レーダ装置
【課題】多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性や運用面における多機能性を備えたレーダ装置を提供する。
【解決手段】非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）が多面体を形成するとともに、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、空中線部が有する複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する１以上の送受信機２と、１以上の送受信機２の各々に対応して設けられ、送受信機２により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する１以上のビーム形成部３と、ビーム形成部３により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部４とを備える。
【解決手段】非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）が多面体を形成するとともに、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、空中線部が有する複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する１以上の送受信機２と、１以上の送受信機２の各々に対応して設けられ、送受信機２により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する１以上のビーム形成部３と、ビーム形成部３により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周（方位３６０度）を捜索するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置は、空間に電波を発射し、目標からの反射波を受信することにより目標を探知し、位置や速度情報等を得るのが一般的であり、監視を行う必要のある全領域に対して方位角や仰角等を変化させながらビーム走査を行う。監視範囲における方位方向は、レーダ装置の用途に応じて限られた方位角のみを行う場合もあれば全周捜索を行う場合もある。
【０００３】
全周を捜索するレーダ装置は、主に回転式と非回転式に大別される。回転式捜索レーダは、リフレクタ方式あるいはプラナアレイ方式の空中線を、駆動系と組み合わせることにより、全周性を持たせたものなどが実用化されている。このような回転式レーダ装置は、機械式の駆動系を組み込むことにより全周性を持たせるため、少ない素子数で空中線を構成することによる低コスト化のメリットが大きいが、一方で、空中線が機械的に指向している方向に捜索範囲が制約される（リフレクタ方式であれば正面のみ）ため、多機能レーダとしては適さないものである。
【０００４】
非回転式捜索レーダは、複数の放射面構造（上空から見た形状が三角形あるいは四角形）の空中線を持つフェーズドアレイ方式のレーダ装置であり、機械的な回転に依らずに電子的にビーム走査して全周捜索を行う。このような非回転式のレーダ装置は、当然、回転式と比べて素子数は多くなるためコストが割高になるというデメリットはあるが、一方でレーダの指向方位を機械回転方位に大きく依存せずに電子走査で決められるため、ある特定の目標にビームを照射し続けるような追跡処理等において、回転式と比べて自由度が大きいレーダを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７８３３２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】朝雲新聞社「自衛隊装備年鑑２００９−２０１０」、平成２１年７月１７日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、多機能レーダとしては非回転のフェーズドアレイ方式による多面構造のレーダ装置を採用するのが通常であり、放射面を三面備える（上空から見た形状が三角形）レーダ装置や四面備える（上空から見た形状が四角形）艦載レーダ等が知られている。これらのレーダ装置は、全周を捜索するに際し、三角形構造の場合には各空中線が１２０度ずつ、四角形構造の場合には各空中線が９０度ずつを基本的に担当し、ビーム走査を行う空中線を時間的に切り換えることにより全周（３６０度）の覆域を得ている。
【０００８】
しかしながら、通常のフェーズドアレイ方式の空中線の走査幅がせいぜい１２０度（±６０度）であることを鑑みると、三角形構造の空中線を有するレーダ装置は、走査性能を最大限に活かすことで３６０度の覆域を得ることができるものの、各空中線が自己の担当する監視範囲以外の範囲を補完することはできない。また、四角形構造の空中線を有するレーダ装置は、隣接する空中線とのオーバーラップが多少確保できることになるが、隣接する空中線同士が互いに覆域を完全に補完することはできない。
【０００９】
したがって、仮にいずれかの放射面が故障した場合等に、他の放射面が壊れた放射面の担当監視範囲を捜索するといったことはできず、壊れた放射面を正常な放射面に交換する必要がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性や運用面における多機能性を備えたレーダ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態のレーダ装置は、上記課題を解決するために、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する１以上の送受信部と、前記１以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する１以上のビーム形成部と、前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１の形態のレーダ装置による全周捜索のイメージを示す図である。
【図３】実施例１の形態のレーダ装置の隣接空中線による補完を説明する図である。
【図４】実施例１の形態のレーダ装置の隣接空中線による補完を説明する別の図である。
【図５】実施例１の形態のレーダ装置において注目する領域に対してセクタ捜索を適用した運用ケースを説明する図である。
【図６】実施例２の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施例２の形態のレーダ装置による２面同時送受信のイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のレーダ装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であり、図１に示すように、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ、送受信機２、ビーム形成部３、レーダ信号処理部４、及び表示部５により構成される。
【００１５】
空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの各々は、複数のアンテナ素子が配列されたフェーズドアレイアンテナによるアンテナ面を構成し、後述する送受信機２による送信信号を電波として空間に放射するとともに、反射された信号を受信信号として受信する。また、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆは、一体的に構成され、全体として本発明の空中線部に対応し、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。
【００１６】
さらに、本発明の空中線部は、６以上のアンテナ面を有するとともに、Ｎ個のアンテナ面によりＮ角形が形成されているものとする。本実施例において、レーダ装置の空中線部は、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの６つのアンテナ面による六角形を形成している。
【００１７】
送受信機２は、本発明の送受信部に対応し、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。本発明を実施するに際し、送受信部は１以上あればよく、複数であっても構わないが、本実施例における送受信部は、１つの送受信機２により構成されているものとする。
【００１８】
なお、送受信機２は、所定の繰り返し周期で送信信号を生成して送信する。例えば全周方向の捜索を行う場合において、送受信機２は、最初に空中線１ａを選択して所定の繰り返し周期で空中線１ａが捜索可能な範囲でビーム走査を行う。それが終了すると、送受信機２は、空中線１ｂを選択して所定の繰り返し周期で空中線１ｂが捜索可能な範囲でビーム走査を行う。このように、送受信機２は、全ての空中線について同様の動作を順次行う。
【００１９】
ビーム形成部３は、１以上の送受信部（本実施例においては送受信機２）に対応して設けられ、送受信機２により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。本発明のビーム形成部は、１以上あればよく、送受信部に対応して設けられるため、基本的に送受信部の数と同数である。本実施例のレーダ装置は、送受信機２を１つのみ備えているので、それに対応してビーム形成部３を１つ備えている。
【００２０】
なお、ビーム形成部３による受信ビームのビーム形成演算は、従来のフェーズドアレイアンテナに対して行われるものと同様であり、各アンテナ素子の位相や振幅を制御することにより任意の指向方位を有する受信ビームを形成することができる。
【００２１】
レーダ信号処理部４は、ビーム形成部３により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。
【００２２】
表示部５は、例えばディスプレイ等であり、レーダ信号処理部４により検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００２３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図２は、本発明の実施例１のレーダ装置による全周捜索のイメージを示す図である。図２（ａ）は、上空から見た場合の空中線部を模式的に表した図である。図２（ａ）に示すように、本実施例のレーダ装置における空中線部は、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの６つのアンテナ面による六角形を形成している。空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの各々は、基本的に方位６０度ずつを捜索範囲として担当している。すなわち、本実施例のレーダ装置は、６つの空中線による六角形を形成することにより、６０×６＝３６０度（すなわち全周）の捜索を行うことができる。
【００２４】
図２（ｂ）は、本発明の実施例１のレーダ装置による基本捜索モードの動作を示す図である。最初に、送受信機２は、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。具体的には、送受信機２は、所定の繰り返し周期でわずかに角度をずらしながら、空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査を行う。また、送受信機２は、目標で反射した信号を受信信号として空中線１ａを介して受信し、ビーム形成部３に出力する。ビーム形成部３は、送受信機２により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成し、レーダ信号処理部４に出力する。レーダ信号処理部４は、ビーム形成部３により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得る。表示部５は、レーダ信号処理部４により検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００２５】
空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてのビーム走査が終了すると、送受信機２は、空中線１ｂを選択し、空中線１ａを選択した場合と同様の動作を行う。このように、送受信機２は、全ての空中線について同様の動作を順次行う。空中線１ｆまで同様の動作を終了すれば全周捜索は一通り終了したことになるが、図２（ｂ）に示すように、再び空中線１ａを用いた動作に戻ってもよい。
【００２６】
以上の動作は、基本の捜索パターンであるが、本実施例のレーダ装置は、さらに隣接する空中線（アンテナ面）を補完するように捜索を行うこともできる。本実施例のレーダ装置における空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆは、上述したように、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。すなわち、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの各々は、走査範囲（素子間隔）としては１２０度走査可能な構造を有している。ここで、走査可能範囲は、素子間隔により決定されるパラメータである。したがって、ある１面（１つの空中線）の捜索範囲は、隣接する２面（２つの空中線）により補完することが可能であるといえる。
【００２７】
図３は、本発明の実施例１のレーダ装置における隣接空中線による補完を説明する図である。図３に示すように、空中線１ａは、時計回り方向に１２０度走査した場合には、その方位が空中線１ｂのボアサイト（正面）方向となる。また、空中線１ｃも、同様に反時計回りに１２０度走査した場合には、その方位が空中線１ｂのボアサイト方向となる。したがって、図３に示すように、空中線１ｂの覆域は、空中線１ａと空中線１ｃとで補完可能である。
【００２８】
図４は、本発明の実施例１のレーダ装置における隣接空中線による補完を説明する別の図である。上述したように、各空中線は、基本の捜索範囲が６０度であるが、最大で１２０度の捜索が可能であるため、互いに隣接する空中線の半分の捜索範囲をカバーすることが可能である。すなわち、図４に示すように、空中線１ａの基本捜索範囲は、空中線１ｆと空中線１ｂとによっても捜索可能である。同様に、空中線１ｂの基本捜索範囲は、空中線１ａと空中線１ｃとによっても捜索可能である。空中線１ｃの基本捜索範囲は、空中線１ｂと空中線１ｄとによっても捜索可能である。空中線１ｄの基本捜索範囲は、空中線１ｃと空中線１ｅとによっても捜索可能である。空中線１ｅの基本捜索範囲は、空中線１ｄと空中線１ｆとによっても捜索可能である。空中線１ｆの基本捜索範囲は、空中線１ｅと空中線１ａとによっても捜索可能である。
【００２９】
このように、本実施例のレーダ装置における空中線部は、六角形構造を有することにより、方位空間に対して２倍の自由度を有するので、さまざまなメリットを得ることができる。なお、本発明の空中線部が６以上のアンテナ面を有するとともに、Ｎ個のアンテナ面によりＮ角形が形成されている理由は、一般的なフェーズドアレイ方式の空中線の走査幅の限界が１２０度程度であることを前提としている。すなわち、アンテナ面の数が５以下の場合には、それらのアンテナ面で五角形や四角形等を構成したとしても、隣接する空中線が互いに捜索範囲の全てをカバーすることが不可能となる。なお、走査幅の限界は、グレーティングローブの発生や利得低下量と密接な関係があるが、これらに対する要求が厳しい場合には走査幅が狭くなることが一般的であり、本実施例で示した走査幅が１２０度の場合には六角形であるが、１０２度であれば五角形、９０度であれば八角形となる。
【００３０】
アンテナ面の数は、上述したように６以上であれば実現可能であるが、電源容量やコスト等の制約もあるため、最小となる６つのアンテナ面による六角形構造が最適であると考えられる。もちろん、レーダ装置の用途や実施態様に合わせて、７以上のアンテナ面を有する空中線部を備えていてもよい。
【００３１】
六角形構造を有する空中線部を備えることにより、本実施例のレーダ装置は、例えば以下に示す動作を行うことができる。まず、複数のアンテナ面（空中線）のうちの１面（ここでは空中線１ｂ）が故障したと仮定する。最初に、送受信機２は、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。具体的には、送受信機２は、所定の繰り返し周期でわずかに角度をずらしながら、空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査を行う。さらに、送受信機２は、時計回りに３０度余計に走査することにより、空中線１ｂの基本捜索範囲のうちの半分についてビーム走査を行う。
【００３２】
送受信機２による受信信号の受信・出力や、ビーム形成部３、レーダ信号処理部４、及び表示部５の動作は、上述した動作と同様である。
【００３３】
空中線１ａが自己の基本捜索範囲である方位６０度及び空中線１ｂの基本捜索範囲の半分である方位３０度（合計９０度）についてのビーム走査が終了すると、送受信機２は、空中線１ｃを選択し、空中線１ｃの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査を行う。さらに、送受信機２は、反時計回りに３０度走査することにより、空中線１ｂの基本捜索範囲のうちの半分についてもビーム走査を行う。
【００３４】
すなわち、空中線１ａが時計方向に３０度余計に走査し、空中線１ｃが反時計方向に３０度余計に走査することにより、空中線１ａと空中線１ｃとは、空中線１ｂの正面（ボアサイト）方向までカバーすることができる。
【００３５】
その後、送受信機２は、空中線１ｄ以降の空中線について、上述した基本の捜索パターンと同様の動作を順次行う。
【００３６】
以上述べたように、空中線１ａと空中線１ｃとが、自己の基本捜索範囲の他に空中線１ｂの捜索範囲を半分ずつ担当することにより、本実施例のレーダ装置は、空中線１ｂが故障等により使用不能な状況に陥ったとしても、問題無く全周捜索を行うことができる。
【００３７】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るレーダ装置によれば、多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性を実現することができる。
【００３８】
すなわち、本実施例のレーダ装置は、空中線部が６つのアンテナ面による六角形構造を有することにより、隣接する空中線同士が互いに覆域をカバーするため、方位空間に対して２倍の自由度を有するということができ、１つの空中線が故障等により使用不能な状況に陥ったとしても、全周捜索性を確保することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、実施例２に係るレーダ装置について説明する。レーダの方式は、上述したように回転式と非回転式に大別される。ここで、回転式のレーダ装置は、空中線の正面方向が回転軸で決まってしまうため、注目する目標を監視している場合の任意の方向への追跡ビーム適用や、画像レーダ等の捜索ビーム以外の適用においては、回転軸の方向に制約を受けるという問題点がある。一方、非回転式のレーダ装置は、追跡ビームや画像レーダの適用も、捜索ビームに割り込ませる形で適用することが可能である。
【００４０】
図５は、本発明の実施例１のレーダ装置において、注目する領域に対してセクタ捜索（方位捜索幅を限定したビーム）を適用した運用ケースを説明する図である。最初に、送受信機２は、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。この動作は、実施例１で説明した通りである。ここで、レーダ装置が目標を検出したと仮定する。空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてのビーム走査が終了すると、送受信機２は、空中線１ｂを選択し、空中線１ａを選択した場合と同様の動作を行う。ただし、空中線１ｂを用いた捜索時の途中で、送受信機２は、一時的に空中線１ａを選択し、追跡ビームを用いて検出した目標を追跡する。その後、送受信機２は、再び空中線１ｂを選択し、空中線１ｂにおける残りの捜索範囲をビーム走査する。
【００４１】
同様に、送受信機２は、空中線１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの捜索時においても、空中線１ａによる追跡ビームを間欠的に適用し、注目する目標に対して高い追跡レートを確保しながら全周捜索を行うことができる。また、追跡ビームの代わりに画像レーダを適用してもよい。その場合には、レーダ装置は、全周捜索を行うと同時にＩＳＡＲを利用して目標の画像を得ることもできる。
【００４２】
このように、非回転式フェーズドアレイ方式と時分割ビームスケジューリングを採用したレーダ装置は、任意の時刻に任意の方位に対するセクタ捜索やＩＳＡＲを適用することができる。しかしながら、従来の全周捜索に加えてセクタ捜索等を追加して実施しているため、全周（３６０度）捜索を行うのに要する時間は延びることになる。
【００４３】
図６は、本発明の実施例２のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であり、図６に示すように、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ、送受信機２ａ，２ｂ、ビーム形成部３ａ，３ｂ、レーダ信号処理部４ａ，４ｂ、及び表示部５により構成される。すなわち、実施例１のレーダ装置と異なる点は、送受信機、ビーム形成部、及びレーダ信号処理部をそれぞれ２つずつ備えている点である。
【００４４】
２つの送受信機２ａ，２ｂの各々は、本発明の送受信部に対応し、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。その際に、２つの送受信機２ａ，２ｂの各々は、複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択する。本実施例のレーダ装置は、２つの送受信機２ａ，２ｂにより選択された２つのアンテナ面を用いて２面同時送受信を行う。
【００４５】
なお、本実施例に示すレーダ装置の発明を実現するに際し、送受信部は複数備えていれば幾つでもよいが、本実施例における送受信部は、２つの送受信機２ａ，２ｂにより構成されているものとする。また、送受信部を複数備えている場合において、複数の送受信部の各々は、複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択するものとする。
【００４６】
ビーム形成部３ａ，３ｂは、１以上の送受信部（本実施例においては送受信機２ａ，２ｂ）に対応して設けられている。ビーム形成部３ａは、送受信機２ａにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。一方、ビーム形成部３ｂは、送受信機２ｂにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。
【００４７】
レーダ信号処理部４ａは、ビーム形成部３ａにより形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。一方、レーダ信号処理部４ｂは、ビーム形成部３ｂにより形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。
【００４８】
表示部５は、例えばディスプレイ等であり、レーダ信号処理部４ａ，４ｂにより検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００４９】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図７は、本発明の実施例２のレーダ装置による２面同時送受信のイメージを示す図である。図７（ａ）は、図３で説明した図とほぼ同じであるが、空中線１ｂが追跡ビームによるセクタ捜索を行っている間に、他の空中線による通常の全周捜索を行うことができる様子を示している。２面同時送信の電源容量が許容されており、図６で示すような２つの送受信機２ａ，２ｂを備えた本実施例のレーダ装置は、以下で説明する運用面における多機能性を実現することができる。
【００５１】
図７（ｂ）は、本発明の実施例２のレーダ装置による動作を示す図である。最初に、送受信機２ａは、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介してビーム走査を行う。空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査が終了すると、送受信機２ａは、空中線１ｂを選択し、選択した空中線１ｂを介してビーム走査を行う。ここで、仮に目標を検出した場合に、送受信機２ａは、目標で反射した信号を受信信号として空中線１ｂを介して受信し、ビーム形成部３に出力する。ビーム形成部３ａは、送受信機２ａにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成し、レーダ信号処理部４ａに出力する。
【００５２】
レーダ信号処理部４ａは、ビーム形成部３ａにより形成された受信ビームに基づいて信号処理を行い、目標までの距離や方位等の情報を得る。その際に、レーダ信号処理部４ａは、ビーム形成部３ａを介して送受信機２ａに追跡ビームによるセクタ捜索をさせるとともに、空中線１ｂによる捜索結果をレーダ信号処理部４ｂに出力する。
【００５３】
レーダ信号処理部４ｂは、ビーム形成部３ｂを介して送受信機２ｂに空中線１ｂの捜索結果を伝え、空中線１ｃを用いて全周捜索の続きを開始させる。すなわち、空中線１ｃは、空中線１ｂが行うはずであった全周捜索を肩代わりすることになる。具体的には、空中線１ｂがセクタ捜索を行っている間に、送受信機２ｂは、空中線１ｃを選択し、選択した空中線１ｃを介して本来空中線１ｂが行うはずであった範囲のビーム走査を行い、その後、空中線１ｃの基本の捜索範囲でビーム走査を行う。
【００５４】
空中線１ｃの基本捜索範囲についてビーム走査が終了すると、送受信機２ｂは、空中線１ｄ，１ｅ，１ｆを順次選択し、選択した空中線を介してビーム走査を行うことで全周捜索を一通り行う。一方、送受信機２ａは、空中線１ｂを介して間欠的にセクタ捜索を行う。
【００５５】
表示部５は、レーダ信号処理部４ａ，４ｂにより検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００５６】
以上述べたように、本実施例のレーダ装置は、捜索ビームの運用中に目標を検出した場合に、距離延伸を図ったセクタ捜索ビームを同一捜索レート内で任意の方位に対して割り当てる。図５の場合と異なる点は、２面同時送信を行っているために、セクタ捜索運用時においても全周捜索を中断せず、セクタ捜索の有無にかかわらず全周捜索にかかる時間が変わらない点である。
【００５７】
なお、送受信機２ａ，２ｂがいずれの空中線を選択するかについてはレーダ信号処理部４ａ，４ｂが制御する旨の説明を行ったが、送受信機２ａ，２ｂ間で情報の授受が行われているのであれば、送受信機２ａ，２ｂは、自ら空中線の選択を行ってもよい。あるいは、本実施例のレーダ装置は、送受信機２ａ，２ｂにいずれの空中線を選択させるか制御を行うための制御部を別に備えていてもよい。
【００５８】
当然のことながら、２面同時送信を行うメリットは、セクタ捜索を行う場合のみならず、ＩＳＡＲ等の何らかの特定用途のビームを全周捜索と並行して行いたい場合に享受できる。すなわち、ＩＳＡＲ運用時にも全周捜索が中断しないので、本実施例のレーダ装置は、例えば１面が特定の目標にＩＳＡＲを適用しながら、残りの５面による全周（３６０度）捜索を、ノーマル運用と同一の捜索フレーム時間内で実現することもできる。
【００５９】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係るレーダ装置によれば、実施例１と同様の効果を得られるのみならず、運用面における多機能性を実現することができる。すなわち、本実施例のレーダ装置は、追跡ビームやＩＳＡＲ等の捜索ビーム以外の特定用途のビームを捜索期間中に独立して行うことができるので、捜索レーダとして一つの重要な要素である捜索レートに影響を与えずに、追跡やＩＳＡＲといった特定用途を同時に実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 空中線
２，２ａ，２ｂ 送受信機
３，３ａ，３ｂ ビーム形成部
４，４ａ，４ｂ レーダ信号処理部
５ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周（方位３６０度）を捜索するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置は、空間に電波を発射し、目標からの反射波を受信することにより目標を探知し、位置や速度情報等を得るのが一般的であり、監視を行う必要のある全領域に対して方位角や仰角等を変化させながらビーム走査を行う。監視範囲における方位方向は、レーダ装置の用途に応じて限られた方位角のみを行う場合もあれば全周捜索を行う場合もある。
【０００３】
全周を捜索するレーダ装置は、主に回転式と非回転式に大別される。回転式捜索レーダは、リフレクタ方式あるいはプラナアレイ方式の空中線を、駆動系と組み合わせることにより、全周性を持たせたものなどが実用化されている。このような回転式レーダ装置は、機械式の駆動系を組み込むことにより全周性を持たせるため、少ない素子数で空中線を構成することによる低コスト化のメリットが大きいが、一方で、空中線が機械的に指向している方向に捜索範囲が制約される（リフレクタ方式であれば正面のみ）ため、多機能レーダとしては適さないものである。
【０００４】
非回転式捜索レーダは、複数の放射面構造（上空から見た形状が三角形あるいは四角形）の空中線を持つフェーズドアレイ方式のレーダ装置であり、機械的な回転に依らずに電子的にビーム走査して全周捜索を行う。このような非回転式のレーダ装置は、当然、回転式と比べて素子数は多くなるためコストが割高になるというデメリットはあるが、一方でレーダの指向方位を機械回転方位に大きく依存せずに電子走査で決められるため、ある特定の目標にビームを照射し続けるような追跡処理等において、回転式と比べて自由度が大きいレーダを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７８３３２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】朝雲新聞社「自衛隊装備年鑑２００９−２０１０」、平成２１年７月１７日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、多機能レーダとしては非回転のフェーズドアレイ方式による多面構造のレーダ装置を採用するのが通常であり、放射面を三面備える（上空から見た形状が三角形）レーダ装置や四面備える（上空から見た形状が四角形）艦載レーダ等が知られている。これらのレーダ装置は、全周を捜索するに際し、三角形構造の場合には各空中線が１２０度ずつ、四角形構造の場合には各空中線が９０度ずつを基本的に担当し、ビーム走査を行う空中線を時間的に切り換えることにより全周（３６０度）の覆域を得ている。
【０００８】
しかしながら、通常のフェーズドアレイ方式の空中線の走査幅がせいぜい１２０度（±６０度）であることを鑑みると、三角形構造の空中線を有するレーダ装置は、走査性能を最大限に活かすことで３６０度の覆域を得ることができるものの、各空中線が自己の担当する監視範囲以外の範囲を補完することはできない。また、四角形構造の空中線を有するレーダ装置は、隣接する空中線とのオーバーラップが多少確保できることになるが、隣接する空中線同士が互いに覆域を完全に補完することはできない。
【０００９】
したがって、仮にいずれかの放射面が故障した場合等に、他の放射面が壊れた放射面の担当監視範囲を捜索するといったことはできず、壊れた放射面を正常な放射面に交換する必要がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性や運用面における多機能性を備えたレーダ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態のレーダ装置は、上記課題を解決するために、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する１以上の送受信部と、前記１以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する１以上のビーム形成部と、前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１の形態のレーダ装置による全周捜索のイメージを示す図である。
【図３】実施例１の形態のレーダ装置の隣接空中線による補完を説明する図である。
【図４】実施例１の形態のレーダ装置の隣接空中線による補完を説明する別の図である。
【図５】実施例１の形態のレーダ装置において注目する領域に対してセクタ捜索を適用した運用ケースを説明する図である。
【図６】実施例２の形態のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】実施例２の形態のレーダ装置による２面同時送受信のイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のレーダ装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であり、図１に示すように、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ、送受信機２、ビーム形成部３、レーダ信号処理部４、及び表示部５により構成される。
【００１５】
空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの各々は、複数のアンテナ素子が配列されたフェーズドアレイアンテナによるアンテナ面を構成し、後述する送受信機２による送信信号を電波として空間に放射するとともに、反射された信号を受信信号として受信する。また、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆは、一体的に構成され、全体として本発明の空中線部に対応し、フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。
【００１６】
さらに、本発明の空中線部は、６以上のアンテナ面を有するとともに、Ｎ個のアンテナ面によりＮ角形が形成されているものとする。本実施例において、レーダ装置の空中線部は、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの６つのアンテナ面による六角形を形成している。
【００１７】
送受信機２は、本発明の送受信部に対応し、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。本発明を実施するに際し、送受信部は１以上あればよく、複数であっても構わないが、本実施例における送受信部は、１つの送受信機２により構成されているものとする。
【００１８】
なお、送受信機２は、所定の繰り返し周期で送信信号を生成して送信する。例えば全周方向の捜索を行う場合において、送受信機２は、最初に空中線１ａを選択して所定の繰り返し周期で空中線１ａが捜索可能な範囲でビーム走査を行う。それが終了すると、送受信機２は、空中線１ｂを選択して所定の繰り返し周期で空中線１ｂが捜索可能な範囲でビーム走査を行う。このように、送受信機２は、全ての空中線について同様の動作を順次行う。
【００１９】
ビーム形成部３は、１以上の送受信部（本実施例においては送受信機２）に対応して設けられ、送受信機２により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。本発明のビーム形成部は、１以上あればよく、送受信部に対応して設けられるため、基本的に送受信部の数と同数である。本実施例のレーダ装置は、送受信機２を１つのみ備えているので、それに対応してビーム形成部３を１つ備えている。
【００２０】
なお、ビーム形成部３による受信ビームのビーム形成演算は、従来のフェーズドアレイアンテナに対して行われるものと同様であり、各アンテナ素子の位相や振幅を制御することにより任意の指向方位を有する受信ビームを形成することができる。
【００２１】
レーダ信号処理部４は、ビーム形成部３により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。
【００２２】
表示部５は、例えばディスプレイ等であり、レーダ信号処理部４により検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００２３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図２は、本発明の実施例１のレーダ装置による全周捜索のイメージを示す図である。図２（ａ）は、上空から見た場合の空中線部を模式的に表した図である。図２（ａ）に示すように、本実施例のレーダ装置における空中線部は、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの６つのアンテナ面による六角形を形成している。空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの各々は、基本的に方位６０度ずつを捜索範囲として担当している。すなわち、本実施例のレーダ装置は、６つの空中線による六角形を形成することにより、６０×６＝３６０度（すなわち全周）の捜索を行うことができる。
【００２４】
図２（ｂ）は、本発明の実施例１のレーダ装置による基本捜索モードの動作を示す図である。最初に、送受信機２は、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。具体的には、送受信機２は、所定の繰り返し周期でわずかに角度をずらしながら、空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査を行う。また、送受信機２は、目標で反射した信号を受信信号として空中線１ａを介して受信し、ビーム形成部３に出力する。ビーム形成部３は、送受信機２により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成し、レーダ信号処理部４に出力する。レーダ信号処理部４は、ビーム形成部３により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得る。表示部５は、レーダ信号処理部４により検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００２５】
空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてのビーム走査が終了すると、送受信機２は、空中線１ｂを選択し、空中線１ａを選択した場合と同様の動作を行う。このように、送受信機２は、全ての空中線について同様の動作を順次行う。空中線１ｆまで同様の動作を終了すれば全周捜索は一通り終了したことになるが、図２（ｂ）に示すように、再び空中線１ａを用いた動作に戻ってもよい。
【００２６】
以上の動作は、基本の捜索パターンであるが、本実施例のレーダ装置は、さらに隣接する空中線（アンテナ面）を補完するように捜索を行うこともできる。本実施例のレーダ装置における空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆは、上述したように、所定の方角を複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む。すなわち、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの各々は、走査範囲（素子間隔）としては１２０度走査可能な構造を有している。ここで、走査可能範囲は、素子間隔により決定されるパラメータである。したがって、ある１面（１つの空中線）の捜索範囲は、隣接する２面（２つの空中線）により補完することが可能であるといえる。
【００２７】
図３は、本発明の実施例１のレーダ装置における隣接空中線による補完を説明する図である。図３に示すように、空中線１ａは、時計回り方向に１２０度走査した場合には、その方位が空中線１ｂのボアサイト（正面）方向となる。また、空中線１ｃも、同様に反時計回りに１２０度走査した場合には、その方位が空中線１ｂのボアサイト方向となる。したがって、図３に示すように、空中線１ｂの覆域は、空中線１ａと空中線１ｃとで補完可能である。
【００２８】
図４は、本発明の実施例１のレーダ装置における隣接空中線による補完を説明する別の図である。上述したように、各空中線は、基本の捜索範囲が６０度であるが、最大で１２０度の捜索が可能であるため、互いに隣接する空中線の半分の捜索範囲をカバーすることが可能である。すなわち、図４に示すように、空中線１ａの基本捜索範囲は、空中線１ｆと空中線１ｂとによっても捜索可能である。同様に、空中線１ｂの基本捜索範囲は、空中線１ａと空中線１ｃとによっても捜索可能である。空中線１ｃの基本捜索範囲は、空中線１ｂと空中線１ｄとによっても捜索可能である。空中線１ｄの基本捜索範囲は、空中線１ｃと空中線１ｅとによっても捜索可能である。空中線１ｅの基本捜索範囲は、空中線１ｄと空中線１ｆとによっても捜索可能である。空中線１ｆの基本捜索範囲は、空中線１ｅと空中線１ａとによっても捜索可能である。
【００２９】
このように、本実施例のレーダ装置における空中線部は、六角形構造を有することにより、方位空間に対して２倍の自由度を有するので、さまざまなメリットを得ることができる。なお、本発明の空中線部が６以上のアンテナ面を有するとともに、Ｎ個のアンテナ面によりＮ角形が形成されている理由は、一般的なフェーズドアレイ方式の空中線の走査幅の限界が１２０度程度であることを前提としている。すなわち、アンテナ面の数が５以下の場合には、それらのアンテナ面で五角形や四角形等を構成したとしても、隣接する空中線が互いに捜索範囲の全てをカバーすることが不可能となる。なお、走査幅の限界は、グレーティングローブの発生や利得低下量と密接な関係があるが、これらに対する要求が厳しい場合には走査幅が狭くなることが一般的であり、本実施例で示した走査幅が１２０度の場合には六角形であるが、１０２度であれば五角形、９０度であれば八角形となる。
【００３０】
アンテナ面の数は、上述したように６以上であれば実現可能であるが、電源容量やコスト等の制約もあるため、最小となる６つのアンテナ面による六角形構造が最適であると考えられる。もちろん、レーダ装置の用途や実施態様に合わせて、７以上のアンテナ面を有する空中線部を備えていてもよい。
【００３１】
六角形構造を有する空中線部を備えることにより、本実施例のレーダ装置は、例えば以下に示す動作を行うことができる。まず、複数のアンテナ面（空中線）のうちの１面（ここでは空中線１ｂ）が故障したと仮定する。最初に、送受信機２は、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。具体的には、送受信機２は、所定の繰り返し周期でわずかに角度をずらしながら、空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査を行う。さらに、送受信機２は、時計回りに３０度余計に走査することにより、空中線１ｂの基本捜索範囲のうちの半分についてビーム走査を行う。
【００３２】
送受信機２による受信信号の受信・出力や、ビーム形成部３、レーダ信号処理部４、及び表示部５の動作は、上述した動作と同様である。
【００３３】
空中線１ａが自己の基本捜索範囲である方位６０度及び空中線１ｂの基本捜索範囲の半分である方位３０度（合計９０度）についてのビーム走査が終了すると、送受信機２は、空中線１ｃを選択し、空中線１ｃの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査を行う。さらに、送受信機２は、反時計回りに３０度走査することにより、空中線１ｂの基本捜索範囲のうちの半分についてもビーム走査を行う。
【００３４】
すなわち、空中線１ａが時計方向に３０度余計に走査し、空中線１ｃが反時計方向に３０度余計に走査することにより、空中線１ａと空中線１ｃとは、空中線１ｂの正面（ボアサイト）方向までカバーすることができる。
【００３５】
その後、送受信機２は、空中線１ｄ以降の空中線について、上述した基本の捜索パターンと同様の動作を順次行う。
【００３６】
以上述べたように、空中線１ａと空中線１ｃとが、自己の基本捜索範囲の他に空中線１ｂの捜索範囲を半分ずつ担当することにより、本実施例のレーダ装置は、空中線１ｂが故障等により使用不能な状況に陥ったとしても、問題無く全周捜索を行うことができる。
【００３７】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るレーダ装置によれば、多面構造を有するフェーズドアレイ方式のレーダ装置において、いずれかの放射面が故障した場合等にも対処可能な高信頼性を実現することができる。
【００３８】
すなわち、本実施例のレーダ装置は、空中線部が６つのアンテナ面による六角形構造を有することにより、隣接する空中線同士が互いに覆域をカバーするため、方位空間に対して２倍の自由度を有するということができ、１つの空中線が故障等により使用不能な状況に陥ったとしても、全周捜索性を確保することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、実施例２に係るレーダ装置について説明する。レーダの方式は、上述したように回転式と非回転式に大別される。ここで、回転式のレーダ装置は、空中線の正面方向が回転軸で決まってしまうため、注目する目標を監視している場合の任意の方向への追跡ビーム適用や、画像レーダ等の捜索ビーム以外の適用においては、回転軸の方向に制約を受けるという問題点がある。一方、非回転式のレーダ装置は、追跡ビームや画像レーダの適用も、捜索ビームに割り込ませる形で適用することが可能である。
【００４０】
図５は、本発明の実施例１のレーダ装置において、注目する領域に対してセクタ捜索（方位捜索幅を限定したビーム）を適用した運用ケースを説明する図である。最初に、送受信機２は、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。この動作は、実施例１で説明した通りである。ここで、レーダ装置が目標を検出したと仮定する。空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてのビーム走査が終了すると、送受信機２は、空中線１ｂを選択し、空中線１ａを選択した場合と同様の動作を行う。ただし、空中線１ｂを用いた捜索時の途中で、送受信機２は、一時的に空中線１ａを選択し、追跡ビームを用いて検出した目標を追跡する。その後、送受信機２は、再び空中線１ｂを選択し、空中線１ｂにおける残りの捜索範囲をビーム走査する。
【００４１】
同様に、送受信機２は、空中線１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの捜索時においても、空中線１ａによる追跡ビームを間欠的に適用し、注目する目標に対して高い追跡レートを確保しながら全周捜索を行うことができる。また、追跡ビームの代わりに画像レーダを適用してもよい。その場合には、レーダ装置は、全周捜索を行うと同時にＩＳＡＲを利用して目標の画像を得ることもできる。
【００４２】
このように、非回転式フェーズドアレイ方式と時分割ビームスケジューリングを採用したレーダ装置は、任意の時刻に任意の方位に対するセクタ捜索やＩＳＡＲを適用することができる。しかしながら、従来の全周捜索に加えてセクタ捜索等を追加して実施しているため、全周（３６０度）捜索を行うのに要する時間は延びることになる。
【００４３】
図６は、本発明の実施例２のレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施例のレーダ装置は、非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であり、図６に示すように、空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ、送受信機２ａ，２ｂ、ビーム形成部３ａ，３ｂ、レーダ信号処理部４ａ，４ｂ、及び表示部５により構成される。すなわち、実施例１のレーダ装置と異なる点は、送受信機、ビーム形成部、及びレーダ信号処理部をそれぞれ２つずつ備えている点である。
【００４４】
２つの送受信機２ａ，２ｂの各々は、本発明の送受信部に対応し、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する。その際に、２つの送受信機２ａ，２ｂの各々は、複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択する。本実施例のレーダ装置は、２つの送受信機２ａ，２ｂにより選択された２つのアンテナ面を用いて２面同時送受信を行う。
【００４５】
なお、本実施例に示すレーダ装置の発明を実現するに際し、送受信部は複数備えていれば幾つでもよいが、本実施例における送受信部は、２つの送受信機２ａ，２ｂにより構成されているものとする。また、送受信部を複数備えている場合において、複数の送受信部の各々は、複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択するものとする。
【００４６】
ビーム形成部３ａ，３ｂは、１以上の送受信部（本実施例においては送受信機２ａ，２ｂ）に対応して設けられている。ビーム形成部３ａは、送受信機２ａにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。一方、ビーム形成部３ｂは、送受信機２ｂにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する。
【００４７】
レーダ信号処理部４ａは、ビーム形成部３ａにより形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。一方、レーダ信号処理部４ｂは、ビーム形成部３ｂにより形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行い、目標を検出した場合に当該目標までの距離や方位等の情報を得ることができる。
【００４８】
表示部５は、例えばディスプレイ等であり、レーダ信号処理部４ａ，４ｂにより検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００４９】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図７は、本発明の実施例２のレーダ装置による２面同時送受信のイメージを示す図である。図７（ａ）は、図３で説明した図とほぼ同じであるが、空中線１ｂが追跡ビームによるセクタ捜索を行っている間に、他の空中線による通常の全周捜索を行うことができる様子を示している。２面同時送信の電源容量が許容されており、図６で示すような２つの送受信機２ａ，２ｂを備えた本実施例のレーダ装置は、以下で説明する運用面における多機能性を実現することができる。
【００５１】
図７（ｂ）は、本発明の実施例２のレーダ装置による動作を示す図である。最初に、送受信機２ａは、空中線部が有する複数のアンテナ面（空中線１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ）から空中線１ａを選択し、選択した空中線１ａを介してビーム走査を行う。空中線１ａの基本捜索範囲である方位６０度についてビーム走査が終了すると、送受信機２ａは、空中線１ｂを選択し、選択した空中線１ｂを介してビーム走査を行う。ここで、仮に目標を検出した場合に、送受信機２ａは、目標で反射した信号を受信信号として空中線１ｂを介して受信し、ビーム形成部３に出力する。ビーム形成部３ａは、送受信機２ａにより受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成し、レーダ信号処理部４ａに出力する。
【００５２】
レーダ信号処理部４ａは、ビーム形成部３ａにより形成された受信ビームに基づいて信号処理を行い、目標までの距離や方位等の情報を得る。その際に、レーダ信号処理部４ａは、ビーム形成部３ａを介して送受信機２ａに追跡ビームによるセクタ捜索をさせるとともに、空中線１ｂによる捜索結果をレーダ信号処理部４ｂに出力する。
【００５３】
レーダ信号処理部４ｂは、ビーム形成部３ｂを介して送受信機２ｂに空中線１ｂの捜索結果を伝え、空中線１ｃを用いて全周捜索の続きを開始させる。すなわち、空中線１ｃは、空中線１ｂが行うはずであった全周捜索を肩代わりすることになる。具体的には、空中線１ｂがセクタ捜索を行っている間に、送受信機２ｂは、空中線１ｃを選択し、選択した空中線１ｃを介して本来空中線１ｂが行うはずであった範囲のビーム走査を行い、その後、空中線１ｃの基本の捜索範囲でビーム走査を行う。
【００５４】
空中線１ｃの基本捜索範囲についてビーム走査が終了すると、送受信機２ｂは、空中線１ｄ，１ｅ，１ｆを順次選択し、選択した空中線を介してビーム走査を行うことで全周捜索を一通り行う。一方、送受信機２ａは、空中線１ｂを介して間欠的にセクタ捜索を行う。
【００５５】
表示部５は、レーダ信号処理部４ａ，４ｂにより検出された目標に関する情報を画面上に表示する。
【００５６】
以上述べたように、本実施例のレーダ装置は、捜索ビームの運用中に目標を検出した場合に、距離延伸を図ったセクタ捜索ビームを同一捜索レート内で任意の方位に対して割り当てる。図５の場合と異なる点は、２面同時送信を行っているために、セクタ捜索運用時においても全周捜索を中断せず、セクタ捜索の有無にかかわらず全周捜索にかかる時間が変わらない点である。
【００５７】
なお、送受信機２ａ，２ｂがいずれの空中線を選択するかについてはレーダ信号処理部４ａ，４ｂが制御する旨の説明を行ったが、送受信機２ａ，２ｂ間で情報の授受が行われているのであれば、送受信機２ａ，２ｂは、自ら空中線の選択を行ってもよい。あるいは、本実施例のレーダ装置は、送受信機２ａ，２ｂにいずれの空中線を選択させるか制御を行うための制御部を別に備えていてもよい。
【００５８】
当然のことながら、２面同時送信を行うメリットは、セクタ捜索を行う場合のみならず、ＩＳＡＲ等の何らかの特定用途のビームを全周捜索と並行して行いたい場合に享受できる。すなわち、ＩＳＡＲ運用時にも全周捜索が中断しないので、本実施例のレーダ装置は、例えば１面が特定の目標にＩＳＡＲを適用しながら、残りの５面による全周（３６０度）捜索を、ノーマル運用と同一の捜索フレーム時間内で実現することもできる。
【００５９】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係るレーダ装置によれば、実施例１と同様の効果を得られるのみならず、運用面における多機能性を実現することができる。すなわち、本実施例のレーダ装置は、追跡ビームやＩＳＡＲ等の捜索ビーム以外の特定用途のビームを捜索期間中に独立して行うことができるので、捜索レーダとして一つの重要な要素である捜索レートに影響を与えずに、追跡やＩＳＡＲといった特定用途を同時に実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 空中線
２，２ａ，２ｂ 送受信機
３，３ａ，３ｂ ビーム形成部
４，４ａ，４ｂ レーダ信号処理部
５ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、
フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、
前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する１以上の送受信部と、
前記１以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する１以上のビーム形成部と、
前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記空中線部は、６以上のアンテナ面を有するとともに、Ｎ個のアンテナ面によりＮ角形が形成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送受信部を複数備え、
前記複数の送受信部の各々は、前記複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。
【請求項１】
非回転のフェーズドアレイ方式により全周方向についての捜索が可能なレーダ装置であって、
フェーズドアレイアンテナによる複数のアンテナ面が多面体を形成するとともに、所定の方角を前記複数のアンテナ面のうち少なくとも２つのアンテナ面が捜索可能な覆域に含む空中線部と、
前記空中線部が有する前記複数のアンテナ面のいずれかを選択し、選択したアンテナ面を介して送信信号を送信するとともに受信信号を受信する１以上の送受信部と、
前記１以上の送受信部の各々に対応して設けられ、前記送受信部により受信された受信信号に基づいて受信ビームを形成する１以上のビーム形成部と、
前記ビーム形成部により形成された受信ビームに基づいて信号処理することで目標検出を行うレーダ信号処理部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記空中線部は、６以上のアンテナ面を有するとともに、Ｎ個のアンテナ面によりＮ角形が形成されていることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送受信部を複数備え、
前記複数の送受信部の各々は、前記複数のアンテナ面のうち互いに異なるアンテナ面を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２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２０１１−２５７３５０（Ｐ２０１１−２５７３５０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４０２３（Ｐ２０１０−１３４０２３）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]