(57)【要約】【課題】パルス信号を送受信してエコー信号を表示するレーダ装置において、受信帯域外に中心周波数を有する外来波によるノイズ表示を低減すること【解決手段】レーダ装置の受信帯域外に中心周波数を有し受信帯域内に影響を与える外来波を干渉波として検出して、受信帯域内に存在するスプリアス周波数成分によるノイズ表示を低減する。また、可変減衰手段によって閾値レベルを任意に調整することにより、表示器でのノイズ表示を確認しつつ、表示状況を改善する。【選択図】      図１
2009264990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス信号を送受信してレーダエコー信号に基づいてレーダ情報を表示器に表示するレーダ装置において、
レーダエコー信号と干渉波とが混在する可能性がある受信信号が入力され、該受信信号をレーダ情報信号処理を行うための第１受信信号と干渉波検出を行うための第２受信信号とに分岐する分岐手段と、
前記第１受信信号が入力され、前記第１受信信号に基づくレーダ情報信号に対する信号処理を行って画像信号を生成し、前記表示器に送出する信号処理手段と、
前記第２受信信号が入力され、前記パルス信号の搬送波周波数より所定周波数高い上側周波数を中心とする所望周波数帯域にある高域側信号及び前記パルス信号の搬送波周波数より所定周波数低い下側周波数を中心とする所望周波数帯域にある低域側信号を通過させる帯域通過フィルタ手段と、
前記帯域通過フィルタ手段を通過した信号が所定閾値レベル以上である時に、前記受信信号に干渉波が混在していることを検出して、干渉波検出信号を出力する比較手段とを有し、
前記信号処理手段は、更に前記干渉波検出信号が入力され、該干渉波検出信号に基づいて干渉波が検出された時点のレーダ情報信号を除去し、除去されたレーダ情報信号以外のレーダ情報信号に対して信号処理を行った画像信号を生成することを特徴とする、レーダ装置。
【請求項２】
前記分岐手段から出力される第２受信信号を減衰させて前記帯域通過フィルタ手段に入力する可変減衰器手段を備え、該可変減衰器手段の減衰量は任意に調整可能な設定信号により調整されることを特徴とする、請求項１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、レーダ使用周波数帯域に混在する干渉波を検出して抑圧し、ノイズ表示の発生を低減するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は法規上で定められた周波数帯域の送受信周波数を用いて物標の検出や表示を行っている。このレーダ装置において、レーダ使用周波数帯域内の周波数を持つ他のレーダ装置の送信信号や通信信号などの外来波（干渉波）が受信されると、その干渉波に基づいて誤った物標検出を行ったり、本来のエコー信号とは異なるノイズ表示が行われることになる。
【０００３】
従来は、このような干渉波による悪影響を抑止するために、レーダ装置の送信周波数或いはそれに極めて近い周波数の受信信号から干渉波を検出して除去することが行われている。即ち、干渉波は、その前後左右（距離方向・方位方向）のエコー信号と比較して、その強度（振幅値）が図４に示すように孤立して強いから、例えば複数スイープにおける強度平均値或いは強度平均値に閾値係数を乗じた強度基準値との比較によって、干渉波をエコー信号から識別して検出し除去する、多点比較干渉除去方式が用いられている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２５３４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の多点干渉波除去方式では、干渉波の強度がエコー信号の強度より十分に強く、干渉波の送信繰り返し周期が受信信号を処理する距離分解能に相当する周期より十分長い場合には識別して検出することが可能であるが、干渉波の強度がエコー信号の強度と同程度である場合や連続波または送信繰り返し周期が短い場合にはその原理から干渉波とエコー信号とを識別し検出することは困難である。
【０００５】
しかるに、外来波として、他装置からの送信パルス信号がレーダ装置に到来する場合に、その送信パルス信号の中心周波数成分とともに、そのパルス幅、パルス繰り返し周波数、送信電力値などにより定まるスプリアス周波数成分が受信信号として受信される。
【０００６】
図５は、外来波（干渉波）の分布イメージとレーダ装置の指定周波数帯域（受信帯域）との関係を示す図である。この図５のように、外来波の中心周波数が、レーダ装置の受信帯域外の周波数であってもそのスプリアス周波数成分の一部がレーダ装置の受信帯域内に存在することがある。この場合に、受信帯域内に存在するスプリアス周波数成分が、レーダ装置の最小受信感度以上のレベルである時には本来のエコー信号とともにそのスプリアス周波数成分が表示装置に表示されることになる。即ち、ノイズ表示が行われることになる。しかも、受信帯域内に存在するスプリアス周波数成分は、その中心周波数成分より低レベルであるから、従来の多点干渉波除去方式では検出することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、パルス信号を送受信してエコー信号を表示するレーダ装置において、受信帯域外に中心周波数を有する外来波によるノイズ表示を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレーダ装置は、パルス信号を送受信してレーダエコー信号に基づいてレーダ情報を表示器に表示するレーダ装置において、
レーダエコー信号と干渉波とが混在する可能性がある受信信号が入力され、該受信信号をレーダ情報信号処理を行うための第１受信信号と干渉波検出を行うための第２受信信号とに分岐する分岐手段と、
前記第１受信信号が入力され、前記第１受信信号に基づくレーダ情報信号に対する信号処理を行って画像信号を生成し、前記表示器に送出する信号処理手段と、
前記第２受信信号が入力され、前記パルス信号の搬送波周波数より所定周波数高い上側周波数を中心とする所望周波数帯域にある高域側信号及び前記パルス信号の搬送波周波数より所定周波数低い下側周波数を中心とする所望周波数帯域にある低域側信号を通過させる帯域通過フィルタ手段と、
前記帯域通過フィルタ手段を通過した信号が所定閾値レベル以上である時に、前記受信信号に干渉波が混在していることを検出して、干渉波検出信号を出力する比較手段とを有し、
前記信号処理手段は、更に前記干渉波検出信号が入力され、該干渉波検出信号に基づいて干渉波が検出された時点のレーダ情報信号を除去し、除去されたレーダ情報信号以外のレーダ情報信号に対して信号処理を行った画像信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
また、前記分岐手段から出力される第２受信信号を減衰させて前記帯域通過フィルタ手段に入力する可変減衰器手段を備え、該可変減衰器手段の減衰量は任意に調整可能な設定信号により調整されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のレーダ装置は、幅が水平方向に狭く且つ垂直方向にも狭いビームを形成し、パルス信号を送受信してレーダエコー信号に基づいて得た３次元走査のレーダ情報を表示器に表示するレーダ装置において、
レーダエコー信号と干渉波とが混在する可能性がある受信信号が入力され、該受信信号をレーダ情報信号処理を行うための第１受信信号と干渉波検出を行うための第２受信信号とに分岐する分岐手段と、
前記第１受信信号が入力され、前記第１受信信号に基づいて得た、３次元走査によるデータを利用して、同一方位方向で所定仰角範囲の複数トリガ単位の気象データを纏める信号処理を行って画像信号を生成し、前記表示器に送出する信号処理手段と、
前記第２受信信号が入力され、前記パルス信号の搬送波周波数より所定周波数高い上側周波数を中心とする所望周波数帯域にある高域側信号及び前記パルス信号の搬送波周波数より所定周波数低い下側周波数を中心とする所望周波数帯域にある低域側信号を通過させる帯域通過フィルタ手段と、
前記帯域通過フィルタ手段を通過した信号が所定閾値レベル以上である時に、前記受信信号に干渉波が混在していることを検出して、干渉波検出信号を出力する比較手段とを有し、
前記信号処理手段は、更に前記干渉波検出信号が入力され、該干渉波検出信号に基づいて前記複数トリガ単位のデータのうち干渉波が検出されたトリガ単位分データを除去して、それ以外のトリガ単位分データを纏める信号処理を行った画像信号を生成することを特徴とする。
【００１１】
また、前記信号処理手段は、更に前記干渉波検出信号が入力され、該干渉波検出信号に基づいて前記複数トリガ単位のデータのうち干渉波が検出されたトリガ単位分データが１つでもあれば、その複数トリガ単位のデータを全て無効とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレーダ装置によれば、レーダ装置の受信帯域外に中心周波数を有し受信帯域内に影響を与える外来波を干渉波として検出するから、受信帯域内に存在するスプリアス周波数成分によるノイズ表示を低減することができる。また、可変減衰手段によって閾値レベルを任意に調整することにより、表示器でのノイズ表示を確認しつつ、表示状況を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明はパルス信号を送受信してエコー信号を表示するレーダ装置において、レーダ使用周波数帯域に混在する干渉波を検出して抑圧し、ノイズ表示の発生を低減するものである。このレーダ装置の実施例を、気象レーダ装置への適用を例として添付図面を参照して説明する。なお、本発明は気象レーダ装置以外の他のレーダ装置にも適用することができる。
【００１４】
図１は、本発明の気象レーダ装置の機能を概念的に示す図である。図２は、気象レーダにおけるレーダ使用周波数帯域及び干渉波の広がりを示す図であり、横軸は周波数、縦軸は信号レベルである。
【００１５】
図１において、気象データ（レーダエコー信号）と干渉波とが混在する可能性がある受信信号が入力される。この受信信号が、レーダ情報信号処理を行うための第１受信信号と干渉波検出を行うための第２受信信号とに信号分岐される。
【００１６】
図２に示されるように、気象データは、気象レーダ指定周波数であるパルス信号搬送波周波数を中心として所定周波数範囲の気象レーダ受信帯域内に含まれる。この気象レーダ受信帯域が例えばレーダ使用周波数帯域となる。なお、気象レーダ占有帯域は、気象レーダの使用周波数領域として規則上設けられているものであり、この中に気象レーダ受信帯域が設定されることになる。
【００１７】
干渉波として、他装置からの送信パルス信号が気象レーダ装置に到来する場合に、その送信パルス信号の中心周波数成分とともに、そのパルス幅、パルス繰り返し周波数、送信電力値などにより定まるスプリアス周波数成分が受信信号として気象レーダ装置に受信される。干渉波の中心周波数が、気象レーダ装置の受信帯域外の周波数であってもそのスプリアス周波数成分の一部が気象レーダ装置の受信帯域内に存在することがある。この場合に、受信帯域内に存在するスプリアス周波数成分が、気象レーダ装置の最小受信感度以上のレベルである時には本来のエコー信号とともにそのスプリアス周波数成分が表示装置にノイズとして表示される。
【００１８】
そこで、受信帯域内に存在するスプリアス周波数成分が気象レーダ装置の最小受信感度以上のレベルになると想定される干渉波を検出する。この干渉波検出は、信号分岐された第２受信信号に基づいて、パルス信号の搬送波周波数より所定周波数（例えば、２０ＭＨｚ）だけ高い上側周波数を中心とする所望周波数帯域（例えば、−１０ＭＨｚ〜＋１０ＭＨｚ）にある高域側信号であって検出閾値以上のレベルを有するもの、及び、パルス信号の搬送波周波数より所定周波数（例えば、２０ＭＨｚ）だけ低い下側周波数を中心とする所望周波数帯域（例えば、−１０ＭＨｚ〜＋１０ＭＨｚ）にある低域側信号であって検出閾値以上のレベルを有するもの、を干渉波として検出する。
【００１９】
このように干渉波の検出対象範囲は、高域側の所望周波数帯域にあって検出閾値以上及び低域側の所望周波数帯域にあって検出閾値以上の領域であり、この検出対象範囲に信号が存在する場合に、干渉波として検出し、干渉波検出信号を得る。この検出対象範囲は、高域側及び低域側とも検出閾値を変更することによって任意に調整される。
【００２０】
一方、信号処理手段によって、信号分岐された第１受信信号に基づくレーダ情報信号に対する信号処理を行って表示器に送出する画像信号を生成する。その信号処理において、干渉波検出信号に基づいて干渉波が検出された時点のレーダ情報信号を除去する。レーダ情報信号の除去に際して、例えば干渉波識別を行い、それに引き続いて干渉信号無効化処理を行う。
【００２１】
干渉波識別は、気象レーダデータと干渉波とが混合した第１受信信号に例えば周波数変換処理や検波処理等の信号処理を施したビデオ信号に、干渉波検出信号に基づいて「干渉有り」情報を付加する。干渉信号無効化処理は、連続して供給されるビデオ信号から、「干渉有り」情報が付加されたビデオ信号を、干渉波検出信号に基づいて除去する。
【００２２】
図３は、本発明の気象レーダ装置のブロック構成を示す図である。図３において、気象データ（レーダエコー信号）と干渉波とが混在する可能性がある受信信号が入力され、分岐手段である分岐回路１１によって、レーダ情報信号処理を行うための第１受信信号と干渉波検出を行うための第２受信信号とに信号分岐される。
【００２３】
受信回路１２は、低雑音増幅器、周波数変換器（ミキサ）、中間周波増幅器、検波器などを含んで構成され、入力される第１受信信号に対して信号処理を施してビデオ信号を得る。
【００２４】
処理回路１３は、受信回路１２からビデオ信号が入力され、干渉波検出信号に基づいて、干渉波が検出された時点のレーダ情報信号を除去し、除去されたレーダ情報信号以外のレーダ情報信号に対して信号処理を行った画像信号を生成する。この画像信号が表示器３０へ供給されて、レーダ映像が表示される。受信回路１２と処理回路１３を含んで信号処理手段が構成される。
【００２５】
一方、可変減衰器２１は、分岐回路１１から出力される第２受信信号を減衰させて出力する。この可変減衰器２１の減衰量は任意に調整可能な設定信号により調整される。この設定信号は図２で説明した検出閾値を決定するものであり、この設定信号を変更することにより検出閾値、言い換えれば干渉波の検出対象範囲を任意に調整することができる。例えば、表示器３０に表示されるレーダ映像を見て、そのレーダ映像中に現れるノイズ画像を確認しつつ、そのノイズ画像が除去されるように設定信号を変更する。
【００２６】
減衰器２１で減衰度を調整された第２受信信号は、帯域通過フィルタ手段に入力される。この帯域通過フィルタ手段は、例えば、高域側の帯域通過フィルタ（Ｈ−ＢＰＦ）２２と低域側の帯域通過フィルタ（Ｌ−ＢＰＦ）２３と、これらＢＰＦ２２，２３へ第２受信信号を供給するための分岐回路（図示省略）と、これらＢＰＦ２２，２３の出力を合成するための合成回路（図示省略）とを含んで構成される。
【００２７】
Ｈ−ＢＰＦ２２は、パルス信号の搬送波周波数（例えば、９３００ＭＨｚ〜９８００ＭＨｚ）より所定周波数（例えば、２０ＭＨｚ）だけ高い上側周波数を中心とする所望周波数帯域（例えば、−１０ＭＨｚ〜＋１０ＭＨｚ）にある高域側信号を通過させる。
【００２８】
Ｌ−ＢＰＦ２３は、パルス信号の搬送波周波数より所定周波数（例えば、２０ＭＨｚ）だけ低い下側周波数を中心とする所望周波数帯域（例えば、−１０ＭＨｚ〜＋１０ＭＨｚ）にある低域側信号を通過させる。
【００２９】
検波回路２４は、Ｈ−ＢＰＦ２２を通過した高域側信号とＬ−ＢＰＦ２３を通過した低域側信号とが合成された合成信号を検波し、その合成信号の大きさに応じたレベルの検波出力を得る。
【００３０】
比較回路２５は、検波回路２４からの検波出力を基準値と比較し、検波出力が大きい場合に、干渉波検出信号を出力する。
【００３１】
これら減衰器２１、分岐回路、Ｈ−ＢＰＦ２２、Ｌ−ＢＰＦ２３、合成回路、検波回路２４、比較回路２５を含んで干渉波検出手段が構成されている。
【００３２】
この干渉波検出では、トリガ単位内（送信パルスを発生させるトリガ信号から次のトリガ信号まで）で干渉波を検出するポイントは、時間軸上でタイミングを設定可能とする。例えば、自己のレーダ装置から送信パルスを送信した時点から所定時間は干渉波検出を禁止することにより、送信パルスによるスプリアス成分が検出対象範囲に入って、干渉有りと誤認識することを防止する。また、この干渉波検出では、所定期間（例えば、１０μｓ）のレベルセンス回路として、その所定期間内に短時間でも干渉波があれば検出し保持することが良い。
【００３３】
さて、処理回路１３での干渉波除去において、レーダ装置の送信パルス単位（即ち、トリガ単位）を基準に動作させているため、そのトリガ単位内で干渉波を検出すればそのトリガ単位分のデータ（ビデオ信号）を一括して除去する。このために、例えばトリガ単位分データのヘッダに「干渉有り」情報（フラグ）を付けて干渉信号識別を行い、その後に、「干渉有り」情報（フラグ）がヘッダに付いたトリガ単位分データを除去して、無効化処理を行う。
【００３４】
気象レーダ装置では、ビーム幅が水平方向に狭く且つ垂直方向にも狭い、所謂ペンシル状ビームを用いて３次元走査、例えばＣＡＰＰＩ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ａｌｔｉｔｕｄｅ  ＰＰＩ）走査を行うものがよく用いられている。
【００３５】
このＣＡＰＰＩ走査では、ペンシル状ビームをある仰角に設定したうえで方位方向に３６０°回転して気象データを取得する動作を、順次仰角を変えて行って、３次元データを取得する。この３次元データを利用して、同一方位方向で所定仰角範囲内の気象データを纏めて、例えば平均化して、表示装置にＰＰＩ表示することが行われる。
【００３６】
本発明の気象レーダ装置で３次元走査（例えば、ＣＡＰＰＩ走査）を行うものにおいては、ＰＰＩ表示する表示装置における１スイープ分のデータは、その方位方向の所定仰角範囲の複数トリガ単位（例えば、３２トリガ単位）のデータを纏めたものとなるが、その複数トリガ単位のデータのうち「干渉有り」情報（フラグ）がヘッダに付いたトリガ単位分データを除去して、それ以外のトリガ単位分データを纏めて（例えば平均して）、その方位方向の１スイープ分の表示データとする。
【００３７】
また、その複数トリガ単位のデータのうち「干渉有り」情報（フラグ）がヘッダに付いたトリガ単位分データが１つでもあれば、その複数トリガ単位のデータを全て無効とすることでもよい。この場合には、例えば前回に得ているその方位方向の１スイープ分の表示データを用いて、今回のその方位方向の１スイープ分の表示データとして補間することでよい。
【００３８】
さて、本発明の気象レーダ装置において、２次元走査（ＰＰＩ走査）或いは３次元走査（ＣＡＰＰＩ走査）を行いつつ、得られた画像データを表示器の表示画面に表示する。
【００３９】
通常の使用状態では気象レーダの受信帯域で最小受信感度以上となる干渉波を検出するように検出閾値が設定されている。しかし、干渉波の強さやそのスプリアス成分の広がり程度によっては、表示画像にノイズ表示がされることがある。この干渉波によるノイズ表示は、表示画像の中に気象エコーとは明らかに異なる画像中心から外周方向への放射状の表示となる。
【００４０】
このノイズ表示は、気象レーダ受信帯域で干渉波の影響を受けているにも係わらず干渉波検出手段でその干渉波を検出できていないことを示している。このノイズ表示を除去するために、干渉波検出手段の検出閾値を低くするように減衰器２１への設定信号を変更する。
【００４１】
また、逆に、干渉波検出手段の検出閾値が低すぎる場合には、干渉波が気象レーダ受信帯域に影響を受けていないにも拘わらず、干渉波が検出されたために気象エコーが除去されてしまうことにもなる。
【００４２】
したがって、干渉波検出手段の検出閾値は、気象レーダ受信帯域に影響を与える干渉波を検出し、且つ気象エコーが無駄に除去されないように、表示器３０の表示画像を確認しつつ、できるだけ適切なレベルに設定することになる。
【００４３】
また、図１〜図３を参照して説明した干渉波除去方法では、気象レーダの受信帯域や占有帯域に中心周波数を持つ干渉波の影響を除去することはできない。このような干渉波も合わせて除去する場合には、図１〜図３を参照して説明した干渉波除去方法に加えて、従来例で説明した多点干渉波除去方式等の他の干渉波除去方式を併用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の気象レーダ装置の機能を概念的に示す図
【図２】気象レーダにおけるレーダ使用周波数帯域及び干渉波の広がりを示す図
【図３】本発明の気象レーダ装置のブロック構成を示す図
【図４】従来の多点比較干渉除去方式を説明する図
【図５】干渉波の分布イメージとレーダ装置の指定周波数帯域との関係を示す図
【符号の説明】
【００４５】
１１：分岐回路、１２：受信回路、１３：処理回路、２１：可変減衰器、
２２：高域側帯域通過フィルタ、２３：低域側帯域通過フィルタ、２４：検波回路、
２５：比較回路、３０：表示器
【図１】
2009264990.tif 000003
【図２】
2009264990.tif 000004
【図３】
2009264990.tif 000005
【図４】
2009264990.tif 000006
【図５】
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