(57)【要約】【課題】低スプリアスの送信波を実現し、周波数の有効利用にも貢献する。【解決手段】種信号を生成し（Ｓ１）、種信号の振幅、周波数、位相を様々に変化させ（Ｓ２）、種信号と送信波との定式化に必要なデータを収集して送信機出力後の送信スペクトルを算出し（Ｓ３）、Ｓ１〜Ｓ３の処理を必要回数分繰り返し（Ｓ４）、３つのパラメータのうち、３つ同時に、３つのうち２つを同時に変化させる場合、または、どれか一つを変化させる場合の３パターンを求め、送信機出力の送信波形と種信号との関係式を算出する（Ｓ５）。一方で、必要な低スプリアスが得られるような送信波形の式を算出しておき（Ｓ６）、送信機出力後の波形計算結果との差の二乗をとり（Ｓ７）、その値が最も小さくなるようにパラメータを決定する（Ｓ８）。最終的に、想定される低スプリアスの送信波がよって得られる種信号の波形を一意に決定する（Ｓ９）。【選択図】図２
2007017274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置において、
前記種信号の振幅、周波数、位相のパラメータを変化させ、送信機出力後の波形と種信号の関係を式に表し、予め計算によって求めた低スプリアスの送信波形の式と前述の式が最も一致するように前記パラメータを決定し、決定パラメータに基づいて前記種信号を生成することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置において、
前記種信号の振幅、周波数、位相のパラメータを変化させ、送信機出力後の送信スペクトルの変化を解析し、スプリアスが低減されていれば種信号生成過程にフィードバックさせ、これを繰り返して決定されるパラメータに基づいて前記種信号を生成することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置のレーダ送信信号生成装置において、
前記種信号の振幅、周波数、位相のパラメータを変化させ、送信機出力後の波形と種信号の関係を式に表し、予め計算によって求めた低スプリアスの送信波形の式と前述の式が最も一致するように前記パラメータを決定し、決定パラメータに基づいて前記種信号を生成することを特徴とするレーダ送信信号生成装置。
【請求項４】
送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置のレーダ送信信号生成装置において、
前記種信号の振幅、周波数、位相のパラメータを変化させ、送信機出力後の送信スペクトルの変化を解析し、スプリアスが低減されていれば種信号生成過程にフィードバックさせ、これを繰り返して決定されるパラメータに基づいて前記種信号を生成することを特徴とするレーダ送信信号生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置に係り、特に送信信号に生じるスプリアスを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の気象レーダに代表されるレーダ装置は、送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅させ空間に電波を放射している。ここで、種信号の形状よって空間に放射される電波（送信波）のスプリアスレベルが決まってくるが、従来は、導波管にフィルタを挿入することでスプリアスの低減が図られてきた（例えば非特許文献１参照）。しかしながら、その方法では性能的に限界がある。また、現在、周波数の枯渇が問題となっており、周波数の有効利用という観点でもさらに低スプリアスを実現する必要が出てきており、将来的にはフィルタだけでは対応しきれなくなる可能性がある。
【非特許文献１】吉田  孝  監修「改訂  レーダ技術」P156〜P163  コロナ社
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上述べたように、従来のレーダ装置では、送信波のスプリアス低減に際し、既存の技術では対応しきれなくなってきており、一方で周波数有効利用に関する動きが強まりつつあるため、さらなる低スプリアスの送信波を実現する必要がある。
【０００４】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、更なる低スプリアスの送信波を実現し、周波数の有効利用にも貢献することのできるレーダ装置とそのレーダ送信信号生成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】
【０００５】
上記の目的を達成するために本発明は、送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置とのそのレーダ送信信号生成装置において、前記種信号の振幅、周波数、位相のパラメータを変化させ、送信機出力後の波形と種信号の関係を式に表し、予め計算によって求めた低スプリアスの送信波形の式と前述の式の差の二乗が最も小さくなるように前記パラメータを決定し、決定パラメータに基づいて前記種信号を生成することを特徴とする。
【０００６】
また、送信波の元となる種信号を生成し、これを増幅して空間に放射してその反射波を受信するレーダ装置とそのレーダ送信信号生成装置において、前記種信号の振幅、周波数、位相のパラメータを変化させ、送信機出力後の送信スペクトルの変化を解析し、スプリアスが低減されていれば種信号生成過程にフィードバックさせ、これを繰り返して決定されるパラメータに基づいて前記種信号を生成することを特徴とする。
【０００７】
上記構成によるレーダ装置とそのレーダ送信信号生成装置において、送信種信号は、局部発信機により周波数変換され、送信機により電力増幅され送信波が生成される。この処理の過程で主に非線形処理により種信号が歪められスプリアスの悪化につながる。つまり、種信号の段階では、非常にスプリアスが抑圧されていても、送信機により送信波が形成される段階では、スプリアスが悪化している。本発明の特徴は、この非線形性による歪みを補正し、実際に送信波が形成される段階でも低スプリアスを実現するところにある。
【０００８】
第１の手法として、送信種信号の、振幅、周波数、応答（位相）を様々に変化させ、送信機出力後の波形と種信号の関係を式に表す。さらに、予め計算によって求めた低スプリアスの送信波形の式と前述の式が最も一致するように、パラメータを決定し、低スプリアスが得られる種信号を決定する。
【０００９】
第２の手法として、送信種信号の、振幅、周波数、応答（位相）を様々に変化させ、送信機出力後の送信スペクトルの変化を解析し、スプリアスが低減されていれば種信号生成過程にフィードバックさせる。これを繰り返すことにより、低スプリアスの送信波が実現するような種信号を生成する。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明によれば、更なる低スプリアスの送信波を実現し、周波数の有効利用にも貢献することのできるレーダ装置とそのレーダ送信信号生成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】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係るレーダ装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図である。図１において、信号処理装置１１からの制御に従い、指定された変調方式の中間周波信号のデジタル値（送信種信号）が変調部１２で作成され、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部１３でアナログ化される。作成された中間周波信号は送受信装置１４で局部発振信号によりアップコンバートされた後、電力増幅され、空中線装置１５に供給されて空間に送出される。
【００１３】
上記空中線装置１５から送出された周波数ｆ0 の送信波は、目標（雨粒、晴天乱流等）に当たって戻ってくるが、目標の移動によりドップラー周波数を伴っている。空中線装置１５で受けた受信信号（周波数ｆ0 ＋ｆd ）は、送受信装置１４で増幅された後、ダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１６でデジタル値に変換され、直交検波される。直交検波された信号は復調部１７で複数の変調方式で復調され、信号処理装置１１に送られ、強度・速度・速度幅などの算出処理が行われる。
【００１４】
但し、本発明において、Ｄ／Ａ変換部１３とＡ／Ｄの変換部１６は必要不可欠な装置ではなく、同様の機能を他の装置に持たせることも可能である。
【００１５】
上記構成において、以下にその動作を説明する。
【００１６】
本発明の特徴は、信号処理装置１１、変調部１２、送受信装置１４に集約される。以下に、本発明の具体的な手法について述べる。
【００１７】
処理フローは図２の通りとなっている。まずは、種信号を生成し（ステップＳ１）、種信号の振幅、周波数、応答（位相）を様々に変化させ（ステップＳ２）、種信号と送信波との定式化に必要なデータを収集して送信機出力後の送信スペクトルを算出する（ステップＳ３）。
【００１８】
ステップＳ１〜Ｓ３の処理を必要回数分繰り返し（ステップＳ４）、３つのパラメータのうち、３つ同時に、３つのうち２つを同時に変化させる場合、または、どれか一つを変化させる場合の３パターンを求め、送受信装置１４の送信機出力の送信波形と種信号との関係式を算出する（ステップＳ５）。送信波形の振幅：Ａ(t) 、時刻：ｔ、周波数：ｆ、位相：θとすると、Ａ(t) ＝Ｆ(ｔ，ｆ，θ)と表現される。
【００１９】
一方で、別な処理で予め計算によって、必要な低スプリアスが得られるような送信波形の式Ａ’(ｔ)を算出しておき（ステップＳ６）、最小二乗法等の方式により、送信機出力後の波形計算結果との差の二乗Ｘ２＝｜Ａ’(ｔ)−Ａ(ｔ)｜２をとり（ステップＳ７）、Ｘ２が最も小さくなるように、関数Ｆ内のパラメータを決定する（ステップＳ８）。最終的に、想定される低スプリアスの送信波がよって得られる種信号の波形を一意に決定する（ステップＳ９）。
【００２０】
以上のように、本実施形態の構成によれば、種信号と送信機出力後の関係を式化することで、低スプリアスが得られる送信波を決定しておくようにしているので、その送信波が得られる種信号を決定することができる。この処理によって、送信機等の非線形性処理による波形の歪みも緩和させることができ、従来よりもスプリアスが低減された特性を有する送信波を生成することが可能となる。このことは、近年の周波数有効利用の流れからも有効な技術となる。
【００２１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、種信号の生成方法として、低スプリアス特性の送信波を種信号と送信機出力後の関係式から決定しておき、その送信波が得られる種信号を決定するようにした。第２の実施形態は、他の生成方法を提案するもので、その処理フローは図３に示すようになる。尚、図３において、図２と同一ステップには同一符号を付して示す。
【００２２】
図３において、種信号を生成し（ステップＳ１１）、種信号の振幅、周波数、応答（位相）を様々に変化させ（ステップＳ１２）、種信号と送信波との定式化に必要なデータを収集して送信機出力後の送信スペクトルを算出する（ステップＳ１３）。ここで、送信スペクトルの状況から、より低スプリアスな送信波が実現できているか判断し（ステップＳ１４）、実現されている場合にはステップＳ１１（処理１）に戻り、実現されていない場合には、ステップＳ１２（処理２）に戻り、それぞれの処理を再実行する。
【００２３】
すなわち、種信号の振幅、周波数、応答（位相）を変化させる。３つのパラメータのうち、３つ同時に、３つのうち２つを同時に変化させる場合、または、どれか一つを変化させる場合の３パターンが考えられる。パラメータを変化させて送信機出力後の送信スペクトルを算出する。
【００２４】
送信スペクトルから送信スプリアスがより低減していれば、種信号にフィードバックさせる（処理１）。低減していなければ、図２の処理２へ戻って種信号のパラメータ（振幅、周波数、応答）を変化させ、送信スペクトルを算出する。スプリアスが低減していれば、種信号にフィードバックさせる。この処理を繰り返すことにより、低スプリアスが実現するような種信号に収束させていく。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、種信号の振幅、周波数、応答（位相）を変化させ、送信機出力後の送信スペクトルを解析し、低スプリアスが実現するように種信号にフィードバックをかけることで、送信機等の非線形特性によるスプリアス悪化を緩和させることができる。これにより従来型のレーダ装置よりも大幅にスプリアスを抑制することができる。この技術は、近年の周波数有効利用の流れからも有効な技術となる。
【００２６】
尚、本発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るレーダ装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態の低スプリアス種信号生成の処理手順を示す処理流れ図。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の低スプリアス種信号生成の処理手順を示す処理流れ図。
【符号の説明】
【００２８】
１１…信号処理装置、１２…変調部、１３…Ｄ／Ａ変換部、１４…送受信装置、１５…空中線装置、１６…Ａ／Ｄ変換部、１７…復調部。
【図１】
2007017274.tif 000003
【図２】
2007017274.tif 000004
【図３】
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