(57)【要約】【課題】アンテナビームの走査を電気的に行って目標物の検出を実現する電子走査式レーダ装置を提供する。【解決手段】複数のアンテナ素子に対応してそれぞれ位相器、送信部、受信部を設け、送信部からの送信信号を位相器を介して複数のアンテナ素子から送信し、かつ複数のアンテナ素子で受信した信号を位相器を介して受信部で受信する送受信ユニットを備え、この送受信ユニットに対応して一次反射鏡を配置する。そして送受信ユニットのそれぞれの送信部に送信信号源からの信号を分配供給し、それぞれの受信部で受信した信号を合成器で合成し、各位相器の位相量をそれぞれ制御して一次反射鏡からのビームの走査を電気的に行い、合成器で合成処理された信号を受信処理することで目標物の検出を行う。【選択図】  図１
2007218786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子に対応してそれぞれ位相器、送信部、受信部を設け、前記送信部からの送信信号を前記位相器を介して前記複数のアンテナ素子から送信し、前記複数のアンテナ素子で受信した信号を前記位相器を介して前記受信部で受信し、前記位相器での位相量をそれぞれ制御可能にした送受信ユニットと、
前記送受信ユニットの前記送信部に送信信号源からの信号を分配供給する分配器と、
前記送受信ユニットの前記受信部で受信した信号を合成する合成器と、
前記送受信ユニットの前記位相器の位相量をそれぞれ制御する制御部と、
前記合成器で合成処理された信号を受信処理する信号処理部と、
前記送受信ユニットの複数のアンテナ素子に対応して共通に配置された一次反射鏡とを具備し、ビームの走査を電気的に行うことを特徴とする電子走査式レーダ装置。
【請求項２】
前記送受信ユニットと前記一次反射鏡とで構成されるアンテナを少なくとも２つ備え、一方のアンテナで第１の方向にビームを走査するとともに、他方のアンテナで前記第１の方向と交差する第２の方向にビームを走査するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子走査式レーダ装置。
【請求項３】
複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子に対応してそれぞれ位相器、送信部、受信部を設け、前記送信部からの送信信号を前記位相器を介して前記複数のアンテナ素子から送信するとともに、前記複数のアンテナ素子で受信した信号を前記位相器を介して前記受信部で受信し、前記位相器での位相量をそれぞれ制御可能にした第１，第２の送受信ユニットと、
前記第１の送受信ユニット及び前記第２の送受信ユニットのそれぞれの送信部に送信信号源からの信号を分配供給する分配器と、
前記第１の送受信ユニット及び前記第２の送受信ユニットのそれぞれの受信部で受信した信号を合成する合成器と、
前記第１，第２の送受信ユニットの前記位相器の位相量をそれぞれ制御する制御部と、
前記合成器で合成処理された信号を受信処理する信号処理部と、
前記第１送受信ユニットの複数のアンテナ素子に対応して配置され、水平面内をビーム走査する方位アンテナを形成する第１の一次反射鏡と、
前記第２送受信ユニットの複数のアンテナ素子に対応して配置され、垂直面内をビーム走査する高低アンテナを形成する第２の一次反射鏡と、
を具備したことを特徴とする電子走査式レーダ装置。
【請求項４】
前記第１，第２の送受信ユニットでの送受信を切換える切換えスイッチを備え、前記第１，第２の一次反射鏡からのビームを交互に走査することを特徴とする請求項３記載の電子走査式レーダ装置。
【請求項５】
前記第１，第２の送受信ユニットにそれぞれ設けられた前記送信部は、前記送信信号源からの信号を増幅する電力増幅器を含み、前記受信部は受信信号を増幅する低雑音増幅器を含むことを特徴とする請求項３記載の電子走査式レーダ装置。
【請求項６】
前記位相器と、前記送信部及び前記受信部の間に、送受信の分離を行うサーキュレータを配置したことを特徴とする請求項３記載の電子走査式レーダ装置。
【請求項７】
前記第１，第２の一次反射鏡はそれぞれ反射鏡駆動部によって駆動されることを特徴とする請求項３記載の電子走査式レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平面内をビーム走査する方位アンテナと、垂直面内をビーム走査する高低アンテナから構成され、それぞれのビームを交互に走査することにより航空機等の位置を検出する電子走査式レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機等の位置を検出するために精測進入レーダ（Precision Approach Radar）による電子走査式レーダ装置が用いられている。例えば非特許文献１には、ＰＡＲアンテナを用いた電子走査式レーダ装置が記載されている。
【０００３】
非特許文献１に記載のＰＡＲアンテナは、図４に示すように、水平面内をビーム走査する方位アンテナ１００と、垂直面内をビーム走査する高低アンテナ２００を備えている。方位アンテナ１００は、スロット放射器１０１と一次反射鏡１０２を有し、高低アンテナ２００はスロット放射器２０１と一次反射鏡２０２を有している。
【０００４】
そして送受信装置３００にて発生した送信波が切換えスイッチ４００によって方位アンテナ１００または高低アンテナ２００に選択的に供給され、方位アンテナ１００及び高低アンテナ２００のスロット放射器１０１，２０１により送信波が放射され、一次反射鏡１０２，２０２で反射された後、アンテナビームが形成される。スロット放射器１０１，２０１は放射器駆動部（図示せず）によって駆動され、ビームを走査する。また、一次反射鏡１０２，２０２は反射鏡駆動部（図示せず）によって駆動される。
【０００５】
一方、航空機等の目標物で反射された受信波は方位アンテナ１００または高低アンテナ２００の一次反射鏡１０２，２０２を介してスロット放射器１０１，２０１により受信され、切換えスイッチ４００を経由し送受信装置３００に入力される。送受信装置３００では、受信信号を増幅し、ＲＦ信号からＩＦ信号に周波数変換を行った後、信号処理することで目標物の位置を検出する。
【０００６】
上記したビーム走査は、スロット放射器１０１，１０２により実現されるが、このスロット放射器として、可変幅の導波管と複数のスロットアンテナを用いた例が非特許文献１に記載されており、導波管の管幅を調整することにより、ビームの最大指向方向（ノーズ方向）を走査することができるようになっている。
【０００７】
しかしながら、従来の電子走査式レーダ装置では、スロット放射器として可変幅の導波管を用いているため、構造的に複雑になるという欠点があった。
【非特許文献１】「改定レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、平成８年１０月１日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の電子走査式レーダ装置では、スロット放射器として可変幅の導波管を用いているため、構造的に複雑になるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、アンテナビームの走査を電気的に行って目標物の検出を実現する電子走査式レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の電子走査式レーダ装置は、複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子に対応してそれぞれ位相器、送信部、受信部を設け、前記送信部からの送信信号を前記位相器を介して前記複数のアンテナ素子から送信し、前記複数のアンテナ素子で受信した信号を前記位相器を介して前記受信部で受信し、前記位相器での位相量をそれぞれ制御可能にした送受信ユニットと；前記送受信ユニットの前記送信部に送信信号源からの信号を分配供給する分配器と；前記送受信ユニットの前記受信部で受信した信号を合成する合成器と；前記送受信ユニットの前記位相器の位相量をそれぞれ制御する制御部と；前記合成器で合成処理された信号を受信処理する信号処理部と；前記送受信ユニットの複数のアンテナ素子に対応して共通に配置された一次反射鏡と；を具備しビームの走査を電気的に行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本願発明の電子走査式レーダ装置は、複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子に対応してそれぞれ位相器、送信部、受信部を設け、前記送信部からの送信信号を前記位相器を介して前記複数のアンテナ素子から送信するとともに、前記複数のアンテナ素子で受信した信号を前記位相器を介して前記受信部で受信し、前記位相器での位相量をそれぞれ制御可能にした第１，第２の送受信ユニットと；前記第１の送受信ユニット及び前記第２の送受信ユニットのそれぞれの送信部に送信信号源からの信号を分配供給する分配器と；前記第１の送受信ユニット及び前記第２の送受信ユニットのそれぞれの受信部で受信した信号を合成する合成器と；前記第１，第２の送受信ユニットの前記位相器の位相量をそれぞれ制御する制御部と；前記合成器で合成処理された信号を受信処理する信号処理部と；前記第１送受信ユニットの複数のアンテナ素子に対応して配置され、水平面内をビーム走査する方位アンテナを形成する第１の一次反射鏡と；前記第２送受信ユニットの複数のアンテナ素子に対応して配置され、垂直面内をビーム走査する高低アンテナを形成する第２の一次反射鏡と；を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、方位アンテナおよび高低アンテナから構成されるＰＡＲにおいて、アンテナビームの走査を電気的に行って、航空機等の検出を実現する電子走査式レーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の電子走査式レーダ装置の一実施形態の構成を概略的に示すブロック図、図２は同実施形態の詳細な構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１の電子走査式レーダ装置は、水平面内をビーム走査する方位アンテナ１と、垂直面内をビーム走査する高低アンテナ２を備えている。方位アンテナ１は、送受信ユニット１０と、一次反射鏡３１、及び一次反射鏡３１を駆動する反射鏡駆動部３２を有している。また、高低アンテナ２も同様に、送受信ユニット２０と、一次反射鏡３３、及び一次反射鏡３３を駆動する反射鏡駆動部３４を有している。
【００１６】
さらに、送受信装置４０、信号処理装置５０、切換えスイッチ６０を備え、送受信装置４０内の送信信号源で発生した送信波が、切換えスイッチ６０によって方位アンテナ１または高低アンテナ２に選択的に供給される。方位アンテナ１及び高低アンテナ２の送受信ユニット１０，２０からは送信波が放射され、一次反射鏡３１，３３で反射された後、アンテナビームが形成され、送信ビームを連続的に発生して監視領域を監視する。尚、一次反射鏡３１，３３は、図４の一次反射鏡１０２，２０２と同様の構成を有しており、一次反射鏡３１，３３は反射鏡駆動部３２，３４によって駆動される。
【００１７】
また、航空機等の目標物で反射された受信波は方位アンテナ１または高低アンテナ２の一次反射鏡３１，３３を介して送受信ユニット１０，２０により受信され、切換えスイッチ６０を経由して送受信装置４０に入力される。送受信装置４０では、受信したＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換を行い、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）した後、信号処理装置５０に供給する。そしてこの信号処理装置５０での信号処理結果を用いて目標物の位置を検出し、ディスプレイ（図示せず）に表示するようにしている。
【００１８】
図２は、送受信ユニット１０，２０及び送受信装置４０の詳細回路を示すものである。尚、送受信ユニット１０と２０は、同様の構成であるため、図２では、送受信ユニット１０の細部構成のみを図示し、送受信ユニット２０の細部構成については省略している。
【００１９】
図２において、送受信ユニット１０は、放射器１１（アンテナ）、位相器１２、サーキュレータ１３、送信部１４、受信部１５を１ブロックとし、ｎ個のブロック１０ａ〜１０ｎで構成されている。そして各ブロック１０ａ〜１０ｎの出力を合成することによりアンテナビームが形成される。
【００２０】
送信部１４は、送信信号を増幅する電力増幅器を含み、サーキュレータ１３は送受信の分離を行う非可逆回路素子である。位相器１２は、送信信号の位相を制御するもので、受信部１５は受信信号を増幅する低雑音増幅器を含む。
【００２１】
送受信装置４０からの送信波は、分配器７０によって各ブロックに分配され、送信部１４にて必要な電力に増幅され、サーキュレータ１３、位相器１２を経由して放射器１１から空間に放射される。一方、受信波は放射器１１にて受信され、位相器１２、サーキュレータ１３を通して受信部１５に入力され、受信信号の増幅を行った後、合成器８０によって合成され、送受信装置４０を介して信号処理装置５０へ入力される。
【００２２】
送受信装置４０は、送信機４１、受信機４２を有する。送信機４１は送信信号源を構成し、発振部４４、及び発振器４４からの信号をＲＦ信号に変換するＲＦ回路４５を含む。また、受信機４２は、受信したＲＦ信号をＩＦ信号に変換するＩＦ回路４６と、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理装置５０に供給するＡ／Ｄ変換部４７を含む。
【００２３】
信号処理装置５０は制御部５１を含み、制御部５１は、前記位相器１２の位相を制御し、対応する放射器１１からの送信信号の位相を制御する。また、切換えスイッチ６０の切換え制御を行い、前記一次反射鏡３１，３３からのビームを交互に走査する。
【００２４】
次に図２の電子走査式レーダ装置の動作について説明する。
【００２５】
送受信ユニット１０内にある位相器１２の位相量を変化させると、空間に放射される電波の位相が変化する。空中線のビームは各ブロックの出力を合成することにより決定されるので、ビームの最大指向方向（ノーズ方向）の走査は、各ブロック１０ａ〜１０ｎの位相器１２の位相量を可変させることで可能となる。また、受信についても同様に各ブロックの１０ａ〜１０ｎ位相器１２にて位相量を可変させることにより受信ビームの走査が可能となる。
【００２６】
図３（ａ）は、位相器１２での位相量を変化させた場合の、方位アンテナ１からの送信ビームの走査例を示したものであり、実線は各ブロックの１０ａ〜１０ｎの位相器１２での位相量がほぼ同一の場合であり、点線は各ブロックの１０ａ〜１０ｎの位相器１２での位相量を変化させた場合を示している。また、図３（ｂ）は高低アンテナ２での送信ビームの走査例を示したものである。
【００２７】
従来の方式では、ビーム走査を行うためにはスロット放射器を構成する導波管の管幅を機械的に調整する必要があったが、本発明の実施形態では、電気的にビーム走査を行うことができるため、位相調整が正確かつ容易であり、構成を簡略化することができる。また、駆動機構のメンテナンスも不要であり、装置の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、方位アンテナ１と高低アンテナ２に分離してビーム走査を行うことにより、ビーム走査に必要な送受信ユニット１０、２０の数を少なくすることができ、装置の価格、信頼性の向上を図ることができる。
【００２９】
尚、送受信ユニット１０内にある送信部１４、受信部１５は、送受信装置４０内に配置することもできるが、放射器１１までの距離が長くなり、送受信時のロスが多くなるため、送受信ユニット１０内に配置するのが良い。
【００３０】
このように、本発明によれば、「方位空中線」および「高低空中線」から構成されるＰＡＲにおいて、ビーム走査を電気的に行うことにより航空機等の目標物の検出を実現することができる。
【００３１】
また、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内で他の変形例も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の電子走査式レーダ装置の一実施形態を示すブロック図。
【図２】同実施形態の電子走査式レーダ装置の詳細な構成を示すブロック図。
【図３】同実施形態における方位アンテナ及び高低アンテナからの送信ビームを説明する説明図。
【図４】従来の電子走査式レーダ装置の一例を示す概念図。
【符号の説明】
【００３３】
１…方位アンテナ
２…高低アンテナ
１０，２０…送受信ユニット
１１…放射器
１２…位相器
１３…サーキュレータ
１４…送信部
１５…受信部
３１，３３…一次反射鏡
３２，３４…反射鏡駆動部
４０…送受信装置
５０…信号処理装置
５１…制御部
６０…切換えスイッチ
７０…分配器
８０…合成器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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