(57)【要約】【課題】ハイブリッドレーダーシステムを提供する。【解決手段】本開示は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーを単一のレーダー波列に組み合わせるハイブリッドレーダーを動作させるための装置、システム、及び方法に向けられる。一例では、装置は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーを組み合わせるハイブリッドレーダー波列を生成するように構成されたハイブリッドレーダーシステムを含む。装置は、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザと、当該ハイブリッドレーダー送信シンセサイザからの信号を受信するように通信可能に結合されたハイブリッドレーダー送信処理システムとを含んでもよい。【選択図】図１
2015197438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー波列成分及びパルスレーダー波列成分をインターリーブするハイブリッドレーダー波列を生成するように構成されるハイブリッドレーダーシステム
を備える装置であって、前記ハイブリッドレーダーシステムは、
ハイブリッドレーダー送信シンセサイザと、
前記ハイブリッドレーダー送信シンセサイザからの信号を変更するように通信可能に接続された、ハイブリッド電力増幅送信機システムと
を含む装置。
【請求項２】
前記ハイブリッドレーダーシステムは、
ハイブリッドレーダー受信システムと、
前記ハイブリッドレーダー送信シンセサイザを含むハイブリッドレーダー送信生成システムと
をさらに含み、
前記ハイブリッドレーダー送信生成システムがＦＭＣＷレーダーのために構成される前記ＦＭＣＷ波列部分を生成するように設定されたＦＭＣＷレーダー送信モードにあるのと同時に、前記ハイブリッドレーダー受信システムが、ＦＭＣＷレーダー受信モードで設定され、
前記ハイブリッドレーダーシステムが、さらに、前記ハイブリッドレーダー送信シンセサイザをパルスレーダー送信設定からＦＭＣＷレーダー送信設定へ戻すように構成される一方、前記ハイブリッドレーダー受信システムはパルスレーダー受信モードにあり、
前記ハイブリッドレーダーシステムは、さらに、前記ハイブリッドレーダー波列を生成するように構成され、前記ハイブリッドレーダー波列を生成することは、
ＦＭＣＷレーダーのために構成されるＦＭＣＷ波列部分を生成することであって、ＦＭＣＷレーダーのために構成された前記ＦＭＣＷ波列部分は、単一の周波数掃引及び前記パルス波列部分の電力よりも低い電力を有する、ＦＭＣＷ波列部分を生成することと、
パルスレーダーのために構成されたパルス波列部分を生成することであって、パルスレーダーのために構成された前記パルス波列部分は、異なる周波数範囲の１つ又は複数の周波数変調されたパルス及び前記ＦＭＣＷ波列部分と比較して高い電力を含む、パルス波列部分を生成することと
を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーをハイブリッドレーダー波列に組み合わせるハイブリッドレーダーを動作させるための方法であって、
ＦＭＣＷレーダーのために構成されたＦＭＣＷ波列部分を生成するステップと、
ＦＭＣＷレーダーのために構成された前記ＦＭＣＷ波列部分を生成するのと同時に、ＦＭＣＷレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを設定するステップと、
パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分を生成するステップと、
パルスレーダーのために構成された前記１つ又は複数のパルス波列部分の各々を生成した後に、パルスレーダー信号を受信するために前記ハイブリッドレーダー受信システムを設定するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、レーダーシステムに関する。
関連出願の相互参照
[0002]本願は、「ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーを組み合わせるハイブリッドレーダーシステム」と題する２０１４年３月３１日付け出願の米国仮出願第６１／９７３，１６２号の利益を主張するものであり、その全体の内容が参照により本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0003]レーダーシステムの設計は、通常、検出確率（Ｐｄ）、誤警報率（ＦＡＲ）、ブラインドレンジ、最大距離及び分解能を含むパラメータに集中する。従来、パルスレーダーシステムは、高出力送信機による長距離性能並びにパルス圧縮及びステップ周波数処理などの信号処理を介して利用可能な信号対雑音比（ＳＮＲ）利得という利点を有する。しかし、パルスレーダーシステムによって高い距離分解能を得ようとすると、無線周波数（ＲＦ）フロントエンド及び／又は信号処理バックエンドにおける非常に高性能なハードウェアの価格の問題に行きつき、パルスシステムは、ブラインドレンジがパルス長とともに増大するという欠点を有する。
【０００３】
[0004]反対に、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダーシステムは、レンジプロファイルの非常に高い解像度表現を安価に生成することができ、生来、ブラインドレンジをほとんど無視することができる。しかしながら、送信機及び受信機の両方が同時にアクティブであるので、ＦＭＣＷは、システムの送信（Ｔｘ）パスと受信（Ｒｘ）パスとの間の分離によって決定される送信電力制限を有する。その結果、長距離でのＳＮＲは、用途についての必要なＰｄ及びＦＡＲ（又はＰｄ／ＦＡＲ）に対してしばしば許容されないものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本開示は、ＦＭＣＷレーダー方式及びパルスレーダー方式を組み合わせるハイブリッドレーダーシステムのためのシステム、装置及び方法に関する。本開示のハイブリッドレーダーは、低いブラインドレンジ、高い距離分解能、及び長距離目標検出を達成するために、ＦＭＣＷレーダー方式及びパルスレーダー方式の両方の有利な特徴を組み合わせることができる。本開示のハイブリッドレーダーは、その他の方法では完全なパルスレーダーシステム又は完全なＦＭＣＷレーダーシステムにおいて同様の性能を得るために必要とされ得るものよりも、より容易に達成可能な仕様及び／又はより低コストのコンポーネントを有するシステムでこれらの利点を達成することができる。例えば、本開示のハイブリッドレーダーは、低電力で短距離、高分解能のレーダーイメージング（撮像）を提供するためにＦＭＣＷレーダー方式を使用することができ、所望の高い検出確率（Ｐｄ）及び低い誤警報率（ＦＡＲ）を提供するのに十分な長距離での信号対雑音比（ＳＮＲ）で、長距離、高分解能のレーダーイメージングを提供するためにパルスレーダー方式を使用することができる。本開示のハイブリッドレーダーはまた、ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーの両方を動作させるためのいくつかの固体（ソリッドステート）ハードウェアを共通に使用してもよい。本開示において様々な実施例で説明されるように、ハイブリッドレーダーシステムは、ドックの周りや港内の他の船などの、短距離、高分解能のレーダー性能を必要とする環境、並びに、船の戦略的な操作をサポートするために長距離性能を必要とする外洋などの環境における、ナビゲーション及び監視のための、船舶に搭載されて使用することができる、航海用レーダーの用途によく適する。いくつかの他の例では、そのような組み合わせは、空港モードや高性能マップモードでの侵入回避などの短距離、高分解能のレーダー性能を必要とするナビゲーション機能及び監視機能のために、並びに、飛行中の気象検出及び回避などの長距離の戦略的計画のために、航空機に搭載して使用することができる、航空レーダーの用途によく適し得る。
【０００６】
[0006]一例では、装置は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー波列（wave-train）成分及びパルスレーダー波列成分を組み合わせるハイブリッドレーダー波形を生成するように構成されたハイブリッドレーダーシステムを含む。
【０００７】
[0007]別の例では、ハイブリッドレーダーを動作させる方法は、測距及び検出についての周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）方式及びパルスレーダー方式をハイブリッドインターリーブレーダー波形に組み合わせる。この方法は、検出及び測距についてのＦＭＣＷ方式とパルスレーダー方式との間のタイムオンターゲット（time-on-target）を共有する（ここで、タイムオンターゲットとは、一般に、アンテナのメインビームが空間の任意の所与の一部（スライス）にわたって走査されるように当該一部がアンテナメインビームによって照射されるときの、レーダーがその空間の任意の所与の一部に対して測距及び検出を実行しなければならない時間を意味してもよい）。より詳細には、この方法は、ＦＭＣＷ波形の生成及び送信のためにハイブリッドレーダー送信及び生成システムを構成しながら、同時に、システムがＦＭＣＷ動作のために構成される時間の一部の間、ＦＭＣＷレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを構成することを含む。この方法はさらに、パルス波形の生成及び送信のためにハイブリッドレーダー送信及び生成システムを構成すること、システムがパルスレーダー動作のために構成される時間の一部の間、１つ又は複数のパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）についてパルスモード受信のためにハイブリッドレーダー受信機を同時に構成することを含む。単一のＰＲＩにおいて、ハイブリッドレーダー送信及び生成システムは、単一のパルス波形を生成して送信するように構成され、同時に、ハイブリッドレーダー受信機システムは、そのＰＲＩの始めに送信される後方散乱パルスレーダー信号を、パルスモード受信機を介して受信するように構成される。
【０００８】
[0008]別の例は、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーをハイブリッドレーダー波列に組み合わせるハイブリッドレーダーを動作させる方法を対象とする。この方法は、ＦＭＣＷレーダーのために構成されるＦＭＣＷ波列部分を生成することを含む。この方法はさらに、ＦＭＣＷレーダーのために構成されるＦＭＣＷ波列部分を生成するのと同時に、ＦＭＣＷレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを構成することを含む。この方法はさらに、パルスレーダーのために構成される１つ又は複数のパルス波列部分を生成することを含む。この方法はさらに、パルスレーダーのために構成される１つ又は複数のパルス波列部分の各々を生成した後に、パルスレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを構成することを含む。
【０００９】
[0009]別の例では、ハイブリッドレーダーシステムは、レーダーについての周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）方式及びパルス方式を組み合わせるハイブリッドレーダー波形を生成するように構成される。ハイブリッドレーダーシステムは、動作のＦＭＣＷモード専用のタイムオンターゲットの部分中に、ＦＭＣＷ波列部分を生成して送信するための手段を含む。ハイブリッドレーダーシステムは、動作のＦＭＣＷモード専用のタイムオンターゲットの部分中にＦＭＣＷ波列部分を生成して送信するのと同時に、ＦＭＣＷレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを構成するための手段をさらに含む。ハイブリッドレーダーシステムは、さらに、パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分を生成して送信するための手段を含む。ハイブリッドレーダーシステムは、さらに、パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分の各々を生成して送信した後に、パルスレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを構成するための手段を含む。
【００１０】
[0010]別の例では、システムは、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーをハイブリッドレーダー波列に組み合わせる、ハイブリッドレーダーを動作させるように構成される。システムは、ＦＭＣＷレーダーのために構成されたＦＭＣＷ波列部分を生成するように構成される。システムは、さらに、ＦＭＣＷレーダーのために構成されたＦＭＣＷ波列部分を生成するのと同時に、ＦＭＣＷレーダー信号を受信するように構成される。システムは、さらに、パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分を生成するように構成される。システムは、さらに、パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分の各々を生成した後にパルスレーダー信号を受信するように構成される。
【００１１】
[0011]１つ又は複数の例の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0012]本開示の例示的な態様による、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーを組み合わせる例示的なハイブリッドレーダーシステムの機能ブロック図を示す。
【図２】[0013]本開示の例示的な態様による、ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーを組み合わせる別の例示的なハイブリッドレーダーシステムの機能ブロック図を示す。
【図３】[0014]本開示の例示的な態様による、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）を含むハイブリッドレーダー送信シンセサイザを有する、別の例示的なハイブリッドレーダーシステムの機能ブロック図を示す。
【図４】[0015]本開示の例示的な態様による、ＰＬＬシンセサイザを含むハイブリッドレーダー送信シンセサイザを有する別の例示的なハイブリッドレーダーシステムの機能ブロック図を示す。
【図５】[0016]本開示の例示的な態様によるハイブリッドレーダーシステムによって生成され得るＦＭＣＷレーダー信号成分とパルスレーダー信号成分とを組み合わせる、例示的なハイブリッドレーダー送信信号波形の周波数、タイミング、及び出力電力のグラフを示す。
【図６】[0017]本開示の例示的な態様によるハイブリッドレーダーシステムによって生成され得るＦＭＣＷレーダー信号成分とパルスレーダー信号成分とを組み合わせる、別の例示的なハイブリッドレーダー送信信号波形の周波数、タイミング、及び出力電力のグラフを示す。
【図７】[0018]本開示の例示的な態様による、ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーを単一のレーダー波形に組み合わせる、ハイブリッドレーダーを動作させるための方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0019]周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダー及びパルスレーダーを組み合わせるハイブリッドレーダーシステムのためのデバイス、集積回路、システム、及び方法に概して向けられる様々な例が以下で説明される。上述のように、本開示のハイブリッドレーダーシステムは、長距離性能及び短距離性能の両方において有利な特徴を含むことができる。いくつかの例では、そのような組み合わせは、高解像度の短距離及び長距離の検出性能の両方が同じシステムによって必要とされる、港と空や外洋との両方における監視及びナビゲーションのために使用することができる、航海用レーダーや航空レーダーにおける用途によく適し得る。航空機又は船は、パルスレーダーモード及びＦＭＣＷレーダーモードの両方で動作し、短距離から長距離まで関心のある範囲全体の統合された表示（ビュー、view）を示す統合ハイブリッドレーダー出力を表示のために生成することができる、ハイブリッドレーダーシステムを装備することができる。
【００１４】
[0020]図１は、本開示の例示的な態様による、ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーを組み合わせる、例示的なハイブリッドレーダーシステム１００の機能ブロック図を示す。ハイブリッドレーダーシステム１００の実施例は、いくつかの例では、短距離から長距離に及ぶ監視及びナビゲーションの必要性のために、船舶又は航空機に搭載して使用されてもよい。ハイブリッドレーダーシステム１００は、アナログ信号パスによるなどして、ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４と通信接続する、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２を含む。ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２は、ＦＭＣＷレーダー送信信号とパルスレーダー送信信号とを合成することができ、ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４は、ＦＭＣＷレーダー送信信号及びパルスレーダー送信信号の両方を制御及び処理することができ、送信機モード制御機能、スイッチング機能、及び増幅機能を含むことができる。いくつかの例では、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２及びハイブリッド電力増幅送信機システム１０４は、両方が固体ハードウェアで実装されてもよく、ＦＭＣＷレーダー送信信号と互換性のない高電力真空管ハードウェア（例えば、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）又はマグネトロンを含むハードウェア）を用いてパルスレーダー送信信号を生成するのではなく、同一の固体ハードウェアでＦＭＣＷレーダー送信信号及びパルスレーダー送信信号の両方を生成してもよい。
【００１５】
[0021]ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２及びハイブリッド電力増幅送信機システム１０４の両方は、ハイブリッドレーダー送受信（Ｔｘ／Ｒｘ）コントローラ１１０の制御下で動作してもよい。ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２、ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４、及びハイブリッドレーダー送受信コントローラ１１０は、まとめて、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１として考えることができる。ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４は、ＦＭＣＷレーダー送信信号とパルスレーダー送信信号の両方を含む増幅されたハイブリッドレーダー送信信号を、レーダーアンテナ１２４との間で信号を送受信できるハイブリッドレーダー送受信システム１２０に提供してもよい。ハイブリッドレーダー送受信システム１２０は、コントローラ１１０の制御下で、ＦＭＣＷ受信モードとパルス受信モードとを繰り返して、受信されたＦＭＣＷレーダー信号をＦＭＣＷモード受信機１３０にルーティングし、パルスレーダー信号をパルスモード受信機１４０にルーティングしてもよい。ＦＭＣＷモード受信機１３０及びパルスモード受信機１４０は、両方が、受信されたレーダー信号を調節してデジタル化してもよく、調整されてデジタル化された信号をハイブリッドレーダー出力システム１６０に渡してもよい。
【００１６】
[0022]ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、高電力パルスなどのパルスレーダー波形成分を、低電力周波数チャープなどのＦＭＣＷレーダー波形成分とインターリーブして、単一のタイムオンターゲットにわたって波形の列（又は波列）にしてもよい。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１はまた、レーダーアンテナの１つの走査から別の走査へと、パルスモードとＦＭＣＷモードとをインターリーブしてもよい。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、ＦＭＣＷ波形成分とインターリーブされ又は時間多重化されて単一の波列送信シーケンス（系列）になる、パルスレーダーのためのパルスの列及びパルス受信間隔（インターバル）を生成してもよい。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、（周波数で、位相で、振幅で、又は他の方法で）パルスを変調して、受信時に何らかの処理利得を容易にする。パルスレーダー波形に周波数変調を適用できる例では、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、線形周波数変調（ＬＦＭ）及び／又は非線形周波数変調（ＮＬＦＭ）を使用することができる。これにより、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、ＦＭＣＷレーダー方式とパルスレーダー方式の両方のために設計された波形を含み得る単一のラジアル（radial）へと処理すべき、レーダー送信信号を生成することができる。ハイブリッドレーダーシステム１００は、ＦＭＣＷレーダー成分とパルスレーダー成分の両方を単一の波列に含めるレーダー送信信号を生成し、その結果、別個のＦＭＣＷ波形及びパルス波形が出力システム１６０において処理されて組み合わされて、単一の統合された波列もしくはラジアル、又は距離指標付きの（range-indexed）検出アレイを形成するという意味で、「ハイブリッドレーダー」を使用することができる。ハイブリッドレーダーシステム１００はまた、ＦＭＣＷレーダー送信又はパルスレーダー信号送信からのリターン（反射）であるレーダー信号を受信して複合するという意味で、「ハイブリッドレーダー」を使用することができる。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１はまた、ＦＭＣＷレーダー送信波形成分とパルスレーダー送信波形成分の両方を、同じ固体のトランジスタベースのハードウェア上で合成して、ＦＭＣＷ波形成分を生成するための低電力モードとパルス波形成分を生成するための高電力モードとを繰り返してもよい。
【００１７】
[0023]ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２は、同一の固体ハードウェアで、パルスレーダー信号とＦＭＣＷレーダー信号の両方についての中心周波数成分及び変調周波数成分を含むレーダー信号を生成することができる。ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４は、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２によって生成されたパルスレーダー信号及びＦＭＣＷ信号を増幅し、パルスレーダー信号の切り替え（スイッチング）を行うことができる。それによって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、レーダーのＦＭＣＷ方式及びパルス方式の両方を単一の統合されたトランシーバ及び処理システムにおいて達成することを可能にする、ハイブリッドレーダー信号のための統合された効率的な単一のソースを提供することができる。それによって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、長距離用途及び短距離用途の両方において優れている、レーダーのための統合ソリューションを提供することができる。
【００１８】
[0024]従来、短距離と長距離の両方を同時に示すのに必要なレーダーシステムは、チューブ（管）ハードウェアに基づいて、パルスレーダーシステムとして実装されることがあった。典型的な短距離−長距離パルスレーダーシステムは、必要な性能を提供するように設計されたパルス特性を有するパルスレーダー波列（又はパルス列）を送信する。しかし、パルスレーダーは、一般的に、短距離性能のためにはあまり適していない。例えば、パルスレーダーは、一般に、送信機がオンのときに受信機がオフであることに起因する固有のブラインドレンジを有する。さらに、パルスをどれだけ短くできるかには限界がある；より短いパルスは、送信機におけるハードウェアの立ち上がり時間と立ち下がり時間によって（コストを押し上げるこれらの変数を厳密に制御することで）より一層影響を受けるようになり、出力電力は、特に、電力成分及び周波数成分が微調整に耐性を示すマグネトロンに基づく実装のために、一般に、安定性の問題に悩まされる。（例えば、空港での航空機のための、又は、港湾やロックシステムでの船のための）港湾ナビゲーション及び物体侵入回避の、短距離操縦のコンテキストにおいて、所望の距離分解能及びブラインドレンジは、特徴のある長距離パルスレーダーをサポートするのに非常に高価になることがあり得る。
【００１９】
[0025]ハイブリッドレーダーシステム１００は、パルスレーダーによってではなくハイブリッドレーダーのＦＭＣＷレーダー要素によるそのような短距離操縦のコンテキストにおいて距離分解能及びブラインドレンジパラメータを提供することによって、通常のシステムの短所を解決することができる。ＦＭＣＷレーダーは、パルスレーダー要素に備わる最小のブラインドレンジよりも大幅に短い距離での高分解能のイメージングを提供することができる。また、ハイブリッドレーダーシステム１００は、パルスレーダーよりも低電力で動作することによって、このような短距離操縦のコンテキストにおいて有利な性能を提供することができ、マルチタイムアラウンドエコー（ＭＴＡＥ）によるアーチファクト及び港の環境における目標に特有の高レーダー断面（ＲＣＳ）に起因する距離サイドローブを低減することができる。単一のタイムオンターゲットにインターリーブされたパルス動作及びＦＭＣＷ動作を備えるハイブリッドレーダーシステム１００は、レーダーアンテナによる走査間でモードの間で繰り返すシステムに対して、シーン全体の高速な更新レートを可能にすることができる。
【００２０】
[0026]図２は、本開示の例示的な態様による、ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーを組み合わせる例示的なハイブリッドレーダーシステム２００の機能ブロック図を示す。ハイブリッドレーダーシステム２００は、機能的な無線周波数（ＲＦ）及び信号処理レイアウトの一例を示し、１つの例によるさらなる詳細を示しつつ、図１のハイブリッドレーダーシステム１００に類似する。ハイブリッドレーダーシステム２００は、ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４と通信接続するハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２を含む。ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２は、ＦＭＣＷレーダー送信信号とパルスレーダー送信信号の両方について中心周波数及び変調された周波数成分を生成することができ、ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４は、ＦＭＣＷレーダー送信信号及びパルスレーダー送信信号の両方を増幅することができるほか、パルス波形をオン及びオフに切り替えることができる。ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４は、パルス変調器及びモード制御コンポーネント２０６、及びハイブリッド送信モードスイッチ及び増幅器２０８などのコンポーネントを含む。コンポーネント２０６は、パルスレーダー信号をオンとオフに切り替えることができるパルス変調器、及び、コンポーネント２０８における電力増幅器の利得を設定することができるモード制御コンポーネントを含んでもよい。コンポーネント２０８は、１つ又は複数の電力増幅器と、電力増幅器がＦＭＣＷモードで回避されることを可能にすることができるハイブリッド送信モードスイッチを含んでもよい。
【００２１】
[0027]ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２及びハイブリッド電力増幅送信機システム２０４の両方は、ハイブリッドレーダー送受信（Ｔｘ／Ｒｘ）コントローラ２１０の制御下で動作することができる。ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２、ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４、及びハイブリッドレーダー送受信コントローラ２１０は、まとめて、ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１を形成する。ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４は、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２から生じる増幅されたＦＭＣＷレーダー送信信号と増幅されたパルスレーダー送信信号の両方を含むハイブリッドレーダー送信信号を、レーダーアンテナ２２４との間で信号を送受信できるハイブリッドレーダー送受信システム２２０に提供してもよい。ハイブリッドレーダー送受信システム２２０は、サーキュレータ２２２及び単極双投（ＳＰＤＴ）受信モードスイッチ２２６を含んでもよい。
【００２２】
[0028]ハイブリッドレーダーシステム２００は、固体ハードウェア及び／又はソフトウェアで実施することができる無線周波数（ＲＦ）、中間周波数（ＩＦ）、及びベースバンド・アーキテクチャを含むことができる、レーダーシステムフロントエンド（例えば、ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１）を含んでもよい。（例えば、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２において）ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１は、ＦＭＣＷレーダー信号波形成分とパルスレーダー信号波形成分とをインターリーブする波形インターリーブ設計を実装してもよい。（例えば、ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４において）ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１は、ソフトウェア及び／又は固体ハードウェアで実現することができるＦＭＣＷレーダー波形送信及びパルスレーダー波形送信の切り替え及び増幅を実行して、送受信されるＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーの両方を組み合わせる波列を可能にすることができる。様々な例において、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２及び／又はハイブリッド電力増幅送信機システム２０４に起因する機能はまた、ハイブリッドレーダーシステム２００の各々の他のコンポーネント又は複数の他のコンポーネントによって実行することができる。
【００２３】
[0029]ハイブリッドレーダーシステム２００は、動作のＦＭＣＷモード及びパルスモードの両方において、ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１において（例えば、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２、ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４及びハイブリッドレーダー送受信コントローラ２１０の１つ又は複数において）、同じトランジスタベースのハードウェア及び／又は同じソフトウェアを使用して、高出力パルスレーダー送信信号及び低電力ＦＭＣＷレーダー送信信号の両方を生成することができる。ユーザは、パルスレーダー信号やＦＭＣＷレーダー信号を含む任意の種類の多様なレーダー波形を生成するために、ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１において同じシンセサイザハードウェアをプログラムしてもよい。一例では、ハイブリッドレーダーシステム２００は、ＦＭＣＷモードにおいて数十から数百ミリワット（ｍＷ）の送信電力を使用し、パルスレーダーモードにおいて、約２０もしくは３０ワットから数百ワット又は約１０ワットから約１０００ワットの送信電力を使用するように実施されてもよい。ハイブリッドレーダーシステム２００は、異なる用途に対して異なる周波数帯域で実現することができる。いくつかの例では、ハイブリッドレーダーシステム２００は、例えば船舶及び／又は航空機の用途に使用することができる、ＳバンドやＸバンドレーダーで実施することができる。
【００２４】
[0030]サーキュレータ２２２は、ＦＭＣＷモード及びパルスレーダーモードの送受信に共通して共有することができる。サーキュレータ２２２は、ＦＭＣＷモード波形成分及びパルスモード波形成分の両方で同じように動作することができる。ハイブリッドレーダーシステム２００は、ハイブリッドレーダー送信生成システム２０１内でのように、ＦＭＣＷモードのハードウェアコンポーネントとパルスモードのハードウェアコンポーネントとの間で大きな共通性を含んでもよいが、２つのモード、例えば、ＦＭＣＷモード受信機２３０及びパルスモード受信機２４０について専用の受信機システムを使用することが有利である場合がある。
【００２５】
[0031]サーキュレータ２２２は、ハイブリッド送信モードスイッチ及び増幅器２０８からハイブリッドレーダー信号を受信し、送信のためにハイブリッドレーダー信号をアンテナ２２４へ送ることができる。ハイブリッドレーダーシステム２００はまた、走査レーダーである場合、アンテナビームを導く方法を実行することができる。アンテナ２２４は、レーダー信号を放射し、反射されたレーダーリターンを収集し、それらの受信された信号をサーキュレータ２２２に渡してもよい。サーキュレータ２２２は、受信されたレーダー信号をＳＰＤＴ受信モードスイッチ２２６に送ってもよい。受信モードスイッチ２２６は、送受信コントローラ２１０の制御下で、それが受信したレーダー信号を（例えば、タイミングによって又は周波数によって）ＦＭＣＷレーダー信号とパルスレーダー信号とに区別することができる。送受信コントローラ２１０（又は同等のシステム）は、受信モードスイッチ２２６を設定することができ、受信されたＦＭＣＷレーダー信号をＦＭＣＷモード受信機２３０へ送り、パルスレーダー信号をパルスモード受信機２４０へ送ってもよい。ハイブリッドレーダーシステム２００はまた、より大きなレーダーシステムの一部を形成してもよいし、図２に示されていない他の要素を含んでもよい。例えば、ハイブリッドレーダーシステム２００は、電源；走査レーダーである場合には、アンテナビームを導く方法；モード制御入力（コントロールパネル又は他のもの）；システムが安定化されるべき場合、プラットフォーム入力（例えば、ピッチ、ロール、機首方位、対地速度）；プロセッサの中央又は分散セット；メモリシステム；並びに、（図２に示されない）ハイブリッドレーダー出力インターフェース２６２に通信可能に結合することができる、レーダーディスプレイなどの情報出力を含んでもよい。
【００２６】
[0032]ハイブリッドレーダーシステム２００はまた、基準クロック２５０、受信シンセサイザ局部発振器（ＬＯ）２５２、及びハイブリッドレーダー出力インターフェース２６２を有する信号プロセッサ２６０を含んでもよい。基準クロック２５０は、基準クロック信号を、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ２０２、受信シンセサイザ局部発振器（ＬＯ）２５２及び信号プロセッサ２６０に供給してもよい。様々な例において、ＦＭＣＷモード受信機２３０、パルスモード受信機２４０及び信号プロセッサ２６０を含む信号処理ハードウェア及び／又はソフトウェアは、それぞれのＦＭＣＷレーダー信号とパルスレーダー信号を別個に処理して、結果として生じる距離参照検出（range referenced detections）を、所望の距離全体（例えば、ラジアル）をカバーする値の複合的な配列に組み合わせる。
【００２７】
[0033]図２の例では、ＦＭＣＷモード受信機２３０は、カプラ２３２、ミキサ２３４、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２３６、及びＦＭＣＷベースバンド受信機システム２３８を含む。ＦＭＣＷベースバンド受信機システム２３８は、１つ又は複数のアナログフィルタ、１つ又は複数の増幅器、及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を含んでもよい。カプラ２３２は、ハイブリッド電力増幅送信機システム２０４とサーキュレータ２２２との間の主伝送経路に通信可能に接続することができる。ミキサ２３４は、受信機モードスイッチ２２６から受信されたＦＭＣＷレーダー信号を受信し、カプラ２３２からのＦＭＣＷ送信信号の減衰されたコピーでそれらを乗じてもよい。得られる信号は、次いで、増幅のためにミキサ２３４からＬＮＡ２３６に渡され、その後ＦＭＣＷベースバンド受信機システム２３８に渡される。ＦＭＣＷベースバンド受信機システム２３８は、サンプリングされてデジタル化された信号の処理されたデジタル形式を、信号プロセッサ２６０に通信してもよい。
【００２８】
[0034]この例では、パルスモード受信機２４０は、ＬＮＡ２４２、ミキサ２４４、及びパルスレーダー中間周波数（ＩＦ）処理システム２４６を含む。ミキサ２４４はまた、受信シンセサイザ２５２から信号を受信してもよい。ミキサ２４４は、受信されたパルスリターンを、ＲＦレーダーリターンをＩＦ周波数範囲に周波数シフトする受信シンセサイザ局部発振器（ＬＯ）２５２からの出力で乗じてもよい。ＬＯ２５２は、Ｔｘシンセサイザ２０２とは独立して動作してもよく、さらに、パルスの受信間隔中に新たなＦＭＣＷチャープについてシンセサイザＬＯ２５２の引き込み（retracting）中、コヒーレンシーを維持することができる。パルスレーダー処理システム２４６は、１つ又は複数の増幅器、１つ又は複数のアナログフィルタ、及びＡＤＣを含むことができる。パルスレーダー処理システム２４６は、受信されたパルスレーダー信号の調整されてサンプリングされたデジタル形式を、信号プロセッサ２６０に通信することができる。したがって、信号プロセッサ２６０は、ＦＭＣＷモード受信機２３０及びパルスモード受信機２４０の両方の、処理されたデジタル出力を受信する。信号プロセッサ２６０は、ＦＭＣＷモード受信機２３０及びパルスモード受信機２４０の両方の処理されたデジタル出力を組み合わせて、組み合わされたハイブリッドレーダー出力を、ハイブリッドレーダー出力インターフェース２６２を介して通信することができる。信号プロセッサ２６０はまた、ハイブリッドレーダー送受信コントローラ２１０にフィードバックを提供することができる。
【００２９】
[0035]ハイブリッドレーダー出力インターフェース２６２を介した組み合わされたハイブリッドレーダー出力は、ユーザに組み合わされたハイブリッドレーダー信号を示す、ハイブリッドレーダーディスプレイ又は他のユーザインターフェースのために使用することができる。いくつかの例は、代わりにユーザインターフェースを含まず、代わりに、ハイブリッドレーダー出力インターフェース２６２は、単に自律システムに情報を提供するか、又はより大きなシステムに組み込まれてもよい。ハイブリッドレーダー出力インターフェース２６２からの組み合わされたハイブリッドレーダー信号は、ＦＭＣＷモード方式から又はパルスモード方式から供給される信号成分間での別個の分割の指示なしに、シームレスかつ統合された表示（ビュー）で短距離から長距離までレーダー信号を示してもよい。信号プロセッサ２６０は、ＦＭＣＷモード受信機２３０及びパルスモード受信機２４０の両方からの、距離ゼロから最大距離までのレーダー入力を共通に処理する、固体ハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェア実装のアルゴリズムを使用することができる。信号プロセッサ２６０は、シームレスである組み合わされたハイブリッドレーダー表示出力を生成することができ、２つのレーダー信号モードのアップストリームの分離からのアーチファクトを含まなくてもよい。
【００３０】
[0036]図３は、本開示の例示的な態様による、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）３０３を含むハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２を有する別の例示的なハイブリッドレーダーシステム３００の機能ブロック図を示す。ハイブリッドレーダーシステム３００は、図１及び図２のハイブリッドレーダーシステム１００及び２００にいくつかの点で類似しており、また、１つの実施例によるさらなる詳細を示している。図３は、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２、ハイブリッド電力増幅送信機システム３０４、ハイブリッドレーダー送受信コントローラ３１０、アンテナ３２４、受信モードスイッチ３２６、ＦＭＣＷモード受信機３３０、パルスモード受信機３４０、クロック生成器３５０、受信シンセサイザ３５２、及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３６０を含む、図１及び／又は２の例に類似したコンポーネントに対して類似の番号付けを用いている。
【００３１】
[0037]図３は、１つの実施例におけるハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２のコンポーネントの詳細を示す。ハイブリッドレーダーシステム３００において、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２は、ハイブリッドレーダーシステムのためのレーダー信号波形のパルスパターンを生成するために、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）３０３を使用する。ＤＤＳ３０３を備えたハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２を実施することで、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２が生成することができるパルスレーダー波形成分において、実質的な柔軟性を可能にすることができる。
【００３２】
[0038]図４は、本開示の例示的な態様による、分数Ｎ（fractional N）シンセサイザ４０５を含むハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２を備えた、別の例示的なハイブリッドレーダーシステム４００の機能ブロック図を示す。ハイブリッドレーダーシステム４００はまた、図１及び２のハイブリッドレーダーシステム１００及び２００にいくつかの点で類似しており、類似のコンポーネントに対して同様の番号付けがなされ、また、１つの実施例によるさらなる詳細を示している。図４は、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２、ハイブリッド電力増幅送信機システム４０４、ハイブリッドレーダー送受信コントローラ４１０、アンテナ４２４、受信モードスイッチ４２６、ＦＭＣＷモード受信機４３０、パルスモード受信機４４０、クロック生成器４５０、受信シンセサイザ４５２、及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４６０を含む、図１、２及び／又は３の例に類似したコンポーネントに対して類似の番号付けを使用している。
【００３３】
[0039]図４は、１つの実施例における、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２のコンポーネントの詳細を示す。ハイブリッドレーダーシステム４００において、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２は、ハイブリッドレーダーシステムのためのレーダー信号波形の無線周波数（ＲＦ）波列成分を生成するために、（例えば、基準周波数に基づいて、合成された送信周波数の分数周波数逓倍（因子Ｎ）について設定された分数Ｎ位相ロックループ（ＰＬＬ）回路を使用して）分数Ｎシンセサイザ４０５を使用する。分数Ｎシンセサイザ４０５を備えたハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２の実施例は、幾つかの実施例において、比較的経済的に（例えば、ハイブリッドレーダーシステム３００のハイブリッドレーダー送信シンセサイザ３０２より経済的に）実施することができる。ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２はまた、様々な実施例において、分数Ｎシンセサイザ以外の別のＰＬＬシンセサイザを用いて実施することができる。
【００３４】
[0040]図４の例において実施されるようなハイブリッド電力増幅送信機システム４０４は、変調器４０７及びプログラム可能な減衰器４０８を含む。図４の例において実施されるようなハイブリッドレーダー送受信コントローラ４１０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）４１２を含んでもよい。ＦＰＧＡ４１２は、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ４０２、ハイブリッド電力増幅送信機システム４０４、受信シンセサイザ４５２、受信モードスイッチ４２６及びＤＳＰ４６０へ出力を通信してもよい。特に、ＦＰＧＡ４１２は、送信シンセサイザ４０２の分数Ｎシンセサイザ４０５に対して及び受信シンセサイザ４５２の分数Ｎシンセサイザ４５５に対して、出力を伝えてもよい。この例において、クロック４１４は、送信シンセサイザ４０２の分数Ｎシンセサイザ４０５に１２８メガヘルツ（ＭＨｚ）のクロック信号を供給することができる。システムコンポーネント、クロック信号周波数などの実施例の詳細は、他の実施例においては異なってもよい。
【００３５】
[0041]図５は、本開示の例示的態様による、ハイブリッドレーダーシステム（例えば、図１−４のハイブリッドレーダーシステム１００、２００、３００、４００）によって生成され得るＦＭＣＷレーダー信号成分及びパルスレーダー信号成分をインターリーブする、例示的なハイブリッドレーダー波形列５００（又は「波列（wave-train）５００」）のグラフを示す。以下でさらに説明するように、ハイブリッドレーダー波列５００は、図５において、経時的な周波数及び経時的な送信電力の両方で示され、波列部分５０１−５１３（波列成分、又は単に部分もしくは成分とも呼ばれる）のシーケンスへと分割され、そのうちの一部はＦＭＣＷレーダーに使用され、一部はパルスレーダー送受信に使用され、一部は２つのモード間の遷移に使用される。ハイブリッドレーダー波列５００は、以下において、図１のハイブリッドレーダー送信生成システム１０１が、目標領域に向かって放射を導くためにハイブリッドレーダーシステムが合成してレーダーアンテナへ送信し得る、ハイブリッドレーダー送信信号のハイブリッドレーダー波列５００を生成することができ、ハイブリッドレーダーシステム１００の受信要素（例えば、ハイブリッドレーダー送受信システム１２０、ＦＭＣＷモード受信機１３０、パルスモード受信機１４０）が、レーダーアンテナによって傍受された受信されたレーダー信号を、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１によって合成されて生成されるときに、送信されたハイブリッドレーダー信号の反射として処理するようにタイミングがとられてもよいような例において説明される。
【００３６】
[0042]詳細な説明における波列５００に起因する態様は、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１によって実施されると考えることができる。同様の説明は、図２−４の例示的なハイブリッドレーダーシステム２００、３００又は４００などの他のハイブリッドレーダーシステムの実施例の類似するシステムによって生成される波列に適用することができる。例えば、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１内で、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２は、ハイブリッドレーダー送受信コントローラ１１０の制御下で、波形５００の波形成分を生成してもよい。ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２は、ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４が、レーダー信号送信における送信のために波列５００を切り替えて増幅する、信号の主成分（signal base）を生成することができる。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、レーダー信号の受信に関わるハイブリッドレーダーシステム１００の他のコンポーネントによる動作の間隔と一致するようにタイミングをとられた受信間隔で、波列５００を生成することができる。他の例は、異なるコンポーネントによって実行される機能の異なる配置を使用することができる。
【００３７】
[0043]ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、波列５００がＦＭＣＷレーダーのための１つ又は複数の鋸歯ＦＭＣＷ掃引又はチャープ波形成分を含むように、波列５００を生成してもよい。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、周波数変調（ＦＭ）パルス信号などのパルスレーダー信号成分を、波列５００の後続の部分で送信するように切り替えてもよい。図５の例に示されるように、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、低電力ＦＭＣＷレーダー及び高電力ＦＭパルスレーダーの波形成分の、単一のインターリーブされた波列５００へのインターリーブを実行してもよい。波列５００は、距離範囲を選択するためなどの、特定のパラメータを指定するユーザ入力を含むことができる例である。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、指定された距離範囲全体が単一のタイムオンターゲットにおいてカバーされるように、波形５００を組織することができる。レーダースキャンを切り替えることで近距離と遠距離をカバーしようとする代わりに、単一のインターリーブされた波列５００によって結合された範囲をサポートすることにより、ハイブリッドレーダーシステム１００は、優れたレーダー画像リフレッシュレートなどの様々な利点を可能にすることができる。
【００３８】
[0044]上記のように、この例における波列５００は波列部分５０１−５１３を含む。波列部分５０１はＦＭＣＷレーダー送受信成分である；波列部分５０３、５０６、及び５１１はパルスレーダー送信成分である；波列部分５０４、５０７、５０８、及び５１２はパルス受信成分である；波列部分５０２、５０５、及び５０９は、送信することなく送信周波数が修正される合間の成分である。波列部分５１０は、レーダー送信のための、高い周波数からシンセサイザ局部発振器（ＬＯ）のチャーピングへの、シンセサイザＬＯ（例えば、図２の例におけるシンセサイザ２５２）のダウントレース（down tracing）からの遷移を描くのに便利なものとして使用することができる合間の成分である。波列部分５１３は、この例において、上述のタイミングの例が有意なマージンを許容することを一般的に示し、上述の成分のうちの任意のものの使用の拡大を潜在的に含むさらなる目的のために又は後の修正を含めるために自由に使用できる、未使用の部分である。
【００３９】
[0045]ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、この例では、中心周波数又は基準周波数からのオフセット又は変調の範囲に関してゼロから数メガヘルツ又は数百メガヘルツ以上までとなり得る広範囲の周波数にわたる掃引（sweep）又はチャープを有するＦＭＣＷレーダー送受信成分５０１を実装する。ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、幅広い潜在的な用途のうちの単なるいくつかの例示的な例として、Ｘバンドレーダーのために約９ギガヘルツ（ＧＨｚ）の中心周波数、ＨＦレーダーのために３００メガヘルツ（ＭＨｚ）未満の中心周波数、又はＷバンドレーダーのために約１００ＧＨｚの中心周波数を使用してもよい。ＦＭＣＷモードは、他の例では他の周波数範囲にわたって掃引してもよい。ＦＭＣＷレーダー送受信コンポーネント５０１は、パルスレーダー送信成分５０３、５０６及び５１１より低い電力及び低い周波数範囲の両方で送信をしてもよい。ＦＭＣＷモード成分はまた、いくつかの実施例では、同じ波列におけるパルスモード成分よりも高い周波数であってもよい。ＦＭＣＷレーダー送受信コンポーネント５０１はまた、連続波（ＣＷ）動作において、レーダー信号を送信するのと同時に受信するために使用することができる。このことは、レーダーシステムが送信と同時に信号を受信することが可能となることで、短距離動作に対するＦＭＣＷモードの適合性に寄与し得る。その低電力の例として、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、この例では、１００ミリワット（ｍＷ）の電力でＦＭＣＷレーダー送受信成分を送信することができ、他の例では、数十ミリワットから数ワットの電力レベルで、又は他の範囲で、送信することができる。
【００４０】
[0046]ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、この例では、３つの異なる成分間の周波数ホップを有するパルスレーダー送信成分５０３、５０６及び５１１を実施する。この例において、パルスレーダー送信成分５０３、５０６、及び５１１は、重複せず隣接するが不連続な順序である、選択された範囲の周波数を各々が掃引してもよい。特に、パルスレーダー成分５０３及び５０６は、周波数範囲内のギャップによって分離された周波数範囲をカバーし、パルスレーダー送信成分５１１は、成分５０３及び５０６の間で定義されるギャップの周波数範囲をカバーする。図５の例では、パルスレーダーの送信成分５０３、５０６、及び５１１は、各々が、４メガヘルツの範囲を掃引する。成分５１１は成分５０３と周波数において連続するが、時間において成分５０３から分離され、それによって、２つの成分間の周波数ホップが形成される。同様に、成分５０６は、周波数において成分５１１と連続するが時間において成分５１１から分離する。それによって、波形５００は、３つの成分のうちの周波数の連続する範囲に一緒になるものをカバーしながら、３つのパルスモード送信成分５０３、５０６、及び５１１の間の周波数ホップを含む。この周波数ホッピングの利点は以下でさらに説明される。
【００４１】
[0047]図５の特定の例では、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、毎分５６回転（ＲＰＭ）で動作する。波列５００は、１つのラジアル（radial）（又はレーダー掃引もしくはタイムオンターゲット）を生成するために、１０４６．３マイクロ秒の合計持続時間を有する。ＦＭＣＷレーダー送受信コンポーネント５０１は、３９０マイクロ秒（μｓ）のサンプリング時間Ｔｓ、１００ミリワット（ｍＷ）の送信電力（Ｐｔ）及び１６．８メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅（ＢＷ）を有する。３つのパルスモード送信成分５０３、５０６、及び５１１は、４．６マイクロ秒（μｓ）のパルスレーダー送信時間持続期間τμｃ、２００ワット（Ｗ）の送信電力Ｐｔ、及び４メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅（ＢＷ）を有する線形ＦＭステップ周波数パルス列として実施される。これらの値は図５の例の特徴であり、ハイブリッドレーダーシステムは、他の例では他のパラメータを有する波形を実施してもよい。
【００４２】
[0048]波列５００は、ＦＭＣＷ掃引波形成分の最後に追加されるパルスレーダー波列成分を含む。特に、図５に示すように、パルスレーダー送信パルス列の波列成分５０３は、一例では、わずか５マイクロ秒の短い間隔５０２だけ分離されて、ＦＭＣＷレーダー波列成分５０１の最後に追加される。より一般的には、この間隔は、ＦＭパルスをチャープする設定へとシンセサイザ局部発振器（例えば、図２のシンセサイザＬＯ２５２）がたどり（trace）、システムがパルス動作のために再構成する（例えば、増幅器及びスイッチを変更する）ことができるようにするための時間であってもよい。
【００４３】
[0049]波列５００はまた、パルスモード送信成分５０６から受信した信号を処理するために、波列５００のうちの単一の、連続する、単調な周波数のセグメント内に、標準的な受信間隔５０７及びより長い距離の受信間隔５０８の両方を含む。ハイブリッド電力増幅送信機システム１０４は、標準的な受信間隔５０７及び長距離受信間隔５０８の間、クランプオフすることができるので、いかなる周波数成分もレーダーアンテナから送信されない。後続のパルスチャープ送信や周波数ホップを待つ間、シンセサイザＬＯ（例えば、図２のシンセサイザＬＯ２５２）は、その周波数に設定されたままであってもよい。波列間隔５０７及び５０８中、受信機（例えば、図２のＦＭＣＷモード受信機２３０及びパルスモード受信機２４０）は、パルス送信５０６からレーダーアンテナへと反射して戻されたリターンを収集して処理してもよい。したがって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、レンジプロファイルの２つの異なるセグメントにわたる検出及び測距を行うために、受信機について、２つの異なる処理セットにおいてセグメント５０７及び５０８を使用してもよい。ハイブリッドレーダーシステム１００は、間隔５０７において受信した信号サンプルを、受信成分５０４及び５１２からのパルスモード受信信号と一緒に処理して、（例えば、ステップ周波数処理を使用して）パルスモードレンジの比較的短い距離の部分において高い距離分解能を生成することができる。ハイブリッドレーダーシステム１００は、パルスモードレンジのより長距離の部分をカバーするために、通常のパルス圧縮とともに、間隔５０８で受信した信号サンプルを処理してもよい。それによって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、短距離での高解像度の要求及び長距離でのより緩やかな距離分解能を提供しつつタイムオンターゲットの効率的な使用を可能にするために、パルスモード送信成分５０６を二重用途（dual use）のパルスとして使用する。
【００４４】
[0050]波列５００はまた、波列５００の後続の繰り返しの波列成分５０１の後続のＦＭＣＷ掃引間隔の前、最後のパルスモード送信パルス５１１の後に最後の受信間隔５１２を可能にする。これは、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２が最後のパルスモード送信成分５１１の生成を終了するとすぐに、波列成分５０１の後続のＦＭＣＷ掃引間隔の開始のための所望の周波数に引き返すために、ハイブリッドレーダーシステム１００がハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２を再設定することを可能にすることができる一方で、ハイブリッドレーダーシステム１００の受信要素（例えば、ハイブリッドレーダー送受信システム１２０、パルスモード受信機１４０）は、パルスモード受信間隔５１２中、受信された信号を独立して処理する。波列成分５０１の次のＦＭＣＷ掃引間隔のための準備をするためにハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２を低周波数へと引き返すために、パルス送信における最後の受信間隔５１２を使用することで、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２における時間の利用効率における実質的な利点を可能にすることができる。
【００４５】
[0051]したがって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、単一の波列５００が、ＦＭＣＷステップ周波数パルス列の一部としてのレンジプロファイルの短距離部分及びパルスレーダーの一部としてのレンジプロファイルの長距離部分の両方をサポートすることができるように、パルス及びパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）を使用してもよい。ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーの両方のために波列送信の部分を使用することによって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、タイムオンターゲットを効率的に使用することができ、それによって、より良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）に貢献し、ターゲットの単一のレーダー掃引からＦＭＣＷ信号及びパルス信号の両方を得る。ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーの両方のために単一の波列５００の部分を使用することは、波形５００などのハイブリッドレーダー波形に基づく各レーダー掃引において、航海用レーダーの性能要件における距離に関して、最小の目標レーダー断面積（ＲＣＳ）についての不連続な要件をハイブリッドレーダーシステム１００が満たすことを可能にすることができる。それによって、ハイブリッドレーダーシステムは、船舶用の航海用レーダーなどの用途の様々な制約の中で有利な性能を提供することができる。これらの制約は、高いアンテナ走査速度（及び表示更新速度）及び固体システムの比較的制限された送信電力についての要件を含んでもよい。
【００４６】
[0052]ステップ周波数処理を実施するため、干渉を避けるため、及びマルチタイムアラウンドエコー（multi-time around echo、ＭＴＡＥ）又は曖昧でない距離を超えた目標に起因する、結果として生じる誤った目標位置を軽減するために、ハイブリッドレーダーシステム１００は、波形５００に高いパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）及び周波数ホッピングを組み込んでもよい。周波数ホッピングは、受信機にやってくる１つのパルスから次のパルスへのエコーを引き起こし得るＭＴＡＥからの分離を改善するために、少なくとも１つの周波数チャネルをスキップしてもよい。ＭＴＡＥからの分離を改善することで、ＩＦバンドパスフィルタの実装による不完全なフィルタリングを補償することができる。波列５００における周波数ホッピングの順序及びパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）の計画は、様々な時点で、利用可能なタイムオンターゲットを効率的に管理しながら異なる距離分解能及び／又はＳＮＲを有するレンジプロファイルのセグメントをサポートするために、ステップ周波数（ＳＦ）及び通常のパルス圧縮の両方についての波形５００の単一成分パルスからのリターンを再利用してもよい。それによって、ハイブリッドレーダーシステム１００は、ＦＭＣＷモード波形成分とパルスモード波列成分の両方を、二重の機能のために波列５００の１つ又は複数の要素を使用するハイブリッドレーダー波形に組み合わせる。複数の波列５００の送受信サイクルから生じるラジアルは、アンテナビームが対象領域の外に移動していない限り、さらなるＳＮＲ利得を提供するために統合される交差範囲であってもよい。
【００４７】
[0053]例示的なハイブリッドレーダー波形５００は、本開示のハイブリッドレーダーインタリーブ方式の使用の１つの具体例を示すために、パルス及びチャープのパラメータについて番号を使用する。パルス帯域幅、送受信時間、送信電力、周波数間隔、ステップ周波数処理において組み合わされるパルスの数、及び周波数変調の種類は、特定の用途の要件に合うように変更することができる。このインターリービングの技術は、図１−４を参照して上述した例示的なレーダーシステム及びトランシーバアーキテクチャと結合されて、最後のパルスモード送信間隔５１１が終了するとすぐに波列成分５０１のＦＭＣＷ掃引の次の繰り返しの開始のためにハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２を再配置することを可能にすることができる。
【００４８】
[0054]波列部分５１３は、レーダーアンテナが走査するときのビーム幅内の残り時間に対応することができ、他の波列成分５０１−５１２のうちの任意のものにさらなる時間を追加し、それらの波列成分のうちの１つにおけるＳＮＲを増加させるためなど、上述の機能のうちの１つに対してさらに貢献するために使用することができる、波形５００の未使用部分である。
【００４９】
[0055]波列５００の例において、ハイブリッドレーダーシステム１００は、ＦＭＣＷ送信周波数掃引（及び同時に受信間隔）のために、波列成分５０１に示されるように、上昇する（ascending）掃引のみを使用する。いくつかの例では、そうすることで、移動している物体についてのゴーストの発生（又は不鮮明（washing out））を回避することができる。他の例では、ハイブリッドレーダーシステムはまた、さらなるＦＭＣＷ送受信成分を実施するために、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２の低周波数への後戻りと一致するように、下降する（descending）波列成分を使用してもよい。いくつかの例では、そうすることで、さらなるタイムオンターゲットを提供することができる。さらに他の例では、ハイブリッドレーダーシステムは、下降する周波数掃引のみにおいてＦＭＣＷ送受信成分を実施してもよい。したがって、様々な例において、１つもしくは複数のアップ掃引（アップスイープ）、１つもしくは複数のダウン掃引（ダウンスイープ）、又はアップ掃引及びダウン掃引の両方の１つもしくは複数に対して、鋸歯ＦＭＣＷチャープ波形成分が行われてもよい。
【００５０】
[0056]図６は、本開示の例示的な態様による、ハイブリッドレーダーシステム（例えば、図１−４のハイブリッドレーダーシステム１００、２００、３００、４００）によって生成され得る、ＦＭＣＷレーダー信号成分及びパルスレーダー信号成分を組み合わせる、別の例示的なハイブリッドレーダー波列６００（「波形６００」）のグラフを示す。波列６００は、図６において継時的に周波数でプロットされ、様々な波列部分６０１−６２１へと分割され、そのうちのいくつかは、以下にさらに説明するように、ＦＭＣＷレーダー及び／又はパルスレーダーの送信及び／又は受信のために使用される。波列６００は、上記のように、図５の例の波列５００とは異なるユーザ入力に基づいてもよい。
【００５１】
[0057]図６の具体的な例において、ハイブリッドレーダー送信生成システム１０１は、毎分２８回転（ＲＰＭ）で動作し、１つのＦＭＣＷレーダー送受信成分６０１を含むようにハイブリッドレーダー波列６００を生成し、当該１つのＦＭＣＷレーダー送受信成分６０１の後に、（図５の波列５００の３つのパルスと比較して）パルスレーダーのための５つのステップ周波数パルス、すなわちパルス送信成分６０３、６０６、６０９、６１３、６１６−そのうちの１つは二重用途のパルス６１６であって長距離セグメントをサポートする−と、パルス圧縮を厳密に利用し得る第６のパルス６２０が続く。波列６００は、１つのレーダー掃引を生成するために２０９３マイクロ秒の合計持続時間を有する。波列６００は、いくつかの不連続な距離セグメントにおいて周波数の連続的な範囲をカバーするステップ周波数パルスを含み、それによって、ＭＴＡＥなどの影響を緩和する。
【００５２】
[0058]特に、パルス６０６、６０３、及び６０９は、それらの間に周波数範囲のギャップを有する；パルス６１３は、パルス６０３と６０６との間の周波数範囲のギャップに対応する周波数範囲のセグメントをカバーする；パルス６１６は、パルス６０６と６０９との間の周波数範囲のギャップに対応する周波数範囲のセグメントをカバーする。波形成分６０４、６０７、６１０、６１４、及び６１７が、前のそれぞれのパルス送信部分に対応する短距離パルスモード受信部分として機能する一方、波形成分６１８は、６０４、６０７、６１０、６１４、及び６１７からのリターンを組み合わせるＳＦ処理にとって必要とされたものを超えて、波列成分６１６（二重用途パルス）からのパルスリターンを収集し続けることにより、レンジプロファイルのより遠い部分を提供する。長距離パルスモード受信間隔６１８は、パルスモード送信部分及び短距離パルスモード受信部分のシーケンスにインターリーブされ、その使用は、ステップ周波数パルスモード送信部分の間の遅延に寄与し、受信間隔６２１に対するＭＴＡＥなどの欠点を緩和するのに役立つ。
【００５３】
[0059]波列成分６０２は、ＦＭＣＷレーダー送受信成分６０１と後続のパルスモード送信成分６０３との間の短い間隔として機能する。波列成分６０５、６０８、６１１、６１２、６１５、及び６１９は、１つのパルスモード受信間隔と後続のパルスモード送信間隔との間の短い間隔として機能する。波列成分６２２は、後続の開始周波数に対して送信シンセサイザＬＯを再設定するため、パルスモードとＦＭＣＷモードとの間の切り替えのため、ＦＭＣＷレーダー又はパルスレーダーの任意の送信または受信モードにおける追加の時間のために使用されてもよく、又は未使用のままにされてもよい。波列成分６２１及び６２２はまた、ハイブリッドレーダーシステム１００が、受信成分を最後のパルスモード受信間隔６２１の設定に、及び、潜在的に、予備の間隔６２２中に別の設定に維持しながら、後続のＦＭＣＷ送受信成分の準備をするためにハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２を低周波数に戻すことができる、組み合わされた時間間隔を提供する。したがって、波列６００はまた、ハイブリッドレーダーシステムの受信部分（例えば、ハイブリッドレーダー送受信システム１２０、パルスモード受信機１４０）をパルスモードで動作させるのと同時に、ＦＭＣＷモードの準備をするためにハイブリッドレーダーシステム１００のシンセサイザ部分及び／又は送信部分（例えば、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザ１０２、ハイブリッドレーダー送信制御及び処理システム１０４）を動作させることによる、効率向上の例を示す。
【００５４】
[0060]図６の例では、ＦＭＣＷレーダー送受信波列成分６０１は、３９０マイクロ秒（μｓ）のサンプリング時間Ｔｓ、１００ミリワット（ｍＷ）の送信電力（Ｐｔ）及び１０．８４メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅（ＢＷ）を有する。６つのパルスモード送信成分のうちの５つの成分６０３、６０６、６０９、６１３、及び６１６は、４．６マイクロ秒（μｓ）のパルスレーダー送信時間持続期間τμｃ、２００ワット（Ｗ）の送信電力Ｐｔ及びそれぞれ２メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅（ＢＷ）を有する線形ＦＭステップ周波数パルス列として実施される。これらのパルスモード送信間隔のうちの第５の間隔６１６はまた、長距離受信モード間隔６１８の基礎として使用される。第６のパルスモード送信コンポーネント６２０は、４．６マイクロ秒（μｓ）のパルスレーダー送信時間持続期間τμｃ、２００ワット（Ｗ）の送信電力Ｐｔ及び４メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅（ＢＷ）を有する線形ＦＭステップ周波数パルス列として実施される。これらの値は図６の例の特徴であり、ハイブリッドレーダーシステムは、他の例において、さらに他のパラメータを有する波列を実施してもよい。
【００５５】
[0061]図７は、本開示の例示的な態様による、ハイブリッドレーダーシステム（例えば、図１−４のハイブリッドレーダーシステム１００、２００、３００、４００）によって実行することができる、ＦＭＣＷレーダー及びパルスレーダーを単一のレーダー波列に組み合わせる、ハイブリッドレーダーを動作させるための方法７００のフローチャートを示す。方法７００は、ＦＭＣＷレーダーのために構成されるＦＭＣＷ波列部分を送信のために生成することを含む（７０２）。方法７００は、さらに、ＦＭＣＷレーダーのために構成されるＦＭＣＷ波列部分を送信のために生成するのと同時に、ＦＭＣＷレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを設定することを含む（７０４）。方法７００はさらに、パルスレーダーのために構成される１つ又は複数のパルス波列部分を送信のために生成することを含む（７０６）。方法７００はさらに、パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分の各々を生成した後に、パルスレーダー信号を受信するためにハイブリッドレーダー受信システムを設定することを含む（７０８）。いくつかの例では、方法７００はさらに、パルスレーダー送信設定（例えば、パルスレーダーのために構成された１つ又は複数のパルス波列部分を送信のために生成する（７０６）設定）から、ＦＭＣＷレーダー送信設定（例えば、ＦＭＣＷレーダーのために構成されたＦＭＣＷ波列部分を送信のために生成する（７０２）設定）へと、ハイブリッドレーダー送信シンセサイザを後戻りさせる（retract）ことを含んでもよい一方で、ハイブリッドレーダー受信システムは、パルスレーダー信号を受信するように設定される（７１０）。
【００５６】
[0062]上述のハイブリッドレーダーシステムの要素は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、磁気不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他のタイプのメモリ、混合信号集積回路、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロコントローラ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、上記のうちの任意のもののサブセクション、上記のうちの任意のものの相互接続又は分散された組み合わせ、又は本明細書に開示された例のうちの任意のものによる、内部ボディタイを用いて構成することが可能な任意の他の種類のコンポーネントあるいは１つ又は複数のコンポーネントの任意の他のタイプなどの、様々なさらなる種類の固体回路素子のうちの任意のもので実施することができる。本明細書中の実施例のいずれかのようなハイブリッドレーダーシステムは、レーダーが使用される任意の用途を含む様々な用途のうちの任意のものにおいて、追加の利点を提供することができる。上述の図１−４の例のハイブリッドレーダーシステム１００、２００、３００、４００のうちのいずれか、又はそれらの任意のコンポーネントは、デバイス、システム、装置として実施することができ、図５及び６を参照して上述したような例示的なハイブリッドレーダー波列５００及び６００を実施するためのものを含み、図７を参照して説明されたような方法７００を含む、ハイブリッドレーダーを実施する方法を具体化し又は実施することができる。
【００５７】
[0063]開示の様々な例示的な態様が以上で説明された。これら及び他の態様は以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【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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【外国語明細書】
2015197438000001.pdf