(57)【要約】【課題】従来、Ａ／Ｄ変換器の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができないという課題があった。【解決手段】複数の素子アンテナ２から構成され、目標が放射する電波を受信するアレーアンテナ１と、同一又は異なる周波数の局部発振信号を出力する複数の局部発振器７と、前記同一又は異なる周波数の局部発振信号に基づいて、前記アレーアンテナにより受信した高周波信号を中間周波信号に周波数変換する複数の受信機３と、前記複数の受信機からの中間周波信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換回路４と、前記複数のＡ／Ｄ変換回路からの信号を、前記複数の局部発振器から同一周波数の局部発振信号が出力された場合はビーム形成し、前記複数の局部発振器から異なる周波数の局部発振信号が出力された場合にはそのまま通過させるビーム形成器５と、前記ビーム形成器の出力に基づいて前記電波の探知分析処理を実施する信号処理器６とを設けた。【選択図】        図１
2004260403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子アンテナから構成され、かつ、所定の方向に設置され、目標が放射する電波を受信するアレーアンテナと、
同一又は異なる周波数の局部発振信号を出力する複数の局部発振器と、
前記複数の局部発振器からの同一又は異なる周波数の局部発振信号に基づいて、前記アレーアンテナにより受信した高周波信号を中間周波信号に周波数変換する複数の受信機と、
前記複数の受信機からの中間周波信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換回路と、
前記複数のＡ／Ｄ変換回路からの信号を、前記複数の局部発振器から同一周波数の局部発振信号が出力された場合はビーム形成し、前記複数の局部発振器から異なる周波数の局部発振信号が出力された場合にはそのまま通過させるビーム形成器と、
前記ビーム形成器の出力に基づいて前記電波の探知分析処理を実施する信号処理器とを備えたことを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記アレーアンテナが設置された所定の方向とは異なる方向に設置され、前記目標が放射する電波を受信する単一アンテナと、
前記複数の素子アンテナ、及び前記単一アンテナから選択されたアンテナを、前記複数の受信機と接続するスイッチとをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項３】
前記複数の素子アンテナ、及び前記単一アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記複数の素子アンテナ、及び前記単一アンテナにより受信した高周波信号を増幅する複数の低雑音増幅器をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項４】
前記単一アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記単一アンテナにより受信した高周波信号を増幅する複数の低雑音増幅器をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の受信装置。
【請求項５】
前記アレーアンテナが設置された所定の方向とは異なる方向に設置され、前記目標が放射する電波を受信する第２のアレーアンテナと、
前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナ、及び前記第２のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナから選択されたアンテナを、前記複数の受信機と接続するスイッチとをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
【請求項６】
前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより受信した高周波信号を増幅する第１の複数の低雑音増幅器と、
前記第２のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記第２のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより受信した高周波信号を増幅する第２の複数の低雑音増幅器とをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標が放射するレーダ等の電波を探知分析する受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシステムにおいては、受信周波数変換器群３及び送信周波数変換器群４により共通のＩＦ信号とする機能を具備し、アレイアンテナ１とＭ個の受信系６及び送信系９とを共通ＩＦネットワーク１３を介して接続し、上記共通ＩＦネットワークにおいてスイッチマトリクスで構成された共通ＩＦスイッチ１４でアレイアンテナ１と受信系６と送信系９の接続関係を変更することにより装置全体のハードウエア規模を軽減する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７３２８号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のシステムでは、Ａ／Ｄ変換器の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、装置規模が大幅に増加することなくＡ／Ｄ変換器の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができるデジタルビームフォーミングによる受信装置を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る受信装置は、複数の素子アンテナから構成され、かつ、所定の方向に設置され、目標が放射する電波を受信するアレーアンテナと、同一又は異なる周波数の局部発振信号を出力する複数の局部発振器と、前記複数の局部発振器からの同一又は異なる周波数の局部発振信号に基づいて、前記アレーアンテナにより受信した高周波信号を中間周波信号に周波数変換する複数の受信機と、前記複数の受信機からの中間周波信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換回路と、前記複数のＡ／Ｄ変換回路からの信号を、前記複数の局部発振器から同一周波数の局部発振信号が出力された場合はビーム形成し、前記複数の局部発振器から異なる周波数の局部発振信号が出力された場合にはそのまま通過させるビーム形成器と、前記ビーム形成器の出力に基づいて前記電波の探知分析処理を実施する信号処理器とを設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００８】
図１において、実施の形態１に係る受信装置は、アレーアンテナ１と、複数の受信機（ＲＸ１、ＲＸ２、・・・、ＲＸｎ）３と、複数のＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２、・・・、Ａ／Ｄｎ）４と、ビーム形成器５と、信号処理器６と、複数の局部発振器（ＬＯ１、ＬＯ２、・・・、ＬＯｎ）７とを備える。また、アレーアンテナ１は、複数の素子アンテナ２から構成されている。
【０００９】
つぎに、この実施の形態１に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図２及び図３は、この発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【００１１】
目標が放射するレーダ等の電波を、アレーアンテナ１を構成する複数の素子アンテナ２で受信する。受信した電波は複数の受信機３で、それぞれ高周波信号から中間周波信号に周波数変換される。
【００１２】
周波数変換するために、複数の局部発振器７からの局部発振信号をそれぞれ複数の受信機３に入力する。本実施の形態１の特徴である局部発振器７を複数備えたことにより、複数の局部発振器７から同一周波数の局部発振信号を出力することも、異なった周波数の局部発振信号を出力することもできる。
【００１３】
複数の局部発振器７から同一周波数の局部発振信号を出力した場合は、従来の装置と同様に、周波数変換された中間周波信号は複数のＡ／Ｄ変換回路４で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器５でビーム形成された後、信号処理器６により電波の探知分析処理がなされる。
【００１４】
一方、複数の局部発振器７から異なった周波数の局部発振信号を出力した場合には、周波数変換された中間周波信号は複数のＡ／Ｄ変換回路４で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器５では特に処理されることなくそのまま通過し、信号処理器６により電波の探知分析処理がなされる。
【００１５】
以上のように、複数の局部発振器７から出力する局部発振信号の周波数を変化させることで、図２（ａ）に示すようなデジタルビームフォーミングにより複数の狭アンテナビームを形成し方位分離性能を優先することと、図３（ａ）に示すようなＡ／Ｄ変換回路４の帯域以上の帯域を瞬時に受信し広帯域性能を優先することとを、状況に応じて選択できるようになる。
【００１６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示す図である。
【００１７】
上記の実施の形態１では、受信機３をアンテナと同数設ける構成としたが、この実施の形態２では、図４に示すように、アンテナと受信機３の間にスイッチを設けて受信機３の数をアンテナより少ない数量しか設けない構成としたものである。
【００１８】
図４において、実施の形態２に係る受信装置は、前方アレーアンテナ１と、後方単一アンテナ８と、左側方単一アンテナ９と、右側方単一アンテナ１０と、スイッチ（ＳＷ）１１と、複数の受信機（ＲＸ１、ＲＸ２、・・・、ＲＸ８）３と、複数のＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２、・・・、Ａ／Ｄ８）４と、ビーム形成器５と、信号処理器６と、複数の局部発振器（ＬＯ１、ＬＯ２、・・・、ＬＯ８）７とを備える。また、前方アレーアンテナ１は、複数の素子アンテナ２から構成されている。スイッチ１１は、複数の素子アンテナ２、後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、及び右側方単一アンテナ１０から選択されたアンテナを、複数の受信機３と接続する。
【００１９】
つぎに、この実施の形態２に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
目標が放射するレーダ等の電波を、前方アレーアンテナ１を構成する複数の素子アンテナ２、後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、右側方単一アンテナ１０からスイッチ１１で選択されたアンテナで受信する。スイッチ１１で選択されたアンテナにより動作が変わる。以下、アンテナの選択例とその動作について説明する。
【００２１】
図５は、この発明の実施の形態２に係る受信装置のスイッチ選択動作を示す図である。
【００２２】
まず、図５に示すように、スイッチ１１で複数の素子アンテナ２のみを選択した場合は、上記実施の形態１と同様に、図２に示すような前方の方位分離性能優先、又は図３に示すような前方の広帯域性能優先となる。
【００２３】
図６は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図７及び図８は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【００２４】
次に、図６に示すように、スイッチ１１で複数の素子アンテナ２の一部と後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、右側方単一アンテナ１０を選択した場合は、図７に示すような全周覆域優先かつ前方の方位分離性能優先、又は図８に示すような全周覆域優先かつ前方の広帯域性能優先となる。
【００２５】
図９は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図１０は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【００２６】
次に、図９に示すように、スイッチ１１で複数の素子アンテナ２の一部と後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、右側方単一アンテナ１０を選択し、右側方単一アンテナ１０に対し複数の受信機３を接続した場合は、図１０に示すような全周覆域優先かつ右側方の広帯域性能優先となる。
【００２７】
図１１は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図１２は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【００２８】
次に、図１１に示すように、スイッチ１１で複数の素子アンテナ２の一部と後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、右側方単一アンテナ１０を選択し、それぞれのアンテナに対し複数の受信機３を接続した場合は、図１２に示すような全周覆域優先かつ全周の広帯域性能優先となる。
【００２９】
図１３は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図１４及び図１５は、この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【００３０】
そして、図１３に示すように、スイッチ１１で複数の素子アンテナ２の一部と右側方単一アンテナ１０を選択し、それぞれのアンテナに対し複数の受信機３を接続した場合は、図１４に示すような前方の広帯域性能優先かつ右側方の広帯域性能優先、又は図１５に示すような前方の方位分離性能優先かつ右側方の広帯域性能優先となる。
【００３１】
選択されたアンテナで受信した電波は、スイッチ１１を経て複数の受信機３で、それぞれ高周波信号から中間周波信号に周波数変換される。
【００３２】
以下、上記実施の形態１と同様に、周波数変換するために、複数の局部発振器７からの局部発振信号をそれぞれ複数の受信機３に入力する。複数の局部発振器７から同一周波数の局部発振信号を出力することも、異なった周波数の局部発振信号を出力することもできる。
【００３３】
複数の局部発振器７から同一周波数の局部発振信号を出力した場合は、周波数変換された中間周波信号は複数のＡ／Ｄ変換回路４で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器５でビーム形成された後、信号処理器６にて電波の探知分析処理がなされる。
【００３４】
一方、複数の局部発振器７から異なった周波数の局部発振信号を出力した場合には、周波数変換された中間周波信号は複数のＡ／Ｄ変換回路４で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器５では特に処理されることなくそのまま通過し、信号処理器６にて電波の探知分析処理がなされる。
【００３５】
本実施の形態２では、アンテナと受信機３の間にスイッチ１１を設けることで受信機３より多い数量のアンテナを設けられるようにしたので、装置規模を大幅に増加することなく、全周覆域優先か、又は覆域限定で方位分離性能優先か広帯域性能優先か、などのような探知覆域と方位分離性能と広帯域性能の優先順位を状況に応じて様々に選択することができる効果がある。
【００３６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図１６は、この発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示す図である。
【００３７】
上記実施の形態２では、アンテナと受信機３の間にスイッチ１１を設けて受信機３の数をアンテナより少ない数量しか設けない構成としたが、この実施の形態３では、スイッチにおける損失による感度低下を避けるため、図１６に示すようにアンテナとスイッチ１１の間に低雑音増幅器を設けたものである。
【００３８】
図１６において、実施の形態３に係る受信装置は、前方アレーアンテナ１と、後方単一アンテナ８と、左側方単一アンテナ９と、右側方単一アンテナ１０と、複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ１、ＬＮＡ２、・・・、ＬＮＡ１１）と、スイッチ（ＳＷ）１１と、複数の受信機（ＲＸ１、ＲＸ２、・・・、ＲＸ８）３と、複数のＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２、・・・、Ａ／Ｄ８）４と、ビーム形成器５と、信号処理器６と、複数の局部発振器（ＬＯ１、ＬＯ２、・・・、ＬＯ８）７とを備える。
【００３９】
また、前方アレーアンテナ１は、複数の素子アンテナ２から構成されている。スイッチ１１は、複数の低雑音増幅器１２から選択された低雑音増幅器１２を、複数の受信機３と接続する。低雑音増幅器１２は、複数の素子アンテナ２、後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、及び右側方単一アンテナ１０と、スイッチ１１との間に設けられている。
【００４０】
つぎに、この実施の形態３に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
選択されたアンテナで受信した電波が、低雑音増幅器１２で増幅された後、スイッチ１１に入力される以外は、上記実施の形態２と同様である。
【００４２】
本実施の形態３では、受信した電波がスイッチ１１に入力されるまえに低雑音増幅器１２で増幅されるので、上記実施の形態２と同じ動作をスイッチ損失による感度低下を招くことを防ぐことができる効果がある。
【００４３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図１７は、この発明の実施の形態４に係る受信装置の構成を示す図である。
【００４４】
上記実施の形態２では、アンテナと受信機３の間にスイッチ１１を設けて受信機３の数をアンテナより少ない数量しか設けない構成としたが、この実施の形態４では、遠方にあるアンテナとスイッチ間のケーブル損失による感度低下を避けるため、図１７に示すようにアンテナとスイッチ１１の間の一部に低雑音増幅器を設けたものである。
【００４５】
図１７において、実施の形態４に係る受信装置は、前方アレーアンテナ１と、後方単一アンテナ８と、左側方単一アンテナ９と、右側方単一アンテナ１０と、複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ１、ＬＮＡ２、ＬＮＡ３）と、スイッチ（ＳＷ）１１と、複数の受信機（ＲＸ１、ＲＸ２、・・・、ＲＸ８）３と、複数のＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２、・・・、Ａ／Ｄ８）４と、ビーム形成器５と、信号処理器６と、複数の局部発振器（ＬＯ１、ＬＯ２、・・・、ＬＯ８）７とを備える。
【００４６】
また、前方アレーアンテナ１は、複数の素子アンテナ２から構成されている。スイッチ１１は、複数の素子アンテナ２、複数の低雑音増幅器１２から選択されたアンテナ又は低雑音増幅器１２を、複数の受信機３と接続する。低雑音増幅器１２は、後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、及び右側方単一アンテナ１０と、スイッチ１１との間に設けられている。
【００４７】
つぎに、この実施の形態４に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、及び右側方単一アンテナ１０で受信した電波が、低雑音増幅器１２で増幅されること以外は、上記実施の形態２と同様である。
【００４９】
本実施の形態４は、例えばスイッチ１１が複数の素子アンテナ２の近距離に位置し、一方、後方単一アンテナ８、左側方単一アンテナ９、右側方単一アンテナ１０がスイッチ１１の遠距離に位置する場合に有効である。遠距離間を接続するケーブルにおける損失をあらかじめ低雑音増幅器１２で補うことで、上記実施の形態２と同じ動作をケーブル損失による感度低下を招くことなく実施できる効果がある。
【００５０】
また、本実施の形態４は、上記実施の形態３ほど低雑音増幅器１２の数量を増やさないので、上記実施の形態３に比べて装置規模を小さくできる。
【００５１】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態５に係る受信装置の構成を示す図である。
【００５２】
上記実施の形態２では、１個のアレーアンテナと複数の単一アンテナを設ける構成としたが、この実施の形態５では、図１８に示すように複数のアレーアンテナを設けたものである。
【００５３】
上記実施の形態２では、アレーアンテナが１個しかないので、例えば前方のみしか、デジタルビームフォーミングにより複数の狭アンテナビームを形成し方位分離性能を優先することができなかった。
【００５４】
本実施の形態５では、アレーアンテナ１Ａ、１Ｂが複数あるので、例えば前方と後方で、デジタルビームフォーミングにより複数の狭アンテナビームを形成し方位分離性能を優先することができる効果がある。
【００５５】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図１９は、この発明の実施の形態６に係る受信装置の構成を示す図である。
【００５６】
上記実施の形態５では、アレーアンテナ１Ａ、１Ｂと受信機３の間にスイッチ１１を設けて受信機３の数を素子アンテナより少ない数量しか設けない構成としたが、この実施の形態６では、スイッチ１１における損失による感度低下を避けるため、図１９に示すようにアレーアンテナ１Ａ、１Ｂとスイッチ１１の間に低雑音増幅器を設けたものである。
【００５７】
本実施の形態６では、受信した電波がスイッチ１１に入力されるまえに低雑音増幅器１２で増幅されるので、上記実施の形態５と同じ動作をスイッチ損失による感度低下を招くことなく実施できる効果がある。
【００５８】
【発明の効果】
この発明に係る受信装置は、以上説明したとおり、複数の局部発振器７を設ける構成としたので、装置規模が大幅に増加することなくＡ／Ｄ変換回路４の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができるデジタルビームフォーミングによる受信を実施することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る受信装置の動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る受信装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る受信装置のスイッチ選択動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態２に係る受信装置の動作を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る受信装置の構成を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係る受信装置の構成を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態５に係る受信装置の構成を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態６に係る受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ  アレーアンテナ、２  素子アンテナ、３  受信機、４  Ａ／Ｄ変換回路、５  ビーム形成器、６  信号処理器、７  局部発振器、８  後方単一アンテナ、９  左側方単一アンテナ、１０  右側方単一アンテナ、１１  スイッチ、１２  低雑音増幅器。
【図１】
2004260403.tif 000003
【図２】
2004260403.tif 000004
【図３】
2004260403.tif 000005
【図４】
2004260403.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004260403.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004260403.tif 000011
【図１０】
2004260403.tif 000012
【図１１】
2004260403.tif 000013
【図１２】
2004260403.tif 000014
【図１３】
2004260403.tif 000015
【図１４】
2004260403.tif 000016
【図１５】
2004260403.tif 000017
【図１６】
2004260403.tif 000018
【図１７】
2004260403.tif 000019
【図１８】
2004260403.tif 000020
【図１９】
2004260403.tif 000021