダ受信装置の動作について説明する。
アンテナ１に、可変帯域制限素子４によって弁別されている周波数の信号が入力された場合、入力された受信信号は低雑音増幅器３によって増幅され、信号処理装置５に入力される。
【００１７】
アンテナ１に、可変帯域制限素子４によって弁別されている周波数の大信号が入力された場合、低雑音増幅器３に入力される信号が飽和レベルに達し、信号処理装置５に入力される信号は歪んだものとなる。
【００１８】
この場合、信号処理装置５に入力される信号強度が増加する。信号処理装置５は、入力信号の信号強度が所定の制限閾値以上に達したことを検出すると、可変利得減衰素子２の信号減衰量が大きくなるよう可変利得減衰素子２の減衰量を制御し、低雑音増幅器３に入力される信号が飽和レベルに達することを防ぐことができる。
なお、入力信号の信号強度の所定の制限閾値は、低雑音増幅器３が飽和する直前または飽和手前の信号強度値を設定するのが良い。減衰量の設定値は、入力信号の信号強度が所定の制限閾値を越えた時点で、所定の制限閾値に対して所定の比率以下に減衰させるように決める。また、減衰後、入力信号の信号強度が所定の閾値を越える場合は、更に減衰量を増加させて、段階的に減衰させるようにしても良い。
【００１９】
一方、アンテナ１に、可変帯域制限素子４によって弁別されていない周波数の大信号が入力された場合、低雑音増幅器３に入力される信号は飽和レベルに達するが、増幅された受信信号は可変帯域制限素子４によって減衰されるため、信号処理装置５においては小さな強度の信号となる。このため、大信号の無線信号が入力されていることが信号処理装置５において検出できず、このままの状態では、可変利得減衰素子２は制御されないため信号は歪んだままとなってしまう。
【００２０】
そこで、実施の形態１では、電流計測回路６の測定値を用いて、低雑音増幅器３の消費電流を測定し、その消費電流をディジタルの消費電流値に変換して信号処理装置５に入力する。信号処理装置５は、入力された消費電流値が所定の電流閾値以上となった場合に、可変利得減衰素子２を制御してその減衰量を増やし、低雑音増幅器３に入力される信号が飽和レベルに達することを防ぐよう、消費電流値が所定の電流閾値以下となるように減衰量を設定する。
なお、消費電流値の所定の電流閾値は、低雑音増幅器３が飽和する直前または飽和手前の電流値を設定するのが良い。減衰量の設定値は、消費電流値が所定の電流閾値を越えた時点で、所定の電流閾値に対して所定の比率以下に減衰させるように決める。また、減衰させた後でも、消費電流値が所定の電流閾値を越える場合は、更に減衰量を増加させて、段階的に減衰させても良い。
【００２１】
低雑音増幅器３の消費電流は、入力された電力に応じて増加することから、電流計測回路６によって低雑音増幅器３に入力される電流を測定することで、低雑音増幅器３の信号増幅特性に影響を与えることなく、低雑音増幅器３に入力されている信号強度を測定することができる。
【００２２】
なお、可変利得減衰素子２と低雑音増幅器３の代わりに、通過する信号の利得を可変的に増加できる可変増幅器を用いても良い。この場合は、電流計測回路６は、可変増幅器の消費電流を測定し、その結果を信号処理装置５に出力する。また、信号処理装置５は、入力された消費電流値が所定の電流閾値以上となった場合に、可変増幅器の利得を制御してその利得を減らし、入力される信号が飽和レベルに達することを防ぐよう、消費電流値が所定の電流閾値以下となるように減衰量を設定する。これによって、可変利得減衰素子２と低雑音増幅器３を一体とすることで、装置全体の構成要素を減らすことができるという効果がある。
【００２３】
また、可変帯域制限素子４は、通過する信号の周波数の上限を制限できる可変低域通過素子、もしくは通過する信号の周波数の下限を制限できる可変高域通過素子ないしは可変低域通過素子と可変高域通過素子とを組み合わせた素子であっても良い。これによって、可変通過帯域を複数の帯域に変更することができる。
【００２４】
次に、電流計測回路６の構成例を説明する。
図２は電流計測回路６の構成例を説明するための図である（参考文献；システムLSIのためのアナログ集積回路設計技術上，P.R.Gray他，培風館，206ページ 図3.11(a)）。
図において、低雑音増幅器３は、増幅用トランジスタQ1と、負荷抵抗R1と、電源Vccから構成される。Vinから入力された信号はQ1で増幅され、R1によって電流−電圧変換された後、Voutから出力される。電流検出回路６は、低雑音増幅器３に付加されている。Q2およびQ3はカレントミラー回路であり、Q2のコレクタ−エミッタ間に流れる電流とQ3のコレクタ−エミッタ間に流れる電流が等しくなるように動作する。また、Q2はベース接地回路であり、その入力インピーダンスは低く設定されている。
【００２５】
更に、図２に示す電流計測回路６の動作について説明する。図２に示す回路において、Q1のバイアス電流と同量の電流を低インピーダンスでQ3から出力することが可能である。この際、Q3から出力された電流はVinから入力された信号と同様の高周波電流であり、信号処理装置で扱うことは困難である。この電流検出回路回路６では、Q1のバイアス電流の振幅をモニタすることが目的であるから、Q3から出力される電流の振幅がわかればよい。そこで、Q3から出力された電流を検波ダイオードD1で検波し、さらにバッファ回路U1でバッファリングすることで低周波の信号に変換し、出力Vmonから電圧信号として出力することで電流値の検出を行うことができる。
なお、図２に示す電流計測回路は一例であって、この他の構成回路を用いても良いことは言うまでもない。
【００２６】
以上説明したとおり、この実施の形態１による広帯域のレーダ受信装置は、無線信号を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナに接続され、通過する信号を可変的に減衰する可変利得制御素子と、上記可変利得減衰素子に接続された低雑音増幅器と、上記低雑音増幅器に接続され、通過できる信号の周波数を制限する可変帯域制限素子と、上記低雑音増幅器の消費電流を検出し、その検出値を出力する電流計測回路と、上記可変帯域制限素子に接続され、当該可変帯域制限素子の出力信号に基づき受信信号の特性を解析するとともに、上記電流計測回路に接続され、当該電流計測回路の検出値に基づいて、上記可変利得制御素子の減衰量を制御する信号処理装置と、を備えたことを特徴とする。このように、低雑音増幅器の消費電流を検出する電流計測回路を設けて低雑音増幅器の飽和を検出することで、入力信号電力が小さい場合は信号対雑音比を低下させにくいように利得を大きくし、入力信号電力が大きい場合は低雑音増幅器に前置された可変利得制御素子を動作させて広ダイナミックレンジの信号を受信することができる。
【００２７】
無線信号を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナに接続され、通過する信号の利得を可変的に増加できる可変増幅器と、上記可変増幅器に接続され、通過できる信号の周波数を制限する可変帯域制限素子と、上記可変増幅器の消費電流を検出し、その検出値を信号処理装置に出力する電流計測回路と、上記可変帯域制限素子に接続され、当該可変帯域制限素子の出力信号に基づき受信信号の特性を解析するとともに、上記電流計測回路に接続され、当該電流計測回路の検出値に基づいて、上記可変増幅器の利得を制御する信号処理装置と、を備えても良い。このように、入力信号電力が小さい場合は信号対雑音比を低下させにくいように利得を大きくし、入力信号電力が大きい場合は可変増幅器の利得を変更して広ダイナミックレンジの信号を受信することができるとともに、可変利得減衰素子２と低雑音増幅器３を一体とすることで装置全体の構成要素を減らすことができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  受信アンテナ、２  可変利得減衰素子、３  低雑音増幅器、４  可変帯域制限素子、５  信号処理装置、６  電流計測回路。
【図１】
2010230550.tif 000003
【図２】
2010230550.tif 000004