(57)【要約】【課題】十分な精度でレーダ装置全体をカバーして、受信信号の圧縮用参照関数として使用できる送信チャープ信号の記録が可能な手段を提供する。【解決手段】フェーズドアレイアンテナ１の各送受信モジュール１２内の送信用移相器１２１１および送信用アンプ１２３により位相シフトおよび増幅された観測モード時の送信チャープ信号の一部を分波器１２８で分波し、送受信モジュール１２内の受信用アンプ１２７および受信用移相器１２１２を経由させて折り返し、該折り返した送信チャープ信号を受信してデータ処理し、校正用チャープ信号としてデータレコーダ２５に記録する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射素子と、該複数の放射素子にそれぞれ対応して設けられた複数の送受信モジュールを有するフェーズドアレイアンテナを備えたフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法であって、
前記各放射素子から放射するために前記各送受信モジュール内の送信用移相器および送信用アンプにより位相シフトおよび増幅された送信チャープ信号の一部を分波し、該分波した送信チャープ信号を前記各送受信モジュール内の受信用アンプおよび受信用移相器を経由して折り返し、該折り返した送信チャープ信号を受信してデータ処理し、校正信号として記録することを特徴とするフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法。
【請求項２】
観測モード時の送信タイミングにおいて送信される前記送信チャープ信号の一部を分波して前記折り返した送信チャープ信号とすることを特徴とする請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法。
【請求項３】
校正モードを設定して前記送信チャープ信号を送信し、前記折り返した送信チャープ信号のみを受信してデータ処理し、前記校正信号を得ることを特徴とする請求項１に記載のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法。
【請求項４】
前記複数の送受信モジュールの全てから折り返された送信チャープ信号を合波し、該合波された信号をデータ処理して、校正信号とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法。
【請求項５】
動作確認モードを設定し、前記複数の送受信モジュールの内の１台のみを動作させて前記校正信号を取得するとともに、動作させる一台の前記送受信モジュールを順次切り替えることにより、前記各送受信モジュールから取得した前記校正信号を解析することにより、前記各送受信モジュールの正常動作の確認を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法を用いた送受信モジュールの動作確認方法。
【請求項６】
前記各送受信モジュールから取得した前記校正信号のレベルを解析することにより、前記各送受信モジュールの正常動作の確認を行うことを特徴とする請求項３に記載のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法を用いた送受信モジュールの動作確認方法。
【請求項７】
前記各送受信モジュール内の前記移相器の位相シフト量を次々と変更し、該変更した位相シフト量毎に取得した前記校正信号の位相を解析することにより、前記各送受信モジュールの正常動作の確認を行うことを特徴とする請求項３に記載のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正信号取得方法を用いた送受信モジュールの動作確認方法。
【請求項８】
複数の放射素子と、該複数の放射素子にそれぞれ対応して設けられた複数の送受信モジュールを有するフェーズドアレイアンテナを備えたフェーズドアレイアンテナレーダにおいて、
前記各送受信モジュール内に備えられた送信用移相器および送信用アンプにより位相シフトおよび増幅された送信チャープ信号の一部を分波する機能と、該分波された送信チャープ信号の一部を前記各送受信モジュール内に備えられた受信用アンプおよび受信用移相器を経由させて折り返す機能と、該折り返された送信チャープ信号を受信してデータ処理することにより校正信号を生成する機能を備えていることを特徴とするフェーズドアレイアンテナレーダ。
【請求項９】
複数の放射素子と、該複数の放射素子にそれぞれ対応して設けられた複数の送受信モジュールを有するフェーズドアレイアンテナを備えたフェーズドアレイアンテナレーダにおいて、
チャープ信号発生器と、該チャープ信号発生器で発生された送信チャープ信号を周波数変換及び増幅して送信パルスとして出力する送信機と、該送信機から出力された前記送信パルスを前記フェーズドアレイアンテナへ伝送する送信専用アンテナケーブルと、前記フェーズドアレイアンテナ内に備えられて前記送信専用アンテナケーブルを介して入力された前記送信パルスを前記複数の送受信モジュールに分波する分波器と、前記フェーズドアレイアンテナ内に備えられて前記複数の送受信モジュール内でその一部が折り返された前記送信パルスを合波するとともに前記送信パルスによる放射に対する反射波として前記複数の放射素子で受信されて前記複数の送受信モジュールから出力される受信信号を合波する合波器と、該合波器から出力される前記合波折り返し送信パルスと合波受信信号を受信機へ伝送する受信専用アンテナケーブルと、該受信専用アンテナケーブルを介して入力された前記合波折り返し送信パルスと合波受信信号をそれぞれ周波数変換及び増幅する前記受信機と、該受信機で周波数変換及び増幅された前記合波折り返し送信パルスを処理して校正信号を生成するとともに、該受信機で周波数変換及び増幅された前記合波受信信号を処理して受信データを生成するデータ処理装置と、前記送信パルスの送信タイミングと同期して前記校正信号を生成するルートを設定するとともに前記送信パルス繰返し周期間の受信タイミングにおいては前記受信データを生成するルートを設定する制御を行う制御装置とを備えていることを特徴とするフェーズドアレイアンテナレーダ。
【請求項１０】
前記送受信モジュールは、前記分波器から入力される前記送信パルスの位相をシフトする送信用移相器と、該送信用移相器で位相シフトされた前記送信パルスを増幅する送信用アンプと、前記送信用アンプで増幅された前記送信パルスを前記放射器側へ出力するとともにその一部を分波する分波器と、前記放射素子への送信ルートと前記放射素子からの受信ルートを切り替える第１の切替器と、前記第１の切替器が受信ルートに切り替えられているときには前記放射器からの受信信号を受信用アンプへ入力し、前記第１の切替器が送信ルートに切り替えられているときには前記分波器で分波された前記送信パルスの一部を前記受信用アンプへ入力するように切り替える第２の切替器と、前記受信用アンプで増幅された前記受信信号または前記送信パルスの一部を位相シフトして前記合波器へ出力する受信用移相器とを有していることを特徴とする請求項９に記載のフェーズドアレイアンテナレーダ。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記複数の送受信モジュールの内の１台のみを動作させて前記校正信号を取得する機能と、動作させる一台の前記送受信モジュールを順次切り替える機能と、前記各送受信モジュールから取得した前記校正信号を解析して、前記各送受信モジュールの正常動作を判定する機能を有していることを特徴とする請求項９または１０に記載のフェーズドアレイアンテナレーダ。
【請求項１２】
前記制御装置は、生成された前記校正信号のデータを解析することにより、当該フェーズドアレイアンテナレーダの動作状態を判定する機能と、異常と判定したとき当該フェーズドアレイアンテナレーダの動作停止制御を行う機能を有していることを特徴とする請求項９または１０に記載のフェーズドアレイアンテナレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の間隔で配列された複数の放射素子と、前記放射素子毎に設けられた複数の送受信モジュールを有するフェーズドアレイアンテナを備えたフェーズドアレイアンテナレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置では、しばしば送受信モジュールを利用したフェーズドアレイアンテナが利用される。フェーズドアレイアンテナとは、所定の間隔で配列された複数の放射素子（アンテナ・アレイ）の各々に、所定の位相関係の高周波電流を給電し、各放射素子の特性を合波することで、任意の指向特性が得られるアンテナである。このフェーズドアレイアンテナは、機械的構成を用いることなく、各放射素子相互の位相関係を変化させることで指向性を走査することができるので、移動体（特に航空機）あるいは人工衛星に搭載されるアンテナとして用いられることが多い。
【０００３】
送受信モジュールを利用したフェーズドアレイアンテナでは、個々の送受信モジュールのＲＦ特性がアンテナで送受信されるチャープ波形に影響を与える。特に、送受信モジュールは、通常、他のＲＦ機器と異なり、温度が一定に保たれる機体内部ではなく、アンテナ表面すなわち機体外部に暴露されている。そのため、送受信モジュールのＲＦ特性の温度による影響は無視できず、チャープ圧縮性能に影響を与える。
【０００４】
このような特性変動の問題を解消するために、従来、航空機あるいは人工衛星のプラットフォームに搭載される合波開口レーダ等のレーダ装置において、観測モードとは別に受信部のリニアリティや飽和レベル等の測定（校正）に使用するための校正用チャープ信号を送信する校正モードを設定し、受信部のＲＦ特性を校正する方法（特許文献１）、あるいはモニタ用のアンテナを使用し、モニタ用のアンテナから送信した信号をレーダ用アンテナで受信、あるいは逆にレーダ用アンテナから送信した信号をモニタ用のアンテナで受信することにより、校正情報を取得する方法（特許文献２）等が提案されている。
【０００５】
図９は、校正モードが設定されたフェーズドアレイアンテナレーダの従来例を示すブロック構成図であり、図１０は、その動作を示すタイミングチャートである。このフェーズドアレイアンテナレーダは、フェーズドアレイアンテナ１と電気回路部２より構成され、各々は送受信兼用アンテナケーブル３１により接続されている。
【０００６】
図９において、フェーズドアレイアンテナ１は、電気回路部２の送信機２２からの送信信号を複数の送受信モジュール１２に分波すると共に、各送受信モジュール１２からの信号を合波し電気回路部２の受信機２３に出力する分合波器１３と、送信のタイミングで分合波器１３からの送信信号の位相シフトと増幅を行い放射素子１１に出力すると共に、受信のタイミングでは放射素子１１からの受信信号の位相シフトと増幅を行い分合波器１３に出力する複数の送受信モジュール１２と、各送受信モジュール１２に接続され送信信号の放射とターゲットからの反射波の受信を行う放射素子１１とによって構成される。
【０００７】
各送受信モジュール１２は、分合波器１３からの送信信号の位相シフトを行うと共に受信信号の位相シフトを行う移相器１２１と、送信信号の増幅を行う送信用のアンプ１２３と、放射素子１１への送信と放射素子１１からの受信を切り替える切替器１２４と、終端器１２６と、終端器１２６と放射素子１１からの受信を切り替える切替器１２５と、受信信号の増幅を行う受信用のアンプ１２７と、送信用のアンプ１２３または受信用のアンプ１２７と移相器１２１との間に接続された送受切り替え用の切替器１２２とによって構成される。
【０００８】
また電気回路部２は、送信信号を発生するチャープ信号発生器２１と、周波数変換・アンプ２２１、切替器２２２、およびサーキュレータ２２３を有する送信機２２と、減衰器２３２、切替器２３３、および周波数変換・アンプ２３１を有する受信機２３と、受信機２３から入力された信号のサンプリングを行い各種の処理を行うデータ処理装置２４と、データ処理装置でサンプリング及び処理されたデジタルデータを記録するデータレコーダ２５と、フェーズドアレイアンテナ１及び電気回路部２の各機器を制御する制御装置２６とによって構成される。
【０００９】
送信機２２の切替器２２２は、観測モード時には、チャープ信号発生器２１で発生され周波数変換・アンプ２２１で周波数変換及び増幅された送信信号を、サーキュレータ２２３を介してフェーズドアレイアンテナ１側へ出力し、校正モード時には、チャープ信号発生器２１で発生され周波数変換・アンプ２２１で周波数変換及び増幅された送信信号を、受信機２３側へ折り返し信号として出力するように切り替え制御される。また受信機２３の切替器２３３は、観測モード時には、フェーズドアレイアンテナ１で受信され、サーキュレータ２２３を介して入力された反射信号を周波数変換・アンプ２３１へ出力し、校正モード時には、送信機２２の切替器２２２および受信機２３の減衰器２３２を介して入力された前記折り返し信号を周波数変換・アンプ２３１へ出力するように切り替え制御される。
【００１０】
次に、従来のフェーズドアレイアンテナレーダの動作について、図９〜図１０を参照して説明する。
【００１１】
観測モード時には、フェーズドアレイアンテナ１からの送信波の放射は一定のパルス繰り返し周期で行い、送信と送信の間のタイミングでターゲットからの反射波の受信を行う。従って、観測モード時の送信タイミングでは、送受信モジュール１２内の切替器１２２は移相器１２１と送信アンプ１２３を接続するルートを設定し、切替器１２４は送信アンプ１２３と放射素子１１を接続するルートを設定し、切替器１２５は終端器１２６と受信アンプ１２７を接続するルートを設定する。また、観測モード時の受信タイミングでは、切替器１２２は受信アンプ１２７と移相器１２１を接続するルートを設定し、切替器１２４と切替器１２５は放射素子１１と受信アンプ１２７を接続するルートを設定する。
【００１２】
観測モード時の送信タイミングにおいてチャープ信号発生器２１で発生した送信信号は、送信機２２で周波数変換及び増幅され、分合波器１３で複数の送受信モジュール１２に分配され、送受信モジュール１２で位相シフト及び増幅されて放射素子１１に出力され、フェーズドアレイアンテナ１から所定の指向特性を持つ電磁波として放射される。一方、観測モード時の受信タイミングにおいて放射素子１１で受信された受信信号は、送受信モジュール１２で増幅及び位相シフトされ、分合波器１３で合波され、受信機２３で周波数変換及び増幅され、データ処理装置２４でサンプリング及び各種の処理を実行された後、デジタル化した受信信号としてデータレコーダに記録される。
【００１３】
一方、校正モード時には、チャープ信号発生器２１で発生した送信信号は、送信機２２内の切替器２２２により受信機２３側へ折り返され、受信機２３内の減衰器２３２および切替器２３３を経由して周波数変換・アンプ２３１へ入力され、周波数変換及び増幅されてデータ処理装置２４でサンプリング及び各種の処理を実行された後、デジタル化した受信信号としてデータレコーダに記録される。データレコーダに記録された校正信号は、データレコーダに記録された受信信号の再生用の参照関数に使用される。また、校正信号データを解析することで、本装置の校正に使用される。
【００１４】
【特許文献１】特開昭６１−２１３７８３号公報
【特許文献２】特開平１０−２４６７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記従来の技術では、観測モードとは別のタイミングで校正モードによる送信波形取得を実施しているが、このレーダ装置が航空機や人工衛星等のように高速で移動する装置に搭載されている場合、これらの機体外部に暴露されているフェーズドアレイアンテナは、観測モード時と校正モード時とでその周囲環境（温度等）が大きく変動するため、両者のタイミングのずれに伴う温度変動等によるチャープ特性の変動の影響も無視できない。
【００１６】
さらに、上記従来技術においては、フェーズドアレイアンテナと電気回路部は、送受信兼用アンテナケーブルで接続されており、観測モードとは別のタイミングで設定された校正モードにおいて、校正用の送信チャープ信号の記録は、送信チャープ信号のルートを送信機から直接受信機に折り返すルートに切り替えることで実施されるため、記録される校正信号には、電気回路部の特性しか反映されない。
【００１７】
しかしフェーズドアレイアンテナの場合、フェーズドアレイアンテナ側の各送受信モジュールには移相器およびアンプが含まれており、これらの移相器およびアンプの特性も観測モード時に測定される信号に影響を及ぼす要因となる。従ってその特性変動は無視できないが、上記従来の技術では、校正信号のチャープ圧縮に際して、送受信モジュールのＲＦ特性を含めた測定が行われないために、完全な校正ができないという問題がある。
【００１８】
また、特許文献２に記載されているように、モニタ用のアンテナを使用し、モニタ用のアンテナから送信した信号をレーダ用アンテナで受信、あるいは逆にレーダ用アンテナから送信した信号をモニタ用のアンテナで受信する方法の場合は、モニタ用のアンテナを使用するため、モニタ用のアンテナとレーダ用アンテナとの間の精度が十分に取れない上に送信と受信で別々に校正しなければならないため、精度的に送信信号自身の校正には使用できないという問題点がある。またモニタ用のアンテナを別途設けなければならないためにその構成も複雑となる。
【００１９】
本発明の目的は、十分な精度でレーダ装置全体をカバーして、受信信号の圧縮用参照関数として使用できる送信チャープ信号の記録が可能な手段を比較的簡単な構成で提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、送受信モジュールのＲＦ特性を含めて、チャープ圧縮性能の向上を図ることにある。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、観測モードと校正モードの送信タイミングを一致させることにより、両者のタイミングのずれに伴うチャープ特性の変動の影響が生じない校正手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のフェーズドアレイアンテナレーダにおける校正用チャープ信号取得方法は、複数の放射素子と、該複数の放射素子にそれぞれ対応して設けられた複数の送受信モジュールを有するフェーズドアレイアンテナを備えたフェーズドアレイアンテナレーダの観測モード時の送信タイミングにおいて、前記各放射素子から放射するために前記各送受信モジュール内の送信用移相器および送信用アンプにより位相シフトおよび増幅された送信チャープ信号の一部を分波し、該分波した送信チャープ信号を前記各送受信モジュール内の受信用アンプおよび受信用移相器を経由して折り返し、該折り返した送信チャープ信号を受信してデータ処理し、校正信号として記録することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明のフェーズドアレイアンテナレーダは、所定の間隔で配列された複数の放射素子と、前記放射素子毎に設けられ当該放射素子に送信信号を出力するとともに当該放射素子で受信された信号を入力する複数の送受信モジュールからなるフェーズドアレイアンテナを有するとともに、前記各送受信モジュール内に備えられた送信用移相器および送信用アンプにより位相シフトおよび増幅された観測モード時の送信チャープ信号の送信と同期して該送信チャープ信号の一部を分波する機能と、該分波された送信チャープ信号の一部を前記各送受信モジュール内に備えられた受信用アンプおよび受信用移相器を経由させて折り返す機能と、該折り返された送信チャープ信号を受信してデータ処理することにより校正信号を生成する機能を備えていることを特徴とする。
【００２４】
通常、レーダ装置では、送信系のルートと受信系のルートが一部共用されていることが多く、上記従来の構成においても、フェーズドアレイアンテナの分合波器及び送受信モジュールの中の移相器は送信と受信とで共用されているが、本発明では、アンテナの放射素子直前を除き、送信系のルートと受信系のルートを独立させることにより、アンテナの放射素子直前において観測モード時の送信チャープ信号の一部を折り返し可能にしている。
【００２５】
またそのために、本発明では、電気回路部とフェーズドアレイアンテナ間を接続するアンテナケーブルは、送信と受信で共用することなく送信専用と受信専用の各アンテナケーブルをそれぞれ用意し、また、フェーズドアレイアンテナ内でアンテナケーブルに接続される分合波器も、送信専用アンテナケーブルと接続される分波器と受信専用アンテナケーブルと接続される合波器を別に用意する。さらに、各送受信モジュール内の移相器として、送信専用と受信専用のものを各々用意するとともに、送受信モジュール内の送信アンプの後段及び受信アンプの前段にて、分波器・切替器を通して送信系から受信系への折り返しルートを用意する。
【００２６】
即ち本発明では、チャープ信号発生器で生成し送信機で周波数・レベル変換したチャープ信号を、送信系の分波器で各送受信モジュールに分波し、各送受信モジュールにおいて増幅してアンテナの放射素子から送信する。またこの送信の際、送受信モジュール内で送信波を分波し、受信系のルートに折り返す。そして、折り返した信号を受信系の合波器で合波し、受信機で周波数・レベル変換した後、データ処理装置でサンプリング（Ａ／Ｄ変換）することで、送信チャープ信号をデジタルデータとして記録する。
【００２７】
さらに、前記アンテナの放射素子から送信された送信チャープ信号に対するターゲットからの反射波は、通常のレーダ装置と同様、送信と送信の間のタイミングで受信され、受信系の合波器で合波され、受信機で周波数・レベル変換され、データ処理装置でサンプリング（Ａ／Ｄ変換）することで、受信チャープ信号として記録される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、チャープ信号発生器で生成した送信チャープ信号を、送受信モジュール内で折り返して校正用のチャープ信号を取得するので、より実際の送信波に近い送信チャープ信号情報を取得することができ、チャープ圧縮性能を向上することが可能である。
【００２９】
さらに本発明では、観測と同時に送信波形取得を行うため、観測と校正とのタイムラグを生じないので、温度の時間的変動によるチャープ特性の変動も補正することができ、チャープ圧縮性能を向上することが可能である。
【００３０】
また、本発明によれば、観測と同時に校正用の送信波形取得することができるので、観測モードとは別のタイミングで設定された校正モードで送信波形取得を実施する必要がない分、観測の機会を増やすことができる。
【００３１】
また、送受信モジュールの送信アンプの出力を折り返すことで、従来の技術ではできなかった送信電力レベルを含むラジオメトリック校正が可能となり、ラジオメトリック精度を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の実施形態を示すフェーズドアレイアンテナレーダのブロック構成図である。
【００３３】
本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダも、フェーズドアレイアンテナ１と電気回路部２より構成されているが、フェーズドアレイアンテナ１と電気回路部２間の接続には、送信専用アンテナケーブル３２と受信専用アンテナケーブル３３が用いられる。
【００３４】
フェーズドアレイアンテナ１は、電気回路部２の送信機２２からの送信信号を複数の送受信モジュール１２に分波する分波器１３１と、各送受信モジュール１２からの信号を合波し電気回路部２の受信機２３に出力する合波器１３２と、送信のタイミングで分波器１３１からの送信信号の位相シフトと増幅を行って放射素子１１に出力すると共に送信信号の一部を合波器１３２に折返し、受信のタイミングでは放射素子１１からの受信信号の位相シフトと増幅を行って合波器１３２に出力する複数の送受信モジュール１２と、各送受信モジュール１２に接続され送信信号の放射とターゲットからの反射波の受信を行う複数の放射素子１１とを有している。
【００３５】
送受信モジュール１２は、分波器１３１からの送信信号の位相シフトを行う送信用の移相器１２１１と、送信信号の増幅を行う送信用のアンプ１２３と、送信信号を分波し主信号を送信ルートに回すと共に送信信号の一部を受信側に折り返す分波器１２８と、放射素子１１への送信と放射素子１１からの受信を切り替える切替器１２４と、終端器１２６と、終端器１２６と放射素子１１からの受信を切り替える切替器１２５と、分波器１２８からの折返した送信信号と放射素子１１からの受信信号とを切り替える切替器１２９と、受信信号または折り返した送信信号の増幅を行う受信用のアンプ１２７と、アンプ１２７で増幅された受信信号または折り返した送信信号の位相シフトを行う受信用の移相器１２１２とを有している。
【００３６】
電気回路部２は、送信信号を発生するチャープ信号発生器２１と、発生した送信信号の周波数変換及び増幅を行い送信専用アンテナケーブル３２を介してフェーズドアレイアンテナ１の分波器１３１に出力する送信機２２と、受信専用アンテナケーブル３３を介してフェーズドアレイアンテナ１の合波器１３２から受信したターゲットからの反射波の受信信号または送受信モジュール１２内で折り返された送信信号を入力し、これらの信号の周波数変換及び増幅を行いデータ処理装置２４に出力する受信機２３と、受信機から入力された信号のサンプリングを行い各種の処理を行うデータ処理装置２４と、データ処理装置でサンプリング及び処理されたデジタルデータを記録するデータレコーダ２５と、フェーズドアレイアンテナ１及び電気回路部２の各機器を制御する制御装置２６とを有している。
【００３７】
図２は、本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダの動作タイミングチャートであり、図３および図４は、本実施形態の送信タイミング（送信波の放射を行うタイミング）における信号の流れ、および受信タイミング（ターゲットからの反射波を受信するタイミング）における信号の流れを示している。以下、本実施形態の動作について、図１〜図４を参照して説明する。
【００３８】
フェーズドアレイアンテナ１からの送信波の放射は一定のパルス繰り返し周期で行う。本実施形態では同じタイミングで折り返した送信信号の受信を行う。その後、送信と送信の間のタイミングでターゲットからの反射波の受信を行う。
【００３９】
チャープ信号発生器２１で発生した送信信号は、送信機２２で周波数変換及び増幅され、送信専用アンテナケーブル３２を介してフェーズドアレイアンテナ１側の分波器１３１へ出力される。分波器１３１では、入力された送信信号を複数の送受信モジュール１２に分波する。各送受信モジュール１２は分波された送信信号に対して送受信モジュール毎に所定の位相シフトと増幅を行って放射素子１１に出力することによりフェーズドアレイアンテナ１からの放射を行う。この時、送受信モジュール１２内の切替器１２４は、分波器１２８と放射素子１１をつなぐルートを設定する。
【００４０】
この送信波の放射と同時に、送受信モジュール１２内の移相器１２１１及びアンプ１２３で位相シフトおよび増幅された送信信号の一部は、送受信モジュール１２内の分波器１２８で分波され、受信側に折り返される。そのためこの時の、送受信モジュール１２内の切替器１２５は終端器１２６と切替器１２９をつなぐルートを設定し、切替器１２９は分波器とアンプ１２７をつなぐルートを設定するように制御される。
【００４１】
折り返された送信信号（校正信号）は、送受信モジュール１２内のアンプ１２７及び移相器１２１２で増幅及び位相シフトされ、合波器１３２に出力される。合波器１３２では各送受信モジュール１２で折り返された送信信号（校正信号）を合波し、受信専用アンテナケーブル３３を介して受信機２３へ出力する。受信機２３では入力された送信信号（校正信号）の周波数変換及び増幅を行い、データ処理装置２４では周波数変換及び増幅された送信信号（校正信号）のサンプリングを行い各種の処理を行った上でデジタル化した校正信号としてデータレコーダに記録する。
【００４２】
一方、送信パルス繰返し周期間の受信タイミングにおいては、送受信モジュール内の各切替器１２４、１２５、１２９は放射素子１１からアンプ１２７をつなぐルートに設定するように制御される。従って、放射素子１１で受信した受信信号は、送受信モジュール１２内の送受信モジュール１２内のアンプ１２７及び移相器１２１２で増幅及び位相シフトされ、合波器１３２に出力される。合波器１３２では各送受信モジュール１２で増幅及び位相シフトされた受信信号を合波し、受信専用アンテナケーブル３３を介して受信機２３へ出力する。
【００４３】
受信機２３では入力された受信信号の周波数変換及び増幅を行い、データ処理装置２４では周波数変換及び増幅された受信信号のサンプリングを行い各種の処理を行った上でデジタル化した受信信号をデータレコーダに記録する。
【００４４】
なお、送信タイミングでデータレコーダに記録した校正信号は、受信タイミングでデータレコーダに記録した受信信号の再生用の参照関数に使用する。また、校正信号データを解析することで、本発明による本装置の位相・振幅特性を解析し、校正に使用する。さらに、レベルを確認することで、本装置の送信電力レベルを含む装置全体のレベル解析を行い、受信信号のラジオメトリック校正を行うことも可能である。
【００４５】
また、上記実施例では、観測モード時の送信タイミングにおいて送信される前記送信チャープ信号の一部を分波して前記折り返した送信チャープ信号を受信し、データ処理して前記校正信号を得ているが、別途、校正モードを設定して前記送信チャープ信号を送信し、前記折り返した送信チャープ信号のみを受信してデータ処理し、前記校正信号を得るようにしても、チャープ信号発生器で生成した送信チャープ信号は、送受信モジュール内で折り返さるので、送受信モジュールのＲＦ特性を含めたより実際の送信波に近い送信チャープ信号情報を取得することができる。
【００４６】
図５〜図７は、本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダにおける、各送受信モジュールの動作確認を行う場合の実施例を示しており、図５は、その信号の流れ、図６〜図７は、そのタイミングチャートを示している。
【００４７】
送受信モジュールの一台毎の動作確認を行う場合、図５に示すように、複数の送受信モジュール１２の内、一台を除きアンプ１２３及び１２４をオフ状態（信号を増幅しない）とする。従って、分波器１３１から送受信モジュール１２に入力された送信信号の内、一台のみから折り返された送信信号の一部が合波器１３２に校正信号として出力され、受信機２３、データ処理装置２４を経由し、データレコーダに記録される。
【００４８】
上記記録動作を、図６に示すタイミングのように、動作している一台の送受信モジュール１２を順次切り替えることにより、全ての送受信モジュール１２からの前記校正信号をデータレコーダに記録する。そしてデータレコーダに記録された各送受信モジュール１２からの校正信号をそれぞれ解析し、レベルを確認することにより、各送受信モジュール１２の正常動作の確認が可能となる。従って、本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダによれば、従来の技術ではできなかった送受信モジュール一台毎の動作確認が可能となる効果がある。
【００４９】
また、この時、移相器１２１１及び１２１２の位相シフト量の設定を図７に示すタイミングのように次々と変更しても良い。そして、データレコーダに記録された校正信号の位相を確認することで、各移相器の正常動作の確認が可能となる。さらに、各移相器の位相を確認し、確認結果を基に適切な位相を改めて設定することで、フェーズドアレイアンテナが形成するアンテナパターンを最適化できる効果がある。
【００５０】
図８は、本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダにおいて、オンボード校正を行う場合の実施例を示すブロック構成図である。
【００５１】
本実施例は、図１に示す実施形態において、データ処理装置２４でサンプリング・処理した校正信号のデータを信号ケーブル２７により制御装置２６に出力し、制御装置２６で、校正信号のデータを解析することにより、装置の動作状態を把握し、異常発生時には制御装置２６が装置の停止制御を行う等の処置を実行する。
【００５２】
本実施例によれば、装置の異常発生時に速やかに対処することが可能となり、二次故障の伝搬などを避けることができる効果がある。
【００５３】
また、図７の実施例の移相器の位相確認と組み合わせて、各送受信モジュールにおける移相器の位相量を確認し、制御装置２６で自動的に適切な位相を設定しなおすことにより、リアルタイムでフェーズドアレイアンテナが形成するアンテナパターンを最適化することも可能となる。
【００５４】
また図８の実施例では、データ処理装置２４から制御装置２６に校正信号を出力する構成としているが、校正信号をデータレコーダ２５から制御装置２６に出力する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態を示すフェーズドアレイアンテナレーダのブロック構成図である。
【図２】本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダの動作タイミングチャートである。
【図３】本実施形態の送信タイミング（送信波の放射を行うタイミング）における信号の流れを示す図である。
【図４】本実施形態の受信タイミング（ターゲットからの反射波を受信するタイミング）における信号の流れを示す図である。
【図５】本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダにおける、各送受信モジュールの動作確認を行う場合の実施例を示す図である。
【図６】本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダにおける、各送受信モジュールの動作確認を行う場合の実施例を示すタイミングチャートである。
【図７】本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダにおける、各送受信モジュールの動作確認を行う場合の実施例を示すタイミングチャートである。
【図８】本実施形態のフェーズドアレイアンテナレーダにおいて、オンボード校正を行う場合の実施例を示すブロック構成図である。
【図９】従来例を示すフェーズドアレイアンテナレーダのブロック構成図である。
【図１０】図９に示すフェーズドアレイアンテナレーダの動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  フェーズドアレイアンテナ
２  電気回路部
１１  放射素子
１２  送受信モジュール
１３  分合波器
２１  チャープ信号発生器
２２  送信機
２３  受信機
２４  データ処理装置
２５  データレコーダ
２６  制御装置
２７  信号ケーブル
３１  送受信兼用アンテナケーブル
３２  送信専用アンテナケーブル
３３  受信専用アンテナケーブル
１２１，１２１１，１２１２  移相器
１２２，１２４，１２５，１２９，２２２，２３３  切替器
１２３，１２７  アンプ
１２６  終端器
１２８  分波器
１３１  分波器
１３２  合波器
２２１，２３１  周波数変換・アンプ
２３２  減衰器
【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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【図９】
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【図１０】
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