レーダ装置
【課題】電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするレーダ装置を提供する。
【解決手段】送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離によって決まる、送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α１＝ａ×β１の式に示す関係を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置する。
【解決手段】送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離によって決まる、送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α１＝ａ×β１の式に示す関係を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受信アンテナで受信したターゲットからの反射波をもとにターゲットの方位を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、送信アンテナから放射された電波についてのターゲットからの反射波を複数の受信アンテナで受信し、この複数の受信アンテナで受信したターゲットからの反射波の位相のずれ（つまり、位相差）をもとにターゲットの方位を検出するレーダ装置が知られている。なお、このようなレーダ装置のうち、受信アンテナを２つ備えるレーダ装置を、位相モノパルス方式のレーダ装置と呼ぶ。
【０００３】
しかし、このようなレーダ装置では、折り返し現象（アンビキュアティ）の発生をさけることができないという問題点を有している。以下では、折り返し現象について、位相モノパルス方式のレーダ装置の場合を例に挙げて説明を行う。位相モノパルス方式のレーダ装置では、ターゲットの方位θを２つの受信アンテナ（お互いの間隔をＬとする）が受信した信号（波長：λ）の位相差Δφから、次の式により求める。
θ＝（１８０／π）ｓｉｎ−１｛（Δφ／３６０）・（λ／Ｌ）｝
このとき、位相差Δφが−１８０°＜Δφ≦＋１８０°の範囲内にあれば、一意にターゲットの方位θを求めることができる。しかし、受信アンテナが広角な指向性ビームを有する場合や受信アンテナ間の距離Ｌが大きい場合には、位相差がこの範囲外の値を持つ場合がある。ところが、位相差Δφは−１８０°〜＋１８０°の範囲内でしか検出できず、例えばΔφとΔφ＋３６０°との区別をつけることはできない。
【０００４】
従って、２つのターゲットの方位が、例えばそれぞれθ１とθ２とであり、θ１に対応する位相差Δφ１は上述の範囲内であって、θ２に対応する位相差Δφ２は上述の範囲外であるとすると、θ１について検出される方位は正しいが、θ２について検出される方位は本来の方位とは異なってしまうことになる。このように、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を位相差が超えてしまう位相折り返しが生じることを折り返し現象と呼ぶ。
【０００５】
以上のように、位相差が上述の範囲を超えて位相折り返しが生じた場合には、ターゲットの真の方位を求めることができなくなってしまうので、従来では、折り返し現象による誤検出の問題が生じない位相差の範囲内においてのみ、位相モノパルス方式のレーダ装置を利用するようにしていた。
【０００６】
これに対して、この問題を解決する手段として、例えば、特許文献１には、互いに指向性ビーム方向が異なる複数の送信アンテナを順次切り替えて電波を放射するとともに、この送信アンテナから放射された電波（つまり、送信ビーム）についてのターゲットからの反射波を複数の受信アンテナで受信し、この複数の受信アンテナにおける受信波間の位相差または振幅差に基づいてターゲットの方位を検出するレーダ装置が開示されている。特許文献１に開示のレーダ装置では、複数の送信アンテナからの送信波に基づくターゲットの反射波を複数の受信アンテナにおいて受信することにより、１つの送信アンテナを利用した場合に比べてより多くの情報を得て、この情報をもとに折り返し現象による誤検出を判定してターゲットの方位をより正確に検出することを試みている。具体的には、複数の受信アンテナにおける受信波間の位相差に基づいてターゲットの方位を検出するとともに、検出したターゲットの方位とその方位に近い指向性ビーム方位を有する送信アンテナから電波を放射して検出したターゲットが示す方位とが略一致した場合にターゲットが真であると判定し、位相折り返しの原因となるような、位相が大きくずれた位置にあるターゲットについては、他の送信アンテナを利用した検出においてターゲットが検出されるか否かで判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９９−３４２３４号
【特許文献２】特開２００３−２４３９５９号公報
【特許文献３】特開２０００−１２４７２７号公報
【特許文献４】特開平６−２９７３６号公報
【特許文献５】特開２００４−２４５６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示のレーダ装置は、互いに指向性ビーム方向が異なる複数の送信アンテナを順次切り替えて電波を放射することによって、送信ビーム方向を変化させる構成となっているが、送信ビームの切り替え方法として、実機での応用を考えたときには、アレイアンテナの各アンテナ素子における位相などを変化させて送信ビーム方向を変化させる電子スキャン方式を用いた方が小型でレーダ装置が構成できるため、より有望であると考えられる。
【０００９】
しかしながら、電子スキャン方式を単純に特許文献１に開示のレーダ装置に適用した場合には、ビームを走査することにより検知角内にグレーティングローブが発生してしまい、このグレーティングローブの影響によってターゲットの方位の検出について所望の検出結果が得られないという問題点が生じる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１のレーダ装置は、上記課題を解決するために、１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴としている。
【００１２】
送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β１）が送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００１３】
よって、以上の構成のように、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００１４】
なお、α１は、ビームの波長をλ、送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式１に示すように、送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値である。
【００１５】
【数１】
【００１６】
また、β１は、ビームの波長をλ、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式２に示すように、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００１７】
【数２】
【００１８】
従って、α１＝ａ×β１を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置することは可能である。
【００１９】
さらに、以上の構成によれば、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、複数の受信用のアンテナにおける受信波の位相差をもとに検出したターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出するので、位相折り返しが生じる範囲を超えた範囲までをターゲットの方位の検出を行う方位範囲としてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００２０】
また、請求項２のレーダ装置は、上記課題を解決するために、複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴としている。
【００２１】
受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β２）が受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００２２】
よって、以上の構成のように、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００２３】
なお、α２は、ビームの波長をλ、受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式３に示すように、受信用のアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値である。
【００２４】
【数３】
【００２５】
また、β２は、ビームの波長をλ、送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式４に示すように、送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００２６】
【数４】
【００２７】
従って、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置することは可能である。
【００２８】
さらに、以上の構成によれば、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、複数の受信用のアレイアンテナにおける受信波の位相差をもとに検出したターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出するので、位相折り返しが生じる範囲を超えた範囲までをターゲットの方位の検出を行う方位範囲としてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００２９】
また、請求項３のレーダ装置は、上記課題を解決するために、１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴としている。
【００３０】
これによれば、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β１）が送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。よって、以上の構成のように、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００３１】
なお、α１は、前述の定義式１に示すように、送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値であり、β１は、前述の定義式２に示すように、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値であるので、α１＝ａ×β１を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置することは可能である。
【００３２】
また、請求項４のレーダ装置は、上記課題を解決するために、複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴としている。
【００３３】
これによれば、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β２）が受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。よって、以上の構成のように、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００３４】
なお、α２は、前述の定義式３に示すように、受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値であり、β２は、前述の定義式４に示すように、送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値であるので、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置することは可能である。
【００３５】
また、請求項５のレーダ装置では、前記各アンテナ素子間の距離は、各アンテナ素子の中心間の距離であり、前記各アンテナ同士間の距離は、各アンテナ同士の中心間の距離であることを特徴としている。
【００３６】
この請求項５のように、アレイアンテナの各アンテナ素子間の距離が、アレイアンテナの各アンテナ素子の中心間の距離であり、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離が、受信用のアンテナの各アンテナ同心の中心間の距離である態様としてもよい。
【００３７】
また、請求項６のレーダ装置では、前記アレイアンテナは、各アンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとして構成されていることを特徴としている。
【００３８】
この請求項６のように、各アンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとしてアレイアンテナが構成されている態様であってもよい。
【００３９】
また、請求項７のレーダ装置では、前記位相制御部は、フェイズシフタを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴としている。
【００４０】
この請求項７のように、位相制御部が、フェイズシフタを利用することによってアレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行う態様としてもよい。
【００４１】
また、請求項８のレーダ装置では、前記位相制御部は、ロットマンレンズを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴としている。
【００４２】
この請求項８のように、位相制御部が、ロットマンレンズを利用することによってアレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行う態様としてもよい。
【００４３】
また、請求項９のレーダ装置では、前記位相制御部は、バトラーマトリックスを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴としている。
【００４４】
この請求項９のように、位相制御部が、バトラーマトリックスを利用することによってアレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行う態様としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】レーダ装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの受信波のそれぞれの位相が同相になる方位幅を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離ｄｔを示す模式図であり、（ｂ）は、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離ｄｒを示す模式図である。
【図４】受信アンテナの指向性を示す図である。
【図５】グレーティングローブ付近の送信アンテナの指向性を示した図である。
【図６】送信アンテナの指向性を示す図である。
【図７】最適化後の送信アンテナおよび受信アンテナの指向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明が適用されたレーダ装置１の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すレーダ装置１００は、制御部１、送信部２、位相制御部３、送信アンテナ４、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃ、受信部６ａ・６ｂ・６ｃ、および信号処理部７を備えている。
【００４７】
制御部１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等（いずれも図示せず）よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで各種の処理を実行するものである。例えば、制御部１は、電波の送信や受信波の信号処理などを制御する。
【００４８】
送信部２は、制御部１の制御に従って高周波信号源により三角波状の高周波信号を発生させる。また、送信部２は、高周波信号源により発生させた高周波信号を分配器によって送信信号とローカル信号とに分配し、送信信号を位相制御部３に入力する。
【００４９】
位相制御部３には、複数のアンテナ素子４ａ（図３（ａ）参照）が平面上に配列した平面アンテナとして構成されているアレイアンテナである送信アンテナ４が接続されている。よって、送信アンテナ４は、請求項の送信用のアレイアンテナとして機能する。また、位相制御部３は、送信部２から入力される送信信号を分配器によって複数の送信信号に分配するとともに、複数の送信信号のそれぞれの移相量を、制御部１の指示に従って制御する。さらに、位相制御部３は、この複数の高周波を増幅器によって増幅して送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａに供給する。
【００５０】
なお、本実施形態では、送信部２から入力される送信信号を位相制御部３の分配器で複数の送信信号に分配する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、送信部２の分配器で送信信号を複数の送信信号に分配して位相制御部３に入力する構成としてもよい。
【００５１】
送信アンテナ４は、位相制御部３から供給される送信信号を各アンテナ素子４ａから電波（つまり、ビーム）として外部に向けて放射する。このとき、送信アンテナ４からビームが放射される方向は、各アンテナ素子４ａに供給される送信信号の位相量によって決定される。つまり、位相制御部３は、送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる。つまり、いわゆる電子スキャン方式をレーダ装置１００では用いている。
【００５２】
なお、位相制御部３は、特許文献２に開示されているようなフェイズシフタを利用することによって送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御や励振強度の制御を行う構成であってもよいし、特許文献３に開示されているようなロットマンレンズを利用することによって送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御や励振強度の制御を行う構成であってもよいし、特許文献４に開示されているようなバトラーマトリックスを利用することによって送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御や励振強度の制御を行う構成であってもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、送信アンテナ４が、複数のアンテナ素子４ａが平面上に配列した平面アンテナとして構成されている例を示したが、必ずしもこれに限らない。送信アンテナ４は、アレイアンテナであればよく、複数のアンテナ素子４ａが平面上に配列していない構成であってもよい。
【００５４】
続いて、送信アンテナ４から放射されたビーム（つまり、送信ビーム）は、お互いが空間的に所定の距離ずつ離れて配置された３つの受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃによって受信される。また、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃは、それぞれ１つのアンテナ素子を備えたアンテナである。よって、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃは、請求項の受信用のアンテナとしても機能する。なお、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを、複数のアンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとして構成されているアレイアンテナとする構成であってもよい。よって、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃは、請求項の受信用のアレイアンテナとして機能する。また、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを、複数のアンテナ素子が平面上に配列していないアレイアンテナとする構成であってもよい。なお、ここで言うところの所定の距離については後に詳述する。そして、この受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃには、受信部６ａ・６ｂ・６ｃがそれぞれ接続されており、受信アンテナ５ａで受信した受信波を受信部６ａに、受信アンテナ５ｂで受信した受信波を受信部６ｂに、受信アンテナ５ｃで受信した受信波を受信部６ｃに入力する。
【００５５】
受信部６ａ・６ｂ・６ｃは、増幅器によって受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃから入力された受信波（つまり、受信信号）を増幅する。また、受信部６ａ・６ｂ・６ｃは、検波器によって、増幅器で増幅した受信信号と送信部３で得られたローカル信号とを混合して同期検波して、ベースバンド信号に変換する。さらに、受信部６ａ・６ｂ・６ｃは、Ａ／Ｄ変換器によって、検波器において得られたベースバンド信号をデジタル信号に変換し、信号処理部７に供給される。
【００５６】
信号処理部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等（いずれも図示せず）よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるとともに、受信部６ａ・６ｂ・６ｃのＡ／Ｄ変換器を介して取り込んだデータについて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行するための演算処理装置（例えば、ＤＳＰ）を備え、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで各種の処理を実行するものである。信号処理部７は、例えば特許文献５に開示されている複数の受信アンテナの受信信号に基づいてターゲットとの距離、相対速度、およびターゲットが存在する方位を求める処理と同様の処理を行って、受信部６ａ・６ｂ・６ｃのＡ／Ｄ変換器を介して得られたビート信号のサンプリングデータに基づいて、ターゲットとの距離、相対速度、およびターゲットが存在する方位を検出する。概略を述べると、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃのそれぞれで受信したターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとにターゲットの方位を検出する。
【００５７】
また、信号処理部７は、特許文献１に開示されている、折り返し現象による誤検出を判定してターゲットの方位をより正確に検出する処理と同様の処理（以下、真偽判定処理と呼ぶ）によって、検出したターゲットの真偽を判定し、最終的なターゲットの方位を検出する。真偽判定処理の概略を述べると、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃにおける受信波の位相差をもとに検出したターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲とに基づいて、検出したターゲットの方位がこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲に含まれる場合、つまり、検出したターゲットの方位とこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲とが略一致した場合にターゲットが真であると判定する。また、検出したターゲットの方位がこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲に含まれなかった場合、つまり、検出したターゲットの方位とこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲とが略一致しなかった場合にターゲットが偽であると判定する。そして、ターゲットが偽であると判定した場合は、お互いに範囲をずらしながら走査した各ビームの方位範囲のうち、未だターゲットの真偽の判定を行っていない方位範囲について同様の判定を繰り返し、ターゲットが真であると判定されるものを見つけ出すことによって、ターゲットの正確な方位を決定し、最終的なターゲットの方位を検出する。このように、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、検出したターゲットの真偽を、送信アンテナ４から放射した複数のビームの方位範囲についてのそれぞれの受信結果から判定する。これによって、折り返しにより発生したターゲットの誤認識を効果的に排除することができる。よって、信号処理部７は、請求項の第１方位検出部として機能する。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、２つ以上の受信アンテナでの受信波の位相差をもとにターゲットの方位を検出するアダプティブアレイアンテナ方式のレーダ装置において、送信アンテナ４から放射するビームの方位範囲を複数種類に切り替えて使用する。そして、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、複数種類の方位範囲に放射されたビームについて位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を正確に検出する。また、位相折り返しをも利用することによって最終的なターゲットの方位を検出するので、位相折り返しが生じる範囲を超えた範囲までをターゲットの方位の検出を行う方位範囲としてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００５９】
なお、アレイアンテナでは、アンテナ素子間隔やアンテナ素子数が大きくなるほど、メインビームの幅は細くなり高利得が得られる傾向にあるが、アンテナ素子間隔がある条件を超えると、グレーティングローブと呼ばれる、メインビームと同等レベルの強度をもつ不要放射が別に生じるため、その条件以上のアンテナ素子間隔では逆に利得が低下するという特徴がある。
【００６０】
本発明のレーダ装置１００では、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするため、送信アンテナ４と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃとを一定の関係を満たすように配置している。以下では、グレーティングローブの影響をより抑えることを可能にする送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａの距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の距離とをとった配置についての説明を行う。
【００６１】
まず、送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの受信波のそれぞれの位相が同相になる方位幅（つまり、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲）をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β１）が送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００６２】
図２の模式図を用いて具体例に示すと、図２の例では、図中のＢで示すメインローブにはかかるが図中のＣで示すグレーティングローブにはかからない方位範囲に、前述の方位幅β１は最大で３周期分おさまる。よって、３×β１の方位範囲がグレーティングローブの影響を受けずにターゲットの方位を検出することができる最大の範囲となる。従って、図２の例では、α１＝３×β１の関係式を満たしている限り、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を最大限まで広角化しながら、グレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことができる。なお、図２中のＡは、送信アンテナ４の指向性を模式的に示した図であって、図２中のＤで示す枠は、方位幅β１を模式的に示した図である。
【００６３】
また、前述のα１は、ビームの波長をλ、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式１に示すように、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離によって決まる値であり、前述のβ１は、ビームの波長をλ、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式２に示すように、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００６４】
【数５】
【００６５】
【数６】
【００６６】
よって、α１＝ａ×β１の関係を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置しさえすれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。従って、本発明では、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になるように、α１＝ａ×β１の関係を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置している。
【００６７】
なお、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離ｄｔについては、列方向に隣接するアンテナ素子４ａ間の距離である。また、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離ｄｔについては、図３（ａ）に示すように、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａの中心間の距離（間隔）としてもよい。また、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離ｄｒについては、図３（ｂ）に示すように、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の中心間の距離（間隔）としてもよい。
【００６８】
続いて、α１＝ａ×β１の関係式におけるａの値の最適値の導出方法についての説明を行う。なお、ａの値の最適値は、ビームの周波数、ターゲットの検出を行う範囲として設定される検知エリア、送信アンテナのアンテナ素子数（つまり、列数）、受信アンテナのアンテナ素子数（つまり、列数）、受信アンテナの数によって変わるので、ここでは、ビームの周波数を７６．５ＧＨｚ、検知エリアを±２０°、送信アンテナの列数を１０、受信アンテナの列数を１、受信アンテナの数を３とした場合を例に挙げて説明を行う。
【００６９】
まず、β１の設定については、検知エリアを±２０°と設定したことに対し、β１＝２０°と設定し、ここでは、ｄｒを仮に１１．５ｍｍとする。なお、定義式１により、±１０°の範囲を超える方位については図４に示すように±１０°以内に位相折り返しが生じる受信系となる。図４は、本例における受信アンテナの指向性を示す図である。なお、図４の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。
【００７０】
続いて、α１の設定については、検知エリアの方位に送信アンテナ４のビーム（メインビーム）をビーム走査する。そして、グレーティングローブが検知エリアに入ってこないように、メインローブとグレーティングローブとの間隔を設定する。位相折り返しが生じる範囲までをも利用して反射波の受信を行う場合には、図４に示した受信アンテナの指向性から、α１は２×β１以上必要となるため、α１は４０°以上となる。
【００７１】
さらに、実際の使用を考えた場合に、送信アンテナの列数は有限であり、図５に示すようにグレーティングローブもビーム幅を持つため、位相折り返しが生じる方位に関して、グレーティングローブの影響を抑えるようにマージンをとったα１の設定を行う必要がある。なお、図５は、α１を４０°とした場合のグレーティングローブ付近の送信アンテナの指向性を示した図であり、図５の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。
【００７２】
また、以上を考慮して、図６に示すようにグレーティングローブの影響を抑えるようにマージンをとったα１を設定すると、α１の最適解は４３°となる。なお、図６は、本例における送信アンテナの指向性を示す図であり、図６の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。また、図６中のＥはメインローブを示しており、図６中のＦはグレーティングローブを示している。
【００７３】
実際に、上述したようにしてα１とβ１との関係を最適化した後の送信アンテナの指向性と受信アンテナの指向性とを重ねてみると、図７に示すように、検知エリアに対して、送信アンテナのグレーティングローブの影響が抑えられており、実際に最適化されていることが解る。なお、図７は、最適化後の送信アンテナおよび受信アンテナの指向性を示す図であり、図７の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。また、図７中では、送信アンテナの指向性を実線で示し、受信アンテナの指向性を破線で示している。
【００７４】
そして、最適化される条件下でのａの値は、β１をα１で除算することによって得られるので、４３°を２０°で除算して得られる解２．１５が、最適化される条件下でのａの値の最適値となる。従って、本例の条件下においては、α１＝２．１５×β１の関係式を常に成り立たせるように送信アンテナの各アンテナ素子間の距離と受信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置しさえすれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００７５】
なお、前述の実施形態では、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、位相折り返しが生じない範囲でのみターゲットの方位の検出を行う構成としてもよい。この場合には、位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とし、α１＝ａ×β１を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置すればよい。以上の構成によっても、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。また、位相折り返しが生じない範囲でのみターゲットの方位の検出を行う構成とした場合には、信号処理部７で真偽判定処理を行わない構成とすることが可能である。よって、信号処理部７は、請求項の第２方位検出部として機能する。
【００７６】
また、前述の実施形態では、レーダ装置１００に送信アンテナ４を備える構成、つまり、レーダ装置１００に送信アンテナを１つ備える構成を示したが、必ずしもこれに限らず、レーダ装置１００に送信アンテナを複数備える構成であってもよい。
【００７７】
なお、前述の実施形態では、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするため、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａの距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の距離とを一定の関係を満たすようにして、送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、複数の送信アンテナと１つ以上のアレイアンテナとしての受信アンテナとを備え、位相制御部３と同様の位相制御部によって受信アンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行って所望の方位範囲にビームを放射させる構成とした場合には、受信アンテナから放射されるビームによって走査を行う際にもグレーティングローブが発生し、ターゲットの方位の検出について所望の検出結果が得られなくなることがあるので、このグレーティングローブの影響を抑えるために、前述の実施形態の説明中で述べたのと同様の思想に従って、受信アンテナの各アンテナ素子の距離と送信アンテナの各アンテナ同士の距離とを一定の関係を満たすようにして、送信アンテナおよび受信アンテナを配置する構成としてもよい。
【００７８】
詳しくは、受信アンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、それぞれの位相が同相になる方位幅（つまり、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲）をβ２とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置すればよい。α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置すれば、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β２）が受信アンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００７９】
なお、前述のα２は、ビームの波長をλ、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式３に示すように、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値であり、前述のβ２は、ビームの波長をλ、送信アンテナの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式４に示すように、送信アンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００８０】
【数７】
【００８１】
【数８】
【００８２】
よって、定義式３および定義式４をもとに、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置することは可能である。また、受信アンテナとして１つのアレイアンテナを備える構成とした場合には、各受信アンテナ素子での受信波の位相差をもとにターゲットの方位を検出する構成としてもよい。
【００８３】
なお、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離ｄｔについては、列方向に隣接するアンテナ素子間の距離である。また、受信アンテナの各アンテナ素子の中心間の距離（間隔）としてもよいし、送信アンテナの各アンテナ同士間の距離ｄｒについては、送信アンテナの各アンテナ同士の中心間の距離（間隔）としてもよい。
【００８４】
また、送信アンテナは、それぞれ１つのアンテナ素子を備えたアンテナであってもよいし、それぞれ複数のアンテナ素子を備えたアレイアンテナであってもよい。よって、ここで言うところの送信アンテナは、請求項の送信用のアンテナとして機能する。
【００８５】
なお、前述の実施形態では、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、位相折り返しが生じない範囲でのみターゲットの方位の検出を行う構成としてもよい。この場合には、位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とし、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置すればよい。以上の構成によっても、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００８６】
また、前述の実施形態では、レーダ装置に受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを備える構成、つまり、レーダ装置１００に受信アンテナを３つ備える構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、レーダ装置１００に受信アンテナを２つ備えた位相モノパルス方式とする構成としてもよいし、レーダ装置１００に受信アンテナを３つよりも多く備える構成としてもよい。
【００８７】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 制御部、２ 送信部、３ 位相制御部、４ 送信アンテナ（送信用のアレイアンテナ）、５ａ・５ｂ・５ｃ 受信アンテナ（受信用のアンテナ、受信用のアレイアンテナ）、６ａ・６ｂ・６ｃ 受信部、７ 信号処理部（第１方位検出部、第２方位検出部）、１００ レーダ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受信アンテナで受信したターゲットからの反射波をもとにターゲットの方位を検出するレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、送信アンテナから放射された電波についてのターゲットからの反射波を複数の受信アンテナで受信し、この複数の受信アンテナで受信したターゲットからの反射波の位相のずれ（つまり、位相差）をもとにターゲットの方位を検出するレーダ装置が知られている。なお、このようなレーダ装置のうち、受信アンテナを２つ備えるレーダ装置を、位相モノパルス方式のレーダ装置と呼ぶ。
【０００３】
しかし、このようなレーダ装置では、折り返し現象（アンビキュアティ）の発生をさけることができないという問題点を有している。以下では、折り返し現象について、位相モノパルス方式のレーダ装置の場合を例に挙げて説明を行う。位相モノパルス方式のレーダ装置では、ターゲットの方位θを２つの受信アンテナ（お互いの間隔をＬとする）が受信した信号（波長：λ）の位相差Δφから、次の式により求める。
θ＝（１８０／π）ｓｉｎ−１｛（Δφ／３６０）・（λ／Ｌ）｝
このとき、位相差Δφが−１８０°＜Δφ≦＋１８０°の範囲内にあれば、一意にターゲットの方位θを求めることができる。しかし、受信アンテナが広角な指向性ビームを有する場合や受信アンテナ間の距離Ｌが大きい場合には、位相差がこの範囲外の値を持つ場合がある。ところが、位相差Δφは−１８０°〜＋１８０°の範囲内でしか検出できず、例えばΔφとΔφ＋３６０°との区別をつけることはできない。
【０００４】
従って、２つのターゲットの方位が、例えばそれぞれθ１とθ２とであり、θ１に対応する位相差Δφ１は上述の範囲内であって、θ２に対応する位相差Δφ２は上述の範囲外であるとすると、θ１について検出される方位は正しいが、θ２について検出される方位は本来の方位とは異なってしまうことになる。このように、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を位相差が超えてしまう位相折り返しが生じることを折り返し現象と呼ぶ。
【０００５】
以上のように、位相差が上述の範囲を超えて位相折り返しが生じた場合には、ターゲットの真の方位を求めることができなくなってしまうので、従来では、折り返し現象による誤検出の問題が生じない位相差の範囲内においてのみ、位相モノパルス方式のレーダ装置を利用するようにしていた。
【０００６】
これに対して、この問題を解決する手段として、例えば、特許文献１には、互いに指向性ビーム方向が異なる複数の送信アンテナを順次切り替えて電波を放射するとともに、この送信アンテナから放射された電波（つまり、送信ビーム）についてのターゲットからの反射波を複数の受信アンテナで受信し、この複数の受信アンテナにおける受信波間の位相差または振幅差に基づいてターゲットの方位を検出するレーダ装置が開示されている。特許文献１に開示のレーダ装置では、複数の送信アンテナからの送信波に基づくターゲットの反射波を複数の受信アンテナにおいて受信することにより、１つの送信アンテナを利用した場合に比べてより多くの情報を得て、この情報をもとに折り返し現象による誤検出を判定してターゲットの方位をより正確に検出することを試みている。具体的には、複数の受信アンテナにおける受信波間の位相差に基づいてターゲットの方位を検出するとともに、検出したターゲットの方位とその方位に近い指向性ビーム方位を有する送信アンテナから電波を放射して検出したターゲットが示す方位とが略一致した場合にターゲットが真であると判定し、位相折り返しの原因となるような、位相が大きくずれた位置にあるターゲットについては、他の送信アンテナを利用した検出においてターゲットが検出されるか否かで判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９９−３４２３４号
【特許文献２】特開２００３−２４３９５９号公報
【特許文献３】特開２０００−１２４７２７号公報
【特許文献４】特開平６−２９７３６号公報
【特許文献５】特開２００４−２４５６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示のレーダ装置は、互いに指向性ビーム方向が異なる複数の送信アンテナを順次切り替えて電波を放射することによって、送信ビーム方向を変化させる構成となっているが、送信ビームの切り替え方法として、実機での応用を考えたときには、アレイアンテナの各アンテナ素子における位相などを変化させて送信ビーム方向を変化させる電子スキャン方式を用いた方が小型でレーダ装置が構成できるため、より有望であると考えられる。
【０００９】
しかしながら、電子スキャン方式を単純に特許文献１に開示のレーダ装置に適用した場合には、ビームを走査することにより検知角内にグレーティングローブが発生してしまい、このグレーティングローブの影響によってターゲットの方位の検出について所望の検出結果が得られないという問題点が生じる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１のレーダ装置は、上記課題を解決するために、１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴としている。
【００１２】
送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β１）が送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００１３】
よって、以上の構成のように、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００１４】
なお、α１は、ビームの波長をλ、送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式１に示すように、送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値である。
【００１５】
【数１】
【００１６】
また、β１は、ビームの波長をλ、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式２に示すように、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００１７】
【数２】
【００１８】
従って、α１＝ａ×β１を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置することは可能である。
【００１９】
さらに、以上の構成によれば、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、複数の受信用のアンテナにおける受信波の位相差をもとに検出したターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出するので、位相折り返しが生じる範囲を超えた範囲までをターゲットの方位の検出を行う方位範囲としてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００２０】
また、請求項２のレーダ装置は、上記課題を解決するために、複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴としている。
【００２１】
受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β２）が受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００２２】
よって、以上の構成のように、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００２３】
なお、α２は、ビームの波長をλ、受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式３に示すように、受信用のアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値である。
【００２４】
【数３】
【００２５】
また、β２は、ビームの波長をλ、送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式４に示すように、送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００２６】
【数４】
【００２７】
従って、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置することは可能である。
【００２８】
さらに、以上の構成によれば、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、複数の受信用のアレイアンテナにおける受信波の位相差をもとに検出したターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出するので、位相折り返しが生じる範囲を超えた範囲までをターゲットの方位の検出を行う方位範囲としてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００２９】
また、請求項３のレーダ装置は、上記課題を解決するために、１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴としている。
【００３０】
これによれば、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β１）が送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。よって、以上の構成のように、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００３１】
なお、α１は、前述の定義式１に示すように、送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値であり、β１は、前述の定義式２に示すように、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値であるので、α１＝ａ×β１を成り立たせるように送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアレイアンテナおよび受信用のアンテナを配置することは可能である。
【００３２】
また、請求項４のレーダ装置は、上記課題を解決するために、複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴としている。
【００３３】
これによれば、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β２）が受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。よって、以上の構成のように、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置すれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００３４】
なお、α２は、前述の定義式３に示すように、受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値であり、β２は、前述の定義式４に示すように、送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値であるので、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信用のアンテナおよび受信用のアレイアンテナを配置することは可能である。
【００３５】
また、請求項５のレーダ装置では、前記各アンテナ素子間の距離は、各アンテナ素子の中心間の距離であり、前記各アンテナ同士間の距離は、各アンテナ同士の中心間の距離であることを特徴としている。
【００３６】
この請求項５のように、アレイアンテナの各アンテナ素子間の距離が、アレイアンテナの各アンテナ素子の中心間の距離であり、受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離が、受信用のアンテナの各アンテナ同心の中心間の距離である態様としてもよい。
【００３７】
また、請求項６のレーダ装置では、前記アレイアンテナは、各アンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとして構成されていることを特徴としている。
【００３８】
この請求項６のように、各アンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとしてアレイアンテナが構成されている態様であってもよい。
【００３９】
また、請求項７のレーダ装置では、前記位相制御部は、フェイズシフタを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴としている。
【００４０】
この請求項７のように、位相制御部が、フェイズシフタを利用することによってアレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行う態様としてもよい。
【００４１】
また、請求項８のレーダ装置では、前記位相制御部は、ロットマンレンズを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴としている。
【００４２】
この請求項８のように、位相制御部が、ロットマンレンズを利用することによってアレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行う態様としてもよい。
【００４３】
また、請求項９のレーダ装置では、前記位相制御部は、バトラーマトリックスを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴としている。
【００４４】
この請求項９のように、位相制御部が、バトラーマトリックスを利用することによってアレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行う態様としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】レーダ装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの受信波のそれぞれの位相が同相になる方位幅を示す模式図である。
【図３】（ａ）は、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離ｄｔを示す模式図であり、（ｂ）は、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離ｄｒを示す模式図である。
【図４】受信アンテナの指向性を示す図である。
【図５】グレーティングローブ付近の送信アンテナの指向性を示した図である。
【図６】送信アンテナの指向性を示す図である。
【図７】最適化後の送信アンテナおよび受信アンテナの指向性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明が適用されたレーダ装置１の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すレーダ装置１００は、制御部１、送信部２、位相制御部３、送信アンテナ４、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃ、受信部６ａ・６ｂ・６ｃ、および信号処理部７を備えている。
【００４７】
制御部１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等（いずれも図示せず）よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで各種の処理を実行するものである。例えば、制御部１は、電波の送信や受信波の信号処理などを制御する。
【００４８】
送信部２は、制御部１の制御に従って高周波信号源により三角波状の高周波信号を発生させる。また、送信部２は、高周波信号源により発生させた高周波信号を分配器によって送信信号とローカル信号とに分配し、送信信号を位相制御部３に入力する。
【００４９】
位相制御部３には、複数のアンテナ素子４ａ（図３（ａ）参照）が平面上に配列した平面アンテナとして構成されているアレイアンテナである送信アンテナ４が接続されている。よって、送信アンテナ４は、請求項の送信用のアレイアンテナとして機能する。また、位相制御部３は、送信部２から入力される送信信号を分配器によって複数の送信信号に分配するとともに、複数の送信信号のそれぞれの移相量を、制御部１の指示に従って制御する。さらに、位相制御部３は、この複数の高周波を増幅器によって増幅して送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａに供給する。
【００５０】
なお、本実施形態では、送信部２から入力される送信信号を位相制御部３の分配器で複数の送信信号に分配する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、送信部２の分配器で送信信号を複数の送信信号に分配して位相制御部３に入力する構成としてもよい。
【００５１】
送信アンテナ４は、位相制御部３から供給される送信信号を各アンテナ素子４ａから電波（つまり、ビーム）として外部に向けて放射する。このとき、送信アンテナ４からビームが放射される方向は、各アンテナ素子４ａに供給される送信信号の位相量によって決定される。つまり、位相制御部３は、送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる。つまり、いわゆる電子スキャン方式をレーダ装置１００では用いている。
【００５２】
なお、位相制御部３は、特許文献２に開示されているようなフェイズシフタを利用することによって送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御や励振強度の制御を行う構成であってもよいし、特許文献３に開示されているようなロットマンレンズを利用することによって送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御や励振強度の制御を行う構成であってもよいし、特許文献４に開示されているようなバトラーマトリックスを利用することによって送信アンテナ４のアンテナ素子４ａごとに位相の制御や励振強度の制御を行う構成であってもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、送信アンテナ４が、複数のアンテナ素子４ａが平面上に配列した平面アンテナとして構成されている例を示したが、必ずしもこれに限らない。送信アンテナ４は、アレイアンテナであればよく、複数のアンテナ素子４ａが平面上に配列していない構成であってもよい。
【００５４】
続いて、送信アンテナ４から放射されたビーム（つまり、送信ビーム）は、お互いが空間的に所定の距離ずつ離れて配置された３つの受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃによって受信される。また、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃは、それぞれ１つのアンテナ素子を備えたアンテナである。よって、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃは、請求項の受信用のアンテナとしても機能する。なお、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを、複数のアンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとして構成されているアレイアンテナとする構成であってもよい。よって、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃは、請求項の受信用のアレイアンテナとして機能する。また、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを、複数のアンテナ素子が平面上に配列していないアレイアンテナとする構成であってもよい。なお、ここで言うところの所定の距離については後に詳述する。そして、この受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃには、受信部６ａ・６ｂ・６ｃがそれぞれ接続されており、受信アンテナ５ａで受信した受信波を受信部６ａに、受信アンテナ５ｂで受信した受信波を受信部６ｂに、受信アンテナ５ｃで受信した受信波を受信部６ｃに入力する。
【００５５】
受信部６ａ・６ｂ・６ｃは、増幅器によって受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃから入力された受信波（つまり、受信信号）を増幅する。また、受信部６ａ・６ｂ・６ｃは、検波器によって、増幅器で増幅した受信信号と送信部３で得られたローカル信号とを混合して同期検波して、ベースバンド信号に変換する。さらに、受信部６ａ・６ｂ・６ｃは、Ａ／Ｄ変換器によって、検波器において得られたベースバンド信号をデジタル信号に変換し、信号処理部７に供給される。
【００５６】
信号処理部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等（いずれも図示せず）よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるとともに、受信部６ａ・６ｂ・６ｃのＡ／Ｄ変換器を介して取り込んだデータについて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行するための演算処理装置（例えば、ＤＳＰ）を備え、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで各種の処理を実行するものである。信号処理部７は、例えば特許文献５に開示されている複数の受信アンテナの受信信号に基づいてターゲットとの距離、相対速度、およびターゲットが存在する方位を求める処理と同様の処理を行って、受信部６ａ・６ｂ・６ｃのＡ／Ｄ変換器を介して得られたビート信号のサンプリングデータに基づいて、ターゲットとの距離、相対速度、およびターゲットが存在する方位を検出する。概略を述べると、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃのそれぞれで受信したターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとにターゲットの方位を検出する。
【００５７】
また、信号処理部７は、特許文献１に開示されている、折り返し現象による誤検出を判定してターゲットの方位をより正確に検出する処理と同様の処理（以下、真偽判定処理と呼ぶ）によって、検出したターゲットの真偽を判定し、最終的なターゲットの方位を検出する。真偽判定処理の概略を述べると、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃにおける受信波の位相差をもとに検出したターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲とに基づいて、検出したターゲットの方位がこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲に含まれる場合、つまり、検出したターゲットの方位とこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲とが略一致した場合にターゲットが真であると判定する。また、検出したターゲットの方位がこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲に含まれなかった場合、つまり、検出したターゲットの方位とこのターゲットの方位を検出した際に送信アンテナ４から放射したビームの方位範囲とが略一致しなかった場合にターゲットが偽であると判定する。そして、ターゲットが偽であると判定した場合は、お互いに範囲をずらしながら走査した各ビームの方位範囲のうち、未だターゲットの真偽の判定を行っていない方位範囲について同様の判定を繰り返し、ターゲットが真であると判定されるものを見つけ出すことによって、ターゲットの正確な方位を決定し、最終的なターゲットの方位を検出する。このように、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、検出したターゲットの真偽を、送信アンテナ４から放射した複数のビームの方位範囲についてのそれぞれの受信結果から判定する。これによって、折り返しにより発生したターゲットの誤認識を効果的に排除することができる。よって、信号処理部７は、請求項の第１方位検出部として機能する。
【００５８】
以上のように、本実施形態によれば、２つ以上の受信アンテナでの受信波の位相差をもとにターゲットの方位を検出するアダプティブアレイアンテナ方式のレーダ装置において、送信アンテナ４から放射するビームの方位範囲を複数種類に切り替えて使用する。そして、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、複数種類の方位範囲に放射されたビームについて位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を正確に検出する。また、位相折り返しをも利用することによって最終的なターゲットの方位を検出するので、位相折り返しが生じる範囲を超えた範囲までをターゲットの方位の検出を行う方位範囲としてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００５９】
なお、アレイアンテナでは、アンテナ素子間隔やアンテナ素子数が大きくなるほど、メインビームの幅は細くなり高利得が得られる傾向にあるが、アンテナ素子間隔がある条件を超えると、グレーティングローブと呼ばれる、メインビームと同等レベルの強度をもつ不要放射が別に生じるため、その条件以上のアンテナ素子間隔では逆に利得が低下するという特徴がある。
【００６０】
本発明のレーダ装置１００では、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするため、送信アンテナ４と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃとを一定の関係を満たすように配置している。以下では、グレーティングローブの影響をより抑えることを可能にする送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａの距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の距離とをとった配置についての説明を行う。
【００６１】
まず、送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの受信波のそれぞれの位相が同相になる方位幅（つまり、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲）をβ１とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α１＝ａ×β１の関係式を成り立たせると、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β１）が送信アンテナ４のメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００６２】
図２の模式図を用いて具体例に示すと、図２の例では、図中のＢで示すメインローブにはかかるが図中のＣで示すグレーティングローブにはかからない方位範囲に、前述の方位幅β１は最大で３周期分おさまる。よって、３×β１の方位範囲がグレーティングローブの影響を受けずにターゲットの方位を検出することができる最大の範囲となる。従って、図２の例では、α１＝３×β１の関係式を満たしている限り、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を最大限まで広角化しながら、グレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことができる。なお、図２中のＡは、送信アンテナ４の指向性を模式的に示した図であって、図２中のＤで示す枠は、方位幅β１を模式的に示した図である。
【００６３】
また、前述のα１は、ビームの波長をλ、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式１に示すように、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離によって決まる値であり、前述のβ１は、ビームの波長をλ、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式２に示すように、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００６４】
【数５】
【００６５】
【数６】
【００６６】
よって、α１＝ａ×β１の関係を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置しさえすれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。従って、本発明では、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になるように、α１＝ａ×β１の関係を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置している。
【００６７】
なお、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離ｄｔについては、列方向に隣接するアンテナ素子４ａ間の距離である。また、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａ間の距離ｄｔについては、図３（ａ）に示すように、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａの中心間の距離（間隔）としてもよい。また、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離ｄｒについては、図３（ｂ）に示すように、受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の中心間の距離（間隔）としてもよい。
【００６８】
続いて、α１＝ａ×β１の関係式におけるａの値の最適値の導出方法についての説明を行う。なお、ａの値の最適値は、ビームの周波数、ターゲットの検出を行う範囲として設定される検知エリア、送信アンテナのアンテナ素子数（つまり、列数）、受信アンテナのアンテナ素子数（つまり、列数）、受信アンテナの数によって変わるので、ここでは、ビームの周波数を７６．５ＧＨｚ、検知エリアを±２０°、送信アンテナの列数を１０、受信アンテナの列数を１、受信アンテナの数を３とした場合を例に挙げて説明を行う。
【００６９】
まず、β１の設定については、検知エリアを±２０°と設定したことに対し、β１＝２０°と設定し、ここでは、ｄｒを仮に１１．５ｍｍとする。なお、定義式１により、±１０°の範囲を超える方位については図４に示すように±１０°以内に位相折り返しが生じる受信系となる。図４は、本例における受信アンテナの指向性を示す図である。なお、図４の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。
【００７０】
続いて、α１の設定については、検知エリアの方位に送信アンテナ４のビーム（メインビーム）をビーム走査する。そして、グレーティングローブが検知エリアに入ってこないように、メインローブとグレーティングローブとの間隔を設定する。位相折り返しが生じる範囲までをも利用して反射波の受信を行う場合には、図４に示した受信アンテナの指向性から、α１は２×β１以上必要となるため、α１は４０°以上となる。
【００７１】
さらに、実際の使用を考えた場合に、送信アンテナの列数は有限であり、図５に示すようにグレーティングローブもビーム幅を持つため、位相折り返しが生じる方位に関して、グレーティングローブの影響を抑えるようにマージンをとったα１の設定を行う必要がある。なお、図５は、α１を４０°とした場合のグレーティングローブ付近の送信アンテナの指向性を示した図であり、図５の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。
【００７２】
また、以上を考慮して、図６に示すようにグレーティングローブの影響を抑えるようにマージンをとったα１を設定すると、α１の最適解は４３°となる。なお、図６は、本例における送信アンテナの指向性を示す図であり、図６の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。また、図６中のＥはメインローブを示しており、図６中のＦはグレーティングローブを示している。
【００７３】
実際に、上述したようにしてα１とβ１との関係を最適化した後の送信アンテナの指向性と受信アンテナの指向性とを重ねてみると、図７に示すように、検知エリアに対して、送信アンテナのグレーティングローブの影響が抑えられており、実際に最適化されていることが解る。なお、図７は、最適化後の送信アンテナおよび受信アンテナの指向性を示す図であり、図７の縦軸は相対振幅（ｄＢ）を示し、横軸は方位（ｄｅｇ）を示している。また、図７中では、送信アンテナの指向性を実線で示し、受信アンテナの指向性を破線で示している。
【００７４】
そして、最適化される条件下でのａの値は、β１をα１で除算することによって得られるので、４３°を２０°で除算して得られる解２．１５が、最適化される条件下でのａの値の最適値となる。従って、本例の条件下においては、α１＝２．１５×β１の関係式を常に成り立たせるように送信アンテナの各アンテナ素子間の距離と受信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置しさえすれば、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００７５】
なお、前述の実施形態では、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、位相折り返しが生じない範囲でのみターゲットの方位の検出を行う構成としてもよい。この場合には、位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とし、α１＝ａ×β１を成り立たせるように送信アンテナ４の各アンテナ素子間の距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置すればよい。以上の構成によっても、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。また、位相折り返しが生じない範囲でのみターゲットの方位の検出を行う構成とした場合には、信号処理部７で真偽判定処理を行わない構成とすることが可能である。よって、信号処理部７は、請求項の第２方位検出部として機能する。
【００７６】
また、前述の実施形態では、レーダ装置１００に送信アンテナ４を備える構成、つまり、レーダ装置１００に送信アンテナを１つ備える構成を示したが、必ずしもこれに限らず、レーダ装置１００に送信アンテナを複数備える構成であってもよい。
【００７７】
なお、前述の実施形態では、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えることを可能にするため、送信アンテナ４の各アンテナ素子４ａの距離と受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃの各アンテナ同士の距離とを一定の関係を満たすようにして、送信アンテナ４および受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを配置する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、複数の送信アンテナと１つ以上のアレイアンテナとしての受信アンテナとを備え、位相制御部３と同様の位相制御部によって受信アンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行って所望の方位範囲にビームを放射させる構成とした場合には、受信アンテナから放射されるビームによって走査を行う際にもグレーティングローブが発生し、ターゲットの方位の検出について所望の検出結果が得られなくなることがあるので、このグレーティングローブの影響を抑えるために、前述の実施形態の説明中で述べたのと同様の思想に従って、受信アンテナの各アンテナ素子の距離と送信アンテナの各アンテナ同士の距離とを一定の関係を満たすようにして、送信アンテナおよび受信アンテナを配置する構成としてもよい。
【００７８】
詳しくは、受信アンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、それぞれの位相が同相になる方位幅（つまり、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲）をβ２とするとともに、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行うとした場合に、α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置すればよい。α２＝ａ×β２の関係式を成り立たせるように、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置すれば、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲（ａ×β２）が受信アンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差におさまることになるので、ターゲットの方位の検出についてグレーティングローブの影響をより抑えることが可能になるとともに、ターゲットの方位の検出を行う方位範囲を、グレーティングローブの影響をより抑えながら最大限に広角化することが可能になる。
【００７９】
なお、前述のα２は、ビームの波長をλ、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離をｄｔ、ビームの方向をθとしたときに、以下の定義式３に示すように、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる値であり、前述のβ２は、ビームの波長をλ、送信アンテナの各アンテナ同士間の距離をｄｒとしたときに、以下の定義式４に示すように、送信アンテナの各アンテナ同士間の距離によって決まる値である。
【００８０】
【数７】
【００８１】
【数８】
【００８２】
よって、定義式３および定義式４をもとに、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置することは可能である。また、受信アンテナとして１つのアレイアンテナを備える構成とした場合には、各受信アンテナ素子での受信波の位相差をもとにターゲットの方位を検出する構成としてもよい。
【００８３】
なお、受信アンテナの各アンテナ素子間の距離ｄｔについては、列方向に隣接するアンテナ素子間の距離である。また、受信アンテナの各アンテナ素子の中心間の距離（間隔）としてもよいし、送信アンテナの各アンテナ同士間の距離ｄｒについては、送信アンテナの各アンテナ同士の中心間の距離（間隔）としてもよい。
【００８４】
また、送信アンテナは、それぞれ１つのアンテナ素子を備えたアンテナであってもよいし、それぞれ複数のアンテナ素子を備えたアレイアンテナであってもよい。よって、ここで言うところの送信アンテナは、請求項の送信用のアンテナとして機能する。
【００８５】
なお、前述の実施形態では、ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲についてターゲットの方位の検出を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、位相折り返しが生じない範囲でのみターゲットの方位の検出を行う構成としてもよい。この場合には、位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とし、α２＝ａ×β２を成り立たせるように受信アンテナの各アンテナ素子間の距離と送信アンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって送信アンテナおよび受信アンテナを配置すればよい。以上の構成によっても、電子スキャン方式を用いながらグレーティングローブの影響をより抑えてターゲットの方位の検出を行うことが可能になる。
【００８６】
また、前述の実施形態では、レーダ装置に受信アンテナ５ａ・５ｂ・５ｃを備える構成、つまり、レーダ装置１００に受信アンテナを３つ備える構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、レーダ装置１００に受信アンテナを２つ備えた位相モノパルス方式とする構成としてもよいし、レーダ装置１００に受信アンテナを３つよりも多く備える構成としてもよい。
【００８７】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 制御部、２ 送信部、３ 位相制御部、４ 送信アンテナ（送信用のアレイアンテナ）、５ａ・５ｂ・５ｃ 受信アンテナ（受信用のアンテナ、受信用のアレイアンテナ）、６ａ・６ｂ・６ｃ 受信部、７ 信号処理部（第１方位検出部、第２方位検出部）、１００ レーダ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、
前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、
ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、
前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とするとともに、
ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、
前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、
（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、
前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、
（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
前記各アンテナ素子間の距離は、各アンテナ素子の中心間の距離であり、
前記各アンテナ同士間の距離は、各アンテナ同士の中心間の距離であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記アレイアンテナは、各アンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとして構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記位相制御部は、フェイズシフタを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記位相制御部は、ロットマンレンズを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記位相制御部は、バトラーマトリックスを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１】
１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、
前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とするとともに、
ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記受信波の位相差が、位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しをも利用することによって、前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに検出した前記ターゲットの方位と、このターゲットの方位を検出した際のビームの方位範囲とに基づいて、最終的なターゲットの方位を検出する第１方位検出部と、を備え、
前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とするとともに、
ａ周期分の位相折り返し（ａ＞１）までを利用して（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
１つ以上の送信用のアレイアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を複数の受信用のアンテナで受信し、この複数の受信用のアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記複数の受信用のアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、
前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記送信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα１とし、前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ１とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、
（ａ×β１）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α１＝ａ×β１
を成り立たせるように前記送信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記受信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアレイアンテナおよび前記受信用のアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
複数の送信用のアンテナから放射されたビームについてのターゲットからの反射波を１つ以上の受信用のアレイアンテナで受信し、この受信用のアレイアンテナのそれぞれで受信した前記ターゲットからの反射波である受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出するレーダ装置であって、
前記アレイアンテナのアンテナ素子ごとに位相の制御を行うことによって所望の方位範囲にビームを放射させる位相制御部と、
前記受信用のアレイアンテナにおける前記受信波の位相差をもとに前記ターゲットの方位を検出する第２方位検出部と、を備え、
前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離によって決まる、前記受信用のアレイアンテナのメインローブとグレーティングローブとの方位差をα２とし、前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離から決まる、それぞれの位相が同相になる方位幅をβ２とし、前記受信波の位相差をもとにしてターゲットの方位を一意に求めることができる範囲を超えたときに生じる位相折り返しを生じさせない範囲を１周期分とした場合の周期数をａ（０＜ａ≦１）とするとともに、
（ａ×β２）の方位範囲について前記ターゲットの方位の検出を行うとした場合に、以下の式
α２＝ａ×β２
を成り立たせるように前記受信用のアレイアンテナの各アンテナ素子間の距離と前記送信用のアンテナの各アンテナ同士間の距離とをとって前記送信用のアンテナおよび前記受信用のアレイアンテナを配置していることを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
前記各アンテナ素子間の距離は、各アンテナ素子の中心間の距離であり、
前記各アンテナ同士間の距離は、各アンテナ同士の中心間の距離であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記アレイアンテナは、各アンテナ素子が平面上に配列した平面アンテナとして構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記位相制御部は、フェイズシフタを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記位相制御部は、ロットマンレンズを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記位相制御部は、バトラーマトリックスを利用することによって前記位相の制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２０３９８０（Ｐ２０１０−２０３９８０Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１２５９（Ｐ２００９−５１２５９）
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月４日（２００９．３．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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