説明

レーダ装置

【課題】 従来のレーダ装置は、目標とクラッタをドップラ周波数で分離し、狭帯域フィルタを通過した目標の電力で利得制御を行っていたため、電力が大きいクラッタを受信した時に、受信系が飽和するという問題があった。
【解決手段】 受信系の初段に阻止帯域の異なる複数のノッチフィルタを備え、外部に備えた速度センサ及び姿勢角センサからの情報をもとにクラッタ周波数を計算し、適合する阻止帯域のノッチフィルタを選択する。選択したノッチフィルタは、受信した目標信号のみ通過させ、クラッタを減衰させる。これにより、クラッタにより受信系が飽和する問題を解消する。なお、受信系の初段にフィルタを配置すると、NFが劣化し、低S/Nの目標の検出が困難になる問題があるため、高度が低くクラッタ電力が大きい時のみ、ノッチフィルタを通過させるよう、切換えを行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、移動目標とクラッタをドップラ周波数により周波数軸上で分離するパルスドップラ方式のレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のレーダ装置は、受信した目標とクラッタを増幅及びダウンコンバートした後で、ドップラ周波数で分離された目標信号のみを狭帯域フィルタに通過させ、狭帯域フィルタの帯域外のクラッタを抑圧する従来技術が知られている。(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001−91644号(第5頁、第1図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のレーダ装置において、クラッタを抑圧する方法として、特許文献1のごとき受信した移動目標とクラッタを増幅及びダウンコンバートした後で、ドップラ周波数で分離された目標のみを狭帯域フィルタに通過させ、狭帯域フィルタの帯域外のクラッタを抑圧する方法があった。
【0005】
しかし、特許文献1のレーダ装置は、狭帯域フィルタ通過後の目標の電力で利得制御を行っていたため、狭帯域フィルタの帯域外のクラッタによる利得制御が行われないため、電力が大きいクラッタが受信された場合に、狭帯域フィルタの前段において受信系が飽和する問題があった。
【0006】
この発明は係る課題を解決するためのものであり、電力が大きいクラッタが受信された場合であっても受信系の飽和を防止して、安定して目標を検出及び追尾可能なレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明のレーダ装置は、飛しょう体に搭載され、追尾対象の目標と前記飛しょう体との速度差によって生じるドップラ周波数を検知することにより、クラッタから前記目標を抽出して目標を追尾するパルスドップラ方式のレーダ装置であって、前記目標の方向から受信した受信波の出力先を切り換えるスイッチ部と、前記スイッチ部の各々の出力先に接続され阻止周波数帯域の異なる複数のフィルタから構成されるノッチフィルタと、前記受信波においてクラッタからの反射波の周波数を計算するクラッタ周波数計算部と、前記スイッチ部に対して前記受信波の出力先を指定するフィルタ選択部と、前記目標の検出及び追尾処理を行う信号処理部を備え、前記フィルタ選択部は、前記クラッタ周波数計算部が計算した前記クラッタからの反射波の周波数に基き前記クラッタからの反射波を抑圧可能なフィルタを前記ノッチフィルタから選択し、選択した当該フィルタを前記スイッチ部の出力先に指定し、前記信号処理部は、前記ノッチフィルタを通過した前記受信波に基き前記目標の検出及び追尾処理を行う。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、電力が大きいクラッタが受信された場合においても、受信系の初段のアンプに入力される前にクラッタを抑圧するため、狭帯域フィルタの前段において受信系が飽和することなく、安定して目標を検出及び追尾することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の実施の形態によるレーダ装置の構成図である。
【図2】この発明の実施の形態によるレーダ装置が、飛しょう体に搭載された場合を例に、メインビームクラッタとの関係について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態.
以下、図を用いてこの発明に係わる実施の形態について説明する。
図1は実施の形態によるレーダ装置の構成を示している。図1において1は空間に電波を放射し、目標およびクラッタからの反射波を受信するためのアンテナ、2はアンテナのビーム振り角を検出するための角度検出器、3は送信機からの送信信号をアンテナに出力し、アンテナからの受信波をスイッチに出力するためのサーキュレータ、4は送信機、5はフィルタ選択部からの指令により受信波の出力先を切り換えるスイッチ、6は阻止周波数帯域の異なる複数のフィルタから構成されるノッチフィルタ、7はレーダ装置の高度を検出する高度センサ、8はレーダ装置を搭載する飛しょう体の姿勢角を検出する姿勢角センサ、9はレーダ装置を搭載する飛しょう体の速度を検出する速度センサ、10はクラッタ周波数計算部の計算したクラッタ周波数および高度センサからの高度情報にもとづき、受信波をノッチフィルタに入力するか否か、また、ノッチフィルタに入力する場合はメインビームクラッタ周波数に適合する帯域を選択し、スイッチに指令を出力するためのフィルタ選択部、11は姿勢角センサからの姿勢角情報、角度検出器からのアンテナビーム振り角および速度センサからの速度情報をもとにメインビームクラッタ周波数を計算するためのクラッタ周波数計算部である。なお、メインビームクラッタとは図2で説明するように、アンテナ1から放射されたメインビームが海面又は地面等で反射された反射エコーであり、メインビームクラッタ周波数とはその周波数のことをいう。
【0011】
12は自動利得制御部から出力される利得制御量にしたがい、受信波の利得を可変するための可変ゲインアンプ、13は受信波から不要波を除去し、目標信号のみを通過させるためのフィルタ、14は局発信号を発生するための発振器、15は発振器が発生する局発信号を入力し、受信信号をダウンコンバートするためのミキサ、16は受信波から不要波を除去し、目標信号のみを通過させるための狭帯域フィルタ、17は受信波を増幅するためのアンプ、18は受信波を検波し、電圧に変換するための検波器、19は検波された電圧をもとに目標信号レベルが一定となるよう可変ゲインアンプの利得制御量を可変ゲインアンプに出力する自動利得制御部、20は発振器が発生する局発信号を入力し、受信信号をダウンコンバートするためのミキサ、21は局発信号を発生するための発振器、22は目標の検出及び追尾に係わる処理を実施するための信号処理器である。
なお、図1に記載するレーダ装置には各種の構成部品及び装置が設けられているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
【0012】
次に、動作について説明する。
送信機4は送信波を発生しサーキュレータ3に出力する。サーキュレータ3は、入力した送信波をアンテナ1に出力する。アンテナ1は入力した送信波を空間に放射するとともに、目標からの反射波(以下、目標信号という)とクラッタからの反射波を入力し、サーキュレータ3に出力する(以下、目標信号とクラッタからの反射波とのことを受信波という)。
サーキュレータ3は受信波をスイッチ5に出力する。ここでサーキュレータ3は、送信機4から入力した送信波をアンテナ1にのみ出力し、アンテナ1から入力した受信波をスイッチ5のみに出力するよう作用する。
スイッチ5は、フィルタ選択部10からの指令により、受信波をノッチフィルタ6または可変ゲインアンプ12に切り換えて出力する。
角度検出器2はアンテナビーム振り角を検出し、クラッタ周波数計算部11に出力する。
【0013】
次に、クラッタ周波数計算部11の動作について説明する。
図2は本発明に係わるレーダ装置が飛しょう体に搭載された場合を例にメインビームクラッタとの関係について示したものであり、(a)はレーダ装置の運用状況を説明する図であり、(b)は受信波の周波数と受信電力の関係を説明する図である。
飛しょう体に搭載されたレーダ装置が、俯角θの方向に速度Vで移動した時のメインビームクラッタ周波数fMBCは式(1)により求められる。
θは角度検出器2で検出されたアンテナビーム振り角θと姿勢角センサ8で検出された飛しょう体の姿勢角θを加算したものである。また、Vは速度センサ9で検出される。また、λはレーダ装置の送信波の波長である。
【0014】
【数1】

【0015】
また、レーダ装置のアンテナビーム幅をθとすると、メインビームクラッタの周波数帯域幅Bは、式(2)により求められる。
【0016】
【数2】

【0017】
クラッタ周波数計算部11は、角度検出器2から出力されるθと姿勢角センサ8から出力されるθと、速度センサ9から出力されるVを入力し、式(1)のとおりメインビームクラッタ周波数を計算し、フィルタ選択部10に出力する。
【0018】
高度センサ7は、飛しょう体に搭載されたレーダ装置の高度hを検出し、フィルタ選択部10に出力する。フィルタ選択部10は、式(3)のとおり海面または地面までの距離Rを計算する。
【0019】
【数3】

【0020】
海面または地面までの距離Rが大きいとクラッタ受信電力が小さくなり、距離Rが小さいとクラッタ受信電力は大きくなる。フィルタ選択部10は、距離Rからレーダ方程式にもとづき、クラッタ受信電力を計算し、その計算結果が受信系の飽和入力電力よりも小さい場合は、スイッチ5の出力先として可変ゲインアンプ12を選択するよう指令する。また、計算結果が受信系の飽和入力電力を上回る場合には、スイッチ5の出力先としてノッチフィルタ6の中から、式(1)で計算したメインビームクラッタ周波数に相当する周波数帯の出力先を選択するよう指令する。
【0021】
ノッチフィルタ6は、阻止周波数帯域の異なる複数のノッチフィルタから構成され、スイッチ5から出力された受信波のうち、クラッタ成分を減衰させ、目標信号のみを通過させる。なお、ノッチフィルタの帯域幅は、式(2)に示すメインビームクラッタの周波数帯域幅を十分カバーする範囲の帯域幅であり、レーダ装置の運用条件からあらかじめ設定しておくものである。
【0022】
可変ゲインアンプ12はスイッチ5またはノッチフィルタ6を通過した目標信号を増幅し、フィルタ13に出力する。フィルタ13は不要波を除去し、目標信号のみを通過させ、ミキサ15に出力する。ミキサ15は、発振器14が発生する局発信号を入力し、目標信号をダウンコンバートし、狭帯域フィルタ16に出力する。狭帯域フィルタ16は、不要波を除去し、目標信号のみを通過させ、アンプ17に出力する。アンプ17は、目標信号を増幅し、検波器18とミキサ20に出力する。検波器18は、目標信号を検波し、電圧に変換して自動利得制御部19に出力する。自動利得制御部19は、検波された電圧をもとに目標信号レベルが一定となるよう可変ゲインアンプ12の利得を制御する。
【0023】
ミキサ20は、発振器21が発生する局発信号を入力し、目標信号をダウンコンバートし、ビデオ信号として信号処理器22に出力する。信号処理器22は目標の検出及び追尾に係わる処理を実施する。
【0024】
この実施の形態は以上のように構成されているので、電力が大きいクラッタが受信された場合において、ノッチフィルタ6によりクラッタを受信系の初段で抑圧することにより、後段のアンプにおいてクラッタによる飽和を防止し、安定して目標を検出及び追尾することができる。
【0025】
また、受信系の初段にフィルタを配置するとNFが劣化し、低S/Nの目標の検出が困難になる問題がある。このため、レーダ装置の高度が高く、クラッタ受信電力が小さい時には、ノッチフィルタ6を使用せず、受信波を直接、スイッチ5から可変ゲインアンプ
12に出力することにより、NFの劣化を抑え、低S/Nの目標の検出も可能とすることができる。
【符号の説明】
【0026】
1 アンテナ、2 角度検出器、3 サーキュレータ、4 送信機、5 スイッチ、6 ノッチフィルタ、7 高度センサ、8 姿勢角センサ、9 速度センサ、10 フィルタ選択部、11 クラッタ周波数計算部、12 可変ゲインアンプ、13 フィルタ、14 発振器、15 ミキサ、16 狭帯域フィルタ、17 アンプ、18 検波器、19 自動利得制御部、20 ミキサ、21 発信器、22 信号処理器。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛しょう体に搭載され、追尾対象の目標と前記飛しょう体との速度差によって生じるドップラ周波数を検知することにより、クラッタから前記目標を抽出して目標を追尾するパルスドップラ方式のレーダ装置であって、
前記目標の方向から受信した受信波の出力先を切り換えるスイッチ部と、
前記スイッチ部の各々の出力先に接続され阻止周波数帯域の異なる複数のフィルタから構成されるノッチフィルタと、
前記受信波においてクラッタからの反射波の周波数を計算するクラッタ周波数計算部と、
前記スイッチ部に対して前記受信波の出力先を指定するフィルタ選択部と、
前記目標の検出及び追尾処理を行う信号処理部を備え、
前記フィルタ選択部は、前記クラッタ周波数計算部が計算した前記クラッタからの反射波の周波数に基き前記クラッタからの反射波を抑圧可能なフィルタを前記ノッチフィルタから選択し、選択した当該フィルタを前記スイッチ部の出力先に指定し、
前記信号処理部は、前記ノッチフィルタを通過した前記受信波に基き前記目標の検出及び追尾処理を行うことを特徴とするレーダ装置。
【請求項2】
前記フィルタ選択部は、前記クラッタからの反射波の受信電力が予め定めた電力より小さい場合は、前記スイッチ部の出力先として前記受信波が前記ノッチフィルタを通過しない迂回経路を指定し、
前記信号処理部は、前記ノッチフィルタを通過しないで迂回した前記受信波に基き、前記目標の検出及び追尾処理を行うことを特徴とするレーダ装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−226796(P2011−226796A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−93949(P2010−93949)
【出願日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】