(57)【要約】【課題】  パルスレーダ装置におけるＮｕｌｌ点の影響を回避する。【解決手段】  パルスの周期ごとに送信波の周波数を変える。これにより或る周波数においてＮｕｌｌ点となっても、これと異なる周波数においてはＮｕｌｌ点とはならないので距離の測定が可能となる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数が周期的に切り換わる送信波をパルス信号で変調してパルス状に送信する送信部と、
該パルス信号を遅延する遅延部と、
受信波のうち、該遅延部の出力と同期したゲート時間内に受信したもののみ有効にする受信ゲート部と、
受信波を送信波の一部と混合する混合部と、
前記遅延部の遅延時間を掃引して該混合部の出力が極大となる遅延時間を決定することによって物標との距離を決定する距離決定手段とを具備するパルスレーダ装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記パルスの周期ごとに前記複数の周波数が周期的に切り換わる送信波を出力し、
前記混合部の出力のうち、前記パルス信号の周波数帯域を通過させるフィルタをさらに具備し、
前記距離決定手段は、該フィルタを通過後の前記混合部の出力が極大となる遅延時間を決定することによって物標との距離を決定する請求項１記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記送信部は、疑似雑音系列と前記パルス信号とを重畳した信号で前記送信波を変調して送信し、
受信波から疑似雑音系列を復元する復元部と、
該復元部の出力と前記送信部における疑似雑音系列との相関をとる相関部とをさらに具備し、
前記距離決定手段は、前記混合部の出力が極大となる遅延時間と前記相関部における相関結果に基いて物標との距離を決定する請求項２記載のパルスレーダ装置。
【請求項４】
前記疑似雑音系列のチップ時間は、前記パルス周期に前記周波数の数を乗じたものに等しい請求項３記載のパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信波を一定周期のパルスで開閉して送出し、このパルスを遅延させたパルスでターゲットからの反射波を開閉し、この遅延時間を掃引して受信パワーが極大となる遅延時間からターゲットとの距離を決定するパルスレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１はこのパルスレーダ装置の構成の一例を示し、図２は図１のＡ〜Ｆで示した個所の信号の波形をその（Ａ）〜（Ｆ）欄に示す。
【０００３】
これらの図に示すように、パルスレーダではキャリア信号を一定周期Ｔのパルス（図２（Ａ））に従って送信アンプ１０またはスイッチをオンオフすることによってゲーティングを行った電波（図２（Ｂ））を放出し、受信側も同じように、受信キャリア信号（図２（Ｃ））に対してＲＦミキサ１２の手前（１４）や、ミキシング後（１６）の信号においてゲーティングして受信する。ターゲットに反射された信号はその距離に応じた遅延時間をもって受信されるため、遅延回路１８により受信ゲート信号を送信ゲート信号に対して遅延させれば（図２（Ｄ））、その遅延時間に一致したターゲットの反射信号（図２（Ｅ））のみ受信され、受信信号が存在する場合、その距離に物体があることが検出できる。受信信号の検出は、受信パルスをフィルタ２０でフィルタリングし、パルス繰り返し周波数帯域の信号パワー（図２（Ｆ））を検出することで可能である。また、遅延時間をパルス幅の１／Ｎのステップで掃引すれば、それに応じて受信パワーが変化するので、パワーが極大となる遅延時間からターゲットまでの距離をゲーティング時間のＮ倍の分解能で決定することができる。
【０００４】
図１のパルスレーダ装置では、受信波を送信波の一部でダウンコンバートする方式（あるいはホモダイン検波）が採用されていることから、物体との距離をＲとするとき２Ｒ／Ｃ（Ｃは光速）が送信波の半周期の奇数倍に等しければ受信波が送信波の逆相となって信号が消滅する（以下Ｎｕｌｌ点と称する）ことになる。レーダ側およびターゲットが共に静止していてこの距離だけ離れている場合にはこのＮｕｌｌ点が持続するので距離を測定することができない、という問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の目的は上記のＮｕｌｌ点の問題を解決したパルスレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、複数の周波数が周期的に切り換わる送信波をパルス信号で変調してパルス状に送信する送信部と、該パルス信号を遅延する遅延部と、受信波のうち、該遅延部の出力と同期したゲート時間内に受信したもののみ有効にする受信ゲート部と、受信波を送信波の一部と混合する混合部と、前記遅延回路の遅延時間を掃引して該混合部の出力が極大となる遅延時間を決定することによって物標との距離を決定する距離決定手段とを具備するパルスレーダ装置が提供される。
【０００７】
周期的に切り換わる周波数を有する送信波を用いることによって、或る送信波の周波数についてＮｕｌｌ点となる距離にターゲットが静止していたとしても、それと異なる周波数に対してはＮｕｌｌ点とならないので、そのような周波数において測定値が得られ、距離の測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図３は本発明の一実施例に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図４の（Ａ）〜（Ｅ）欄はそれぞれ図３のＡ〜Ｅで示した個所の信号の波形を示す。図３において、図１と同一の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【０００９】
送信波が一定周期のパルス信号（図４（Ａ）欄）でゲーティングされること（図４（Ｃ）欄）、パルス信号を遅延器１８で遅延したもので受信波がゲーティングされること（図４（Ｄ）欄）、ミキサ１６により送信波の一部で受信波がホモダイン検波されること（図４（Ｅ）欄）については図１，２を参照して説明した従来のパルスレーダ装置と同じである。なお、ホモダイン検波では直接ベースバンド（この例ではパルス信号）が得られるので、フィルタ２０は必ずしも必須ではない。
【００１０】
本発明のパルスレーダ装置では例えば、発振器２０から出力される送信波の周波数は、図４（Ｂ）に示すように、パルス信号（（Ａ）欄）の各周期において一定であり、第１の周期ではｆ１であり第２の周期ではｆ１と異なるｆ２となり、これが交互に繰り返される。
【００１１】
したがって、図５（Ａ）欄に示すように、ターゲットまでの往復による遅延時間Ｔ（＝２Ｒ／Ｃ）がキャリア周波数ｆ2の半周期に等しいとき（より一般化すれば半周期の奇数倍に等しいとき）すなわち、
２Ｒ／Ｃ＝（２ｎ＋１）／（２ｆ2）（ｎ＝０，１，２…）
が成り立つ距離Ｒにターゲットが静止しているとき、キャリア周波数がｆ2である周期ではＮｕｌｌ点となり、ミキサ１２の出力において信号が消滅する（図４（Ｅ）欄）。しかしながら、周波数がｆ1（ｆ1≠ｆ2）である周期では、図５（Ｂ）に示すように、
２Ｒ／Ｃ≠（２ｎ＋１）／（２ｆ1）
となって信号が出現する（図４（Ｅ）欄）ので、距離の測定が可能となる。
【００１２】
ｆ1，ｆ2と２つの周波数を有する送信波を用いることの付随的な効果として、Ｎｕｌｌ点とならない距離であってもＮｕｌｌ点となる距離の近傍ではホモダイン検波後のレベルが低下するが、例えば２つの周波数ｆ1，ｆ2を有する送信波を用いることで、一方の周波数についてレベルが低下しても他方ではレベルを確保することができるという効果が得られる。
【００１３】
また、パルスの周期をＴとするとき、ターゲットまでの往復に要する時間２Ｒ／ＣがＴを超えるような距離にターゲットが存在するとき、反射波はその次の周期において受信され、（Ｔ＜２Ｒ／Ｃ＜２Ｔの場合）往復に要した時間が２Ｒ／Ｃ−Ｔであるとして距離を誤認識する可能性がある。しかし、ｆ1とｆ2が交互に繰り返す送信波を用いることで、そのような反射波については、送信波の周波数と受信波の周波数が異なることになるので、ホモダイン検波後に周波数｜ｆ1−ｆ2｜の信号となり、フィルタ２０があればそれで除去することができる。
なお、周波数の切り替わりのタイミングとパルスのタイミングが同期している例について説明したが、Ｎｕｌｌ点の解消という目的のためには両者は必ずしも同期している必要はない。
【００１４】
図６は４つの異なる周波数ｆ1，ｆ2，ｆ3およびｆ4を順次切り換えて用いこれを繰り返す例を示す。（Ｄ）欄および（Ｅ）欄は２Ｒ／Ｃ＜Ｔである距離Ｒにターゲットが存在する場合の反射波およびフィルタ入力をそれぞれ示し、（Ｄ′）欄は２Ｒ／Ｃ＞Ｔである距離にターゲットが存在する場合の反射波を示す。（Ｆ），（Ｆ′）欄に示すように、２Ｒ／Ｃ＜Ｔの距離にある場合にはフィルタの出力にはパルス周期に相当する周波数成分が出力されるが、２Ｒ／Ｃ＞Ｔの場合にはフィルタにより除去される。
【００１５】
このように、４つの異なる周波数を用いることにより、Ｔ＜２Ｒ／Ｃ＜４Ｔの距離Ｒに存在するターゲットからの反射波をフィルタ２０で除去することができる。
【００１６】
図７および図８は４つの送信周波数を用いてＴ＜２Ｒ／Ｃ＜４Ｔの距離Ｒに存在するターゲットからの反射波をフィルタで除去し、さらにそれ以上の距離にあるターゲットからの反射波に関しては、１チップ時間が４Ｔである疑似雑音系列を用いて距離の誤認を回避する例を示す。図８の（Ａ）〜（Ｊ）欄は図７のＡ〜Ｊで示した個所の信号の波形を示す。
【００１７】
図７において、ＰＮ信号発生器３２が出力する疑似雑音（ＰＮ）信号（図８（Ｃ）欄）の１チップ時間はパルス発生器３０が出力するパルス（図８（Ａ）欄）の周期Ｔの４倍である。ＡＮＤ回路３４において両者の論理積がとられ（図８（Ｄ）欄）、その結果により送信増幅器１０がオンオフされて送信波が開閉される（図８（Ｅ）欄）。ターゲットからの反射波（図８（Ｆ）欄）は送信波から４Ｔ以上５Ｔ以下の遅れで到達するものとする。反射波はパルス発生器３０が出力するパルス信号（図８（Ａ）欄）を遅延器１８で遅延させたゲート信号（図８（Ｇ）欄）で開閉され（図８（Ｈ）欄）、フィルタ２０により、パルス周期に相当する周波数成分以外の周波数成分が除去される。パルス化器３６では、遅延器１８における遅延時間にフィルタ処理による遅れを加えた時間だけ遅れたタイミングでフィルタ２０の出力を基準値と比較することによって、受信波に含まれるＰＮ信号成分（（Ｉ）欄）を復元する。遅延器３８もまた、ＰＮ発生器３２からのＰＮ信号を遅延器１８における遅延時間に上記の遅れを加えた時間だけ遅延させる（（Ｊ）欄）。相関器４０は、パルス化器３６の出力と遅延器３８の出力の間で相関をとり、一方の位相を掃引したときに相関値が最大となる点を見い出すことによって両者の位相差が決定される。制御演算器４２は、遅延器１８，３８における遅延量の制御、パルス化器３６における比較タイミングの制御などを行い、遅延器１８における遅延量から、ターゲットとの距離を決定する。
【００１８】
図８に示した例はターゲットが４Ｔ＜２Ｒ／Ｃ＜５Ｔに相当する距離に存在していることが想定されている。この場合、例えば送信波の周波数がｆ1であるときの反射波は送信波の周波数がｆ1に戻ったときに受信されるのでフィルタ２０で除去することができない。しかしながら、前述したように、相関器４０において、ＰＮ信号を遅延器３８で遅延させたもの（図８（Ｊ）欄）と、受信波から復元されたＰＮ信号（図８（Ｉ）欄）との相関をとることにより１チップ時間だけ位相が遅れていることが判明するので、制御演算器４２では４Ｔ＜２Ｒ／Ｃ＜５Ｔの距離Ｒに存在するターゲットからの反射であるとして、これを処理から除外することができる。あるいはまた、相関器が出力する相関値の大きさからターゲットが４Ｔ＜２Ｒ／Ｃの距離にあることが判明する。すなわち、もしターゲットがＴ＞２Ｒ／Ｃの範囲にあれば図８（Ｉ）欄（Ｊ）欄の信号の位相は一致するので相関器の出力は最大となる。しかし、図８に示した例ではターゲットが４Ｔ＜２Ｒ／Ｃ＜５Ｔの範囲にあるため、図８（Ｉ）欄と図８（Ｊ）欄の信号は位相が異なり、相関値は小さくなる。したがって、相関値の大きさからターゲットがＴ＞２Ｒ／Ｃの範囲にあるのか４Ｔ＜２Ｒ／Ｃ＜５Ｔの範囲にあるかを推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の各部の信号の波形を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の一実施例に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３の各部の信号の波形を示すタイミングチャートである。
【図５】Ｎｕｌｌ点の発生およびその回避を説明する図である。
【図６】周波数を４通りに切り換える例を示すタイミングチャートである。
【図７】さらに疑似雑音信号を用いる例を示すブロック図である。
【図８】図７の各部の波形を示すタイミングチャートである。
【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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【図８】
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