(57)【要約】【課題】ＤＣ/ＤＣコンバータのスイッチング信号に起因するスプリアスにより生じる誤目標の検出を防止する。【解決手段】ＤＣ/ＤＣコンバータのスイッチング周波数をレーダのＰＲＦと同期化させる。ＤＣ/ＤＣコンバータのスイッチング周波数をレーダのＰＲＦと同期化させることにより、電源のスイッチングによるＡＭ変調に起因するスプリアスが存在した場合でも誤目標の検出を防止することができる。また、スイッチング成分を抑圧するための大きなフィルタを設ける必要がなくなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム同期の基準信号を生成する基準信号発生源と、
前記基準信号を入力し、空中線から信号を送信する送信周期の基準となるＰＲＩ信号と、電源において直流電圧を所望の電圧に変圧する電圧変換の周期の基準となるスイッチング信号を生成するタイミング生成器と、
前記ＰＲＩ信号に基き所定の周期で空中線に対して励振信号を出力する励振機と、
前記スイッチング信号に基き所定の周期で空中線に対して所望の電力を供給する電源と、
前記電力が供給され、前記励振信号を増幅して空間に向けて送信信号を送信する空中線とを備え、
前記ＰＲＩ信号と前記スイッチング信号は同期化され、前記スイッチング信号の周波数は前記ＰＲＩ信号の周波数の整数倍であることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記電源のほか、前記タイミング生成器から入力する第二のスイッチング信号に基づき所定の周期で前記空中線に対して所望の電力を供給する第二の電源を備え、
前記スイッチング信号の周波数と前記第二のスイッチング信号の周波数は同一であり、かつ、前記スイッチング信号の位相と前記第二のスイッチング信号の位相は逆相であることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信信号が目標で反射された反射信号のうち、直流からレーダの繰り返し周期（ＰＲＦ）の間の周波数帯域の信号を処理して目標を検出する信号処理部を備えることを特徴とする請求項１、２いずれか記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は送信機や空中線に用いられる電源装置を備えるレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源装置はレーダ装置の設置される航空機等から供給される交流電源を、レーダ装置内の負荷に供給する直流電源に電圧と周波数の変換を行う。交流電源から直ちに所望の直流電源に変換することはなく、交流電源を一旦直流電源に変換し、さらにその直流電源を所望の直流電源に変換する方式により電源変換を実現する（以下、この直流の電源変換を「ＤＣ/ＤＣコンバータ」という）。このときに、直流電源間の変換効率を高める必要があることから、入力エネルギーを断続制御することにより所望の出力電力に変換するスイッチング電源方式が適用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２６７７８５公報（第１図）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Merrill I.SKOLNIK著「RADAR HANDBOOK（第３版）」McGraw-Hill, Inc.P5.10
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電源に含まれるＤＣ/ＤＣコンバータは、コンバータが電源を変換する周期に相当するスイッチング周波数に基づいて電源の変換を行っているが、このスイッチングのタイミング信号（以下、「スイッチング信号」という）は、レーダのタイミングと非同期であるため、スイッチング周波数により送信信号は振幅変調を受け、送信信号の周波数からスイッチング周波数の整数倍の周波数帯域にスプリアス成分（以下、「スイッチング成分」という）を生成することになる。レーダ装置は、このスイッチング成分を検出することにより、スイッチング成分を誤った目標として検出する。このようにして発生する目標の誤検出を回避するため、レーダ装置における目標検出の閾値を上げた場合には、レーダの感度が劣化してしまい、所望の感度を得ることができずに距離性能が短くなる。一方、送信信号に付随するスイッチング成分を抑圧するためには、ＤＣ/ＤＣコンバータもしくは送信用の高出力増幅器の出力端に大きなフィルタを設ける必要があり、航空機等への搭載が困難になる。このように、電源に起因するスプリアスにより、レーダ性能が著しく低下するという課題があった。
【０００６】
従来、局部発振器の同期化により誤検出を防止する技術が開示されていたが、電源に起因するスプリアスが問題となることはなかった（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、非特許文献１には、電源のスイッチング信号をレーダの基準信号と同期化することが記載されているが、レーダの基準信号は通常はＤＣ/ＤＣコンバータの変換周期に対して非常に高周波であり、このような高周波のＤＣ/ＤＣコンバータは実現が難しいという課題があった。
【０００８】
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、小型で目標検出精度の高いレーダ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】
【０００９】
この発明は係るレーダ装置は、システム同期の基準信号を生成する基準信号発生源と、前記基準信号を入力し、空中線から信号を送信する送信周期の基準となるＰＲＩ信号と、電源において直流電圧を所望の電圧に変圧する電圧変換の周期の基準となるスイッチング信号を生成するタイミング生成器と、前記ＰＲＩ信号に基き所定の周期で空中線に対して励振信号を出力する励振機と、前記スイッチング信号に基き所定の周期で空中線に対して所望の電力を供給する電源と、前記電力が供給され、前記励振信号を増幅して空間に向けて送信信号を送信する空中線とを備え、前記ＰＲＩ信号と前記スイッチング信号は同期化され、前記スイッチング信号の周波数は前記ＰＲＩ信号の周波数の整数倍であるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ＤＣ/ＤＣコンバータのスイッチング周期を、レーダの繰り返し周期（以下、「ＰＲＦ」という。）と同期化させることが可能となることから、スイッチング成分が存在するとしてもフォルスターゲット（誤った目標）を検出することがなく、精度よく目標を検出することができる。
また、スイッチング成分を抑圧するための大きなフィルタを設ける必要がなく、レーダ装置の小型化が実現できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果により、電源に起因するスイッチング成分の影響を無くすことができると同時に、スイッチング成分自体も極小化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成図である。
【図２】スイッチング信号によって発生するスプリアスについて示した図である。
【図３】タイミング生成器において生成するパルス繰り返し間隔（以下「ＰＲＩ」という。）と、電源において、電圧変換（以下「ＤＣ/ＤＣ」という。）に必要となる切替信号（以下「スイッチング信号」という。）との関係を示した図である。なお、ＰＲＦの逆数が、ＰＲＩとなる。
【図４】信号処理器６で処理される際の、デジタル化されたビデオ信号を周波数軸で示した図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるスイッチング信号の関係を示した図である。
【図７】この発明の実施の形態２における送信信号に付与されたスプリアス成分を抑圧する方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明によるレーダ装置を実施の形態に従って図面を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は実施の形態１に係るレーダ装置の構成図であり、実施の形態１に係るレーダ装置は基準信号発生源１、タイミング生成器２、励振機３、空中線４、受信機５、信号処理器６、電源７を備える。
【００１５】
電源７はＤＣ/ＤＣコンバータを備え、整流回路等によって交流電源から変換された直流電源を所望の直流電圧に変圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータには、直流電源間の変換効率を高める必要があることから、入力エネルギーを断続制御することにより所望の出力電圧に変換するスイッチング電源方式を適用し、スイッチング信号の周波数（スイッチング周波数）に基づいて変圧を行い空中線４に所望の電力を供給する。
基準信号発生源１からシステムの基準となる基準信号ａがタイミング生成器２と励振機３に出力される。タイミング生成器２は基準信号ａに基づき送信信号ｅのパルス間隔であるＰＲＩ信号ｂとスイッチング信号ｄを生成し、各々を励振機３と電源７に出力する。
励振機３は、基準信号ａとＰＲＩ信号ｂに基づいて励振信号ｃを生成する。空中線４は、この励振信号ｃを所望の電力に増幅した後、送信信号ｅとして出力する。
【００１６】
空中線４は、送信信号ｅを空間に放射し、目標から反射してくる受信信号ｆを受信し、それを受信機５に出力する。受信機５は受信信号ｇを受信処理し、ビデオ信号ｈを生成する。信号処理器６は受信機で得られたビデオ信号ｈを処理して、目標を検出する。電源７は空中線４に電力ｉを供給する。
【００１７】
図２はスイッチング信号によって発生するスプリアスについて示した図である。従来、電源ではＤＣ/ＤＣ変換に必要となるスイッチング信号ｄのスイッチング間隔に応じて負荷に供給される電力にリップルが発生する。このリップルにより送信信号にＡＭ変調がかかり、図２に示すように送信信号の周波数に対してスイッチング信号ｄのパルス間隔（スイッチング間隔）の逆数となるスイッチング周波数ごとにスプリアスが発生していた。
【００１８】
図３は実施の形態１に係るレーダ装置において、タイミング生成器２で生成されるＰＲＩ信号ｂのパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）とスイッチング信号ｄのスイッチング間隔の関係を示した図である。
実施の形態１に係るレーダ装置においては、図３に示すように、タイミング生成器２はスイッチング信号ｄのスイッチング周波数がＰＲＦの整数（Ｎ）倍になるスイッチング信号を生成する。つまり、ＰＲＩ信号ｂとスイッチング信号ｄを同期化させ、Ｎを任意の自然数としてスイッチング間隔がＰＲＩのＮ分の１になるようにする。これにより、ＡＭ変調に起因するスプリアスは、キャリア周波数に対してＰＲＦのＮ倍ごとに現れることになる。
【００１９】
図４は、信号処理器６で処理される際の、デジタル化されたビデオ信号を周波数軸で示した図である。
パルスドップラレーダのビデオ信号は、ＰＲＦのサンプリングレートでＡ/Ｄコンバータによりデジタル変換されることから、レーダの信号処理においては、図４に示すように、ビデオ信号はＰＲＦごとに信号が折り返される。
信号処理器６は、このうち、直流からＰＲＦの間の周波数帯域の信号を処理対象として、この間の信号を処理し、直流もしくはＰＲＦの信号については処理を行わないこととする。
【００２０】
このように実施の形態１に係るレーダ装置においては、基準信号発生源１からシステムの基準となる基準信号ａを入力したタイミング生成器２は、励振機３に出力するＰＲＩ信号ｂと同期し、信号周波数がレーダの送信信号の繰り返し周期（ＰＲＦ）の整数倍（Ｎ倍）となるスイッチング信号ｄを生成して、電源７へ出力するようにした。
このようにスイッチング周期をＰＲＦのＮ倍に設定することで、電源７ではスイッチングに起因するスプリアスは全てＰＲＦもしくは直流に重なることから、信号処理によってスプリアスを誤って目標と検出することがなくなり、高精度に目標を検出することができる。
【００２１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置ついて、以下説明する。
図５において、レーダ装置は基準信号発生源１、タイミング生成器２、励振機３、空中線１０、受信機５、信号処理器６、第一の電源８、第二の電源９から構成される。なお、実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一番号を付して、その説明を省略する。
【００２２】
図５において、基準信号発生源１からシステムの基準となる基準信号ａがタイミング生成器２と励振機３に出力され、タイミング生成器２でＰＲＩ信号ｂ、スイッチング信号ｄ１、スイッチング信号ｄ２が生成される。
また、基準信号ａとＰＲＩ信号ｂに基づいて、励振機３において励振信号ｃが生成される。この励振信号ｃが空中線１０で所望の電力に増幅され送信信号ｅ１、ｅ２として出力される。
空中線１０は、送信信号ｅ１、ｅ２を空間に放射し、目標から反射してくる受信信号ｆを受信して受信機５に出力する。受信機５は受信信号ｇを受信処理し、ビデオ信号ｈを生成する。信号処理器６は受信機で得られたビデオ信号ｈを処理して目標を検出する。第一の電源８、第二の電源９は空中線１０に電力ｊ１、電力ｊ２を供給する。
【００２３】
実施の形態２に係るレーダ装置において、第一の電源８と第二の電源９は、ＰＲＦの整数倍になるようなスイッチング周期を有するスイッチング信号によって、ＤＣ/ＤＣ変換を行う。第一の電源８と第二の電源９に供給されるスイッチング信号ｄ１、ｄ２の位相は、図６に示すように、互いに１８０°ずれているものをタイミング生成器２で生成する。
空中線１０に搭載される送信信号を増幅するためのアンプは２系統以上存在し、それぞれが第一の電源８、及び第二の電源９から電力供給を受ける。このときの電源８、電源９から供給する電力ｊ１、ｊ２の振幅は図７に示すようにデューティは５０％でＡＭ変調がかかる。
【００２４】
スイッチング信号によって生じるスプリアスは、図７に示す電源８、電源９によって生じるリップルによるＡＭ変調により生成されるが、スイッチング信号の位相が１８０°ずれていることから、第一の電源８及び第二の電源９から電力供給を受ける上記の２系統のアンプから送信される送信信号のリップルは、互いに逆相となる。
このため、これらを空間合成した結果、リップルの成分は互いに打ち消される、もしくは完全に打ち消されなくともそのリップル成分を低減することが可能となる。
【００２５】
このように実施の形態２に係るレーダ装置においては、第一の電源８と第二の電源９を備え、第一の電源８と第二の電源９は、レーダの繰り返し周期（ＰＲＦ）の整数（Ｎ）倍になるスイッチング周期を有するスイッチング信号によって、ＤＣ/ＤＣ変換を行う。そして、第一の電源８と第二の電源９に供給されるスイッチング信号ｄ１、ｄ２の位相は互いに１８０°ずれるようにした。第一の電源８及び第二の電源９から電力供給を受ける２系統以上のアンプから送信される送信信号のリップルは、互いに逆相となる。アンプから空間に送信される送信信号の空間合成した結果は、リップルの成分は互いに打ち消され、若しくは完全に打ち消されなくともそのリップル成分を低減することが可能となる。
これにより、電源のスイッチング成分に起因する誤検出を低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、本発明にかかるレーダ装置は、電源によるスプリアスがレーダ性能に影響するシステムに有用である。特にドップラレーダのように高いダイナミックレンジを要するレーダに効果がある。また、実施の形態２については、複数の送信機を有するアクティブフェーズドアレーアンテナのような空中線を有するシステムに有効である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 基準信号発生源、２ タイミング生成器、３ 励振機、４、１０ 空中線、５ 受信機、６ 信号処理器、７、８、９ 電源、ａ 基準信号、ｂ ＰＲＩ、c 励振信号、d スイッチング信号、e 送信信号、f 受信信号、g 受信信号、h ビデオ信号、i、k、l 空中線に供給する電力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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