(57)【要約】【課題】装置の容積を抑制しつつ、単一の装置で周波数の離れた２つの周波数帯を使用できるレーダ装置を得ること。【解決手段】レーダ装置は、アンテナ素子群、送受信モジュール群及び受信機を有する。アンテナ素子群は、複数の高周波数帯用アンテナ素子及び１つ以上の低周波数帯用アンテナ素子を有する。送受信モジュール群は、高周波数帯用アンテナ素子と同数の高周波数帯用送受信モジュール及び低周波数帯用アンテナ素子と同数の低周波数帯用送受信モジュールを有する。受信機は、高周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートする高周波数帯用ダウンコンバータ６、高周波数帯用ダウンコンバータ６からの信号及び低周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートする低周波数帯用ダウンコンバータ７、並びに高周波数帯用ダウンコンバータ６からの信号及び低周波数帯用送受信モジュールからの信号のうちの何れかを低周波数帯用ダウンコンバータ７に導く切替器８を備える。【選択図】図２
2017219311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受共用の複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子群と、
複数の前記アンテナ素子に対応して設けられる複数の送受信モジュールを有する送受信モジュール群と、
複数の前記送受信モジュールからの信号を共用で受信処理する受信機と、
前記受信機からのビデオ信号に対する信号処理を行って目標の距離及び方位を演算する信号処理器と、
を備え、
前記アンテナ素子群は、
複数の高周波数帯用アンテナ素子と、
１つ以上の低周波数帯用アンテナ素子と、
を有し、
前記送受信モジュール群は、
前記高周波数帯用アンテナ素子と同数の高周波数帯用送受信モジュールと、
前記低周波数帯用アンテナ素子と同数の低周波数帯用送受信モジュールと、
を有し、
前記受信機は、
前記高周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートする高周波数帯用ダウンコンバータと、
前記高周波数帯用ダウンコンバータからの信号及び前記低周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートする低周波数帯用ダウンコンバータと、
前記高周波数帯用ダウンコンバータからの信号及び前記低周波数帯用送受信モジュールからの信号のうちの何れかを前記低周波数帯用ダウンコンバータに導く切替器と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
複数の高周波数帯用アンテナ素子と、１つ以上の低周波数帯用アンテナ素子と、を有するアンテナ素子群と、
前記高周波数帯用アンテナ素子と同数の高周波数帯用送受信モジュールと、前記低周波数帯用アンテナ素子と同数の低周波数帯用送受信モジュールと、を有する送受信モジュール群と、
前記送受信モジュール群からの信号をダウンコンバートする受信機と、
を備え、
前記受信機は、前記高周波数帯用送受信モジュールからの信号を、高周波数帯用ダウンコンバータで、前記低周波数帯用送受信モジュールからの信号と同じ周波数帯にダウンコンバートすると共に、前記高周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートした信号と低周波数帯用送受信モジュールからの入力信号とを切り替えて出力することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
複数の前記高周波数帯用アンテナ素子及び複数の前記高周波数帯用送受信モジュール、並びに、１つの低周波数帯用アンテナ素子及び１つの低周波数帯用送受信モジュールで構成されるブロックを構成単位とし、
高周波数帯の信号処理では、１ブロックで構成されるサブアレーでディジタルビームフォーミング処理を行い、低周波数帯の信号処理では、複数ブロックで構成されるフルアレーでディジタルビームフォーミング処理を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に係り、特に、複数のアンテナ素子からのアンテナビームをディジタル処理で形成するディジタルビームフォーミング（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｉｎｇ：以下「ＤＢＦ」と称する）処理に用いて好適なレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、使用する周波数帯によって遠距離捜索に有利である、もしくは精測に有利であるといった、相反する２つの特徴を有している。現状のレーダ装置では、周波数帯の大きく離れた２つの周波数帯を単一のレーダ装置で実現しようとする場合、容積を抑えるために構成要素であるアンテナ素子を共用で使用する考え方がある。下記特許文献１には、同一の開口内に複数の周波数帯域でそれぞれ動作する直交偏波テーパスロットアレーアンテナによって、広い周波数帯域で動作するアンテナ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２９９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナ素子を共用しても、効率及び出力の著しい低下によって充分な性能値を満たせないのが現状である。性能を確保しようとすると、各々の周波数帯用機器を搭載することが必要になるので、容積が増大してしまい搭載性及び重量に問題が生じてしまう。このため、搭載容積に制限がある場合は使用する周波数帯を片方に絞るか、中間の周波数帯を使用するかの選択を行い、搭載容積に余裕がある場合には、各々の周波数帯用に２つのレーダ装置を設置するのが、現状のシステム構成であった。このため、装置の容積が大きくならず、単一の装置で周波数の離れた２つの周波数帯を使用できるレーダ装置が要望されていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置の容積を抑制しつつ、単一の装置で周波数の離れた２つの周波数帯を使用できる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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係るレーダ装置は、送受共用の複数のアンテナ素子を有するアンテナ素子群、複数のアンテナ素子に対応して設けられる複数の送受信モジュールを有する送受信モジュール群、複数の送受信モジュールからの信号を共用で受信処理する受信機、及び受信機からのビデオ信号に対する信号処理を行って目標の距離及び方位を演算する信号処理器を備える。アンテナ素子群は、複数の高周波数帯用アンテナ素子及び１つ以上の低周波数帯用アンテナ素子を有する。送受信モジュール群は、高周波数帯用アンテナ素子と同数の高周波数帯用送受信モジュール及び低周波数帯用アンテナ素子と同数の低周波数帯用送受信モジュールを有する。受信機は、高周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートする高周波数帯用ダウンコンバータ、高周波数帯用ダウンコンバータからの信号及び低周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートする低周波数帯用ダウンコンバータ、並びに、高周波数帯用ダウンコンバータからの信号及び低周波数帯用送受信モジュールからの信号のうちの何れかを低周波数帯用ダウンコンバータに導く切替器を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、装置の容積を抑制しつつ、単一の装置で周波数の離れた２つの周波数帯を使用できるレーダ装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】図１に示した高周波数帯及び低周波数帯共用受信機の要部構成を示すブロック図
【図３】実施の形態２に係るレーダ装置の要部構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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例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１００は、図１に示すように、レーダ波を目標に照射し、目標からの反射波を受信するアンテナ部１と、アンテナ部１からの信号を受領し、受領した信号を増幅しつつ、受信処理に適した周波数帯にダウンコンバートしたビデオ信号を生成する受信機４と、受信機４からのビデオ信号を受領し、受領したビデオ信号に対して積分及び周波数解析を含む信号処理を行って、少なくとも目標の距離及び相対速度を演算し、要すれば目標の方位を演算する信号処理器５を備える。
【００１１】
次に、レーダ装置１００の各部の構成について説明する。まず、アンテナ部１は、アンテナ素子群２及び送受信モジュール群３から構成される。アンテナ素子群２は、送受共用の複数のアンテナ素子を有する。複数のアンテナ素子は、６つの高周波数帯用アンテナ素子（図１では「ＨＩＧＨ用素子」と表記）２ａ１〜２ａ６と、１つの低周波数帯用アンテナ素子（図１では「ＬＯＷ用素子」と表記）２ｂとを有して構成される。
【００１２】
送受信モジュール群３は、高周波数帯用アンテナ素子２ａ１〜２ａ６及び低周波数帯用アンテナ素子２ｂに対応して設けられる複数の送受信モジュールを有する。より詳細に説明すると、複数の送受信モジュールは、高周波数帯用アンテナ素子２ａ１〜２ａ６に対応して設けられ、高周波数帯用アンテナ素子２ａ１〜２ａ６と同数、すなわち６つの高周波数帯用送受信モジュール（図１では「ＨＩＧＨ用モジュール」と表記）３ａ１〜３ａ６と、低周波数帯用アンテナ素子２ｂに対応して設けられ、低周波数帯用アンテナ素子２ｂと同数、すなわち１つの低周波数帯用送受信モジュール（図１では「ＬＯＷ用モジュール」と表記）３ｂとを有して構成される。
【００１３】
なお、以下の説明において、「高周波数帯用アンテナ素子２ａ１〜２ａ６」を総称するときには、末尾の数字記号を省略して「高周波数帯用アンテナ素子２ａ」と表記する。他も同様であり、「高周波数帯用送受信モジュール３ａ１〜３ａ６」を総称するときには、「高周波数帯用送受信モジュール３ａ」と表記する。
【００１４】
受信機４は、図示のように高周波数帯用送受信モジュール３ａ及び低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号を共用で受信処理する高周波数帯及び低周波数帯共用受信機（図１では「ＨＩＧＨ・ＬＯＷ共用受信機」と表記）４ａで構成される。
【００１５】
なお、図１では、高周波数帯用アンテナ素子及び高周波数帯用送受信モジュールの数を６として示したが、この数には限定されない。高周波数帯用アンテナ素子及び高周波数帯用送受信モジュールの数は、高周波数帯の周波数範囲、及び、高周波数帯と低高周波数帯の周波数差に依存するが、原理的には２以上、すなわち複数であればよい。また、図１では、低周波数帯用アンテナ素子及び低周波数帯用送受信モジュールの数を１として示したが、この数には限定されない。低周波数帯用アンテナ素子及び低周波数帯用送受信モジュールの数は、低周波数帯の周波数範囲、及び、高周波数帯と低高周波数帯の周波数差に依存するが、原理的には１以上であればよい。
【００１６】
次に、実施の形態１に係る高周波数帯及び低周波数帯共用受信機の構成について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示した高周波数帯及び低周波数帯共用受信機４ａの要部構成を示すブロック図である。高周波数帯及び低周波数帯共用受信機４ａは、高周波数帯用送受信モジュール３ａからの信号をダウンコンバートする高周波数帯用ダウンコンバータ６、高周波数帯用ダウンコンバータ６からの信号及び低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号をダウンコンバートする低周波数帯用ダウンコンバータ７、高周波数帯用ダウンコンバータ６からの信号及び低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号のうちの何れかを低周波数帯用ダウンコンバータ７に導く切替器８、並びに、低周波数帯用ダウンコンバータ７からの信号をアナログディジタル（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換するＡＤコンバータ（図２では「Ａ／Ｄ」と表記）９を備えて構成される。
【００１７】
図２に示すように、高周波数帯用送受信モジュール３ａからの信号は、高周波数帯用ダウンコンバータ６にシリアルに入力される。高周波数帯用ダウンコンバータ６では、第１の周波数帯の信号に変換される。高周波数帯用ダウンコンバータ６から信号が出力されているとき、切替器８の接点は端子ａ側に切り替えられている。高周波数帯用ダウンコンバータ６によってダウンコンバートされた第１の周波数帯の信号は、端子ａを介して低周波数帯用ダウンコンバータ７に入力される。低周波数帯用ダウンコンバータ７では、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の信号に変換され、ＡＤコンバータ９でビデオ信号に変換される。
【００１８】
また、低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号は、切替器の端子ｂに入力される。低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号が入力されるとき、切替器８の接点は端子ｂ側に切り替えられている。低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号は、切替器の端子ｂを介して低周波数帯用ダウンコンバータ７に入力される。低周波数帯用ダウンコンバータ７では、第２の周波数帯の信号に変換され、ＡＤコンバータ９でビデオ信号に変換される。
【００１９】
このようにして、高周波数帯用ダウンコンバータ６によってダウンコンバートされた信号は、低周波数帯用送受信モジュール３ｂから出力される信号と同じ周波数帯である第１の周波数帯の信号に変換される。その結果、高周波数帯用送受信モジュール３ａからの信号と、低周波数帯用送受信モジュール３ｂからの信号を処理する際に、低周波数帯用ダウンコンバータ７を共用することができる。また、低周波数帯用ダウンコンバータ７を共用することができるので、高周波数帯及び低周波数帯共用受信機４ａの最終段に位置するＡＤコンバータ９についても共用することができる。
【００２０】
以上の説明のように、実施の形態１のレーダ装置では、受信機内において、高周波数帯用送受信モジュールからの信号を、高周波数帯用ダウンコンバータで、低周波数帯用送受信モジュールからの信号と同じ周波数帯にダウンコンバートすると共に、高周波数帯用送受信モジュールからの信号をダウンコンバートした信号と低周波数帯用送受信モジュールからの信号とをスイッチによって切り換えることとしたので、低周波数帯用ダウンコンバータを共用することが可能となる。これにより、受信機の容積を従来のものから２／３程度に縮小することが可能となる。
【００２１】
また、高周波数帯用アンテナ素子２ａ及び低周波数帯用アンテナ素子２ｂとしては、上記した特許文献１に開示されたアンテナ素子を用いることができる。特許文献１のアンテナ素子群では、同一の開口内に複数の周波数帯域でそれぞれ動作する複数種類の直交偏波テーパスロットアンテナが入れ子状に配置されて構成されると共に、１０倍以上の極めて広い周波数帯域での動作が可能となるため、アンテナ設置面積の省スペース化を実現できる。
【００２２】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係るレーダ装置の要部構成を示すブロック図である。実施の形態２では、実施の形態１で示した図１の構成をブロックという概念で捉え、当該ブロックを構成単位とし、当該構成単位を複数個並べて配列する構成である。
【００２３】
図３の構成に則してより詳細に説明すると、まず、低周波数帯用アンテナ素子２ｂと、低周波数帯用アンテナ素子２ｂが形成されている領域中に含まれる高周波数帯用アンテナ素子２ａ１〜２ａ６とで構成されるブロックを１構成単位とする。図３の例では、６つの高周波数帯用アンテナ素子２ａ１〜２ａ６でアレーアンテナが構成されるので、この１ブロックを高周波数帯では、サブアレーＤＢＦとする。一方、低周波数帯では、全構成要素を合わせてフルアレーＤＢＦとして構成する。すなわち、高周波数帯の信号処理では、１ブロックで構成されるサブアレーでＤＢＦ処理を行い、低周波数帯の信号処理では、複数ブロックで構成されるフルアレーでＤＢＦ処理を行う。
【００２４】
実施の形態３に係るレーダ装置によれば、アンテナ系を同一構造の繰り返しで構成できるので、装置の拡張が容易にできるという効果がある。また、アンテナ系を同一構造の繰り返しで構成できるので、装置の規模に応じて、サブアレー及びフルアレーの構成を自在に変更できるという効果がある。
【００２５】
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】
【００２６】
１  アンテナ部、２  アンテナ素子群、２ａ１〜２ａ６  高周波数帯用アンテナ素子、２ｂ  低周波数帯用アンテナ素子、３  送受信モジュール群、３ａ１〜３ａ６  高周波数帯用送受信モジュール、３ｂ  低周波数帯用送受信モジュール、４  受信機、４ａ  高周波数帯及び低周波数帯共用受信機、５  信号処理器、６  高周波数帯用ダウンコンバータ、７  低周波数帯用ダウンコンバータ、８  切替器、９  ＡＤコンバータ、１００  レーダ装置。
【図１】
2017219311.tif 000003
【図２】
2017219311.tif 000004
【図３】
2017219311.tif 000005