(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を受信する受信手段と、
該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、信号成分検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる信号成分毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、
前記受信信号の受信時刻と所定の値だけ異なる時刻に、基準信号を少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、
前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力する一方、前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値未満のときは、前記第２の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力する選択手段とを備えてなると共に、
前記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、前記第１の受信処理系の個別部と前記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなり、かつ、
前記選択手段は、前記基準信号入力手段から入力され、前記第１の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記第２の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記振幅調整手段の利得とに基づいて、前記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される前記受信信号の振幅位相値の系統差を補正した上で、前記第１又は第２の受信処理系から出力される前記受信信号の振幅位相値を出力することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記基準信号は、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられている基準信号出力部又は送信系の変調器から出力することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記信号成分検出手段から出力される前記信号成分は、前記信号の振幅及び位相であることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項４】
少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部は、前記基準信号出力部から出力される前記基準信号と、前記受信手段の信号分離手段から出力される前記受信信号とを混合する混合手段を有していることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項５】
少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部は、前記送信系の変調器から出力され、前記送信系の第１の分岐手段で分岐される前記基準信号と、前記送信系の第２の分岐手段で分岐される前記受信信号とを混合する混合手段を有していることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項６】
少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部は、前記混合手段から出力される混合信号を少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記個別部に分配する分配手段を有していることを特徴とする請求項４又は５記載の受信装置。
【請求項７】
前記振幅調整手段は、前記第２の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジと前記第１の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、前記第２の受信処理系に設けられる前記アナログ／デジタル変換器に入力される信号に与える増幅器であることを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項８】
レーダから放射された送信信号が目標で反射されて戻る受信信号を受信する受信手段と、
該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、振幅位相検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の振幅及び位相毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、
前記送信信号のデットタイム時に、基準信号を少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、
前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力する一方、前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値未満のときは、前記第２の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力する選択手段とを備えてなると共に、
前記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、前記第１の受信処理系の個別部と前記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなり、かつ、
前記選択手段は、前記基準信号入力手段から入力され、前記第１の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記第２の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記振幅調整手段の利得とに基づいて、前記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される前記受信信号の振幅位相値の系統差を補正した上で、前記第１又は第２の受信処理系から出力される前記受信信号の振幅位相値を出力することを特徴とするレーダ装置。
【請求項９】
前記基準信号は、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられている基準信号発生器又は送信系の変調器から出力することを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
【請求項１０】
少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部は、前記基準信号発生器から入力される前記基準信号と、前記受信手段のデュプレクサから出力される前記受信信号とを混合するカプラを有していることを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部は、前記送信系の変調器から出力され、前記送信系の第１の分岐手段で分岐される前記基準信号と、前記送信系の第２の分岐手段で分岐される前記受信信号とを混合するカプラを有していることを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１２】
少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部は、前記カプラから出力される混合信号を少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記個別部に分配する分配手段を有していることを特徴とする請求項１０又は１１記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記振幅調整手段は、前記第２の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジと前記第１の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、前記第２の受信処理系に設けられる前記アナログ／デジタル変換器に入力される信号に与える増幅器であることを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記選択手段にレーダ反射断面積算出手段が接続されていることを特徴とする請求項８乃至１３のうちのいずれか１つに記載のレーダ装置。
【請求項１５】
受信信号を受信する受信手段と、
該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、信号成分検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる信号成分毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、
前記受信信号の受信時刻と所定の値だけ異なる時刻に、基準信号を少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、
選択手段とを備えてなると共に、
前記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、前記第１の受信処理系の個別部と前記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなる受信装置で用いられる受信方法であって、
前記選択手段に、
前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力させる一方、前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値未満のときは、前記第２の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力させ、その際、
前記基準信号入力手段から入力され、前記第１の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記第２の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記振幅調整手段の利得とに基づいて、前記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される前記受信信号の振幅位相値の系統差を補正させた上で、前記第１又は第２の受信処理系から出力される前記受信信号の振幅位相値を出力させることを特徴とする受信装置の受信方法。
【請求項１６】
前記基準信号は、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられた基準信号出力部又は送信系の変調器から出力されることを特徴とする請求項１５記載の受信装置の受信方法。
【請求項１７】
前記信号成分検出手段から出力される前記信号成分は、前記信号の振幅及び位相であることを特徴とする請求項１５記載の受信方法。
【請求項１８】
前記基準信号出力部から出力される前記基準信号と、前記受信手段の信号分離手段から出力される前記受信信号とが、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられた混合手段で混合されることを特徴とする請求項１６記載の受信装置の受信方法。
【請求項１９】
前記送信系の変調器から出力され、前記送信系の第１の分岐手段で分岐される前記基準信号と、前記送信系の第２の分岐手段で分岐される前記受信信号とが、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられた混合手段で混合されることを特徴とする請求項１６記載の受信装置の受信方法。
【請求項２０】
前記共用部の前記混合手段で混合される混合信号は、前記共用部に設けられた分配手段によって、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記個別部に分配されることを特徴とする請求項１８又は１９記載の受信装置の受信方法。
【請求項２１】
前記振幅調整手段は、前記第２の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジと前記第１の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、前記第２の受信処理系に設けられる前記アナログ／デジタル変換器に入力される信号に与える増幅器であることを特徴とする請求項１５記載の受信装置の受信方法。
【請求項２２】
レーダから放射された送信信号が目標で反射されて戻る受信信号を受信する受信手段と、
該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、振幅位相検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の振幅及び位相毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、
前記送信信号のデットタイム時に、基準信号を少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、
選択手段とを備えてなると共に、
前記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、前記第１の受信処理系の個別部と前記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなるレーダ装置で用いられる受信方法であって、
前記選択手段に、
前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力させる一方、前記第１の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅値が前記基準信号の振幅値未満のときは、前記第２の受信処理系から入力される前記受信信号の振幅位相値を選択して出力させ、その際、
前記基準信号入力手段から入力され、前記第１の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記第２の受信処理系の個別部から出力される前記基準信号の検出振幅及び検出位相と、前記振幅調整手段の利得とに基づいて、前記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される前記受信信号の振幅位相値の系統差を補正させた上で、前記第１又は第２の受信処理系から出力される前記受信信号の振幅位相値を出力させることを特徴とするレーダ装置の受信方法。
【請求項２３】
前記基準信号は、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられた基準信号発生器又は送信系の変調器から出力されることを特徴とする請求項２２記載のレーダ装置の受信方法。
【請求項２４】
前記基準信号発生器から入力される前記基準信号と、前記受信手段のデュプレクサから出力される前記受信信号とが、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられたカプラで混合されることを特徴とする請求項２３記載のレーダ装置の受信方法。
【請求項２５】
前記送信系の変調器から出力され、前記送信系の第１の分岐手段で分岐される前記基準信号と、前記送信系の第２の分岐手段で分岐される前記受信信号とが、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記共用部に設けられたカプラで混合されることを特徴とする請求項請求項２３記載のレーダ装置の受信方法。
【請求項２６】
前記共用部の前記混合手段で混合される混合信号は、前記共用部に設けられた分配手段によって、少なくとも前記第１の受信処理系と第２の受信処理系との前記個別部に分配されることを特徴とする請求項２４又は２５記載の受信装置の受信方法。
【請求項２７】
前記振幅調整手段は、前記第２の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジと前記第１の受信処理系に設けられるアナログ／デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、前記第２の受信処理系に設けられる前記アナログ／デジタル変換器に入力される信号に与える増幅器であることを特徴とする請求項２２記載のレーダ装置の受信方法。
【請求項２８】
選択される振幅及び位相に基づいてレーダ反射断面積が算出されることを特徴とする請求項２２乃至２７のうちのいずれか１つに記載のレーダ装置の受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受信装置及びその方法並びにレーダ装置及びその受信方法に関し、詳しくは、受信系のダイナミックレンジの改良に役立つ受信装置及びその方法並びにレーダ装置及びその受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に知られているレーダ装置（以下、従来技術という）として、図６に示すものがある。図６に示すレーダ装置において、変調器１１から出力された送信信号は、送信機１２及びデュプレクサ１３、そしてアンテナ１４を介して目標に向けて放射される。
そして、目標で反射されて戻る反射信号（受信信号ともいう）は、以下のように構成される受信系５０で受信され、目標のレーダ反射面積（ＲＣＳ；Radar Cross Section）の算出に供される。
受信系５０は、アンテナ１４と、デュプレクサ１３と、高周波増幅器２１と、ミクサ２２と、中間周波数増幅器２３と、Ｉ／Ｑ検波器２５と、Ａ／Ｄ変換器２６と、振幅検出器２７とで構成される。
【０００３】
この受信系５０において、上記反射信号をアンテナ１４で受信し、デュプレクサ１３で分岐されて高周波増幅器２１に入力する。その受信信号を高周波増幅器２１で増幅した後、ミクサ２２で周波数変換する。周波数変換された信号を中間周波数増幅器２３で増幅し、Ｉ／Ｑ検波器２５でＩ／Ｑ検波を行う。
Ｉ／Ｑ検波器２５から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換器２５でデジタル信号に変換される。このデジタル信号を受け取る振幅検出器２７が、目標から反射して来た信号の振幅を検出する。検出された振幅値を受け取るＲＣＳ算出器２８が、目標のレーダ反射面積（ＲＣＳ）を算出する。
上記レーダ装置においては、受信信号のＳ／Ｎ比が十分あるときには、その所期の目的を達成することができる。
【０００４】
特許文献１には、ＲＣＳターゲットの反射信号位相を高精度で測定し得るレーダ反射断面積測定装置が記載されている。この装置は、ＲＣＳターゲットの反射信号位相の検出にアンテナからの距離が固定されている基準反射器からの反射信号位相を空間的な比較位相信号として用いるものである。つまり、何らかの原因により、ＲＣＳターゲットの反射信号位相の変化が生じても、送受信機の位相安定度に左右されないＲＣＳの測定にある。ここでは、送受信機内部での処理に現れる反射信号のＳ／Ｎのことについては論じられていない。
【０００５】
特許文献２には、航空機等の実際の飛行なしにその飛行をさせた場合と同等なレーダ装置の評価試験を為し得る擬似目標信号発生装置が記載されている。この装置は、被試験レーダ装置からの送信信号を受信し、受信した送信信号に基づいて擬似目標信号を被試験レーダ装置へ再送信するものである。したがって、被試験装置で受信する擬似目標信号も、送信信号と同様の信号劣化を与えられて受信される。被試験レーダ装置において信号劣化に対する処置は見出せない。
【０００６】
特許文献３には、送信信号と受信信号とを混合して、つまり、ビート信号に変換して物標の方位を検出するレーダ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−０５２０４４号公報
【特許文献２】特開平１１−１６０４１８号公報
【特許文献３】特開平０９−１５２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、従来技術では、その受信系５０において、目標で反射して戻る反射信号をアンテナ１４で受信し、デュプレクサ１３、高周波増幅器２１、そしてミクサ２２を経て中間周波数増幅器２３で単純に増幅し、Ｉ／Ｑ検波器２５でＩ／Ｑ検波を行う。そして、Ｉ／Ｑ検波された信号は、そのまま、Ａ／Ｄ変換器２５でデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を振幅検出器２７で目標から反射して来た信号の振幅を検出する。検出された振幅値を用いてＲＣＳ算出器２８で目標のレーダ反射面積（ＲＣＳ）を算出している。したがって、受信信号のＳ／Ｎ比が劣化したときの対策は、何ら、講じられていない。
それ故、上記レーダ装置においては、受信信号のＳ／Ｎ比が劣化して来ると、その所期の目的を達成することができない。
特許文献１乃至特許文献３に記載される技術も、受信信号のＳ／Ｎ比が劣化して来たときに対する技術的配慮は見出せないから、それらの技術にも、上記従来技術と同種の技術的課題がある。
【０００９】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、受信信号のＳ／Ｎ比に劣化があっても、受信系の信号処理範囲（ダイナミックレンジ）を拡大させて受信情報の受信誤差の改善を達成し得る受信装置及びその方法並びにレーダ装置及びその受信方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明の第１の構成は、信号処理範囲を拡大させる受信装置に係り、受信信号を受信する受信手段と、該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、信号成分検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる信号成分毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、上記受信信号の受信時刻と所定の値だけ異なる時刻に、基準信号を少なくとも上記第１の受信処理系と第２の受信処理系との上記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力する一方、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値未満のときは、上記第２の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力する選択手段とを備えてなると共に、上記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、上記第１の受信処理系の個別部と上記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなり、かつ、上記選択手段は、上記基準信号入力手段から入力され、上記第１の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記第２の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記振幅調整手段の利得とに基づいて、上記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される上記受信信号の振幅位相値の系統差を補正した上で、上記第１又は第２の受信処理系から出力される上記受信信号の振幅位相値を出力することを特徴としている。
【００１１】
この発明の第２の構成は、信号処理範囲を拡大させるレーダ装置に係り、レーダから放射された送信信号が目標で反射されて戻る受信信号を受信する受信手段と、該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、振幅位相検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の振幅及び位相毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、上記送信信号のデットタイム時に、基準信号を少なくとも上記第１の受信処理系と第２の受信処理系との上記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力する一方、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値未満のときは、上記第２の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力する選択手段とを備えてなると共に、上記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、上記第１の受信処理系の個別部と上記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなり、かつ、上記選択手段は、上記基準信号入力手段から入力され、上記第１の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記第２の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記振幅調整手段の利得とに基づいて、上記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される上記受信信号の振幅位相値の系統差を補正した上で、上記第１又は第２の受信処理系から出力される上記受信信号の振幅位相値を出力することを特徴としている。
【００１２】
この発明の第３の構成は、受信信号を受信する受信手段と、該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、信号成分検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる信号成分毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、上記受信信号の受信時刻と所定の値だけ異なる時刻に、基準信号を少なくとも上記第１の受信処理系と第２の受信処理系との上記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、選択手段とを備えてなると共に、上記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、上記第１の受信処理系の個別部と上記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなる受信装置で用いられる受信方法に係り、上記選択手段に、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力させる一方、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値未満のときは、上記第２の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力させ、その際、上記基準信号入力手段から入力され、上記第１の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記第２の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記振幅調整手段の利得とに基づいて、上記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される上記受信信号の振幅位相値の系統差を補正させた上で、上記第１又は第２の受信処理系から出力される上記受信信号の振幅位相値を出力させることを特徴としている。
【００１３】
この発明の第４の構成は、レーダから放射された送信信号が目標で反射されて戻る受信信号を受信する受信手段と、該受信手段に接続される共用部と、該共用部から分岐する個別部とからなり、振幅位相検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の振幅及び位相毎に行う、少なくとも第１及び第２の受信処理系からなる複数の系統と、上記送信信号のデットタイム時に、基準信号を少なくとも上記第１の受信処理系と第２の受信処理系との上記共用部の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、選択手段とを備えてなると共に、選択手段とを備えてなると共に、上記第２の受信処理系の個別部には、振幅調整手段が設けられていて、該振幅調整手段を除けば、上記第１の受信処理系の個別部と上記第２の受信処理系の個別部とは共に同一の構成各部からなるレーダ装置で用いられる受信方法に係り、上記選択手段に、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値以上のときは、第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力させる一方、上記第１の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅値が上記基準信号の振幅値未満のときは、上記第２の受信処理系から入力される上記受信信号の振幅位相値を選択して出力させ、その際、上記基準信号入力手段から入力され、上記第１の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記第２の受信処理系の個別部から出力される上記基準信号の検出振幅及び検出位相と、上記振幅調整手段の利得とに基づいて、上記第１及び第２の受信処理系の個別部から出力される上記受信信号の振幅位相値の系統差を補正させた上で、上記第１又は第２の受信処理系から出力される上記受信信号の振幅位相値を出力させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、少なくとも２つの受信系の選択のための基準信号と、少なくとも２つの受信系のうちの少なくとも１つを受信信号に対する信号処理範囲の拡大用に用いて基準信号に基づいて少なくとも２つの受信系の選択を行うようにしたので、受信系の信号処理範囲（ダイナミックレンジ）の拡大が図れる。
このダイナミックレンジの拡大により、ＲＣＳが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のようなＳ／Ｎ比が小さい反射信号であっても、そのような反射信号に対するＳ／Ｎ比を向上させ得るから、ＲＣＳ算出結果に入る誤差の大幅な改善を実現させ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態１であるレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】同レーダ装置で用いる基準信号の発生タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】同レーダ装置で振幅選択を行うことによりダイナミックレンジが拡大することの説明図である。
【図４】この発明の実施形態２であるレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施形態３であるレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】従来のレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施形態１】
【００１６】
図１は、この発明の実施形態１であるレーダ装置の電気的構成を示すブロック図、図２は、同レーダ装置で用いる基準信号の発生タイミングを示すタイミングチャート、図３は、同レーダ装置で振幅選択を行うことによりダイナミックレンジが拡大することの説明図である。
【００１７】
この実施形態のレーダ装置１０は、ＲＣＳが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のようなＳ／Ｎ比が小さい反射信号であっても、そのような反射信号に対するＳ／Ｎ比を向上させてＲＣＳ算出結果に入る誤差を大幅に改善させ得る装置に係り、この装置は、図１に示すように、送信系２０と、受信系４０とで構成される。
送信系２０は、変調器１１、送信機１２及びデュプレクサ１３の送信機能部及びアンテナ１４を有して構成される。
受信系４０は、受信手段４０１と、２つの受信処理系、すなわち、受信処理系４０２（以下、第１の受信系ともいう）と受信処理系４０３（以下、第２の受信系ともいう）とからなる。
【００１８】
受信手段４０１は、アンテナ１４及びデュプレクサ１３の受信機能部とからなる。第１の受信系４０２は、共用部４０２，３と個別部４０２１とを有し、第２の受信系４０３は、共用部４０２，３と個別部４０３１とを有する。この共用部４０２，３は、基準信号発生器３０、カプラ３１、高周波増幅器２１、ミクサ２２、分配器３２及び振幅位相補正／選択器３８を有する。
受信処理系４０２の個別部４０２１は、中間周波数増幅器２３、Ｉ／Ｑ増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）２６及び振幅位相検出器２７を有して構成され、受信処理系４０３の個別部４０３１は、中間周波数増幅器３３、増幅器３４、Ｉ／Ｑ増幅器３５、Ａ／Ｄ変換器３６及び振幅位相検出器３７を有して構成される。
振幅位相補正／選択器３８の出力は、ＲＣＳ算出器２８に接続されてこの実施形態の全体が構成されている。
【００１９】
送信系２０及び受信系４０の各構成要素について説明する。
先ず、送信系２０について説明する。
送信系２０の各構成要素は、〔背景技術〕の項で説明した変調器１１、送信機１２、デュプレクサ１３及びアンテナ１４と同じであるので、それらの説明は繰り返さない。受信手段４０１も、〔背景技術〕の項で説明したアンテナ１４、デュプレクサ１３の受信機能部と同じであるので、それらの説明は繰り返さない。
次に、受信系４０のうちの第１の受信系４０２について説明するが、その共用部４０２，３のうちの高周波増幅器２１及びミクサ２２、そして個別部４０２１の中間周波数増幅器２３、Ｉ／Ｑ増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器２６及び振幅位相検出器２７についても〔背景技術〕の項で説明したものと同じであるので、同様とする。受信処理系４０２の中の振幅位相検出器２７は、振幅位相補正／選択器３８へ振幅位相の値を供給する。
【００２０】
次に、受信系４０のうちの受信処理系４０２及び受信処理系４０３の共用部４０２，３の残りの構成要素について説明する。基準信号発生器３０は、図２に示すように、レーダ動作のデッドタイム中に振幅及び位相の校正に用いる基準信号を発生する。カプラ３１は、デュプレクサ１３で分岐されて受信される受信信号と基準信号発生器３０から出力される基準信号とを混合して高周波増幅器２１へ伝達する（伝播させる）。分配器３２は、ミクサ２２から出力される信号を中間周波数増幅器２３及び中間周波数増幅器３３へ分配する。
【００２１】
次に、受信系４０のうちの第２の受信系４０３の個別部４０３１について説明する。中間周波数増幅器３３は、中間周波数増幅器２３と同様の機能を果たす。増幅器３４は、中間周波数増幅器３３で増幅された信号に利得を与えるもので、その利得は、Ａ／Ｄ変換器２６とＡ／Ｄ変換器３６とのダイナミックレンジがオーバーラップするように設定される。Ｉ／Ｑ検波器３５は、入力信号のＩ／Ｑ検波を行う。
Ａ／Ｄ変換器３６は、Ａ／Ｄ変換器２６と同様、アナログ信号をデジタル信号に変換する。振幅位相検出器３７は、振幅位相検出器２７と同様、第２の受信系４０３にを介して伝達されて来た信号の振幅位相値を検出する。
そして、第１の受信系４０２と第２の受信系４０３との終端となる振幅位相補正／選択器３８は、振幅位相増幅器２７及び振幅位相増幅器３７から出力される信号のうちの基準信号発生器３０から出力された基準信号の振幅値に基づいて、増幅器３４を含む受信系の系統差を補正する。
【００２２】
次に、図１乃至図３を参照して、この実施形態の動作を説明する。
変調器１１から出力された信号は、送信機１２及びデュプレクサ１３、そしてアンテナ１４を介して目標に向けて送信信号が放射される。
目標で反射されて戻る反射信号は、アンテナ１４で受信され、デュプレクサ１３を経てカプラ３１に入力される。その信号は、カプラ３１で基準信号発生器３０から上述したタイミングで入力される基準信号と混合された後、高周波増幅器２１及びミクサ２２を介して分配器３２に入力される。
【００２３】
分配器３２で分配される信号は、上述した２つの系統（第１の受信系４０２及び第２の受信系４０３）の個別部４０２１及び個別部４０３１に供給される。その信号は、先ず、中間周波数増幅器２３及び中間周波数増幅器３３へ入力される。中間周波数増幅器３３は、中間周波数増幅器２３と同様、入力される信号の増幅を行う。中間周波数増幅器３３で増幅された信号は、増幅器３４において、後段に配置されているＡ／Ｄ変換器２５とＡ／Ｄ変換器３５とのダイナミックレンジをオーバーラップさせるだけの利得を与えられて、すなわち、入力された信号に対する線形性を拡大させるための処理を行われて出力する。
【００２４】
こうして利得を与えられた信号は、Ｉ／Ｑ検波器３５において増幅器３４から出力された信号のＩ／Ｑ検波を行う。このとき、中間周波数増幅器２３で増幅された出力された信号も、従来と同様、Ｉ／Ｑ検波器２５で同様、Ｉ／Ｑ検波される。
検波されて出力される各系統の信号は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器２６，３６でデジタル信号に変換され、それらのデジタル信号は、対応する振幅位相検出器２７及び振幅位相検出器３７へ入力され、各検出器で入力された信号の振幅及び位相の検出が行われる。
振幅位相検出器２７及び振幅位相検出器３７で検出されたそれぞれの振幅及び位相は、振幅位相補正／選択器３８に入力される。
【００２５】
振幅位相補正／選択器３８は、入力された信号の振幅のうちの基準信号発生器３０から出力された基準信号の振幅及び位相に基づいて増幅器３４を含む受信系の系統差を補正して系統の選択を行う。
系統差の補正は、次のようにして行う。増幅器３４を含まない第１の受信系（受信処理系）４０２の振幅位相検出器２７における基準信号の検出振幅をＭa（ｄＢ）、検出位相をＰａ（ｄｅｇ）とし、増幅器３４の利得をＡ（ｄＢ）、増幅器３４を含む第２の受信系（受信処理系）４０３の振幅位相検出器３７における基準信号の検出振幅をＭｂ（ｄＢ）、検出位相をＰｂ（ｄｅｇ）とすると、増幅器３４を含む第２の受信系４０３の補正値は、式（１）で表される。
［式１］
振幅補正値＝（Ｍａ＋Ａ）−Ｍｂ
位相補正値＝Ｐａ−Ｐｂ
したがって、増幅器３４を含む第２の受信系４０３の計測結果は、振幅位相検出器３７の結果に補正値を加算することにより、系統差を補正することができる。
【００２６】
そして、振幅位相補正／選択器３８における系統の選択を図３に基づいて説明すると、振幅位相検出器２７から入力される振幅値が基準信号の振幅値以上の場合は、図３の（ｂ）に示すように、第１の受信系４０２、すなわち、振幅位相検出器２７から入力される振幅位相値を採用する。これに対して、振幅位相検出器２７から入力される振幅値が基準信号の振幅値未満の場合は、図３の（ａ）に示すように、第２の受信系４０３、すなわち、振幅位相検出器３７から入力される振幅位相値を採用する。この選択を行うことにより、系統差の影響を無くなり、図３の（ｃ）に示すように、ダイナミックレンジは拡大される。
したがって、ＲＣＳが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のように、Ｓ／Ｎ比が小さい場合でも、上述した新たな系統の採用で、反射信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、ＲＣＳ算出結果の誤差を改善させ得る。
【００２７】
このように、この実施形態によれば、レーダ装置において、第１の受信系又は第２の受信系の選択のための基準信号と、受信信号に対するダイナミックレンジ拡大用の第２の受信系と、従来の第１の受信系とダイナミックレンジ拡大用の第２の受信系との選択を基準信号に基づいて行うこととを採用したので、レーダ受信系のダイナミックレンジの拡大が図れる。
このダイナミックレンジの拡大により、ＲＣＳが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のようなＳ／Ｎ比が小さい反射信号であっても、そのような反射信号に対するＳ／Ｎ比を向上させ得るから、ＲＣＳ算出結果に入る誤差の大幅な改善を実現させ得る。
【実施形態２】
【００２８】
図４は、この発明の実施形態２であるレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
この実施形態の構成が、実施形態１のそれと大きく異なる点は、送信信号のデットタイムの中に基準信号を挿入し、その基準信号をカプラで分岐して受信信号と混合させ、実施形態１と同様に２つの受信系に分配するようにした点である。
すなわち、この実施形態のレーダ装置１０Ａは、図４に示すように、基準信号を送信信号のデットタイムの中に挿入させる変調器１１ａと、カプラ３１ａとを付加した送信系２０Ａと、基準信号発生器３０から出力される基準信号の代わりにカプラ３１ａで分岐される基準信号とデュプレクサ１３で分岐される受信信号とをカプラ３１で混合させ、カプラ３１以降の構成を実施形態１と同じ構成とした受信系４０Ａとでその全体が構成されることにその特徴部分がある。
この構成以外の本実施形態の構成は、実施形態１と同じであるので、それらの構成の逐一の説明は省略する。
【００２９】
次に、図４を参照して、この実施形態の動作を説明する。
この実施形態の動作は、以下の点、すなわち、基準信号が変調器１１ａにおいて送信信号のデットタイムの中に挿入されて送信機１２を介してカプラ３１ａに入力され、カプラ３１ａにおいて基準信号が送信信号の中から分岐される。そして、分岐された基準信号とデュプレクサ１３からの受信信号とがカプラ３１で混合されることを除いて、実施形態１と同じである。したがって、カプラ３１以降の信号処理は、実施形態１と全く同じである。
それ故、この実施形態で得られる基本的な効果は、基準信号の入力箇所を除いて、実施形態１と同等である。
【実施形態３】
【００３０】
図５は、この発明の実施形態３であるレーダ装置の電気的構成を示すブロック図である。
この実施形態の構成が、実施形態１のそれと大きく異なる点は、受信信号と基準信号との混合信号を３つの受信系に分配するようにした点である。
すなわち、この実施形態のレーダ装置１０Ｂは、図５に示すように、その受信系４０Ｂを次のように構成したことにその特徴部分がある。受信系４０Ｂは、次の３つの受信系からなる。
【００３１】
第１の受信系（受信処理系）４０２、第２の受信系（受信処理系）４０３及び第３の受信系（受信処理系）４０４の共用部４０２，３，４は、基準信号発生器３０、カプラ３１、高周波増幅器２１、ミクサ２２及び分配器３２を有して構成される。そして、第１の受信系４０２の個別部４０２１は、実施形態１及び実施形態２の第１の受信系４０２と同じである、すなわち、分配器３２の第１の分配出力を受け取る中間周波数増幅器２３、Ｉ／Ｑ増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器２６及び振幅位相増幅器２７を有して構成される。
第２の受信系４０３及び第１の受信系４０４の共用部４０３，４は、分配器３２ｂからなる。分配器３２ｂは、分配器３２の第２の分配出力を受ける。
第２の受信系４０３の個別部４０３１は、実施形態１及び実施形態２の第２の受信系４０３と同じである、すなわち、分配器３２ｂの第１の分配出力を受け取る中間周波数増幅器３３、増幅器３４、Ｉ／Ｑ増幅器３５、Ａ／Ｄ変換器３６及び振幅位相増幅器３７を有して構成される。
【００３２】
第３の受信系４０４の個別部４０４１は、分配器３２ｂの第２の分配出力を受け取る中間周波数増幅器３３ｂ、増幅器３４ｂ、Ｉ／Ｑ増幅器３５ｂ、Ａ／Ｄ変換器３６ｂ及び振幅位相増幅器３７ｂを有して構成される。
そして、振幅位相増幅器２７、振幅位相増幅器３７及び振幅位相増幅器３７ｂの出力信号を振幅位相補正／選択器３８ｂに入力させて受信系４０Ｂの全体が構成されている。
【００３３】
第２及び第３の受信系４０３，４０４内に設けられる増幅器３４，３４ｂは、第１、第２及び第３の受信系４０２，４０３，４０４内に設けられるＡ／Ｄ変換器２６，３６，３６ｂのダイナミックレンジをオーバーラップさせる利得を入力信号に与える。振幅位相補正／選択器３８は、第１、第２及び第３の受信系４０２，４０３，４０４に入力される受信信号の振幅及び位相を補正して基準信号の振幅に基づいて第１、第２及び第３の受信系のうちのいずれか１つの受信系の振幅位相値を選択する。
そして、ＲＣＳ算出器２８は、振幅位相補正／選択器３８で選択された振幅位相値に基づいてＲＣＳを算出する。
この構成以外の本実施形態の構成は、実施形態１と同じであるので、それらの構成の逐一の説明は省略する。
次に、図５を参照して、この実施形態の動作を説明する。
この実施形態の動作は、以下の点、すなわち、第３の受信系４０４での信号処理を除いて、実施形態２と同じである。したがって、第３の受信系４０４では受信系４０Ｂのダイナミックレンジを実施形態１及び実施形態２以上に拡大させる機能を果たす。
それ故、この実施形態で得られる基本的な効果は、実施形態１，２と変わるところはない。目標からの反射信号のＳ／Ｎ比がさらに悪い状況においても、ＲＣＳ算出結果に入る誤差を抑えることができる。
【００３４】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、この発明の具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもそれらはこの発明に含まれる。
例えば、基準信号は、受信系４０２，４０３，４０４内のＡ／Ｄ変換回路２６，３６，３６ｂ前のいずれかの信号伝播位置（入力位置）で入力させるようにしてもよい。その際に、信号の伝播時間等を考慮に入れる。また、Ａ／Ｄ変換回路２６，３６，３６から出力されるそれぞれの信号と混合して、各別に、振幅位相検出器２７，３７，３７ｂに入力するようにしてもよい。
分配器の増設で受信系のダイナミックレンジの拡大を図ることが可能である。
いずれの実施形態でも、基準信号の振幅を用いての選択を示したが、その選択に役立つその他の信号成分であってもよい。
また、基準信号の入力手段は、受信系（受信処理系）別に設けてよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ここに開示している受信装置及びその方法並びにレーダ装置及びその受信方法は、受信信号のＳ／Ｎ比の劣化があっても受信系のダイナミックレンジを拡大させて受信誤差を改善したい各種の受信装置に利用し得る。
【符号の説明】
【００３６】
１０      受信装置
１１，１１ａ      変調器（送信系の一部、基準信号入力手段の一部）
１２      送信機（送信系の一部）
１３      デュプレクサ（送信系の一部、受信手段の一部、信号分離手段）
１４      アンテナ（送信系の残部、受信手段の残部）
２０，２０Ａ      送信系
２１      高周波増幅器（第１、第２及び第３の受信系の共用部の一部）
２２      ミクサ（第１、第２及び第３の受信系の共用部の一部）
２３      中間周波数増幅器（第１の受信系の個別部の一部）
２５      Ｉ／Ｑ増幅器（第１の受信系の個別部の一部）
２６      Ａ／Ｄ変換器（第１の受信系の個別部の一部）
２７      振幅増幅器（第１の受信系の個別部の一部）
２８      ＲＣＳ算出器
３０      基準信号発生器（第１及び第２の受信系の共用部の一部、基準信号入力手段、基準信号出力部）
３１，３１ａ      カプラ（第１、第２及び第３の受信系の共用部の残部、基準信号入力手段の残部、混合手段）
３２，３２ｂ      分配器（第２の受信系の個別部の一部、第３の受信系の個別部の一部、分配手段）
３３，３３ｂ      中間周波数増幅器（第２の受信系の個別部の一部、第３の受信系の個別部の一部）
３４，３４ｂ      増幅器（第２の受信系の個別部の一部、第３の受信系の個別部の一部）
３５，３５ｂ      Ｉ／Ｑ増幅器（第２の受信系の個別部の一部、第３の受信系の個別部の一部、振幅調整手段）
３６，３６ｂ      Ａ／Ｄ変換器（第２の受信系の個別部の一部、第３の受信系の個別部の一部）
３７，３７ｂ      振幅位相検出器（第２の受信系の個別部の一部、第３の受信系の個別部の一部、振幅位相検出手段）
３８      振幅位相補正／選択器（選択手段）
４０，４０Ｂ      受信系
４０１      受信手段
４０２      第１の受信系
４０３      第２の受信系
４０４      第３の受信系
４０２，３      第１及び第２の受信系の共用部
４０２，３，４      第１、第２及び第３の受信系の共用部
４０２１      第１の受信系の個別部
４０３１      第２の受信系の個別部
４０４１      第３の受信系の個別部
【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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