(57)【要約】【課題】近距離探知と遠距離探知とを実現可能であり、かつ、装置全体の小型化、簡単化及び低コスト化を実現することが可能なレーダ装置を提供する。【解決手段】レーダ装置が近距離探知を行う場合には、信号処理装置１０からの制御信号に従い、近距離探知時の受信信号を前段受信処理部５１の低利得回路を介して後段受信処理部５２へ導出する。また、レーダ装置が遠距離探知を行う場合には、信号処理装置１０からの制御信号に従い、遠距離探知時の受信信号を前段受信処理部５１の高利得回路を介して後段受信処理部５２へ導出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにパルス幅の異なる第１の送信パルスと第２の送信パルスとを予め設定された順序で生成し、前記第１の送信パルスを用いる第１の探知モードと、前記第２の送信パルスを用いる第２の探知モードとを指定する制御信号を、前記第１及び第２の送信パルスの生成タイミングに基づいて生成する信号処理部と、
前記信号処理部からの第１及び第２の送信パルスに対して送信処理を施す送信処理部と、
前記送信処理部からの第１及び第２の送信パルスを空間へ放射し、前記第１又は第２の送信パルスが反射された反射パルスを受信信号として受信する送受信アンテナと、
前記受信信号を予め設定された利得で処理する第１の処理回路と、前記受信信号を前記第１の処理回路よりも低い利得で処理する第２の処理回路とを備え、前記制御信号により指定された前記第１又は第２の探知モードに従い、前記第１及び第２の処理回路のいずれかで処理された信号を後段へ導出する第１の受信処理部と、
前記第１の受信処理部からの信号に対して受信処理を施す第２の受信処理部と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記第１の受信処理部は、
前記送受信アンテナからの受信信号を２つに分配する方向性結合器であって、前記第１の処理回路へ導出される信号の電力レベルが、前記第２の処理回路へ導出される信号の電力レベルよりも大きくなるように前記受信信号を分配する方向性結合器と、
前記制御信号に従って、前記第１及び第２の処理回路からの信号のうち、いずれか一方の信号を選択的に前記第２の受信処理部へ導出する導出部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記第１の処理回路は、前記方向性結合器からの受信信号を所定の利得で増幅する第１の増幅部を備え、
前記第２の処理回路は、前記方向性結合器からの受信信号を前記第１の増幅部よりも低利得で増幅する第２の増幅部を備えることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記第１の処理回路は、前記方向性結合器からの受信信号を所定の利得で増幅する増幅部を備え、
前記第２の処理回路は、前記方向性結合器と前記導出部とを接続する接続線を備えることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第１の処理回路は、前記方向性結合器と前記導出部とを接続する第１の接続線を備え、
前記第２の処理回路は、前記方向性結合器と前記導出部とを接続する第２の接続線を備えることを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記第１の受信処理部は、
前記制御信号に従って、前記送受信アンテナからの受信信号を、前記第１及び第２の処理回路のうちいずれか一方へ導出する導出部をさらに備え、
前記第１の処理回路は、前記導出部からの受信信号を所定の利得で増幅する第１の増幅部を備え、
前記第２の処理回路は、前記導出部からの受信信号を前記第１の増幅部よりも低利得で増幅する第２の増幅部を備えることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記信号処理部からの制御信号を、指定された遅延時間だけ遅らせて前記第１の受信処理部へ出力する遅延部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記第１の送信パルスは、遠距離探知用の送信パルスであり、
前記第２の送信パルスは、近距離探知用の送信パルスであり、
前記第１の探知モードは、遠距離探知モードであり、
前記第２の探知モードは、近距離探知モードであり、
前記第１の受信処理部は、前記制御信号により前記遠距離探知モードが指定された場合は、前記第１の処理回路からの信号を前記第２の受信処理部へ導出し、前記制御信号により前記近距離探知モードが指定された場合は、前記第２の処理回路からの信号を前記第２の受信処理部へ導出することを特徴とする請求項１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、例えば空港監視レーダに用いられるレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置には、その目的に応じて受信信号の利得を制御する機能を備えるものがある。この種の機能で一般的なものはＳＴＣ（Sensitivity Time Control）である。これは、目標からの反射エコー強度が距離の４乗に逆比例する（レーダの用途によってはこの限りでない）ことから、近距離では目標を見失わない範囲で利得を下げて受信感度を抑制し、遠距離になるに従って受信感度を上げていくという機能である。このＳＴＣにより、近距離の目標からの反射エコー又は、地形、建物又は海面からの反射エコー（クラッタと総称する）のために受信機が飽和し、目標の検出が不能になることを防止することが可能である。
【０００３】
ところで、一つのレーダ装置で近距離探知と遠距離探知とを組み合わせて実施するレーダ装置がある（例えば、特許文献１参照）。この種のレーダ装置は、近距離探知用の受信処理部と、遠距離探知用の受信処理部とを備え、入力信号のレベルに応じてこれらを選択的に切り替えることで、近距離探知及び遠距離探知を実現している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１における無線受信方法では、受信処理部を複数設ける必要があり、レーダ装置全体の大型化及び高コスト化が避けられないという問題がある。
【０００５】
また、近距離探知モードと遠距離探知モードとの切り替えをタイミング制御部により検知し、各探知モードでの受信信号を、タイミング制御部により選択された利得処理経路で処理した後、単一の受信処理部で受信処理を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これにより、特許文献２では、近距離探知モード時の過大なレーダエコーが受信処理部における増幅器へ導出されることを防ぐことが可能となる。しかしながら、特許文献２では、信号処理装置からの信号に基づいて、探知モードの切り替わりを検知するタイミング制御部が必須である。タイミング制御部は高価な機材であるため、タイミング制御部の使用はレーダ装置の高コスト化の要因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７２５０６号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、従来のレーダ装置では、近距離探知と遠距離探知とを組み合わせて実施する場合は、近距離探知用の受信処理部と、遠距離探知用の受信処理部とを設置する必要があり、大型化及び高コスト化の要因となっていた。また、単一の受信処理部のみで近距離探知及び遠距離探知を実現しようとすると、タイミング制御部が必要となり、装置の高コスト化の要因となっていた。
【０００８】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、近距離探知と遠距離探知とを実現可能であり、かつ、装置全体の小型化、簡単化及び低コスト化を実現することが可能な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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係るレーダ装置は、互いにパルス幅の異なる第１の送信パルスと第２の送信パルスとを予め設定された順序で生成し、前記第１の送信パルスを用いる第１の探知モードと、前記第２の送信パルスを用いる第２の探知モードとを指定する制御信号を、前記第１及び第２の送信パルスの生成タイミングに基づいて生成する信号処理部と、前記信号処理部からの第１及び第２の送信パルスに対して送信処理を施す送信処理部と、前記送信処理部からの第１及び第２の送信パルスを空間へ放射し、前記第１又は第２の送信パルスが反射された反射パルスを受信信号として受信する送受信アンテナと、前記受信信号を予め設定された利得で処理する第１の処理回路と、前記受信信号を前記第１の処理回路よりも低い利得で処理する第２の処理回路とを備え、前記制御信号により指定された前記第１又は第２の探知モードに従い、前記第１及び第２の処理回路のいずれかで処理された信号を後段へ導出する第１の受信処理部と、前記第１の受信処理部からの信号に対して受信処理を施す第２の受信処理部とを具備する。
【００１０】
上記構成によるレーダ装置では、送信パルスの生成タイミングに基づいて、探知モードを指定する制御信号を信号処理部から第１の受信処理部へ出力する。そして、第１の受信処理部では、この制御信号に従って受信信号の処理経路を切り替え、受信信号を第２の受信処理部へ導出するようにしている。これにより、レーダ装置は、近距離探知モード及び遠距離探知モードの両方に対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、近距離探知と遠距離探知とを実現することが可能であり、かつ、装置全体の小型化、簡単化及び低コスト化を実現することが可能なレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１の前段受信処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１の信号処理装置における送信パルス信号及び制御信号の生成タイミングを示す図である。
【図４】図２の前段受信処理部のその他の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図２の前段受信処理部のその他の機能構成を示すブロック図である。
【図６】図２の前段受信処理部のその他の機能構成を示すブロック図である。
【図７】図１のレーダ装置のその他の機能構成を示すブロック図である。
【図８】図７の信号処理装置における送信パルス信号の生成タイミング及び切替器の切替タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明に係るレーダ装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図１におけるレーダ装置は、信号処理装置１０、送信系装置２０、サーキュレータ３０、送受信アンテナ４０及び受信系装置５０を具備する。レーダ装置は、互いにパルス幅の異なる送信パルス信号を用いて行う、近距離探知モード及び遠距離探知モードを備える。
【００１５】
信号処理装置１０は、遠距離探知用の第１の送信パルス信号と、近距離探知用の第２の送信パルス信号とのうちいずれかを予め設定されたタイミングで生成する。信号処理装置１０は、送信パルス信号を送信系装置２０へ出力する。
【００１６】
また、信号処理装置１０は、第１及び第２の送信パルス信号を生成するタイミングで制御信号を生成する。制御信号は、受信系装置５０に対して、近距離探知モード及び遠距離探知モードの切り替えを制御する信号である。信号処理装置１０は、制御信号を受信系装置５０へ出力する。
【００１７】
また、信号処理装置１０は、受信系装置５０から受信パルス信号を受け取る。信号処理装置１０は、受信パルス信号の電力レベル及び受信パルス信号の位相等を計算する。そして、信号処理装置１０は、この計算結果から、上空を移動する飛行機等の位置及び進行方向等を解析する。
【００１８】
送信系装置２０は、ミキサ、高周波増幅器及びフィルタ等を備えており、信号処理装置１０からの送信パルス信号を高周波処理する。送信系装置２０は、高周波処理を施した送信パルス信号を、サーキュレータ３０を介して、送受信アンテナ４０から空間へ放射する。
【００１９】
送信パルス信号は、目標で反射され、反射パルス信号としてレーダ装置に返ってくる。送受信アンテナ４０は、反射パルス信号を受信パルス信号として受信する。受信パルス信号は、サーキュレータ３０を介して、受信系装置５０へ導出される。
【００２０】
受信系装置５０は、前段受信処理部５１及び後段受信処理部５２を備える。図２は、本発明の一実施形態に係るレーダ装置の前段受信処理部５１の機能構成を示すブロック図である。
【００２１】
図２における前段受信処理部５１は、方向性結合器５１１、高利得回路５１２、低利得回路５１３及び切替器５１４を備える。
【００２２】
方向性結合器５１１は、サーキュレータ３０を介して入力された受信パルス信号を２つに分配し、一方を高利得回路５１２へ導出し、他方を低利得回路５１３へ導出する。このとき、方向性結合器５１１は、低利得回路５１３へ導出される信号の電力レベルが高利得回路５１２へ導出される信号の電力レベルよりもおよそ２０ｄＢ小さくなるように信号を分配する。
【００２３】
高利得回路５１２は、増幅器５１２１及びアッテネータ（ＡＴＴ）５１２２を備える。増幅器５１２１は、方向性結合器５１１からの信号を所定の利得で増幅し、アッテネータ５１２２へ出力する。アッテネータ５１２２は、増幅器５１２１の出力を安定化すると共に、増幅度の調整を兼ねて信号レベルを減衰させ、信号を切替器５１４へ出力する。
【００２４】
低利得回路５１３は、アッテネータ５１３１、増幅器５１３２及びアッテネータ５１３３を備える。アッテネータ５１３１は、方向性結合器５１１からの信号を減衰させ、増幅器５１３２へ出力する。増幅器５１３２は、アッテネータ５１３１からの信号を、増幅器５１２１と同等の利得で増幅し、アッテネータ５１３３へ出力する。なお、本実施形態では、増幅器５１２１の利得と増幅器５１３２の利得とは、装置の設計を簡易にするために同等となるようにしているが、これに限定されるわけではない。アッテネータ５１３３は、増幅器５１３２の出力を安定化すると共に、増幅度の調整を兼ねて信号レベルを減衰させ、信号を切替器５１４へ出力する。
【００２５】
切替器５１４は、信号処理装置１０からの制御信号に従い、高利得回路５１２からの信号及び低利得回路５１３からの信号のうち、いずれかを選択的に後段受信処理部５２へ導出する。切替器５１４は、制御信号に従い、近距離探知モード時には低利得回路５１３からの信号を後段受信処理部５２へ導出し、遠距離探知モード時には高利得回路５１２からの信号を後段受信処理部５２へ導出する。
【００２６】
後段受信処理部５２は、ミキサ、増幅器、フィルタ及びアナログ−デジタル変換器等を備えており、前段受信処理部５１からの信号を受信処理する。後段受信処理部５２は、受信処理を施した信号を、信号処理装置１０へ出力する。
【００２７】
次に、上記構成における動作を説明する。
【００２８】
図３は、信号処理装置１０における送信パルス信号及び制御信号の生成タイミングを示す図である。図３におけるタイミングチャートは、近距離探知モードの期間と遠距離探知モードの期間との二つに大別することができる。それぞれの期間では、送信パルス信号を出力した後に反射パルス信号を受信する為の受信期間が設けられている。信号処理装置１０は、近距離探知モードの期間と遠距離探知モードの期間とを一連の動作として繰り返す。
【００２９】
ここで、レーダ装置は、送信パルス信号を放射している期間は有効な受信が不可能である。つまり、遠距離探知用のエネルギーの大きいロングパルスを送信している期間中は、近距離エリアの探知は不可能である。本実施形態におけるレーダ装置では、この近距離エリアをショートパルスの送受信による探知でカバーできるように、送信パルス信号の生成タイミングが設計されている。
【００３０】
信号処理装置１０は、送信パルス信号を生成すると同時に制御信号を生成し、この制御信号を受信系装置５０へ出力する。すなわち、信号処理装置１０は、近距離探知モードの送信パルス信号を生成すると同時に、低利得回路５１３からの信号を後段受信処理部５２へ導出するように制御信号を切替器５１４へ出力する。また、信号処理装置１０は、遠距離探知モードの送信パルス信号を生成すると同時に、高利得回路５１２からの信号を後段受信処理部５２へ導出するように制御信号を切替器５１４へ出力する。
【００３１】
以上のように、上記一実施形態では、レーダ装置が近距離探知を行う場合には、その受信信号を低利得回路５１３を介して後段受信処理部５２へ導出する。これにより、近距離探知時での比較的電力レベルの高い受信信号は低利得で増幅されることとなり、レーダ装置は、受信系装置５０が飽和することを防止することが可能となる。
【００３２】
また、レーダ装置が遠距離探知を行う場合には、その受信信号を高利得回路５１２を介して後段受信処理部５２へ導出する。これにより、レーダ装置は、電力レベルが低い遠距離探知時での受信信号を、信号処理装置１０で検波可能なレベルまで増幅させることが可能となる。
【００３３】
つまり、レーダ装置は、予め設定された探知モードの切替タイミングに基づいて、受信信号の導出経路を高利得回路５１２又は低利得回路５１３から選択することにより、近距離探知及び遠距離探知に対応することが可能となる。すなわち、レーダ装置は、受信系装置５０における広いダイナミックレンジを確保することが可能となる。
【００３４】
また、上記一実施形態では、受信系装置５０は、近距離探知時及び遠距離探知時の受信信号の電力レベル差を、前段受信処理部５１内の方向性結合器５１１、高利得回路５１２及び低利得回路５１３で吸収する。このため、受信系装置５０は、近距離探知時の受信信号及び遠距離探知時の受信信号それぞれを、一つの受信系統である後段受信処理部５２で受信処理することが可能である。
【００３５】
したがって、本発明に係るレーダ装置は、近距離探知と遠距離探知とが実現可能であり、かつ、レーダ装置全体の回路の小型化、簡単化及び低コスト化を実現することができる。
【００３６】
なお、この発明は上記一実施形態に限定されるものではない。例えば、前段受信処理部５１の構成は、近距離探知モードと遠距離探知モードとで受信信号を処理する際の利得に差があれば、図２に示す構成に限定される訳ではない。例えば、図４乃至図６に示されるような構成をしていても同様に実施可能である。
【００３７】
すなわち、図４における前段受信処理部５３は、方向性結合器５３１、高利得回路５３２、低利得回路５３３及び切替器５３４を備える。方向性結合器５３１は、受信信号を、受信信号の電力レベルに差を付けて２つに分配する。方向性結合器５３１は、電力レベルの高い方の信号を高利得回路５３２へ導出し、低い方の信号を低利得回路５３３へ導出する。高利得回路５３２は増幅器及びアッテネータを備え、受け取った信号を高利得で増幅し、切替器５３４へ出力する。低利得回路５３３は、接続線からなり、方向性結合器５３１で分配された信号を切替器５３４へ導出する。切替器５３４は、信号処理装置１０からの制御信号に従って、近距離探知時には低利得回路５３３からの信号を後段受信処理部５２へ導出し、遠距離探知時には高利得回路５３２からの信号を後段受信処理部５２へ導出する。
【００３８】
また、図５における前段受信処理部５４は、方向性結合器５４１、高利得回路５４２、低利得回路５４３及び切替器５４４を備える。方向性結合器５４１は、受信信号を、受信信号の電力レベルに差を付けて２つに分配する。方向性結合器５４１は、電力レベルの高い方の信号を高利得回路５４２へ導出し、低い方の信号を低利得回路５４３へ導出する。高利得回路５４２及び低利得回路５４３は、接続線から成り、方向性結合器５４１で分配された信号をそれぞれ切替器５４４へ導出する。切替器５４４は、信号処理装置１０からの制御信号に従って、近距離探知時には低利得回路５４３からの信号を後段受信処理部５２へ導出し、遠距離探知時には高利得回路５４２からの信号を後段受信処理部５２へ導出する。
【００３９】
また、図６における前段受信処理部５５は、切替器５５１、高利得回路５５２及び低利得回路５５３を備える。切替器５５１は、信号処理装置１０からの制御信号に従って、近距離探知時には受信信号を低利得回路５５３へ導出し、遠距離探知時には受信信号を高利得回路５５２へ導出する。高利得回路５５２は増幅器及びアッテネータを備え、切替器５５１からの信号を高利得で増幅し、後段へ出力する。低利得回路５５３は増幅器及びアッテネータを備え、切替器５５１からの信号を高利得回路５５２よりも低い利得で増幅し、後段へ出力する。
【００４０】
また、上記一実施形態では、レーダ装置が図１に示す構成を有する場合を例に説明したが、図７に示すような構成を有する場合であっても同様に実施可能である。すなわち、図７における受信系装置５０は、遅延部５６をさらに有する。遅延部５６は、切替器５１４へ出力される制御信号に対して、所定の遅延時間を設ける。この遅延時間は、レーダ装置が設置される環境条件やレーダ装置自身の性能を加味し、切替時間を調整するように設定される。図８は、信号処理装置１０における送信パルス信号の生成タイミング及び切替器５１４の切替タイミングを示す図である。これにより、切替器５１４の切り替えるタイミングの調整が可能となる。
【００４１】
さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０…信号処理装置
２０…送信系装置
３０…サーキュレータ
４０…送受信アンテナ
５０…受信系装置
５１，５３，５４，５５…前段受信処理部
５１１，５３１，５４１…方向性結合器
５１２，５３２，５４２，５５２…高利得回路
５１２１，５１３２…増幅器
５１２２，５１３１，５１３３…ＡＴＴ
５１３，５３３，５４３，５５３…低利得回路
５１４，５３４，５４４，５５１…切替器
５２…後段受信処理部
５６…遅延部
【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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