(57)【要約】【課題】  レーダ反射断面積計測装置において、不要反射波を抑圧して高精度な計測を行うことを目的とする。【解決手段】  レーダ反射断面積の予備計測で測定した振幅および位相データを周波数分析することで、反射強度分布の算出を行い、レーダ反射断面積の振幅値の強度分布をマッピングし、あらかじめ設定したスレッショルドレベル以上の振幅値をもつ領域を検出して、不要反射源の方位を判定し、不要反射源の方位にナル点ができるように、送信アレイアンテナの各素子に与える位相値を算出し、送信アレイアンテナおよび受信アレイアンテナの各移相器に設定してから、レーダ反射断面積の本計測を行う。【選択図】      図１
2010237069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移相器を有したアレイアンテナと、
上記アレイアンテナの移相器の位相を設定するとともに、レーダ反射断面積計測処理を制御する信号処理器と、
供試体を支持する支持台と、
を備え、
上記信号処理器は、上記供試体の設置前に、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて不要反射源の方位を計測し、上記不要反射源の方位に対してナルを形成するウェイトデータを算出し、算出したウェイトデータを上記アレイアンテナの移相器に設定してから供試体を設置した後、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて受信信号の周波数分析を行い、周波数分析結果に基づいて上記供試体の振幅および位相データ値を求める、
ことを特徴とするレーダ反射断面積計測装置。
【請求項２】
上記アレイアンテナは、偏波制御アレイアンテナを用いたことを特徴とする請求項１記載のレーダ反射断面積計測装置。
【請求項３】
移相器を有したアレイアンテナと、
上記アレイアンテナの移相器の位相を設定するとともに、レーダ反射断面積計測処理を制御する信号処理器と、
供試体を回転させる支持台と、
上記支持台の周囲に配置された基準目標と、
を備え、
上記信号処理器は、上記供試体の設置前に、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて不要反射源の方位を計測し、上記不要反射源の方位に対してナルを形成するウェイトデータを算出し、算出したウェイトデータを上記アレイアンテナの移相器に設定してから供試体を設置した後、
上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて上記供試体を回転させた状態でその回転角度毎に受信信号の周波数分析を行い、周波数分析結果に基づいて上記供試体の振幅および位相データ値を求める供試体のレーダ反射断面積計測と、基準目標の方位の振幅および位相データ値を求める基準目標計測との２つの計測を、順次切替えながら行い、
レーダ反射断面積計測時の振幅および位相データ値について、基準目標計測時の振幅および位相データ値の変動を補正する、
ことを特徴とするレーダ反射断面積計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ反射断面積（Radar Cross Section、以下ＲＣＳ）計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＣＳ計測装置では、開口面アンテナを用いてＲＣＳを計測している（例えば、特許文献１参照）。ＲＣＳ計測を行う場合、誤差要因となる不要反射源からの再放射成分を極力受信しないようにする必要があり、電波吸収体を設置してその再放射成分の信号レベルを低減化している（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開１１−１８３４５２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】MI Technologies社のホームページ[2009年1月8日検索] http://www.mi-technologies.com/MeasurementApplications/RCS.htm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一般的に航空機のような大型目標物のＲＣＳを精度良く測定するには、目標と送受信アンテナの距離を十分離して配置することにより、目標の大きさの範囲内において平面波の条件となるようにして、ＲＣＳ計測目標の位置の違いによる位相差がつかないようにする必要がある。従来のＲＣＳ計測装置では、計測設備の全域の設置範囲が広すぎるために、全ての不要放射源に電波吸収体を設置することが困難な状況となるという問題があった。
【０００６】
また、測定環境が変化する度に不要放射源への処置が必要となり、調査と対策に多大な時間を要するという問題があった。
【０００７】
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、ＲＣＳ計測装置の周囲からの不要反射波を抑圧することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるＲＣＳ計測装置は、移相器を有したアレイアンテナと、上記アレイアンテナの移相器の位相を設定するとともに、レーダ反射断面積計測処理を制御する信号処理器と、供試体を支持する支持台と、を備え、上記信号処理器は、上記供試体の設置前に、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて不要反射源の方位を計測し、上記不要反射源の方位に対してナルを形成するウェイトデータを算出し、算出したウェイトデータを上記アレイアンテナの移相器に設定してから供試体を設置した後、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて受信信号の周波数分析を行い、周波数分析結果に基づいて上記供試体の振幅および位相データ値を求めるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、不要反射源からの反射波成分が低減され、誤差成分の少ない高精度なＲＣＳ計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る実施の形態１によるＲＣＳ計測装置の構成を示す図である。
【図２】この発明に係る実施の形態１によるＲＣＳ計測の処理フローを示す図である。
【図３】この発明に係る実施の形態２による偏波制御アレイアンテナの構成を示す図である。
【図４】この発明に係る実施の形態３によるＲＣＳ計測装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、添付図面に基づき、この発明に係る実施形態を説明する。
図１は、この発明に係る実施の形態１のＲＣＳ計測装置の構成を示す図である。図において、ＲＣＳ計測装置は、供試体であるＲＣＳ計測目標１を回転可能に支持する支持台２と、位相制御可能な開口面アンテナを有した送信アレイアンテナ４と、位相制御可能な開口面アンテナを有した受信アレイアンテナ５と、アンテナ支持台６と、受信機信号処理器７とを備えて構成される。送信アレイアンテナ４は、複数の放射素子と送受切換器とアンプと移相器等で構成される。受信アレイアンテナ５は、複数の放射素子とアンプと移相器で構成される。これら移相器は、後述するビーム形成ウェイト算出処理によって位相値が設定される。受信機信号処理器７は、送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５と、支持台２に接続されている。支持台２は方位軸周りに一回転する回転機構および回転駆動機構を有し、その上に、例えば航空機のような供試体であるＲＣＳ計測目標１が設置されている。受信機信号処理器７から制御信号に基づいて、支持台２を回転させることで供試体を所望の方向に回転させる。支持台２は、ＲＣＳが小さくなるように、鋭角をなす多面体によって形状が調整されている。
【００１２】
図の例では、ＲＣＳ計測目標１の周囲の地面１３に、不要反射源３となる構造物が配置されている。送信アレイアンテナ４から送信される送信電波は、送信アンテナパターン８を形成する。この送信アンテナパターン８は、サイドローブ９と、ナル点１０とを形成する。送信アレイアンテナ４から送信される送信電波は、ＲＣＳ計測目標１によって反射され、反射信号１１を返す。また、送信アレイアンテナ４から送信される送信電波は、不要反射源である構造物３によって反射され、不要反射源からの反射信号１１を返す。
【００１３】
次に、実施の形態１のＲＣＳ計測装置のＲＣＳ計測動作について説明する。
ＲＣＳ計測装置では、回転機構を有する支持台２の上に設置されたＲＣＳ計測目標１に向けて、送信アレイアンテナ４から送信パターン８に従った電波が放射される。送信アレイアンテナ４から放射された電波は、ＲＣＳ計測目標１や不要反射源３等で反射され、受信アレイアンテナ５を介して、受信機信号処理器７に受信される。受信機信号処理器７は、受信信号を信号処理して周波数分析を行い、振幅および位相データ値を求め、求めた振幅および位相データ値を所持する記録装置に記録する。この際、受信機信号処理器７からの制御信号に基づき支持台２を３６０度一回転させて、ＲＣＳ計測目標１を回転させながら測定角度毎に上記計測を繰り返すことにより、目標から反射して受信された振幅、位相値の角度特性を得ることで、ＲＣＳ計測を行う。
【００１４】
次に、実施の形態１のＲＣＳ計測装置を用いた、受信機信号処理器７によるＲＣＳ計測の処理動作について説明する。
図２は、ＲＣＳ計測装置の処理フローを示す図である。図において、ＲＣＳ計測装置は、ＲＣＳ予備計測処理１４からＲＣＳ本計測処理１９までの処理を行うことで、不要波成分を抑圧した高精度なＲＣＳ計測が可能となる。
【００１５】
まず、ＲＣＳ値について、既知の基準ＲＣＳ目標により測定系の校正を済ませた後に、上記ＲＣＳ計測動作に基づいてＲＣＳ予備計測処理１４を実施する。この際、支持台２には供試体が設置されていない。また、オペレータが支持台２の回転動作を起動して、受信機信号処理器７からの制御信号に基づき、支持台２を回転させる。支持台２によりＲＣＳ計測目標１を一回転（３６０度回転）させながら、測定角度を更新し、上記ＲＣＳ計測を繰り返すことにより、予備のＲＣＳ計測が行われる。
次に、ＲＣＳ予備計測１４により測定した振幅、位相データ値を信号処理器内で周波数分析することで、反射強度分布の算出処理１５を行い、ＲＣＳ振幅値の強度分布をマッピングする。
【００１６】
次に、スレッショルド判定処理１６により、あらかじめ設定したスレッショルドレベル以上の振幅値をもつ領域を検出し、ＲＣＳ計測目標以外の不要反射源３の方位を判定する不要反射源方位判定処理１７を行う。
次に、不要反射源３の方位にナル点ができるように、送信アレイアンテナの各素子に与える位相値を算出するビーム形成ウェイト算出処理１８を行う。
【００１７】
次いで、ビーム形成ウェイト算出処理１８にて算出された位相値は、送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５の各移相器に設定される。これによって、上記ＲＣＳ計測動作に基づいてＲＣＳ予備計測処理１４を実施する。この際、オペレータが支持台２の回転動作を起動して、受信機信号処理器７からの制御信号に基づき、支持台２を回転させる。支持台２によりＲＣＳ計測目標１を一回転（３６０度回転）させながら、測定角度を更新して上記ＲＣＳ計測を繰り返す。かくして、ＲＣＳ計測動作に基づいたＲＣＳの本計測処理１９が実施される。
【００１８】
このＲＣＳの本計測処理１９の最中、ビーム形成ウェイト算出処理１８により、送信アンテナパターン８には、不要反射源の方位にナル点１０が形成される。この送信アンテナパターン８により計測したＲＣＳは、不要反射源３からの反射波成分が低減されているため、誤差成分の少ない高精度なＲＣＳ計測が可能となる。
【００１９】
以上説明した通り、この実施の形態１によるＲＣＳ計測装置は、移相器を有した送信および受信アレイアンテナと、上記送信および受信アレイアンテナの移相器の位相を設定するとともに、レーダ反射断面積計測処理を制御する受信信号処理器と、供試体を支持する支持台とを備え、上記受信信号処理器は、上記供試体の設置前に、上記送信および受信アレイアンテナから送受信される電波に基づいて不要反射源の方位を計測し、上記不要反射源の方位に対してナルを形成するウェイトデータを算出し、算出したウェイトデータを上記送信および受信アレイアンテナの移相器に設定してから供試体を設置した後、上記送信および受信アレイアンテナから送受信される電波に基づいて受信信号の周波数分析を行い、周波数分析結果に基づいて上記供試体の振幅および位相データ値を求めることを特徴とする。これにより、不要反射源からの反射波成分が低減されている、誤差成分の少ない高精度なＲＣＳ計測が可能となる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、この発明に係る実施の形態２のＲＣＳ計測装置における送信アレイアンテナおよび受信アレイアンテナの構成を示す図である。上記実施の形態１では、ＲＣＳ計測に使用する電波源の送信と、目標からの反射波の受信について、単一偏波の送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５を用いていた。この実施の形態２では、送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５のそれぞれについて偏波制御可能な放射素子を具備した偏波制御送受信アレイアンテナ２０を用いて、ＲＣＳ計測装置を構成することを特徴とする。また、送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５は、アンテナの電波軸周りに回転させるアンテナ支持台２１によって支持される。これにより、偏波面の異なるＲＣＳデータを電気的に高速に切換ながら計測することが可能となり、偏波の組合せの異なるデータの取得時間を大幅に短縮することが可能となる。以下、図２を用いて実施の形態２について説明する。なお、図２において図１と同一符号のものは、図１と同じかもしくは同等のものである。
【００２１】
ここで、偏波制御アレイアンテナ２０の構成および動作について説明する。偏波制御アレイアンテナ２０は、水平偏波用の素子アンテナ２３と、水平偏波用の素子アンテナ２３に接続された水平偏波用の送受信モジュール２５と、垂直偏波用の素子アンテナ２４と、垂直偏波用の素子アンテナ２４に接続された垂直偏波用の送受信モジュール３１とから構成される。水平偏波用の送受信モジュール２５は、サーキュレータ２６と、高出力増幅器２７と、低雑音増幅器２８と、振幅制御用の可変減衰器２９と、移相器３０から構成される。同様に、垂直偏波用の送受信モジュール３１は、サーキュレータ２６と、高出力増幅器２７と、低雑音増幅器２８と、振幅制御用の可変減衰器２９と、移相器３０から構成される。偏波制御アレイアンテナ２０は、アンテナ支持台２１に支持される。偏波制御アレイアンテナ２０で受信した信号は、受信機信号処理器２２により処理される。
【００２２】
送受信モジュール２５と送受信モジュール３１の回路は電気的に高速に動作切換が可能な構成であるので、偏波制御アレイアンテナ２０は、水平偏波用の送受信アレイアンテナと垂直偏波用のアレイアンテナの両機能を時分割で実現することができる。このため、従来のように偏波の異なるデータを取得する際に、送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５に偏波面を与え、水平偏波計測用として一連のＲＣＳ計測を行った後に、偏波面を機械的に半回転（１８０度回転）させて、別途、垂直偏波計測用として一連のＲＣＳ計測を行う必要が無くなる。このようにすることで、ＲＣＳ計測目標１の偏波特性を考慮したＲＣＳ計測を行う際に、計測時間の短縮と測定精度の向上が期待できる。
なお、ＲＣＳ計測の手順そのものは実施の形態１のＲＣＳ計測装置で説明したものと同様である。
【００２３】
実施の形態３．
図４は、この発明に係る実施の形態３のＲＣＳ計測装置の構成を示す図である。ここで、符号１から１３の構成については、図１と同じである。この実施の形態３では、環境の時間変動による測定誤差を補正するための基準目標３２を設けたことを特徴とする。
【００２４】
次に、動作について説明する。送信アレイアンテナ４および受信アレイアンテナ５を用いて、ＲＣＳ計測目標１のＲＣＳ計測を行う点については、実施の形態１と同様である。ただし、測定角度を更新する際に、ビーム走査により基準目標３２の方位の振幅および位相データを測定し、記録する。ＲＣＳ計測装置の測定後に、基準目標３２の方位の振幅および位相データ値の変動分を算出し、ＲＣＳ計測の測定結果に重畳させる。これによって、温度や圧力等による環境の時間変動を補正することができる。測定角度の更新の度に、この基準目標３２の方位の振幅および位相データの基準計測と、ＲＣＳ計測目標１のＲＣＳ計測とを、順次切り替えて計測を行う。
【００２５】
本方式を用いることにより、ＲＣＳ計測時のＲＣＳ計測目標１の振幅および位相データ値について、基準目標３２の方位の計測時の振幅および位相データ値の変動を補正することができる。これによって、複数のアンテナ、送受信機、信号処理器を用意する必要のあった環境の影響除去が、単一の送受信系の系で実現可能となり、ＲＣＳ計測時間の短縮と測定精度の向上が期待できる。なお、実施の形態２と組み合わせても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
すなわち、この実施の形態３によるＲＣＳ計測装置は、移相器を有したアレイアンテナと、上記アレイアンテナの移相器の位相を設定するとともに、ＲＣＳ計測処理を制御する信号処理器と、供試体を回転させる支持台と、上記支持台の周囲に配置された基準目標と、を備え、上記信号処理器は、上記供試体の設置前に、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて不要反射源の方位を計測し、上記不要反射源の方位に対してナルを形成するウェイトデータを算出し、算出したウェイトデータを上記アレイアンテナの移相器に設定してから供試体を設置した後、上記アレイアンテナから送受信される電波に基づいて上記供試体を回転させた状態でその回転角度毎に受信信号の周波数分析を行い、周波数分析結果に基づいて上記供試体の振幅および位相データ値を求める供試体のＲＣＳ計測と、基準目標の方位の振幅および位相データ値を求める基準目標計測との２つの計測を、順次切替えながら行い、ＲＣＳ計測時の振幅および位相データ値について、基準目標計測時の振幅および位相データ値の変動を補正する、ことを特徴としている。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＲＣＳ計測目標、２  支持台、３  不要反射源、４  送信アレイアンテナ、５  受信アレイアンテナ、６  アンテナ支持台、７  受信機信号処理器、８  送信アンテナパターン、９  送信アンテナパターンのサイドローブ、１０  送信アンテナパターンに形成したナル点、１４  ＲＣＳ予備計測処理、１５  反射強度分布の算出処理、１６  スレッショルド判定処理、１７  不要反射源方位判定処理、１８  ビーム形成ウェイト算出処理、１９  ＲＣＳ本計測処理、２０  偏波制御アレイアンテナ、２１  アンテナ支持台、２２  受信機信号処理器、２３  水平偏波用素子アンテナ、２４  垂直偏波用素子アンテナ、２５  水平偏波用送受信モジュール、２６  サーキュレータ、２７  高出力増幅器、２８  低雑音増幅器、２９  可変減衰器、３０  移相器、３１  垂直偏波用送受信モジュール、３２  基準目標。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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