信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法
【課題】パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えることが可能な信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法を提供する。
【解決手段】信号送信装置１０は、パルスモードまたはＣＷモードのモード指定信号を出力する動作モード指定手段２０と、パルスモードの場合は周期Ｔで、ＣＷモードの場合は周期ａで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段３０と、パルスモードの場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードの場合は一つずつ順次信号生成手段へタイミング信号を入力させるタイミング制御手段４０と、パルスモードの場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードの場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に出力するｎ個の信号生成手段５１、…、５ｎと、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段６０と、を備える。
【解決手段】信号送信装置１０は、パルスモードまたはＣＷモードのモード指定信号を出力する動作モード指定手段２０と、パルスモードの場合は周期Ｔで、ＣＷモードの場合は周期ａで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段３０と、パルスモードの場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードの場合は一つずつ順次信号生成手段へタイミング信号を入力させるタイミング制御手段４０と、パルスモードの場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードの場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に出力するｎ個の信号生成手段５１、…、５ｎと、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段６０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法に関し、特に、パルス信号と連続波（ＣＷ：continuous wave）信号とを切り替えて送信する信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、一般的に空間に電波を照射して、目標からの反射信号を受信することにより、目標の存在を探知し、その位置、運動状況などを観測するものである。レーダ装置においては、電波は空中線から空間に照射され、目標に当たって反射した後、再び空中線で受信されて受信器等へレーダ受信信号として出力される。レーダ受信信号は受信器で周波数変換された後、Ａ／Ｄ変換され、ディジタル受信信号は各種の信号処理やデータ処理が行われる。
【０００３】
レーダ装置の方式にはさまざまな分類方法があるが、そのひとつとして、パルスレーダ装置と連続波（ＣＷ）レーダ装置という分類がある。パルスレーダ装置は、送信信号がパルス信号であり、送信と受信を交互に行い、パルス信号を送信している間は受信を行わず、逆に受信している間はパルス信号の送信を行わない。一方、ＣＷレーダ装置は、ＣＷ信号を送信するレーダ装置であり、送信中も受信を行う。
【０００４】
パルスレーダ装置とＣＷレーダ装置にはそれぞれ長所と短所があり、用途に応じて使い分けが行われる。例えば、ＣＷレーダ装置は送信信号の受信器への漏れ込みのため、受信感度に制約があり、遠距離の観測には向いていない。一方、パルスレーダ装置はこの問題がないため、遠距離の観測にはパルスレーダ装置が一般的に使用される。
【０００５】
また、パルスレーダ装置は距離分解能が高いというメリットがあるが、送信中に受信しないため、近距離の目標を探知できないという問題がある。一方、ＣＷレーダ装置は距離分解能が低いものの、近距離の目標を探知することが可能であり、ドップラ周波数を観測する精度が高いというメリットがある。
【０００６】
監視用レーダ等においては、遠距離の目標と近距離の目標を同時に探知したい場合や、目標の速度、すなわち、ドップラ周波数を高精度に観測したい場合等、状況に応じてレーダ装置に要求される機能性能が変化する場合がある。この場合、パルスレーダ装置とＣＷレーダ装置の両方の機能を有するレーダ装置が有効である。
【０００７】
パルスレーダ装置とＣＷレーダ装置の両方の機能を有するレーダ装置が特許文献１に開示されている。特許文献１のレーダ装置のブロック図を図１０に示す。図１０において、特許文献１のレーダ装置には、空中線素子９８１〜９８ｍを有する空中線９８０Ａと、空中線素子９８（ｍ＋１）〜９８ｎを有する空中線９８０Ｂと、が配置されている。
【０００８】
特許文献１のレーダ装置において、切替制御器９１０がパルスレーダモードを指定するモード選択信号を出力した場合、送受切替器９２０は、送信機９３０からの送信信号を送信ブロック形成部９４０を用いて空中線９８０Ａと空中線９８０Ｂとの両方へ出力させる。また、空中線９８０Ａと空中線９８０Ｂの両方からの受信信号を受信ブロック形成部９５０において受信し、受信した信号を電力合成器９６０において電力合成した後、受信器９７０へ出力させる。
【０００９】
一方、切替制御器９１０がＣＷレーダモードを指定するモード選択信号を出力した場合、送受切替器９２０は、空中線９８０Ａおよび空中線９８０Ｂを、それぞれ送信専用または受信専用となるように制御する。例えば、空中線９８０Ａが送信専用に用い、空中線９８０Ｂを受信専用に用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２４９９４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１の技術は、送信デューティが制約された送信器を使用しているレーダ装置には適用できない。送信デューティとは、レーダの動作時間（送信時間と受信時間の合計）に対する送信時間の比率である。ＣＷレーダ動作の場合は送信デューティが１であるが、パルスレーダ動作を前提としている送信器の場合、送信デューティが１よりも小さい値に制約されていることが多い。送信デューティが１よりも小さい値に制約された送信器を使用している場合、ＣＷ信号を送信することができない。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を送信することができない送信器が使用されている場合でも、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えることが可能な信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明に係る信号送信装置は、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力する動作モード指定手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力させるタイミング制御手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に生成して出力するｎ個の信号生成手段と、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段と、を備える。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ装置は、上述の信号送信装置と、信号送信装置から送信された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信する信号受信手段、および、モード指定信号およびタイミング信号に基づいて受信した受信信号から目標データを生成して出力する目標データ生成手段を備えた信号受信装置と、を備える。
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る信号送信方法は、ｎ個の信号生成手段を備えた信号送信装置を用いた信号送信方法であって、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力し、ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する。
【００１６】
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ探知方法は、ｎ個の信号生成手段を備えたレーダ装置を用いたレーダ探知方法であって、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力し、ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ照射し、照射された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信し、モード指定信号およびタイミング信号に基づいて、受信した受信信号から目標データを生成して出力する。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成とすることにより、本発明に係る信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法は、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を送信することができない信号生成手段が使用されている場合でも、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送信装置１０のブロック構成図の一例である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るタイミング制御手段４０から信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ出力される、（ａ）パルスモード時、（ｂ）ＣＷモード時、のタイミング信号の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る信号生成手段５１、５２、５３、５４および信号送信手段６０から、（ａ）パルスモード時、（ｂ）ＣＷモード時、に出力される信号の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る信号送信手段６０および第１の実施の形態の変形例に係る信号送信手段６１、６２、…、６ｎから、（ａ）パルスモード時、（ｂ）ＣＷモード時、に出力される信号の一例を示す図である。
【００１９】
【図５】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１００のブロック構成図の一例である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１００の、電波照射までの動作フロー図の一例である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１００の、電波受信から目標データ出力までの動作フロー図の一例である。
【図８】本発明の第２の実施形態の変形例に係るレーダ装置１００Ｂのブロック構成図の一例である。
【図９】本発明の第２の実施形態の別の変形例に係るレーダ装置１００Ｃのブロック構成図の一例である。
【図１０】特許文献１に係るレーダ装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る送信装置について説明する。図１に、本実施形態に係る送信装置１０のブロック構成図の一例を示す。図１において、送信装置１０は、動作モード指定手段２０、タイミング信号出力手段３０、タイミング制御手段４０、ｎ個の信号生成手段５１、５２、…、５ｎおよび信号送信手段６０を備える。
【００２１】
動作モード指定手段２０は、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を生成し、タイミング信号出力手段３０、タイミング制御手段４０および信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ出力する。
【００２２】
タイミング信号出力手段３０は、動作モード指定手段２０からパルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合、周期Ｔのタイミング信号をタイミング制御手段４０へ出力し、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合、周期ａのタイミング信号をタイミング制御手段４０へ出力する。
【００２３】
タイミング制御手段４０は、タイミング信号出力手段３０から出力されたタイミング信号を動作モード指定手段２０から入力したモード指定信号に応じて信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させる。
【００２４】
本実施形態に係るタイミング制御手段４０が信号生成手段５１、５２、…、５ｎへタイミング信号を入力するタイミングについて、図２を用いて説明する。図２（ａ）はパルスモードの場合に各信号生成手段へ入力されるタイミング信号の一例、図２（ｂ）はＣＷモードの場合に各信号生成手段へ入力されるタイミング信号の一例である。
【００２５】
図２（ａ）において、パルスモードの場合、タイミング制御手段４０は、タイミング信号出力手段３０から出力された周期Ｔのタイミング信号を全ての信号生成手段へ入力させる。一方、図２（ｂ）において、ＣＷモードの場合、タイミング制御手段４０は、タイミング信号出力手段３０から出力された周期ａのタイミング信号を、一つずつ順次信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させる。ここで、タイミング制御手段４０は、パルスモードの場合、タイミング信号が入力する毎にパルス幅ｔのパルス信号を生成して信号送信手段６０へ出力する。一方、ＣＷモードの場合、タイミング信号が入力する毎に期間ａについてＣＷ信号を生成して信号送信手段６０へ出力する。なお、本実施形態において、パルス幅ｔおよび信号生成手段の数ｎは、ｔ／Ｔおよび１／ｎが信号生成手段５１、５２、…、５ｎのデューティ制約値より小さくなるように設定される。
【００２６】
信号送信手段６０は、信号生成手段５１、５２、…、５ｎから出力された信号を合成して外部空間へ送信する。なお、本実施形態において信号送信手段６０は、ＣＷモードの場合、信号生成手段５１、５２、…、５ｎから出力された各ＣＷ信号の位相が不連続にならないように位相を整合させた後、合成して外部空間へ送信する。
【００２７】
送信装置１０の動作について、具体例を挙げて説明する。以下、送信装置１０が、デューティ制約値が３０％の４つの信号生成手段を備える場合について図３を用いて説明する。図３は、（ａ）パルスモード、（ｂ）ＣＷモード、の時に信号生成手段５１、５２、５３、５４から出力される信号の一例、および、信号送信手段６０から外部空間へ送信される送信信号の一例である。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、パルスモードの場合、信号生成手段５１、５２、５３、５４は周期Ｔごとにパルス幅ｔのパルス信号を信号送信手段６０へ出力し、信号送信手段６０は、周期Ｔごとに４つのパルス信号の合成信号（パルス信号）を外部空間へ送信する。該合成信号の電力は、各信号生成手段５１、５２、５３、５４から出力されたパルス信号の電力の４倍となっている。動作時間ｔの後、動作時間の４倍の休止時間が設定されていることから、送信デューティ（ｔ／Ｔ）は２０％となり、信号生成手段の送信デューティの制約値３０％を満足する。
【００２９】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＣＷモードの場合、信号生成手段５１、５２、５３、５４は時間ａずつずれて、期間ａのＣＷ信号を出力する。信号生成手段５１からのＣＷ信号の出力が終了するのと同時に信号生成手段５２からのＣＷ信号の出力が開始されることから、信号送信手段６０からは、連続波（ＣＷ）信号が外部空間へ送信される。生成されたＣＷ信号の各時刻での送信電力は、単一の信号生成手段相当となり、パルスモード時に比べて小さくなる。一方、動作時間ａの後、（ｎ−１）・ａの休止時間が設定されていることから、送信デューティ（１／ｎ）は２５％となり、信号生成手段の送信デューティの制約値３０％を満足する。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る送信装置１０は、複数の信号生成手段５１、５２、…、５ｎを配置して、パルスモードの場合は周期Ｔのタイミング信号を全ての信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させ、ＣＷモードの場合は周期ａのタイミング信号を、一つずつ順次信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させる。そして、信号生成手段５１、５２、…、５ｎがタイミング信号が入力するごとに出力した信号を合成して外部空間へ送信する。
【００３１】
これにより、本実施形態に係る送信装置１０は、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を生成することができない信号生成手段が使用されている場合でも、パルスモードとＣＷモードとを切替え、パルス信号またはＣＷ信号を外部空間へ送信することができる。
【００３２】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係る送信装置１０Ｂは、第１の実施形態で説明した図１の信号送信手段６０の代わりに、信号生成手段５１、５２、…、５ｎの後段に、ｎ個の信号送信手段６１、６２、…、６ｎを配置した。該送信装置１０Ｂにおいて、信号送信手段６１、６２、…、６ｎは、対応する信号生成手段５１、５２、…、５ｎから出力された信号を、それぞれ外部空間へ照射する。
【００３３】
図４に、（ａ）パルスモード、（ｂ）ＣＷモード、の時に信号送信手段６０（第１の実施形態）および信号送信手段６１、６２、…、６ｎ（本実施形態）から送信される送信信号の一例を示す。
【００３４】
図４において、パルスモードでは、各信号送信手段の使用頻度は等しいものの、本実施形態に係る信号送信手段６１、６２、…、６ｎから照射される各信号の送信電力は、第１の実施形態に係る信号送信手段６０から照射される信号の送信電力よりも小さい。一方、ＣＷモードでは、各信号送信手段の単位時間当たりの送信電力は等しいものの、本実施形態に係る信号送信手段６１、６２、…、６ｎの使用頻度は、第１の実施形態に係る信号送信手段６０の使用頻度より低い。
【００３５】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、各信号送信手段は送信電力または使用頻度が低く、効率が悪いというデメリットを有する。一方、本実施形態に係る信号送信手段は、送信電力が小さく、信号生成手段５１、５２、…、５ｎからの送信信号を合成する処理を行う必要もないため、構成が単純で比較的安価な信号生成手段を適用できるというメリットを有する。
【００３６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００のブロック構成図の一例を図５に示す。図５において、本実施形態に係るレーダ装置１００は、モード制御信号発生器１１０、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０を備える。
【００３７】
モード制御信号発生器１１０は、外部からパルスレーダ動作またはＣＷレーダ動作のいずれか一方の動作モードを選択するモード選択信号を取得することにより、取得したモード選択信号に応じたモード制御信号を生成し、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する。
【００３８】
タイミング信号発生器１２０は、モード制御信号発生器１１０からパルスレーダ動作のモード制御信号が入力した場合、周期Ｔのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する。一方、モード制御信号発生器１１０からＣＷレーダ動作のモード制御信号が入力した場合、タイミング信号発生器１２０は、周期ａのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する。
【００３９】
送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌは、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎ、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎ、選択合成器１３３、分配器１３４および空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍを備え、パルスレーダ動作の場合はパルス信号を生成して外部空間へ照射し、ＣＷレーダ動作の場合はＣＷ信号を生成して外部空間へ照射する。
【００４０】
送信空中線１３０−１は、パルスレーダ動作の場合、タイミング信号発生器１２０から入力した周期Ｔのタイミング信号を、全ての送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力する。一方、ＣＷレーダ動作の場合、タイミング信号発生器１２０から入力した周期ａのタイミング信号を、一つずつ順次、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力する。
【００４１】
送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎは、パルスレーダ動作の場合、タイミング信号が入力する毎に、パルス幅ｔのパルス信号を生成して出力する。なお、「デューティ制約値≧ｔ／Ｔ」である。一方、ＣＷレーダ動作の場合、タイミング信号が入力する毎に、期間ａについてＣＷ信号を生成して出力する。なお、本実施形態において、送信モジュールのデューティ制約値と送信モジュールの数Ｎとは「デューティ制約値≧１／Ｎ」の関係がある。
【００４２】
位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎはそれぞれ、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎの後段に配置され、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎから出力されたＣＷ信号の位相を補正する。
【００４３】
選択合成器１３３は、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎから出力された信号を合成して分配器１３４へ出力し、分配器１３４は該合成信号を等分配して空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍへ出力する。空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍは、分配器１３４から出力された分配信号を電波として外部空間へ照射する。
【００４４】
ここで、図５では、送信空中線１３０−１のみ詳細なブロック構成図を記載したが、他の送信空中線１３０−２〜１３０−Ｌも同様に構成される。また、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌは、それぞれが同一の動作モード、タイミングで動作する。
【００４５】
図５において、信号処理器１４０は、受信空中線１４１、受信器１４２、切替器１４３、パルスレーダ処理器１４４、ＣＷレーダ処理器１４５および選択器１４６を備え、電波を受信し、受信した電波を解析することによりって目標データを出力する。
【００４６】
受信空中線１４１は、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌが外部空間に照射して目標等から反射して戻ってきた電波を受信して受信器１４２へ出力する。
【００４７】
受信器１４２は、受信空中線１４１が受信した電波を、モード制御信号発生器１１０から入力したモード制御信号およびタイミング信号発生器１２０から入力したタイミング信号を用いて周波数変換等の受信処理を行い、受信信号として切替器１４３へ出力する。
【００４８】
切替器１４３は、受信器１４２から出力された受信信号を、動作モードに応じてパルスレーダ処理器１４４またはＣＷレーダ処理器１４５へ切り替えて出力する。
【００４９】
パルスレーダ処理器１４４は、入力した受信信号に対してパルスレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する。ＣＷレーダ処理器１４５は、入力した受信信号に対してＣＷレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する。選択器１４６は、動作モードに応じて処理結果を選択して目標データとして出力する。
【００５０】
次に、本実施形態に係るレーダ装置１００の動作について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００が電波を照射するまでの動作フロー図の一例を図６に、電波を受信して目標データを出力するまでの動作フロー図の一例を図７に示す。
【００５１】
図６において、本実施形態に係るレーダ装置１００は、外部からパルスレーダ動作またはＣＷレーダ動作のいずれか一方の動作モードを選択するモード選択信号を取得することにより、以下の動作を行う（Ｓ１０１）。
【００５２】
モード制御信号発生器１１０は、パルスレーダ動作のモード選択信号を取得した場合（Ｓ１０２のパルスレーダ動作）、パルスレーダ動作のモード制御信号を生成して、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力し（Ｓ１０３）、タイミング信号発生器１２０は、周期Ｔのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する（Ｓ１０４）。
【００５３】
送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌへ入力した周期Ｔのタイミング信号は、全ての送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力され（Ｓ１０５）、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎは、タイミング信号が入力される毎にパルス幅ｔのパルス信号を生成して選択合成器１３３へ出力する（Ｓ１０６）。
【００５４】
一方、モード制御信号発生器１１０は、ＣＷレーダ動作のモード制御信号を取得した場合（Ｓ１０２のＣＷレーダ動作）、ＣＷレーダ動作のモード制御信号を生成して、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力し（Ｓ１０７）、タイミング信号発生器１２０は、周期ａのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する（Ｓ１０８）。
【００５５】
送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌへ入力した周期ａのタイミング信号は、一つずつ順次、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力され（Ｓ１０９）、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎはそれぞれ、タイミング信号が入力される毎に期間ａについてＣＷ信号を生成して出力する（Ｓ１１０）。出力されたＣＷ信号はそれぞれ、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎにおいて位相が補正された後、選択合成器１３３へ出力される（Ｓ１１１）。
【００５６】
選択合成器１３３は、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎから出力された信号を合成して分配器１３４へ出力し（Ｓ１１２）、分配器１３４は入力した合成信号を等分配して空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍへ出力する（Ｓ１１３）。空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍは、分配器１３４から入力した分配信号を、電波として外部空間へ照射する（Ｓ１１４）。
【００５７】
一方、図７において、本実施形態に係るレーダ装置１００の受信空中線１４１は、外部空間から入射した電波を受信して受信器１４２へ出力する（Ｓ２０１）。受信器１４２は、受信空中線１４１から出力された電波を、モード制御信号およびタイミング信号に基づいて受信処理し、受信処理した信号を切替器１４３へ出力する（Ｓ２０２）。
【００５８】
そして、パルスレーダ動作の場合（Ｓ２０３のパルスレーダ動作）、切替器１４３は受信器１４２から出力された処理信号をパルスレーダ処理器１４４へ出力し、パルスレーダ処理器１４４は、入力した受信信号に対してパルスレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する（Ｓ２０４）。
【００５９】
一方、ＣＷレーダ動作の場合（Ｓ２０３のＣＷレーダ動作）、切替器１４３は受信器１４２から出力された処理信号をＣＷレーダ処理器１４５へ出力し、ＣＷレーダ処理器１４５は、入力した受信信号に対してＣＷレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する（Ｓ２０５）。
【００６０】
選択器１４６は、パルスレーダ処理器１４４およびＣＷレーダ処理器１４５から入力した信号を動作モードに応じて選択し、目標データとして出力する（Ｓ２０６）。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置１００は、複数の送信モジュールからの出力を合成して照射する構成とした。該レーダ装置１００は、動作モードに応じて各送信モジュールの送信タイミングを制御し、ＣＷレーダ動作時も個々の送信モジュールが所定の送信デューティ以下で動作する。従って、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を送信できない送信モジュールを使用した場合でも、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えて動作することができる。
【００６２】
また、送信モジュールから出力された信号は、選択合成器１３３を用いて合成され、その後、分配器１３４を用いて空中線素子の数に合わせて等分配されることから、空中線素子の数をレーダ装置の使用目的に応じて最適に設定することができる。
【００６３】
（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂのブロック構成図の一例を図８に示す。本実施形態では、外部からモード選択信号を入力する代わりに、レーダ装置１００Ｂが自動的にパルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切り替える。
【００６４】
図８に示した本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、図５に示した第２の実施形態に係るレーダ装置１００において、信号処理器１４０を信号処理器１４０Ｂへ変更したものである。具体的には、選択器１４６をデータ結合器１４７に置き換えると共に、ビーム制御器１４８を追加した。
【００６５】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、通常はパルスレーダ動作を行っている。ビーム制御器１４８は、パルスレーダ処理器１４４からの出力を監視しており、パルスレーダ処理器１４４からの出力に目標データが含まれていた場合、パルスレーダ動作からＣＷレーダ動作へ切替えるためのモード選択信号を生成してモード制御信号発生器１１０へ出力する。
【００６６】
データ結合器１４７は、ＣＷレーダ動作で得られる目標のドップラ周波数を、パルスレーダ動作で得たデータと結合して目標データとして出力する。
【００６７】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを自動的に切り替え、相互の有効なデータを取得することができる。該レーダ装置１００Ｂは、パルスレーダ動作の距離分解能および遠距離探知能力と、ＣＷレーダ動作のドップラ周波数計測精度および近距離探知能力を両立させることができる。
【００６８】
第２の実施形態の別の変形例について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００Ｃのブロック構成図の一例を図９に示す。本実施形態では、送信モジュール、位相補正器および空中線素子を同数配置し、それぞれ１対１に対応させる。図９に示した本実施形態に係るレーダ装置１００Ｃは、図５に示した第２の実施形態に係るレーダ装置１００において、送信空中線１３０を送信空中線１３０Ｃへ変更したものである。具体的には、選択合成器１３３および分配器１３４を削除し、送信モジュールおよび位相補正器と同数の送信空中線１３５Ｃ−１〜１３５Ｃ−Ｎを、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎの後段に配置した。
【００６９】
該レーダ装置１００Ｃにおいて、パルスレーダ動作において、各空中線素子１３５−１〜１３５−Ｎからはそれぞれ単一送信モジュール相当の電力の信号が出力され、合成された電波の送信電力は、単一送信モジュールのＮ倍となる。一方、ＣＷレーダ動作において、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎが順番に切り替えられてＣＷ信号を出力するが、空中線素子１３５−１〜１３５−Ｎが送信モジュールと１対１に対応しているため、送信する空中線素子１３５−１〜１３５−Ｎも順番に切り替えられ、結果的に、ＣＷ信号がレーダ装置１００Ｃから照射される。
【００７０】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｃは、ＣＷレーダ動作において、各空中線素子から照射される電波の数が少なくなり、空中線利得が低いというデメリットを有する。一方、選択合成器や分配器が不要であり、送信空中線の構造を簡易にできるというメリットを有する。
【符号の説明】
【００７１】
１０、１０Ｂ 送信装置
２０ 動作モード指定手段
３０ タイミング信号出力手段
４０ タイミング制御手段
５１、５２、…、５ｎ 信号生成手段
６０、６１、６２、…、６ｎ 信号送信手段
１００、１００Ｂ、１００Ｃ レーダ装置
１１０ モード制御信号発生器
１２０ タイミング信号発生器
１３０、１３０Ｃ 送信空中線
１３１ 送信モジュール
１３２ 位相補正器
１３３ 選択合成器
１３４ 分配器
１３５、１３５Ｃ 空中線素子
１４０、１４０Ｂ 信号処理器
１４１ 受信空中線
１４２ 受信器
１４３ 切替器
１４４ パルスレーダ処理器
１４５ ＣＷレーダ処理器
１４６ 選択器
１４７ データ結合器
１４８ ビーム制御器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法に関し、特に、パルス信号と連続波（ＣＷ：continuous wave）信号とを切り替えて送信する信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置は、一般的に空間に電波を照射して、目標からの反射信号を受信することにより、目標の存在を探知し、その位置、運動状況などを観測するものである。レーダ装置においては、電波は空中線から空間に照射され、目標に当たって反射した後、再び空中線で受信されて受信器等へレーダ受信信号として出力される。レーダ受信信号は受信器で周波数変換された後、Ａ／Ｄ変換され、ディジタル受信信号は各種の信号処理やデータ処理が行われる。
【０００３】
レーダ装置の方式にはさまざまな分類方法があるが、そのひとつとして、パルスレーダ装置と連続波（ＣＷ）レーダ装置という分類がある。パルスレーダ装置は、送信信号がパルス信号であり、送信と受信を交互に行い、パルス信号を送信している間は受信を行わず、逆に受信している間はパルス信号の送信を行わない。一方、ＣＷレーダ装置は、ＣＷ信号を送信するレーダ装置であり、送信中も受信を行う。
【０００４】
パルスレーダ装置とＣＷレーダ装置にはそれぞれ長所と短所があり、用途に応じて使い分けが行われる。例えば、ＣＷレーダ装置は送信信号の受信器への漏れ込みのため、受信感度に制約があり、遠距離の観測には向いていない。一方、パルスレーダ装置はこの問題がないため、遠距離の観測にはパルスレーダ装置が一般的に使用される。
【０００５】
また、パルスレーダ装置は距離分解能が高いというメリットがあるが、送信中に受信しないため、近距離の目標を探知できないという問題がある。一方、ＣＷレーダ装置は距離分解能が低いものの、近距離の目標を探知することが可能であり、ドップラ周波数を観測する精度が高いというメリットがある。
【０００６】
監視用レーダ等においては、遠距離の目標と近距離の目標を同時に探知したい場合や、目標の速度、すなわち、ドップラ周波数を高精度に観測したい場合等、状況に応じてレーダ装置に要求される機能性能が変化する場合がある。この場合、パルスレーダ装置とＣＷレーダ装置の両方の機能を有するレーダ装置が有効である。
【０００７】
パルスレーダ装置とＣＷレーダ装置の両方の機能を有するレーダ装置が特許文献１に開示されている。特許文献１のレーダ装置のブロック図を図１０に示す。図１０において、特許文献１のレーダ装置には、空中線素子９８１〜９８ｍを有する空中線９８０Ａと、空中線素子９８（ｍ＋１）〜９８ｎを有する空中線９８０Ｂと、が配置されている。
【０００８】
特許文献１のレーダ装置において、切替制御器９１０がパルスレーダモードを指定するモード選択信号を出力した場合、送受切替器９２０は、送信機９３０からの送信信号を送信ブロック形成部９４０を用いて空中線９８０Ａと空中線９８０Ｂとの両方へ出力させる。また、空中線９８０Ａと空中線９８０Ｂの両方からの受信信号を受信ブロック形成部９５０において受信し、受信した信号を電力合成器９６０において電力合成した後、受信器９７０へ出力させる。
【０００９】
一方、切替制御器９１０がＣＷレーダモードを指定するモード選択信号を出力した場合、送受切替器９２０は、空中線９８０Ａおよび空中線９８０Ｂを、それぞれ送信専用または受信専用となるように制御する。例えば、空中線９８０Ａが送信専用に用い、空中線９８０Ｂを受信専用に用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２４９９４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１の技術は、送信デューティが制約された送信器を使用しているレーダ装置には適用できない。送信デューティとは、レーダの動作時間（送信時間と受信時間の合計）に対する送信時間の比率である。ＣＷレーダ動作の場合は送信デューティが１であるが、パルスレーダ動作を前提としている送信器の場合、送信デューティが１よりも小さい値に制約されていることが多い。送信デューティが１よりも小さい値に制約された送信器を使用している場合、ＣＷ信号を送信することができない。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を送信することができない送信器が使用されている場合でも、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えることが可能な信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明に係る信号送信装置は、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力する動作モード指定手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力させるタイミング制御手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に生成して出力するｎ個の信号生成手段と、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段と、を備える。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ装置は、上述の信号送信装置と、信号送信装置から送信された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信する信号受信手段、および、モード指定信号およびタイミング信号に基づいて受信した受信信号から目標データを生成して出力する目標データ生成手段を備えた信号受信装置と、を備える。
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る信号送信方法は、ｎ個の信号生成手段を備えた信号送信装置を用いた信号送信方法であって、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力し、ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する。
【００１６】
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ探知方法は、ｎ個の信号生成手段を備えたレーダ装置を用いたレーダ探知方法であって、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力し、ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ照射し、照射された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信し、モード指定信号およびタイミング信号に基づいて、受信した受信信号から目標データを生成して出力する。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成とすることにより、本発明に係る信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法は、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を送信することができない信号生成手段が使用されている場合でも、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送信装置１０のブロック構成図の一例である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るタイミング制御手段４０から信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ出力される、（ａ）パルスモード時、（ｂ）ＣＷモード時、のタイミング信号の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る信号生成手段５１、５２、５３、５４および信号送信手段６０から、（ａ）パルスモード時、（ｂ）ＣＷモード時、に出力される信号の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る信号送信手段６０および第１の実施の形態の変形例に係る信号送信手段６１、６２、…、６ｎから、（ａ）パルスモード時、（ｂ）ＣＷモード時、に出力される信号の一例を示す図である。
【００１９】
【図５】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１００のブロック構成図の一例である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１００の、電波照射までの動作フロー図の一例である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置１００の、電波受信から目標データ出力までの動作フロー図の一例である。
【図８】本発明の第２の実施形態の変形例に係るレーダ装置１００Ｂのブロック構成図の一例である。
【図９】本発明の第２の実施形態の別の変形例に係るレーダ装置１００Ｃのブロック構成図の一例である。
【図１０】特許文献１に係るレーダ装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る送信装置について説明する。図１に、本実施形態に係る送信装置１０のブロック構成図の一例を示す。図１において、送信装置１０は、動作モード指定手段２０、タイミング信号出力手段３０、タイミング制御手段４０、ｎ個の信号生成手段５１、５２、…、５ｎおよび信号送信手段６０を備える。
【００２１】
動作モード指定手段２０は、パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を生成し、タイミング信号出力手段３０、タイミング制御手段４０および信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ出力する。
【００２２】
タイミング信号出力手段３０は、動作モード指定手段２０からパルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合、周期Ｔのタイミング信号をタイミング制御手段４０へ出力し、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合、周期ａのタイミング信号をタイミング制御手段４０へ出力する。
【００２３】
タイミング制御手段４０は、タイミング信号出力手段３０から出力されたタイミング信号を動作モード指定手段２０から入力したモード指定信号に応じて信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させる。
【００２４】
本実施形態に係るタイミング制御手段４０が信号生成手段５１、５２、…、５ｎへタイミング信号を入力するタイミングについて、図２を用いて説明する。図２（ａ）はパルスモードの場合に各信号生成手段へ入力されるタイミング信号の一例、図２（ｂ）はＣＷモードの場合に各信号生成手段へ入力されるタイミング信号の一例である。
【００２５】
図２（ａ）において、パルスモードの場合、タイミング制御手段４０は、タイミング信号出力手段３０から出力された周期Ｔのタイミング信号を全ての信号生成手段へ入力させる。一方、図２（ｂ）において、ＣＷモードの場合、タイミング制御手段４０は、タイミング信号出力手段３０から出力された周期ａのタイミング信号を、一つずつ順次信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させる。ここで、タイミング制御手段４０は、パルスモードの場合、タイミング信号が入力する毎にパルス幅ｔのパルス信号を生成して信号送信手段６０へ出力する。一方、ＣＷモードの場合、タイミング信号が入力する毎に期間ａについてＣＷ信号を生成して信号送信手段６０へ出力する。なお、本実施形態において、パルス幅ｔおよび信号生成手段の数ｎは、ｔ／Ｔおよび１／ｎが信号生成手段５１、５２、…、５ｎのデューティ制約値より小さくなるように設定される。
【００２６】
信号送信手段６０は、信号生成手段５１、５２、…、５ｎから出力された信号を合成して外部空間へ送信する。なお、本実施形態において信号送信手段６０は、ＣＷモードの場合、信号生成手段５１、５２、…、５ｎから出力された各ＣＷ信号の位相が不連続にならないように位相を整合させた後、合成して外部空間へ送信する。
【００２７】
送信装置１０の動作について、具体例を挙げて説明する。以下、送信装置１０が、デューティ制約値が３０％の４つの信号生成手段を備える場合について図３を用いて説明する。図３は、（ａ）パルスモード、（ｂ）ＣＷモード、の時に信号生成手段５１、５２、５３、５４から出力される信号の一例、および、信号送信手段６０から外部空間へ送信される送信信号の一例である。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、パルスモードの場合、信号生成手段５１、５２、５３、５４は周期Ｔごとにパルス幅ｔのパルス信号を信号送信手段６０へ出力し、信号送信手段６０は、周期Ｔごとに４つのパルス信号の合成信号（パルス信号）を外部空間へ送信する。該合成信号の電力は、各信号生成手段５１、５２、５３、５４から出力されたパルス信号の電力の４倍となっている。動作時間ｔの後、動作時間の４倍の休止時間が設定されていることから、送信デューティ（ｔ／Ｔ）は２０％となり、信号生成手段の送信デューティの制約値３０％を満足する。
【００２９】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＣＷモードの場合、信号生成手段５１、５２、５３、５４は時間ａずつずれて、期間ａのＣＷ信号を出力する。信号生成手段５１からのＣＷ信号の出力が終了するのと同時に信号生成手段５２からのＣＷ信号の出力が開始されることから、信号送信手段６０からは、連続波（ＣＷ）信号が外部空間へ送信される。生成されたＣＷ信号の各時刻での送信電力は、単一の信号生成手段相当となり、パルスモード時に比べて小さくなる。一方、動作時間ａの後、（ｎ−１）・ａの休止時間が設定されていることから、送信デューティ（１／ｎ）は２５％となり、信号生成手段の送信デューティの制約値３０％を満足する。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る送信装置１０は、複数の信号生成手段５１、５２、…、５ｎを配置して、パルスモードの場合は周期Ｔのタイミング信号を全ての信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させ、ＣＷモードの場合は周期ａのタイミング信号を、一つずつ順次信号生成手段５１、５２、…、５ｎへ入力させる。そして、信号生成手段５１、５２、…、５ｎがタイミング信号が入力するごとに出力した信号を合成して外部空間へ送信する。
【００３１】
これにより、本実施形態に係る送信装置１０は、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を生成することができない信号生成手段が使用されている場合でも、パルスモードとＣＷモードとを切替え、パルス信号またはＣＷ信号を外部空間へ送信することができる。
【００３２】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係る送信装置１０Ｂは、第１の実施形態で説明した図１の信号送信手段６０の代わりに、信号生成手段５１、５２、…、５ｎの後段に、ｎ個の信号送信手段６１、６２、…、６ｎを配置した。該送信装置１０Ｂにおいて、信号送信手段６１、６２、…、６ｎは、対応する信号生成手段５１、５２、…、５ｎから出力された信号を、それぞれ外部空間へ照射する。
【００３３】
図４に、（ａ）パルスモード、（ｂ）ＣＷモード、の時に信号送信手段６０（第１の実施形態）および信号送信手段６１、６２、…、６ｎ（本実施形態）から送信される送信信号の一例を示す。
【００３４】
図４において、パルスモードでは、各信号送信手段の使用頻度は等しいものの、本実施形態に係る信号送信手段６１、６２、…、６ｎから照射される各信号の送信電力は、第１の実施形態に係る信号送信手段６０から照射される信号の送信電力よりも小さい。一方、ＣＷモードでは、各信号送信手段の単位時間当たりの送信電力は等しいものの、本実施形態に係る信号送信手段６１、６２、…、６ｎの使用頻度は、第１の実施形態に係る信号送信手段６０の使用頻度より低い。
【００３５】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、各信号送信手段は送信電力または使用頻度が低く、効率が悪いというデメリットを有する。一方、本実施形態に係る信号送信手段は、送信電力が小さく、信号生成手段５１、５２、…、５ｎからの送信信号を合成する処理を行う必要もないため、構成が単純で比較的安価な信号生成手段を適用できるというメリットを有する。
【００３６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００のブロック構成図の一例を図５に示す。図５において、本実施形態に係るレーダ装置１００は、モード制御信号発生器１１０、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０を備える。
【００３７】
モード制御信号発生器１１０は、外部からパルスレーダ動作またはＣＷレーダ動作のいずれか一方の動作モードを選択するモード選択信号を取得することにより、取得したモード選択信号に応じたモード制御信号を生成し、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する。
【００３８】
タイミング信号発生器１２０は、モード制御信号発生器１１０からパルスレーダ動作のモード制御信号が入力した場合、周期Ｔのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する。一方、モード制御信号発生器１１０からＣＷレーダ動作のモード制御信号が入力した場合、タイミング信号発生器１２０は、周期ａのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する。
【００３９】
送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌは、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎ、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎ、選択合成器１３３、分配器１３４および空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍを備え、パルスレーダ動作の場合はパルス信号を生成して外部空間へ照射し、ＣＷレーダ動作の場合はＣＷ信号を生成して外部空間へ照射する。
【００４０】
送信空中線１３０−１は、パルスレーダ動作の場合、タイミング信号発生器１２０から入力した周期Ｔのタイミング信号を、全ての送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力する。一方、ＣＷレーダ動作の場合、タイミング信号発生器１２０から入力した周期ａのタイミング信号を、一つずつ順次、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力する。
【００４１】
送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎは、パルスレーダ動作の場合、タイミング信号が入力する毎に、パルス幅ｔのパルス信号を生成して出力する。なお、「デューティ制約値≧ｔ／Ｔ」である。一方、ＣＷレーダ動作の場合、タイミング信号が入力する毎に、期間ａについてＣＷ信号を生成して出力する。なお、本実施形態において、送信モジュールのデューティ制約値と送信モジュールの数Ｎとは「デューティ制約値≧１／Ｎ」の関係がある。
【００４２】
位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎはそれぞれ、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎの後段に配置され、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎから出力されたＣＷ信号の位相を補正する。
【００４３】
選択合成器１３３は、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎから出力された信号を合成して分配器１３４へ出力し、分配器１３４は該合成信号を等分配して空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍへ出力する。空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍは、分配器１３４から出力された分配信号を電波として外部空間へ照射する。
【００４４】
ここで、図５では、送信空中線１３０−１のみ詳細なブロック構成図を記載したが、他の送信空中線１３０−２〜１３０−Ｌも同様に構成される。また、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌは、それぞれが同一の動作モード、タイミングで動作する。
【００４５】
図５において、信号処理器１４０は、受信空中線１４１、受信器１４２、切替器１４３、パルスレーダ処理器１４４、ＣＷレーダ処理器１４５および選択器１４６を備え、電波を受信し、受信した電波を解析することによりって目標データを出力する。
【００４６】
受信空中線１４１は、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌが外部空間に照射して目標等から反射して戻ってきた電波を受信して受信器１４２へ出力する。
【００４７】
受信器１４２は、受信空中線１４１が受信した電波を、モード制御信号発生器１１０から入力したモード制御信号およびタイミング信号発生器１２０から入力したタイミング信号を用いて周波数変換等の受信処理を行い、受信信号として切替器１４３へ出力する。
【００４８】
切替器１４３は、受信器１４２から出力された受信信号を、動作モードに応じてパルスレーダ処理器１４４またはＣＷレーダ処理器１４５へ切り替えて出力する。
【００４９】
パルスレーダ処理器１４４は、入力した受信信号に対してパルスレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する。ＣＷレーダ処理器１４５は、入力した受信信号に対してＣＷレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する。選択器１４６は、動作モードに応じて処理結果を選択して目標データとして出力する。
【００５０】
次に、本実施形態に係るレーダ装置１００の動作について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００が電波を照射するまでの動作フロー図の一例を図６に、電波を受信して目標データを出力するまでの動作フロー図の一例を図７に示す。
【００５１】
図６において、本実施形態に係るレーダ装置１００は、外部からパルスレーダ動作またはＣＷレーダ動作のいずれか一方の動作モードを選択するモード選択信号を取得することにより、以下の動作を行う（Ｓ１０１）。
【００５２】
モード制御信号発生器１１０は、パルスレーダ動作のモード選択信号を取得した場合（Ｓ１０２のパルスレーダ動作）、パルスレーダ動作のモード制御信号を生成して、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力し（Ｓ１０３）、タイミング信号発生器１２０は、周期Ｔのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する（Ｓ１０４）。
【００５３】
送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌへ入力した周期Ｔのタイミング信号は、全ての送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力され（Ｓ１０５）、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎは、タイミング信号が入力される毎にパルス幅ｔのパルス信号を生成して選択合成器１３３へ出力する（Ｓ１０６）。
【００５４】
一方、モード制御信号発生器１１０は、ＣＷレーダ動作のモード制御信号を取得した場合（Ｓ１０２のＣＷレーダ動作）、ＣＷレーダ動作のモード制御信号を生成して、タイミング信号発生器１２０、送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力し（Ｓ１０７）、タイミング信号発生器１２０は、周期ａのタイミング信号を送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌおよび信号処理器１４０へ出力する（Ｓ１０８）。
【００５５】
送信空中線１３０−１〜１３０−Ｌへ入力した周期ａのタイミング信号は、一つずつ順次、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎへ入力され（Ｓ１０９）、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎはそれぞれ、タイミング信号が入力される毎に期間ａについてＣＷ信号を生成して出力する（Ｓ１１０）。出力されたＣＷ信号はそれぞれ、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎにおいて位相が補正された後、選択合成器１３３へ出力される（Ｓ１１１）。
【００５６】
選択合成器１３３は、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎから出力された信号を合成して分配器１３４へ出力し（Ｓ１１２）、分配器１３４は入力した合成信号を等分配して空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍへ出力する（Ｓ１１３）。空中線素子１３５−１〜１３５−Ｍは、分配器１３４から入力した分配信号を、電波として外部空間へ照射する（Ｓ１１４）。
【００５７】
一方、図７において、本実施形態に係るレーダ装置１００の受信空中線１４１は、外部空間から入射した電波を受信して受信器１４２へ出力する（Ｓ２０１）。受信器１４２は、受信空中線１４１から出力された電波を、モード制御信号およびタイミング信号に基づいて受信処理し、受信処理した信号を切替器１４３へ出力する（Ｓ２０２）。
【００５８】
そして、パルスレーダ動作の場合（Ｓ２０３のパルスレーダ動作）、切替器１４３は受信器１４２から出力された処理信号をパルスレーダ処理器１４４へ出力し、パルスレーダ処理器１４４は、入力した受信信号に対してパルスレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する（Ｓ２０４）。
【００５９】
一方、ＣＷレーダ動作の場合（Ｓ２０３のＣＷレーダ動作）、切替器１４３は受信器１４２から出力された処理信号をＣＷレーダ処理器１４５へ出力し、ＣＷレーダ処理器１４５は、入力した受信信号に対してＣＷレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器１４６へ出力する（Ｓ２０５）。
【００６０】
選択器１４６は、パルスレーダ処理器１４４およびＣＷレーダ処理器１４５から入力した信号を動作モードに応じて選択し、目標データとして出力する（Ｓ２０６）。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置１００は、複数の送信モジュールからの出力を合成して照射する構成とした。該レーダ装置１００は、動作モードに応じて各送信モジュールの送信タイミングを制御し、ＣＷレーダ動作時も個々の送信モジュールが所定の送信デューティ以下で動作する。従って、送信デューティ等に制約がありＣＷ信号を送信できない送信モジュールを使用した場合でも、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切替えて動作することができる。
【００６２】
また、送信モジュールから出力された信号は、選択合成器１３３を用いて合成され、その後、分配器１３４を用いて空中線素子の数に合わせて等分配されることから、空中線素子の数をレーダ装置の使用目的に応じて最適に設定することができる。
【００６３】
（第２の実施形態の変形例）
第２の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂのブロック構成図の一例を図８に示す。本実施形態では、外部からモード選択信号を入力する代わりに、レーダ装置１００Ｂが自動的にパルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを切り替える。
【００６４】
図８に示した本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、図５に示した第２の実施形態に係るレーダ装置１００において、信号処理器１４０を信号処理器１４０Ｂへ変更したものである。具体的には、選択器１４６をデータ結合器１４７に置き換えると共に、ビーム制御器１４８を追加した。
【００６５】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、通常はパルスレーダ動作を行っている。ビーム制御器１４８は、パルスレーダ処理器１４４からの出力を監視しており、パルスレーダ処理器１４４からの出力に目標データが含まれていた場合、パルスレーダ動作からＣＷレーダ動作へ切替えるためのモード選択信号を生成してモード制御信号発生器１１０へ出力する。
【００６６】
データ結合器１４７は、ＣＷレーダ動作で得られる目標のドップラ周波数を、パルスレーダ動作で得たデータと結合して目標データとして出力する。
【００６７】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｂは、パルスレーダ動作とＣＷレーダ動作とを自動的に切り替え、相互の有効なデータを取得することができる。該レーダ装置１００Ｂは、パルスレーダ動作の距離分解能および遠距離探知能力と、ＣＷレーダ動作のドップラ周波数計測精度および近距離探知能力を両立させることができる。
【００６８】
第２の実施形態の別の変形例について説明する。本実施形態に係るレーダ装置１００Ｃのブロック構成図の一例を図９に示す。本実施形態では、送信モジュール、位相補正器および空中線素子を同数配置し、それぞれ１対１に対応させる。図９に示した本実施形態に係るレーダ装置１００Ｃは、図５に示した第２の実施形態に係るレーダ装置１００において、送信空中線１３０を送信空中線１３０Ｃへ変更したものである。具体的には、選択合成器１３３および分配器１３４を削除し、送信モジュールおよび位相補正器と同数の送信空中線１３５Ｃ−１〜１３５Ｃ−Ｎを、位相補正器１３２−１〜１３２−Ｎの後段に配置した。
【００６９】
該レーダ装置１００Ｃにおいて、パルスレーダ動作において、各空中線素子１３５−１〜１３５−Ｎからはそれぞれ単一送信モジュール相当の電力の信号が出力され、合成された電波の送信電力は、単一送信モジュールのＮ倍となる。一方、ＣＷレーダ動作において、送信モジュール１３１−１〜１３１−Ｎが順番に切り替えられてＣＷ信号を出力するが、空中線素子１３５−１〜１３５−Ｎが送信モジュールと１対１に対応しているため、送信する空中線素子１３５−１〜１３５−Ｎも順番に切り替えられ、結果的に、ＣＷ信号がレーダ装置１００Ｃから照射される。
【００７０】
本実施形態に係るレーダ装置１００Ｃは、ＣＷレーダ動作において、各空中線素子から照射される電波の数が少なくなり、空中線利得が低いというデメリットを有する。一方、選択合成器や分配器が不要であり、送信空中線の構造を簡易にできるというメリットを有する。
【符号の説明】
【００７１】
１０、１０Ｂ 送信装置
２０ 動作モード指定手段
３０ タイミング信号出力手段
４０ タイミング制御手段
５１、５２、…、５ｎ 信号生成手段
６０、６１、６２、…、６ｎ 信号送信手段
１００、１００Ｂ、１００Ｃ レーダ装置
１１０ モード制御信号発生器
１２０ タイミング信号発生器
１３０、１３０Ｃ 送信空中線
１３１ 送信モジュール
１３２ 位相補正器
１３３ 選択合成器
１３４ 分配器
１３５、１３５Ｃ 空中線素子
１４０、１４０Ｂ 信号処理器
１４１ 受信空中線
１４２ 受信器
１４３ 切替器
１４４ パルスレーダ処理器
１４５ ＣＷレーダ処理器
１４６ 選択器
１４７ データ結合器
１４８ ビーム制御器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力する動作モード指定手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力させるタイミング制御手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成して出力するｎ個の信号生成手段と、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段と、
を備える信号送信装置。
【請求項２】
１／ｎおよびｔ／Ｔは、前記信号生成手段のデューティ制約値よりも小さい、請求項１記載の信号送信装置。
【請求項３】
前記信号送信手段の前段に配置され、前記ｎ個の信号生成手段から出力されたＣＷ信号の位相を整合させて出力する位相整合手段をさらに備える、請求項１または２記載の信号送信装置。
【請求項４】
前記信号送信手段の前段に配置され、前記信号生成手段から出力された信号を合成して出力する合成手段をさらに備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号送信装置。
【請求項５】
前記信号送信手段を２以上備え、
前記合成手段から出力された信号を前記２以上の信号送信手段へ分配する分配手段をさらに備える、請求項４記載の信号送信装置。
【請求項６】
前記信号送信手段をｎ個備え、
前記信号送信手段は対応する前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ出力する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号送信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の信号送信装置と、
前記信号送信装置から送信された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信する信号受信手段、および、前記モード指定信号およびタイミング信号に基づいて前記受信した受信信号から目標データを生成して出力する目標データ生成手段を備えた信号受信装置と、
を備えるレーダ装置。
【請求項８】
前記信号送信装置は前記信号受信装置から前記目標データを取得し、
前記動作モード指定手段は、前記取得した目標データに基づいて前記モード指定信号を生成して出力する、請求項７記載のレーダ装置。
【請求項９】
ｎ個の信号生成手段を備えた信号送信装置を用いた信号送信方法であって、
パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての前記信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力し、
前記ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する、
信号送信方法。
【請求項１０】
ｎ個の信号生成手段を備えたレーダ装置を用いたレーダ探知方法であって、
パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての前記信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力し、
前記ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ照射し、
前記照射された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信し、
前記モード指定信号およびタイミング信号に基づいて、前記受信した受信信号から目標データを生成して出力する、
レーダ探知方法。
【請求項１】
パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力する動作モード指定手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力させるタイミング制御手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成して出力するｎ個の信号生成手段と、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段と、
を備える信号送信装置。
【請求項２】
１／ｎおよびｔ／Ｔは、前記信号生成手段のデューティ制約値よりも小さい、請求項１記載の信号送信装置。
【請求項３】
前記信号送信手段の前段に配置され、前記ｎ個の信号生成手段から出力されたＣＷ信号の位相を整合させて出力する位相整合手段をさらに備える、請求項１または２記載の信号送信装置。
【請求項４】
前記信号送信手段の前段に配置され、前記信号生成手段から出力された信号を合成して出力する合成手段をさらに備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号送信装置。
【請求項５】
前記信号送信手段を２以上備え、
前記合成手段から出力された信号を前記２以上の信号送信手段へ分配する分配手段をさらに備える、請求項４記載の信号送信装置。
【請求項６】
前記信号送信手段をｎ個備え、
前記信号送信手段は対応する前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ出力する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号送信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の信号送信装置と、
前記信号送信装置から送信された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信する信号受信手段、および、前記モード指定信号およびタイミング信号に基づいて前記受信した受信信号から目標データを生成して出力する目標データ生成手段を備えた信号受信装置と、
を備えるレーダ装置。
【請求項８】
前記信号送信装置は前記信号受信装置から前記目標データを取得し、
前記動作モード指定手段は、前記取得した目標データに基づいて前記モード指定信号を生成して出力する、請求項７記載のレーダ装置。
【請求項９】
ｎ個の信号生成手段を備えた信号送信装置を用いた信号送信方法であって、
パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての前記信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力し、
前記ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する、
信号送信方法。
【請求項１０】
ｎ個の信号生成手段を備えたレーダ装置を用いたレーダ探知方法であって、
パルスモードまたはＣＷモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Ｔで、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期ａで、タイミング信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての前記信号生成手段へ、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力し、
前記ｎ個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅ｔのパルス信号を、ＣＷモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間ａについてＣＷ信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ照射し、
前記照射された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信し、
前記モード指定信号およびタイミング信号に基づいて、前記受信した受信信号から目標データを生成して出力する、
レーダ探知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５１８２５（Ｐ２０１２−２５１８２５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３５５８（Ｐ２０１１−１２３５５８）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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