【手続補正書】
【提出日】平成15年12月22日(2003.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体に搭載され、パルス変調されたＲＦ信号を送信する送信機と、上記送信機から送出されるＲＦ信号を空間に放射し、目標からの反射信号を受信するアンテナと、上記アンテナでの受信ＲＦ信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理を行う受信機と、ＲＦ原信号の発振、上記フロントエンド及び受信機で周波数変換を行うに必要な局発信号の送出及び目標の速度追尾に必要なドップラー周波数補償信号の送出を行う励振器と、上記受信機で受信処理された受信信号を受け、目標検出、追尾等の各種処理を行う信号処理器とを備え、検知、追尾対象の移動目標と搭載母体となる飛しょう体との速度差によって生じるドップラー周波数を検知することでクラッタから移動目標を抽出分離して追尾を行うパルスドップラーレーダ装置において、
面状の開口を有する主アンテナと、上記主アンテナの開口中央部に配設した広い指向性を持つガードアンテナと、上記ガードアンテナによる受信信号の振幅、位相をそれぞれ変化させる調整手段と、上記主アンテナでの受信信号と上記調整手段により振幅、位相を調整された後のガードアンテナ受信信号とを合成して主アンテナガードアンテナ合成信号を生成する信号合成器と、上記主アンテナ及びガードアンテナの振幅指向性、位相指向性データ等を保持記憶するメモリ及びその読み出し手段と、主アンテナのサイドローブにより受信されるサイドローブクラッタのドップラー周波数スペクトラム内に移動目標からのレーダ反射エコーのドップラー周波数が含まれる場合には、上記移動目標のドップラー周波数と同じドップラー周波数成分を散乱放射するサイドローブクラッタ領域を見込むアンテナのサイドローブ角度を求め、この俯角方向における上記主アンテナガードアンテナ合成信号の振幅が最小となるような上記調整手段の振幅、位相の設定値を上記メモリに保存された主アンテナ及びガードアンテナの振幅、位相指向性データから求め、これを制御信号として上記調整手段に送出する手段とを備えたことを特徴とするパルスドップラーレーダ装置。
【請求項２】
飛しょう体に搭載され、パルス変調されたＲＦ信号を送信する送信機と、上記送信機から送出されるＲＦ信号を空間に放射し、目標からの反射信号を受信するアンテナと、上記アンテナでの受信ＲＦ信号を増幅し更に中間周波数信号に変換するフロントエンドと、上記フロントエンドから送出される中間周波数信号の受信処理を行う受信機と、ＲＦ原信号の発振、上記フロントエンド及び受信機で周波数変換を行うに必要な局発信号の送出及び目標の速度追尾に必要なドップラー周波数補償信号の送出を行う励振器と、上記受信機で受信処理された受信信号を受け、目標検出、追尾等の各種処理を行う信号処理器とを備え、検知、追尾対象の移動目標と搭載母体となる飛しょう体との速度差によって生じるドップラー周波数を検知することでクラッタから移動目標を抽出分離して追尾を行うパルスドップラーレーダ装置において、
面状の開口を有する主アンテナと、上記主アンテナの開口中央部に配設した広い指向性を持つガードアンテナと、上記ガードアンテナによる受信信号出力部に設けられ、上記ガードアンテナ受信信号の振幅、位相をそれぞれ変化させる調整手段と、主アンテナでの受信信号出力部に設けられ、上記主アンテナでの受信信号を第１の主アンテナ受信信号と第２の主アンテナ受信信号に選択切換出力させる第１のスイッチと、上記第２の主アンテナ受信信号と上記調整手段により振幅、位相を調整された後のガードアンテナ受信信号とを合成して主アンテナガードアンテナ合成信号を生成する信号合成器と、上記主アンテナガードアンテナ合成信号あるいは第１の主アンテナ受信信号のいずれを第１中間周波数信号周波数信号として受信機に入力するかを選択切換する第２のスイッチと、上記主アンテナ及びガードアンテナの振幅指向性、位相指向性データ等を保持記憶するメモリ及びその読み出し手段と、主アンテナのサイドローブにより受信されるサイドローブクラッタのドップラー周波数スペクトラム内に移動目標からレーダ反射エコーのドップラー周波数が含まれるか否かで検知、追尾対象目標が追跡接近目標であるか対向接近目標であるかを判定し、追跡接近目標であると判定した場合には主アンテナガードアンテナ合成信号を、また対向接近目標であると判定した場合には、主アンテナ受信信号を目標検出、追尾処理に使用するよう上記２つのスイッチの接続を制御する手段と、追跡接近目標の検出、追尾処理に際しては上記移動目標のドップラー周波数と同じドップラー周波数成分を散乱放射するサイドローブクラッタ領域を見込むアンテナのサイドローブ角度を求め、この俯角方向における上記主アンテナガードアンテナ合成信号の振幅が最小となるような上記調整手段の振幅、位相の設定値を上記メモリに保存された主アンテナ及びガードアンテナの振幅、位相指向性データから求め、これを制御信号として上記調整手段に送出する手段とを備えたことを特徴とするパルスドップラーレーダ装置。
【請求項３】
搭載母機が移動目標に対して追跡接近状態にある場合に、目標のドップラー周波数と同じドップラー周波数成分を散乱放射するサイドローブクラッタ領域を見込むアンテナのサイドローブ角度を求め、この俯角方向における主アンテナガードアンテナ合成信号の振幅が最小となるような上記調整手段の振幅、位相の設定値を信号処理器内のメモリに保存された主アンテナ及びガードアンテナの振幅、位相指向性データから求める処理を所定の周期で実施して情報を更新し、搭載母機と移動目標の相対運動に伴って変化する制御信号として上記調整手段の制御を行わせるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のパルスドップラーレーダ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この発明に係わるパルスドップラーレーダ装置は上記のような問題点を解決するためになされたもので、小口径のアンテナを用いた場合でも、追跡接近目標あるいは離遠目標に対し良好な探知能力を持つパルスドップラーレーダ装置を得ることを目的とする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すパルスドップラーレーダ装置のブロック図であり１６は面状の開口形状を有するアンテナ４の中央部に備えられた広い指向性を有するガードアンテナである。以後アンテナ４は上記ガードアンテナ１６との区別のため主アンテナと呼称する。フロントエンド５には主アンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１６が入力される主アンテナチャンネル５ｃとガードアンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１９が入力されるガードアンテナチャンネル５ｆが備えられ、ガ−ドアンテナチャンネル５ｆも主アンテナチャンネル５ｃと同様低雑音増幅器５ｄと第５のミキサ５ｅから成る。またフロントエンド５には第１局発信号源１ｂからの第１局発信号Ｓ５を第１のミキサ５ｂと第５のミキサ５ｅに分配する電力分配器５ｇが備わる。１７はフロントエンド５の主アンテナチャンネル５ｃで第１中間周波数信号に変換された主アンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１６を第１の第１中間周波数信号Ｓ１７と第２の第１中間周波数信号Ｓ１８に選択切換する働きをする第１のスイッチである。１８はフロントエンド５のガードアンテナチャンネル５ｆで第１中間周波数信号に変換されたガードアンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１９の振幅を調整する可変減衰器、１９は同じく位相を調整する可変移相器である。２０は上記可変減衰器１８、可変移相器１９により振幅、位相を調整された第３の第１中間周波数信号Ｓ２０と第２の第１中間周波数信号Ｓ１８とを合成する電力合成器で、２０ａはその第１の入力端子、２０ｂはその第２の入力端子である。２１は上記電力合成器２０により合成された信号である主アンテナガードアンテナ合成信号Ｓ２１と第１の第１中間周波数信号Ｓ１７とを選択切換して受信機６に送り込む働きをする第２のスイッチである。信号処理器８の内部には主アンテナ及びガードアンテナの振幅、位相指向性データ等を保持するメモリ８ｋと、サイドローブクラッタ１３のドップラー周波数スペクトラム内に移動目標のレーダ反射エコー１５が含まれるか否かの判定を行い、その結果によって受信機６へ信号入力の選択切換を行うためのスイッチ制御信号Ｓ２５を送出する働きと、移動目標のレーダ反射エコー１５と同じドップラー周波数成分を散乱放射するサイドローブクラッタ１３内領域を見込むアンテナサイドローブ角度を計算し、この俯角方向における上記主アンテナガードアンテナ合成信号Ｓ２１の振幅が最小となるような可変減衰器１８、可変移相器１９の最適設定値を求め、減衰器制御信号Ｓ２５、移相器制御信号Ｓ２６として送出する働きをするクラッタ判定制御部８ｍが備わっている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
処理の手順について説明する。まず装置は通常のパルスドップラーレーダ装置と同様の処理を行う。このときは第１のスイッチ１７、第２のスイッチ２１共その接点が図１におけるＡ側に接続されるように制御されており、主アンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１６と第１局発信号源１ｂからの第１局発信号Ｓ５との第１のミキサ５ｂでの混合により生成された第１の第１中間周波数信号Ｓ１７が第１中間周波数信号Ｓ６として受信機６に入力される。従来のパルスドップラーレーダ装置におけるのと同様に、受信機６で生成されたビデオ信号Ｓ１３が信号処理器８に入力され、周波数追尾処理部８ａにてドップラー周波数検出処理が行われる。このとき移動目標１０に対しパルスドップラーレーダ装置搭載母機９が対向接近する状況においてはクラッタスペクトラムと移動目標からのレーダ反射エコー１５の関係は図１６（ａ）に示すような関係となり良好な周波数追尾動作が可能であるが、移動目標１０に対しパルスドップラーレーダ装置搭載母機９が追跡接近する状況においてはクラッタスペクトラムと移動目標からのレーダ反射エコー関係１５が図１６（ｂ）に示すような関係となり良好な周波数追尾動作が困難となる。クラッタ判定制御部８ｍに周波数追尾処理部８ａから送られるドップラー周波数情報Ｓ２２により、クラッタ判定制御部８ｍが上記クラッタスペクトラムと移動目標からのレーダ反射エコー１５の関係を認識し、受信したビデオ信号Ｓ１３のレベル変動が大きい等安定した周波数追尾が困難と判定した場合には、スイッチ制御信号Ｓ２４により第１のスイッチ１７及び第２のスイッチ２１の接点を図１のＢ側に倒すよう制御を行う。この状態では、主アンテナ４で受信されサーキュレータ３を通過した主アンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１６がフロントエンド５の主アンテナチャンネル５ｃで第１局発信号Ｓ５と混合されることにより生成された第２の第１中間周波数信号Ｓ１８と、ガードアンテナ１６で受信されたガードアンテナ受信ＲＦ信号Ｓ１９がフロントエンド５内のガードアンテナチャンネル５ｆで第１局発信号Ｓ５と混合されることにより生成された後、可変減衰器１８、可変移相器１９で振幅、位相を調整された第３の第１中間周波数信号Ｓ２０とが電力合成器２０に投入されて合成され、主アンテナガードアンテナ合成信号Ｓ２１となり、これが最終的な第１中間周波数信号Ｓ６として受信機６に入力されることになる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
実際には主アンテナ４、ガードアンテナ１６の指向性に応じて一定の俯角範囲を設定し、この角度範囲内で主アンテナガードアンテナ合成信号Ｓ２１の指向性ｆ3 （θ）におけるサイドローブレベルが平均的に低くなるようなＬ2 、δ2 の値を選定してやるのがより実用的な信号処理アルゴリズムである。ここではその実例１として俯角範囲約５０゜〜６５゜、実例２として俯角範囲約４５゜〜５０゜、実例３として俯角範囲約３５゜〜４５゜のサイドローブレベルが平均的に低減されるように可変減衰器１８、可変移相器１９の制御を行った例を示す。実例１においてはＬ2 ／Ｌ1 ＝１／√２（−３ｄＢ）、δ2 −δ1 ＝−９０゜、実例２においてはＬ2 ／Ｌ1 ＝０．３９８（−８ｄＢ）、δ2 −δ1 ＝−１２０゜、実例３においてはＬ2 ／Ｌ1 ＝０．３９８（−８ｄＢ）、δ2 −δ1 ＝１８０゜となるよう振幅、位相制御が行われている。実例１、実例２、実例３に対応する主アンテナガードアンテナ合成信号Ｓ２１の振幅指向性｜ｆ3 （θ）｜の計算値を表示したものをそれぞれ図６、図７、図８に示す。これらの図に併記した主アンテナ４の指向性及びガードアンテナ１６の指向性Ｇ1 （θ）、Ｇ2 （θ）は、それぞれ電力合成器２０の第１の入力端子２０ａ、第２の入力端子２０ｂで観測されるものであり、主アンテナガードアンテナ合成信号Ｓ２１の振幅指向性レベル｜ｆ3 （θ）｜と主アンテナでの受信信号である第２の第１中間周波数信号Ｓ１８の振幅指向性レベルＧ1 （θ）との差異はガードアンテナ受信信号である第３の第１中間周波数信号Ｓ２０との合成によって生じるものである。図を見るとメインビーム正面（俯角０゜方向）の振幅レベルも低下しているが、着目するサイドローブ角度方向範囲におけるサイドローブレベルの低下量は２０ｄＢ程度と大きく、この方向のアンテナサイドローブ９ａが大地１１を照射することによって生じるサイドローブクラッタ１３のレベルを低下させる効果が大であることを期待させる。以上のような処理の流れをフローチャートとして図示したものが図９である。このような閉ループ制御を一定の時間間隔で実行することにより、減衰器制御信号Ｓ２５、移相器制御信号Ｓ２６によって可変移相器１８の減衰量、可変移相器１９の移相量がその都度最適値に設定され、時々刻々変化する移動目標１０のドップラー周波数に対応する俯角方向のサイドローブクラッタ１３のレベルを適宜低下させることができ、移動目標のレーダ反射エコー１５検出時のＳＣ比（信号対クラッタ比）を向上させることができる。この効果を概念的に示したものが図１０である。