(57)【要約】【課題】開口面を制御することでクラッタ、妨害信号、ブラッグローブを抑圧する。【解決手段】送信信号として電波を送信し当該電波が目標にあたって反射した反射波を受信信号として受信する素子アンテナと、上記送信信号の位相を設定するための移相器とを有するとともに、中心軸を中心として回転可能に設けられた開口面を備え、上記開口面は、上記素子アンテナにより送受信される上記電波の放射および受信を行う開口平面を有し、上記開口平面は、上記中心軸に対して傾斜して設けられており、上記開口面は、上記開口平面が設けられた開口面部と、上記開口面部を支持する支持部とから構成され、上記支持部は、上記中心軸を中心として回転し、上記開口面部は、上記中心軸とは異なる方向に設定された第二の中心軸を中心として回転する。【選択図】図２２
2018025567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号として電波を送信し当該電波が目標にあたって反射した反射波を受信信号として受信する素子アンテナと、上記送信信号の位相を設定するための移相器と、を有するとともに、中心軸を中心として回転可能に設けられた開口面を備え、
上記開口面は、上記素子アンテナにより送受信される上記電波の放射および受信を行う開口平面を有し、
上記開口平面は、上記中心軸に対して傾斜して設けられており、
上記開口面は、
上記開口平面が設けられた開口面部と、
上記開口面部を支持する支持部と
から構成され、
上記支持部は、上記中心軸を中心として回転し、
上記開口面部は、上記中心軸とは異なる方向に設定された第二の中心軸を中心として回転する
レーダ装置。
【請求項２】
上記支持部の回転方向と上記開口面部の回転方向とが逆向きになるように、上記支持部と上記開口面部とは互いに連動して回転する
請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、開口面が制御可能なアンテナを有するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、レーダシステムのアンテナはフェーズドアレー化が進んでおり、アンテナの開口面を固定し、電子走査によりビームを走査する。そのため、開口面を回転制御することでクラッタ抑圧、妨害除去、目標から到来する電波による散乱の影響（ブラッグローブ）の抑圧を行うことまでは実施していない（例えば、クラッタ抑圧については特許文献１、妨害除去については特許文献２、ブラッグローブ排除については特許文献３参照）。また、開口面を固定的に使用するため、開口面を回転することで得られる偏波の特性を利用したレーダの制御は実施されていない。
【０００３】
フェーズドアレーアンテナであっても、機械駆動を併用しているものもあるが、覆域の拡大を目的としており、機械駆動の方向も覆域を拡大する方向であるＡＺ（アジマス）方向に限定している（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７７５３８３号公報
【特許文献２】特許第３８２２０７９号公報
【特許文献３】特許第３５６５１４０号公報
【特許文献４】特許第３７９０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のレーダは、特許文献１に示すように、ＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：移動目標表示）処理により、目標に付随するクラッタを除去しており、開口面を制御することによるクラッタ抑圧は行っていない。
【０００６】
従来のレーダは、特許文献２に示すように、サイドローブからの妨害電波を除去するＳＬＣ（Ｓｉｄｅｌｏｂｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）が一つの有効な手段として知られている。しかし、開口面を制御することによる妨害電波の抑圧は行っていない。
【０００７】
従来のレーダは、特許文献３に示すように、目標からの電波による散乱の影響（以下、「ブラッグローブ」という。）を極小化することで、アンテナのレーダ断面積を低減し、相手方レーダにより探知されにくいアレーアンテナ装置を実現するために、散乱波とは逆位相の電波を放射することで実現するが、開口面を制御することによるブラッグローブの抑圧は行っていない。
【０００８】
従来のレーダは、偏波面が水平偏波、垂直偏波で固定的に使われており、偏波の特性を有効に活用することができない構造となっていたが、開口面を制御することにより任意の偏波面に設定してレーダを実施できるため、偏波を利用することが可能となる。
【０００９】
従来のアクティブフェーズドアレーアンテナの覆域は、アレーアンテナの制約上、側方、もしくはそれ以上の広角にレーダのビームを走査することができなかった。また、ビームを広角方向に向けてビームを走査するにつれて、ほぼ走査角の余弦に比例してアンテナ利得が低下するという問題があった。この問題に対処するために、特許文献１に示すように、機械駆動を併用する方式があるが、この方式だと、ＡＺ方向にアンテナの開口面を回転させるため、アンテナ開口がその他の機材と干渉しないようなスペースを確保する必要があり、航空機のような狭いプラットフォームには適用することができないという問題があった。また、回転部分に開口面の全ての荷重がかかることから、故障率の低減が困難という問題があった。
【００１０】
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、開口面を制御することでクラッタ、妨害信号、ブラッグローブの抑圧が可能な開口面制御型の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】
【００１１】
この発明は、送信信号として電波を送信し当該電波が目標にあたって反射した反射波を受信信号として受信する素子アンテナと、上記送信信号の位相を設定するための移相器と、を有するとともに、中心軸を中心として回転可能に設けられた開口面を備え、上記開口面は、上記素子アンテナにより送受信される上記電波の放射および受信を行う開口平面を有し、上記開口平面は、上記中心軸に対して傾斜して設けられており、上記開口面は、上記開口平面が設けられた開口面部と、上記開口面部を支持する支持部とから構成され、上記支持部は、上記中心軸を中心として回転し、上記開口面部は、上記中心軸とは異なる方向に設定された第二の中心軸を中心として回転する、レーダ装置である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、開口面をアンテナ軸を中心として回転させることで、クラッタ、妨害信号、ブラッグローブの抑圧、及び開口面から反射する電波の方向を変えることによる開口面のレーダ反射断面積の低減を可能にできる。また、開口面を傾けて設置したうえで回転させることで、アンテナ利得の低下を抑えたうえで、覆域を拡大することができる。さらに、本方式は搭載スペースが狭くても実現することが可能であり、航空機のように搭載スペースが狭いプラットフォームにも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による開口面を制御するレーダ装置を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１〜４の各実施の形態における開口面の構成、動作を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１〜４の各実施の形態における開口面の構成、動作を説明するための（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による開口面の制御のフローを説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１による開口面の回転によりサイドローブ方位のアンテナ利得を低減し、クラッタレベルを抑圧することを説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態２による開口面を制御するレーダ装置を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態２による開口面の制御のフローを説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２による開口面の回転により妨害信号等のレベルを抑圧することを説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態３による開口面を制御するレーダ装置を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による開口面を制御するレーダ装置で抑圧するブラッグローブを説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による開口面の制御のフローを説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による開口面を制御するレーダ装置を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による開口面の制御のフローを説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による開口面を制御するレーダ装置を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による開口面の動きを説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態５による開口面の制御により覆域が拡大することを説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態５による開口面の制御により覆域が拡大することを説明する図である（０°方向）。
【図１８】この発明の実施の形態５による開口面の制御により覆域が拡大することを説明する図である（９０°方向）。
【図１９】この発明の実施の形態５による開口面の制御により覆域が拡大することを説明する図である（２７０°方向）。
【図２０】この発明の実施の形態５による開口面の制御により覆域が拡大することを説明する図である（１８０°方向）。
【図２１】従来のレーダ装置を説明する図である。
【図２２】この発明の実施の形態６による開口面を制御するレーダ装置を説明する図である。
【図２３】この発明の実施の形態１〜５にかかる開口面の実施例を説明する図である。
【図２４】この発明の実施の形態６にかかる開口面の実施例を説明するための図である。
【図２５】この発明の実施の形態６による開口面を制御するレーダ装置の変形例を説明する図である。
【図２６】この発明の実施の形態７による各目標ごとにビームを切り替えることを説明する図である。
【図２７】この発明の実施の形態８によるレーダ装置自身のレーダ反射断面積を低減することを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明の実施の形態１に係る開口面制御レーダ装置について説明する。図１は実施の形態１による開口面制御レーダ装置１００（以下、「レーダ装置１００」という）の構成を示している。
【００１５】
レーダ装置１００は、送信信号として電波を放射して当該電波の反射波を受信信号として受信する複数の素子アンテナ２と当該素子アンテナ２に接続されて上記送信信号の位相を設定する複数の移相器３とを内部に有する開口面１と、開口面１の電波送受信側の反対側に設けられたギア４と、ギア４を介して開口面１を回転させるモータ５と、開口面１の回転角を検出するレゾルバ７と、ビームを形成するための位相量をビーム指向方位と開口面１の回転角とに基づいて演算し、移相器３に当該位相量を出力するアンテナ位相制御部９と、開口面１の回転角を設定するアンテナ駆動制御部８と、アンテナ駆動制御部８の出力を増幅するアンプ６と、素子アンテナ２で受信した受信信号を信号処理するレーダ受信機１１と、アンテナ位相制御部９とアンテナ駆動制御部８とレゾルバ７とレーダ受信機１１と接続され各種信号処理を実行する信号処理部１０と、信号処理部１０との間で回転角等の情報を授受して、当該情報に基づいてアンテナパターンを算出するパターン算出部１３と、素子アンテナ２から放射する送信信号を生成する励振機１２とを有する。
信号処理部１０は、レーダ受信機１１で信号処理された受信信号に基づいて目標を検出するとともに、アンテナ駆動制御部８とアンテナ位相制御部９とに開口面１の回転角およびビーム指向方位を設定するともに、レーダで捉えた目標と競合するクラッタレベルを、パターン算出部１３で算出されるアンテナパターンを用いて算出して、回転角の妥当性を判定する。
【００１６】
次に、レーダ装置１００の動作を説明する。
目標を探知するために、まず、信号処理部１０によってレーダのビーム指向方位が決められ、信号処理部１０からアンテナ位相制御部９に対して、開口面１の回転角とビーム指向方位が指示される。
アンテナ位相制御部９においては、上記回転角と上記ビーム指向方位に基づいて複数の移相器３に設定する位相量を各々算出し、その位相量を移相器３に設定する。
一方、励振機１２で生成された送信信号は、開口面１内において、素子アンテナ２、移相器３の数だけ分配され、移相器３に入力される。上記分配された送信信号は、移相器３によって適切な位相量が設定され、素子アンテナ２に送られ、素子アンテナ２から空間に放射される。
各々の移相器３において、適切な位相量が設定されることにより、各素子アンテナ２から放射された送信信号は、所望のビーム指向方位に対して合成されて、ビームを形成する。
上記送信信号が目標から反射することにより生成される受信信号は、開口面１を介して、各々の素子アンテナ２で受信され、最適な位相量が設定された各々の移相器３に入力する。
上記受信信号は、移相器３を経由することで、開口面１内で合成され、レーダ受信機１１を経由して信号処理部１０に送られ、信号処理部１０にて目標検出の処理が行われる。
【００１７】
ビーム指向方位に存在する目標と競合するサイドローブクラッタは十分に低減しておく必要がある。そのためには、目標と競合する方位におけるアンテナのサイドローブレベルを小さくしておく必要がある。なお、クラッタとは、海面や大地からの不要な反射波のことである。クラッタが存在すると、当該クラッタが弊害となり、目標を精度よく探知することができないため、クラッタを抑圧することは重要である。
目標と競合するサイドローブクラッタの存在する方位は、式（１）、式（２）を満足する方位となる。
【００１８】
【数１】
2018025567.tif 000003
ここで、
Ftgt：目標のドップラ周波数、
Ｖ：自機速度、
λ：レーダの周波数の波長、
ＰＲＦ：送信繰り返し周波数、
ＥＬ：目標と競合するＥＬ方向のサイドローブ方向、
ＡＺ：目標と競合するＡＺ方向のサイロローブ方向
である。
【００１９】
【数２】
2018025567.tif 000004
ここで、
Rtgt：目標の距離、
Ｈ：自機高度、
c：光速、
ＰＲＩ：送信繰り返し周期、
ＥＬ：目標と競合するＥＬ方向のサイドローブ方向
である。
【００２０】
式（１）、式（２）で求められるサイドローブ方位のアンテナ利得は、次のように求める。
開口面１の回転角をレゾルバ７によって測定し、この結果を信号処理部１０に送る。信号処理部１０は、上記回転角とレーダのビーム指向方位とをパターン算出部１３に送る。
パターン算出部１３においては、各素子アンテナ２のアンテナ利得、回転角、ビーム指向方位から、開口面１の全体のアンテナ利得を算出し、もしくは、事前に測定、算出したアンテナ利得の結果を記憶しておき、これを読み出し、アンテナパターンを信号処理部１０に送出する。
【００２１】
信号処理部１０は、パターン算出部１３から出力されたアンテナパターンから、目標と競合するサイドローブクラッタのレベルをレーダ方程式から求める。
このときのサイドローブクラッタのレベルが、設定された閾値より高い場合は、信号処理部１０は任意の回転角をアンテナ駆動制御部８に送信して、モータ５により開口面１を任意の角度に回転させる。その回転角とビーム指向方位から再度、パターン算出部１３においてアンテナパターンを算出し、その結果から再度、サイドローブクラッタのレベルを求める。これを繰り返し、サイドローブクラッタのレベルが目標のレベルに対して十分に小さくなるまで上記作業を繰り返し、最適な回転角を算出する。なお、上記の閾値は、目標のレベルに基づいて予め設定されて、信号処理部１０に記憶されているものとする。
【００２２】
信号処理部１０は最終的に算出した最適な回転角をアンテナ駆動制御部８に送出すると同時に、アンテナ位相制御部９にも送出する。
アンテナ駆動制御部８は指定された上記回転角になるようにモータ５をアンプ６経由で駆動し、開口面１を上記回転角だけ回転させる。
アンテナ位相制御部９は、上記回転角だけ開口面１が回転することを加味して、レーダのビーム指向が正しく目標に指向するように、移相器３に設定する位相量を算出し、これを移相器３に設定する。
これらの制御をレーダの一観測ごとに行うことにより、目標と競合するサイドローブを低減することが可能となる。
【００２３】
なお、レーダ装置１００が未だ目標を探知していないため競合するクラッタを想定できない場合であって、背景のクラッタを観測できる場合については、回転角ごとに、レーダ受信機１１から出力されるクラッタレベルを比較し、最適な回転角を決定することもできる。
【００２４】
また、上記において背景のクラッタを観測できない場合については、回転角ごとにパターン算出部１３で算出したアンテナパターンをもとに、信号処理部１０においてクラッタレベルの算出を行い、その総和を比較することで回転角を決定することもできる。
【００２５】
図２は、開口面１の構成、動作を説明するための図である。
図２の斜視図に示すとおり、開口面１は円板形状を有しており、開口面１の開口平面１ａは円形を有している。開口面１はアンテナ中心軸３０を中心として回転する。アンテナ中心軸３０は後述のように、開口面１をモータ５によって機械的に回転させる際の回転軸であり、アンテナ中心軸３０の方向は、モータ５の回転軸の方向と一致する。図２の例では、開口の中心を開口面１の開口平面１ａに対して垂直方向に横切る軸がアンテナ中心軸３０となる。
開口面１の回転方向３１は、符号Ｒ１で示す時計回り及び符号Ｒ２で示す反時計回りの両方が可能である。アンテナをフェーズドアレーアンテナで構成する場合は、開口面１は複数の素子アンテナ２で構成されたアレーアンテナとなる（図３参照）。
これらの素子アンテナ２を配置する方向によって、開口面１は回転方向３１に対して異なる特性を有することになり、アンテナパターン等のアンテナ特性が変化する。
当該特性の１つとして、偏波面が挙げられる。すなわち、素子アンテナ２を配置する方向によって、偏波面は変化する。本実施の形態においては、開口面１が回転する構成となっているため、開口面１を回転させることにより、素子アンテナ２を配置する方向を容易に変化させることができる。
以下、開口面１の回転に伴って、偏波面が変化することについて簡単に説明する。
例えば、基準位置３２が真上を向いている図３（１）の「垂直位置」の場合の偏波面が垂直偏波であるとすると、基準位置３２がそこから時計回り（Ｒ１方向）に９０°回転した図３（３）の「水平位置」の場合は水平偏波となり、基準位置３２がそこから時計回り（Ｒ１方向）に４５°回転した図３（２）の「斜め位置」の場合は、垂直偏波と水平偏波のちょうど中間となる。なお、電波の振動方向が地表に対して水平の場合を「水平偏波」と呼び、電波の振動方向が地表に対して垂直の場合を「垂直偏波」と呼ぶ。
この変化を利用するために、アンテナ中心軸３０を中心として開口面１を回転させることで、目標と競合するサイドローブを低減することが可能となるという効果を得ることが可能である。
【００２６】
図４は、実施の形態１において、開口面１の回転角及び移相器３の位相量を演算するフローを説明する図であり、上記の制御を示したものである。以下、フローに沿って説明する。
まず、信号処理部１０はビーム指向方位を決定する（Ｓ１０１）。レゾルバ７は開口面１の回転角を測定し、信号処理部１０に出力する（Ｓ１０２）。信号処理部１０は、レーダ受信機１１の処理結果に基づいて、レーダが目標を探知しているか否かを判断する（Ｓ１０３）。
レーダが目標を探知している場合、信号処理部１０は、回転角とビーム指向方位をパターン算出部１３へ送出する（Ｓ１０４）。パターン算出部１３は、回転角とビーム指向方位とに基づいて、アンテナパターンを算出し、信号処理部１０へ送出する（Ｓ１０５）。信号処理部１０は、当該アンテナパターンに基づいて、サイドローブレベルを算出し（Ｓ１０６）、クラッタが許容できるか否か判定する（Ｓ１０７）。
Ｓ１０７においてクラッタが許容できない場合は、信号処理部１０は開口面１の回転角を変更し、再度Ｓ１０４に戻る。
Ｓ１０７においてクラッタが許容できる場合は、Ｓ１１３に移る。
一方、Ｓ１０３でレーダが目標を探知していない場合、背景のクラッタ観測が可能か否かを判定し（Ｓ１０９）、クラッタ観測ができない場合はＳ１０４に移る。クラッタ観測が可能である場合は、信号処理部１０はクラッタレベルを実測する（Ｓ１１０）。次に、クラッタが許容できるレベルであるか否かを判定し（Ｓ１１１）、許容できる場合は、Ｓ１１３に移る。一方、許容できない場合、信号処理部１０は、開口面１の回転角を変更し（Ｓ１１２）、Ｓ１１０に戻る。
Ｓ１１３においては、信号処理部１０は、設定する回転角をアンテナ駆動制御部８に出力し、開口面１を回転させる（Ｓ１１３）。
次に、信号処理部１０は、回転角とビーム指向方位を、アンテナ位相制御部９に設定し移相器３に移相を設定する（Ｓ１１４）。
【００２７】
図５は一般的なアンテナのアンテナパターンについて示したものである。図５（ａ）はアンテナ駆動制御部８により開口面１を回転する前のアンテナパターンを示しており、図５（ｂ）は、開口面１を回転した後のアンテナパターンを示している。図５（ａ）において、符号Ａが目標と競合するサイドローブの一例を示し、図５（ｂ）において、符号Ｂが目標と競合するサイドローブがナルになることにより目標とクラッタの競合を回避できるようにした場合の一例を示している。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、アンテナパターンには、サイドローブレベルが高い領域と、低い領域とが混在している。なお、以下では、サイドローブレベルが最も低い領域、すなわち、サイドローブレベルが０となる領域を、サイドローブがナルになる領域と呼ぶこととする。いま、図５（ａ）では、サイドローブレベルが高い領域が、クラッタの方位に指向しているため、目標と当該クラッタとが競合している。そのため、当該クラッタが弊害となり、目標を精度よく探知することができず、当該クラッタが許容できないレベルとなっている。本実施の形態では、このような場合に、図４のフローに従って、アンテナの開口面１を回転させることにより、図５（ｂ）に示すように、サイドローブレベルが低い領域またはサイドローブがナルになる領域を、目標と競合するクラッタの方位に指向させることができるため、目標とクラッタとの競合を回避することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態に係るレーダ装置によれば、開口面１をアンテナ中心軸３０を中心として回転させることで、偏波面を変化させるとともに、不要波であるクラッタの到来する方位をサイドローブのナル方向に制御することで、サイドローブクラッタのレベルを低減した状態とできるので、目標を精度よく探知することができる。
【００３０】
実施の形態２．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態２について説明する。
図６は実施の形態２によるレーダ装置を示している。図６において、レーダ装置は開口面１、素子アンテナ２、移相器３、ギア４、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、励振機１２、パターン算出部１３、広帯域受信機１４から構成される。開口面１の構成、動作については、図２、図３に示すとおりであり、実施の形態１と同様のものである。その他、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。
【００３１】
本実施の形態において、広帯域受信機１４は、他のプラットフォームから送信されるレーダ信号、通信信号、及び、妨害信号等の自己のレーダで受信すべき信号以外の信号（以下、「妨害信号等」という。）を検出することが可能であり、妨害信号等の受信電力を検出し、受信時のビーム指向方位から、妨害信号等の到来方位を検出することが可能である。
本実施の形態においては、信号処理部１０が、上記の実施の形態１で示した動作の他に、広帯域受信機１４から、妨害信号等の到来方位、および、受信電力が入力され、当該受信電力から、妨害信号等がレーダの動作に影響を与えるものであるか否かを判定するとともに、影響を与えると判定した場合には、パターン算出部１３で算出される妨害信号等のアンテナ利得から、開口面１の回転角の妥当性を判定する。
【００３２】
図７は、実施の形態２に係るレーダ装置において、開口面１の回転角、移相器３の位相量を演算するフローを説明する図である。以下、図６、図７を参照して、レーダ装置の動作を説明する。
【００３３】
信号処理部１０においては、広帯域受信機１４から入力される当該妨害信号等の受信電力から、妨害信号等がレーダの動作に影響を与えるものであるかを判定する（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）。
妨害信号等の影響がある場合は、信号処理部１０は、妨害信号等の電力を低減するために、この妨害信号等の到来方位に相当するアンテナ利得を低減させる。
妨害信号等の到来方位におけるアンテナ利得は、開口面１の回転角と信号処理部１０が設定するビーム指向方位とから、パターン算出部１３で算出することが可能である。当該方位のアンテナ利得が高い場合は、信号処理部１０は、開口面１を任意に回転させて、その回転角とビーム指向方位の情報から、再度、パターン算出部１３においてアンテナパターンを算出させるとともに、その結果から再度当該方位におけるアンテナ利得を算出させる（Ｓ２０４〜Ｓ２０６）。
これを繰り返し、当該方位のアンテナ利得が十分に小さくなり、妨害信号等がレーダ動作に影響を与えなくなるまで上記作業を繰り返し、最適な回転角を算出する（Ｓ２０７、Ｓ２０８）。
Ｓ２０９以降のフローは、実施の形態１のＳ１１３以降のフローと同様に、開口面１の回転角、移相器３の位相量を制御し、妨害信号等の影響を低減したレーダ動作を可能とする。
【００３４】
図８は、本実施の形態に係るアンテナパターンについて示したものであり、図８（ａ）はアンテナ駆動制御部８により開口面１を回転させる前のアンテナパターンであり、妨害信号を含むアンテナパターンである。図８（ｂ）は開口面１を回転した後のアンテナパターンであり、開口面１を回転させることで、妨害信号等の到来方位をアンテナパターンのナルに指向させ、妨害の影響をＳＬＣなしで低減することができる。なお、図８（ａ）において、符号Ｃが妨害信号等が到来する方位の一例を示し、図８（ｂ）において、符号Ｄが開口面１を回転させることで妨害信号等が到来する方位をナル方向に制御した場合の一例を示している。
【００３５】
このように、本実施の形態に係るレーダ装置によれば、開口面１をアンテナ中心軸３０を中心として回転させることで、偏波面を変化させるとともに、不要波である妨害信号等が到来する方位をサイドローブのナル方向に制御することで、目標を精度よく探知することができる。
【００３６】
実施の形態３．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態３について説明する。
図９は実施の形態３によるレーダ装置を示している。図９において、レーダ装置は開口面１、素子アンテナ２、移相器３、ギア４、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、励振機１２、広帯域受信機１４、反射方向算出部１５から構成される。開口面１の構成、動作については、図２、図３に示すとおりであり、実施の形態１と同様である。その他、実施の形態２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。
【００３７】
本実施の形態において、広帯域受信機１４は、実施の形態２と同様に妨害信号等の受信電力、到来方位を知ることができ、また妨害信号等の周波数を検出することが可能である。また、反射方向算出部１５は、妨害信号等の開口面１による反射方向を素子アンテナ２の配置情報を基に算出し、反射方向を信号処理部１０に出力する。
【００３８】
図１１は、実施の形態３に係るレーダ装置において、開口面１の回転角、移相器３の位相量を演算するフローを説明するための図である。以下、図９及び図１１を参照して、レーダ装置の動作を説明する。
【００３９】
信号処理部１０は、妨害信号等の受信電力から、妨害信号等がレーダの動作に影響を与えるものであるかを判定する（Ｓ３０１〜Ｓ３０３）。なお、Ｓ３０１〜Ｓ３０３の処理は、実施の形態１のＳ２０１〜Ｓ２０３の処理と同じである。
妨害信号等の影響がある場合、信号処理部１０は、広帯域受信機１４から入力された妨害信号等の到来方位と周波数を反射方向算出部１５に送出する（Ｓ３０４）。
反射方向算出部１５は、妨害信号等の開口面１による反射方向を、当該妨害信号等の到来方位と周波数、および、素子アンテナ２の配置情報を基に算出し（Ｓ３０５）、算出した反射方向を信号処理部１０に出力する。
反射方向算出部１５における上記反射方向の算出は、素子アンテナ２の配置状況を基に行う。あるいは、上記の反射方向は、事前に計算した結果を記憶し、これを読み出すことでも可能である。
信号処理部１０は、妨害信号等の反射方向が妨害信号等の到来方向と重なるか判定し（Ｓ３０６）、方位が重なる場合はブラッグローブと判定する。ブラッグローブとは、図１０（ｂ）に示すように、到来電波の到来方位と、電波が反射する反射方向とが、一致する現象をいう。ブラッグローブは、（１）到来する電波の周波数、（２）到来電波とアンテナ開口面の角度、（３）アンテナ素子の間隔、の３つの条件が、ブラッグローブ条件になったときに発生する。ブラッグローブの場合は、相手に対する自己の反射断面積が大きくなるため、これを低減すべく、到来方向と反射方向とが重ならないように開口面１の回転角を制御する必要がある。ここで、図１０を用いて、ブラッグローブについて詳細に説明する。図１０（ａ）は、通常の電波が到来する場合を示し、図１０（ｂ）は、ブラッグローブの場合を示している。図１０（ａ），（ｂ）において、符号４０が入射波、符号４１が入射波４０の入射角θと同じ角度で反射する反射波、符号４２が入射波４０の入射方位に反射する反射波を示している。このとき、開口平面１ａに入射角θで入射波４０が入射したとすると、通常は、図１０（ａ）に示すように、入射角θと同じ角度θで反射波４１が反射し、入射波４０の入射方位に反射する反射波４２は殆どない。従って、反射波４１の電力は大きく、反射波４２の電力は小さい。一方、到来する入射波４０の周波数、方位、開口面１のアンテナ素子２の間隔が、ブラッグローブ条件を満足すると、図１０（ｂ）に示すように、入射波４０の入射方位に反射波４２が反射する。このとき、通常の反射方位に反射する反射波４１は殆どないため、その電力は小さい。一方、入射波４０の入射方位に反射する反射波４２の電力は大きい。
ブラッグローブと判定された場合は、信号処理部１０において、開口面１を任意に回転させて（Ｓ３０７）、その回転角、ビーム指向方位、妨害信号等の到来方位、周波数の情報を反射方向算出部１５に出力する。反射方向算出部１５は妨害信号等の反射方向を算出し、ブラッグローブとなるかの判定を信号処理部１０にて再度行う（Ｓ３０６）。
妨害信号等がブラッグローブとならなくなるまで上記作業を繰り返し、最適な回転角を算出する。
【００４０】
Ｓ３０８以降のフローは、実施の形態２のＳ２０９以降のフローと同様に、開口面１の回転角、移相器３の位相量を制御し、妨害の影響を低減したレーダ動作を可能とする。
【００４１】
このように本実施の形態に係るレーダ装置によれば、開口面１をアンテナ中心軸３０を中心として回転させることで、偏波面を変化させるとともに、サイドローブの方位を制御することで、妨害信号等がブラッグローブとなることを防ぐことができ、目標を精度よく探知することができる。
【００４２】
実施の形態４．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態４について説明する。
図１２は実施の形態４によるレーダ装置を示している。図１２において、レーダ装置は開口面１、素子アンテナ２、移相器３、ギア４、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、励振機１２、ＳＡＲ（合成開口レーダ：Synthetic Aperture Radar）画像表示部１６、回転角設定部１７から構成される。開口面１の構成、動きについては、図２、３に示すとおりであり、実施の形態１と同様である。その他、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。
【００４３】
本実施の形態において、ＳＡＲ画像表示部１６は、レーダが合成開口レーダ（ＳＡＲ）を実施しているときに、信号処理部１０で生成した画像データを表示する。この画像データをオペレータは目視で確認することができる。
また、回転角設定部１７は、オペレータからの入力に基づいて、開口面１を回転させるための回転角を設定する。具体的には、オペレータが、ＳＡＲ画像表示部１６に表示された画像データが良くないと判断した場合に、オペレータは、最適な画像データが得られるように、回転角設定部１７に対し、開口面１を回転させるための回転角を入力する。これにより、信号処理部１０は、入力された回転角度に基づいて、モータ５により、開口面１を回転させる。なお、オペレータの回転角設定部１７への入力操作としては、例えば、回転角設定部１７に数値を入力するためのキーボードやテンキーといった入力装置を設けておき、回転角を数値で入力するようにしてもよい。この場合には、入力された値が、正のときは時計回り（図２のＲ１方向）とし、負のときは反時計回り（図２のＲ２方向）というように、予め回転方向を決めておくこととする。あるいは、回転角設定部１７に回転レバーを設けておき、オペレータが、ＳＡＲ画像表示部１６に表示された画像データを見ながら、回転レバーを操作することにより、当該回転レバーの回転量に応じた角度だけ、信号処理部１０が開口面１を回転させるようにしてもよい。
【００４４】
図１３は、実施の形態４において、開口面１の回転角、移相器３の位相量を演算するフローを説明するための図であり、以下、図１２及び図１３を参照して、レーダ装置の動作を説明する。
【００４５】
本実施の形態に係るレーダ装置のオペレータは、ＳＡＲ画像表示部１６に表示された画像データを目視で確認しながら、表示された画像データで良いか否かを判断する（Ｓ４０１〜Ｓ４０３）。
表示された画像データが良くない場合、オペレータは最適な画像データが得られるように回転角設定部１７により回転角を設定する（Ｓ４０４）。合成開口レーダの主要なパラメータとして偏波が挙げられるが、ここで、レーダの開口面１の回転角と電波の偏波方向について図３の例で説明する。本実施の形態では、開口面１を回転するにしたがい、その偏波方向も変化するが、例えば、図３の（１）垂直位置の（ａ）正面図（垂直）、（ｂ）側面図（垂直）に示すように基準位置が設定されているときに、開口面１から送受信される電波の偏波が垂直偏波である場合を考える。
開口面１を図３の（３）水平位置の（ａ）正面図（水平）、（ｂ）側面図（水平）に示すように基準位置を設定すると、開口面１から送受信される電波の偏波は水平偏波となる。その中間状態である（２）斜め方向の（ａ）正面図（斜め）、（ｂ）側面図（斜め）の状態に開口面１を回転させると、開口面１から送受信される電波の偏波は斜めの偏波状態とすることができる。
信号処理部１０は、回転角設定部１７で設定された回転角を入力し、アンテナ駆動制御部８に出力する。また、信号処理部１０は、入力した回転角とビーム指向方位をアンテナ位相制御部９に出力することで、開口面１の回転角と移相器３の位相量を制御する。
【００４６】
このように本実施の形態に係るレーダ装置によれば、レーダが合成開口レーダを構成している場合に、開口面１の回転角を制御することで、電波の偏波方向を任意の方向に容易に制御可能であるため、最適な偏波を選択することにより、高画質な画像を得ることができる。また、不要波の到来する方位をサイドローブのナル方向に制御することで、クラッタ抑圧、妨害信号除去、および、ブラッグローブの抑圧を可能にし、不要波の影響を排除した画像を得ることが可能となる。
【００４７】
実施の形態５．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態５について説明する。
図１４は実施の形態５によるレーダ装置の構成を示した図である。
図１４において、レーダ装置は、開口面１８、素子アンテナ２、移相器３、ギア４、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、励振機１２から構成される。
図示しないが、実施の形態１〜４において説明したパターン算出部１３、広帯域受信機１４、反射方向算出部１５、ＳＡＲ画像表示部１６、回転角設定部１７も、適宜、レーダ装置の構成に含む。
なお、図１４において、実施の形態１〜４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。
【００４８】
本実施の形態において、開口面１８の開口平面１８ａは、実施の形態１〜４で説明した開口面１の開口平面１ａと同様に円形形状を有している。但し、開口面１８の軸方向の長さは、実施の形態１〜４で説明した円板形状の開口面１の軸方向の長さよりも長く、従って、開口面１８の全体の形状は、概略的には、円柱形状を有している。開口面１８は、水平方向に設定されたアンテナ中心軸３０を中心にして回転する。このアンテナ中心軸３０の方向は、開口面１８を回転させるモータ５の回転軸の方向と一致している。しかしながら、本実施の形態における開口面１８の側断面の形状は、図１４に示すように、台形形状となっている。そのため、開口面１８の開口平面１８ａは、アンテナ中心軸３０に直交する軸３３に対して、一定の傾斜角（以後、「チルト角３４」という。）をもって設置されている。一方、開口面１８のギア４側の面は、アンテナ中心軸３０に直交するように配置されている。
なお、図１４では、開口面１８を円柱形状から構成しているが、その場合に限らず、開口面１８を、実施の形態１〜４の開口面１と同様に円板形状に構成してもよい。但し、その場合においても、開口面１８を、アンテナ中心軸３０に直交する軸３３に対して、チルト角３４をもって設置する。
このように本実施の形態では、開口面１８がチルト角３４をもって設置されているため、開口面１８を回転させることによって、本レーダ装置のアンテナの覆域を、電子走査と機械駆動を併用することで、式（３）に示すだけ拡大することが可能となる。
【００４９】
【数３】
2018025567.tif 000005
ここで、
θmax：電子走査と機械駆動を併用時の最大の覆域（ＡＺ、ＥＬ方向共に）、
ψmax：電子走査時の最大の覆域（ＡＺ、ＥＬ方向共に）、
η：チルト角
である。
【００５０】
図１５は、開口面１８の構成および動作を説明した図であり、本実施の形態に係るレーダ装置の覆域が拡大することを説明する図である。
開口面１８は、前述の通り実施の形態１〜４で説明した開口面１とは異なり、アンテナ中心軸３０に対してチルト角３４だけ傾斜して設置されている。
図１５は、開口面１８を９０°ごとに回転させた４つの場合（Ａ）〜（Ｄ）における開口面１８を、同じ方向から見た図を示したものである。図１５において、（Ａ）が開口面１８の基準位置３２を０°方向とした場合、（Ｂ）が開口面１８の基準位置３２を９０°方向とした場合、（Ｃ）が開口面１８の基準位置３２を１８０°方向とした場合、開口面１８の基準位置３２を２７０°方向（または−９０°方向）とした場合を示している。また、図１５において、Ｒ１は時計回り、Ｒ２は反時計回りを示している。また、（ａ）は、時計回り（Ｒ１方向）に９０°回転することを示し、（ｂ）は反時計回り（Ｒ２方向）に９０°回転することを示す。また、符号３５は、開口面１８の開口平面１８ａに平行な軸を示している。従って、軸３３と軸３５との間の角度が、チルト角３４となる。
このように開口面１８がアンテナ中心軸３０を中心に機械的に回転することで、開口面１８が指向する方位を回転角に応じて連続的に変化させることができる。
【００５１】
図１６は、自機１０１が搭載しているレーダ装置１００の覆域を模式図で示した図であり、（ａ）はレーダを電子走査のみで動作させた場合の覆域であり、（ｂ）は機械駆動（モータ５の駆動）により開口面１８を回転させた場合の覆域である。すなわち、図１６において、（ａ）は、電子走査のみで、機械駆動を併用しない場合の覆域であり、（ｂ）は、電子走査と機械駆動を併用した場合の覆域である。
このように、モータ５により開口面１８を機械的に回転させることと、移相器３によりビーム指向方位を電子走査することを併用することにより、電子走査のみを行う場合に比べて円錐形状に覆域が拡大する。
【００５２】
図１７は、図１５（Ａ）の開口面１８の基準位置を０°方向とした場合の（ａ）開口面１８の左側面図、および、（ｂ）開口面１８の上面図である。
図１７において、基準位置を０°方向とした場合、開口面１８の覆域５０は、上方向に対して、最大で式（３）で示すだけ拡大する。
これは、上方向に対してチルト角３４だけオフセットした状態で、電子走査によるビーム走査が可能となるためである。例としてチルト角（η）を３０°、電子走査時の最大覆域（ψmax）を６０°とすると、もともと上方向には６０°の覆域しかなかったものが、図１７に示すように、９０°の覆域に拡大する。
【００５３】
図１８は、図１５（Ｂ）の開口面１８の基準位置を９０°方向とした場合の（ａ）開口面１８の右側面図、および、（ｂ）開口面１８の上面図である。
基準位置を図１５（Ｂ）の９０°方向とした場合、開口面１８の覆域５０は、右方向に対して最大で式（３）に示すだけ拡大する。上方向と同様に、右方向に対してチルト角３４だけオフセットした状態で、電子走査によるビーム走査が可能となるためである。
例としてチルト角（η）を３０°、電子走査時の最大覆域（ψmax）を６０°とすると、もともと右方向には６０°の覆域しかなかったものが、図１８に示すように、９０°の覆域に拡大する。
【００５４】
図１９は、図１５（Ｄ）の開口面１８の基準位置を２７０°方向とした場合の（ａ）開口面１８の左側面図、および、（ｂ）開口面１８の上面図である。
基準位置を図１５（Ｄ）の２７０°方向とした場合、開口面１８の覆域５０は、左方向に対して最大で式（３）に示すだけ拡大する。右方向と同様に、左方向に対してチルト角３４だけオフセットした状態で、電子走査によるビーム走査が可能となるためである。
例としてチルト角（η）を３０°、電子走査時の最大覆域（ψmax）を６０°とすると、もともと左方向には６０°の覆域しかなかったものが、図１９に示すように、９０°の覆域に拡大する。
【００５５】
図２０は、図１５（Ｃ）の開口面１８の基準位置を１８０°方向とした場合の（ａ）開口面１８の左側面図、および、（ｂ）開口面１８の上面図である。
図２０において、基準位置を１８０°方向とした場合、開口面１８の覆域５０は、下方向に対して、最大で式（３）で示すだけ拡大する。上方向と同様に、下方向に対してチルト角だけオフセットした状態で、電子走査によるビーム走査が可能となるためである。
例としてチルト角（η）を３０°、電子走査時の最大覆域（ψmax）を６０°とすると、もともと下方向には６０°の覆域しかなかったものが、図２０に示すように、９０°の覆域に拡大する。
【００５６】
このように、図１７〜２０に示すように、上方向、右方向、左方向、下方向、それ以外の全ての方位ついても同様であり、トータルで式（３）で示すθmax×２倍のコーン角だけ覆域が拡大することになる。上記の例においては、電子走査だけでは１２０°コーン角の覆域であったものが、１８０°コーン角に拡大することになる。
【００５７】
図２１は、例えば特許文献４に示される従来の回転式のレーダ装置の図である。
図２１に示される従来の回転式のアンテナの場合は、開口面２００がアンテナ回転軸２０１を中心として回転方向（ＡＺ方向）２０２に回転する。このとき、回転方向（ＡＺ方向）２０２についての覆域の拡大は可能であるが、回転方向２０２以外については覆域の拡大ができない。また、回転方向２０２に開口面２００が回転するため、回転できるだけの点線で示すスペース２０３を確保する必要がある。
一方、本発明に係るレーダ装置で図１６〜図２０で説明したものであれば、開口面１８は回転軸を中心として回転するだけであるため、あたかも開口面１８が裏から押されたような動きをするだけであり、搭載スペースを確保しなくても、回転させることが可能となる。
特に、開口面１８が円形の場合は、何ら搭載スペースが大型化することはない。このように、開口面１８のように電子走査と機械駆動を併用することにより、搭載スペースを確保せずとも、機械駆動が可能なあらゆる方位に対して、開口面の覆域を拡大することが可能となる。
【００５８】
また、本発明に係るレーダ装置で図１６〜図２０で説明したものであれば、従来の回転式のアンテナと異なり、開口面１８は回転軸を中心として回転することから、側方に覆域が広がるため、合成開口レーダ（ＳＡＲ）を動作させたときに、合成開口時間が短くでき、より高分解能化も可能となる。また、側方に対して、物理的に開口面が指向することから、開口を分割することによって等価的に進行方向と垂直方向に複数の開口を有することが可能となり、自機１０１の移動に応じてレーダを動作させることで、ＳＴＡＰ（Space-Time Adaptive Processing）やＤＰＣＡ（Displaced Phase Center Antenna）といった時空間フィルタを適用することが可能となり、メインビームクラッタと競合する低速移動目標の検出が可能となる。
【００５９】
このように本実施の形態に係るレーダ装置によれば、開口面１８をチルト角をもって設置し、移相器３による電子走査と開口面１８のモータ５による機械駆動を併用することで、本レーダ装置のアンテナの覆域を任意にかつ容易に変化させることができ、目標を精度よく探知することができる。
さらに、本実施の形態においては、上述したとおり、時空間フィルタを適用することが可能となるため、メインビームクラッタと競合する低速移動目標の検出が可能となる。
【００６０】
実施の形態６．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態６について説明する。
図２２は実施の形態６によるレーダ装置の構成を示した図である。本実施の形態に係るレーダ装置は、実施の形態５の構成に加えて、開口面１９、第二のギア２０、第二のモータ２１、第二のアンプ２２、第二のレゾルバ２３、第二のアンテナ駆動制御部２４、中継筐体２５から構成される。第二のモータ２１、第二のアンプ２２、第二のレゾルバ２３、及び、第二のアンテナ駆動制御部２４は、中継筐体２５内に設けられている。
図１４と図２２とを比較すると分かるように、本実施の形態においては、実施の形態５の開口面１８の代わりに、図２２に示すように、開口平面１９ａを有する開口面部としての開口面１９と、開口面１９を支持する支持部としての中継筐体２５とが、設けられている。従って、本実施の形態においては、「開口面」が開口面１９と中継筐体２５とから構成されているといえる。
本実施の形態においては、信号処理部１０は、任意の回転角を、アンテナ駆動制御部２４に送信し、アンプ２２およびモータ２１を介して、開口面１９を任意の角度に回転させる。また、レゾルバ２３は、開口面１９の回転角を検出して、信号処理部１０に送信する。
本実施の形態においては、第一のアンテナ中心軸３０を中心としてモータ５および第一のギア４により中継筐体２５を回転させるとともに、第二のアンテナ中心軸３６を中心としてモータ２１および第二のギア２０により開口面１９を回転させる。図２２において、符号３１は、第一のアンテナ中心軸３０の回転方向を示し、符号３７は、第二のアンテナ中心軸３６の回転方向を示す。
このように、本実施の形態に係るレーダ装置は、２軸で開口面１９を回転するため、実施の形態５で説明した第一のギア４で不足する回転角を第二のギア２０で補足できる構造としている。
なお、実施の形態１〜４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。
【００６１】
本実施の形態において、開口面１９は、第一のギア４に対する第一のアンテナ中心軸３０に対して一定のチルト角３４をもって設置されていることを特徴とし、第一のギア４と第二のギア２０との２軸の回転駆動系を有する。
【００６２】
ここで、上述の実施の形態５の図１４と本実施の形態の図２２とを比較すると分かるように、図２２に示す中継筐体２５は、内部の構成を考慮しなければ、図１４の開口面１８と同じ構成である。従って、中継筐体２５の構成及び動作は、図１４の開口面１８の構成及び動作と同じであるため、ここでは、詳しい説明は省略する。
以上の説明から分かるように、中継筐体２５はチルト角３４をもって設置されている。従って、その中継筐体２５に設けられた開口面１９も、チルト角３４をもって設置されていることになる。そのため、開口面１９は、先述の実施の形態５と同様に、第一のギア４を回転させることによって、アンテナの覆域を式（３）に示すだけ拡大することが可能となる。覆域が拡大する動作については図１６〜図２０と同様である。
このように、本実施の形態においては、たとえ、ギア２０を固定させて開口面１９を回転させなかったとしても、中継筐体２５部分の回転だけで、開口面１９の開口位置が変化するため、アンテナの覆域が変化し、上記の実施の形態５と同様の効果が得られる。
【００６３】
さらに、本実施の形態においては、上述のとおり、モータ２１、アンプ２２、及び、アンテナ駆動制御部２４を動作させることで、ギア２０を動作させることにより、開口面１９を任意の回転角に回転させることができる。
上述の実施の形態１〜４、７、８の開口面１と本実施の形態の開口面１９とを比較すると分かるように、開口面１９は、チルト角３４を考慮しなければ、実施の形態１〜４、７、８の開口面１と同じ構成である。すなわち、開口面１９は、実施の形態１〜４の開口面１をチルト角３４をもって設置したものと同じ構成となる。従って、開口面１９は、実施の形態１〜４の開口面１と同じ動作を行うことができる。すなわち、開口面１９を第二のアンテナ中心軸３６を中心として回転させることで、偏波面を変化させるとともに、不要波が到来する方位をサイドローブのナル方向に制御することで、不要波からの影響を低減させ、目標を精度よく、探知することができる。
従って、本実施の形態においては、上記の実施の形態５の効果に加えて、さらに、実施の形態１〜４、７、８と同様の効果も得られる。
【００６４】
以上のことから、このように本実施の形態に係るレーダ装置は、実施の形態１〜５、７、８で説明したレーダ装置と同じ効果を奏することが可能となる。
【００６５】
本実施の形態では、ギア２０の正しい位置を検出するため、レゾルバ２３を用いて角度を測定し、その結果を信号処理部１０に送出している。
信号処理部１０は、主に拡大したい覆域に相当する回転角をアンテナ駆動制御部８に設定し、実施の形態１〜４に示す効果を得るために必要な開口面１９に対する回転角をアンテナ駆動制御部２４に設定し、アンテナ駆動制御部８及びアンテナ駆動制御部２４に設定した回転角を加味して、アンテナ位相制御部９に対してビーム指向方位を設定する。上記のように、覆域拡大と開口面の最適制御の二つの効果を二軸を用いて実現できるため、実施の形態５に比べて、最適な制御が可能となる。中継筐体２５は、ギア４およびギア２０を保持するための構造物である。
【００６６】
さらに、開口面１９と信号処理部１０等との間の接続については、開口面１９がギア２０で回転するのに必要なだけの余長をもって配線することで、ギア４とギア２０を独立して回転させることが可能であり、軸間の接続にロータリジョイントを用いる必要がないため、小型化でき、かつロータリジョイントによる損失を低減することができる。
【００６７】
実際の形態６におけるアンテナ駆動は、図２２に示す形態だけではなく、図２５に示すように自在継手やスチュウェアートプラットフォームア等（以下、これらを纏めて、「自在継手等２６」という。）を用いることも可能である。自在継手等２６を用いることにより、図２２におけるモータ２１、アンプ２２、レゾルバ２３、アンテナ駆動制御部２４を削減することができ、小型・軽量化を実現することが可能となる。また、図２５に示す、固定された構造体２７は、自在継手等２６の基準となる構造体である。固定された構造体２７内には、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、および、励振機１２が、収容されている。
【００６８】
図２５に示す形態で開口面１９を駆動させる場合は、図２２に示す場合のように独立して開口面１９を駆動させることはできず、開口面１９の駆動は中継筐体２５と連動した動きとなる。図２２の構成であれば、開口面１９の偏波を任意に変化させることが可能であるが、図２５の構成の場合は、開口面１９の偏波を自由に変化させることはできず、アンテナ駆動によっても常に固定された偏波となる。すなわち、図２５の構成の場合で、第一のアンテナ中心軸３０による回転方向３１と、第二のアンテナ中心軸３６による回転方向３７とが、ちょうど逆向きとなるように、開口面１９と中継筐体２５とを連動して回転させることで、図３に示す基準位置が常に同じ位置となり、偏波面は変化しないため、常に固定された偏波となる。これにより、図２５の構成の場合は、実施の形態１〜５、７、８の効果を得るための制御の自由度は減縮されるが、開口面１９を物理的に駆動することに変わりはない。偏波は固定であっても、開口面１９の物理的な位置が変化することで、クラッタ方向または妨害信号等の到来方向にナルを指向するようなアンテナビーム形成ができれば、実施の形態１または実施の形態２の効果が期待できる。また、ブラッグローブとなる条件（（１）到来する電波の周波数、（２）到来電波とアンテナ開口面の角度、（３）アンテナ素子の間隔）のうち、少なくとも到来電波とアンテナ開口面の角度を変更できることから、実施の形態３の効果も期待できる。さらに、アンテナ開口面１９が駆動することによる覆域拡大や時空間フィルタの適用、複数目標に対処するときのアンテナ開口面の最適制御、及び自分の開口面を目標に正対させないような動作が可能であり、実施の形態５、７、８の効果を期待できる。すなわち、実施の形態１〜５、７、８の効果を奏することは可能である。なお、偏波を常に一定に保持できることから、通信のように偏波を固定する必要がある場合には、簡単に偏波を保持することが可能となる。さらに、ロータリジョイントを使用する必要がないことから、ロータリジョイントの接点に起因する機械的ストレス、冷却液の液漏れ等、故障の要因を極小化することが可能である。
【００６９】
実施の形態７．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態７について説明する。
本実施の形態に係るレーダ装置の構成は、図１に示した構成と同じであるため、ここでは、図１を参照することとする。すなわち、本実施の形態に係るレーダ装置は、図１に示すように、開口面１、素子アンテナ２、移相器３、ギア４、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、励振機１２、及び、パターン算出部１３から構成される。これらの構成および動作は、実施の形態１と同様である。その他、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。
【００７０】
図２６に示すように、レーダ装置１００が２以上の複数の目標の観測を継続している場合には、極めて短い時間に各々の目標に対してレーダを試行する必要がある。極めて短い時間においては、アンテナの開口面を機械的に駆動することは困難であり、機械駆動を固定にした状況で電子走査によるビーム走査を行う必要がある。信号処理部１０においては各々の目標の距離および探知レベルを観測することが可能である。信号処理部１０は、これらの情報から、遠距離の目標および近距離の目標のそれぞれに対して、必要な感度が得られる最適な回転角を設定してビームを形成し、それぞれの目標の探知を行う。
具体的には、図２６の目標１のように、遠距離の目標もしくはレーダ反射断面積の小さな目標に対しては、感度の高い開口平面に直交する方位を目標に指向する（符号Ｅ参照）。すなわち、開口面１の開口平面と目標方向とが９０°に近くなるような回転角を算出し、アンテナ駆動制御部８を制御し、感度を向上させることで、目標の探知を容易にすることが可能である。
一方、図２６の目標２のように、近距離の目標もしくはレーダ反射断面積が大きな目標に対しては、感度の低い広角方向を指向する（符号Ｆ参照）。
このようにすることで、全体として、効率的に開口面１を制御することが可能である。なお、目標の距離、目標の反射断面積、パターン算出部１３から得られる目標の存在する方位におけるアンテナ利得に基づいて、信号処理部１０において、各々の目標からの受信電力を式（４）を用いて比較し、最適な回転角を制御することが有効である。
【００７１】
【数４】
2018025567.tif 000006
ここで、
Ｓ：目標からの受信電力、
Ｒ：自機までの距離、
σ：目標のレーダ反射断面積、
Ｇｒ：目標の存在する方位におけるアンテナ受信利得、
Ｇｔ：目標の存在する方位におけるアンテナ送信利得
である。
【００７２】
このように、本実施の形態に係るレーダ装置によれば、開口面を最適な方位に指向することにより、複数の目標を効率よく観測することが可能となる。
【００７３】
実施の形態８．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態８について説明する。
本実施の形態に係るレーダ装置の構成は、図１に示した構成と同じであるため、ここでは、図１を参照することとする。すなわち、本実施の形態に係るレーダ装置は、図１に示すように、開口面１、素子アンテナ２、移相器３、ギア４、モータ５、アンプ６、レゾルバ７、アンテナ駆動制御部８、アンテナ位相制御部９、信号処理部１０、レーダ受信機１１、励振機１２、及び、パターン算出部１３から構成される。これらの構成および動作は、実施の形態１と同様である。その他、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。
【００７４】
図２７（ａ）に示すように、開口平面と目標方向とが９０°に近くなるような方位に目標が存在する場合（すなわち、目標が開口平面の法線方向に存在する場合）、目標から到来する電波４３は、全反射に近い条件で、目標に向かって反射する反射波４４となることから、レーダ装置１００自身またはレーダ装置１００を搭載している自機１０１（図１６参照）が、目標に探知されやすい状況になる。本実施の形態では、信号処理部１０は、探知した目標が上記の図２７（ａ）に示すような位置に存在するか否かを判定し、上記条件を満足する場合には、図２７（ｂ）に示すように、開口面１が目標と正対しないような回転角をアンテナ駆動制御部８に指示し、開口面１を駆動することで、目標から到来する電波４３が目標の方位に反射する電力を低減させることが可能である。すなわち、図２７（ｂ）に示すように、目標から到来する電波４３が開口平面１ａにおいて反射するときに、その反射波の大部分を、目標の方位とは異なる方位に進む反射波４５とすることで、目標に向かって反射する反射波４６を少なくして、反射波４６の電力を低減させる。このとき、図２７（ｂ）に示すように、目標から到来する電波４３の方位と開口面１の開口平面１ａとの間の角度を角度φとすると、目標に向かって反射する電力は、角度φが小さくなるにつれて低減することから、角度φが小さくなり、かつ、レーダ装置１００自身が目標を探知できる覆域を考慮して、信号処理部１０は回転角を設定する。
【００７５】
このように、本実施の形態に係るレーダ装置によれば、開口面１の開口平面と目標方位とが直交しないように、開口面１の回転角を設定することで、目標から放射されて開口面１にて目標の方位に反射する電力を低減することができ、自分のレーダ反射断面積を低減することが可能となる。
【００７６】
実施例１
図２３は、実施の形態１〜５のアンテナの回転機構についての構造図である。図２３の回転機構においては、開口面１または１８の回転を１軸で行い、開口面１，１８側と信号処理部１０等の回転しない構成品側との配線を接続するために、ロータリジョイント６０を用いるものである。図２３において、符号６１，６２は、配線である。
ロータリジョイント６０は、図２３に示すように、ギア４に嵌合されている。このように、ロータリジョイント６０の嵌合機能により配線６１，６２の接続を実現する（Ｐｏｉｎｔ１参照）。ロータリジョイント６０内の一方の配線６１は、信号処理部１０等の回転しない構成品へ配線し、他方の配線６２は開口面１，１８側に配線する（Ｐｏｉｎｔ２，３参照）。こうして、実施の形態１〜５では、ロータリジョイント６０を用いることで、１軸構造で回転を実現している（Ｐｏｉｎｔ４参照）。
このようにアンテナ開口面を開口面の軸方向に円筒状に駆動させる構造とすることで、図２１に示す従来の構造のように、回転部に開口部の荷重が全て加わることがなく、機械的な負荷を軽減することが可能であり、故障率の増大を抑えることができる。
【００７７】
図２４は、実施の形態６に係るアンテナの回転機構についての構造図である。図２４に示す回転機構においては、レーダの開口面の回転を２軸で行い、開口面側の配線６３と信号処理部１０等の回転しない構成品側との配線６４とをロータリジョイントなしで行うようにした（Ｐｏｉｎｔ５，６参照）。図２４では、ギア４，２０の中を配線することで、ロータリジョイントなしで配線が可能になっている（Ｐｏｉｎｔ７参照）。また、主に、ギア４の第一のアンテナ中心軸３０で、レーダ装置１００の覆域を拡大し、可能な範囲で、開口面１９の回転角を最適にしている（Ｐｏｉｎｔ８参照）。さらに、実施の形態６では、ギア２０の第二アンテナ中心軸３６で、ギア４で不足する回転角の分だけ、開口面１９を回転させることができるため、開口面１９の回転角をより最適にすることができる（Ｐｏｉｎｔ９参照）。これにより、図２３の構造に比べて、ロータリジョイントの接点に起因する機械的ストレス、冷却液の液漏れ等を回避することが可能であり、故障率の増大を抑えることができる。さらに、大きく、重いロータリジョイントを使用しないことで、小型化、軽量化が可能となる。
なお、２軸構造で開口面の回転を実現するため、第一のギア４で不足する回転角を２軸目の第二のギアで補うことができる。
また、１軸目の第一のギアでは覆域を拡大し可能な範囲で開口面の回転角を最適にすることができる。
【００７８】
以上のように、本発明にかかるレーダ装置は、クラッタ、妨害、ブラッグローブがレーダ性能に影響するシステムに有用である。特にクラッタに対して、小さい目標を検出する高感度のレーダに効果がある。また、合成開口レーダにおいて任意の偏波で画像データを得ることが可能となる。さらに、実施の形態５においては、覆域を開口面が固定となっている電子走査の開口よりも、拡大することが可能となる。さらに開口面を駆動することで、開口面から反射する電波の方向を制御し、等価的にレーダ反射断面積の低減を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００７９】
１  開口面、２  素子アンテナ、３  移相器、４  ギア、５  モータ、６  アンプ、７  レゾルバ、８  アンテナ駆動制御部、９  アンテナ位相制御部、１０  信号処理部、１１  レーダ受信機、１２  励振機、１３  パターン算出部、１４  広帯域受信機、１５  反射方向算出部、１６  ＳＡＲ画像表示部、１７  回転角設定部、１８  開口面、１９  開口面、２０  第二のギア、２１  第二のモータ、２２  第二のアンプ、２３  第二のレゾルバ、２４  第二のアンテナ駆動制御部、２５  中継筐体、１００  レーダ装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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