JP6622118B2 - Antenna device and radar device - Google Patents

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Description

本実施形態は、アンテナ装置及びレーダ装置に関する。   The present embodiment relates to an antenna device and a radar device.

従来のレーダ装置では、アンテナ装置におけるDBF(Digital Beam Forming)により、送信ビーム及び受信ビームをそれぞれペンシルビームにして、目標の捜索及び追跡を行っている。   In a conventional radar apparatus, search and tracking of a target are performed by using a transmission beam and a reception beam as pencil beams by DBF (Digital Beam Forming) in an antenna apparatus.

特許第5193455号公報Japanese Patent No. 5193455

DBF(Digital Beam Forming)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.289-291(1996)DBF (Digital Beam Forming), Yoshida, "Revised Radar Technology", IEICE, pp.289-291 (1996) MIMO(Multiple Input Multiple Output),JIAN LI,PETER STOICA,‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp. 1-5(2009)MIMO (Multiple Input Multiple Output), JIAN LI, PETER STOICA, ‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp. 1-5 (2009) パルス圧縮、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.275-280(1996)Pulse compression, Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.275-280 (1996) CFAR処理、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.87-89(1996)CFAR processing, Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.87-89 (1996) テーラー分布、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.134-135(1996)Taylor distribution, Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp.134-135 (1996) 測角方式(モノパルス)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.260-264(1996)Angle measurement system (monopulse), Yoshida, 'Revised radar technology', IEICE, pp. 260-264 (1996) SLC(SideLobe Canceller)、SLB(SideLobe Blanker)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.295-296(1996)SLC (SideLobe Canceller), SLB (SideLobe Blanker), Yoshida, "Revised Radar Technology", IEICE, pp.295-296 (1996) STAP(ポストドップラー型STAP等)、Richard Klemm,‘Applications of Space-Time Adaptive Processing’, IEEE Radar, Sonar and Navigation series14, p.720-724(2004)STAP (Post-Doppler STAP, etc.), Richard Klemm, “Applications of Space-Time Adaptive Processing”, IEEE Radar, Sonar and Navigation series 14, p.720-724 (2004) マルチビーム、電子情報通信学会編、アンテナ工学ハンドブック第2版、Ohmsha、pp.419-424(2008)Multibeam, edited by IEICE, Antenna Engineering Handbook 2nd edition, Ohmsha, pp.419-424 (2008) エレメントスペースとビームスペース、電子情報通信学会編、アンテナ工学ハンドブック第2版、Ohmsha、pp.458(2008)Element space and beam space, edited by IEICE, Antenna Engineering Handbook 2nd edition, Ohmsha, pp.458 (2008)

以上述べたように、従来のレーダ装置では、アンテナ装置におけるDBFにより、送信ビーム及び受信ビームをそれぞれペンシルビームにして、目標の捜索及び追跡を行っている。但し、この場合は、1ポジションあたりの時間制約があり、ヒット数が少ないため、低いSNであり、データレートも遅く、初探知が遅れ、追跡ロストする課題があった。また、マルチビームを実現する際には、特にDBFを用いる場合には、処理規模が増大する課題があった。また、クラッタ等の不要波を抑圧する際に、補助アンテナを形成するために、主アンテナとは別の補助アンテナを装着する必要があった。   As described above, in the conventional radar apparatus, the target beam is searched and tracked by using the DBF in the antenna apparatus as the transmission beam and the reception beam, respectively, as the pencil beam. However, in this case, there is a time constraint per position, and since the number of hits is small, the SN is low, the data rate is slow, the initial detection is delayed, and there is a problem of lost tracking. Further, when realizing multi-beams, particularly when DBF is used, there is a problem that the processing scale increases. Further, when suppressing unnecessary waves such as clutter, it is necessary to mount an auxiliary antenna different from the main antenna in order to form the auxiliary antenna.

本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、受信マルチビームを比較的小さい処理規模で実現することができ、データレートを向上させ、初探知を高速化し、追跡ロストを低減することができ、さらには不要波を抑圧する際の補助アンテナを不要とするアンテナ装置とレーダ装置を提供することを目的とする。   The present embodiment has been made in view of the above problems, and can achieve reception multi-beams with a relatively small processing scale, improve the data rate, speed up initial detection, reduce tracking lost, It is another object of the present invention to provide an antenna device and a radar device that do not require an auxiliary antenna for suppressing unnecessary waves.

上記の課題を解決するために、本実施形態に係るアンテナ装置は、第1の軸(A軸)に沿って一次元に配列したN(N≧1)個のサブアレイによりNチャンネル×サブアレイビーム数Bsa(Bsa≧1)のビーム出力を得る第1の受信アレイと、前記A軸と異なる第2の軸(B軸)に沿って一次元に配列したM(M≧1)個のサブアレイによりMチャンネル×サブアレイビーム数Bsb(Bsb≧1)のビーム出力を得る第2の受信アレイと、前記A軸のサブレアレイのビーム数N×Bsaのビーム出力をBba(Bba≧1)系統で合成してA軸のビーム数N×Bsa×Bba=Baallのビーム合成信号を生成し、前記B軸のサブアレイのビーム数M×Bsbのビーム出力をBbb(Bbb≧1)系統で合成してB軸のビーム数M×Bsb×Bbb=Bballのビーム合成信号を生成するビーム合成器と、前記ビーム合成器で取得された前記A軸のビーム数Baallのビーム合成信号と前記B軸のビーム数Bballのビーム合成信号とを乗算して所定の角度範囲にビーム数Baall×Bball=Ballのマルチビームを形成する信号処理器とを具備する構成である。 In order to solve the above problem, the antenna device according to the present embodiment includes N channels × the number of subarray beams by N (N ≧ 1) subarrays arranged one-dimensionally along the first axis (A axis). M and first receive array to obtain a beam output of Bsa (Bsa ≧ 1), by the M arrayed one-dimensionally along the a axis different from the second axis (B axis) (M ≧ 1) subarrays A second receiving array that obtains a beam output of channel × subarray beam number Bsb (Bsb ≧ 1) and a beam output of N × Bsa beam of the A-axis subarray are combined by a Bba (Bba ≧ 1) system. A beam composite signal of N × Bsa × Bba = Baall is generated, and the beam output M × Bsb of the B-axis subarray is combined by the Bbb (Bbb ≧ 1) system to generate the number of B-axis beams. M x Bs × multiply a beam combiner for generating a beam combining signals Bbb = bball, a beam combining signal beam number bball beam combining signal and the B-axis of the beam number Baall of the A-axis obtained by said beam combiner And a signal processor for forming a multi -beam of the number of beams Baall × Bball = Ball in a predetermined angle range.

また、本実施形態に係るレーダ装置は、観測範囲に送信ビームを形成する送信アンテナと、第1の軸(A軸)に沿って一次元に配列したN(N≧1)個のサブアレイによりNチャンネル×サブアレイビーム数Bsa(Bsa≧1)のビーム出力を得る第1の受信アレイと、前記A軸と異なる第2の軸(B軸)に沿って一次元に配列したM(M≧1)個のサブアレイによりMチャンネル×サブアレイビーム数Bsb(Bsb≧1)のビーム出力を得る第2の受信アレイと、前記A軸のサブレアレイのビーム数N×Bsaのビーム出力をBba(Bba≧1)系統で合成してA軸のビーム数N×Bsa×Bba=Baallのビーム合成信号を生成し、前記B軸のサブアレイのビーム数M×Bsbのビーム出力をBbb(Bbb≧1)系統で合成してB軸のビーム数M×Bsb×Bbb=Bballのビーム合成信号を生成するビーム合成器と、前記ビーム合成器で取得された前記A軸のビーム数Baallのビーム合成信号と前記B軸のビーム数Bballのビーム合成信号とを乗算して所定の角度範囲にビーム数Baall×Bball=Ballのマルチビームを形成する信号処理器とを具備する構成である。
Further, the radar device according to this embodiment includes a transmitting antenna to form a transmission beam to the observation area, by a first axis N which are arranged one-dimensionally along the (A axis) (N ≧ 1) subarrays N A first receiving array that obtains a beam output of channel × subarray beam number Bsa (Bsa ≧ 1) , and M (M ≧ 1) arranged one-dimensionally along a second axis (B axis) different from the A axis A second receiving array that obtains a beam output of M channels × subarray beam number Bsb (Bsb ≧ 1) by the number of subarrays, and a beam output of N × Bsa of the A-axis subarray are Bba (Bba ≧ 1) systems in synthesis to generate a beam combining signal beam number N × Bsa × Bba = Baall the a axis, Bbb the beam output of the beam number M × Bsb subarray of the B-axis (Bbb ≧ 1) was synthesized in the system A beam combiner for generating a number of beams M × Bsb × Bbb = Bball beam combined signal axis, the beam of the beam combining signal and the B-axis of the beam number Baall of the A-axis obtained by the beam combiner bball And a signal processor that forms a multi-beam with the number of beams Baall × Bball = Ball in a predetermined angle range by multiplying the beam composite signal of.

第1の実施形態に係るレーダ装置に適用されるアンテナ装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an antenna device applied to a radar device according to a first embodiment. 図1に示すアンテナ装置の全体系統の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the whole system | strain of the antenna apparatus shown in FIG. 図1に示す受信アンテナのサブアレイ系統の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the subarray system | strain of the receiving antenna shown in FIG. 図1に示すアンテナ装置を備える機上搭載レーダ装置の観測座標系を示す図。The figure which shows the observation coordinate system of an onboard radar apparatus provided with the antenna apparatus shown in FIG. 図1に示すアンテナ装置による受信ビームの形成方法を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the formation method of the receiving beam by the antenna apparatus shown in FIG. 第1の実施形態において、A軸ビームとB軸ビームそれぞれの形成パターンを示す概念図。The conceptual diagram which shows the formation pattern of each of A-axis beam and B-axis beam in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、1ビーム分と全体ビームの形成パターンを示す概念図。The conceptual diagram which shows the formation pattern of 1 beam and a whole beam in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、モノパル測角のためのΣ、ΔAZを形成する手法を示す概念図。The conceptual diagram which shows the method of forming (SIGMA) and (DELTA) AZ for monopal angle measurement in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、モノパル測角のためのΣ、ΔELを形成する手法を示す概念図。The conceptual diagram which shows the method of forming (SIGMA) and (DELTA) EL for monopal angle measurement in 1st Embodiment. 第1の実施形態において、ΣとΔビームの特性と誤差電圧との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the characteristic of (SIGMA) and (DELTA) beam, and an error voltage in 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るアンテナ装置が適用されるレーダ装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the radar apparatus with which the antenna apparatus which concerns on 2nd Embodiment is applied. 第2の実施形態において、補助アンテナを形成する様子を示す概念図。The conceptual diagram which shows a mode that an auxiliary antenna is formed in 2nd Embodiment. 第2の実施形態において、不要波抑圧前と不要波抑圧後を比較して示す図。The figure which compares and shows after unnecessary wave suppression in 2nd Embodiment before unnecessary wave suppression. 第2の実施形態において、不要波抑圧処理として用いるSLC処理回路の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the SLC processing circuit used as unnecessary wave suppression processing in 2nd Embodiment.

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各実施形態の説明において、同一部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略する。なお、以下の説明において、アンテナ装置の実施形態はレーダ装置に適用されるものとする。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of each embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the following description, it is assumed that the embodiment of the antenna device is applied to a radar device.

(第1の実施形態)
図1乃至図6を参照して、第1の実施形態について説明する。本実施形態では、異なる2軸のリニアアレイの出力を用いて、乗算演算により全体ビームを形成する手法について述べる。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In the present embodiment, a method for forming an entire beam by multiplication using the outputs of different two-axis linear arrays will be described.

図1は第1の実施形態に係るアンテナ装置が適用されるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図1において、10A1〜10AN,10B1〜10BMは受信アンテナを構成するサブアレイ(ビーム数:A軸N×Bsa、B軸M×Bsb)、20A1〜20ABsa,20B1〜20BBsbはサブアレイ単位で受信信号のデジタル化、ノイズ除去等の処理を行うビーム合成器であり、それぞれA軸Nch×サブアレイビーム数Bsaの系統とB軸Mch×サブアレイビーム数Bsbの系統に設けられる。各系統のサブアレイビーム合成出力(ビーム数:A軸Baall=N×Bsa×Bba、B軸Bball=M×Bsb×Bbb)は信号処理器30A1〜30ABall,30B1〜30BBallに送られ、N×Mch×サブアレイビーム数によるマルチビームが形成される。ここで形成されたマルチビームの各ビーム出力はビーム乗算器40で所定ビーム数Ball=Baall×Bballに合成され、信号処理器50に送られる。この信号処理器50は、入力合成ビーム出力から目標を検出し追跡するレーダ信号Ballを生成出力する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus to which the antenna apparatus according to the first embodiment is applied. In FIG. 1, 10A1 to 10AN, 10B1 to 10BM are sub-arrays (number of beams: A-axis N × Bsa, B-axis M × Bsb) constituting the receiving antenna, 20A1 to 20ABsa, 20B1 to 20BBsb are digital signals of the received signal in units of subarrays. Beam synthesizers that perform processing such as conversion and noise removal, and are provided in a system of A axis Nch × subarray beam number Bsa and a system of B axis Mch × subarray beam number Bsb, respectively. The sub-array beam combined output (number of beams: A axis Baall = N × Bsa × Bba, B axis Bball = M × Bsb × Bbb) of each system is sent to the signal processors 30A1 to 30ABall, 30B1 to 30BBall, and N × Mch × A multi-beam according to the number of subarray beams is formed. The beam outputs of the multi-beams formed here are combined by a beam multiplier 40 into a predetermined number of beams Ball = Baall × Bball and sent to the signal processor 50. The signal processor 50 generates and outputs a radar signal Ball for detecting and tracking a target from the input combined beam output.

上記構成において、さらに具体的な系統構成を図2に示し、各サブアレイの系統構成を図3に示す。代表として、A軸サブアレイ10A1は、図3に示すように、sn個のアンテナ素子111〜11snと、sn個の増幅器121〜12snと、周波数変換器13と、AD変換器14と、サブアレイビーム合成器15を備える。sn個のアンテナ素子111〜11snは、A軸方向に一次元に配列される。増幅器121〜12snは、それぞれ対応するアンテナ素子111〜11snから出力される信号を低雑音で増幅する。周波数変換器13は、sn個の増幅器121〜12snから出力される信号をそれぞれベースバンドに周波数変換する。AD変換器14は、ベースバンドに周波数変換された信号をデ0ジタル化してSnチャンネル(#1〜#Sn)の受信信号を得る。サブアレイビーム合成器15は、デジタル化された受信信号によりBsチャンネル(#1〜#Bs)のマルチビーム出力を得る。以上の構成は、他のサブアレイ及びB軸系統のサブアレイについても同様である。   In the above configuration, a more specific system configuration is shown in FIG. 2, and the system configuration of each subarray is shown in FIG. As a representative example, as shown in FIG. 3, the A-axis subarray 10A1 includes sn antenna elements 111 to 11sn, sn amplifiers 121 to 12sn, a frequency converter 13, an AD converter 14, and a subarray beam combining. A container 15 is provided. The sn antenna elements 111 to 11 sn are arranged one-dimensionally in the A-axis direction. The amplifiers 121 to 12 sn amplify the signals output from the corresponding antenna elements 111 to 11 sn with low noise. The frequency converter 13 frequency-converts the signals output from the sn amplifiers 121 to 12 sn into basebands. The AD converter 14 digitizes the signal frequency-converted into the baseband to obtain the received signal of the Sn channel (# 1 to #Sn). The sub-array beam combiner 15 obtains a multi-beam output of Bs channels (# 1 to #Bs) from the digitized reception signal. The above configuration is the same for other subarrays and B-axis subarrays.

上記A軸サブアレイ10A1〜10ABsaで得られたサブアレイビーム数Bsaの受信信号は、図2に示すように、ビーム合成器20A1〜20ABsaによって周波数変換、デジタル化、サブアレイビーム合成(高速フーリエ変換(FFT)、パルス圧縮(PC)等)がなされた後、サブアレイのビーム毎に分岐出力され、Bsa系統それぞれの信号処理器30Ai(i=1〜Baall,Baall=Bsa×Bba)に送られる。同様に、M系統それぞれのB軸サブアレイ10B1〜10BBsbで得られたサブアレイビーム数Bsbの受信信号は、ビーム合成器20B1〜20BBsbによってデジタル化された後、サブアレイのビーム毎に分岐出力され、Bsb系統それぞれの信号処理器30Bl(l=1〜Bball,Bball=Bsb×Bbb)に送られる。   As shown in FIG. 2, the received signals of the number Bsa of subarray beams obtained by the A-axis subarrays 10A1 to 10ABsa are subjected to frequency conversion, digitization, and subarray beam synthesis (fast Fourier transform (FFT)) by beam combiners 20A1 to 20ABsa. , Pulse compression (PC), etc.) are performed and then branched and output for each beam of the subarray and sent to the signal processors 30Ai (i = 1 to Baall, Baall = Bsa × Bba) of each Bsa system. Similarly, the received signals of the number of subarray beams Bsb obtained by the B axis subarrays 10B1 to 10BBsb of each of the M systems are digitized by the beam combiners 20B1 to 20BBsb, and then branched and output for each beam of the subarrays. The signal is sent to each signal processor 30B1 (l = 1 to Bball, Bball = Bsb × Bbb).

上記信号処理器30Ai,30Blでは、N×M×サブアレイビーム数によるマルチビームが形成されるが、ここで形成されたマルチビームの各ビーム出力はビーム乗算器40に送られて所定ビーム数Ballに合成される。さらに、信号処理器50に送られて目標検出及び追跡処理が実行され、全ビームBallの同時形成によるレーダ信号が得られる。   The signal processors 30Ai and 30B1 form multi-beams with N × M × number of sub-array beams. The beam outputs of the multi-beams formed here are sent to the beam multiplier 40 to obtain a predetermined number of beams Ball. Synthesized. Further, it is sent to the signal processor 50 for target detection and tracking processing, and a radar signal is obtained by simultaneous formation of all beams Ball.

図4に、図1に示すアンテナ装置を備える機上搭載レーダ装置の観測座標系を示し、図5及び図6にビームスペース型(非特許文献10参照)2次元アレイによるビーム形状を示す。ここで、本実施形態では、素子やサブアレイをもとに全体ビーム形成する手法をエレメントスペース、また、素子やサブアレイをもとに部分開口であるリニアアレイのビームを形成後、全体ビームを形成する手法をビームスペースと呼ぶことにする。縦方向の軸のアレイをA軸アレイ、横方向の軸のアレイをB軸アレイとする。また、各々のアレイは、一般的に複数素子のサブアレイとするが、単一素子も含むものとする。   FIG. 4 shows an observation coordinate system of the on-vehicle radar device including the antenna device shown in FIG. 1, and FIGS. 5 and 6 show beam shapes by a beam space type (see Non-Patent Document 10) two-dimensional array. Here, in the present embodiment, the entire beam is formed after forming a beam of a linear array that is a partial opening based on the element space and the method of forming the entire beam based on the element or subarray. The method will be called beam space. An array of vertical axes is an A-axis array, and an array of horizontal axes is a B-axis array. Each array is generally a sub-array of multiple elements, but also includes a single element.

サブアレイの内部では、図3に示したように、アンテナ111〜11snで受信した信号を周波数変換器13でベースバンドに周波数変換して、AD変換器14によりディジタル信号に変換した後、サブアレイビーム合成器15でBs本のマルチビームを形成する。このサブアレイでは、アナログビ−ム合成でもよい。アナログビームによる構成法としては、バトラーマトリクスやマトリクス給電回路(非特許文献9参照)等を用いて複数ビームを形成するようにしてもよい。   Inside the subarray, as shown in FIG. 3, the signal received by the antennas 111 to 11sn is converted into a baseband by the frequency converter 13, converted into a digital signal by the AD converter 14, and then combined with the subarray beam. The device 15 forms Bs multi-beams. This subarray may be analog beam synthesis. As a configuration method using an analog beam, a plurality of beams may be formed using a Butler matrix, a matrix feeding circuit (see Non-Patent Document 9), or the like.

このサブアレイ信号を用いて、ビーム形成について定式化する。まず、観測方向(AZ,EL)を含めた2軸のサブアレイ信号を、それぞれXa,Xbとし、アレイの位相中心に入力される信号をxinとすると、2軸の信号XaとXbは次式となる。

Figure 0006622118
Using this subarray signal, the beam forming is formulated. First, if the biaxial subarray signals including the observation direction (AZ, EL) are Xa and Xb, and the signal input to the phase center of the array is xin, the biaxial signals Xa and Xb are Become.
Figure 0006622118

Figure 0006622118
Figure 0006622118

Figure 0006622118
Figure 0006622118

なお、A軸アレイとB軸アレイの離隔距離が大きい場合を考えて、AZ角とEL角を、添え字のa,bをつけて区分けしているが、離隔距離が小さい場合には、A軸アレイとB軸アレイから見たAZ角とEL角は等しくなるので、AZ、ELとする。これを用いて、各軸でリニアアレイのビーム合成演算を行うと次式となる。

Figure 0006622118
Considering the case where the separation distance between the A-axis array and the B-axis array is large, the AZ angle and the EL angle are separated by adding subscripts a and b, but if the separation distance is small, A Since the AZ angle and the EL angle viewed from the axis array and the B axis array are equal, they are assumed to be AZ and EL. If this is used to perform beam combining calculation of the linear array on each axis, the following equation is obtained.
Figure 0006622118

Figure 0006622118
Figure 0006622118

Figure 0006622118
Figure 0006622118

このリニアアレイビーム出力を用いて、A軸とB軸の乗算演算を行うと次式となる。

Figure 0006622118
When the multiplication operation of the A axis and the B axis is performed using this linear array beam output, the following equation is obtained.
Figure 0006622118

1ビーム分について、A軸ビームとB軸ビームから全体ビームが形成される様子を座標系で示すと図5に示すようになり、AZ−ELの2次元で表現すると図6に示すようになる。図5では、A軸アレイはZ軸にあり、ELビーム方向にZ軸を中心とした円錐状のビームができる。一方、B軸アレイはY軸にあり、AZビーム方向にY軸を中心とした円錐状のビームができる。図5では円錐状のビームで示しているが、サブアレイの指向性があるため、実際にはサブアレイビームの指向性を乗算し、A軸ビームは図6(a)の形、B軸ビームは図6(b)に示す形となる。A軸とB軸の乗算ビームとしては、図7(a)に示すように、両者が交差する方向にペンシルビームが形成される。また、マルチビームを考えると、図7(b)に示すように、サブアレイビーム内で多数のビームが形成されることになる。また、サイドローブを低減したテイラーウェイト(非特許文献5参照)等を設定する際には、ビーム合成器A軸及びビーム合成B軸で、リニアアレイのビーム形成する際に設定すればよい。 When the entire beam is formed from the A-axis beam and the B-axis beam for one beam, the coordinate system is as shown in FIG. 5, and the two-dimensional representation of AZ-EL is as shown in FIG. . In FIG. 5, the A-axis array is on the Z-axis, and a conical beam centered on the Z-axis is formed in the EL beam direction. On the other hand, the B-axis array is on the Y-axis, and a conical beam centered on the Y-axis is formed in the AZ beam direction. In FIG. 5, a conical beam is shown, but since there is directivity of the subarray, the directivity of the subarray beam is actually multiplied so that the A-axis beam has the shape shown in FIG. 6 (b). As the A-axis and B-axis multiplication beams, as shown in FIG. 7A, a pencil beam is formed in a direction in which both intersect. Further, when considering multi-beams, as shown in FIG. 7B, a large number of beams are formed in the sub-array beam. Further, when setting a Taylor weight with reduced side lobes (see Non-Patent Document 5) or the like, it may be set when forming a linear array beam with the beam combiner A axis and the beam combine B axis.

次に、乗算アレイビーム形成に用いるA軸及びB軸アレイの信号成分Sとノイズ成分Nを考えると、次式で表現することができる。

Figure 0006622118
Next, when considering the signal component S and noise component N of the A-axis and B-axis arrays used for the multiplication array beam forming, they can be expressed by the following equations.
Figure 0006622118

したがって、(7)式で表現されるA軸アレイビームとB軸アレイビームの乗算出力のSNは次式となる。

Figure 0006622118
Therefore, the SN of the multiplication output of the A-axis array beam and the B-axis array beam expressed by Expression (7) is as follows.
Figure 0006622118

これは、A軸アレイビームとB軸アレイビームの乗算前の各々の出力信号のSN(信号対ノイズ電力比)が2乗になることを表している。この場合、SN≧0dBであれば、SNは2乗により向上するが、SN<0dBであると、2乗により、更にSNが低下することになる。このため、ビーム乗算前のA軸及びB軸のビーム出力では、SN≧0dBであることが望ましい。SN≧0dBを満足するために、必要に応じて、ビーム乗算前に、FFT(高速フーリエ変換)、パルス圧縮(PC、非特許文献3参照)等の信号処理を行ってSNを向上させる。 This indicates that the SN (signal-to-noise power ratio) of each output signal before multiplication of the A-axis array beam and the B-axis array beam is square. In this case, if SN ≧ 0 dB, the SN is improved by the square, but if SN <0 dB, the SN is further reduced by the square. For this reason, it is desirable that SN ≧ 0 dB in the beam outputs of the A axis and the B axis before beam multiplication. In order to satisfy SN ≧ 0 dB, signal processing such as FFT (Fast Fourier Transform), pulse compression (PC, see Non-Patent Document 3) or the like is performed before beam multiplication to improve SN as necessary.

乗算ビームの形成後、信号処理器50において、検出処理(CFAR、非特許文献4参照)等の信号処理を行い、レーダ信号出力とする。この信号処理としては、クラッタ等の不要波を抑圧するMTI(Moving Target Indicator:移動目標検出装置)、アダプティブアレイ(非特許文献7参照)、STAP(Space Time Adaptive Processing:時空間適応処理、非特許文献8参照)等の処理を追加してもよい。   After the formation of the multiplying beam, the signal processor 50 performs signal processing such as detection processing (CFAR, see Non-Patent Document 4) to obtain a radar signal output. As this signal processing, MTI (Moving Target Indicator) that suppresses unnecessary waves such as clutter, adaptive array (see Non-Patent Document 7), STAP (Space-Time Adaptive Processing, non-patent) You may add processes, such as literature 8).

図2は、サブアレイビーム数Bsから全体ビーム数Ballまでの関係をわかりやすくしたものである。アンテナ開口長の小さいサブアレイの広ビーム幅によるマルチビームとアンテナ開口長の大きな全体開口の狭ビーム幅のマルチビーム形成の関係を示している。   FIG. 2 shows the relationship from the subarray beam number Bs to the total beam number Ball in an easy-to-understand manner. The relationship between multi-beam formation with a wide beam width of a sub-array having a small antenna aperture length and multi-beam formation with a narrow beam width of an entire aperture with a large antenna aperture length is shown.

A軸及びB軸の各々のサブアレイ10A,10Bにおいて、それぞれ、Bsa(Bsa≧1)本及びBsb(Bsb≧1)本のビームを形成する。これをビーム合成器20A1〜20ABsaと、ビーム合成20B1〜20BBsbに入力し、それぞれBaall本とBball本のビームを形成する。形成したマルチビーム毎にA軸信号処理器30A1〜30ABaallとB軸信号処理器30B1〜30BBballで所定の信号処理を実施した後、ビーム乗算器40で乗算することで、最大数Ball=Baall×Bballのマルチビームを形成することができる。この中から、必要に応じて、信号処理器50でCFAR等の検出処理を実施する。   In each of the A-axis and B-axis subarrays 10A and 10B, Bsa (Bsa ≧ 1) and Bsb (Bsb ≧ 1) beams are formed, respectively. This is input to beam combiners 20A1 to 20ABsa and beam combiners 20B1 to 20BBsb to form Baall and Bball beams, respectively. A predetermined signal processing is performed by the A-axis signal processors 30A1 to 30ABaall and the B-axis signal processors 30B1 to 30BBball for each formed multi-beam, and then multiplied by the beam multiplier 40, whereby the maximum number Ball = Baall × Bball Multiple beams can be formed. From among these, detection processing such as CFAR is performed by the signal processor 50 as necessary.

次に、モノパル測角(非特許文献6参照)のためのΣ、ΔAZ,ΔELを形成する手法について、図8及び図9を用いて述べる。まず、Σについては、A軸ΣビームとB軸Σビームの乗算により形成する。一方、ΔAZビームについては、横軸(AZ軸)のリニアアレイのB軸のアレイを開口2分割して形成した差ビームとA軸のΣビームを乗算して形成する。また、一方、ΔELビームについては、縦軸(EL軸)のリニアアレイのA軸のアレイを開口2分割して形成した差ビームとB軸のΣビームを乗算して形成する。Σ、ΔAZ、ΔELビームを形成した後は、次式により誤差電圧を計算する。

Figure 0006622118
Next, a method for forming Σ, ΔAZ, and ΔEL for monopal angle measurement (see Non-Patent Document 6) will be described with reference to FIGS. 8 and 9. First, Σ is formed by multiplication of an A-axis Σ beam and a B-axis Σ beam. On the other hand, the ΔAZ beam is formed by multiplying the difference beam formed by dividing the B-axis array of the linear array on the horizontal axis (AZ axis) into two openings and the Σ beam on the A axis. On the other hand, the ΔEL beam is formed by multiplying the difference beam formed by dividing the A-axis array of the linear array of the vertical axis (EL axis) into two openings and the Σ beam of the B-axis. After forming the Σ, ΔAZ, and ΔEL beams, the error voltage is calculated by the following equation.
Figure 0006622118

この誤算電圧と角度(AZ,EL)を予めテーブル化しておき、観測した誤差電圧によりテーブルを引用して、角度(AZ、EL)を出力すればよい。この様子を図10に示す。 The miscalculated voltage and angle (AZ, EL) may be tabulated in advance, and the angle (AZ, EL) may be output by quoting the table based on the observed error voltage. This is shown in FIG.

なお、サブアレイからのマルチビーム出力のデータ容量が大きく処理規模が増える場合には、観測空間を分割して、時分割で順に処理してもよい。 In addition, when the data capacity of the multi-beam output from the subarray is large and the processing scale increases, the observation space may be divided and processed sequentially in time division.

以上のように、第1の実施形態では、一次元に配列したN(N≧1)個のサブアレイによる受信アレイ(Xan、n=1〜N)(A軸)と、それと異なる軸(B軸)の一次元に配列したM(M≧1)サブアレイによる受信アレイ(Xbm、m=1〜M)において、A軸とB軸の各々のサブアレイのビーム出力に対して、ビーム合成し、さらに信号処理(FFT、パルス圧縮PC、不要波抑圧等)を実施したA軸とB軸のビーム信号の乗算により、所定の角度範囲のマルチビームを形成する。また、A軸(B軸)でΣ、B軸(A軸)でΔビームを形成して、両軸のビーム出力を乗算することによりΔEL(ΔAZ)ビームを形成して、モノパルス測角を行う。   As described above, in the first embodiment, the receiving array (Xan, n = 1 to N) (A axis) including N (N ≧ 1) subarrays arranged in one dimension and an axis different from the receiving array (B axis) ) In the receiving array (Xbm, m = 1 to M) of M (M ≧ 1) subarrays arranged in one dimension, beam synthesis is performed on the beam outputs of the subarrays of the A axis and the B axis, and further the signal A multi-beam in a predetermined angle range is formed by multiplication of the A-axis and B-axis beam signals subjected to processing (FFT, pulse compression PC, unnecessary wave suppression, etc.). Further, a Σ beam is formed on the A axis (B axis), a Δ beam is formed on the B axis (A axis), and a ΔEL (ΔAZ) beam is formed by multiplying the beam outputs of both axes to perform monopulse angle measurement. .

すなわち、本実施形態によれば、異なる2軸のN段とM列のサブアレイ信号を用いて、各軸でビーム形成後、信号処理することにより、SN(信号対雑音電力)を向上させた上で、ビーム乗算によって平面アレイと同等のマルチビームを処理規模を低減した上で実現することができる。そして、A軸とB軸のいずれか一方をΣビ−ムとΔビームに組み合わせて乗算することにより、全体ビームでΣとΔビームを形成して、モノパルス測角を行うことができる。   That is, according to the present embodiment, signal processing is performed after beam formation on each axis using N-stage and M-column subarray signals of two different axes, thereby improving SN (signal to noise power). Thus, a multi-beam equivalent to a planar array can be realized by beam multiplication while reducing the processing scale. Then, by multiplying any one of the A axis and the B axis in combination with the Σ beam and the Δ beam, the entire beam can form the Σ and Δ beams to perform monopulse angle measurement.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、A軸とB軸のアレイを形成した後、乗算により全体ビームを形成する手法について述べた。本実施形態では、不要波抑圧用の処理をするために、補助アンテナを形成する手法について述べる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the method of forming the entire beam by multiplication after forming the array of the A axis and the B axis has been described. In the present embodiment, a method for forming an auxiliary antenna in order to perform processing for suppressing unnecessary waves will be described.

図11は第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図、図12は補助アンテナを形成する様子を示す概念図である。図11において、図1と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。図11に示すアンテナ装置は、A軸系統のサブアレイ出力の一部とB軸系統のサブアレイ出力の一部を取り出して、それぞれ信号処理器60A1〜60ANa,60B1〜60BNbに入力し、2乗演算によるSN低下対策としての信号処理を実施し、仮想アレイ変換器70において、受信Na(Na≦N)×受信Nb(Nb≦M)の乗算演算を行い、その仮想サブアレイ出力のうち、補助ch選定器71で所定のNaux素子を選定して補助chとして、信号処理器50に対して不要波抑圧処理を実施する。   FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the antenna device according to the second embodiment, and FIG. 12 is a conceptual diagram showing how an auxiliary antenna is formed. 11, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described here. The antenna apparatus shown in FIG. 11 takes out a part of the sub-array output of the A-axis system and a part of the sub-array output of the B-axis system, and inputs them to the signal processors 60A1 to 60ANa and 60B1 to 60BNb, respectively, by square calculation. Signal processing is performed as a measure against SN degradation, the virtual array converter 70 performs a multiplication operation of received Na (Na ≦ N) × received Nb (Nb ≦ M), and the auxiliary channel selector of the virtual subarray output In step 71, a predetermined Naux element is selected and used as an auxiliary channel to perform unnecessary wave suppression processing on the signal processor 50.

ここで、不要波抑圧処理として、代表的なSLC(SideLobe Canceller、非特許文献7参照)の原理を図13と図14に示す。SLCは、全体開口で形成した主ビームのサイドローブ方向から到来する不要波を、補助アンテナの受信信号を用いて抑圧する処理である。そのために、図14に示すウェイト処理回路により、主アンテナ(主ch)61で受けたΣ信号と補助アンテナ(補助ch)621〜62Naで受けた補助信号AUX1〜AUXNaを乗算器63,64で乗算した後、LPF(Low Pass Filter)65,66の出力を通過させて対応するチャンネルの補助信号との相関演算を実施し、相関があれば乗算器67,68でウェイトを変化させて、減算器69により補助chに乗算した信号を主chの信号から減算する。このアダプテーションにより、出力には不要波を抑圧した信号が得られる。これをアンテナパターンで説明すると、図12に示すようになる。すなわち、ウェイトを変化させると、主chのサイドローブレベルと補助chの振幅と位相が揃うので、減算することによって不要波の到来方向にヌルが形成され、これによって不要波を抑圧することができる。このアダプテーションは、STAP(特許文献1参照)におけるクラッタと不要波を抑圧する際の空間軸の補助アンテナとしても用いることができる。また、主chのサイドローブからの不要波レベルと補助chの不要波レベルとを比較して、補助ch>主chの場合に、受信OFFとすることにより、パルス状の不要波やクラッタを抑圧するSLB(非特許文献7参照)の補助アンテナとても使うことができる。また、主chとしてΣビームについて述べたが、主chとしてΔAZとΔELビームに適用してもよい。   Here, as unnecessary wave suppression processing, the principle of typical SLC (SideLobe Canceller, see Non-Patent Document 7) is shown in FIGS. SLC is a process of suppressing unnecessary waves that arrive from the side lobe direction of the main beam formed by the entire aperture using the received signal of the auxiliary antenna. For this purpose, multipliers 63 and 64 multiply the Σ signal received by the main antenna (main ch) 61 and the auxiliary signals AUX1 to AUXNa received by the auxiliary antennas (auxiliary ch) 621 to 62Na by the weight processing circuit shown in FIG. After that, the outputs of LPFs (Low Pass Filters) 65 and 66 are passed to perform the correlation calculation with the auxiliary signal of the corresponding channel. If there is a correlation, the weights are changed by the multipliers 67 and 68, and the subtractor The signal obtained by multiplying the auxiliary ch by 69 is subtracted from the main ch signal. By this adaptation, a signal in which unnecessary waves are suppressed is obtained at the output. This will be described with reference to the antenna pattern as shown in FIG. That is, when the weight is changed, the side lobe level of the main channel and the amplitude and phase of the auxiliary channel are aligned, so that subtraction forms a null in the direction of arrival of the unwanted wave, thereby suppressing the unwanted wave. . This adaptation can also be used as an auxiliary antenna on the spatial axis when suppressing clutter and unwanted waves in STAP (see Patent Document 1). Also, by comparing the unwanted wave level from the side lobe of the main channel and the unwanted wave level of the auxiliary channel, if the auxiliary channel is greater than the main channel, the reception is turned off to suppress pulsed unwanted waves and clutter. SLB (see Non-Patent Document 7) auxiliary antenna can be used very much. Further, although the Σ beam has been described as the main channel, it may be applied to the ΔAZ and ΔEL beams as the main channel.

次に本実施形態の内容として、この補助アンテナをA軸とB軸の実アレイに用いて、仮想アレイにより構成する手法について述べる。補助アンテナで用いる仮想アレイ素子を生成するために、(1)式の信号を用いて両ベクトルの乗算を行うと、次式となる。

Figure 0006622118
Next, as a content of the present embodiment, a method of configuring the auxiliary antenna in a virtual array using the A-axis and B-axis real arrays will be described. In order to generate a virtual array element used in the auxiliary antenna, multiplication of both vectors using the signal of equation (1) yields the following equation.
Figure 0006622118

次に、各要素は次式となる。

Figure 0006622118
Next, each element becomes the following equation.
Figure 0006622118

ここで、A軸アレイとB軸アレイの離隔距離が小さい場合を考えて、ka=kbとすると、次式となる。

Figure 0006622118
Here, when the distance between the A-axis array and the B-axis array is small, and ka = kb, the following equation is obtained.
Figure 0006622118

これは、図12に示すように、乗算演算により、anとbmの位置ベクトルの加算の位置に仮想素子信号が生成されることを示している。これはMIMO(Multiple Input Multiple Output、非特許文献2参照)において、Nachの送信信号とNbchの受信信号より、Na×Nbの仮想アレイ信号を得る方式に相当する。この場合、送信して受信する信号に対して自動的に乗算演算を実施しているのに対して、本方式では仮想アレイ変換器70において、受信Na(Na≦N)×受信Nb(Nb≦M)の乗算演算を行っていることに相当する。この仮想サブアレイ(素子)のうち、補助ch選定器71で所定のNaux素子を選定すれば、補助chとして用いることができる。なお、仮想アレイ変換器70の前の信号処理器60A1〜60ANa,60B1〜60BNbにおいては、前述の通り、2乗演算を行うことによるSN低下への対策として信号処理を実施することで、SNを向上させている。   This indicates that a virtual element signal is generated at the position where the position vectors of an and bm are added, as shown in FIG. This corresponds to a method of obtaining a Na × Nb virtual array signal from a Nach transmission signal and a Nbch reception signal in MIMO (Multiple Input Multiple Output, see Non-Patent Document 2). In this case, the multiplication operation is automatically performed on the signal to be transmitted and received. In this method, the virtual array converter 70 receives Na (Na ≦ N) × reception Nb (Nb ≦ N). This corresponds to performing the multiplication operation of M). If a predetermined Naux element is selected from the virtual subarray (element) by the auxiliary channel selector 71, it can be used as an auxiliary channel. In addition, in the signal processors 60A1 to 60ANa and 60B1 to 60BNb before the virtual array converter 70, as described above, by performing signal processing as a countermeasure against SN reduction by performing a square operation, the SN is reduced. It is improving.

以上のように、第2の実施形態では、一次元に配列したN(N≧1)個のサブアレイによる受信アレイ(Xan、n=1〜N)(A軸)と、それと異なる軸(B軸)の一次元に配列したM(M≧1)サブアレイによる受信アレイ(Xbm、m=1〜M)において、A軸とB軸の各々のサブアレイのビーム出力に対して、ビーム合成し、更に信号処理(FFT、パルス圧縮PC、不要波抑圧等)を実施したA軸とB軸のビーム信号の乗算により、所定の角度範囲のマルチビームを形成し、また、A軸とB軸のサブアレイ信号に必要に応じて信号処理を実施した後、サブアレイ間の乗算により形成した補助チャンネルを用いて、マルチビームの信号処理を実施する。すなわち、異なる2軸のN段とM列のサブアレイ信号を用いて、各軸でビーム形成後、信号処理することにより、SNを向上させた上で、ビーム乗算により、平面アレイと同等のマルチビームを形成することができる。更に、異なる2軸の信号処理によりSNを向上させた後の素子乗算により、仮想アレイによる補助アンテナを形成し、不要波抑圧(クラッタ)等の信号処理を、処理規模を低減した上で実現することができる。   As described above, in the second embodiment, the receiving array (Xan, n = 1 to N) (A axis) by N (N ≧ 1) subarrays arranged in one dimension and the axis different from the receiving array (B axis) ) In a receiving array (Xbm, m = 1 to M) of M (M ≧ 1) subarrays arranged in one dimension, beam synthesis is performed on the beam outputs of the subarrays of the A axis and the B axis, and further the signal Multi-beams of a predetermined angle range are formed by multiplying the A-axis and B-axis beam signals that have undergone processing (FFT, pulse compression PC, unnecessary wave suppression, etc.), and the sub-array signals of the A-axis and B-axis are also converted. After performing signal processing as necessary, multi-beam signal processing is performed using an auxiliary channel formed by multiplication between subarrays. That is, by using N-stage and M-column sub-array signals of two different axes and performing signal processing after beam formation on each axis, the SN is improved, and then multi-beam equivalent to a planar array is obtained by beam multiplication. Can be formed. Furthermore, by performing element multiplication after improving SN by different two-axis signal processing, an auxiliary antenna is formed by a virtual array, and signal processing such as unnecessary wave suppression (clutter) is realized with a reduced processing scale. be able to.

なお、第1の実施形態及び第2の実施形態は、受信装置について述べたが、送信装置を加えれば、レーダ装置を構成することができる。また、上記実施形態はそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   In the first embodiment and the second embodiment, the receiving apparatus has been described. However, if a transmitting apparatus is added, a radar apparatus can be configured. Moreover, the said embodiment is not limited as it is, In an implementation stage, it can change and implement a component within the range which does not deviate from the summary. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

10A1〜10AN,10B1〜10BM…サブアレイ、111〜11sn…アンテナ素子、121〜12sn…増幅器、13…周波数変換器、14…AD変換器、15…サブアレイビーム合成器、20A1〜20ABsa,20B1〜20BBsb…ビーム合成器、30A1〜30ABall,30B1〜30BBall…信号処理器、40…ビーム乗算器、50…信号処理器、60A1〜60ANa,60B1〜60BNb…信号処理器、70…仮想アレイ変換器、71…補助ch選定器。   10A1 to 10AN, 10B1 to 10BM ... subarray, 111 to 11 sn ... antenna element, 121 to 12 sn ... amplifier, 13 ... frequency converter, 14 ... AD converter, 15 ... subarray beam combiner, 20A1 to 20ABsa, 20B1 to 20BBsb ... Beam combiner, 30A1-30ABall, 30B1-30BBall ... signal processor, 40 ... beam multiplier, 50 ... signal processor, 60A1-60ANa, 60B1-60BNb ... signal processor, 70 ... virtual array converter, 71 ... auxiliary Ch selector.

Claims (6)

第1の軸(A軸)に沿って一次元に配列したN(N≧1)個のサブアレイによりNチャンネル×サブアレイビーム数Bsa(Bsa≧1)のビーム出力を得る第1の受信アレイと、
前記A軸と異なる第2の軸(B軸)に沿って一次元に配列したM(M≧1)個のサブアレイによりMチャンネル×サブアレイビーム数Bsb(Bsb≧1)のビーム出力を得る第2の受信アレイと、
前記A軸のサブレアレイのビーム数N×Bsaのビーム出力をBba(Bba≧1)系統で合成してA軸のビーム数N×Bsa×Bba=Baallのビーム合成信号を生成し、前記B軸のサブアレイのビーム数M×Bsbのビーム出力をBbb(Bbb≧1)系統で合成してB軸のビーム数M×Bsb×Bbb=Bballのビーム合成信号を生成するビーム合成器と、
前記ビーム合成器で取得された前記A軸のビーム数Baallのビーム合成信号と前記B軸のビーム数Bballのビーム合成信号とを乗算して所定の角度範囲にビーム数Baall×Bball=Ballのマルチビームを形成する信号処理器と
を具備するアンテナ装置。
A first receiving array that obtains a beam output of N channels × number of subarray beams Bsa (Bsa ≧ 1) by N (N ≧ 1) subarrays arranged one-dimensionally along the first axis (A axis);
A beam output of M channels × number of subarray beams Bsb (Bsb ≧ 1) is obtained by M (M ≧ 1) subarrays arranged one-dimensionally along a second axis (B axis) different from the A axis. A receiving array of
A beam output of the beam number N × Bsa of the A-axis sub-array is synthesized by a Bba (Bba ≧ 1) system to generate a beam synthesized signal of the beam number N × Bsa × Bba = Baall of the A axis, A beam synthesizer that combines the beam output of the number M × Bsb of the sub-arrays with a Bbb (Bbb ≧ 1) system to generate a beam synthesis signal of the number of B-axis beams M × Bsb × Bbb = Bball ;
Multiplying a beam number Baall × Bball = Ball within a predetermined angle range by multiplying the beam synthesis signal of the beam number Baall of the A axis acquired by the beam combiner and the beam synthesis signal of the beam number Bball of the B axis. An antenna device comprising a signal processor for forming a beam.
前記信号処理器は、
前記A軸のビーム合成信号でA軸の和ビームを形成し、前記B軸のビーム合成信号でB軸の和ビームを形成し、前記A軸の和ビームの出力及び前記B軸の和ビームの出力を乗算して全体の和ビームを形成し、
前記B軸のサブアレイを開口2分割して前記B軸の差ビームを形成し、前記B軸の差ビームの出力及び前記A軸の和ビームの出力を乗算して縦軸の差ビームを形成し、前記全体の和ビームの出力及び前記縦軸の差ビームの出力を用いてモノパルス測角を行う第1の測角処理、及び、前記A軸のサブアレイを開口2分割して前記A軸の差ビームを形成し、前記A軸の差ビームの出力及び前記B軸の和ビームの出力を乗算して横軸の差ビームを形成し、前記全体の和ビームの出力及び前記横軸の差ビームの出力を用いてモノパルス測角を行う第2の測角処理の少なくともいずれか一方の測角処理を行う
請求項1記載のアンテナ装置。
The signal processor is
The A-axis sum beam is formed by the A-axis beam synthesis signal, the B-axis sum beam is formed by the B-axis beam synthesis signal, the output of the A-axis sum beam, and the B-axis sum beam Multiply the output to form the whole sum beam,
The B-axis sub-array is divided into two apertures to form the B-axis difference beam, and the vertical axis difference beam is formed by multiplying the B-axis difference beam output and the A-axis sum beam output. A first angle measurement process that performs monopulse angle measurement using the output of the entire sum beam and the difference beam output of the vertical axis, and the difference of the A axis by dividing the A-axis sub-array into two apertures. Forming a beam, and multiplying the output of the difference beam of the A axis and the output of the sum beam of the B axis to form a difference beam of the horizontal axis, and the output of the total sum beam and the difference beam of the horizontal axis The antenna apparatus according to claim 1, wherein at least one of the second angle measurement processes for performing monopulse angle measurement using the output is performed.
前記信号処理器は、さらに、前記A軸のサブアレイから選定されるいずれかのサブアレイまたは素子の信号と前記B軸のサブアレイから選定されるいずれかのサブアレイまたは素子の信号とを乗算して仮想サブアレイによる補助チャンネルの信号を取得し、前記補助チャンネルの信号を用いて前記マルチビームの出力の不要波抑圧の信号処理を行う請求項1記載のアンテナ装置。 The signal processor further multiplies the signal of any subarray or element selected from the A-axis subarray by the signal of any subarray or element selected from the B-axis subarray to generate a virtual subarray. It acquires the signal of the auxiliary channel by, using said signals of the auxiliary channel intends row signal processing of the unnecessary signal suppression of the output of the multi-beam according to claim 1 antenna device according. 観測範囲に送信ビームを形成する送信アンテナと、
第1の軸(A軸)に沿って一次元に配列したN(N≧1)個のサブアレイによりNチャンネル×サブアレイビーム数Bsa(Bsa≧1)のビーム出力を得る第1の受信アレイと、
前記A軸と異なる第2の軸(B軸)に沿って一次元に配列したM(M≧1)個のサブアレイによりMチャンネル×サブアレイビーム数Bsb(Bsb≧1)のビーム出力を得る第2の受信アレイと、
前記A軸のサブレアレイのビーム数N×Bsaのビーム出力をBba(Bba≧1)系統で合成してA軸のビーム数N×Bsa×Bba=Baallのビーム合成信号を生成し、前記B軸のサブアレイのビーム数M×Bsbのビーム出力をBbb(Bbb≧1)系統で合成してB軸のビーム数M×Bsb×Bbb=Bballのビーム合成信号を生成するビーム合成器と、
前記ビーム合成器で取得された前記A軸のビーム数Baallのビーム合成信号と前記B軸のビーム数Bballのビーム合成信号とを乗算して所定の角度範囲にビーム数Baall×Bball=Ballのマルチビームを形成する信号処理器と
を具備するレーダ装置。
A transmission antenna that forms a transmission beam in the observation range;
A first receiving array that obtains a beam output of N channels × number of subarray beams Bsa (Bsa ≧ 1) by N (N ≧ 1) subarrays arranged one-dimensionally along the first axis (A axis);
A beam output of M channels × number of subarray beams Bsb (Bsb ≧ 1) is obtained by M (M ≧ 1) subarrays arranged one-dimensionally along a second axis (B axis) different from the A axis. A receiving array of
A beam output of the beam number N × Bsa of the A-axis sub-array is synthesized by a Bba (Bba ≧ 1) system to generate a beam synthesized signal of the beam number N × Bsa × Bba = Baall of the A axis, A beam synthesizer that combines the beam output of the number M × Bsb of the sub-arrays with a Bbb (Bbb ≧ 1) system to generate a beam synthesis signal of the number of B-axis beams M × Bsb × Bbb = Bball ;
Multiplying a beam number Baall × Bball = Ball within a predetermined angle range by multiplying the beam synthesis signal of the beam number Baall of the A axis acquired by the beam combiner and the beam synthesis signal of the beam number Bball of the B axis. A radar apparatus comprising a signal processor for forming a beam.
前記信号処理器は、
前記A軸のビーム合成信号でA軸の和ビームを形成し、前記B軸のビーム合成信号でB軸の和ビームを形成し、前記A軸の和ビームの出力及び前記B軸の和ビームの出力を乗算して全体の和ビームを形成し、
前記B軸のサブアレイを開口2分割して前記B軸の差ビームを形成し、前記B軸の差ビームの出力及び前記A軸の和ビームの出力を乗算して縦軸の差ビームを形成し、前記全体の和ビームの出力及び前記縦軸の差ビームの出力を用いてモノパルス測角を行う第1の測角処理、及び、前記A軸のサブアレイを開口2分割して前記A軸の差ビームを形成し、前記A軸の差ビームの出力及び前記B軸の和ビームの出力を乗算して横軸の差ビームを形成し、前記全体の和ビームの出力及び前記横軸の差ビームの出力を用いてモノパルス測角を行う第2の測角処理の少なくともいずれか一方の測角処理を行う
請求項4記載のレーダ装置。
The signal processor is
The A-axis sum beam is formed by the A-axis beam synthesis signal, the B-axis sum beam is formed by the B-axis beam synthesis signal, the output of the A-axis sum beam, and the B-axis sum beam Multiply the output to form the whole sum beam,
The B-axis sub-array is divided into two apertures to form the B-axis difference beam, and the vertical axis difference beam is formed by multiplying the B-axis difference beam output and the A-axis sum beam output. A first angle measurement process that performs monopulse angle measurement using the output of the entire sum beam and the difference beam output of the vertical axis, and the difference of the A axis by dividing the A-axis sub-array into two apertures. Forming a beam, and multiplying the output of the difference beam of the A axis and the output of the sum beam of the B axis to form a difference beam of the horizontal axis, and the output of the total sum beam and the difference beam of the horizontal axis The radar apparatus according to claim 4, wherein at least one of the second angle measurement processing that performs monopulse angle measurement using the output is performed.
前記信号処理器は、さらに、前記A軸のサブアレイから選定されるいずれかのサブアレイまたは素子の信号と前記B軸のサブアレイから選定されるいずれかのサブアレイまたは素子の信号とを乗算して仮想サブアレイによる補助チャンネルの信号を取得し、前記補助チャンネルの信号を用いて前記マルチビームの出力の不要波抑圧の信号処理を行う請求項4記載のレーダ装置。 The signal processor further multiplies the signal of any subarray or element selected from the A-axis subarray by the signal of any subarray or element selected from the B-axis subarray to generate a virtual subarray. The radar apparatus according to claim 4, wherein the signal of the auxiliary channel is acquired and signal processing for suppressing unnecessary waves of the multi-beam output is performed using the signal of the auxiliary channel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7210178B2 (en) * 2018-07-23 2023-01-23 株式会社東芝 Receiving system, radar system and signal processing method
CN109343015B (en) * 2018-11-28 2020-09-22 中国空空导弹研究院 Calibration device and calibration method for alignment of mechanical axis and electric axis of guidance radar

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60119482A (en) * 1983-11-30 1985-06-26 Mitsubishi Electric Corp Radar equipment
JP2646880B2 (en) * 1991-04-23 1997-08-27 三菱電機株式会社 Airborne radar equipment
JPH071844B2 (en) * 1991-09-11 1995-01-11 宇宙開発事業団 Antenna pattern processing method
FR2792116B1 (en) * 1999-04-07 2003-06-27 Agence Spatiale Europeenne DIGITAL BEAM TRAINING
JP4383977B2 (en) * 2004-06-30 2009-12-16 株式会社東芝 Adaptive antenna device
GB0517680D0 (en) * 2005-08-31 2005-10-05 Roke Manor Research Phased array radar
JP2012222725A (en) * 2011-04-13 2012-11-12 Toshiba Corp Active array antenna device

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