(57)【要約】【課題】電力の大きいクラッタを帯域フィルタの帯域外で受信したときでも、受信系が飽和するのを回避することができるレーダ装置を得ること。【解決手段】レーダ装置は、帯域フィルタを通過した信号を基に受信電力を演算し、帯域フィルタを通過した目標信号のドップラ周波数と帯域フィルタの中心周波数との差分値である目標ドップラ周波数誤差を演算し、飛しょう体の姿勢角情報及び速度情報、並びにアンテナビーム指向角を基にメインビームクラッタ周波数を演算し、演算した目標ドップラ周波数誤差及びメインビームクラッタ周波数の情報を用いて帯域フィルタを通過させる信号を目標信号又はメインビームクラッタの何れかに切り替え、演算した受信電力を用いて受信系の利得制御を行う。【選択図】図１
2017166869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体に搭載されるレーダ装置であって、
アンテナ装置を介して受信した受信信号に対する利得制御を行う利得制御部と、
前記利得制御部から伝達された信号の周波数を変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部によって変換された信号に対してフィルタ処理を行う帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを通過した信号を基に受信電力を演算し、前記帯域フィルタを通過した目標信号のドップラ周波数と前記帯域フィルタの中心周波数との差分値である目標ドップラ周波数誤差を演算し、前記飛しょう体の姿勢角情報及び速度情報、並びにアンテナビーム指向角を基にメインビームクラッタの周波数であるメインビームクラッタ周波数を演算する演算部を備え、
前記周波数変換部は、前記演算部が演算した前記目標ドップラ周波数誤差及び前記メインビームクラッタ周波数の各情報を受領し、受領した前記目標ドップラ周波数誤差及び前記メインビームクラッタ周波数の情報を用いて前記帯域フィルタを通過させる信号を前記目標信号又は前記メインビームクラッタの何れかに切り替え、
前記利得制御部は、前記帯域フィルタを通過した信号を基に演算した電力を用いて前記受信信号を利得制御する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
飛しょう体に搭載されるレーダ装置であって、
アンテナ装置を介して受信した受信信号に対する利得制御を行う利得制御部と、
前記利得制御部から伝達された信号の周波数を変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部によって変換された信号に対してフィルタ処理を行う帯域フィルタと、
前記帯域フィルタを通過した信号を基に目標信号の電力を演算し、前記帯域フィルタを通過した目標信号のドップラ周波数と前記帯域フィルタの中心周波数との差分値である目標ドップラ周波数誤差を演算し、前記飛しょう体の姿勢角情報、速度情報及び高度情報、並びにアンテナビーム指向角を基にメインビームクラッタの電力を演算する演算部を備え、
前記周波数変換部は、前記演算部が演算した前記目標ドップラ周波数誤差の情報を受領し、受領した前記目標ドップラ周波数誤差の情報を用いて前記目標信号を前記帯域フィルタの帯域内に通過させ、
前記利得制御部は、前記演算部が演算した前記目標信号の電力及び前記メインビームクラッタの電力を受領し、受領した前記目標信号の電力及び前記メインビームクラッタの電力のうちの大きい方の電力を用いて前記受信信号を利得制御する
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
飛しょう体に搭載され、目標からの反射波を受信し、受信信号に対する利得制御を受信系で行い、帯域フィルタを通過した目標信号を用いて目標の検出処理を行うレーダ装置であって、
前記帯域フィルタを通過した信号を基に受信電力を演算し、前記帯域フィルタを通過した目標信号のドップラ周波数と前記帯域フィルタの中心周波数との差分値である目標ドップラ周波数誤差を演算し、前記飛しょう体の姿勢角情報及び速度情報、並びにアンテナビーム指向角を基にメインビームクラッタの周波数であるメインビームクラッタ周波数を演算し、
演算した前記目標ドップラ周波数誤差及び前記メインビームクラッタ周波数の情報を用いて前記帯域フィルタを通過させる信号を前記目標信号又は前記メインビームクラッタの何れかに切り替え、
演算した前記受信電力を用いて前記受信系の利得制御を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
飛しょう体に搭載され、目標からの反射波を受信し、受信信号に対する利得制御を受信系で行い、帯域フィルタを通過した目標信号を用いて目標の検出処理を行うレーダ装置であって、
前記帯域フィルタを通過した信号を基に目標信号の電力を演算し、前記帯域フィルタを通過した目標信号のドップラ周波数と前記帯域フィルタの中心周波数との差分値である目標ドップラ周波数誤差を演算し、前記飛しょう体の姿勢角情報、速度情報及び高度情報、並びにアンテナビーム指向角を基にメインビームクラッタの電力を演算し、
演算した前記目標ドップラ周波数誤差の情報を用いて前記目標信号を前記帯域フィルタの帯域内に通過させ、
演算した前記目標信号の電力及び前記メインビームクラッタの電力のうちの大きい方の電力を用いて前記受信系の利得制御を行う
ことを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機又はミサイルに代表される飛しょう体に搭載されるレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置として、下記特許文献１には、受信系の飽和を防止するため、受信電力レベルをモニタし減衰器の減衰量を可変することで、受信電力を常に一定に制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１６０４１５号公報（第９頁、第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の通り、特許文献１に開示された従来のレーダ装置では、受信電力を一定に制御するため、受信電力レベルをモニタし、減衰器の減衰量を可変する制御を行っていた。
【０００５】
しかしながら、従来のレーダ装置では、目標とクラッタをドップラ周波数で分離し、帯域フィルタを通過した目標信号の電力のみで利得制御を行っていたため、帯域フィルタの帯域外に電力が大きいクラッタを受信したときに、必要な利得制御ができず、受信系が飽和するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力の大きいクラッタを帯域フィルタの帯域外で受信したときでも、受信系が飽和するのを回避することができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、飛しょう体に搭載され、目標からの反射波を受信し、受信信号に対する利得制御を受信系で行い、帯域フィルタを通過した目標信号を用いて目標の検出処理を行うレーダ装置であって、帯域フィルタを通過した信号を基に受信電力を演算し、帯域フィルタを通過した目標信号のドップラ周波数と帯域フィルタの中心周波数との差分値である目標ドップラ周波数誤差を演算し、飛しょう体の姿勢角情報及び速度情報、並びにアンテナ装置のビーム指向角を基にメインビームクラッタの周波数であるメインビームクラッタ周波数を演算し、演算した目標ドップラ周波数誤差及びメインビームクラッタ周波数の情報を用いて帯域フィルタを通過させる信号を目標信号又はメインビームクラッタの何れかに切り替え、演算した受信電力を用いて受信系の利得制御を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力の大きいクラッタを帯域フィルタの帯域外で受信したときでも、受信系が飽和するのを回避することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１のレーダ装置における帯域フィルタの周波数軸上での切り替わりの様子を示す図
【図３】実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１及び実施の形態２の演算部に係るハードウェア構成の一例を示すブロック図
【図５】実施の形態１及び実施の形態２の演算部に係るハードウェア構成の他の例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係るレーダ装置は、図１に示すように、目標及びクラッタからの反射信号を受信するアンテナ装置１と、アンテナ装置１を介して受信した受信信号の受信利得を制御する利得制御部２と、利得制御部２によって利得制御された受信信号の周波数（以下、適宜「受信周波数」という）を変換する周波数変換部３と、周波数変換部３によって変換された信号に対してフィルタ処理を行うフィルタ部４と、フィルタ部４を通過した信号を使用して後述する受信電力及び目標ドップラ周波数誤差を演算する演算部５と、を備える。なお、利得制御部２、周波数変換部３及びフィルタ部４は、レーダ装置における受信系８を構成する。
【００１２】
次に、各部の動作について説明する。アンテナ装置１は、目標からの反射信号を受信するために空間にレーダ信号を放射する。ところが、アンテナ装置１が受信する反射信号には、目標からの反射信号以外に、地面、海面、雨などからの不要な反射信号も含まれる。このような不要な反射信号は、クラッタと呼ばれている。なお、飛しょう体に搭載されるレーダ装置において、帯域外で受信されるクラッタの中で電力の大きい代表的なものとしては、アンテナ装置１のメインビームで受信されるクラッタ、すなわちメインビームクラッタが例示される。アンテナ装置１が受信した受信信号は、後段の利得制御部２に送られる。
【００１３】
利得制御部２は、可変減衰器２０及び自動利得制御部２２を含む。自動利得制御部２２は、後述する受信電力演算部５０が演算した受信電力の情報を基に、可変減衰器２０の出力が飽和しないように可変減衰器２０の減衰量を調整するための信号を可変減衰器２０に出力する。可変減衰器２０は、自動利得制御部２２から出力される減衰量に従って、受信信号の減衰量を可変する。可変減衰器２０の出力信号は、後段の周波数変換部３に送られる。
【００１４】
周波数変換部３は、ミキサ３０、発振器３２及び周波数設定部３４を含む。周波数設定部３４は、後述する目標ドップラ周波数誤差演算部５２から出力される帯域フィルタ４０の中心周波数と目標信号のドップラ周波数との差分情報を基に発振器３２への周波数制御量を設定する。発振器３２は、周波数設定部３４から出力される周波数制御量に従い、ミキサ３０に付与するための周波数信号を発生する。ミキサ３０は、発振器３２が生成した周波数信号をローカル信号として使用し、可変減衰器２０によって利得制御された受信信号の周波数を低い側にシフトする。ミキサ３０によって、周波数変換された信号は、フィルタ部４に送られる。
【００１５】
フィルタ部４は、帯域フィルタ４０を含む。帯域フィルタ４０は、帯域内の周波数の信号を通過させ、帯域外の周波数の信号の通過を阻止する機能を有する。帯域フィルタ４０によってフィルタリング処理された信号は、演算部５に送られる。
【００１６】
演算部５は、受信電力演算部５０、目標ドップラ周波数誤差演算部５２及びクラッタ周波数演算部５４を含む。また、演算部５には、姿勢角センサ１２からの姿勢角情報、速度センサ１４からの速度情報及びアンテナ装置１からのアンテナビーム指向角が入力される。
【００１７】
受信電力演算部５０は、帯域フィルタ４０を通過した信号を基に受信電力を演算する。目標ドップラ周波数誤差演算部５２は、帯域フィルタ４０の中心周波数と、目標信号のドップラ周波数との差分を演算する。クラッタ周波数演算部５４は、姿勢角センサ１２からの姿勢角情報、アンテナ装置１からのアンテナビーム指向角及び速度センサ１４からの速度情報を基にメインビームクラッタ周波数を演算すると共に、帯域フィルタ４０の中心周波数と、メインビームクラッタ周波数との差分を演算する。目標ドップラ周波数誤差演算部５２が演算した周波数差の差分情報（以下、便宜的に「第１の差分情報」と称する）及びクラッタ周波数演算部５４が演算した周波数差の差分情報（以下、便宜的に「第２の差分情報」と称する）は、周波数設定部３４に伝達される。
【００１８】
周波数設定部３４を含む周波数変換部３の動作については、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１のレーダ装置における帯域フィルタ４０の周波数軸上での切り替わりの様子を示す図である。
【００１９】
図２において、太実線で示す波形はメインビームクラッタの受信電力波形である。目標が接近目標の場合、メインビームクラッタのピーク周波数よりも目標信号のドップラ周波数は高くなる。このため、図示のようにメインビームクラッタのピークよりも右側に目標信号が表れる。
【００２０】
目標ドップラ周波数誤差演算部５２が演算した第１の差分情報を受信した周波数設定部３４は、第１の差分情報に対応した周波数制御量（以下、便宜的に「第１の周波数制御量」と称する）を発振器３２に出力する。発振器３２は、第１の周波数制御量に対応した発振周波数の信号をミキサ３０に出力する。ここで、第１の差分情報は、上述したように帯域フィルタ４０の中心周波数と目標信号のドップラ周波数との差分を表しているため、第１の差分情報によって発振器３２の発振周波数が制御されるとき、当該ドップラ周波数成分を有する目標信号の周波数軸上の位置は、帯域フィルタ４０における中心周波数の位置となる。
【００２１】
同様に、クラッタ周波数演算部５４が演算した第２の差分情報が周波数設定部３４に出力されると、周波数設定部３４は、第２の差分情報に対応した周波数制御量（以下、便宜的に「第２の周波数制御量」と称する）を発振器３２に出力する。発振器３２は、第２の周波数制御量に対応した発振周波数の信号をミキサ３０に出力する。ここで、第２の差分情報は、上述したように帯域フィルタ４０の中心周波数とメインビームクラッタ周波数との差分を表しているため、第２の差分情報によって発振器３２の発振周波数が制御されるとき、メインビームクラッタの位置は、帯域フィルタ４０における中心周波数の位置となる。
【００２２】
このようにして、周波数軸上における帯域フィルタ４０の位置は、図２に示すように、目標信号とメインビームクラッタとの間を、交互に移動する動作となる。すなわち、帯域フィルタ４０の中心周波数は変わらないが、ミキサ３０によって周波数変換される周波数が変化する。このため、変換後の目標信号の周波数、又は変換後のメインビームクラッタの周波数を基準にとれば、帯域フィルタ４０の位置は、図２に示すように、目標信号とメインビームクラッタとの間を交互に移動する動作となる。
【００２３】
一方、帯域フィルタ４０の中心周波数を固定して考えれば、第１の周波数制御量及び第２の周波数制御量によって発振器３２の発振周波数が制御されると、ミキサ３０を通過した目標信号及びクラッタ信号は、交互に帯域フィルタ４０の中心周波数に遷移する。これにより、目標信号及びメインビームクラッタは、交互に帯域フィルタ４０を通過する動作となる。
【００２４】
何れにしても、受信電力演算部５０には、帯域フィルタ４０を通過した目標信号又はメインビームクラッタが入力される。このため、受信電力演算部５０では、目標信号の受信電力又はメインビームクラッタの受信電力が演算される。また、これにより、自動利得制御部２２では、目標信号を飽和させない第１の減衰量及びクラッタ信号を飽和させない第２の減衰量のうちで、大きい方の減衰量が可変減衰器２０に出力される。
【００２５】
なお、周波数設定部３４による第１の周波数制御量と第２の周波数制御量との切り替えは、周期的に行ってもよいし、周期的でなくてもよい。
【００２６】
また、第１の周波数制御量と第２の周波数制御量との切り替えを周期的に行う場合、切り替えの周期は、原理的には任意でよい。ただし、切り替えの周期が長くなると目標の検出又は更新ができない時間が長くなるので、目標の検出及び更新に要する時間よりも速い周期で切り替えることが好ましい。
【００２７】
以上説明したように、実施の形態１に係るレーダ装置によれば、アンテナビーム指向角、飛しょう体の速度及び姿勢角の情報を基にメインビームクラッタ周波数を演算し、目標信号のドップラ周波数及びメインビームクラッタ周波数の情報を用いて帯域フィルタを通過させる信号を目標信号又はメインビームクラッタの何れかに切り替え、帯域フィルタを通過させた信号を基に目標信号の電力及びメインビームクラッタの電力を演算し、演算した電力を用いて利得制御することとしたので、目標信号電力及びメインビームクラッタ電力のうちの大きい方の電力を用いた利得制御が行われることになり、レーダ装置の受信系が飽和するのを回避することが可能となる。
【００２８】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。図１に示す実施の形態２に係るレーダ装置との相違点は、演算部５の構成、演算部５での演算内容、及び演算部５の演算結果の出力先である。具体的に説明すると、図１では、クラッタ周波数を演算するクラッタ周波数演算部５４を有していたが、図３では、クラッタ電力を演算するクラッタ電力演算部５６を有している。また、図１では、演算したクラッタ周波数の情報を周波数変換部３の周波数設定部３４に出力していたが、図３では、演算したクラッタ電力の情報を利得制御部２の自動利得制御部２２に出力している。なお、その他については、実施の形態１に係る構成と同一もしくは同等であり、図１と同一もしくは同等の構成部には、同一の符号を付して、重複する説明は割愛する。
【００２９】
つぎに、実施の形態２に係るレーダ装置の要部動作について図３を参照して説明する。
【００３０】
図３の構成では、周波数設定部３４には、目標ドップラ周波数誤差演算部５２で演算した第１の差分情報のみが入力されるため、帯域フィルタ４０を通過する信号は目標信号及び帯域フィルタ４０の帯域に含まれるドップラ成分を有する信号のみである。よって、メインビームクラッタからの反射信号は帯域外の信号となる。このため、受信電力演算部５０は、メインビームクラッタの電力演算は行わず、目標信号の電力演算のみを行う。
【００３１】
一方、図示のように、演算部５のクラッタ電力演算部５６には、姿勢角センサ１２からの姿勢角情報、速度センサ１４からの速度情報、高度センサ１６からの高度情報及びアンテナ装置１からのアンテナビーム指向角が入力される。
【００３２】
クラッタ電力演算部５６は、姿勢角センサ１２からの姿勢角情報、アンテナ装置１からのアンテナビーム指向角、速度センサ１４からの速度情報、及び高度センサ１６からの高度情報を基にメインビームクラッタの電力を演算する。クラッタ電力演算部５６が演算した電力情報は、自動利得制御部２２に伝達される。
【００３３】
自動利得制御部２２には、受信電力演算部５０が演算した目標信号の電力情報も伝達される。自動利得制御部２２は、受信電力演算部５０から出力される電力情報及びクラッタ電力演算部５６から出力される電力情報のうちの大きい方の電力情報を選択し、選択した電力情報によって規定される減衰量を可変減衰器２０に出力する。可変減衰器２０は、自動利得制御部２２から出力される減衰量に従って、受信信号の減衰量を可変する。これにより、自動利得制御部２２から出力される減衰量は、目標信号電力及びメインビームクラッタ電力のうちの大きい方の電力に基づく減衰量が選択されるので、可変減衰器２０の出力は飽和せずに後段のミキサ３０に送られる。
【００３４】
以上説明したように、実施の形態２に係るレーダ装置によれば、アンテナビーム指向角、飛しょう体の速度、姿勢角及び高度の情報を基にメインビームクラッタ電力を演算し、目標信号電力及びメインビームクラッタ電力のうちの大きい方の電力を用いて利得制御することとしたので、レーダ装置の受信系が飽和するのを回避することが可能となる。
【００３５】
最後に、実施の形態１，２における演算部５の機能をソフトウェアで実現する際のハードウェア構成について、図４を参照して説明する。なお、利得制御部２における、自動利得制御部２２の機能をソフトウェアで実現してもよい。
【００３６】
演算部５の機能をソフトウェアで実現する場合には、図４に示すように、演算を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置）２００、ＣＰＵ２００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ２０２及び信号の入出力を行うインタフェース２０４を含む構成とすることができる。なお、ＣＰＵ２００は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などと称されるものであってもよい。また、メモリ２０２とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性又は揮発性の半導体メモリなどが該当する。
【００３７】
具体的に、メモリ２０２には、演算部５の機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ２００は、インタフェース２０４を介して、必要な情報の授受を行うことにより、本実施の形態で説明された各種の演算処理を実行する。
【００３８】
なお、図４に示すＣＰＵ２００及びメモリ２０２は、図５のように処理回路２０３に置き換えてもよい。処理回路２０３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００３９】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  アンテナ装置、２  利得制御部、３  周波数変換部、４  フィルタ部、５  演算部、１２  姿勢角センサ、１４  速度センサ、１６  高度センサ、２０  可変減衰器、２２  自動利得制御部、３０  ミキサ、３２  発振器、３４  周波数設定部、４０  帯域フィルタ、５０  受信電力演算部、５２  目標ドップラ周波数誤差演算部、５４  クラッタ周波数演算部、５６  クラッタ電力演算部、２００  ＣＰＵ、２０２  メモリ、２０３  処理回路、２０４  インタフェース。
【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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