(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に送信ビームを形成するべく電波を放射するとともに、目標からの反射電波を受けるアンテナ手段と、
このアンテナ手段により形成される前記送信ビームの方向と前記反射電波の到来方向との角度誤差を検出してこの角度誤差を示す角度誤差信号を出力する角度誤差検出手段と、
この角度誤差検出手段より出力される前記角度誤差信号のうちの所定の周波数帯域を通過させて誘導信号を生成する誘導信号生成手段と、
前記アンテナ手段により受けられる前記反射電波の強度に応じて前記誘導信号生成手段における通過周波数帯域を変化させる周波数帯域制御手段とを具備したことを特徴とする電波誘導制御装置。
【請求項２】
周波数帯域制御手段は、誘導信号に含まれるノイズを所定のレベルに一定とするように反射電波の強度に比例して通過周波数帯域を変化させることを特徴とする請求項１に記載の電波誘導制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば対空ミサイル等に適用され、電波を用いて目標の捕捉・追随を制御する電波誘導制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対空ミサイル等において、目標の捕捉・追随に電波を使用し、かつ比例航法により目標の追尾（ホーミング）を行う場合、図５に示すように送信ビーム方向と目標からの反射電波（目標反射電波）の到来方向（目標方向）との角度差（角度誤差）が反射電波方向の変化率となることから、上記角度誤差を示す角度誤差信号を求め、これをそのまま誘導信号として使用するものとなっている。
【０００３】
このような処理を行う電波誘導制御装置は一般に、角度誤差信号を求めるに当たって受信信号のレベルの一定化を行う。すなわち、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）を用いて、目標が遠距離にあり目標反射電波が弱い場合には増幅を行い、また目標が近距離にあり目標反射電波が強い場合には減衰させる。
【０００４】
ところで、受信信号中には目標反射電波に相当する信号の他にノイズが含まれる。このノイズは、目標までの距離に拘らずにほぼ一定である。このため、上述のように受信信号の増幅を行っているとノイズが多くなってしまう。このようなノイズは角度誤差信号に残留することになり、当然ながら誘導信号に含まれることになる。そしてこの誘導信号に含まれるノイズは、誘導精度の悪化の一因となる。なお、目標反射電波が強い場合には、ＡＧＣ回路により信号を減衰させるのでノイズは少なくなる。
【０００５】
そこで従来より、角度誤差信号を低域通過型のフィルタに通すことによってノイズを低減した誘導信号を得ることが行われてきた。この場合のフィルタの通過帯域は、目標反射電波が弱い場合におけるノイズを誘導精度を悪化させることがない程度に低減できるように設定される。
【０００６】
しかしながらこのような低域通過型のフィルタを設けると、反射電波が強くなりノイズが少ない場合にも角度誤差信号を低域通過型のフィルタに通すことになる。このため、目標反射電波が強い時には、不必要に信号の応答性を悪化させてしまうという不具合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の電波誘導制御装置では、目標反射電波が弱い場合には誘導信号に含まれるノイズが多くなって誘導精度が悪化する恐れがあり、またこの不具合を回避すべく、目標反射電波が弱い場合におけるノイズを誘導精度を悪化させることがない程度に低減できるように通過帯域が設定されたフィルタを用いてノイズの低減を図ると、目標からの反射電波が強い時には不必要に信号の応答性を悪化させてしまうという不具合があった。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、含まれるノイズを誘導精度を悪化させることがない程度に抑えた誘導信号を生成可能であり、かつ信号の応答性を必要以上に悪化させてしまうことがない電波誘導制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本発明は、所定の方向に送信ビームを形成するべく電波を放射するとともに、目標からの反射電波を受ける、例えばアンテナおよびアンテナ制御器からなるアンテナ手段と、このアンテナ手段により形成される前記送信ビームの方向と前記反射電波の到来方向との角度誤差を検出してこの角度誤差を示す角度誤差信号を出力する、例えば受信機および角度誤差検出器よりなる角度誤差検出手段と、この角度誤差検出手段より出力される前記角度誤差信号のうちの所定の周波数帯域を通過させて誘導信号を生成する例えば誘導信号演算部などの誘導信号生成手段と、例えばフィルタ制御演算部などの周波数帯域制御手段とを備え、この周波数帯域制御手段が前記アンテナ手段により受けられる前記反射電波の強度に応じて（例えば誘導信号に含まれるノイズを所定のレベルに一定とするように反射電波の強度に比例して）前記誘導信号生成手段における通過周波数帯域を、変化させるようにした。
【００１０】
【作用】
このような手段を講じたことにより、角度誤差検出手段により出力される、送信ビームの方向と反射電波の到来方向との角度誤差を示す角度誤差信号が、所定の周波数帯域を通過させる周波数帯域制御手段に通されることで誘導信号が生成されるが、周波数帯域制御手段によりアンテナ手段が受ける前記反射電波の強度に応じて前記誘導信号生成手段における通過周波数帯域が変化される。
【００１１】
従って、反射電波の強度に応じた角度誤差信号中のノイズの量を考慮して通過周波数帯域を設定しておくことにより、ノイズが多い場合には通過周波数帯域を狭くして十分にノイズを低減し、またノイズが少ない場合には通過周波数帯域を広くして応答性を確保できる。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する。
図１は本実施例に係る電波誘導制御装置の構成を示すブロック図である。この電波誘導制御装置は、アンテナ１、アンテナ制御器２、受信装置３および信号処理器４よりなる。
【００１３】
アンテナ１はアレイアンテナよりなり、多数のアンテナ素子のそれぞれからの放射電波の位相をアンテナ制御器２から与えられる移相量データに基づいてそれぞれ移相制御することにより、所定の方向に送信ビームを形成する。またアンテナ１は、到来する電波を受けてマイクロ波信号に変換し、受信装置３へと与える。アンテナ制御器２は、信号処理器４から与えられるビーム指示角λＢに基づいて移相量データを演算してアンテナ１へと与える。
【００１４】
受信装置３は、受信機３１、自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）３２および角度誤差検出器３３からなり、アンテナ１から与えられるマイクロ波信号は受信機３１に入力されている。受信機３１は、マイクロ波信号を検波して目標検出信号を生成し、これを角度誤差検出器３３に与える。ＡＧＣ回路３２は、受信機３１で受信された目標反射電波の強度Ｖｓをモニタし、目標検出信号のレベルが一定となるように、受信機３１が目標検出信号を生成する際の利得を制御する。角度誤差検出器３３は、受信機３１から与えられる目標検出信号に基づいて送信ビーム方向と目標方向（目標反射電波の到来方向）との角度差（角度誤差）を検出し、この角度誤差を示す角度誤差信号εＩを信号処理部４へと与える。
【００１５】
信号処理部４は、角度追随演算部４１、誘導信号演算部４２およびフィルタ制御演算部４３よりなり、受信装置３から与えられる角度誤差信号εＩは角度追随演算部４１および誘導信号演算部４２にそれぞれ入力されている。角度追随演算部４１は、角度誤差信号εＩと１サンプル前のビーム指示角λＢとから角度追随演算を行ってビーム指示角λＢを更新し、これをアンテナ制御器２に与える。誘導信号演算部４２は、低域通過型のディジタルフィルタよりなり、角度誤差信号εＩのうちで低域の所定帯域ωｂの成分のみを通過して誘導信号δを生成する。フィルタ制御演算部４３は、ＡＧＣ回路３２におけるＡＧＣ電圧Ｖｃをモニタし、誘導信号演算部４２が通過する帯域ωｂを決定し、当該通過帯域ωｂを誘導信号演算部４２に設定するためのフィルタ制御ゲインＣ１，Ｃ２を生成して誘導信号演算部４２に与える。
【００１６】
次に以上のように構成された電波誘導制御装置の動作を説明する。まずアンテナ１からは、１サンプル前において角度追随演算部４１にて求められたビーム指示角λＢに基づいて演算された移相量データに基づき、ビーム指示角λＢに応じた方向に送信ビームを形成する。
【００１７】
一方、到来した電波は、アンテナ１で受けられてマイクロ波信号に変換され、受信機３１へと与えられる。そうすると受信機３１は、このマイクロ波信号を検波して電気信号に変換するとともに、この電気信号をＡＧＣ回路３２から与えられる利得制御信号に応じた利得で増幅または減衰することで目標検出信号を得る。角度誤差検出器３３では、この目標検出信号に基づいて角度誤差を検出し、この角度誤差を示す角度誤差信号εＩを出力する。具体的には、アンテナ１および受信機３１はモノパルス型となっており、目標検出信号には和信号Σと差信号Δとが含まれる。この和信号Σと差信号Δとの比Δ／Σは角度誤差に比例するので、Δ／Σを求めることで角度誤差が検出される。そして以上のようにして受信装置３で生成された角度誤差信号εＩは、信号処理器４の誘導信号演算部４２にて低域の所定の帯域ωｂの成分のみが抽出されることで誘導信号δが生成される。
【００１８】
ところで以上のようにして誘導信号δの生成がなされる中で、角度追随演算部４１は角度誤差信号εＩと１サンプル前のビーム指示角λＢとから角度追随演算を行ってビーム指示角λＢを更新しており、アンテナ１が形成する送信ビームの方向は逐一変化される。
【００１９】
またＡＧＣ回路３２では、受信機３１にて受信された目標反射電波の強度Ｖｓをモニタしており、目標が遠距離にあり目標反射電波が弱い場合には検波出力を増幅し、また目標が近距離にあり目標反射電波が強い場合には検波出力を減衰することで目標検波信号のレベルを一定化する。
【００２０】
このような処理を行う中でＡＧＣ回路３２中に生じるＡＧＣ電圧Ｖｃは、フィルタ制御演算部４３に与えられている。フィルタ制御演算部４３ではこのＡＧＣ電圧Ｖｃをモニタし、このＡＧＣ電圧Ｖｃに基づいて通過帯域ωｂを、
ωｂ＝ｋ４×Ｖｃ                                    …（式１）
なる式により決定する。なおｋ４は、システム固有の定数である。
【００２１】
ここでＡＧＣ電圧Ｖｃは、目標反射電波強度Ｖｓに比例し、受信機３１での利得には反比例するものである。従って通過帯域ωｂは、図２に示すように目標反射電波強度Ｖｓに比例して大きくなる。
【００２２】
そしてフィルタ制御演算部４３は、誘導信号演算部４２の通過帯域ωｂが上述の(1) 式にて求められるものとなるようなフィルタ制御ゲインＣ１，Ｃ２を誘導信号演算部４２へと与え、誘導信号演算部４２の通過帯域ωｂを制御する。具体的には、誘導信号演算部４２をなすディジタルフィルタを１次遅れ系とすると、その入力である角度誤差信号εＩと出力である誘導信号δとの関係は、
δ＝Ｃ１×εＩ＋Ｃ１×εＩ（１）＋Ｃ２×δ（１）    …（式２）
Ｃ１＝ωｂ×Ｔ／（２＋ωｂ×Ｔ）                    …（式３）
Ｃ２＝（２−ωｂ×Ｔ）／（２＋ωｂ×Ｔ）            …（式４）
なる式で与えられるので、これらの式よりフィルタ制御ゲインＣ１，Ｃ２を求める。なおここで、（１）は１サンプル前のデータであることを示し、またＴはディジタルフィルタの処理時間間隔を示す。
【００２３】
かくして誘導信号演算部４２の通過帯域ωｂは、目標反射電波強度Ｖｓに応じて図２に示すように可変制御される。すなわち、目標反射電波が弱いために角度誤差信号εＩにノイズが多い場合には通過帯域ωｂは狭められ、また目標反射電波が強いために角度誤差信号εＩにノイズが少ない場合には、通過帯域ωｂは広められる。
【００２４】
次に、このように誘導信号演算部４２の通過帯域ωｂが制御されることによる誘導信号δ中のノイズへの影響について説明する。
まず、角度誤差信号εＩに含まれるノイズの周波数特性が図３（ａ）に示すような状態であるとすると、このノイズの実効値（ＲＭＳ値）Ｎεは、
Ｎε＝ｋ１×（Ａｎ×ωｎ）                        …（式５）
なる式で与えられる。なおここで、ωｎはノイズの周波数帯域、Ａｎはノイズの振幅、ｋ１はシステム固有の定数である。
【００２５】
このようなノイズを誘導信号演算部４２にて通過帯域ωｂのフィルタを通過させて得られた誘導信号δに含まれるノイズの周波数特性は、図３（ｂ）に示すような状態となる。そしてこのノイズの実効値（ＲＭＳ値）Ｎδは、
Ｎδ＝ｋ１×（Ａｎ×ωｂ）                        …（式６）
なる式で与えられる。
【００２６】
一方、ＡＧＣ回路３２においては、目標検出信号のレベルを一定に保つように、目標反射電波強度Ｖｓに反比例して利得が制御されるので、まず角度誤差信号εＩに含まれるノイズの振幅Ａｎに対しては近時的に、
Ａｎ＝ｋ２／Ｖｓ                                  …（式７）
なる式が成立する。なおここで、ｋ２はシステム固有の定数である。
【００２７】
また、ＡＧＣ回路３２の利得制御電圧であるＡＧＣ電圧Ｖｃについては、
Ｖｃ＝ｋ３×Ｖｓ                                  …（式８）
なる式が成立する。なおここで、ｋ３はシステム固有の定数である。
【００２８】
この式７および式８を式６に代入すると、
Ｎδ＝（ｋ１×ｋ２×ｋ３）／Ｖｃ×ωｂ            …（式９）
なる式が得られる。
【００２９】
さらにこの式９に式４を代入すると、
Ｎδ＝ｋ１×ｋ２×ｋ３×ｋ４                      …（式１０）
なる式が成立する。
【００３０】
このように本実施例によれば、通過帯域ωｂを式４を満たすように可変制御したことによって、誘導信号δに含まれるノイズ実効値（ＲＭＳ値）Ｎδは式１０から分かるようにシステム定数によって定まる一定値となる。従って、誘導信号δに含まれるノイズ実効値（ＲＭＳ値）Ｎδが例えば図４に示すように誘導精度の悪化を来す最低レベルよりも若干小さくなるように各定数ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４を適切に選定することにより、ノイズによる誘導精度の悪化を防止した上で、通過帯域ωｂを最大限に設定することができ、信号の応答性の悪化が生じてしまうこともない。
【００３１】
ところで、定数ｋ４を大きく設定するほど通過帯域ωｂが広くなって信号の応答性が向上するので、他の定数ｋ１，ｋ２，ｋ３を適切に選定した上で、誘導信号δに含まれるノイズ実効値（ＲＭＳ値）Ｎδが誘導精度の悪化を来す最低レベルを越えない範囲で定数ｋ４をできるだけ大きくすることが望ましい。
【００３２】
なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例では、アンテナ１および受信機３１をモノパルス型とし、角度誤差は和信号Σと差信号Δとの比Δ／Σとして求めるものとしているが、受信器３１は目標反射電波の到来方向のみを検出するものとし、この検出した目標反射電波の到来方向とビーム指示角λＢが示す送信ビーム方向とから角度誤差を検出するなど、角度誤差の検出方法は任意であって良い。
【００３３】
また上記実施例では、目標反射電波強度Ｖｓに対して通過周波数帯域を比例して変化させてノイズを目標反射電波強度Ｖｓに拘らずに一定レベルとしているが、ノイズは誘導精度の悪化を来す最低レベルを常に下回っていれば良く、必ずしも一定レベルとする必要はない。従って、目的反射電波強度Ｖｓのある範囲に対しては通過周波数帯域を一定に維持することで段階的に通過周波数帯域を変化させるなどの変形が可能である。
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、送信ビームの方向と反射電波の到来方向との角度誤差を示す角度誤差信号を、所定の周波数帯域を通過させる周波数帯域制御手段に通すことで誘導信号を生成するが、アンテナ手段が受ける反射電波の強度に応じて前記誘導信号生成手段における通過周波数帯域を変化させるようにしたので、含まれるノイズを誘導精度を悪化させることがない程度に抑えた誘導信号を生成可能であり、かつ信号の応答性を必要以上に悪化させてしまうことがない電波誘導制御装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る電波誘導制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】誘導信号演算部４２での通過帯域ωｂと目標反射電波強度Ｖｓとの関係を示す図。
【図３】角度誤差信号εＩに含まれるノイズの周波数特性および誘導信号δに含まれるノイズの周波数特性をそれぞれ示す図。
【図４】誘導信号δに含まれるノイズの実行値Ｎδと目標反射電波強度Ｖｓとの関係を示す図。
【図５】従来技術を説明する図。
【符号の説明】
１…アンテナ
２…アンテナ制御器
３…受信装置
４…信号処理器
３１…受信機
３２…自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）
３３…角度誤差検出器
４…信号処理部
４１…角度追随演算部
４２…誘導信号演算部
４３…フィルタ制御演算部
【図１】
0003749742.tif 000002
【図２】
0003749742.tif 000003
【図３】
0003749742.tif 000004
【図４】
0003749742.tif 000005
【図５】
0003749742.tif 000006