JP2003215232A - 偏波レーダ装置およびそのパルス送受信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏波レーダ装置にステップ周波数方式を組合
わせ観測時間の短縮と、距離分解能の劣化を抑えた新た
な偏波レーダ装置を得ること。 【解決手段】 互いに異なる偏波特性を有する第一と第
二の送受信アンテナから同時に互いに異なる周波数のパ
ルスを送信しかつ上記周波数を段階的に変化させてパル
スを複数回送信する送信機と、目標から反射されたパル
スを上記第一の送受信アンテナおよび上記第二の送受信
アンテナで受信し上記受信パルスを周波数によって分離
した後に中間周波信号に周波数変換し位相検波した受信
信号をＡＤ変換して出力する受信機と、上記受信信号を
メモリに蓄積しその蓄積された上記受信信号から逆フー
リエ変換によってレンジプロフィールを求める信号処理
手段とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、偏波面の異なる
2つ以上のアンテナで電波を送受信して目標の偏波特性
を観測するための偏波レーダ（ポラリメトリックレー
ダ）に関するもので、特にその距離分解能向上と観測時
間の短縮化に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高い距離分解能のレーダ装置とし
て、例えば文献、Donald R. Wehner，"High-Resolution
Radar," second edition， Artech House，pp.197-20
9，1995 に従来のステップ周波数方式のレーダ装置が示
されている。図６は上記文献に示された従来のステップ
周波数方式のレーダ装置を示す構成ブロック図であり、
図７は図６の動作を説明するための図である。

【０００３】図６において、１は複数のパルスを送信す
る送信機、２は後述の制御回路４から入力される周波数
制御信号に基づいて周波数を設定した信号を出力するス
テップ周波数発振器、３は送信機１に対してトリガ信号
を発生するパルス変調器である。

【０００４】５は送受信を切り換える送受切換器、６は
送受切換器５を介して送信機１から送信される複数のパ
ルスを空間に放射し、また、目標から反射されたパルス
を受けるアンテナ、７はアンテナ６からのパルスを受信
して受信信号として出力する受信機、８は受信機７から
の受信信号を記憶するメモリ、２２はメモリ８から読み
出されたデータを逆フーリエ変換してレンジプロフィー
ルを求める逆フーリエ変換回路である。制御回路４はス
テップ周波数発振器２に対して周波数制御信号を出力す
るとともに、メモリ８に対して送信周波数データを出力
する。１０は上述の制御回路４、メモリ８および逆フー
リエ変換回路２２からなる信号処理器である。

【０００５】次に、この従来のステップ周波数方式のレ
ーダ装置の動作について、図６，図７を参照して説明す
る。ステップ周波数発振器２は、制御回路４から入力さ
れる周波数制御信号に基づいて周波数を設定した局部発
振器信号を出力する。制御回路４は、各パルス毎に周波
数が段階的に変化するように、周波数制御信号を制御し
て、ステップ周波数発振器２に出力する。この時、第ｍ
番目に送信されるパルスの周波数Ｆ（ｍ）は、周波数初
期値をＦｏ、周波数ステップ値を△Ｆとして、下記の式
（１）に基づいて設定される。ただし、ｍ＝１，２，・
・・，Ｍであり、Ｍは送信パルス数である。

【０００６】

【数１】

【０００７】送信機１は、ステップ周波数発振器２の出
力を増幅し、パルス変調器３の送信トリガ信号に同期し
て、周期Ｔでパルスを繰り返し生成して出力する。送信
機１から出力されたパルスは、送受切換器５を介してア
ンテナ６に給電され、アンテナ６より空間に放射され
る。図７（ａ）は、Ｍ個のパルスが周期Ｔ秒で放射され
る様子を、横軸を時刻にして示した図である。また、図
７（ｂ）は、放射される各パルスの周波数を示してい
る。図７に示すパルス列が一回の観測に用いるパルスの
一組である。したがって、一回の観測にはＭＴ秒の時間
がかかる。

【０００８】次いで、アンテナ６は、目標から反射され
たパルスを受信する。図７（ａ）のエコーパルスは、送
信されたパルスが目標から反射されて、その反射波がｔ
秒後に受信される様子を表している。目標からのエコー
は次のパルスを送信する前に受信される必要があるの
で、ｔ＜Ｔである。アンテナ６で受信されたパルスは送
受切換器５を介して受信機７に出力される。この受信機
７に入力されたパルスは、ビデオ信号に周波数変換され
た後、位相検波及びディジタル変換され、受信信号とし
て信号処理器１０に出力される。

【０００９】信号処理器１０は、各パルス毎に受信信号
を、制御回路４より入力された送信周波数データととも
にメモリ８に記憶する。次いで信号処理器１０は、メモ
リ８に記憶された受信信号を各送信周波数毎に読み出
し、これらのデータを逆フーリエ変換回路２２に送る。
逆フーリエ変換回路２２は、入力された受信信号に対し
て逆フーリエ変換処理を実行し、目標のレンジプロファ
イルを合成する。この時、距離分解能△Ｒは、送信され
るパルスの周波数ステップ値を△Ｆ、パルス数をｍ、光
速をｃとして、下記の式（２）で与えられる。

【００１０】

【数２】

【００１１】以上のように、上記ステップ周波数方式に
よれば、システムの瞬時帯域を広げることなく、高い距
離分解能を得ることができるが、一回の観測にＭＴ秒の
時間がかかる。

【００１２】また、文献 " F.T.Ulaby，C.Elachi， "Po
larimetry for Geoscience Applications," Artech Hou
se，pp.281−285，1990 に、従来の偏波レーダ装置（ポ
ラリメトリックレーダ）の構成が示されている。図８
は、上記文献に示された従来の偏波レーダ装置を示す構
成ブロック図であり、図９は図８の動作を説明するため
の図である。

【００１３】図８において、１１は送信機、１２は送受
切換器、１３は偏波切換器、１４は第一偏波送受信アン
テナ、１５は第二偏波送受信アンテナ、１６は受信機、
１７は散乱行列蓄積器、１８は表示器である。

【００１４】次に、図８，図9を参照して従来の偏波レ
ーダ装置の動作について説明する。送信機１１で生成し
た広帯域パルスを、送受切換器１２を介して偏波切換器
１３に送る。偏波切換器１３では、第一偏波送受信アン
テナ１４と第二偏波送受信アンテナ１５のうちの第一偏
波送受信アンテナ１４に送信信号を送る。

【００１５】ここで、第一偏波送受信アンテナ１４と第
二偏波送受信アンテナ１５は、偏波特性が互いに直交す
るアンテナの組である。例えば、垂直偏波と水平偏波の
組や、右旋円偏波と左旋円偏波の組などが上記の直交す
る二種類の偏波特性としてよく知られている。

【００１６】第一偏波送受信アンテナ１４、または、第
二偏波送受信アンテナ１５から送信された信号は観測対
象によって散乱される。これらは第一偏波送受信アンテ
ナ１４および第二偏波送受信アンテナ１５を介して偏波
切換器１３に送られる。これらの信号は送受切換器１２
を介して、それぞれ受信機１６に送られる。受信機で復
調された信号は観測対象の反射強度Ｓ11, Ｓ12の形で、
散乱行列蓄積器１７に保存される。ここで、Ｓijは、第
ｊ偏波送受信アンテナで送信して第ｉ偏波送受信アンテ
ナで受信して観測された、観測対象の反射係数を表す。

【００１７】同様に、送信機１１で生成した広帯域パル
スを、送受切換器１２を介して偏波切換器１３に送り、
これを第二偏波送受信アンテナ１５から目標に照射して
同様の処理を繰り返すことにより、観測対象の反射係数
Ｓ２１，Ｓ２２を得る。これを同様に散乱行列蓄積器１
７に保存する。第一偏波送受信アンテナ１４と第二偏波
送受信アンテナ１５の各時刻の動作モードについて図９
に示している。図中のインターバルが、偏波レーダによ
って取得されるデータＳ１１,Ｓ１２,Ｓ２１,Ｓ２２の
一組を得るのに要する処理のひとまとめである。したが
って、偏波レーダによって上記データＳ１１，Ｓ１２を
取得するのに要する時間をＴ秒とすると、偏波レーダに
よって上記一組のデータＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２
２を取得するのに要する時間は２Ｔ秒である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の偏波レーダ
装置に、上記従来のステップ周波数方式を組合わせて、
距離分解能の向上を図るには、例えば偏波レーダ装置の
構成として、図６のアンテナ６を、図８の偏波切換器１
３、第一偏波送受信アンテナ１４、及び第二偏波送受信
アンテナ１５とで置き換えた構成とし、図１０に示すよ
うに、従来の偏波レーダ装置と同様に、第一偏波送受信
アンテナと第二偏波送受信アンテナとから、交互に送信
を行いつつ、送信パルスの周波数を△Ｆだけ変化させて
行く方法で観測を行うことが考えられる。ところが、上
記のような偏波レーダ装置の構成により、図１０に示す
方法で観測を行った場合は、一組のデータを得るために
２ＭＴ秒かかり、観測時間が長くなる。観測対象とレー
ダ装置の相対位置が動揺するような場合、即ち、観測対
象が移動する場合や、レーダプラットフォームが動揺す
る等の場合には、この動揺に起因する位相成分が受信パ
ルスに含まれるため、距離分解能が劣化する。観測時間
が長くなるとこの影響が顕著になり、距離分解能の劣化
が大きくなるという問題がある。

【００１９】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、偏波レーダ装置にステップ
周波数方式を組合わせ観測時間の短縮を図り、観測対象
とレーダ装置の相対位置が動揺するような場合も距離分
解能の劣化を抑えた、偏波レーダ装置を得ることを目的
とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係わる発明の偏波レーダ装置は、互い
に異なる偏波特性を有する第一の送受信アンテナと第二
の送受信アンテナと、上記第一の送受信アンテナと上記
第二の送受信アンテナとから同時に互いに異なる周波数
のパルスを送信しかつ上記周波数を段階的に変化させて
パルスを複数回送信する送信機と、目標から反射された
パルスを上記第一の送受信アンテナおよび上記第二の送
受信アンテナで受信し上記受信パルスを周波数によって
分離した後に中間周波信号に周波数変換し位相検波した
受信信号をＡ／Ｄ変換して出力する受信機と、上記受信
信号をメモリに蓄積しその蓄積された上記受信信号から
逆フーリエ変換によってレンジプロフィールを求める信
号処理手段と、を備えることを特徴とする。

【００２１】また、請求項２に係わる発明の偏波レーダ
装置は、請求項１記載の偏波レーダ装置における送信機
が、上記第一の送受信アンテナからは、周波数が一定の
周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＭ個（Ｍ
は整数）のパルスを送信するとともに、同時に、上記第
二の送受信アンテナからは、上記第一の送受信アンテナ
からＫ番目（Ｋは２以上、Ｍ以下の整数）に送信するパ
ルスと同一の周波数を最初に送信し次いで上記一定の周
波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＭ−Ｋ個の
パルスを送信し次いでＭ−Ｋ＋２番目に上記第一の送受
信アンテナから最初に送信するパルスと同一の周波数の
パルスを送信し再び上記一定の周波数幅で単調に増加あ
るいは減少する順番にＫ−２個のパルスを送信すること
を特徴とする。

【００２２】また、請求項３に係わる発明の偏波レーダ
装置は、請求項１記載の偏波レーダ装置における送信機
が、上記第一の送受信アンテナからは、周波数が一定の
周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番に２Ｎ個
（Ｎは整数）のパルスを送信し、同時に、上記第二の送
受信アンテナからは、上記第一の送受信アンテナからＮ
＋１番目に送信するパルスと同一の周波数を最初に送信
し次いで上記一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少
する順番にＮ−１個のパルスを送信し次いでＮ＋１番目
に上記第一の送受信アンテナから最初に送信するパルス
と同一の周波数のパルスを送信し再び上記一定の周波数
幅で単調に増加あるいは減少する順番にＮ−１個のパル
スを送信することを特徴とする。

【００２３】また、請求項４に係わる発明の偏波レーダ
装置のパルス送受信方法は、以下のステップを備えたこ
とを特徴とする、先ず、互いに異なる偏波特性を有する
第一の送受信アンテナと第二の送受信アンテナとから、
同時に、互いに異なる周波数のパルスを送信しかつ上記
周波数を段階的に変化させてパルスを複数回送信するス
テップ、次いで、目標から反射されたパルスを上記第一
の送受信アンテナおよび上記第二の送受信アンテナで受
信してこれらの受信パルスを周波数によって分離するス
テップ、次いで、分離された各受信パルスを中間周波信
号に周波数変換しさらに位相検波しＡ／Ｄ変換して受信
信号を得るステップ、次いで、上記受信信号を逆フーリ
エ変換してレンジプロフィールを求めるステップ。

【００２４】また、請求項５に係わる発明の偏波レーダ
装置のパルス送受信方法は、請求項４記載の偏波レーダ
装置のパルス送受信方法のパルスを送信するステップ
が、以下であることを特徴とする、互いに異なる偏波特
性を有する第一の送受信アンテナと第二の送受信アンテ
ナとから、同時に、上記第一の送受信アンテナからは、
周波数が一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少する
順番にＭ個（Ｍは整数）のパルスを送信するとともに、
上記第二の送受信アンテナからは、上記第一の送受信ア
ンテナからＫ番目（Ｋは２以上、Ｍ以下の整数）に送信
するパルスと同一の周波数を最初に送信し次いで上記一
定の周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＭ−
Ｋ個のパルスを送信し次いでＭ−Ｋ＋２番目に上記第一
の送受信アンテナから最初に送信するパルスと同一の周
波数のパルスを送信し再び上記一定の周波数幅で単調に
増加あるいは減少する順番にＫ−２個のパルスを送信す
るステップ。

【００２５】また、請求項６に係わる発明の偏波レーダ
装置のパルス送受信方法は、請求項４記載の偏波レーダ
装置のパルス送受信方法のパルスを送信するステップ
が、以下であることを特徴とする、互いに異なる偏波特
性を有する第一の送受信アンテナと第二の送受信アンテ
ナとから、同時に、上記第一の送受信アンテナからは、
周波数が一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少する
順番に２Ｎ個（Ｎは整数）のパルスを送信するととも
に、上記第二の送受信アンテナからは、上記第一の送受
信アンテナからＮ＋１番目に送信するパルスと同一の周
波数を最初に送信し次いで上記一定の周波数幅で単調に
増加あるいは減少する順番にＮ−１個のパルスを送信し
次いでＮ＋１番目に上記第一の送受信アンテナから最初
に送信するパルスと同一の周波数のパルスを送信し再び
上記一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番
にＮ−１個のパルスを送信するステップ。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の偏波レーダ装置の実施の形態１を示す構成ブロック図
である。図１において、３１と３２は複数のパルスを送
信する送信機、３３と３４は後述の制御回路３６から入
力される周波数制御信号に基づいて周波数を設定した信
号を出力するステップ周波数発振器、３５は送信機３１
と送信機３２に対してトリガ信号を発生するパルス変調
器である。

【００２７】３７と３８は送受信を切り替える送受切換
器、３９は送受切換器３７を介して送信機３１から送信
される複数のパルスを空間に放射し、また目標から反射
されたパルスを受ける第一偏波送信アンテナ、４０は送
受切換器３８を介して送信機３２から送信される複数の
パルスを空間に放射し、また目標から反射されたパルス
を受ける第二偏波送信アンテナ、４３は第一偏波送信ア
ンテナ３９と第二偏波送信アンテナ４０から送信され、
目標から反射されたパルスを受信して受信信号として出
力する受信機、４４はアンテナ４０からのパルスを受信
して受信信号として出力する受信機、４５は受信機４３
と受信機４４からの受信信号を記憶するメモリ、４６は
メモリ４５から読み出されたデータを逆フーリエ変換し
てレンジプロフィールを求める逆フーリエ変換回路であ
る。制御回路３６はステップ周波数発振器３３と３４に
対して周波数制御信号を出力するとともに、メモリ４５
に対して送信周波数データを出力する。４７は上述の制
御回路３６、メモリ４５および逆フーリエ変換回路４６
を備えた信号処理器である。

【００２８】図３は、図1の受信機４３の内部構成例を
示す構成ブロック図である。なお、受信機４４について
も同様の構成であるので説明を省く。図３において、４
３１は高周波増幅器、４３２ａと４３２ｂはミキサ、４
３３ａと４３３ｂは帯域通過フィルタ、４３４ａと４３
４ｂは中間周波増幅器、４３５ａと４３５ｂは位相検波
器、４３６ａと４３６ｂは低域通過フィルタ、４３７は
Ａ／Ｄ変換器であり、その他は図１と同様である。

【００２９】次に、図1，図２，図３を参照して、この
発明の偏波レーダ装置の実施の形態1の動作について説
明する。ステップ周波数発振器３３と３４は、制御回路
３６から入力される周波数制御信号に基づいてそれぞれ
周波数を設定した局部発振器信号を同時に出力する。た
だし、制御回路３６は、ステップ周波数発振器３３と３
４が出力する信号の周波数が互いに異なるように、周波
数制御信号を制御する。例えば、送信パルスの周波数は
以下の式（３），式（４），式（５）のように設定する
ことができる。

【００３０】制御回路３６は、各パルス毎に周波数が段
階的に変化するように、周波数制御信号を制御して、ス
テップ周波数発振器３３に出力する。この時、第ｍ番目
に送信されるパルスの周波数Ｆ1（ｍ）は、周波数初期
値をＦｏ、周波数ステップ値を△Ｆとして、下記の式
（３）に基づいて設定される。但し、ｍ＝１，２，・・
・，Ｍであり、Ｍは送信パルス数である。

【００３１】

【数３】

【００３２】同時に、制御回路３６は周波数制御信号を
制御して、ステップ周波数発振器３４から、第ｍ番目に
送信されるパルスの周波数Ｆ2（ｍ）を下記の式
（４），式（５）で表される周波数に設定する。式
（４），式（５）において、Ｋは２以上、Ｍ以下の整数
である。

【００３３】

【数４】

【００３４】送信機３１は、ステップ周波数発振器３３
の出力を増幅し、パルス変調器３５の送信トリガ信号に
同期して、周期Ｔでパルスを繰り返し生成して出力す
る。同時に、送信機３２は、ステップ周波数発振器３４
の出力を増幅し、パルス変調器３５の送信トリガ信号に
同期して、周期Ｔでパルスを繰り返し生成して出力す
る。送信機３１から出力されたパルスは、送受切換器３
７を介して第一偏波送受信アンテナ３９に給電され、第
一偏波送受信アンテナ３９より空間に放射される。これ
と同時に、送信機３２から出力されたパルスは、送受切
換器３８を介して第二偏波送受信アンテナ４０に給電さ
れ、第二偏波送受信アンテナ４０より空間に放射され
る。（ＳＴ１）

【００３５】図２（ａ）は、第一偏波送受信アンテナ３
９よりＭ個のパルスが周期Ｔ秒で放射される様子を、Ｍ
＝８、Ｋ＝２の場合を例にとって横軸を時刻、縦軸を各
パルスの周波数にして示した図である。また、図２
（ｂ）は、同様に第二偏波送受信アンテナ４０よりＭ個
のパルスが周期Ｔ秒で放射される様子を示している。図
２に示すパルス列が一回の観測に用いるパルスの一組で
ある。第一偏波送受信アンテナ３９と、第二偏波送受信
アンテナ４０はｍ番目のパルスを同時に送信するため、
一回の観測はＭＴ秒の時間で行うことができる。

【００３６】次いで、第一偏波送受信アンテナ３９と第
二偏波送受信アンテナ４０は、目標から反射されたパル
スを受信する。この際、いずれのアンテナにおいても、
第一偏波送受信アンテナ３９と第二偏波送受信アンテナ
４０から同時に送信されたパルスが目標で反射されたパ
ルスを同時に受信するため、受信機４３と受信機４４に
おいては、同時に受信したこれらのパルスを分離する必
要がある。この実施の形態１の構成においては、第一偏
波送受信アンテナ３９と第二偏波送受信アンテナ４０が
送信したパルスの周波数が異なることを利用し、以下に
説明する図３の受信機を介してこれらのパルスを分離す
る。（ＳＴ２）

【００３７】ここで、図３を参照して受信機４３の動作
について概要を説明する。なお、受信機４４についても
同様であるので説明を省く。第一偏波送受信アンテナ３
９から、送受切換器３７を介して受信機４３に送られた
受信パルスは、まず高周波増幅器４３１に送られる。高
周波増幅器４３１は入力された受信パルスの振幅を増幅
してミキサ４３２ａと４３２ｂに送る。ミキサ４３２ａ
と４３２ｂは、それぞれステップ周波数発振器３３と３
４から出力される局部発振器信号と受信信号を混合し
て、受信信号の周波数を中間周波数帯に変換して出力す
る。ステップ周波数発振器３３から出力される局部発振
器信号は第一偏波送受信アンテナ３９から送信されるパ
ルスの周波数に対応しているため、ミキサ４３２ａから
出力され、帯域通過フィルタ４３３ａを通過した信号
は、第一偏波送受信アンテナ３９から送信されて、目標
で反射したエコーの成分である。同様に、ステップ周波
数発振器３４から出力される局部発振器信号は第二偏波
送受信アンテナ４０から送信されるパルスの周波数に対
応しているため、ミキサ４３２ｂから出力され、帯域通
過フィルタ４３３ｂを通過した信号は、第二偏波送受信
アンテナ４０から送信されて、目標で反射したエコーの
成分である。

【００３８】上記により、第一偏波送受信アンテナ３９
と第二偏波送受信アンテナ４０とから同時に送信されて
目標で反射され、第一偏波送受信アンテナによって同時
に受信された二つのパルスは分離されて、それぞれ、帯
域通過フィルタ４３３ａと４３３ｂの出力信号に現れ
る。

【００３９】次に、帯域通過フィルタ４３３ａと４３３
ｂの出力信号は、それぞれ中間周波増幅器４３４ａと４
３４ｂへ送られる。中間周波増幅器４３４ａと４３４ｂ
によって増幅された信号はそれぞれ位相検波器４３５ａ
と４３５ｂに入力される。位相検波器４３５ａと４３５
ｂは、入力された信号の位相検波を行い、Ｉ信号とＱ信
号をそれぞれ出力する。位相検波器４３５ａと４３５ｂ
による位相検波後の信号は、それぞれ低域通過フィルタ
４３６ａと４３６ｂを通過した後、Ａ／Ｄ変換器４３７
によって、ディジタル信号に変換されて、受信機４３の
出力として出力される。（ＳＴ３）

【００４０】上記の動作により、受信機４３の出力信号
は、観測対象の反射強度Ｓ11（ｍ）, Ｓ12（ｍ）に対応
した受信信号である。ここで、Ｓij（ｍ）は、第ｊ偏波
送受信アンテナで送信されたｍ番目のパルスが第ｉ偏波
送受信アンテナで受信して観測された観測対象の反射係
数を表す。また、受信機４４は受信機４３と同様な動作
をし、受信機４４の出力信号は、観測対象の反射強度Ｓ
21（ｍ）, Ｓ22（ｍ）に対応した受信信号である。特
に、第一偏波送受信アンテナ３９と第二偏波送受信アン
テナ４０の偏波特性が互いに直交する場合は、Ｓ11
（ｍ）, Ｓ12（ｍ）, Ｓ21（ｍ）, Ｓ22（ｍ）は、周知
のように、観測対象の散乱行列の各成分を表す。

【００４１】信号処理器４７は、各パルス毎に受信信号
を、制御回路３６より入力された送信周波数データとと
もにメモリ４５に記憶する。次いで、信号処理器４７
は、メモリ４５に記憶された受信信号を各偏波チャネル
（ここでは、送受偏波の組み合わせのことを偏波チャネ
ルと呼ぶ）、各送信周波数毎に読み出し、これらのデー
タを逆フーリエ変換回路４６に送る。逆フーリエ変換回
路４６は、入力された受信信号に対して逆フーリエ変換
処理を実行し、各偏波チャネル毎に目標のレンジプロフ
ァイルを合成する。（ＳＴ４）

【００４２】実施の形態２．この発明の偏波レーダ装置
の実施の形態１の構成においては、第一偏波送受信アン
テナ３９と第二偏波送受信アンテナ４０から同時に送信
されるパルスの周波数が互いに異なっていればよいが、
ステップ周波数発振器３４から、送信されるパルスの数
Ｍが偶数で、Ｍ＝２Ｎ（Ｎは整数）と表すことができる
場合は、第ｍ番目に送信されるパルスの周波数Ｆ２
（ｍ）を以下の式（６），式（７）で表される周波数に
設定することによって、第一偏波送受信アンテナ３９と
第二偏波送受信アンテナ４０から同時に送信されるパル
スの周波数差を一定に保つことができる。

【００４３】

【数５】

【００４４】図４はこの発明の偏波レーダ装置の実施の
形態２の動作を説明するための図である。式（６），式
（７）のように周波数を設定した場合の各パルスの周波
数を、Ｍ＝８（Ｎ＝４）の場合を例にとって示した図で
ある。図４（ａ）は第一偏波送受信アンテナ３９よりＭ
（＝２Ｎ）個のパルスが周期Ｔ秒で放射される様子を、
横軸を時刻、縦軸を各パルスの周波数にして示した図で
あって、図２（ａ）と同一である。また、図４（ｂ）
は、同様に第二偏波送受信アンテナ４０よりＭ（＝２
Ｎ）個のパルスが式（６），式（７）によって設定され
た周波数で、周期Ｔ秒で放射される様子を示している。

【００４５】以上の実施の形態１および実施の形態２に
よれば、偏波レーダとステップ周波数方式とを組合わせ
て、偏波レーダの距離分解能を向上する際に、一回の観
測に２ＭＴ秒かかっていたものを、ＭＴ秒に短縮するこ
とができるとともに、観測対象とレーダ位置の相対位置
が動揺するような場合も距離分解能の劣化を抑えること
ができる。

【００４６】実施の形態３．図５はこの発明の偏波レー
ダ装置のパルス送受信方法の実施の形態３を説明するフ
ローチャートである。以下のステップを備えたことを特
徴とする偏波レーダ装置のパルス送受信方法である。先
ず、ステップ１では、互いに異なる偏波特性を有する第
一偏波送信アンテナと第二偏波送信アンテナから同時に
互いに異なる周波数のパルスを送信し、かつ周波数を階
段的に変化させて順番にパルスを送信し、次にステップ
２では、目標から反射されたパルスを上記第一偏波送信
アンテナと第二偏波送信アンテナで受信し、これらの受
信パルスを周波数によって分離し、次にステップ３で
は、上記分類された各受信パルスを中間周波信号に周波
数変換し、更に位相検波、Ａ／Ｄ変換をして受信信号を
得て、次にステップ４では、上記受信信号を逆フーリェ
変換してレンジプロフィールを求めるものである。

【００４７】実施の形態４．この発明の実施の形態４
は、この発明の偏波レーダ装置のパルス送受信方法の実
施の形態３のステップ１の送信するステップとして以下
のステップを備えたことを特徴とするものである。図２
と図５及び式（３），式（４），式（５）を参照して、
互いに異なる偏波特性を有する第一の送受信アンテナと
第二の送受信アンテナのうち、上記第一の送受信アンテ
ナからは、周波数が一定の周波数幅で単調に増加あるい
は減少する順番にＭ個（Ｍは整数）のパルスを送信する
とともに、同時に、上記第二の送受信アンテナからは、
上記第一の送受信アンテナからＫ番目（Ｋは２以上、Ｍ
以下の整数）に送信するパルスと同一の周波数を最初に
送信し、次いで上記一定の周波数幅で単調に増加あるい
は減少する順番にＭ−Ｋ個のパルスを送信し、次いでＭ
−Ｋ＋２番目に上記第一の送受信アンテナから最初に送
信するパルスと同一の周波数のパルスを送信し、再び上
記一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番に
Ｋ−２個のパルスを送信するものである。

【００４８】実施の形態５．この発明の実施の形態５
は、この発明の偏波レーダ装置のパルス送受信方法の実
施の形態３のステップ１の送信するステップとして以下
のステップを備えたことを特徴とするものである。図４
と図５及び式（３），式（６），式（７）を参照して、
互いに異なる偏波特性を有する第一の送受信アンテナと
第二の送受信アンテナのうち、上記第一の送受信アンテ
ナからは、周波数が一定の周波数幅で単調に増加あるい
は減少する順番に２Ｎ個（Ｎは整数）のパルスを送信す
るとともに、同時に上記第二の送受信アンテナからは、
上記第一の送受信アンテナからＮ＋１番目に送信するパ
ルスと同一の周波数を最初に送信し、次いで上記一定の
周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＮ−１個
のパルスを送信し、次いでＮ＋１番目に上記第一の送受
信アンテナから最初に送信するパルスと同一の周波数の
パルスを送信し、再び上記一定の周波数幅で単調に増加
あるいは減少する順番にＮ−１個のパルスを送信するも
のである。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係わる発明に
よれば、互いに異なる偏波特性を有する第一の送受信ア
ンテナと第二の送受信アンテナとから同時に互いに異な
る周波数のパルスを送信しかつ上記周波数を段階的に変
化させてパルスを複数回送信する送信機と、目標から反
射されたパルスを上記第一の送受信アンテナおよび上記
第二の送受信アンテナで受信し上記受信パルスを周波数
によって分離後に中間周波信号に周波数変換し位相検波
した受信信号をＡ／Ｄ変換して出力する受信機と、上記
受信信号をメモリを介して逆フーリエ変換によってレン
ジプロフィールを求める信号処理手段と、を備えること
により、観測時間の短縮を図り、また、観測対象とレー
ダ装置の相対位置が動揺するような場合も距離分解能の
劣化を抑えた、偏波レーダ装置を得ることができる。

【００５０】また、請求項２に係わる発明によれば、請
求項１記載の偏波レーダ装置における送信機が、上記第
一の送受信アンテナからは、周波数が一定の周波数幅で
単調に増加あるいは減少する順番にＭ個（Ｍは整数）の
パルスを送信するとともに、同時に、上記第二の送受信
アンテナからは、上記第一の送受信アンテナからＫ番目
（Ｋは２以上、Ｍ以下の整数）に送信するパルスと同一
の周波数を最初に送信し、次いで上記一定の周波数幅で
単調に増加あるいは減少する順番にＭ−Ｋ個のパルスを
送信し、次いでＭ−Ｋ＋２番目に上記第一の送受信アン
テナから最初に送信するパルスと同一の周波数のパルス
を送信し、再び上記一定の周波数幅で単調に増加あるい
は減少する順番にＫ−２個のパルスを送信することによ
り、観測時間の短縮を図り、また、観測対象とレーダ装
置の相対位置が動揺するような場合も距離分解能の劣化
を抑えた、偏波レーダ装置を得ることができる。

【００５１】また、請求項３に係わる発明によれば、請
求項１記載の偏波レーダ装置における送信機が、上記第
一の送受信アンテナからは、周波数が一定の周波数幅で
単調に増加あるいは減少する順番に２Ｎ個（Ｎは整数）
のパルスを送信し、同時に、上記第二の送受信アンテナ
からは、上記第一の送受信アンテナからＮ＋１番目に送
信するパルスと同一の周波数を最初に送信し次いで上記
一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＮ
−１個のパルスを送信し次いでＮ＋１番目に上記第一の
送受信アンテナから最初に送信するパルスと同一の周波
数のパルスを送信し再び上記一定の周波数幅で単調に増
加あるいは減少する順番にＮ−１個のパルスを送信する
ことにより、観測時間の短縮を図り、また、観測対象と
レーダ装置の相対位置が動揺するような場合も距離分解
能の劣化を抑えた、偏波レーダ装置を得ることができ
る。

【００５２】また、請求項４に係わる発明によれば、請
求項４記載の偏波レーダ装置のパルス送受信方法は、以
下のステップを備えたことにより、観測時間の短縮を図
り、また、観測対象とレーダ装置の相対位置が動揺する
ような場合も距離分解能の劣化を抑えた、偏波レーダ装
置のパルス送受信方法を得ることができる。先ず、互い
に異なる偏波特性を有する第一の送受信アンテナと第二
の送受信アンテナとから、同時に、互いに異なる周波数
のパルスを送信しかつ上記周波数を段階的に変化させて
パルスを複数回送信するステップ、次いで、目標から反
射されたパルスを上記第一の送受信アンテナおよび上記
第二の送受信アンテナで受信してこれらの受信パルスを
周波数によって分離するステップ、次いで、分離された
各受信パルスを中間周波信号に周波数変換しさらに位相
検波しＡ／Ｄ変換して受信信号を得るステップ、次い
で、上記受信信号を逆フーリエ変換してレンジプロフィ
ールを求めるステップ。

【００５３】また、請求項５に係わる発明によれば、請
求項４記載の偏波レーダ装置のパルス送受信方法のパル
スを送信するステップが、以下のステップを備えたこと
により観測時間の短縮を図り、また、観測対象とレーダ
装置の相対位置が動揺するような場合も距離分解能の劣
化を抑えた、偏波レーダ装置のパルス送受信方法を得る
ことができる。互いに異なる偏波特性を有する第一の送
受信アンテナと第二の送受信アンテナとから、同時に、
上記第一の送受信アンテナからは、周波数が一定の周波
数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＭ個（Ｍは整
数）のパルスを送信するとともに、上記第二の送受信ア
ンテナからは、上記第一の送受信アンテナからＫ番目
（Ｋは２以上、Ｍ以下の整数）に送信するパルスと同一
の周波数を最初に送信し次いで上記一定の周波数幅で単
調に増加あるいは減少する順番にＭ−Ｋ個のパルスを送
信し次いでＭ−Ｋ＋２番目に上記第一の送受信アンテナ
から最初に送信するパルスと同一の周波数のパルスを送
信し再び上記一定の周波数幅で単調に増加あるいは減少
する順番にＫ−２個のパルスを送信するステップ。

【００５４】また、請求項６に係わる発明によれば、請
求項４記載の偏波レーダ装置のパルス送受信方法のパル
スを送信するステップが、以下のステツプを備えたこと
により、観測時間の短縮を図り、また、観測対象とレー
ダ装置の相対位置が動揺するような場合も距離分解能の
劣化を抑えた、偏波レーダ装置のパルス送受信方法を得
ることができる。互いに異なる偏波特性を有する第一の
送受信アンテナと第二の送受信アンテナとから、同時
に、上記第一の送受信アンテナからは、周波数が一定の
周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番に２Ｎ個
（Ｎは整数）のパルスを送信するとともに、上記第二の
送受信アンテナからは、上記第一の送受信アンテナから
Ｎ＋１番目に送信するパルスと同一の周波数を最初に送
信し次いで上記一定の周波数幅で単調に増加あるいは減
少する順番にＮ−１個のパルスを送信し次いでＮ＋１番
目に上記第一の送受信アンテナから最初に送信するパル
スと同一の周波数のパルスを送信し再び上記一定の周波
数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＮ−１個のパ
ルスを送信するステップ。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の偏波レーダ装置の実施の形態1を
示す構成ブロック図である。

【図２】 図１の動作を説明するための図である。

【図３】 図１の受信機の内部構成例を示す構成ブロッ
ク図である。

【図４】 この発明の偏波レーダ装置の実施の形態２の
動作を説明するための図である。

【図５】 この発明の偏波レーダ装置のパルス送受信方
法の実施の形態３を説明するフローチャートである。

【図６】 従来のステップ周波数方式のレーダ装置を示
す構成ブロック図である。

【図７】 図６の動作を説明するための図である。

【図８】 従来の偏波レーダ装置を示す構成ブロック図
である。

【図９】 図８の動作を説明するための図である。

【図１０】 従来の偏波レーダ装置とステップ周波数方
式を組合わせた場合の動作を説明するための図である。

【符号の説明】

３１ 送信機、 ３２ 送信機、 ３３ ステップ
周波数発振器、 ３４ ステップ周波数発振器、
３５ パルス変調器、 ３６ 制御回路、３７ 送受
切替器、 ３８ 送受切替器、 ３９ 第一偏波送
受信アンテナ、 ４０ 第二偏波送受信アンテナ、
４３ 受信機、 ４４ 受信機、 ４５ メモ
リ、 ４６ 逆フーリエ変換回路、 ４７ 信号処
理器、４３１ 高周波増幅器、 ４３２ ミキサ、
４３３ 帯域通過フィルタ、 ４３４ 中間周波増
幅器、 ４３５ 位相検波器、 ４３６ 低域通過
フィルタ、 ４３７ Ａ／Ｄ変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野中 親房 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AB06 AD01 AD05 AD14 AH02 AH31 AH34 AH35 AH39 AJ13 AK22 AK25 BD01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに異なる偏波特性を有する第一の送
   受信アンテナと第二の送受信アンテナと、上記第一の送
   受信アンテナと上記第二の送受信アンテナとから同時に
   互いに異なる周波数のパルスを送信しかつ上記周波数を
   段階的に変化させてパルスを複数回送信する送信機と、
   目標から反射されたパルスを上記第一の送受信アンテナ
   および上記第二の送受信アンテナで受信し上記受信パル
   スを周波数によって分離した後に中間周波信号に周波数
   変換し位相検波した受信信号をＡ／Ｄ変換して出力する
   受信機と、上記受信信号をメモリに蓄積しその蓄積され
   た上記受信信号から逆フーリエ変換によってレンジプロ
   フィールを求める信号処理手段と、を備えることを特徴
   とする偏波レーダ装置。
2. 【請求項２】 上記送信機は、 上記第一の送受信アンテナからは、周波数が一定の周波
   数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＭ個（Ｍは整
   数）のパルスを送信するとともに、同時に、上記第二の
   送受信アンテナからは、上記第一の送受信アンテナから
   Ｋ番目（Ｋは２以上、Ｍ以下の整数）に送信するパルス
   と同一の周波数を最初に送信し次いで上記一定の周波数
   幅で単調に増加あるいは減少する順番にＭ−Ｋ個のパル
   スを送信し次いでＭ−Ｋ＋２番目に上記第一の送受信ア
   ンテナから最初に送信するパルスと同一の周波数のパル
   スを送信し再び上記一定の周波数幅で単調に増加あるい
   は減少する順番にＫ−２個のパルスを送信することを特
   徴とする請求項１記載の偏波レーダ装置。
3. 【請求項３】 上記送信機は、 上記第一の送受信アンテナからは、周波数が一定の周波
   数幅で単調に増加あるいは減少する順番に２Ｎ個（Ｎは
   整数）のパルスを送信するとともに、同時に、上記第二
   の送受信アンテナからは、上記第一の送受信アンテナか
   らＮ＋１番目に送信するパルスと同一の周波数を最初に
   送信し次いで上記一定の周波数幅で単調に増加あるいは
   減少する順番にＮ−１個のパルスを送信し次いでＮ＋１
   番目に上記第一の送受信アンテナから最初に送信するパ
   ルスと同一の周波数のパルスを送信し再び上記一定の周
   波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＮ−１個の
   パルスを送信することを特徴とする請求項１記載の偏波
   レーダ装置。
4. 【請求項４】 以下のステップを備えたことを特徴とす
   る偏波レーダ装置のパルス送受信方法、 先ず、互いに異なる偏波特性を有する第一の送受信アン
   テナと第二の送受信アンテナとから、同時に互いに異な
   る周波数のパルスを送信しかつ上記周波数を段階的に変
   化させてパルスを複数回送信するステップ、 次いで、目標から反射されたパルスを上記第一の送受信
   アンテナおよび上記第二の送受信アンテナで受信してこ
   れらの受信パルスを周波数によって分離するステップ、 次いで、分離された各受信パルスを中間周波信号に周波
   数変換しさらに位相検波しＡ／Ｄ変換して受信信号を得
   るステップ、 次いで、上記受信信号を逆フーリエ変換してレンジプロ
   フィールを求めるステップ。
5. 【請求項５】 パルスを送信するステップが以下である
   ことを特徴とする請求項４記載の偏波レーダ装置のパル
   ス送受信方法、 互いに異なる偏波特性を有する第一の送受信アンテナと
   第二の送受信アンテナとから、同時に、上記第一の送受
   信アンテナからは、周波数が一定の周波数幅で単調に増
   加あるいは減少する順番にＭ個（Ｍは整数）のパルスを
   送信するとともに、上記第二の送受信アンテナからは、
   上記第一の送受信アンテナからＫ番目（Ｋは２以上、Ｍ
   以下の整数）に送信するパルスと同一の周波数を最初に
   送信し次いで上記一定の周波数幅で単調に増加あるいは
   減少する順番にＭ−Ｋ個のパルスを送信し次いでＭ−Ｋ
   ＋２番目に上記第一の送受信アンテナから最初に送信す
   るパルスと同一の周波数のパルスを送信し再び上記一定
   の周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＫ−２
   個のパルスを送信するステップ。
6. 【請求項６】 パルスを送信するステップが以下である
   ことを特徴とする請求項４記載の偏波レーダ装置のパル
   ス送受信方法、 互いに異なる偏波特性を有する第一の送受信アンテナと
   第二の送受信アンテナとから、同時に、上記第一の送受
   信アンテナからは、周波数が一定の周波数幅で単調に増
   加あるいは減少する順番に２Ｎ個（Ｎは整数）のパルス
   を送信するとともに、上記第二の送受信アンテナから
   は、上記第一の送受信アンテナからＮ＋１番目に送信す
   るパルスと同一の周波数を最初に送信し次いで上記一定
   の周波数幅で単調に増加あるいは減少する順番にＮ−１
   個のパルスを送信し次いでＮ＋１番目に上記第一の送受
   信アンテナから最初に送信するパルスと同一の周波数の
   パルスを送信し再び上記一定の周波数幅で単調に増加あ
   るいは減少する順番にＮ−１個のパルスを送信するステ
   ップ。