(57)【要約】  限られた空間上にアンテナ系を効果的に形成し、簡易な機構のアンテナ系を構成すること。  モノパルスレーダ装置において、アンテナ部には、アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子の一部にて形成されるアレイアンテナ（広ビームアレイアンテナ）（エリアＫ１）と、該アレイアンテナよりビーム幅の狭いアレイアンテナとして複数形成される狭ビームアレイアンテナとが構成され、狭ビームアレイアンテナとして形成された複数のアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナ（エリアＫ２，Ｋ３）の出力に基づいてモノパルス処理が行われる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナと、を有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、
前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子の一部にて形成されるアレイアンテナ（広ビームアレイアンテナ）と、該アレイアンテナよりビーム幅の狭いアレイアンテナとして複数形成される狭ビームアレイアンテナとが構成され、
前記狭ビームアレイアンテナとして形成された複数のアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づいてモノパルス処理が行われることを特徴とするモノパルスレーダ装置。
【請求項２】
前記広ビームアレイアンテナを送信アンテナとして機能させることを特徴とする請求項１に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記広ビームアレイアンテナを受信アンテナとしても機能させることを特徴とする請求項１または２に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項４】
前記所定の一対のアレイアンテナを構成する各アレイアンテナの主ビーム方向を中心方向からそれぞれ左右または上下に偏心させたことを特徴とする請求項１または２に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項５】
前記広ビームアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面とするとき、前記所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、前記所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしたことを特徴とする請求項４に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項６】
前記一方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、前記広ビームアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該一方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致し、前記他方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、該広ビームアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該他方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致することを特徴とする請求項５に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項７】
前記広ビームアレイアンテナまたは前記所定の一対のアレイアンテナのいずれか一つを送信アンテナとして機能させることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項８】
前記所定の一対のアレイアンテナのうちの一方のアレイアンテナまたは前記広ビームアレイアンテナのいずれか一つを送信アンテナとして機能させるとともに、
前記所定の一対のアレイアンテナの一方および他方の各出力に基づいてモノパルス処理を行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項９】
前記狭ビームアレイアンテナとして、前記アンテナ部のアンテナ素子の一部にて上下方向の一列を接続したアンテナ素子群を交互に所定数接続してなる一対のアレイアンテナが構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１０】
目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、
前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて３個以上のアレイアンテナが構成され、該３個以上のアレイアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる３組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理が行われることを特徴とするモノパルスレーダ装置。
【請求項１１】
前記３個以上のアレイアンテナのうちのいずれか一つを送信アンテナとして機能させ、
前記送信アンテナとして機能させるアレイアンテナのアンナテビームを送信時に広角化することを特徴とする請求項１０に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１２】
前記３組以上の一対のアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理された位相差の符号に基づいて目標が存在するエリアを特定することを特徴とする請求項８または１１に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１３】
前記目標が存在するエリアを一意に特定できない場合に、前記３組以上の一対のアレイアンテナの各アンテナパターンに基づいて前記エリアを特定することを特徴とする請求項１２に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１４】
探知エリアを位相回りの起こらない複数のエリアに分割し、当該分割されたエリアのそれぞれに対して、前記一対のアレイアンテナの主ビーム方向を偏心させることを特徴とする請求項１２または１３に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１５】
前記アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面とするとき、前記３組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、前記３組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしたことを特徴とする請求項１４に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１６】
前記一方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、前記送信アンテナとして機能するアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該一方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致し、前記他方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、該送信アンテナとして機能するアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該他方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致することを特徴とする請求項１５に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１７】
目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、
前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて３個以上のアレイアンテナが構成され、該３個以上のアレイアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる２組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいて検出される位相差ごとに前記目標の方位角を算出し、当該方位角の中から同一速度、かつ同一距離の目標を選択することを特徴とするモノパルスレーダ装置。
【請求項１８】
前記アンテナ切換部は、
前記送信部からの送信信号を増幅して１つのアンテナへ供給する第１の増幅器と、
前記１つのアンテナの受信信号を増幅する第２の増幅器と、
他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第３の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力および該複数の第３の増幅器の出力のいずれか１つを選択して前記受信部へ供給する第１のスイッチと、を具備することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項１９】
前記第１の増幅器の出力と前記１つのアンテナとの間に設けられた第２のスイッチと、
前記１つのアンテナと前記第２の増幅器との間に設けられた第３のスイッチと、をさらに具備することを特徴とする請求項１８に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項２０】
前記第１の増幅器のオンオフと前記第２のスイッチのオンオフは連動し、
前記第２の増幅器のオンオフと前記第３のスイッチのオンオフは連動し、
前記第２の増幅器または前記複数の第３の増幅器のいずれか１つのオンと前記第１のスイッチの選択とが連動していることを特徴とする請求項１９に記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項２１】
前記第２の増幅器および前記複数の第３の増幅器は個別に利得調整が可能であり、該利得調整によって受信信号の利得を揃えることが可能であることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一つに記載のモノパルスレーダ装置。
【請求項２２】
複数のアンテナを選択的に送信部または受信部に接続するアンテナ切換スイッチであって、
前記送信部からの送信信号を増幅して１つのアンテナへ供給する第１の増幅器と、
前記１つのアンテナの受信信号を増幅する第２の増幅器と、
他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第３の増幅器と、
前記第２の増幅器の出力および該複数の第３の増幅器の出力のいずれか１つを選択して前記受信部へ供給する第１のスイッチと、を具備することを特徴とするアンテナ切換スイッチ。
【請求項２３】
前記第１の増幅器の出力と前記１つのアンテナとの間に設けられた第２のスイッチと、
前記１つのアンテナと前記第２の増幅器との間に設けられた第３のスイッチと、をさらに具備することを特徴とする請求項２２に記載のアンテナ切換スイッチ。
【請求項２４】
前記第１の増幅器のオンオフと前記第２のスイッチのオンオフは連動し、
前記第２の増幅器のオンオフと前記第３のスイッチのオンオフは連動し、
前記第２の増幅器または前記複数の第３の増幅器のいずれか１つのオンと前記第１のスイッチの選択とが連動していることを特徴とする請求項２３に記載のアンテナ切換スイッチ。
【請求項２５】
前記第２の増幅器および前記複数の第３の増幅器は個別に利得調整が可能であり、該利得調整によって受信信号の利得を揃えることが可能であることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか一つに記載のアンテナ切換スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノパルスレーダ装置に関するものであり、特に、アンテナ素子を限られた空間上効果的に配置したモノパルスレーダ装置およびモノパルスレーダ装置の複数のアンテナを選択的に送受信部に接続するアンテナ切換スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標物体の距離や速度の情報に加えて、目標物体の方位情報も検出するためのレーダ装置として、レーダセンサを回転台により回転させ、その回転台の角度を検出して目標物体の到来角を検出するスキャンレーダ装置の例が開示されている（例えば、特許文献１）。【０００３】
また、従来技術による機械式でないレーダ装置としては、位相比較モノパルス方式を用いて到来角を検出するモノパルスレーダ装置の例が開示されている。その中でも、複数の送信アンテナを用いた送信ビーム切り替えによって生じる受信信号の振幅変化などを利用して、広範囲な目標探知や、複数目標の識別などを行うモノパルスレーダ装置が存在する（例えば、特許文献２）。【０００４】
また、アンテナ部の小型化・量産化の容易性を確保するため、マトリクス状に配置されたアンテナ素子と、このアンテナ素子の各列ごとに設けられた直列給電線路と、この直列給電線路を介してアンテナ素子の各列ごとに並列給電を行う並列給電線路とからなるアレーアンテナを２系統備えたモノパルスレーダ装置が存在する（例えば、特許文献３）。なお、この特許文献３に開示されたモノパルスレーダ装置では、モノパルス処理を行うためのアンテナとして、上記のように形成された２系統のアレーアンテナにおいて、直列給電線路にて形成されるアンテナ素子列の内の全列または一部の列が略等間隔で交互に噛み合うように、各アレーアンテナを同一平面上に配置させるようにしている。【０００５】
さらに、位相折り返しが生じるような方位に目標物が存在する場合に、この目標物の方位の誤検知を防止する技術を開示したレーダ装置が存在する（例えば、特許文献４）。なお、この特許文献４に開示されたレーダ装置では、複数の素子アンテナのうち間隔ｄ１で配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差から算出された目標物方位である第１予測方位と、複数の素子アンテナのうち間隔ｄ１と異なる間隔ｄ２で配置された素子アンテナ間での受信信号の位相差から算出された目標物方位である第２予測方位とを比較し、両者が一致したときの方位を検出方位として採用するようにしている。【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２５８６３号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１７２９号公報
【特許文献３】特開平９−１６２６２６号公報
【特許文献４】特開２０００−２３０９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に示されたスキャンレーダ装置は、レーダセンサを搭載する回転台の設置に対して正確なアライメントが必要であり、また搭載プラットフォームによる振動などの影響を回避するための構造が必要であるなどの欠点を有していた。また、プラットフォームにスペース的な制約がある場合には、レーダセンサや回転台などを搭載することができず、システムが実現できないといった問題点があった。【０００８】
また、上記の特許文献２に示されたモノパルスレーダ装置では、複数の送信アンテナを用いた送信ビームの切り替えによって位相比較モノパルス処理を実現しているが、送信アンテナを搭載するスペースが多く必要であり、特許文献１と同様に、送信アンテナを搭載するプラットフォームにスペース的な制約がある場合には、システムが実現できないといった問題点があった。【０００９】
また、上記の特許文献３に示されたモノパルスレーダ装置は、モノパルス処理を行うための受信アンテナの構成について開示するものであり、送信アンテナを含めたアンテナ部としての効果的な構成については何ら開示されていない。同様に、上記の特許文献４に示されたレーダ装置においても、モノパルス処理を行うための一対の受信アンテナの各素子間隔を異ならせることについて開示するものであり、送信アンテナを含めたアンテナ部の構成については開示されていない。【００１０】
一方、レーダ装置である限り、目標物体に電波が照射されていなければ当該目標物体に関する距離、速度、方位などの情報を得ることができない。他方、近年のレーダ装置では、上述のような搭載プラットフォームの制約に加えて、探知能力の高性能化、方位検出域の広角化、処理時間の短縮化、あるいは方位検出域外での誤検知の低減化などが求められており、これらの要求事項とも相まって、送信アンテナを含めたアンテナ系を如何に構成するかが、重要な課題となってきている。【００１１】
例えば、送信アンテナのビーム幅を広角化すれば、方位検出域外での誤検知が増大し、送信アンテナのビーム幅を狭くすれば誤検知の数は減少する一方で、送信ビームを方位検出域内でスキャンする必要が生じ、処理時間の増大を招くことになる。また、送信ビームを方位検出域内でスキャンするような処理では、上記特許文献４に示されたような、一対の受信アンテナの各素子間隔を不等間隔化することの意味が失われてしまうことになる。【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、送信アンテナを含む送受アンテナ系に対する搭載上の制約を局限しつつ、広範囲なモノパルス処理が可能なモノパルスレーダ装置およびその一部を構成するアンテナ切換スイッチを提供することを目的とする。また、特に、限られた空間上に送受アンテナ系を効果的に形成し、簡易な機構の送受アンテナ系を構成したモノパルスレーダ装置およびその一部を構成するアンテナ切換スイッチ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】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１にかかるモノパルスレーダ装置は、目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子の一部にて形成されるアレイアンテナ（広ビームアレイアンテナ）と、該アレイアンテナよりビーム幅の狭いアレイアンテナとして複数形成される狭ビームアレイアンテナとが構成され、前記狭ビームアレイアンテナとして形成された複数のアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づいてモノパルス処理が行われることを特徴とする。【００１４】
この発明によれば、アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子の一部にてアレイアンテナが構成される。また、このアレイアンテナよりビーム幅の狭いアレイアンテナが複数構成される。すなわち、広ビームアレイアンテナと、複数の狭ビームアレイアンテナとが構成される。このようにして構成されたアレイアンテナの中で、複数の狭ビームアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づいたモノパルス処理が行われる。【００１５】
また、本発明の請求項２にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記広ビームアレイアンテナを送信アンテナとして機能させることを特徴とする。【００１６】
また、本発明の請求項３にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記広ビームアレイアンテナを受信アンテナとしても機能させることを特徴とする。【００１７】
また、本発明の請求項４にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記所定の一対のアレイアンテナを構成する各アレイアンテナの主ビーム方向を中心方向からそれぞれ左右または上下に偏心させたことを特徴とする。【００１８】
また、本発明の請求項５にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記広ビームアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面とするとき、前記所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、前記所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしたことを特徴とする。【００１９】
また、本発明の請求項６にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記一方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、前記広ビームアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該一方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致し、前記他方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、該広ビームアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該他方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致することを特徴とする。【００２０】
また、本発明の請求項７にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記広ビームアレイアンテナまたは前記所定の一対のアレイアンテナのいずれか一つを送信アンテナとして機能させることを特徴とする。【００２１】
また、本発明の請求項８にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記所定の一対のアレイアンテナのうちの一方のアレイアンテナまたは前記広ビームアレイアンテナのいずれか一つを送信アンテナとして機能させるとともに、前記所定の一対のアレイアンテナの一方および他方の各出力に基づいてモノパルス処理を行うことを特徴とする。【００２２】
また、本発明の請求項９にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記狭ビームアレイアンテナとして、前記アンテナ部のアンテナ素子の一部にて上下方向の一列を接続したアンテナ素子群を交互に所定数接続してなる一対のアレイアンテナが構成されることを特徴とする。【００２３】
また、本発明の請求項１０にかかるモノパルスレーダ装置は、目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて３個以上のアレイアンテナが構成され、該３個以上のアレイアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる３組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理が行われることを特徴とする。【００２４】
また、本発明の請求項１１にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記３個以上のアレイアンテナのうちのいずれか一つを送信アンテナとして機能させ、前記送信アンテナとして機能させるアレイアンテナのアンナテビームを送信時に広角化することを特徴とする。【００２５】
また、本発明の請求項１２にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記３組以上の一対のアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理された位相差の符号に基づいて目標が存在するエリアを特定することを特徴とする。【００２６】
また、本発明の請求項１３にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記目標が存在するエリアを一意に特定できない場合に、前記３組以上の一対のアレイアンテナの各アンテナパターンに基づいて前記エリアを特定することを特徴とする。【００２７】
また、本発明の請求項１４にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、探知エリアを位相回りの起こらない複数のエリアに分割し、当該分割されたエリアのそれぞれに対して、前記一対のアレイアンテナの主ビーム方向を偏心させることを特徴とする。【００２８】
また、本発明の請求項１５にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面とするとき、前記３組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、前記３組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を前記基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしたことを特徴とする。【００２９】
また、本発明の請求項１６にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記一方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、前記送信アンテナとして機能するアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該一方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致し、前記他方のアレイアンテナにかかる前記所定の傾斜角が、該送信アンテナとして機能するアレイアンテナの主ビーム方向を基準とする該他方のアレイアンテナの主ビーム方向の偏心角に略一致することを特徴とする。【００３０】
また、本発明の請求項１７にかかるモノパルスレーダ装置は、目標を検出するための送信信号を生成出力する送信部と、少なくとも一つの送信アンテナと、複数の受信アンテナとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部からの出力に基づいて前記目標に対する方位情報を含む所定の情報を検出する受信部と、前記送信部と前記送信アンテナとの接続および前記受信アンテナと前記受信部との接続を切り換えるアンテナ切換部とを備えたモノパルスレーダ装置において、前記アンテナ部には、該アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて３個以上のアレイアンテナが構成され、該３個以上のアレイアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる２組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいて検出される位相差ごとに前記目標の方位角を算出し、当該方位角の中から同一速度、かつ同一距離の目標を選択することを特徴とする。【００３１】
また、本発明の請求項１８にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記アンテナ切換部は、前記送信部からの送信信号を増幅して１つのアンテナへ供給する第１の増幅器と、前記１つのアンテナの受信信号を増幅する第２の増幅器と、他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第３の増幅器と、前記第２の増幅器の出力および該複数の第３の増幅器の出力のいずれか１つを選択して前記受信部へ供給する第１のスイッチと、を具備することを特徴とする。【００３２】
また、本発明の請求項１９にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記第１の増幅器の出力と前記１つのアンテナとの間に設けられた第２のスイッチと、前記１つのアンテナと前記第２の増幅器との間に設けられた第３のスイッチと、をさらに具備することを特徴とする。【００３３】
また、本発明の請求項２０にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記第１の増幅器のオンオフと前記第２のスイッチのオンオフは連動し、前記第２の増幅器のオンオフと前記第３のスイッチのオンオフは連動し、前記第２の増幅器または前記複数の第３の増幅器のいずれか１つのオンと前記第１のスイッチの選択とが連動していることを特徴とする。【００３４】
また、本発明の請求項２１にかかるモノパルスレーダ装置は、上記の発明において、前記第２の増幅器および前記複数の第３の増幅器は個別に利得調整が可能であり、該利得調整によって受信信号の利得を揃えることが可能であることを特徴とする。【００３５】
また、本発明の請求項２２にかかるアンテナ切換スイッチは、複数のアンテナを選択的に送信部または受信部に接続するアンテナ切換スイッチであって、前記送信部からの送信信号を増幅して１つのアンテナへ供給する第１の増幅器と、前記１つのアンテナの受信信号を増幅する第２の増幅器と、他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第３の増幅器と、前記第２の増幅器の出力および該複数の第３の増幅器の出力のいずれか１つを選択して前記受信部へ供給する第１のスイッチと、を具備することを特徴とする。【００３６】
また、本発明の請求項２３にかかるアンテナ切換スイッチは、上記の発明において、前記第１の増幅器の出力と前記１つのアンテナとの間に設けられた第２のスイッチと、前記１つのアンテナと前記第２の増幅器との間に設けられた第３のスイッチと、をさらに具備することを特徴とする。【００３７】
また、本発明の請求項２４にかかるアンテナ切換スイッチは、上記の発明において、前記第１の増幅器のオンオフと前記第２のスイッチのオンオフは連動し、前記第２の増幅器のオンオフと前記第３のスイッチのオンオフは連動し、前記第２の増幅器または前記複数の第３の増幅器のいずれか１つのオンと前記第１のスイッチの選択とが連動していることを特徴とする。【００３８】
また、本発明の請求項２５にかかるアンテナ切換スイッチは、上記の発明において、前記第２の増幅器および前記複数の第３の増幅器は個別に利得調整が可能であり、該利得調整によって受信信号の利得を揃えることが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明にかかるモノパルスレーダ装置によれば、複数の狭ビームアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づいてモノパルス処理を行うようにしているので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなく、また、特別なビーム合成を行うこともなく、モノパルス処理に適したアンテナビームを形成することができるという効果を奏する。【００４０】
また、本発明にかかるモノパルスレーダ装置によれば、アンテナ部の構成要素であるアンテナ素子にて構成される３個以上のアレイアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる所定の組以上の一対のアレイアンテナの各出力に基づいてモノパルス処理を行うようにしているので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなく、また、特別なビーム合成を行うこともなく、モノパルス処理に適したアンテナビームを形成することができるという効果を奏する。【００４１】
本発明にかかるアンテナ切換スイッチによれば、第１の増幅器が増幅する送信信号が第２のスイッチを介して１つのアンテナへ供給されるとともに、１つのアンテナの受信信号を増幅する第２の増幅器の出力および他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第３の増幅器の出力のいずれか１つが第１のスイッチにて選択されて受信部へ供給されるので、レーダ装置の構成部であるアンテナ切換スイッチを小型化・軽量化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】
【００４２】
【図１】図１は、本発明にかかるモノパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、位相比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図である。
【図３−１】図３は、振幅比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図であり、アンテナビームの中心方位をずらした２つのアンテナパターンを示す図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１に示すアンテナパターンのアンテナで受信された受信信号に基づいて生成される和信号（Σ）および差信号（Δ）の信号強度を示す図である。
【図３−３】図３−３は、図３−２に示す和信号（Σ）および差信号（Δ）に基づいて生成される角度誤差信号を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかるアンテナ部の他のアンテナ構成を示す図である。
【図６】図６は、図４に示す各アレイアンテナの探知エリアを示す図である。
【図７】図７は、図６に示すアレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢの中心方向をそれぞれ左右に偏心させた場合の探知エリアを示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態３にかかるアンテナ部の各アンテナ素子への他の給電態様を示す図である。
【図１０】図１０は、図８に示す３つのアンテナのうちのそれぞれ２つのアンテナを組合せた３組の一対のアンテナに基づいて位相比較モノパルス処理を行った場合の方位角と位相差との関係の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施の形態３の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、アンテナ部を構成するアンテナ素子のビームパターンの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態４にかかる信号処理部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、図１０に示したグラフ上に、アレイアンテナＤ，Ｅの組み合わせに基づいて算出される目標方位角の３つの候補例を示す図である。
【図１５−１】図１５−１は、図８に示したアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。
【図１５−２】図１５−２は、実施の形態５にかかるアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。
【図１６−１】図１６−１は、図４に示したアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。
【図１６−２】図１６−２は、実施の形態６にかかるアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態に係るアンテナ切換スイッチを有する車載用ＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、三角波による変調波を示す波形図である。
【図１９】図１９は、図１７の各制御信号の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００４３】
６  アンテナ部
７  アンテナ切換部
８  送信部
１０  受信部
１１1，１１2，１１3  送受信アンテナ
１２  アンテナ切換スイッチ
１４  発振器
１５  変調信号生成部
１６1，１６2  ＲＦミキサ
１７1，１７2  ＩＦミキサ
１９  アンテナ切換信号生成部
２０  信号処理部
３０  スイッチ機構
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に、本発明にかかるモノパルスレーダ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本発明にかかるモノパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。ここで、図１に示すレーダ装置は、一般的なモノパルスレーダ装置の構成を示すものである。一方、本発明にかかるモノパルスレーダ装置は、以下に詳述するような、アンテナ部の送受信アンテナの構成、アンテナ切換部の構成、およびこれらの構成に基づいて行われる信号処理部の処理にその特徴がある。しかし、本発明を説明する上で、一般的なモノパルスレーダ装置の構成等についての理解が必要である。そこで、まず、本発明が適用されるモノパルスレーダ装置の構成等について説明する。【００４６】
図１に示すモノパルスレーダ装置は、処理機能を大きなブロックに分けた各処理部、すなわち、アンテナ部６、アンテナ切換部７、送信部８および受信部１０から構成される。アンテナ部６は、送信アンテナまたは受信アンテナのいずれかとして機能する送受信アンテナ１１1，１１2，１１3を備えている。アンテナ切換部７は、送受信アンテナ１１1，１１2，１１3との接続を送信部８、あるいは受信部１０のいずれかに切り換えるためのアンテナ切換スイッチ１２と、アンテナ切換スイッチ１２を切り換えるためのアンテナ切換信号を生成するアンテナ切換信号生成部１９を備えている。送信部８は、アンテナ部６から空間に放射されるレーダ信号を生成するための各種の変調信号（例えば、ＦＭ−ＣＷ変調信号、パルス変調信号など）を生成する変調信号生成部１５と、この変調信号に基づいて変調されたレーダ信号を生成出力する発振器１４とを備えている。受信部１０は、送受信アンテナ１１1，１１2，１１3のいずれか一つにそれぞれ接続され、これらの送受信アンテナ１１1，１１2，１１3から出力された受信信号を発振器１４から供給されるＲＦ帯のミキサ信号（ＲＦローカル信号）に基づいてＩＦ帯にダウンコンバートするＲＦミキサ１６（１６1，１６2）と、これらのＲＦミキサ１６にそれぞれ接続されてダウンコンバート後の信号をアンテナ切換信号生成部１９から供給されるＩＦ帯のミキサ信号（ＩＦローカル信号）に基づいてベースバンドの信号にダウンコンバートするＩＦミキサ１７（１７1，１７2）と、これらのＩＦミキサ１７からそれぞれ出力される信号に基づいて各種の信号処理を行って、距離、速度、方位などの情報を生成出力する信号処理部２０とを備えている。なお、信号処理部２０は、送信部８や、アンテナ切換部７などを制御する制御部としても機能する。【００４７】
図２は、位相比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図である。同図において、受信アンテナ１および受信アンテナ２に対してアンテナ面の法線方向に対してθの角度で受信波が入射したとき、受信アンテナ１の受信信号と受信アンテナ２の受信信号との間には、φ＝（２π／λ）・ｄ0ｓｉｎθの位相差が生じる。したがって、位相比較モノパルス方式では、この位相差φを検出することで、θ＝ｓｉｎ-1（φλ／２πｄ0）の式で決定される受信波の到来角θを検出することができる。【００４８】
図３−１〜図３−３は、振幅比較モノパルス方式の方位検出の原理を示す図である。より詳細には、図３−１は、アンテナビームの中心方位をずらした２つのアンテナパターンを示す図であり、図３−２は、図３−１に示すアンテナパターンのアンテナで受信された受信信号に基づいて生成される和信号（Σ）および差信号（Δ）の信号強度を示す図であり、図３−３は、図３−２に示す和信号（Σ）および差信号（Δ）に基づいて生成される角度誤差信号を示す図である。【００４９】
振幅比較モノパルス方式は、図３−１に示す受信アンテナ１および受信アンテナ２のアンテナパターンのようにその一部が重なり合った２つのアンテナの出力を用いて角度誤差（アンテナ正面方向からのずれ）を検出するものである。いま、受信アンテナ１で検出された信号と受信アンテナ２で検出された信号とを加算すると図３−２に示すような和信号（Σ）の出力特性が得られる。一方、これらの検出信号同士を減算すると図３−２に示すような差信号（Δ）の出力特性が得られる。この差信号（Δ）には、両者の受信アンテナで受信された目標のアンテナパターンの中心軸からのずれの情報が含まれている。しかしながら、この差信号（Δ）のみで目標方位を検出しようとすると、その信号強度が目標の大きさや、目標からの距離によって変化するため正しい側角ができない。そこで、この変動を排除するため、差信号（Δ）と同様の変化を受ける和信号（Σ）で除算（すなわち正規化処理）することにより、この変動の影響を受けない図３−３に示す角度誤差信号を得るようにしている。この角度誤差信号は、概ねＳ字状のカーブとなり、この角度誤差信号を用いれば、受信アンテナの正面方向からのずれ、すなわち、受信波の到来角θを検出することができる。【００５０】
ところで、モノパルスレーダ装置において、複数のアンテナを用いてモノパルス信号処理を行う場合のアンテナ部の構成として、一般的な平面アンテナの構成ではモノパルス処理を行う一対のアンテナの間隔を所望の間隔（位相回りが起こらない間隔）に配置することが困難である。一方、アンテナのサイズそのものを小さくすればこの一対のアンテナ間の間隔を小さくすることができるが、その場合にはアンテナ利得の減少や、アンテナビームの広角化を招いて探知性能に影響を与えるなどの弊害が大きい。そのため、上記の問題を解決するためには、アンテナのサイズを小さくするとともに、アンテナをアレイ化する必要がある。また、使用する周波数帯にも依存するが、アンテナのアレイ化に際しては可能な限り位相回りが起こらないアンテナ配置を考慮する必要がある。【００５１】
図４は、実施の形態１にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。同図に示すように、この実施の形態のアンテナ部は、上下（エレベーション）方向には等間隔に４素子のアレイが配置され、左右（アジマス）方向には等間隔（ｄ0）に６素子のアレイが配置された平面アレイアンテナとして構成されている。エレベーション方向に対してもアレイ構成としているのは、エレベーション方向のアンテナビームを絞り込む（狭くする）ことにより正面方向に対する放射効率を高めるためである。なお、本発明にかかるレーダ処理技術は、エレベーション方向およびアジマス方向の両方向に対して適用できるものであるが、その両者に対する本質的な差異はない。そこで、これ以降、例えば、この実施の形態のモノパルスレーダ装置を車載用として車両などに搭載することを想定し、アジマス方向の角度検出を行う場合を例に挙げて説明する。【００５２】
図４において、この実施の形態のアンテナ部は、エレベーション方向の４つのアンテナ素子を一つのアンテナ素子群として、それぞれ２つのアンテナ素子群を組み合わせた３つのアレイアンテナであるアレイアンテナＡ、アレイアンテナＢおよびアレイアンテナＣを構成している。図４のアンテナ構成の場合、アレイアンテナＡは左から１番目と３番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＢは左から２番目と４番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＣは左から５番目と６番目のアンテナ素子群で構成されている。つまり、アレイアンテナＣを構成するアンテナ素子群の間隔（あるいはアンテナ素子群幅）がｄ0であるのに対して、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢを構成するアンテナ素子群の間隔（あるいはアンテナ素子群幅）がそれぞれ２ｄ0であり、アレイアンテナＣに対して２倍の間隔を有している。したがって、同一のアンテナ素子を用いた場合、アレイアンテナＣのビーム幅は、アレイアンテナＡ、あるいはアレイアンテナＢのビーム幅よりも広くなる。【００５３】
また、この実施の形態のアンテナ部の構成は、図４に示すように、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢに具備される各アンテナ素子群のそれぞれが交互に位置するような一対の櫛形アレイアンテナが形成されるような構成としている。このとき、アレイアンテナＡの位相中心はアレイアンテナＢの一方のアンテナ素子群（左側のアンテナ素子群）付近にあり、アレイアンテナＢの位相中心はアレイアンテナＡの一方のアンテナ素子群（右側のアンテナ素子群）付近にあるので、アレイアンテナＡとアレイアンテナＢとは、アンテナ間の間隔がアンテナ素子間隔と同一間隔のｄ0に設定されていることになる。したがって、各アレイアンテナを構成するアンテナ素子の素子間隔が位相回りが起こらない間隔に設定されているならば、アレイアンテナＣを送信アンテナとして用い、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢをモノパルス信号処理を行う一対の受信アンテナとして用いることにより、上述したようなモノパルス信号処理を行う場合の位相回りを局限することができる。【００５４】
図５は、実施の形態１にかかるアンテナ部の図４の構成とは異なる他のアンテナ構成を示す図である。同図に示すアンテナ部６では、エレベーション方向の４つのアンテナ素子を一つのアンテナ素子群として、それぞれ３つのアンテナ素子群を組み合わせた３つのアレイアンテナであるアレイアンテナＡ、アレイアンテナＢおよびアレイアンテナＣが構成されている。同図のアンテナ構成の場合、アレイアンテナＡは左から１番目、３番目および５番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＢは左から２番目、４番目および６番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＣは左から７番目〜９番目のアンテナ素子群で構成されている。同図のように構成されたアンテナ部では、アレイアンテナＣを構成するアンテナ素子群幅が２ｄ0であり、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢを構成するアンテナ素子群幅がそれぞれ４ｄ0であるので、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢの間隔が、アレイアンテナＣの間隔の２倍となり、図４に示すアンテナ構成と同様の関係を有している。【００５５】
また、図５に示すアンテナ部は、アレイアンテナＡの位相中心と、アレイアンテナＢの位相中心とが、図４に示すアンテナ部の構成と同様に、アンテナ素子間隔と同一間隔のｄ0に設定されるように構成されているので、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢをモノパルス信号処理を行う一対の受信アンテナとして用いることにより、モノパルス信号処理を行う場合の位相回りを局限することができる。このように、図５に示すアンテナ部は、図４に示すアンテナ部と同等の機能を有するように構成されていると言える。【００５６】
図６は、図４に示す各アレイアンテナの探知エリアを示す図である。前述のように、アレイアンテナＣのビーム幅は、アレイアンテナＡ、あるいはアレイアンテナＢのビーム幅よりも広角となるため、アレイアンテナＣの探知エリアを示すＫ１は、アレイアンテナＢの探知エリアを示すＫ２や、アレイアンテナＡの探知エリアを示すＫ３よりも広い範囲をカバーしている。なお、図６においては、Ｋ２とＫ３の探知エリアを若干ずらして描写しているが、図示の都合上の話であり、これらのエリアは実質的に同等である。【００５７】
いま、上述の構成で、アレイアンテナＣを送信アンテナとし、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢでモノパルス処理を行う場合を考える。このとき、アレイアンテナＡ（アレイアンテナＢ）のエリアに存在する目標の方位角を検出することができる。また、アレイアンテナＣも受信アンテナとして用いる場合を考える。このとき、アレイアンテナＣで受信され、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢのいずれでも受信されない場合には、この目標はアレイアンテナＣのエリアに存在するものの、アレイアンテナＡ（アレイアンテナＢ）のエリア、すなわち中心付近には存在しないということが判明する。なお、近接した目標の場合には、アレイアンテナＡまたはアレイアンテナＢのビーム半値幅の範囲に存在していない場合であっても、サイドローブで受信されるということもある。しかし、この場合であっても、アレイアンテナＣで受信されているという事実に基づけば、この目標が中心付近には存在していないと判定することができる。【００５８】
なお、広範囲の探知エリアをカバーさせたい場合、この探知エリアを位相回りの起こらない複数のエリアに分割し、この分割されたエリアのそれぞれに対して、各アンテナの主ビームの方向を偏心させながら上記２つの処理のいずれかを適用するようにすれば、角度の曖昧さのない正しい方位を検出することができる。また、探知エリアを限定することで探知エリア内の探知方位の角度精度も向上させることができる。【００５９】
また、この実施の形態では、アレイアンテナＡを構成するアンテナ素子群およびアレイアンテナＢを構成するアンテナ素子群の間隔をアレイアンテナＣを構成するアンテナ素子群の間隔の２倍になるように構成しているが、アンテナ素子群の間隔に拘束されるものではなく、アレイアンテナＡを構成するアンテナ素子群幅およびアレイアンテナＢを構成するアンテナ素子群幅がアレイアンテナＣを構成するアンテナ素子群幅の２倍になるように構成しても同様な効果を得ることができる。【００６０】
また、ここで示した２倍という数字に拘束される必要もない。肝要な点は、上述の処理に適するように、送信アンテナのビームパターンが、受信アンテナのビームパターンよりも広くなるように形成されていればよい。すなわち、広いビームパターンを有する送信アンテナと、狭いビームパターンを有する一対の受信アンテナが構成されていればよい。なお、なお、一対の受信アンテナを構成する各アレイアンテナのアンテナ素子群の間隔は、それぞれのビームパターンを同一、あるいは同等とする観点から同一の素子間隔に設定するのが好適である。【００６１】
以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、広ビームアレイアンテナと、複数の狭ビームアレイアンテナとが構成され、当該構成されたアレイアンテナの中で、複数の狭ビームアレイアンテナのうちの所定の一対のアレイアンテナの出力に基づいてモノパルス処理を行うようにしているので、アンテナ部に対する搭載上の制約が局限されるとともに、広範囲なモノパルス処理が可能となる。また、限られた空間上におけるアンテナ素子の配置を効果的に行うことができる。さらに、アンテナ部の機構が簡易なものとなる。【００６２】
（実施の形態２）
図７は、図６に示すアレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢの中心方向をそれぞれ左右に偏心させた場合の探知エリアを示す図である。実施の形態１では、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢの中心方向は同一方向を指向させていたが、実施の形態２では、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢの中心方向をそれぞれ左右に偏心させたことに特徴がある。なお、この実施の形態のアンテナ部を含む各処理部の構成は実施の形態１の構成と同一である。【００６３】
つぎに、この実施の形態のモノパルス処理について説明する。図７において、まず、アレイアンテナＡ、アレイアンテナＢまたはアレイアンテナＣのいずれか一つで送信し、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＢでモノパルス処理を行う場合を考える。この場合、エリアの中心付近である探知エリアＲ２に存在する目標の方位を検出することができる。以下同様に、アレイアンテナＡまたはアレイアンテナＣのいずれかで送信し、アレイアンテナＡおよびアレイアンテナＣでモノパルス処理を行えば、左サイドの探知エリアＲ１に存在する目標の方位を検出することができる。一方、アレイアンテナＢまたはアレイアンテナＣのいずれかで送信し、アレイアンテナＢおよびアレイアンテナＣでモノパルス処理を行えば、右サイドの探知エリアＲ３に存在する目標の方位を検出することができる。【００６４】
このように、この実施の形態では、ビーム方向を中心方向からそれぞれ左右に偏心させた狭いビームパターンを有する一対のアンテナ（アレイアンテナＡ，Ｂ）と、ビーム方向を中心方向に向けてこれらの一対のアンテナのそれぞれのビームパターンをカバーする広いビームパターンを有するアンテナ（アレイアンテナＣ）を平面アンテナ上に構成するようにしているので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなく、また、特別なビーム合成を行うこともなく、モノパルス処理に適したアンテナビームを形成することができる。【００６５】
なお、広範囲の探知エリアをカバーさせたい場合には、実施の形態１と同様に、この探知エリアを位相回りの起こらない複数のエリアに分割し、この分割されたエリアのそれぞれに対して、各アンテナの主ビームの方向を偏心させながら上記２つの処理のいずれかを適用するようにすればよい。このようにすれば、角度の曖昧さのない正しい方位を検出することができる。また、探知エリアを限定することで探知エリア内の探知方位の角度精度も向上させることができる。【００６６】
なお、この実施の形態では、アレイアンテナＡを構成するアンテナ素子群およびアレイアンテナＢを構成するアンテナ素子群の間隔をアレイアンテナＣを構成するアンテナ素子群間隔の２倍になるように構成しているが、アンテナ素子群の間隔に拘束されるものではなく、アレイアンテナＡを構成するアンテナ素子群幅およびアレイアンテナＢを構成するアンテナ素子群幅がアレイアンテナＣを構成するアンテナ素子群幅の２倍になるように構成しても同様な効果を得ることができる。【００６７】
また、ここで示した２倍という数字に拘束される必要もない。肝要な点は、広いビームパターンを有するアレイアンテナのビームパターンが、ビーム方向を中心方向からそれぞれ左右に偏心させた狭いビームパターンを有する一対のアレイアンテナのそれぞれのビームパターンを概ねカバーできるように構成されていればよい。すなわち、広いビームパターンを有するアレイアンテナのアンテナ素子群の間隔と、狭いビームパターンを有する一対のアレイアンテナのアンテナ素子群の間隔とが、狭いビームパターン有するアレイアンテナの左右のビーム偏心量や、アンテナ素子自身のビームパターンなどに関係してくるので、これらの要素に基づいてアンテナ素子や、アンテナ素子群の間隔などを決定すればよい。なお、一対のアレイアンテナを構成する各アレイアンテナのアンテナ素子群の間隔は、それぞれのビームパターンを左右対称とする観点から同一の素子間隔に設定するのが好適である。【００６８】
以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、ビーム方向を中心方向からそれぞれ左右または上下に偏心させた狭いビームパターンを有する一対のアンテナと、ビーム方向を中心方向に向けてこれらの一対のアンテナのそれぞれのビームパターンをカバーする広いビームパターンを有するアレイアンテナを構成するようにしているので、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなく、また、特別なビーム合成を行うこともなく、モノパルス処理に適したアンテナビームを形成することができる。【００６９】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３にかかるアンテナ部のアンテナ構成を示す図である。この実施の形態のアンテナ部は、実施の形態１あるいは実施の形態２の平面アレイアンテナにおいて、左から２番目のアンテナ素子群と３番目のアンテナ素子群との間の間隔を若干拡大するようにアンテナ素子を配置している。一方、各アレイアンテナの構成は、エレベーション方向の４つのアンテナ素子をアンテナ素子群として、それぞれ２つのアンテナ素子群を組み合わせた３つのアレイアンテナであるアレイアンテナＤ、アレイアンテナＥおよびアレイアンテナＦを構成している。これらの各アンテナの構成は実施の形態１の構成とは異なり、アレイアンテナＦは左から１番目と２番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＥは左から３番目と４番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＦは左から５番目と６番目のアンテナ素子群で構成されている。したがって、このようなアンテナ構成の場合、アレイアンテナＤとアレイアンテナＥとの間隔をｄ1、アレイアンテナＥとアレイアンテナＦとの間隔をｄ2、アレイアンテナＤとアレイアンテナＦとの間隔をｄ3とすれば、これらのｄ1，ｄ2，ｄ3の間には、ｄ1＜ｄ2＜ｄ3の関係が成り立つ。すなわち、それぞれのアレイアンテナの２つを組合せた３組の一対のアレイアンテナが不等間隔のアレイを構成することになる。【００７０】
また、図８において、アレイアンテナＦを構成する一方のアンテナ素子群（同図では右側のアンテナ素子群）の給電ラインには、図示しない信号処理部２０からの制御を受けて動作するスイッチ機構３０が備えられており、アレイアンテナＦは送信アンテナとしても用いられる。いま、アレイアンテナＦが送信アンテナとして機能する場合には、スイッチ機構３０によってアレイアンテナＦを構成する一方のアンテナ素子群への給電が行われず、アレイアンテナＦを構成する他方のアンテナ素子群（同図では左側のアンテナ素子群）から所定の電波が放射される。一方、アレイアンテナＦが受信アンテナとして機能する場合には、スイッチ機構３０によってアレイアンテナＦを構成する２つのアンテナ素子群の受信出力がアンテナＦの出力端に出力されるので、アレイアンテナＦは、他のアレイアンテナＤ，Ｅと同等の機能を有する。すなわち、アンテナ部を図８に示すように構成することで、実施の形態１，２と同様に、送信アンテナのビームパターンを受信アンテナのビームパターンよりも広くなるように形成させることができる。【００７１】
なお、送信アンテナとしては、同図に示す６つのアンテナ素子群のうちのいずれを用いてもよいが、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを確保する観点から考えると、同図に示したアンテナ部の構成では、最も左側のアンテナ素子群を送信アンテナとして用いるのが好適である。【００７２】
また、図９は、実施の形態３にかかるアンテナ部の各アンテナ素子への他の給電態様を示す図である。図８では、エレベーション方向の４つのアンテナ素子を一つのアンテナ素子群として、これらのアンテナ素子群ごとに給電するようにしているが、図９に示すように、各アンテナ素子ごとに構成してもよい。この場合、アレイアンテナＦを送信アンテナとして機能させ、図８に示したアンテナ部と同等の機能を持たせるためには、エレベーション方向の４つのアンテナ素子群への給電／非給電を切り替えるスイッチ機構を備えるように構成すればよい。【００７３】
図１０は、図８に示す３つのアンテナのうちの各２つのアンテナを組み合わせた３組の一対のアレイアンテナに基づいて位相比較モノパルス処理を行った場合の方位角と位相差との関係の一例を示すグラフである。同図において、実線で示される曲線はアレイアンテナＤおよびアレイアンテナＥの組み合わせに基づいて位相比較モノパルス処理を行った場合である。同様に、一点鎖線で示される曲線はアレイアンテナＥおよびアレイアンテナＦの組み合わせに基づくものであり、破線で示される曲線はアレイアンテナＦおよびアレイアンテナＤの組み合わせに基づくものである。【００７４】
図１０のグラフによれば、それぞれのアンテナの組み合わせに基づいて算出された位相差の変動周期が異なる。したがって、それぞれのアンテナの組み合わせで得られた位相差の符号に着目すれば、大まかなエリアが特定できる。いま、間隔がｄ3であるアレイアンテナＦおよびアレイアンテナＤの組み合わせに基づく位相比較モノパルス処理を「第１のモノパルス処理」と呼称し、同様に、間隔がｄ2であるアレイアンテナＥおよびアレイアンテナＦの組み合わせに基づく位相比較モノパルス処理を「第２のモノパルス処理」と呼称し、間隔がｄ1であるアレイアンテナＤおよびアレイアンテナＥの組み合わせに基づく位相比較モノパルス処理を「第３のモノパルス処理」と呼称する。【００７５】
このとき、正面方向から右側のエリア（すなわち、方位角θ＞０）において、第１のモノパルス処理により最初に位相差の位相反転が起こる方位角をθ1とすれば、θ1≒１０度である。同様に、第２のモノパルス処理により最初に位相差の位相反転が起こる方位角をθ2とすれば、θ2≒１８．５度である。したがって、方位角θが、０＜θ＜θ1の範囲内に存在するとき、第１、第２および第３のモノパルス処理による位相差の符号はすべて正となる。一方、方位角θが、θ1＜θ＜θ2の範囲内に存在する場合では、第２および第３のモノパルス処理による位相差の符号は正であるが、第１のモノパルス処理による位相差の符号は負となる。この実施の形態のアンテナ部では、各アレイアンテナの２つの組み合わせによる３つのアレイアンテナに基づいてモノパルス処理が行われるので、２3＝８個のエリアを特定することができる。【００７６】
もし、特定したエリアを増やしたい場合には、例えば、アレイアンテナの数を４つにすればよい。この場合、例えば、図８においてアンテナ素子の数を増加させ、アレイアンテナＤ，Ｅ，Ｆに加えた第４のアレイアンテナを構成し、この第４のアレイアンテナと他のアレイアンテナとの間隔ｄ4がｄ4≠ｄ1，ｄ2，ｄ3となるようなアンテナの組み合わせに基づいて、モノパルス処理を行えばよい。【００７７】
また、アンテナ素子の数を増加させずに、アンテナ間隔の異なるアレイアンテナを構成してもよい。この場合、例えば、図８において、左から４番目と５番目のアンテナ素子群で構成される第５のアレイアンテナを構成すれば、この第５のアレイアンテナとアレイアンテナＦとの間隔ｄ5との間には、ｄ1＜ｄ2＜ｄ5＜ｄ3の関係があり、これらのアレイアンテナを用いてモノパルス処理を行えばよい。なお、これらのモノパルス処理を行うためのベースとなるアレイアンテナの数は、上述した３つ、あるいは、４つに限定されるものではなく、５つ以上のアレイアンテナを構成し、これらの複数のアレイアンテナの２つを組み合せた複数組の一対のアレイアンテナに基づいたモノパルス処理が可能であることは言うまでもない。【００７８】
また、図１０に示すグラフに戻って、第１、第２および第３のモノパルス処理による位相差の符号がすべて正となるエリアは上述の０＜θ＜θ1の他に、方位角が５０度付近にも存在する。これらのどちらのエリアを選択するかは、アンテナパターンに基づいて絞り込むことができる。例えば、アンテナビームが０度方向に向けられ、その半値幅が２０度程度であれば、０度方向の検出結果を採用すればよい。【００７９】
図１１は、実施の形態３にかかるアンテナ部の構成に基づく信号処理部の処理の流れを示すフローチャートであり、上述した処理のフローを明確にするために示したものである。なお、これらの処理は、図１に示した信号処理部２０にて行われる。信号処理部２０は、アレイアンテナの組（上述した第１、第２あるいは第３のモノパルス処理が行われるアレイアンテナの組み合わせ）ごとにモノパルス側角を行って各位相差を算出し（ステップＳ１０１）、これらの位相差の符号に基づいて目標が存在する可能性のあるエリアを特定する（ステップＳ１０２）。信号処理部２０は、この可能性のあるエリアが一意に特定されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。【００８０】
ここで、エリアが一意に特定された場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）には、各位相差に基づいて方位角を算出し（ステップＳ１０６）、方位角を決定する（ステップＳ１０７）。このステップＳ１０７による方位角の決定では、例えば、ステップＳ１０６で算出されたそれぞれ角度の平均値を採用することができる。また、ステップＳ１０６で算出されたそれぞれ角度の中で前回のスキャンによる検出結果との比較を行い、前回の結果に最も近い値を採用してもよい。あるいは、速度や、加速度などを用いて未来位置を予測しているような場合には、これらの予測位置に最も近い値を採用してもよい。【００８１】
また、エリアが一意に特定できない場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）には、アンテナパターン基づいた絞り込み処理を行う（ステップＳ１０４）。なお、この絞り込み処理は上述したとおりである。そして、ステップＳ１０３の処理と同様に、再度、エリアが一意に特定されたか否かの判定処理を行う（ステップＳ１０５）。エリアが一意に特定された場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０６の処理に移行して方位角が決定される。一方、エリアが一意に特定できない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）には、この検出処理（スキャン）での方位角の算出および決定を行わない。【００８２】
図１２は、アンテナ部を構成するアンテナ素子のビームパターンの一例を示す図である。図１１のステップＳ１０４では、アンテナパターンに基づいた絞り込み処理を行うことについて説明した。この処理は、予めアンテナパターンを把握しておき、アンテナの受信レベル情報を用いてエリアの特定を行うものである。一方、この実施の形態のアンテナの構成例では、図１０に示すように、第１、第２および第３のモノパルス処理による位相差の符号がすべて正となるエリアが０＜θ＜θ1の他に５０度付近にも存在することを述べてきた。この場合、図１１に示すようなアンテナパターンを持つアンテナ素子を用いれば、５０度付近のゲインが下がり、同じ位相関係になるエリアの信号が受信されにくくなる。したがって、このようなアンテナ素子を用いれば、少なくとも５０度付近の受信信号に対して図１１に示すステップＳ１０４のようなアンテナパターンに基づく絞り込み処理を行う必要はなくなる。【００８３】
このことは、逆にアンテナ素子のビームパターンに基づいてアンテナの配置が決定できる（あるいは決定される）ことを意味する。アンテナ部を搭載するプラットフォームや、使用する周波数帯にも依存するが、一般的にアンテナ素子の設計の自由度に比べて、アンテナの配置の自由度の方が大きい場合もある。このような場合には、アンテナ素子のビームパターンに基づいてアンテナの配置を決定した方が、所望の特性を得やすくなり、また、柔軟な設計が可能になる。【００８４】
以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、アンテナ部に構成される３以上のアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる３組以上の一対のアンテナに基づいてモノパルス処理を行うようにしているので、モノパルス信号処理を行う場合の位相回りによる曖昧さを除去することができるとともに、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなく、また、特別なビーム合成を行うこともなく、モノパルス処理に適したアンテナビームを形成することができる。【００８５】
（実施の形態４）
図１３は、実施の形態４にかかる信号処理部の処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態３では、複数のモノパルス処理が行われるアレイアンテナの組み合わせごとにモノパルス側角を行って検出された各位相差の符号に基づいて目標が存在する可能性のあるエリアを特定した後、目標の存在する方位角を算出するようにしていたが、この実施の形態では、複数のモノパルス処理が行われるアレイアンテナの組み合わせごとにモノパルス側角を行って各位相差を検出し、当該各位相差ごとに目標の存在が仮定される方位角候補を算出し、同一速度、かつ同一距離の目標の中から当該方位角候補が一致するものを選択することに特徴がある。なお、この実施の形態のアンテナ部を含む各処理部の構成は実施の形態３の構成と同一である。【００８６】
つぎに、図１３に示した処理フローについて説明する。なお、これらの処理は、図１に示した信号処理部２０にて行われる。信号処理部２０は、アレイアンテナＤ，Ｅの各信号からモノパルスレーダ装置としてのモノパルス側角処理を含む所定の処理を行って、目標の距離、速度および位相差ｘを算出するとともに、目標が存在する可能性のある方位角として、位相差ｘに相当する方位角候補θDE（ｘ）を算出する（ステップＳ２０１）。以下、同様に、アレイアンテナＥ，Ｆに基づく位相差ｙに相当する方位角候補θEF（ｙ）と（ステップＳ２０２）、アレイアンテナＦ，Ｄに基づく位相差ｚに相当する方位角候補θFD（ｚ）と（ステップＳ２０３）、を算出する。出力される方位角としては、距離と、速度とを同じくする同一距離、同一速度のデータ群から、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３で算出されたθDE（ｘ），θEF（ｙ），θFD（ｚ）が一致するものが選択される（ステップＳ２０４）。【００８７】
つぎに、上述の処理を具体例を用いて説明する。図１４は、図１０に示したグラフ上に、アレイアンテナＤ，Ｅの組み合わせに基づいて算出される目標方位角の３つの候補例を示す図である。例えば、図１４に示すように、アレイアンテナＤ，Ｅの組み合わせによって検出された複数目標の中で、着目する目標の位相差が９０度の場合に、方位角候補θDEとして、３つの方位角Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が算出される。つぎに、アレイアンテナＥ，Ｆの組み合わせによって検出された複数目標の中で、この着目目標の距離と速度とが所定の距離精度、速度精度の範囲内にあるデータ群の中から、方位角候補θDEと方位角候補θEFとが所定の精度で一致するものを選択する。同様な、処理をアレイアンテナＦ，Ｄの組み合わせにおいても行う。これらの処理を通じて、距離、速度および方位角の組が一意に決定される。【００８８】
なお、アレイアンテナの組み合わせにかかる主従関係はないので、図１３に示したステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理は、どの処理から始めてもよい。また、この実施の形態では、３組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定するようにしているが、３組に限定されるものではなく、２組以上の一対のアレイアンテナを用いて方位角を特定することができる。【００８９】
ただし、この実施の形態のように、３組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定するようにすれば以下の様な利点を有する。例えば、２組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定する場合には、方位角候補同士の比較処理が１回行われる。いま、２組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定する場合に、方位角を誤る確率を０．０５（すなわち２０回に１回誤る）とすると、３組の一対のアレイアンテナに基づいて方位角を特定する場合では方位角候補同士の比較処理が２回行われるので、この場合に方位角を誤る確率は０．０５×０．０５＝０．００２５（すなわち４０００回に１回）と非常に低い。このことから、３組の一対のアレイアンテナを用いることによって、方位角を誤る確率を小さくすることができる。【００９０】
以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、アンテナ部に構成される３以上のアンテナのうちの２つを組み合わせた素子間隔の異なる２組以上の一対のアンテナに基づいてモノパルス処理を行うようにしているので、モノパルス信号処理を行う場合の位相回りによる曖昧さを除去することができるとともに、アレイアンテナを構成するアンテナ素子の配置を特に変更することなく、また、特別なビーム合成を行うこともなく、モノパルス処理に適したアンテナビームを形成することができる。【００９１】
（実施の形態５）
図１５−１は、図８に示したアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお、同図には、２つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された３つのアレイアンテナ（アレイアンテナＤ，Ｅ，Ｆ）による概略のアンテナビームを併せて示している。一方、図１５−２は、実施の形態５にかかるアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお，同図においても、２つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された３つのアレイアンテナ（アレイアンテナＤ，Ｅ，Ｆ）による概略のアンテナビームを併せて示しているが、これらのアンテナビームは、図１５−１に示したアンテナビームと実質的に同一である。【００９２】
つぎに、この実施の形態にかかるアンテナ部の構成について説明する。図１５−２に示すアンテナ部において、アレイアンテナＥを構成するアンテナ素子（またはアンテナ素子群）の配列面を「基準配列面」とするとき、アレイアンテナＤを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に対してアジマス右方向に所定の傾斜角（α1）だけ傾斜させ、逆に、アレイアンテナＦを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に対してアジマス左方向に所定の傾斜角（α1）だけ傾斜させるようにしている。なお、このときの傾斜角（α1）は、図１５−１にも示すように、アレイアンテナＥのビーム中心方向に対するアレイアンテナＤ，Ｆのビーム中心方向のなす角度である。【００９３】
図１５−２に示すように構成された結果、アレイアンテナＤでは、アンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなく、自身のビーム中心方向をアレイアンテナＥによるビーム中心方向からアジマス右方向に所定の角度（偏心角）（α1）だけ回転させることができる。同様に、アレイアンテナＦでは、アンテナ素子群間のビーム合成を特に行うことなく、自身のビーム中心方向をアレイアンテナＥによるビーム中心方向からアジマス左方向に所定の偏心角（α1）だけ回転させることができる。【００９４】
図１５−１に示す構成でも、各アレイアンテナを構成するアンテナ素子群間のビーム合成により、同図に示すような複数のビームを形成することができるが、アンテナ素子間あるいはアンテナ素子群間の干渉や、サイドローブの若干の増大に起因して、探知範囲の全領域に渡って安定した特性が得られ難いといった不利点が存在する。これに対して、図１５−２に示す構成では、製造工数（タクト）は若干増大するものの、サイドローブの制御が容易であり、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができる。【００９５】
以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、３組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、３組以上の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしているので、アンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなく、また、サイドローブの制御を容易ならしめ、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができる。【００９６】
なお、この実施の形態では、アレイアンテナＥのビーム中心方向に対して、アレイアンテナＤ，Ｆの各ビーム中心方向を、それぞれアジマス右方向またはアジマス左方向に所定の偏心角（α1）だけ回転させる際に、アレイアンテナＤ，Ｆをそれぞれ構成するアンテナ素子の配列面をそれぞれの方向に同一角度（α1）だけ傾斜させるようにしているが、これらの傾斜角が、必ずしも同一角度（α1）である必要はない。肝要な点は、各アレイアンテナのサイドローブの制御が容易となり、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができるような傾斜角に設定されていればよい。【００９７】
また、この実施の形態では、自身のビーム中心方向に合わせて傾斜させた傾斜面上にアンテナ素子を配列するようにしているが、所定の曲率を有する表面上、あるいは球面、楕円球面などの表面上に配列してもよく、この場合であっても上記と同等の効果が得られる。【００９８】
（実施の形態６）
図１６−１は、図４に示したアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお、同図には、２つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された３つのアレイアンテナＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれに対応した概略のアンテナビームＭ１，Ｍ２，Ｍ３を併せて示している。一方、図１６−２は、実施の形態６にかかるアンテナ部のアンテナ素子配列面およびアンテナ素子群の両者に直交する直交断面における概略形状を示す断面図である。なお，同図においても、２つのアンテナ素子群にてそれぞれ構成された３つのアレイアンテナＡ，Ｂ，Ｃ）のそれぞれに対応した概略のアンテナビームＭ１，Ｍ２，Ｍ３を併せて示しており、これらのアンテナビームは、図１６−１に示したアンテナビームと実質的に同一である。【００９９】
つぎに、この実施の形態にかかるアンテナ部の構成について説明する。図１６−１および図１６−２の各図において、前述のように、アレイアンテナＡは、左から１，３番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＢは、左から２，４番目のアンテナ素子群で構成され、アレイアンテナＣは、左から５，６番目のアンテナ素子群で構成される。また、図１６−２に示すアンテナ部において、アレイアンテナＣを構成するアンテナ素子、すなわち左から５，６番目のアンテナ素子群の配列面を「基準配列面」とするとき、アレイアンテナＢを構成するアンテナ素子、すなわち左から１，３番目のアンテナ素子群の配列面は、基準配列面に対してアジマス左方向に所定の傾斜角（α2）だけ傾斜しており、逆に、アレイアンテナＡを構成するアンテナ素子、すなわち左から２，４番目のアンテナ素子群の配列面は、基準配列面に対してアジマス右方向に所定の傾斜角（α2）だけ傾斜している。このように構成することで、アレイアンテナＡでは、アンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなく、自身のビーム中心方向をアレイアンテナＣによるビーム中心方向から右方向に所定の偏心角（α2）だけ回転させることができる。同様に、アレイアンテナＢでは、アンテナ素子群間のビーム合成を特に行うことなく、自身のビーム中心方向をアレイアンテナＣによるビーム中心方向から右方向に所定の偏心角（α2）だけ回転させることができる。【０１００】
図１６−１に示す構成でも、各アレイアンテナを構成するアンテナ素子群間のビーム合成により、同図に示すような複数のビームを形成することができるが、アンテナ素子間あるいはアンテナ素子群間の干渉や、サイドローブの若干の増大に起因して、探知範囲の全領域に渡って安定した特性が得られ難いといった不利点が存在する。これに対して、図１６−２に示す構成では、製造工数（タクト）は若干増大するものの、サイドローブの制御が容易であり、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができる。【０１０１】
以上説明したように、この実施の形態のモノパルスレーダ装置によれば、所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から左方向または上方向に偏心させた一方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に対して左方向または上方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するとともに、所定の一対のアレイアンテナのうち、主ビーム方向を中心方向から右方向または下方向に偏心させた他方のアレイアンテナを構成するアンテナ素子の配列面を基準配列面に対して右方向または下方向に所定の傾斜角だけ傾斜させて配置するようにしているので、アンテナ素子群間の指向性合成を特に行うことなく、また、サイドローブの制御を容易ならしめ、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができる。【０１０２】
なお、この実施の形態では、アレイアンテナＣのビーム中心方向に対して、アレイアンテナＡ，Ｂの各ビーム中心方向を、それぞれアジマス左方向またはアジマス右方向に所定の偏心角（α2）だけ回転させる際に、アレイアンテナＡ，Ｂをそれぞれ構成するアンテナ素子の配列面をそれぞれの方向に同一角度（α2）だけ傾斜させるようにしているが、これらの傾斜角が、必ずしも同一角度（α2）である必要はない。肝要な点は、各アレイアンテナのサイドローブの制御が容易となり、探知範囲の全領域に渡って安定した特性を得ることができるような傾斜角に設定されていればよい。【０１０３】
（実施の形態７）
実施の形態１〜６では、アンテナ素子を限られた空間上に効果的に配置したアレイアンテナを利用したモノパルスレーダ装置にかかる幾つかの実施の形態について説明してきた。一方、これらの実施の形態によって効果的に配置されたアンテナを送受信部に切換制御するためには、例えば図１に示したアンテナ切換スイッチ１２を介して行う必要があり、また、アンテナ切換信号生成部１９からアンテナ切換スイッチ１２および受信部に対して必要な制御信号を送出させる必要がある。そこで、この実施の形態では、例えば図１に示したアンテナ切換スイッチ１２の構成およびアンテナ切換信号生成部１９から出力される制御信号にかる実施態様の一例について説明する。説明に際し、例えば三角波でＦＭ変調された電波によりターゲットとの距離および相対速度を測定するＦＭ−ＣＷレーダを具備する車載用レーダ装置をその一例として用いる。【０１０４】
なお、車載用レーダ装置にあっては、搭載プラットフォームである車両の特性上、設置場所が限定される一方で、競業他社との競争力確保の観点から車両価格の上昇に影響を及ぼさないように、搭載される複数のアンテナの設置面積や、送受信部に必要とされる高周波部品の数を削減して小型化および軽量化することが要求される。また、装置の小型化および軽量化は車載用レーダ装置に限らず、種々のレーダ装置にとって、有効な技術となり得る。そこで、この実施の形態にかかるアンテナ切換スイッチは、レーダ装置のさらなる小型化・軽量化を実現する技術と位置づけ、以下、その構成、動作等について説明する。【０１０５】
図１７は、実施の形態７にかかるアンテナ切換スイッチを適用した車載用ＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成を示すブロック図である。同図において、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１０から出力される三角波でＦＭ変調された送信信号は、逓倍器（ＭＬＴ）１１２でミリ波帯に逓倍され送信増幅器１１４で増幅されてアンテナ切換スイッチ１１３へ入力され、アンテナ切換スイッチ１１３では、増幅器１１５、スイッチ１１６を経てアンテナＡＴ０から送出される。なお、同図に示されたレーダ装置では、３本のアンテナＡＴ０，ＡＴ１，ＡＴ２のうち送信に用いられるのはアンテナＡＴ０のみであり、受信は３本のアンテナＡＴ０，ＡＴ１，ＡＴ２のうちスイッチ１２２で選択されたものが用いられる。また、アンテナＡＴ０と増幅器１２４との間には送信信号の受信側への回り込みを阻止するためのスイッチ１２１が設けられる。なお、受信側への回り込みを別の手段で阻止できるときは、スイッチ１１６，１２１は必ずしも必要ではない。【０１０６】
各アンテナで受信された受信信号は、増幅器１２４で増幅されスイッチ１２２で選択されて受信増幅器１２６で増幅され、ミキサ１２８において送信波の一部と混合されて、ビート信号が生成される。ミキサ１２８において生成されたビート信号は、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１３２においてディジタル信号に変換され、ＦＦＴ処理部１３４にて高速フーリエ変換され、ＣＰＵ３６へ入力される。ミキサ１３１は、制御信号ＳＷＲで送受をスイッチングしているためにビート信号に重畳される周波数を同じ周波数と混合することでキャンセルするために設けられている。【０１０７】
なお、図１７に示されるように、スイッチ１１６のオンオフと増幅器１１５のバイアス電圧をオンオフすることによる増幅器１１５のオンオフとは連動しており、スイッチ１２１，１２２の選択と増幅器１２４のオンオフとは連動している。【０１０８】
図１８は図１７の電圧制御発振器１０へ入力される三角波の波形を示し、図１９の（Ａ）〜（Ｃ）欄はそれぞれ、図１８のＡ〜Ｃで示す区間における制御信号ＳＷＴ，ＳＷＲ，ＳＷ０，ＳＷ１，ＳＷ２の波形を示す。なお、図１８の横軸のタイムスケールは図１９と比べて著しく圧縮されている。【０１０９】
図１８に示される三角波の最初の周期、すなわち区間Ａにおいては、図１９（Ａ）から明らかなように、「送信」→「ＡＴ０による受信」→「送信」→「ＡＴ１による受信」が繰り返される。すなわち、区間Ａにおいては、受信アンテナＡＴ０，ＡＴ１の受信信号から生成された、三角波の上り区間および下り区間におけるビート信号のデータが収集される。これらのフーリエ変換結果に現われるピークの周波数はターゲットとの距離および相対速度の演算に用いられ、ピークの位相はアンテナＡＴ０およびＡＴ１による位相モノパルスの演算に用いられる。【０１１０】
図１８に示される三角波のつぎの周期、すなわち区間Ｂにおいては、図１９（Ｂ）から明らかなように、「送信」→「ＡＴ１による受信」→「送信」→「ＡＴ２による受信」が繰り返される。すなわち、区間Ｂにおいては、受信アンテナＡＴ１，ＡＴ２の受信信号から生成された、三角波の上り区間および下り区間におけるビート信号のデータが収集される。これらのフーリエ変換結果に現われるピークの周波数はターゲットとの距離および相対速度の演算に用いられ、ピークの位相はアンテナＡＴ１およびＡＴ２による位相モノパルスの演算に用いられる。【０１１１】
図１８に示される三角波のさらにつぎの周期、すなわち区間Ｃにおいては、図１９（Ｃ）から明らかなように、「送信」→「ＡＴ２による受信」→「送信」→「ＡＴ０による受信」が繰り返される。すなわち、区間Ｃにおいては、受信アンテナＡＴ２，ＡＴ０の受信信号から生成された、三角波の上り区間および下り区間におけるビート信号のデータが収集される。これらのフーリエ変換結果に現われるピークの周波数はターゲットとの距離および相対速度の演算に用いられ、ピークの位相はアンテナＡＴ２およびＡＴ０による位相モノパルスの演算に用いられる。【０１１２】
以上説明したように、この実施の形態のアンテナ切換スイッチによれば、第１の増幅器が増幅する送信信号が第２のスイッチを介して１つのアンテナへ供給されるとともに、１つのアンテナの受信信号を増幅する第２の増幅器の出力および他の複数のアンテナの受信信号をそれぞれ増幅する複数の第３の増幅器の出力のいずれか１つが第１のスイッチにて選択されて受信部へ供給されるので、レーダ装置の構成部であるアンテナ切換スイッチを小型化・軽量化することができる。【０１１３】
なお、アンテナを送受共用としてアンテナの数を削減するため、および複数の受信アンテナの受信信号を共通に処理して送受信部に必要な高周波部品の数を削減するためにスイッチを用いると、スイッチ自身による信号のロスを生じて性能が低下するので、スイッチを用いる場合にはできるだけアンテナの近くに増幅器を置くことが好ましい。【０１１４】
また、複数の受信アンテナを送受共用としてアンテナの数を削減するとしても、すべてのアンテナを送受共用とすると、スイッチの数が増加し、それに伴って必要な増幅器の数も増加してコストが増大するので、複数の受信アンテナの１つを固定的に送受共用とすることで、レーダ装置の小型化・軽量化を実現する際にレーダ装置の性能低下を防止または低減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上のように、本発明にかかるモノパルスレーダ装置は、移動物体の距離、速度、方位を検出するレーダ装置として有用であり、特に、アンテナ系に対してスペース的な制約がある場合や、アンテナ系の機構を簡易なものにしたい場合などに適している。また、本発明にかかるアンテナ切換スイッチは、レーダ装置の小型化・軽量化に寄与する。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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