JP2015169507A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の受信系統からの受信信号の振幅/位相誤差を補正するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that corrects amplitude / phase errors of received signals from a plurality of receiving systems.
DBF(Digital Beam Forming)機能を有するレーダ装置は、アレイアンテナとともに用いられ、同時に複数のビームを形成するマルチビーム形成や、ビーム形成時に妨害波を抑圧できるなど、アンテナシステムの機能や性能の向上に寄与する。 A radar device having a DBF (Digital Beam Forming) function is used with an array antenna to improve the function and performance of the antenna system, such as multi-beam formation that simultaneously forms multiple beams, and suppression of interfering waves during beam formation. Contribute.
DBF機能を有するレーダ装置は、アレイアンテナや信号処理装置などから構成される。DBFとしては、アンテナ素子から直接ビームを形成するフルアレイDBFや、複数のアンテナ素子を束ねてサブアレイとして受信し、ビームを形成するサブアレイDBFがある。いずれのDBFにおいても、アレイアンテナからの受信信号は、信号増幅及び周波数変換機能を持つ複数の送受信モジュールにおいて受信され、信号処理装置内のビーム形成部において受信ビームを指定方向に形成する。 A radar apparatus having a DBF function includes an array antenna and a signal processing apparatus. DBFs include a full array DBF that directly forms a beam from antenna elements, and a subarray DBF that forms a beam by bundling a plurality of antenna elements and receiving them as a subarray. In any DBF, a reception signal from the array antenna is received by a plurality of transmission / reception modules having signal amplification and frequency conversion functions, and a reception beam is formed in a specified direction in a beam forming unit in the signal processing device.
ここでレーダ装置では、各送受信モジュールの振幅/位相を合わせるための波面調整を行う。この波面調整では、アレイアンテナに対して連続した基準信号を注入し、各送受信モジュールの受信信号を信号処理装置に入力する。信号処理装置では、各送受信モジュールからの受信信号をデジタル信号に変換し、位相検波回路においてI/Q信号に変換する。さらに、I/Q信号から受信波面に対応した振幅/位相を求める。 Here, the radar apparatus performs wavefront adjustment for matching the amplitude / phase of each transmission / reception module. In this wavefront adjustment, a continuous reference signal is injected into the array antenna, and the received signal of each transmitting / receiving module is input to the signal processing device. In the signal processing device, the received signal from each transmission / reception module is converted into a digital signal and converted into an I / Q signal in the phase detection circuit. Further, the amplitude / phase corresponding to the reception wavefront is obtained from the I / Q signal.
例えば、特許文献1に記載されたレーダ装置では、予め所定の環境条件で基準信号を受信したときの振幅/位相を求めておき、基準データとして記憶しておく。そして、運用時において、アレイアンテナから再び注入した基準信号を受信して位相/振幅を求め、基準データからの変動を基に補正データを算出する。これにより、装置の温度変動などがあっても受信波面を揃えることが可能となる(特許文献1)。
For example, in the radar apparatus described in
また、特許文献2に記載されたレーダ装置では、受信信号をデジタル信号に変換した後、いずれかのデジタル信号を基準信号と見なして、その他のデジタル信号を適応フィルタにより適応等価させる構成となっている。これにより、特許文献1の構成で必要となるI/Q信号の収集や補正データの設定などの煩雑な調整作業が不要となり、自動的に波面を調整することができる(特許文献2)。
In the radar apparatus described in Patent Document 2, after converting a received signal into a digital signal, one of the digital signals is regarded as a reference signal, and other digital signals are adaptively equivalent by an adaptive filter. Yes. This eliminates the need for complicated adjustment operations such as the collection of I / Q signals and the setting of correction data required in the configuration of
特許文献1に記載された従来のレーダ装置では、各々の受信系統において予め取得された基準データからの変動のみを補正するため、受信系統間の誤差については補正が困難であるという課題があった。
The conventional radar device described in
また、特許文献2に記載されたレーダ装置では、受信系統間の誤差についても迅速に補正することが可能であるが、特定の受信系統を基準信号と見なして位相等価させるため、その受信系統が故障した際にはレーダ装置が機能しなくなるという課題があった。 In addition, the radar apparatus described in Patent Document 2 can quickly correct errors between reception systems. However, since a specific reception system is regarded as a reference signal and phase equivalent is performed, the reception system is There was a problem that the radar device would not function when it failed.
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、装置の変動や受信系統間の誤差を含めて振幅/位相を迅速に補正することができ、特定の受信系統を基準とすることなく、故障による影響を抑えることが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and can quickly correct the amplitude / phase including fluctuations in the apparatus and errors between the receiving systems, without using a specific receiving system as a reference. An object of the present invention is to provide a radar device that can suppress the influence of failure.
この発明に係るレーダ装置は、複数の受信系統を有するアンテナ部と、前記受信系統のアンテナ部で各々受信した受信信号の間の振幅と位相を調整し、調整後の信号を用いてビームを形成するビーム形成部を有する信号処理手段と、位相基準となる基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記信号処理手段が入力する信号として、前記アンテナ部において受信した受信信号または前記基準信号発生手段が発生する基準信号のいずれかを選択して切替える切替制御手段と、を備えるレーダ装置であって、前記信号処理手段は、前記受信系統ごとに、前記アンテナ部が出力する信号を位相検波し、I/Q信号を出力する複数の位相検波手段と、前記切替制御手段が前記基準信号を選択したときに、各々の前記位相検波手段が出力する前記I/Q信号から補正値を算出する補正値検出手段と、前記切替制御手段が前記アンテナ部において受信した受信信号を選択したときに、前記受信信号を、前記補正値を用いて前記受信系統ごとに複素平面上の所定の座標に変換することで、前記受信系統間の位相を揃えて出力する複数の複素変換手段と、前記複素変換手段の出力を用いてビームを形成するビーム形成手段とを具備する。 A radar apparatus according to the present invention adjusts an amplitude and a phase between an antenna unit having a plurality of reception systems and reception signals respectively received by the antenna units of the reception system, and forms a beam using the adjusted signal A signal processing unit having a beam forming unit, a reference signal generating unit for generating a reference signal serving as a phase reference, and a received signal received by the antenna unit or the reference signal generating unit as a signal input to the signal processing unit Switching control means for selecting and switching any one of the reference signals generated, wherein the signal processing means phase-detects the signal output by the antenna unit for each reception system, A plurality of phase detection means for outputting an I / Q signal, and the I / Q output by each of the phase detection means when the switching control means selects the reference signal Correction value detecting means for calculating a correction value from the signal, and when the switching control means selects a received signal received by the antenna unit, the received signal is converted into a complex plane for each receiving system using the correction value. A plurality of complex conversion means for converting the reception system to the same phase and outputting the same by converting into the predetermined coordinates above, and a beam forming means for forming a beam using the output of the complex conversion means.
この発明によれば、アレイアンテナにおける受信系統間の波面調整を迅速に行え、レーダ装置の安定性を向上させることができる。 According to the present invention, the wavefront adjustment between the reception systems in the array antenna can be quickly performed, and the stability of the radar apparatus can be improved.
以下、図を用いて、この発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるレーダ装置100の構成を示すブロック図である。この発明のレーダ装置100は、アレイアンテナ10、信号処理装置20、基準信号発生器31、受信切替制御器32から構成される。
レーダ装置100は、図示しない各種の装置や機能を含む場合があるが、ここでは、この発明の要旨とする部分のみを説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar apparatus 100 according to
The radar apparatus 100 may include various devices and functions (not shown), but only the part that is the gist of the present invention will be described here.
アレイアンテナ10は、複数のアンテナモジュール11-1〜11-Nと、各アンテナモジュール11-1〜11-Nと接続する送受信モジュール12-1〜12-Nから構成される。
なお、アンテナモジュール11-1〜11-Nとしては、それぞれ単一のアンテナ素子から構成されるフルアレイDBFと、複数のアンテナ素子からサブアレイを形成しているサブアレイDBFがある。フルアレイDBFとサブアレイDBFとでは、受信系統30-1〜30-Nの数と装置の規模に違いがあるが、いずれの場合にも、この発明を適用できる。
The array antenna 10 includes a plurality of antenna modules 11-1 to 11-N and transmission / reception modules 12-1 to 12-N connected to the antenna modules 11-1 to 11-N.
As the antenna modules 11-1 to 11-N, there are a full array DBF formed of a single antenna element and a subarray DBF formed of a plurality of antenna elements. There is a difference in the number of receiving systems 30-1 to 30-N and the scale of the apparatus between the full array DBF and the subarray DBF, but the present invention can be applied to either case.
アンテナモジュール11-1〜11-Nで受信された各々の信号は、送受信モジュール12-1〜12-Nにおいてそれぞれ増幅、帯域制限、周波数変換された後、出力される。
送受信モジュール12-1〜12-Nの一部の機能は、受信装置(図示せず)としてアレイアンテナ10から分離してもよい。
The signals received by the antenna modules 11-1 to 11-N are amplified, band limited, and frequency converted by the transmission / reception modules 12-1 to 12-N, respectively, and then output.
Some functions of the transmission / reception modules 12-1 to 12-N may be separated from the array antenna 10 as a receiving device (not shown).
信号処理装置20は、A/D変換器21-1〜21-Nと、位相検波回路22-1〜22-Nと、補正値検出回路23-1〜23-Nと、複素変換回路24-1〜24-Nとビーム形成部25-1を備える。
信号処理装置20は、送受信モジュール12-1〜12-Nの各々から出力されたアナログ信号を、各A/D変換器21-1〜21-Nにおいてデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換された信号は、それぞれ位相検波回路22-1〜22-Nにおいて位相検波され、I/Q信号に変換される。
The signal processing device 20 includes A / D converters 21-1 to 21-N, phase detection circuits 22-1 to 22-N, correction value detection circuits 23-1 to 23-N, and a
The signal processing device 20 converts the analog signal output from each of the transmission / reception modules 12-1 to 12-N into a digital signal in each of the A / D converters 21-1 to 21-N. The signals converted into digital signals are phase-detected by the phase detection circuits 22-1 to 22-N, respectively, and converted into I / Q signals.
なお、アンテナモジュール11-1と、送受信モジュール12-1と、A/D変換器21-1と、位相検波回路22-1と、補正値検出回路23-1と、複素変換回路24-1で、1つの受信系統30-1を構成し、本実施の形態のレーダ装置はN個の受信系統(30-1〜30-N)を構成する。ビーム形成部25-1は、N個の受信系統30-1〜30-Nからの出力を入力し、レーダ装置100のビーム形成を行う。 The antenna module 11-1, the transmission / reception module 12-1, the A / D converter 21-1, the phase detection circuit 22-1, the correction value detection circuit 23-1, and the complex conversion circuit 24-1. One receiving system 30-1 is configured, and the radar apparatus of the present embodiment configures N receiving systems (30-1 to 30-N). The beam forming unit 25-1 receives the outputs from the N receiving systems 30-1 to 30 -N and performs beam forming for the radar apparatus 100.
次に、レーダ装置100の動作について説明する。
受信切替制御器32は、アレイアンテナ10と信号処理装置20に制御信号を出力することで、アレイアンテナ10と信号処理装置20の動作モードの選択を行う。
Next, the operation of the radar apparatus 100 will be described.
The
まず、信号処理装置20の補正値検出回路23-1〜23-Nが、受信系統30-1〜30-N間の相互の振幅/位相を揃えるための補正値を算出する動作について説明する。 First, the operation in which the correction value detection circuits 23-1 to 23-N of the signal processing device 20 calculate correction values for aligning the mutual amplitude / phase between the reception systems 30-1 to 30-N will be described.
受信切替制御器32は、アレイアンテナ10と信号処理装置20に対して、基準信号を受信するモードを選択する制御信号を出力する。この制御信号を受信したアレイアンテナ10のアンテナモジュール11-1〜11-Nは、基準信号発生器31が出力する連続した基準信号を受信する。この基準信号はレーダ装置100内での位相基準となるパイロット信号となる。
アンテナモジュール11-1〜11-Nが受信した基準信号は、送受信モジュール12-1〜12-N、A/D変換器21-1〜21-N、位相検波回路22-1〜22-Nを介して、I/Q信号として補正値検出回路23-1〜23-Nに入力される。
補正値検出回路23-1〜23-Nは、I/Q信号から補正値を求め、複素変換回路24-1〜24-Nに算出した補正値を出力する。
この補正値は、複数の受信系統30-1〜30-N間の相互の振幅/位相を揃える係数として、後で使用する。
The
The reference signals received by the antenna modules 11-1 to 11-N are sent to the transmission / reception modules 12-1 to 12-N, the A / D converters 21-1 to 21-N, and the phase detection circuits 22-1 to 22-N. And input to the correction value detection circuits 23-1 to 23 -N as I / Q signals.
The correction value detection circuits 23-1 to 23-N obtain correction values from the I / Q signals, and output the calculated correction values to the complex conversion circuits 24-1 to 24-N.
This correction value is used later as a coefficient for aligning the mutual amplitude / phase between the plurality of receiving systems 30-1 to 30-N.
次に、受信切替制御器32は、アレイアンテナ10と信号処理装置20に対して、受信信号を受信するモードを選択する制御信号を出力する。
この制御信号を受信したアレイアンテナ10のアンテナモジュール11-1〜11-Nは、レーダ装置100の外部から到来する電波を受信し、受信した受信信号は、送受信モジュール12-1〜12-N、A/D変換器21-1〜21-N、位相検波回路22-1〜22-Nを介して、I/Q信号として複素変換回路24-1〜24-Nに入力される。
複素変換回路24-1〜24-Nは、受信信号選択時のI/Q信号と補正値検出回路23-1〜23-Nから出力される補正値を複素乗算して、その結果をビーム形成部25-1に出力する。
ここで、複素変換回路24-1〜24-Nの出力は、補正値を複素乗算することにより、複数の受信系統30-1〜30-N間で振幅/位相が揃っているため、ビーム形成部25-1では、所望の状態でビーム形成することができる。
Next, the
The antenna modules 11-1 to 11-N of the array antenna 10 that have received this control signal receive radio waves coming from outside the radar apparatus 100, and the received signals received are the transmission / reception modules 12-1 to 12-N, The signals are input to the complex conversion circuits 24-1 to 24-N as I / Q signals via the A / D converters 21-1 to 21-N and the phase detection circuits 22-1 to 22-N.
The complex conversion circuits 24-1 to 24-N complex-multiply the I / Q signal at the time of reception signal selection and the correction values output from the correction value detection circuits 23-1 to 23-N, and beam-form the result. To the unit 25-1.
Here, the outputs of the complex conversion circuits 24-1 to 24-N have the same amplitude / phase among the plurality of reception systems 30-1 to 30-N by complex multiplication of the correction values. In the part 25-1, the beam can be formed in a desired state.
次に、各構成の詳細動作について説明する。
図2は、補正値検出回路23-1〜23-Nと複素変換回路24-1〜24-Nの構成の一例を示した図である。なお、N個の受信系統30-1〜30-Nはそれぞれ同様の構成となるため、図2においては、図1に示した受信系統のうち、1つの受信系統30-1を例に挙げて説明する。
Next, detailed operation of each component will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the correction value detection circuits 23-1 to 23-N and the complex conversion circuits 24-1 to 24-N. Since the N receiving systems 30-1 to 30-N have the same configuration, in FIG. 2, one receiving system 30-1 is given as an example among the receiving systems shown in FIG. explain.
図2において、補正値検出回路23-1は、サンプリング回路731、規格化係数算出回路741、除算回路751から構成される。
受信切替制御器32からの制御信号により、基準信号を受信するモードが選択されているときにおいて、サンプリング回路731は、位相検波回路22-1から出力されたI/Q信号を所定の期間サンプリングし平均化して基準信号の振幅/位相情報を含むIo/Qo信号を求め、その結果を規格化係数算出回路741と除算回路751に出力する。
In FIG. 2, the correction value detection circuit 23-1 includes a sampling circuit 731, a normalization
When the mode for receiving the reference signal is selected by the control signal from the
規格化係数算出回路741は、Io/Qo信号を用いて規格化係数Kを求める。
例えば、補正値検出回路23-1において、振幅と位相を同時に補正したい場合は、次の式(1)に示すように振幅の2乗を規格化係数Kとする。
また、受信信号の振幅は変えずに位相のみを補正したい場合は、式(2)に示すように振幅値を規格化係数Kとする。ここで、sqrt(X)は、Xの平方根を示す。
The normalization
For example, in the correction value detection circuit 23-1, when the amplitude and the phase are to be corrected simultaneously, the square of the amplitude is set as the normalization coefficient K as shown in the following equation (1).
When it is desired to correct only the phase without changing the amplitude of the received signal, the amplitude value is set as the normalization coefficient K as shown in the equation (2). Here, sqrt (X) represents the square root of X.
除算回路751は、次の式(3)に示すように、Io/Qo信号を規格化係数Kで除して補正値Id/Qdを得る。
ここで係数Aは任意の値であり、A=1としてもよい。また、補正値Id/Qdは、受信切替制御器32から所定のタイミングで出力される制御信号により、基準信号を受信するモードが選択される毎に算出され、更新される。
The division circuit 751 divides the Io / Qo signal by the normalization coefficient K to obtain a correction value Id / Qd as shown in the following equation (3).
Here, the coefficient A is an arbitrary value, and may be A = 1. The correction value Id / Qd is calculated and updated every time a mode for receiving a reference signal is selected by a control signal output from the
次に、受信切替制御器32からの制御信号により、アンテナモジュール11-1が受信信号を受信するモードが選択されているときにおいて、複素変換回路24-1は、式(4)に示すように、位相検波回路22-1から出力されたI/Q信号と、除算回路751から出力された補正値Id/Qdを複素乗算して、補正後のIr/Qr信号をビーム形成部25-1に出力する。
Next, when the mode in which the antenna module 11-1 receives the reception signal is selected by the control signal from the
図3に、複素変換回路24-1における複素座標変換の様子を示す。
基準信号のI/Q信号である座標801=(I,Q)は、複素平面上のI軸上の座標802=(Ir,Qr)に変換される。
FIG. 3 shows a state of complex coordinate transformation in the complex transformation circuit 24-1.
The
このとき、複素変換回路24-1は、複素平面上の任意の座標に変換可能であるが、その場合は補正値Id/Qdを求める回路が複雑化する。
本実施の形態のように、座標変換後の座標をI軸上の座標とすることにより、補正値Id/Qdを求める回路を除算回路751のように簡易化できる。
At this time, the complex conversion circuit 24-1 can convert to arbitrary coordinates on the complex plane. In this case, however, the circuit for obtaining the correction value Id / Qd becomes complicated.
By using the coordinates after coordinate conversion as coordinates on the I axis as in this embodiment, a circuit for obtaining the correction value Id / Qd can be simplified as in the division circuit 751.
図4は、他の複素座標変換の方法を説明する図である。
図4に示すように座標変換後の座標812をQ軸上の座標とすることにより、同様にId/Qdを求める回路を簡易化できる。この場合の除算回路751における変換は、式(5)に示す式となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining another method of complex coordinate transformation.
As shown in FIG. 4, by setting the coordinate 812 after coordinate conversion as the coordinate on the Q axis, a circuit for obtaining Id / Qd can be simplified in the same manner. In this case, the conversion in the dividing circuit 751 is an expression shown in Expression (5).
このように、本実施の形態に係るレーダ装置100は、上記の構成により、複数の受信系統30-1〜30-Nにおいて補正された複素座標は、受信切替制御器32により基準信号を受信するモードが選択されたときに複素平面上の同一の点となるように補正されるため、その後、受信切替制御器32により受信信号を受信するモードが選択された場合は、複数の受信系統30-1〜30-N間で振幅/位相を揃えられる。
As described above, in the radar apparatus 100 according to the present embodiment, the complex coordinate corrected in the plurality of reception systems 30-1 to 30-N receives the reference signal by the
この発明では、レーダ装置100を構成する複数の受信系統30-1〜30-Nは、レーダ装置100内の基準信号発生器31が出力する基準信号を受信したときに複素平面上のI軸上又はQ軸上の仮想的な基準座標に変換されるため、温度や圧力など所定の装置環境を安定化させた上で、基準用のデータを予め取得する必要がない。また、装置変動や受信系統間の誤差を含めて、迅速に振幅/位相を揃えることができる。
In the present invention, the plurality of receiving systems 30-1 to 30-N constituting the radar apparatus 100 are on the I axis on the complex plane when receiving the reference signal output from the
また、本実施の形態に係るレーダ装置100は、N個の受信系統30-1〜30-Nのうちの特定の受信系統を基準とすることなく、複数の受信系統30-1〜30-N間の振幅/位相を揃えることができるため、いずれかの受信系統が故障してもビーム形成を継続することができ、故障の影響を最小限に抑えることができる。
さらに、特定の受信系統を基準とする場合は従来2つの受信系統の信号を基に補正値を求める必要があったが、この発明によれば単一のI/Q信号を基に補正値を求めるため、ばらつきが小さくなるという利点がある。
Also, the radar apparatus 100 according to the present embodiment has a plurality of reception systems 30-1 to 30-N without using a specific reception system among the N reception systems 30-1 to 30-N as a reference. Therefore, even if any of the receiving systems fails, beam forming can be continued, and the influence of the failure can be minimized.
Furthermore, when a specific receiving system is used as a reference, it has been necessary to obtain a correction value based on signals of two receiving systems. However, according to the present invention, a correction value is obtained based on a single I / Q signal. Therefore, there is an advantage that variation is reduced.
なお、図2に示す構成により算出される補正値は、CPU等による演算により算出ことができるが、FPGA(Field Programmable Gate Array)のようなデジタル回路でも容易に実現できる。そのため、上記の補正演算を高速かつ並列的に処理することができ、運用の合間で補正値を算出して適用することができる。例えば、運用時に定期的に基準信号に切り替えて、補正値を更新することにより、装置内部の温度や設置環境により変動する振幅/位相を随時補正でき、長時間の運用でも安定した性能を維持することができる。 The correction value calculated by the configuration shown in FIG. 2 can be calculated by calculation by a CPU or the like, but can be easily realized by a digital circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array). Therefore, the above correction calculation can be processed in parallel at high speed, and correction values can be calculated and applied between operations. For example, by periodically switching to a reference signal during operation and updating the correction value, the amplitude / phase that varies depending on the temperature and installation environment inside the device can be corrected as needed, and stable performance can be maintained even during long-term operation. be able to.
さらには、補正値Id/Qdを保持する複数のメモリ領域を備えることで、アンテナシステムの動作モードを切り替えたときに同時に補正値Id/Qdを切り替えることにより、迅速にレーダ装置の動作モードを変えることができる。例えば、空間に放射・受信する電波の波長を切り替えた場合、波長により複数の受信系統間で振幅/位相がずれる場合があるが、波長を変えた基準信号を予めサンプリングして複数の補正値Id/Qdを保持しておく。運用時に波長を切り替えた場合でも、素早く装置の補正値Id/Qdを選択された波長に合った最適な値に切り替えることにより装置の性能を保つことができる。 Furthermore, by providing a plurality of memory areas for holding the correction values Id / Qd, the operation mode of the radar apparatus can be quickly changed by simultaneously switching the correction values Id / Qd when the operation mode of the antenna system is switched. be able to. For example, when the wavelength of a radio wave radiated / received in space is switched, the amplitude / phase may be shifted between a plurality of receiving systems depending on the wavelength. However, a plurality of correction values Id are obtained by sampling a reference signal with a changed wavelength in advance. / Qd is held. Even when the wavelength is switched during operation, the performance of the apparatus can be maintained by quickly switching the correction value Id / Qd of the apparatus to an optimal value that matches the selected wavelength.
この発明の実施の形態は上記に限るものではない。例えば、図2に示す補正値検出回路23-1はフィードフォワード型の構成となっているが、図5に示すようにフィードバック型の構成とすることができる。
図5に示す構成においては、サンプリング回路732に入力するI/Q信号は位相検波回路22-1からの出力ではなく、複素変換回路24-1を介して間引き/フィルタ回路772から出力されたIf/Qf信号を用いる。
受信切替制御器32により、基準信号発生器31が出力する基準信号を受信するモードが選択されてサンプリングする場合、複素変換回路24-1は補正値Id/Qdを複素乗算せずに位相検波回路22-1のI/Q信号をそのまま出力するか、あるいは補正値をId=1、Qd=0にリセットして複素乗算する。
The embodiment of the present invention is not limited to the above. For example, the correction value detection circuit 23-1 shown in FIG. 2 has a feed-forward type configuration, but may have a feedback type configuration as shown in FIG.
In the configuration shown in FIG. 5, the I / Q signal input to the
When the mode for receiving the reference signal output from the
また、受信切替制御器32により、アンテナモジュール11-1〜11-Nの受信信号が選択された場合は、複素変換回路24-1の間引き/フィルタ回路772の出力であるIf/Qf信号を後段のビーム形成部25-1に出力する。
サンプリング回路732、規格化係数算出回路742、除算回路752、複素変換回路24-1の機能や動作は、図2の場合と同様である。
図5に示す構成においては、間引き/フィルタ回路772によりサンプリング回路732で必要となるデータが間引きされ、フィルタにより不要な雑音が取り除かれた状態で入力されるため、より高精度のIo/Qo信号を取得できる利点がある。
When the
The functions and operations of the
In the configuration shown in FIG. 5, since data necessary for the
実施の形態2.
この発明は、実施の形態1のように受信系統数が多いDBFシステムにおいて特に効果を発揮するが、DBFに限らず、他の形態においても適用可能である。
図6は、実施の形態2によるレーダ装置101の機能構成を示すブロック図である。
図6に示すレーダ装置101においては、アレイアンテナ40内のアンテナモジュール41-1〜41-Nは、例えば位相比較モノパルス測角に用いられる測角用のアンテナ出力である。
この場合において、複数の受信系統60-1〜60-Nを構成する送受信モジュール42-1〜42-N、A/D変換器51-1〜51-N、位相検波回路52-1〜52-N,補正値検出回路53-1〜53-N,複素変換回路54-1〜54-Nの機能や動作は図1の場合と同様である。
Embodiment 2. FIG.
The present invention is particularly effective in a DBF system having a large number of reception systems as in the first embodiment, but is not limited to DBF but can be applied to other forms.
FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the
In the
In this case, the transmission / reception modules 42-1 to 42-N, the A / D converters 51-1 to 51-N, and the phase detection circuits 52-1 to 52- constituting the plurality of reception systems 60-1 to 60-N. The functions and operations of N, correction value detection circuits 53-1 to 53-N, and complex conversion circuits 54-1 to 54-N are the same as those in FIG.
本実施の形態のレーダ装置101では、例えば受信系統60-1と受信系統60-2は、アジマス又はエレベーション方向の測角情報を含み、複素変換回路54-1と複素変換回路54-2の出力を測角算出回路55-2に出力する。
測角算出回路55-2は、複素変換回路54-1と複素変換回路54-2の出力をもとに測角データを算出し、図示しない後段の信号処理回路に出力することができる。
また、図6においては、受信系統60-Nが主ビームの受信信号となっており、複素変換回路54-Nの出力をそのまま主ビームとして出力できる。図6の構成以外にも、複数の受信系統の和を主ビームとするように構成してもよい。
In the
The angle measurement calculation circuit 55-2 can calculate angle measurement data based on the outputs of the complex conversion circuit 54-1 and the complex conversion circuit 54-2, and can output the angle measurement data to a subsequent signal processing circuit (not shown).
In FIG. 6, the reception system 60-N is the main beam reception signal, and the output of the complex conversion circuit 54-N can be output as it is as the main beam. In addition to the configuration of FIG. 6, the sum of a plurality of reception systems may be configured as the main beam.
なお、この発明は上記の実施形態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想要素の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、いくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by combining a plurality of concept elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over the embodiments may be appropriately combined.
航空機や艦船などに用いられるレーダ装置及び通信装置等に、利用可能である。 The present invention can be used for radar devices and communication devices used for airplanes and ships.
10、40 アレイアンテナ、20、50 信号処理装置、31、61 基準信号発生器、32、62 受信切替制御器、100、101 レーダ装置、11-1〜11-N、41-1〜41-N アンテナモジュール、12-1〜12-N、42-1〜42-N 送受信モジュール、21-1〜21-N、51-1〜51-N A/D変換器、22-1〜22-N、52-1〜52-N 位相検波回路、23-1〜23-N、53-1〜53-N 補正値検出回路、24-1〜24-N、54-1〜54-N 複素変換回路、25-1、55-1 ビーム形成部、30-1〜30-N、60-1〜60-N 受信系統、731、732 サンプリング回路、741、742 規格化係数算出回路、751、752 除算回路、772 間引き/フィルタ回路、801、811 複素座標変換前の座標、802、812 複素座標変換後の座標、55-2 測角算出回路。 10, 40 Array antenna, 20, 50 Signal processing device, 31, 61 Reference signal generator, 32, 62 Reception switching controller, 100, 101 Radar device, 11-1 to 11-N, 41-1 to 41-N Antenna module, 12-1 to 12-N, 42-1 to 42-N transceiver module, 21-1 to 21-N, 51-1 to 51-N A / D converter, 22-1 to 22-N, 52-1 to 52-N phase detection circuit, 23-1 to 23-N, 53-1 to 53-N correction value detection circuit, 24-1 to 24-N, 54-1 to 54-N complex conversion circuit, 25-1, 55-1 Beam forming unit, 30-1 to 30-N, 60-1 to 60-N reception system, 731, 732 sampling circuit, 741, 742 normalization coefficient calculation circuit, 751, 752 division circuit, 772 Decimation / filter circuit, 801, 811 , 802, 812 coordinates after complex coordinate transformation, 55-2 goniometric calculation circuit.
Claims (6)
前記受信系統のアンテナ部で各々受信した受信信号の間の振幅と位相を調整し、調整後の信号を用いてビームを形成するビーム形成手段を有する信号処理手段と、
位相基準となる基準信号を発生する基準信号発生手段と、
前記信号処理手段が入力する信号として、前記アンテナ部において受信した受信信号または前記基準信号発生手段が発生する基準信号のいずれかを選択して切替える切替制御手段と、を備えるレーダ装置であって、
前記信号処理手段は、
前記受信系統ごとに、前記アンテナ部が出力する信号を位相検波し、I/Q信号を出力する複数の位相検波手段と、
前記切替制御手段が前記基準信号を選択したときに、各々の前記位相検波手段が出力する前記I/Q信号から補正値を算出する補正値検出手段と、
前記切替制御手段が前記アンテナ部において受信した受信信号を選択したときに、前記受信信号を、前記補正値を用いて前記受信系統ごとに複素平面上の所定の座標に変換することで、前記受信系統間の位相を揃えて出力する複数の複素変換手段と、
前記複素変換手段の出力を用いてビームを形成するビーム形成手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。 An antenna unit having a plurality of receiving systems;
Signal processing means having beam forming means for adjusting the amplitude and phase between the received signals respectively received by the antenna section of the receiving system and forming a beam using the adjusted signal;
A reference signal generating means for generating a reference signal as a phase reference;
A switching control means for selecting and switching either a received signal received by the antenna unit or a reference signal generated by the reference signal generating means as a signal input by the signal processing means,
The signal processing means includes
A plurality of phase detection means for phase-detecting a signal output from the antenna unit for each reception system and outputting an I / Q signal;
Correction value detection means for calculating a correction value from the I / Q signal output by each of the phase detection means when the switching control means selects the reference signal;
When the switching control means selects a reception signal received at the antenna unit, the reception signal is converted into predetermined coordinates on a complex plane for each reception system using the correction value, thereby receiving the reception signal. A plurality of complex conversion means for aligning the phases between the systems and outputting them;
A radar apparatus comprising: beam forming means for forming a beam using the output of the complex conversion means.
前記基準信号を受信したときにI/Q信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段から出力されたI/Q信号から規格化係数を求める規格化係数算出手段と、
前記サンプリング手段から出力されたI/Q信号を、前記規格化係数算出手段から出力された前記規格化係数で除算して前記補正値を求める除算手段と
を具備することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The correction value detecting means includes
Sampling means for sampling the I / Q signal when the reference signal is received;
Normalization coefficient calculation means for obtaining a normalization coefficient from the I / Q signal output from the sampling means;
2. A division means for dividing the I / Q signal output from the sampling means by the normalization coefficient output from the normalization coefficient calculation means to obtain the correction value. The radar apparatus described.
前記補正値検出手段は、前記基準信号が選択されたタイミングで前記補正値を算出し、更新することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 The switching control means performs an operation of selecting the reference signal at a predetermined timing,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the correction value detection unit calculates and updates the correction value at a timing when the reference signal is selected.
基準信号を発生する基準信号発生手段と、
位相検波手段に入力する信号を、前記アンテナ部において受信された受信信号または前記基準信号のいずれか選択する切替制御手段と、
前記アンテナ部が出力する信号を位相検波し、I/Q信号として出力する複数の位相検波手段と、
前記基準信号を受信したときのI/Q信号から補正値を求めて保持する複数の補正値検出手段と、
前記補正値検出手段で検出された前記補正値から、前記受信系統ごとに所定の複素座標に変換することにより、前記複数の受信系統間の波面を揃えて出力する複数の複素変換手段と、
前記複素変換手段の出力から測角情報を得る測角手段と
を具備することを特徴とするレーダ装置。 An antenna unit having a plurality of receiving systems;
A reference signal generating means for generating a reference signal;
A switching control means for selecting a signal input to the phase detection means, either the reception signal received by the antenna unit or the reference signal;
A plurality of phase detection means for phase-detecting a signal output from the antenna unit and outputting the signal as an I / Q signal;
A plurality of correction value detection means for obtaining and holding a correction value from the I / Q signal when the reference signal is received;
A plurality of complex transforming means for outputting a uniform wavefront between the plurality of receiving systems by converting the correction value detected by the correction value detecting means to a predetermined complex coordinate for each receiving system, and
A radar device comprising angle measuring means for obtaining angle measurement information from the output of the complex conversion means.
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