(57)【要約】【課題】  極近距離にある物体を検知するのに用いるパルスレーダ装置において、スペクトラムの拡散を防ぎつつ、目的物の分解能を高めることが可能なパルスレーダ装置を提供することである。【解決手段】  本発明のパルスレーダ装置は、高周波信号を出力する発信器１３と、該高周波信号のパルス振幅変調を制御するパルス信号を出力するベッセル低域通過濾波器１２と、前記制御パルスを用いて前記高周波信号をパルス振幅変調するパルス振幅変調部１４と、を有する送信部と、受信した高周波信号を順次遅延時間を制御されるパルスによりゲーティングするゲート２２を有する受信部と、を備える。【選択図】図１
2006105934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を出力する発振器と、該高周波信号のパルス振幅変調を制御するパルス信号を出力するベッセル低域通過濾波器と、前記制御パルスを用いて前記高周波信号をパルス振幅変調するパルス振幅変調部と、を有する送信部と、
受信した高周波信号を順次遅延時間を制御されるパルスによりゲーティングするゲートを有する受信部と、を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
高周波信号をパルス振幅変調した信号を、高周波周波数の帯域通過濾波器を通した後に、アンテナを介して輻射することを特徴とする請求項１記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記ベッセル低域通過濾波器と前記パルス振幅変調器との間に、前記パルス振幅変調器の非線形性と逆の非線形性を有する歪補償回路を挿入したことを特徴とする請求項１または２記載のパルスレーダ装置。
【請求項４】
前記ゲートのゲーティングを制御するパルスについて、前記パルス振幅変調を制御するパルスと繰り返し周波数は同じでパルス幅を狭く設定したことを特徴とする請求項１または２記載のパルスレーダ装置。
【請求項５】
発振器から出力される高周波信号を、ベッセル低域通過濾波器を介して出力されるパルス信号を用いてパルス振幅変調部においてパルス振幅変調し、
該振幅変調された信号を送信アンテナを介して送信し、
目標物からの反射波を高周波信号として受信アンテナを介して受信し、
受信した高周波信号を順次遅延時間を制御されるパルスを用いてゲートでゲーティングする、ことを特徴とするパルスレーダ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーダ装置に関し、特に、レーダの分解能を向上することを可能としたパルスレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載して車庫入れ時の例えば１ｍ以内の物体検知による後方検知（ＢＵＡ：Back Up Aid）を行うレーダ装置や、車両に搭載して渋滞時における自動停止と前方車追随（Stop & Go）を行うレーダ装置がある。また、立ち入り禁止区域への侵入監視を行うレーダ装置がある。これらレーダ装置は、極近距離にある物体を検知することから、高い分解能が必要とされる。
【０００３】
このような極近距離にある物体を検知するレーダ装置に対する要求に対して、例えば欧米では、非特許文献１に示されるように、極狭いインパルスで高周波を変調するＵＷＢレーダの開発が進められている。しかし、この技術は、数ＧＨｚの超広帯域の周波数幅を必要とするので、対応する新たな電波法の制定が必要である。また、このＵＷＢレーダでは、他への干渉を防ぐため、送信電力が非常に小さく制限される。
【０００４】
また、従来のパルスレーダ装置としては、非特許文献２に示されるように、送信部において高周波信号をパルス変調し、帯域制限しないで、そのままアンテナから輻射している。
【非特許文献１】Andre zander Volkswagen AG et al. "A Multifunctional Automotive Short Range Radar System"、［online］［２００４年７月１日検索］、＜URL:http://www.smart-microwave-sensors.de/GRS_2000_Multifunctional_Short_Range_Radar_System.pdf＞
【非特許文献２】“吉田  孝：改定レーダ技術、電子情報通信学会編”７４−７６、１６０ページ、平成８年１０月１日初版発行、コロナ社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記の非特許文献２のパルスレーダ装置は、航空機や船舶などあまり近づかない大型物体の検知を想定している。この場合、パルス幅τは数μsecであり（非特許文献２、１６０ページ参照）、占有帯域幅を１／τの２０倍に設定しても占有帯域幅は１０ＭＨｚ程度であり、電波法上も問題にはならない。
【０００６】
ところが、例えば自動車に搭載して極近距離にある物体を検知するのに用いるレーダ装置において、１ｍ以下の分解能を得ようとすると、数ｎｓｅｃのパルス幅のパルスを用いる場合、例えば、３ｎｓｅｃのパルス幅のパルスを用いる場合では、占有帯域幅は約５ＧＨｚとなる。このような帯域幅を許容した周波数帯は電波法上、従来なかった。
【０００７】
本発明の課題は、極近距離にある物体を検知するのに用いるパルスレーダ装置において、スペクトラムの拡散を防ぎつつ、目的物の分解能を高めることが可能なパルスレーダ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のパルスレーダ装置は、高周波信号を出力する発信器と、該高周波信号のパルス振幅変調を制御するパルス信号を出力するベッセル低域通過濾波器と、前記制御パルスを用いて前記高周波信号をパルス振幅変調するパルス振幅変調部と、を有する送信部と、受信した高周波信号を順次遅延時間を制御されるパルスによりゲーティングするゲートを有する受信部と、を備えることを特徴とするパルスレーダ装置である。
【０００９】
ここで、送信部において、ベッセル低域通過濾波器を介してフィルタ処理することで、受信時には分離し易く、且つ、スペクトラムの拡がりが制限された高周波パルス信号を送信することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、送信部において、ベッセル低域通過濾波器を介してフィルタ処理することで、受信時には分離し易く、且つ、スペクトラムの拡がりが制限された高周波パルス信号を送信することができる。特に、受信部のゲートのゲーティングを制御するパルスの繰り返し周波数およびパルス幅について、パルス振幅変調を制御する送信部のパルスと繰り返し周波数は同じであるが、パルス幅の方を狭く設定した場合には、受信した合成パルス信号中にある目標物の位置を示す複数のピークを一層検出し易くなる。
【００１１】
また、本発明によれば、ベッセル低域通過濾波器を介してフィルタ処理することで、スペクトラムの拡散を防ぐことが出来たので、結果として、電波法等に規定される許容される占有帯域幅を満たす電波を得ることが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態のパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１において、パルスレーダ装置は、高周波信号を発振する発振器１３、短パルスを発生する短パルス発生回路１１、発生した短パルスをフィルタ処理して発振された高周波信号を振幅変調する際に用いる制御パルスを出力するベッセル低域通過濾波器１２、発振された高周波信号を制御パルスを用いて振幅変調する振幅変調器１４、振幅変調器１４により振幅変調された高周波信号を送信する送信アンテナ１６、を有する送信部と、反射波としての高周波信号を受信する受信アンテナ２１、受信した高周波信号を順次時間遅延されるパルスによりゲーティングするゲート２２、ゲートの出力波と発振器１３の出力とをミキシング（周波数変換）して差の周波数を取り出す第１ミキサ２３、ゲーティングに用いられる短パルスを発生する短パルス発生回路２４、第１ミキサで周波数変換された信号に対する中間周波数帯の帯域通過濾波器２５、帯域通過濾波器２５の出力波とプログラマブル遅延回路２８の出力波とをミキシングして同期検波を行う第２ミキサ２６、第２ミキサ２６の出力信号に対するベースバンドの低域通過濾波器２７、制御演算器３１からの指示によって遅延時間を制御するプログラマブル遅延回路２８、を有する受信部と、全体を制御するとともに受信した信号を解析する制御演算器３１と、を備える。
【００１３】
以下、パルスレーダ装置の動作につき説明する。
まず、制御演算部３１から出力した繰り返し周波数ｆｓ（＝１／Ｔｓ）、パルスデューティ比５０％（パルス幅＝Ｔｓ／２）を有する波形信号は、短パルス発生回路１１に入力される。
【００１４】
図２Ａは、短パルス発生回路１１に入力される波形１０１を示す図である。また、図２Ｂは、図２Ａの入力波形に対するスペクトラム１０２および各スペクトラム１０２を結んで得られる包絡線１０３を示す図である。この入力波形は、短パルス発生回路１１を介することで、図３Ａに示すように、より短いパルス幅τ（τ＜Ｔｓ／２）を有する波形（短パルス）１０４に変換され出力される。なお、図３Ｂには、図３Ａに示される出力波形に対するスペクトラム１０５および各スペクトラム１０５を結んで得られる包絡線１０６が示される。
【００１５】
短パルス発生回路１１の出力信号は、ベッセル低域通過濾波器１２に入力され、そこでフィルタ処理され、図４Ａに示すような波形１０７が出力される。図４Ｂには、図４Ａに示される出力波形１０７に対するスペクトラム１０８および各スペクトラム１０８を結んで得られる包絡線１０９が示される。
【００１６】
ここで、本実施形態においては、ベッセル低域通過濾波器１２が、短パルス発生回路１１と振幅変調器１４との間に挿入されることで、図３Ａに示されるような短パルス発生回路１１の出力波形が、図４Ａに示されるようなベッセル低域通過濾波器１２の出力波形に変換される。すなわち、パルスの形がなだらかな山状になまった波形となる。
【００１７】
図３Ｂと図４Ｂとを比較すると、図４Ｂの各スペクトラム１０８を結んで得られる包絡線１０９がほとんど無くなる（ゼロに近づく）周波数より、図３Ｂの各スペクトラム１０５を結んで得られる包絡線１０６が始めに０（ゼロ）になる周波数の方が原点から離れており、さらに高周波側にいくつもの小さい山を発生するので、対応する図３Ａの短パルス発生回路１１の出力波形の方が、図４Ａのベッセル低域通過濾波器１２の出力波形より出力スペクトラムの拡がりが大きいことが分かる。以下に示す様に、スペクトラムの拡がった制御波形で高周波を振幅変調すると、高周波の中心周波数の上側と下側のサイドバンドに、制御パルス波形のスペクトラムが対称的に移されて拡がる。周知のように、高周波出力スペクトラムの９９％を含む面積に対応する横軸の間隔として占有帯域幅は定義されるので、図３Ａの波形より、図４Ａの波形で高周波を振幅変調した方が占有帯域幅が小さいことが分かる。このように、ベッセル低域通過濾波器１２を挿入することで、占有帯域幅が制限された高周波の波形を得ることができる。よって、電波法等で規定される許容される電波としての条件を満たす電波が得られ易くなる。
【００１８】
振幅変調器１４は、ベッセル低域通過濾波器１２を介することで帯域制限を受けたパルスを用いて、発振器１３からの高周波信号を振幅変調する。振幅変調器１４の出力波形１１０およびその包絡線１１１を図５Ａに示す。また、図５Ｂには、図５Ａに示される出力波形１１０に対するスペクトラム１１２および各スペクトラム１１２を結んで得られる包絡線１１３が示される。また、図５Ｂにおいて、包絡線１１４は、図１のブロック図において、ベッセル低域通過濾波器１２を有さない場合の振幅変調器１４の出力波形に対する出力スペクトラムを結んで得られる包絡線を示している。
【００１９】
図５Ｂに示されるように、振幅変調器１４の出力波形に対する出力スペクトラム１１２は、中心周波数ｆ０を軸として上下の側波帯に対称的に広がっている。
また、図５Ｂを参照すると、本実施形態におけるベッセル低域通過濾波器１２を設けた場合の振幅変調器１４の出力波形に対応する出力スペクトラム１１２の包絡線１１３の方が、ベッセル低域通過濾波器１２を設けない場合の振幅変調器１４の出力波形に対応する出力スペクトラムの包絡線１１４より、広がりが狭いことが分かる。上述したように、スペクトラムの広がりがより狭い本実施形態の方が、占有帯域幅も狭くなる。
【００２０】
なお、図１に示すように、振幅変調器１４と送信アンテナ１６との間に高周波周波数の帯域通過濾波器１５を設け、振幅変調器１４の出力信号、すなわち、高周波信号をパルス振幅変調した信号を、その高周波周波数の帯域通過濾波器１４を通した後に送信アンテナ１６を介して輻射するようにしてもよい。
【００２１】
このようにすれば、ベッセル低域通過濾波器１２の通過帯域外の帯域の減衰量を増加させたり、また、振幅変調器１４の非線形性によりスペクトラムが図５Ｂの包絡線１１３に示されるより拡がる場合でも、その不要な拡がりを防ぐことができたりする。
【００２２】
ところで、本発明の要点は、送信部と受信部とを有するパルスレーダ装置において、送信部で分離し易いような波形を送信するとともに、受信部においても、分離し易い波形を受信した場合に分離できるようにすることである。
【００２３】
送信部において分離し易い波形を得るために、本発明では、短パルス発生回路１１と振幅変調器１４との間にベッセル低域通過濾波器１２を設けたが、以下にその理由についてより詳細に説明する。なお、受信部における処理については後述する。
【００２４】
まず、パルス幅τでパルス振幅変調された高周波信号の出力スペクトラムｐnは、高周波の中心周波数をｆ0とし、ｆ0を関数の原点に移動して考えると、ｆ0からｎｆｓ離れのスペクトラムとして、次式で与えられる。
ｐn＝Ａｋsin（ｘ）／ｘ  ・・・（Ａ１）
ｎ＝−∞〜＋∞の整数、Ａ：無変調時の高周波振幅
ｘ＝ｎｋπ、ｋ：パルスのデューティ
ｋ＝τｆs、ｆs：パルス繰り返し周波数
（Ａ１）式より、出力スペクトラムは、中心周波数ｆ0（n=0の時）をピークとして、sin（ｘ）／ｘの形状で上下に対称的に広がる。そして、中心周波数から基本的には１／ｘのオーダでスペクトラムが減っていくが、分子のsin(x)の成分はxがπごとに無限大の周波数まで繰り返すので、各スペクトラムを結んで得られる包絡線と横軸との面積の９９％に対応する横軸の幅（占有帯域幅）は、かなり大きくなる。例えば、繰り返し周波数ｆs＝１０ＭＨｚ、パルス幅τ＝３ｎｓｅｃでは、占有帯域幅＝約５ＧＨｚとなる。このような広い占有帯域幅が許容された無線周波数帯は電波法上、存在しない（２００４年９月現在）。
【００２５】
一方、本発明のように、短パルス発生回路１１と振幅変調器１４との間にベッセル低域通過濾波器１２を設けた場合であって、このベッセル低域通過濾波器１２として、３ｄＢ低下周波数１６０ＭＨｚの６次のベッセル低域通過濾波器を用いた場合、パルス振幅変調された高周波信号の占有帯域幅は約４４０ＭＨｚとなる。電波法において、７６ＧＨｚ帯に特定小電力無線局のレーダ用として規定されている許容占有帯域幅５００ＭＨｚ以下という規格をこの占有帯域幅（４４０ＭＨｚ）は満たすことができる。
【００２６】
図６Ａは、パルス幅が３ｎｓｅｃの矩形波と、その矩形波をベッセル低域通過濾波器を介して得た波形（計算値）とを示す図である。図６Ｂは、図６Ａの矩形波に対するスペクトラム（計算値）を示す図である。図６Ｃは、図６Ａのベッセル低域通過濾波器を介して得た波形に対するスペクトラム（計算値）を示す図である。図６Ｃのベッセル低域通過濾波器を用いた方が、図６Ｂの用いない場合よりスペクトラムの拡がりが抑えられ、したがって、占有帯域幅がより制限された波形が得られることが示されている。
【００２７】
ところで、本実施形態においては、短パルス発生回路１１と振幅変調器１４との間にベッセル形の低域通過濾波器１２を挿入したが、低域通過濾波器であれば、どのようなものでも挿入可能かというとそうではない。例えば、無線通信装置の送信部にしばしば用いられるバターワース形、チェビシェフ形や、利点が多いため無線通信に用いられるロールオフフィルタ（非特許文献３、１４５〜１４７ページ参照）等を短パルス発生回路１１と振幅変調器１４との間に挿入しても、パルスの立下り等の過渡時間にオーバーシュートやリンギングと呼ばれる小山を発生したり、パルスの立ち上がり時にも波形歪みを発生したりして、それらのものが、受信した高周波信号中の波形歪みを生じさせ、その高周波信号を解析して目標物の位置を特定する際に、その目標物のゴーストとなったり、検知精度の劣化を招いたりしている。図６Ｄに、パルス幅が３ｎｓｅｃの矩形波と、その矩形波をバターワース形の低域通過濾波器を介して得た波形（計算値）とを示した。図６Ｄに示されるように、バターワース形の低域通過濾波器を介して得た波形には、メインの山の後ろに、小さい山がいくつも続いており、ゴーストとなってしまう波形歪みが発生している。
【非特許文献３】“桑原  守二：ディジタルマイクロ波通信”１４５−１４７ページ、昭和５９年５月２５日初版発行、企画センター
【００２８】
上述した無線通信装置の目的とするところは、以下のようであった。
（１）隣りの周波数にある別の通信チャンネルへの干渉を防ぐため、自装置の通信帯域外の帯域は急速に減衰させる必要がある。
（２）送信および受信の双方の帯域制限による、自装置の符号間干渉を防ぐため、パルスの真ん中の時間点で信号の振幅が小さくならないようにする必要がある。
【００２９】
そして、このような目的のためには、ロールオフフィルタが最適であった。すなわち、無線通信系では、復調したアイパターンが十分開き、ジッター（時間ゆらぎ）が無いことが必要な条件であった。
【００３０】
これに対し、本発明のような極近距離にある物体を検知するのに用いるパルスレーダ装置においては、パルスの分解能を向上させるとともに、ゴーストとなる小山の発生を抑えることが必要となる。すなわち、本発明のパルスレーダ装置においては、送信部から輻射されたパルス波は多数の目標物に当って反射されてくる。これは、多数のパルス波が空間で合成されて受信部に受信されることを意味する。このような場合、例えば送信時に分離し易いようなパルス波を送信しない限りは、合成されたパルス波を受信部で分離することは事実上、不可能である。
【００３１】
その意味では、送信側で分離し易いパルス波を送信するという工夫以外に、受信側で受信した合成パルス波を分離し易くする工夫も必要になる。
図７は、本実施形態のパルスレーダ装置が受信する合成パルス波を、送信部がベッセル低域通過濾波器を有さない場合に受信する合成パルス波と比較して示す図である。
【００３２】
図７の１段目は、ベッセル低域通過濾波器を有さない送信部から送信されたパルス波（高周波信号）が、わずかに距離が異なる２つのターゲットに当って反射された場合に、受信部に受信される波形１５０、１５１を示す。なお、実際には、これらの２波は合成され受信されるので、２段目に示すような波形１５２が受信される。２段目に示すような波形１５２が受信された場合、パルスの山は１つになっており、分離するには不可能である。
【００３３】
図７の３段目は、本実施形態のパルスレーダ装置の送信部（ベッセル低域通過濾波器を備えた送信部）から送信されたパルス波（高周波信号）が、わずかに距離が異なる２つのターゲットに当って反射された場合に、受信部に受信される波形１５３、１５４を示す。なお、実際には、これらの２波は合成され受信されるので、４段目に示すような波形１５５が受信される。４段目に示すような波形１５５が受信された場合、パルスの山は、各ターゲットの位置に対応する２ピークを持つ形状をしており、２つのターゲットに分離しうる形状となっている。このような形状のパルス波が本実施形態のパルスレーダ装置の受信部には受信される。
【００３４】
続いて、本実施形態のパルスレーダ装置の受信部における処理について説明する。
まず、反射波としての高周波信号は、図１の受信アンテナ２１を介して受信される。ゲート２２は、順次時間遅延されるパルスを用いて受信した高周波信号をゲーティングする。なお、このゲーティングに用いられる短パルスは短パルス発生回路２４により発生されるが、その遅延時間はプログラマブル遅延回路２８、すなわち、制御演算器３１からの指示により制御される。
【００３５】
この際、好ましくは、受信側の短パルス発生回路２４で発生するパルスのパルス幅を、送信側の短パルス発生回路１１で発生するパルスのパルス幅より狭く設定する。このような設定を行うことにより、目標物の位置を示すピークが受信波中から検出し易くなることを以下に図８および図９を用いて説明する。
【００３６】
図８は、受信側の短パルス発生回路２４で発生させるパルスのパルス幅を、送信側の短パルス発生回路１１で発生させるパルスのパルス幅と同じ値に設定した場合を説明する図である。
【００３７】
図８において、１段目には、２つのターゲットに当って反射されてきた受信信号の波形が示される。１段目において、受信信号２００は、ピーク２０１および２０２を持つ。ピーク２０１は、あるターゲットから反射された信号であり、ピーク２０２は、ピーク２０１に対応するターゲットよりわずか後方にあるターゲットより反射された信号である。そして、受信信号２００は、これら２つのターゲットからの反射波の合成波である。
【００３８】
図８の２段目、３段目、４段目には、短パルス発生回路２４で発生したパルス信号の波形２０３、２０４、２０５が示される。これらのパルス信号は、ゲーティングをオンにする時間および遅延時間に対する指示が制御演算器３１からプログラマブル遅延回路２８を介して短パルス発生回路２４になされ、その指示に基づいて短パルス発生回路２４において発生させられる信号である。これらのパルス信号を用いてゲート２２をオン・オフする。
【００３９】
ゲーティングされた高周波信号（受信信号）、すなわち、ゲートがオンした時間だけ、その間の平均値が後段に伝わった信号は、第一ミキサ２３において、発振器１３の出力とミキシング（周波数変換）され、高速の短パルス波形に変換される。
【００４０】
そして、中間周波数帯の帯域通過濾波器２５（ＢＰＦ２）によって、パルス繰り返し周波数のみが抽出され、第２ミキサ２６において、この帯域通過濾波器２５の出力波（抽出されたパルス繰り返し周波数信号）とプログラマブル遅延回路２８の出力波とがミキシングされ、そのパルス繰り返し周波数信号に重畳した発振器１３の周波数変調によるビート信号成分が抽出される。ベースバンドの低域通過濾波器（ＬＰＦ２）２７は、第２ミキサ２６の出力信号に対するフィルタ処理を行い、ビート周波数より高いノイズ成分を遮断する。このようにして、必要なビート周波数成分が制御演算器３１に入力される。
【００４１】
図８の最下段は、上記ビート周波数成分が制御演算器３１でＡＤ変換された後、振幅成分を絶対値処理などにより検知された結果の時間波形２０３ｅ、２０４ｅ、２０５ｅを示す。これら波形２０３ｅ、２０４ｅ、２０５ｅは、２段目、３段目、４段目のパルス信号の波形２０３、２０４、２０５がそれぞれ、受信信号２００と乗算され得られる信号に対応している。
【００４２】
図８の３段目のパルス信号の波形２０４が受信信号２００と乗算される際に、そのパルス信号の波形２０４の両端部が受信信号２００の両脇にある山の一部と乗算されることで、受信信号２００の山の間の谷部と波形２０４との乗算の寄与が打ち消される形になり、対応する波形２０４ｅには元の受信信号２００の谷部が反映されず、１つの矩形波となってしまう。すなわち、この例では、ゲーティングパルスのパルス幅が広すぎて、受信信号２００中の２つのピークが検知できない。
【００４３】
図９は、受信側の短パルス発生回路２４で発生させるパルスのパルス幅を、送信側の短パルス発生回路１１で発生させるパルスのパルス幅より狭く設定した場合を説明する図である。
【００４４】
図９において、１段目には、図８と同様に２つのターゲットに当って反射されてきた受信信号２００の波形が示される。
図９の２段目、３段目、４段目には、短パルス発生回路２４で発生したパルス信号の波形３０３、３０４、３０５が示される。これらのパルス信号のパルス幅は、送信側の短パルス発生回路１１で発生させるパルスのパルス幅より狭く設定されている。
【００４５】
図９の最下段は、ビート周波数成分が制御演算器３１でＡＤ変換された後、振幅成分を絶対値処理などにより検知された結果の時間波形３０３ｅ、３０４ｅ、３０５ｅを示す。これら波形３０３ｅ、３０４ｅ、３０５ｅは、２段目、３段目、４段目のパルス信号の波形２０３、２０４、２０５がそれぞれ、受信信号２００と乗算され得られる信号に対応している。
【００４６】
図９の３段目のパルス信号の波形３０４が受信信号２００と乗算される際には、そのパルス信号のパルス幅は十分に小さく、したがって、そのパルス信号の波形３０４の両端部が受信信号２００の両脇にある山の一部とは殆ど交わることがない。よって、受信信号２００の山の間の谷部と波形２０４との乗算の寄与が、対応する波形３０４ｅにも反映される。その結果、検知結果の波形３０３ｅ、３０４ｅ、３０５ｅの全体としては、図９の最下段に示すように、元の受信信号２００の谷部が反映された２つのピークを持つ波形となる。すなわち、この例では、ゲーティングパルスのパルス幅を十分狭く設定したので、受信信号２００中の２つのピークを検知することが可能となった。
【００４７】
このようにして、検知された受信信号中のピーク位置に対応する時間は、図１において、処理結果の信号３２として制御演算器３１から後段のユニットに出力される。
図１０は、本実施形態のパルスレーダ装置の変形例を示すブロック図である。
【００４８】
図１０のパルスレーダ装置は、図１のパルスレーダ装置と比較して、ベッセル低域通過濾波器１２と振幅変調器１４との間に、振幅変調器の非線形性と逆の非線形性を有する歪補償回路３５が追加された構成となっている。
【００４９】
図１１は、振幅変調器１４の出力振幅と入力電圧との関係、歪補償回路３５の出力振幅と入力電圧との関係、歪補償回路３５の入力電圧と振幅変調器１４の出力振幅との関係をそれぞれ示す図である。
【００５０】
図１１において、１段目のグラフは、振幅変調器１４の高周波出力振幅Ｖｒｆと入力パルス電圧Ｖｐとの関係を示している。このグラフでは、原点において所定の勾配（微係数）で立ち上った曲線４０１は、その後、入力パルス電圧Ｖｐが大きくなるにしたがって、勾配が寝てくるような非線形性を有している。
【００５１】
また、２段目のグラフは、歪補償回路３５の出力振幅Ｖｐと入力パルス電圧Ｖｉｎとの関係を示している。このグラフでは、原点において所定の勾配（微係数）で立ち上った曲線４０２は、その後、入力パルス電圧Ｖｐが大きくなるにしたがって、勾配もしだいに大きくなるような非線形性、すなわち、１段目の振幅変調器１４のグラフとは逆の非線形性を有している。
【００５２】
また、３段目のグラフは、歪補償回路３５の入力パルス電圧Ｖｉｎと振幅変調器１４の高周波出力振幅Ｖｒｆとの関係を示している。このように、歪補償回路３５を振幅変調器１４の前段に設けた場合には、歪補償回路３５の入力と振幅変調器１４の出力との関係で見ると、個々の回路の持つ非線形性が打ち消されて、グラフは、（一定の勾配を持つ）直線４０３または略直線になる。
【００５３】
図１１の１段目に示される振幅変調器１４の入出力特性は、入力パルスの振幅が歪んで高周波信号に変換されることを示しているが、このような歪みのある変調を行うと、ベッセル低域通過濾波器１２で帯域制限して高周波のスペクトラムを減衰させても、振幅変調器１４の出力では、中心周波数の上下のサイドバンドに不要な高周波成分を発生し、スペクトラムが拡がってしまう。
【００５４】
このような事態を回避するには、図１１の２段目に示されるように、振幅変調器１４とは逆の非線形性を持つ歪補償回路３５を、ベッセル低域通過濾波器１２と振幅変調器１４との間に挿入する。これにより、歪補償回路３５の入力パルス電圧Ｖｉｎと振幅変調器１４の高周波出力振幅Ｖｒｆとの関係では、線形性を持つ入出力特性を得ることができる。よって、ベッセル低域通過濾波器１２で帯域制限して減衰させた高周波のスペクトラムが、振幅変調器１４の出力スペクトラムにおいても不要な高周波成分が発生せず、占有帯域幅を制限されて中心周波数の上下のサイドバンドに対称的に広がることができる。
【００５５】
なお、歪補償回路３５を追加する場所として、図１０に示すように、ベッセル低域通過濾波器１２と振幅変調器１４との間であることが必要である。例えば、歪補償回路３５をベッセル低域通過濾波器１２の前に追加しても、入力は急峻なパルスであり、出力も急峻なパルス波形になるだけで、歪みを補償する働きを発揮しない。
【００５６】
図１２は、歪補償回路３５の構成例を示す図である。
図１２において、ベッセル低域通過濾波器１２の出力としてのなまったパルス信号は、トランジスタ４８のベースに接続する入力端子４１に入力される。このトランジスタ４８のベースとエミッタ間の非線形性により、入力パルス信号と歪補償回路３５の出力（コレクタ出力）４７との関係は、図１１の２段目に示すグラフのようになる。
【００５７】
ベースのバイアスは殆ど０ｖに近くなるようにバイアス抵抗４２とダイオード４３を設定する。ダイオード４３は、トランジスタ４８のベースとエミッタ間の温度特性を補償するため、ベースバイアスを温度により変化させる目的で接続されている。エミッタ抵抗４９は、トランジスタ４８のベースとエミッタ間の非線形の程度を調整するためのものであり、バイアス抵抗４４に略等しい。抵抗４４、４９の値が小さいと、補償する非線形の程度が大きくなり、また、抵抗４４、４９の値が大きいと、補償する非線形の程度が小さくなる。これらの抵抗値は、補償すべき振幅変調器１４の非線形の程度に応じて適切な値に設定される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態のパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】送信側の短パルス発生回路に入力される波形を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの入力波形に対するスペクトラムおよび各スペクトラムを結んで得られる包絡線を示す図である。
【図３Ａ】送信側の短パルス発生回路から出力される波形を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される出力波形に対するスペクトラムおよび各スペクトラムを結んで得られる包絡線を示す図である。
【図４Ａ】ベッセル低域通過濾波器から出力される波形を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示される出力波形に対するスペクトラムおよび各スペクトラムを結んで得られる包絡線を示す図である。
【図５Ａ】振幅変調器から出力される波形を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示される出力波形に対するスペクトラムおよび各スペクトラムを結んで得られる包絡線を示す図である。
【図６Ａ】パルス幅が３ｎｓｅｃの矩形波と、その矩形波をベッセル低域通過濾波器を介して得た波形（計算値）とを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａの矩形波に対するスペクトラム（計算値）を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａのベッセル低域通過濾波器を介して得た波形に対するスペクトラム（計算値）を示す図である。
【図６Ｄ】パルス幅が３ｎｓｅｃの矩形波と、その矩形波をバターワース形の低域通過濾波器を介して得た波形（計算値）とを示す図である。
【図７】本実施形態のパルスレーダ装置が受信する合成パルス波を、送信部がベッセル低域通過濾波器を有さない場合に受信する合成パルス波と比較して示す図である。
【図８】受信側の短パルス発生回路で発生させるパルスのパルス幅を、送信側の短パルス発生回路で発生させるパルスのパルス幅と同じ値に設定した場合を説明する図である。
【図９】受信側の短パルス発生回路で発生させるパルスのパルス幅を、送信側の短パルス発生回路で発生させるパルスのパルス幅より狭く設定した場合を説明する図である。
【図１０】本実施形態のパルスレーダ装置の変形例を示すブロック図である。
【図１１】振幅変調器の出力振幅と入力電圧との関係、歪補償回路の出力振幅と入力電圧との関係、歪補償回路の入力電圧と振幅変調器の出力振幅との関係をそれぞれ示す図である。
【図１２】歪補償回路の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１  送信側短パルス発生回路
１２  ベッセル低域通過濾波器
１３  発振器
１４  振幅変調器
１５  高周波周波数の帯域通過濾波器
１６  送信アンテナ
２１  受信アンテナ
２２  ゲート
２３  第一ミキサ
２４  受信側短パルス発生回路
２５  中間周波数帯の帯域通過濾波器
２６  第二ミキサ
２７  ベースバンドの低域通過濾波器
２８  プログラマブル遅延回路
３１  制御演算器
３２  処理結果の信号
３５  歪補償回路  ４１  歪補償回路入力端子
４２  トランジスタのベースバイアス抵抗
４３  温度補償用ダイオード
４４  トランジスタのベースバイアス抵抗
４５  トランジスタのDC電源入力端子
４６  トランジスタのコレクタ抵抗
４７  歪補償回路出力端子
４８  トランジスタ
４９  トランジスタのエミッタ抵抗
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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