(57)【要約】【課題】気象レーダ装置等、広いダイナミックレンジを有するレーダ受信機出力信号を量子化したディジタル信号を汎用の通信路を以って配信する場面において，通信路には広帯域な伝送が要求される。このことは、レーダ装置の最大探知距離等のトレードオフとして現出する。【解決手段】本発明は、レーダ方程式における電波伝搬による電磁波電力の距離減衰則に基づき、前記広ダイナミックレンジな受信機出力を量子化した信号の特徴を維持して、ダイナミックレンジを圧縮，信号伝送に必要な帯域を節約する．【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス変調波を空間に送信し、目標物によって反射された該パルス変調波を受信し、該受信信号を量子化し、通信路を介して該量子化信号を他装置に伝送するレーダ装置において、伝送元においては、前記量子化の際に前記目標物の距離が短いほど下方ビットシフト量を増加し信号を圧縮する第１のビットシフト部を持ち、伝送元から送信される信号は、前記第１のビットシフト部の出力であり、伝送先においては、前記伝送元から送信された信号を受信し前記下方ビットシフト量を上方ビットシフトし信号を復号する第２のビットシフト部を持つことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記上方あるいは下方ビットシフト量は、伝送元および伝送先に同内容のテーブルメモリを設け、該テーブルメモリに予め保持しておくことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス変調波を一定間隔で間欠的に空間に発射し、目標物からの反射波を受信して、パルス発射時刻に対する遅延時間を計測することにより目標物の位置を、反射波の電力と周波数と位相とを計測することにより目標の反射断面積とドップラ速度を推定するレーダ装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置が探知対象とする目標物は、あらゆる距離及び方位に存在する。よって、目標物からの反射波のダイナミックレンジは広範に渡る。特に、レーダ装置近傍に存在する目標物からの反射波の電力はレーダ装置が発射するパルス変調波の尖頭電力に近く、レーダ装置が備える受信部の受信電力が飽和する。即ち、近距離の目標を探知することができない。
【０００３】
レーダ装置近傍に存在する目標物からの反射波による前記受信部の受信電力の飽和への対策として、レーダ装置のパルス波発射時刻を始点とし、時間的に受信部の利得を制御し、受信部の受信電力の飽和を抑制するＳＴＣ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：感度時間制御）が実用化されている。
【０００４】
ＳＴＣとは、非特許文献１で示されているように、受信部最初段に可変減衰器を設け、レーダ装置のパルス変調波発射時刻を始点とし減衰量を最大化し、以後、時間に対して指数関数的に減衰量を減ずる仕組みを指す。つまり、ＳＴＣによれば、対象とアンテナ間の距離により生じる受信信号の変化を平滑化することが可能になるのである。
【０００５】
しかし、ＳＴＣに含まれる可変減衰器は、減衰器入出力信号間での位相回転量が減衰指示量によって変化する。
【０００６】
このことは、目標物からの反射波の周波数及び位相を計測し、目標物のドップラ速度を推定するレーダ装置においては、重篤な誤差要因となる。
【０００７】
一方、特許文献１においては、受信部最初段に方向性結合器を設け、利得の異なる受信部に目標物からの反射波を分配し、受信部後段で合成することにより広範なダイナミックレンジを実現する方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２１５９５２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】吉田  孝監修  「改訂  レーダ技術」  社団法人電気通信学会  平成１１年５月２５日  初版第３刷発行  ｐ１８９−１９１
【非特許文献２】深尾昌一郎  浜津享助監修  「気象と大気のリモートセンシング  改定  第２版」  京都大学学術出版会  平成２１年７月２４日  改訂第２版第一刷発行  ｐ３７−４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかるに、特許文献１にて提案する受信部は、前記の位相回転が発生しない反面、出力信号のダイナミックレンジは１２０ｄＢ以上の広範に渡る。本受信部出力信号を量子化する場合、２０ビット以上の量子化ビット幅を要する。よって、本量子化信号を他装置に伝送する場合においては、広い伝送帯域を要する。このことは、レーダ装置の最大探知距離や分解能へのトレードオフとして現出する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は、
パルス変調波を空間に送信し、目標物によって反射された該パルス変調波を受信し、該受信信号を量子化し、通信路を介して該量子化信号を他装置に伝送するレーダ装置において、伝送元においては、前記量子化の際に前記目標物の距離が短いほど下方ビットシフト量を増加し信号を圧縮する第１のビットシフト部を持ち、伝送元から送信される信号は、前記第１のビットシフト部の出力であり、伝送先においては、前記伝送元から送信された信号を受信し前記下方ビットシフト量を上方ビットシフトし信号を復号する第２のビットシフト部を持つことを特徴とするレーダ装置とするものである。
【００１２】
また本発明は、
前記ビットシフト量は、伝送元および伝送先に同内容のテーブルメモリを設け、該テーブルメモリに予め保持しておくことを特徴とするレーダ装置とするものである。
【００１３】
つまり、前記目標物からの反射波を量子化し、通信路を介して他装置に伝送するレーダ装置において、伝送元は、前記目標物とレーダ装置間の距離が短いほど、前記量子化信号の下方ビットシフト量を増加し、信号を圧縮して伝送先に伝送する。一方、伝送先においては、前記伝送元が出力する信号を受信し、前記下方ビットシフト量を上方ビットシフトし信号を復号する。
【００１４】
前記の非特許文献２で示されているレーダ方程式から、目標物からの反射波電力は、目標物とレーダ装置との距離の２乗若しくは４乗に反比例することが明らかである。一方、レーダ装置のパルス変調波発射時刻に対する前記反射波の遅延時間は（数１）で決定される。
（数１）目標物とレーダ装置間の距離＝（遅延時間×光速）／２
【００１５】
よって、前記伝送元及び伝送先における、目標物からの反射波量子化信号のビットシフト量は、レーダ装置のパルス変調波発射時刻に対する遅延時間に応じて決定する。
【００１６】
前記ビットシフト量は、伝送元および伝送先にテーブルメモリを設け、同テーブルメモリに予め保持しておく。
【発明の効果】
【００１７】
本手法によれば、受信部における位相回転といった弊害を防ぐ手段を取る際に問題となる信号の広帯域化に関し、該信号のダイナミックレンジを圧縮することが出来、前記量子化信号を他装置に伝送する際の、通信路に必要な帯域を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明におけるビットシフト量と電波伝搬距離による目標反射信号の減衰量の関係を示すグラフである。
【図３】アドレスカウンタが示すアドレスの格納値とビットシフト量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１９】
本発明の最も好適な実施例について、図を参照して説明する。図１は本発明のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１の送信タイミング計時指示部１は、パルス変調波を空間に発射するタイミングを計時し、同タイミングを指示する送信トリガを生成する。
【００２１】
図１の送信部２は、送信タイミング計時指示部１で生成した送信トリガの指示により目標を観測するパルス変調波を生成し、空間に発射する周波数まで周波数変換をして、電力増幅する。
【００２２】
図１の空中線部３は、送信部２で周波数変換と電力増幅をしたパルス変調波を空間に発射し、目標物からの反射波を受信する。
【００２３】
図１の受信部４は、空中線部３で受信した目標物からの反射波を、予め設定した中間周波数（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＩＦ）まで周波数変換し、電力増幅する。
【００２４】
図１のＡ／Ｄ変換部５は、受信部４で中間周波数に変換した目標物からの反射波を標本化及び量子化する。
【００２５】
図１のディジタル直交検波部６は、Ａ／Ｄ変換部５で標本／量子化した目標物からの反射波のＳ／Ｎ比を向上させるために直交検波する。
【００２６】
図１の第１のビットシフト量保持メモリ７は、送信トリガからの経過時間に応じたビットシフト量テーブルを格納する。本部に格納するビットシフト量と送信トリガからの経過時間の関係は図２に示す形状とする。
【００２７】
ここで図２について説明する。グラフは、上軸が送信トリガから受信に至るまでの遅延時間、下軸が本装置と目標物の距離、右軸がダイナミックレンジを圧縮するためのビットシフト量でありビットシフト量テーブルの格納値、左軸が目標物によって反射され再受信した際の信号の送信電力に対する減衰量である。
【００２８】
同図に示すように、本装置と目標物の距離が短いほど、目標物からの反射波の遅延時間が短い。また、本装置と目標物の距離が短い場合は電波伝搬による減衰量が小さく、距離が長い場合は減衰量が大きくなる。
【００２９】
従って、ダイナミックレンジを圧縮するために、本装置と目標物の距離が短い時は大きな電力の信号を受信するためビットシフト量を大きくし、距離が長い時は小さな電力の信号を受信するためビットシフト量を小さくする。
【００３０】
ビットシフト量テーブルは、このように、反射波の遅延時間に応じてビットシフト量を変化させるためのビットシフト量を格納するものである。なお、図２に示すビットシフト量は一例であり、本発明はビットシフト量に関してこの値に限定するものではない。
【００３１】
次に、図１の第１のアドレスカウンタ部８は、第１のビットシフト量保持メモリ７に格納したビットシフト量テーブルを順次読み出す為のアドレスを発行する。本部は送信タイミング計時指示部１で生成した送信トリガをアドレス走査開始タイミングとして、第１のビットシフト量保持メモリ７にアドレスを発行する。
【００３２】
つまり、アドレスが大きいほど小さな数値を格納することによって、送信タイミング計時指示部１が送信トリガを生成し、該送信トリガからの経過時間に応じてアドレスカウンタを増加させていけば、目標物からの反射波が到来し受信信号に対して以下に示す信号処理を実施する際に、その信号処理の時点で示しているアドレスカウンタの内容をビットシフト量として用いることが出来るのである。
【００３３】
図１の第１のビットシフト部９は、第１のアドレスカウンタ部８が発行するアドレスに応じて第１のビットシフト量保持メモリ７が出力するビットシフト量に従って、ディジタル直交検波部出力信号を下方にビットシフトする。
【００３４】
図１のビット列取り出し部１０は、第１のビットシフト部９が出力する信号から、他装置への信号伝送に用いる通信路仕様が定めるバイト境界に合致するビット列を取り出す。
【００３５】
図１のパケット加工部１１は、ビット列取り出し部１０が出力する信号を、他装置への信号伝送に用いる通信路仕様が定めるパケットのデータ部に格納し、同通信路に出力する。
【００３６】
図１の通信路１２は、通信路出力部が出力する信号を他装置に伝送する。図１において、通信路の端点は１対１として記したが、１対Ｎの同報通信でも良い。
【００３７】
図１のパケット復号部１３は、前記パケット加工部１１と、通信路を経て伝送された信号を受信し、パケットのデータ部から直交検波信号を取り出す。
【００３８】
図１の第２のビットシフト量保持メモリ１４は、前記第１のビットシフト量保持メモリ７と同一の内容を保持する。
【００３９】
図１の第２のアドレスカウンタ部１５は、第２のビットシフト量保持メモリ１４に格納したビットシフト量テーブルを順次読み出す為のアドレスを発行する。本部は送信タイミング計時指示部１で生成した送信トリガ、または、前記パケット複合部で取り出した直交検波信号の先頭パケットをアドレス走査開始タイミングとして、第２のビットシフト量保持メモリ１４にアドレスを発行する。
【００４０】
従って、送信タイミング計時指示部１の出力は、第１のアドレスカウンタ部８と第２のアドレスカウンタ部１５の両方に入力される。また、前記のように１対Ｎの同報通信であれば、送信タイミング計時指示部１の出力は全ての同報対象に入力される。
【００４１】
図１の第２のビットシフト部１６は、第２のアドレスカウンタ部１５が発行するアドレスに応じて第２のビットシフト量保持メモリ１４が出力するビットシフト量に従って、パケット復号部１３が出力するディジタル直交検波部出力信号を上方にビットシフトする。
【００４２】
動作の概念図を図３に示す。アドレスカウンタが示すアドレスの格納値が、アドレスの増加に応じて減少する値であるならば、目標物からの反射波の遅延時間に応じてアドレスカウンタを増加させれば、その遅延時間に応じた格納値で圧縮および伸張をすることによって、通信路におけるダイナミックレンジの増大による障害を取り除くことができ、良好な信号処理を実施することが出来るのである。
【００４３】
以上の動作を以って、レーダ装置受信部が出力する広ダイナミックレンジな目標物の反射信号のダイナミックレンジを圧縮し、且つ、特徴を維持しつつ、他装置へ信号を伝送する。
【００４４】
なお、本発明においては、送信部２における送信信号の発生方法や、パケット加工部１１から通信路１２における伝送信号の通信方式や、あるいはパケット復号部１３におけるパケット復号方法に関しては、なんらこれを限定するものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１    送信タイミング計時指示部
２    送信部
３    空中線部
４    受信部
５    Ａ／Ｄ変換部
６    直交検波部
７    第１のビットシフト量保持メモリ
８    第１のアドレスカウンタ部
９    ビットシフト
１０  ビット列取り出し部
１１  パケット加工部
１２  通信路
１３  パケット復号部
１４  第２のビットシフト量保持メモリ
１５  第２のアドレスカウンタ部
１６  第２のビットシフト部
【図１】
2011163809.tif 000003
【図２】
2011163809.tif 000004
【図３】
2011163809.tif 000005