(57)【要約】【課題】ビデオ信号のパルスレスポンスの劣化を抑制して、物標からの反射波に基づいて忠実な探知データを得るようにしたレーダを提供することにある。【解決手段】探知用の電波を送信し、その電波の物標による反射信号を受信するアンテナ４と、受信信号を中間周波信号に変換し、同軸ケーブル９ａへ送出する中間周波増幅器８を空中線部１００側に設ける。同軸ケーブル９ａから中間周波信号を入力しログ検波を行うログ検波器１０、それをデジタルデータに変換するＡＤコンバータ１１、およびそれをデータ処理して反射信号の可視化を行うデータ処理部１２を含む制御部１０１を指示部側に設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
探知用の電波を送信し、該電波の物標による反射信号を受信するアンテナと、該アンテナによる受信信号を中間周波信号に変換し、該中間周波信号をケーブルへ送出する周波数変換手段とを空中線部に設け、
前記ケーブルから前記中間周波信号を入力して検波する手段と、検波信号をディジタルデータに変換し、データ処理により前記反射信号の可視化を行うデータ処理手段とを制御部に設けたレーダ。
【請求項２】
前記空中線部に前記中間周波信号を増幅する中間周波増幅器を設け、該中間周波増幅器の利得を、前記制御部からの制御信号に応じて制御する利得制御手段を備えた請求項１に記載のレーダ。
【請求項３】
前記中間周波信号の中心周波数を、前記ケーブルの減衰量についての周波数特性が、前記中間周波信号の検波信号であるＤＣから所定周波数帯域までに比べて安定な周波数帯域の中心周波数に定めた請求項１または２に記載のレーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電波の送受波により物標の探知を行うレーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電波の送受波を行ってアンテナから物標までの電波の往復に要する時間を基に物標までの距離を求めるようにしたパルスレーダは、一般に、観測者（ユーザー）が物標を観察するための表示器を搭載した指示部と、アンテナを搭載した空中線部とで構成されている。そして、空中線部は、通常その視界が遮られない高所に設置されていて、指示部は室内に設置されている。空中線部と指示部の間には、エコーのビデオ信号を伝送するための同軸ケーブル、指示部側から空中線部側を制御するための制御信号を伝送する線路および空中線部に対して電源供給を行う線路などが設けられている（非特許文献１参照）。
【０００３】
ここで従来のレーダの構成をブロック図として図５に示す。図５において１００はアンテナ４を用いた送受信部、１０１は操作部１４からの操作内容を読み取り、また表示部１５に対して探知画像などを表示する制御部である。アンテナ４と送受信部１００は空中線部側に設けられ、制御部１０１、操作部１４および表示部１５は指示部側に設けられる。
【０００４】
送受信部１００において、送信機２は変調器１からのトリガー信号に応じて送受切替器３を介してパルス電波をアンテナ４から送信する。高周波増幅器５は送受切替器３からの受信信号を増幅し、ミキサ７はローカル信号発生器６からのローカル信号と高周波増幅器５からの信号とをミキシングし中間周波信号を生成する。中間周波増幅器８はこれを増幅し、ログ検波器１０はそれを対数増幅するとともに検波する。この検波されたビデオ信号は同軸ケーブル９を介して制御部１０１のＣＦＡＲ回路２１へ伝送される。ＣＦＡＲ回路２１は一定警報率（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ：ＣＦＡＲ）回路であり、アナログ回路によりしきい値を制御してクラッタの誤検出を抑圧する。ゲイン制御回路２２は、検波信号のゲインを制御する。アンチログ回路２３は対数圧縮された信号を元のリニアスケールの信号に変換する。ＡＤコンバータ１１はそれをデジタルデータ列に変換する。データ処理部１２はそのデジタルデータ列を処理して、表示部１５に対する表示データを生成する。
【０００５】
【非特許文献１】
吉田孝監修  改訂レーダ技術  社団法人  電子情報通信学会発行
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のレーダにおいては、空中線部側の送受信部１００のログ検波器１０で検波したビデオ信号が同軸ケーブル９を伝送するようにしているので、次のような問題があった。
【０００７】
上記ログ検波されたビデオ信号には０（ＤＣ）〜２０［ＭＨｚ］程度の周波数帯域が含まれる。一般に、同軸ケーブルの減衰量は周波数依存性があるので、ビデオ信号の周波数帯域内でも周波数毎に減衰量が異なったものとなる。
【０００８】
図３は一般的な同軸ケーブルの減衰量−周波数特性を示している。横軸は周波数、縦軸はケーブルの単位距離当たりの減衰量である。このように上記ビデオ信号の周波数帯域０〜２０ＭＨｚ（図３中、Ａで示す周波数帯域）は減衰量の変化が（周波数変化に対する減衰量変化の傾き）が極めて大きい。従来はピーキングアンプによって周波数に対するゲインの補正を行っているが、その補正を正確に行うことは困難であった。その結果、ビデオ信号に含まれる時間軸上での波形の立ち上がりや立下りがなまってパルスレスポンスが劣化し、距離分解能が低下するという問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、ビデオ信号のパルスレスポンスの劣化を抑制して、物標からの反射波に基づいて忠実な探知データを得るようにしたレーダを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、探知用の電波を送信し、該電波の物標による反射信号を受信するアンテナと、受信信号を中間周波信号に変換し、中間周波信号をケーブルへ送出する周波数変換手段とを空中線部に設け、ケーブルから中間周波信号を入力して検波する手段と、検波信号をディジタルデータに変換し、データ処理により前記反射信号の可視化を行うデータ処理手段とを制御部に設けたことを特徴としている。
【００１１】
このように空中線部側で検波を行って得られるビデオ信号をケーブルを介して制御部へ伝送するのではなく、受信信号の中間周波信号のままケーブルを伝送させ、制御部側でそれを検波することにより、ケーブルの減衰量が周波数依存性を有することにより生じる問題を解消する。
【００１２】
また、この発明は、空中線部に中間周波信号を増幅する中間周波増幅器を設け、該中間周波増幅器の利得を制御部からの制御信号に応じて制御する利得制御手段を備えたことを特徴としている。これにより、制御部側から空中線部側の中間周波増幅器の利得を制御して、その入力信号の強度変化に対する出力信号の強度変化を大きくし且つ信号の飽和を回避する。
【００１３】
また、この発明は、前記中間周波信号の中心周波数を、ケーブルの減衰量についての周波数特性が、中間周波信号の検波信号であるＤＣ（直流）から所定周波数帯域までに比べて安定な周波数帯域の中心周波数に定めたことを特徴としている。このことにより、中間周波信号の検波信号であるＤＣから入力信号に含まれている所定周波数帯域までの周波数帯域に比べて減衰量−周波数特性が安定した領域を用いてエコー信号のパルスレスポンスを高める。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態に係るレーダの全体の構成を示すブロック図である。アンテナ４、アンテナ駆動部２０および送受信部１００は空中線部２００側に設けている。アンテナ駆動部２０はアンテナ４を水平面に沿って一方向に回転させるとともに、アンテナ４の指向方向を検出するためのヘディングパルス信号とベアリングパルス信号を発生する。送受信部１００はアンテナ駆動部２０内の導波管を介しアンテナ４に対して送信信号の出力を行い、アンテナ４からの受信信号の処理を行い中間周波信号に変換する。
【００１５】
制御部１０１、操作部１４および表示部１５は指示部２０１側に設けている。この指示部２０１と空中線部２００との間はケーブル９を介して接続している。制御部１０１は送受信部１００に対し制御信号を与え、また送受信部１００から受信信号の中間周波信号を入力する。また制御部１０１は操作部１４の操作内容を読み取り、表示部１５へ探知画像を表示するためのデータを出力する。
【００１６】
図２は図１に示した各部を詳細に示すブロック図である。送受信部１００において、送信機２は変調器１からのトリガー信号に応じて送受切替器３を介してパルス電波をアンテナ４から送信する。高周波増幅器５は送受切替器３からの受信信号を増幅し、ミキサ７はローカル信号発生器６からのローカル信号と高周波増幅器５からの信号とをミキシングし中間周波信号を生成する。中間周波増幅器８はこれを増幅する。例えば送信周波数が９４１０［ＭＨｚ］（Ｘバンド）である場合、ローカル信号発振器６の発振周波数を９４７０［ＭＨｚ］とし、ミキサ７は周波数６０［ＭＨｚ］を中心とする中間周波信号に周波数変換する。中間周波増幅器８は、６０［ＭＨｚ］を中心として±２０［ＭＨｚ］の所定周波数帯域を増幅する。
【００１７】
制御部１０１において、ログ検波器１０は、その中間周波信号を対数増幅するとともに検波する。ＡＤコンバータ１１はそれを所定ビット数でデジタルデータ列に変換する。データ処理部１２は操作部１４の操作を読み取って、例えば中間周波増幅器８のゲインを制御する。またＣＦＡＲ処理を演算により行い、表示部１５に対して探知画像データを表示させるための画像データを作成する。
【００１８】
同軸ケーブル９ａの減衰量−周波数特性は図３に示したとおりであり、中間周波信号の中心周波数６０［ＭＨｚ］の少なくとも±２０［ＭＨｚ］の周波数帯域（図３中、Ｂで示す周波数帯域）に亘って、周波数変化に対する減衰量変化の小さな特性を有している。
【００１９】
図４は上記中間周波増幅器８とログ検波器１０による回路の入出力特性を示している。ここで横軸は入力信号の強度をログスケールで表していて、縦軸はログ検波器１０で検波した後の信号強度をリニアスケールで表している。ここでＳは入力信号強度の変化に対する出力信号の強度変化の特性を示している。例えば太線で示す状態の時、０〜４０ｄＢの入力信号を０〜２．５Ｖｐｐの電圧変化に対応するように対数増幅する。ここでゲインコントロールを行い、例えばＳ′で示す破線の特性にすれば、６０〜１００ｄＢの入力信号強度の変化に対応して０〜２．５Ｖｐｐの出力が得られる。このように入力信号強度に対する出力信号強度の傾きを一定にしたまま入力信号強度の範囲を変えるようにしたことにより、すなわちセミログアンプとしたことにより、入力信号強度の変化に対する出力信号強度の変化が大きく現れ、小信号の出力信号強度差が検出できるようになる。因みにゲインコントロールを行わないでダイナミックレンジ１００ｄＢの入力信号を検波して２．５Ｖｐｐのビデオ信号を得るようにした従来の入出力特性は図４においてＦで示すようになり、入力信号強度の変化に対する出力信号強度の変化が小さいため、小信号の出力信号強度差が検出できない。
【００２０】
また、このようにダイナミックレンジ１００ｄＢの信号を検波するためには、アナログ回路の特性上、例えば８０ｄＢの増幅器と２０ｄＢの増幅器の２段構成とする必要があった。そのため、その繋ぎ目でのリニアリティが悪く、最大プラスマイナス１０ｄＢ程度の誤差が生じていた。これに対して上記セミログアンプでは、ダイナミックレンジ４０ｄＢの信号を検波するので、１段の増幅器でログ検波器１０を構成することができ、そのリニアリティは±１ｄＢ程度と非常に精度が向上し、機器毎のばらつきも小さくなる。
【００２１】
なお、図２に示した高周波増幅器５には１５ｄＢのアッテネータを設けていて、至近距離からの受信信号の飽和を避けるようにしている。そのため、海面反射と物標からのエコーの受信信号強度に差が生じ、ログ検波後のゲインコントロールによって海面反射を消すと物標も消えるといった問題が回避でき、近距離での物標探知能力が向上する。
【００２２】
また、従来は図５に示したようにＣＦＡＲ回路２１をアナログ処理によって行っていたので、その特性が固定されていて上述のパラメータの変更操作などを行うことは不可能であった。これに対し、データ処理部１２ではデジタル演算処理によってＣＦＡＲの処理を行うので、海峡やレーダの装備状況、使用バンド（Ｘバンド，Ｓバンド）の違いなどに対応して、ＣＦＡＲ処理のためのパラメータの変更が操作部１４からのメニュー操作の選択によって可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、空中線部側で検波を行って得られるビデオ信号をケーブルを介して制御部側へ伝送するのではなく、受信信号の中間周波信号のままケーブルを伝送させ、制御部側でそれを検波することにより、ケーブルの減衰量が周波数依存性を有することの問題が解消でき、ビデオ信号のパルスレスポンスの劣化が抑制され、物標からの反射波により忠実な探知データを得ることができる。その結果、距離分解能も向上し、より小さな物標の検知も可能となる。
【００２４】
また、この発明によれば、制御部側から空中線部側の中間周波増幅器の利得を制御するようにしたことにより、中間周波増幅器の信号の飽和を回避しつつ入力信号の強度変化に対する出力信号の強度変化を大きくすることができる。
【００２５】
また、この発明によれば、空中線部から出力される中間周波信号の周波数をケーブルの減衰量についての周波数特性が、中間周波信号の検波信号であるＤＣから所定周波数帯域までに比べて安定な周波数帯域の中心周波数に定めたことにより、周波数に応じた減衰量補正を行うことなくエコー信号のパルスレスポンスを高めることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るレーダの全体の構成を示すブロック図
【図２】同レーダの詳細なブロック図
【図３】同軸ケーブルの減衰量−周波数特性の例を示す図
【図４】中間周波増幅器とログ検波器による入出力特性の例を示す図
【図５】従来のレーダの構成を示すブロック図
【符号の説明】
３−送受切替器
４−アンテナ
６−ローカル信号発振器
７−ミキサ
９−ケーブル
９ａ−同軸ケーブル
９ｂ−制御信号ケーブル
２０−アンテナ駆動部
１００−送受信部
１０１−制御部
２００−空中線部
２０１−指示部
【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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