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JPH0330112B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0330112B2
JPH0330112B2 JP59118264A JP11826484A JPH0330112B2 JP H0330112 B2 JPH0330112 B2 JP H0330112B2 JP 59118264 A JP59118264 A JP 59118264A JP 11826484 A JP11826484 A JP 11826484A JP H0330112 B2 JPH0330112 B2 JP H0330112B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse compression
pulse
time
signal
code sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59118264A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60262079A (en
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP59118264A priority Critical patent/JPS60262079A/en
Publication of JPS60262079A publication Critical patent/JPS60262079A/en
Publication of JPH0330112B2 publication Critical patent/JPH0330112B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/26Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • G01S13/28Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
    • G01S13/284Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses using coded pulses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(技術分野) 本発明は、無相関な1、−1の2値任意乱数符
号系列で位相変調した送信パルスを用いるパルス
圧縮レーダに関する。 (従来技術) レーダにとつて基本的に重要な性能は、高い目
標探知性能と高い目標標定性能である。しかしな
がら、この2つの要素は送信波形の設計において
相矛盾する要求となつてくる。すなわち、前者は
長い送信パルス幅を必要とし、後者は短い送信パ
ルス幅を必要とする。 この相矛盾する要求を同時に満たすため考え出
されたのがパルス圧縮技術である。 この技術によれば、長い送信パルス幅で送信さ
れた電波の目標からの反射波を、受信後に処理し
て、平均電力を減ずることなく短いパルス幅に圧
縮することにより、高い探知性能と高い距離標定
性能を同時に満足している。 このパルス圧縮技術は送信パルスの変調方式に
より、 (1) 直線性周波数変調方式(例えば、送信パルス
内の搬送波の周波数を当該送信パルス前端より
後端に行くに従つて直線的に高くする方式) (2) 非直線性周波数変調方式(例えば、送信パル
ス内の搬送波の周波数を当該送信パルス前端よ
り後端に行くに従つて直線的に高くする方式) (3) 符号化位相変調方式(例えば、送信パルス内
の搬送波の位相を特定の符号系列に対応させて
変化させる方式) の3方式に大別され、それぞれの特性を生かした
実用化がなされている。 このうち現在は、変調信号の発生やパルス圧縮
用のデバイス製造の容易性等から直線性周波数変
調方式が広く使用されているが、今後は相互干渉
や妨害に強い符号化位相変調方式も多用される傾
向にある。 符号化位相変調方式は、送信パルス内をいくつ
かの小部分(N個のタイムセル)に分割し、各々
のタイムセル毎に符号と対応した位相変調を行な
つたもので、現在は主として0゜、180゜の2値の位
相変調が使用されている。また、各タイムセルの
位相の配列順序について各種の符号系列が提案さ
れているが、このうち応用面で主なものは、1と
−1の2値符号で系列を構成した。 (1) バーカ系列 (2) M系列 等である。 しかし、バーカ系列はタイムセルの個数Nの値
が最大13(その時のピーク対サイドローブ比=−
22.3dB)しか取れないため、高いパルス圧縮比
を実現できない。第3図Aにバーカ系列の場合の
パルス圧縮の様子を示す。 また、M系列はN個を1周期とする符号系列を
用いるが、乱数系列の長さNは任意に選ぶことが
できず(N=2n−1、n=1、2、3、…)、さ
らに系列の長さを定めても系列の種類はNの値で
制限されているので(N=15で2種類、N=31で
6種類、N=63で6種類等で、ピーク対サイドロ
ーブ比は約−10logN dB)、パスル圧縮に用いて
も従来の方法では十分なタイムサイドローブの抑
圧ができない。第3図BにM系列の場合のパルス
圧縮の様子を示す。 (発明の目的) 本発明は、従来のような符号系列による符号化
位相変調パルス圧縮方式の欠点を解消し、更に利
点を拡大するものであり、タイムサイドローブに
対する良好な抑圧性能を備え、同時運用下におけ
る相互干渉が少なく、意図的な妨害を受けにくい
パルス圧縮レーダを提供しようとするものであ
る。 (発明の構成) 本発明においては、送信パルス内の変調には特
定の符号系列に使用せずに全く無相関な1と−1
からなる任意長の2値乱数系列を使用し、その受
信信号を送信符号系列で定まる最適重み付けを与
えたパルス圧縮フイルタを用いて信号ピーク出力
レベルとタイムサイドローブレベルの平均値との
比が最大となるようにパルス圧縮を行ない、更に
パルス圧縮後の複数パルスの受信信号をFFT
(Fast Fourier Transform)処理等のコヒーレ
ントな積分処理をすることにより、パルス毎にラ
ンダムに発生するタイムサイドローブの電力を周
波数領域上に分散させてフイルタバンク毎に出力
されるタイムサイドローブ成分の低減を行なつて
いる。 即ち、無相関な任意に選択した長さの2値乱数
系列を用いて送信パルス内の位相変調を行ない、
これを最適重み付けなしにパルス圧縮した一例が
第4図Aであり、第3図Bに示すM系列によるパ
ルス圧縮の一例に比べてタイムサイドローブレベ
ルが高くなつている。これに対し最適重み付け係
数を算出して重み付けしたパルス圧縮フイルタで
パルス圧縮を行なうと第4図Bに示すように改善
され、更に送信パルス毎の符号系列の無相関性を
活用してパルス圧縮出力を同一レンジビン毎に複
数パルスに亘つてフーリエ変換によるコヒーレン
トな積分を行なつた結果が第4図Cであり、サイ
ドローブレベルが十分に下がつている。 また、本発明で採用した送信パルスの符号化位
相変調方式は、変調波が送信パルス毎に無相関で
あるので、同一周波数帯域で同時に多数のレーダ
を運用しても、各々のレーダのパルス圧縮フイル
タは、自己の送信した電波の反射信号にのみ整合
して相関がとれるが、他のレーダからの到来信号
と相関が取れないためフイルタの出力電力レベル
は自己の送信波の反射信号に比べて1/Nに低下
し、相互干渉は大幅に軽減される。さらに、同様
な理由で意図的な妨害信号に対しても強い抗たん
性を持つ。このように送信パルス毎に無相関な符
号系列で送受信する方式は、バーカ系列やM系列
に比べて優れた特徴を有している。 (発明の実施例) 以下、本発明に係るパルス圧縮レーダの実施例
を図面に従つて説明する。 第1図は本発明の実施例の全体構成を示すブロ
ツク図である。この図に示すように、パルス圧縮
レーダは、送信装置1と、アンテナ2と、受信装
置3と、信号処理装置4と、表示装置/追随装置
5とからなつている。 送信装置1において、乱数発生部11は1、−
1の2値乱数をタイムセル幅の時間間隔でN個発
生する回路又は予め作成した乱数を収納した記録
装置とその読出し回路から成る。 COHO発振器13はこのレーダの基準となる
中間周波の安定発振器で、その出力である
COHO信号は位相変調器14で乱数発生部11
よりの2値乱数系列信号により0゜又は180゜の位相
変調を受ける。 この出力は、周波数変換器15で局部発振器1
6で発生された搬送波と混合されて高周波に変換
され、電力増幅器17で増幅された送受切換器1
8を経てアンテナ2から送信される。 一方、アンテナ2で受信された目標からの反射
信号は、送受切換器18を経て受信装置3の周波
数変換器31に送られて中間周波に変換され、中
間周波増幅器32で増幅されて位相検波器33及
び34に送られる。位相検波器33及び34は、
COHO信号及びCOHO信号を90゜移相器35によ
り遅相された信号と受信中間周波信号とを位相比
較し、Iチヤンネルビデオ信号及びQチヤンネル
ビデオ信号にそれぞれ変換する。I及びQチヤン
ネルのビデオ信号は各々パルス圧縮フイルタを構
成するパルス圧縮部41及び42に入り、ここで
送信符号系列との相関が取られて、パルス圧縮が
おこなわれる。 パルス圧縮部41及び42は第2図に示すよう
に、N個のレンジビンに対応するNビツトの待ち
受けレジスタ61、N個のレンジビンに対応する
N個の時間遅延要素からなるタツプドデイレイラ
イン62、N個の乗算器63及び加算器64で構
成されるトランスバーサルフイルタである。 第1図の重み演算部12は送信パルス毎にその
符号系列から定まる最適の重み係数を計算し又は
予め計算した結果を収納しておき、これをパルス
圧縮部41及び42に送る。この重み係数は第2
図の待ち受けレジスタ61に収納される。 一方、第1図の受信装置3から送られたI又は
Qチヤンネルビデオ信号は逐次タツプドデイレイ
ライン62に入る。待ち受けレジスタ61及びタ
ツプドデイレイライン62は上述のようにいずれ
もN個のセルで構成され、各セル毎に個々の乗算
器63に結ばれている。 さて、1個の反射物体から得られた受信パルス
は、式(1)で示されるビデオ信号となつてタツプド
デイレイライン62に逐次入力される。 Ys(n)=EsV(nΔt)≡EsV(n) ……(1) 但し、ES:信号のピーク電圧、 V(n):タイムセル幅Δt毎に+1又は−1を
各々確率0.5で生起する符号系列、 n=1、2、…、N である。 この時、待ち受けレジスタ61には、送信符号
系列の時間レプリカにある重み係数W(i)をかけた
最適フイルタ係数Wo(i)を与えると、各タツプの
乗算器63から式(2)で与えられる出力が得られ
る。 T(i)=Es・V(l−i+1)・Wo(i) ……(2) 但し、 Wo(i)十V(N−i+1)・W(i) ……(3) l=1、2、…、2N−1はそれぞれ加算器6
4から圧縮ビデオ信号が出力されるタイミングの
番号を表し、具体的にはタツプドデイレイライン
62のタツプi=1に受信パルスの最初のタイム
セルが入力した時がl=1であり、最後のタイム
セルがタツプi=Nに入力した時がl=2N−1
である。 この結果、加算器64から信号のピーク電力
(l=Nのとき)は、 S=|Ni=1 T(i)|2 =ES 2Ni=1 {V(N−i+1)}2W(i)|2 =ES 2Ni=1 W(i)|2 ES 2{[W(1)W(2)……W(N)]1 1 〓 1}2 =ES 2|〓t〓|2 ……(4) 但し、 〓t=[W(1)W(2)……W(N)]:最適重み係数を表
すN元ベクトル、 〓t=[1 1…1]:全要素が1のN元ベクトル、 t:転置を示す(例えばベクトル[a1 a2…aN
の転置ベクトルは a1 a2 〓 aoとなる。 行と列を入れ換えたものである。 また、タイムサイドローブの平均電力は、微少
な直流成分の電力を無視すると、式(5)で与えられ
る。 すなわち、加算器64から出力される信号はl
=1〜2N−1(l≠N)のタイミングではタイム
サイドローブが雑音状に出力され、l=Nでは時
間幅がNΔTからΔTへ圧縮されたピーク信号が
出力される。これをベクトルで表すと次式とな
る。
(Technical Field) The present invention relates to a pulse compression radar that uses transmission pulses phase-modulated with an uncorrelated binary arbitrary random number code sequence of 1 and -1. (Prior Art) Fundamentally important performances for radar are high target detection performance and high target location performance. However, these two elements become contradictory requirements when designing a transmission waveform. That is, the former requires a long transmission pulse width, and the latter requires a short transmission pulse width. Pulse compression technology was devised to simultaneously satisfy these contradictory demands. According to this technology, the reflected waves from the target of radio waves transmitted with a long transmission pulse width are processed after reception and compressed into a short pulse width without reducing the average power, resulting in high detection performance and a long range. It also satisfies the orientation performance. This pulse compression technology is based on the modulation method of the transmitted pulse. (1) Linear frequency modulation method (for example, a method in which the frequency of the carrier wave in the transmitted pulse is increased linearly from the front end to the rear end of the transmitted pulse) (2) Non-linear frequency modulation method (for example, a method in which the frequency of the carrier wave within a transmission pulse increases linearly from the front end to the rear end of the transmission pulse) (3) Coded phase modulation method (for example, (methods in which the phase of the carrier wave within a transmitted pulse is changed in accordance with a specific code sequence), and each method has been put into practical use by taking advantage of its characteristics. Currently, linear frequency modulation is widely used due to its ease of generating modulated signals and manufacturing devices for pulse compression, but coded phase modulation, which is resistant to mutual interference and interference, will also be widely used in the future. There is a tendency to The coded phase modulation method divides the transmitted pulse into several small parts (N time cells) and performs phase modulation corresponding to the code for each time cell.Currently, it mainly uses 0 Binary phase modulation of 180° and 180° is used. Furthermore, various code sequences have been proposed for the arrangement order of the phases of each time cell, but among these, the main one from an applied perspective is a sequence composed of binary codes of 1 and -1. (1) Barker series (2) M series, etc. However, in the Barker series, the maximum value of the number of time cells N is 13 (at that time, the peak-to-sidelobe ratio = -
22.3dB), it is not possible to achieve a high pulse compression ratio. FIG. 3A shows the state of pulse compression in the case of the Barker series. Furthermore, the M sequence uses a code sequence with N numbers as one cycle, but the length N of the random number sequence cannot be arbitrarily selected (N=2 n -1, n=1, 2, 3,...) Furthermore, even if the length of the sequence is determined, the type of sequence is limited by the value of N (2 types for N = 15, 6 types for N = 31, 6 types for N = 63, etc.). The lobe ratio is approximately −10 logN dB), and even when used for pulse compression, conventional methods cannot sufficiently suppress time side lobes. FIG. 3B shows the state of pulse compression in the case of M sequence. (Objective of the Invention) The present invention eliminates the drawbacks of the conventional encoded phase modulation pulse compression method using a code sequence, and further expands the advantages. The objective is to provide a pulse compression radar that causes less mutual interference during operation and is less susceptible to intentional interference. (Structure of the Invention) In the present invention, in the modulation within the transmission pulse, 1 and -1, which are completely uncorrelated, are not used for a specific code sequence.
A binary random number sequence of arbitrary length consisting of is used, and the ratio of the signal peak output level to the average value of the time sidelobe level is maximized by using a pulse compression filter that gives the received signal optimal weighting determined by the transmission code sequence. Pulse compression is performed so that the received signal of multiple pulses after pulse compression is subjected to FFT
By performing coherent integration processing such as (Fast Fourier Transform) processing, the power of time side lobes that randomly occur for each pulse is dispersed in the frequency domain, and the time side lobe components output for each filter bank are reduced. is being carried out. That is, phase modulation within the transmitted pulse is performed using an uncorrelated binary random number sequence of an arbitrarily selected length,
An example of pulse compression without optimal weighting is shown in FIG. 4A, and the time sidelobe level is higher than that of an example of pulse compression using the M sequence shown in FIG. 3B. On the other hand, when pulse compression is performed using a pulse compression filter weighted by calculating the optimal weighting coefficient, the improvement is improved as shown in Figure 4B, and the pulse compression output is further improved by utilizing the uncorrelation of the code sequence for each transmitted pulse. Figure 4C shows the result of coherent integration by Fourier transform over multiple pulses for each range bin, and the sidelobe level has been sufficiently reduced. In addition, in the encoded phase modulation method of transmitted pulses adopted in the present invention, the modulated waves are uncorrelated for each transmitted pulse, so even if many radars are operated simultaneously in the same frequency band, the pulse compression of each radar will be reduced. A filter can match and correlate only the reflected signal of its own transmitted radio waves, but it cannot correlate with incoming signals from other radars, so the output power level of the filter is lower than the reflected signal of its own transmitted waves. 1/N, and mutual interference is significantly reduced. Furthermore, for the same reason, it is highly resistant to intentional interference signals. This method of transmitting and receiving uncorrelated code sequences for each transmission pulse has superior features compared to Barker sequences and M sequences. (Embodiments of the Invention) Hereinafter, embodiments of the pulse compression radar according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the pulse compression radar consists of a transmitting device 1, an antenna 2, a receiving device 3, a signal processing device 4, and a display/following device 5. In the transmitter 1, the random number generator 11 has 1, -
It consists of a circuit that generates N binary random numbers of 1 at time intervals of the time cell width, or a recording device that stores random numbers created in advance and a reading circuit thereof. The COHO oscillator 13 is a stable intermediate frequency oscillator that serves as the standard for this radar, and its output is
The COHO signal is sent to the random number generator 11 by the phase modulator 14.
It undergoes 0° or 180° phase modulation by a binary random number sequence signal. This output is converted to local oscillator 1 by frequency converter 15.
The transmitting/receiving switch 1 is mixed with the carrier wave generated in 6, converted to a high frequency, and amplified by a power amplifier 17.
8 and is transmitted from antenna 2. On the other hand, the reflected signal from the target received by the antenna 2 is sent to the frequency converter 31 of the receiving device 3 via the transmitting/receiving switch 18, where it is converted to an intermediate frequency, amplified by the intermediate frequency amplifier 32, and then passed through the phase detector. 33 and 34. The phase detectors 33 and 34 are
The phases of the COHO signal and the signal obtained by delaying the COHO signal by a 90° phase shifter 35 and the received intermediate frequency signal are compared and converted into an I channel video signal and a Q channel video signal, respectively. The video signals of the I and Q channels enter pulse compression units 41 and 42, respectively, which constitute a pulse compression filter, where the correlation with the transmission code sequence is taken and pulse compression is performed. As shown in FIG. 2, the pulse compressors 41 and 42 include an N-bit standby register 61 corresponding to N range bins, and a tapped delay line 62 consisting of N time delay elements corresponding to N range bins. , N multipliers 63 and adders 64. The weight calculation unit 12 in FIG. 1 calculates the optimum weighting coefficient determined from the code sequence for each transmission pulse, or stores the calculated result in advance, and sends this to the pulse compression units 41 and 42. This weighting factor is the second
It is stored in the standby register 61 shown in the figure. On the other hand, the I or Q channel video signal sent from the receiving device 3 of FIG. 1 is sequentially input to the tapped delay line 62. As mentioned above, both the standby register 61 and the tapped delay line 62 are composed of N cells, and each cell is connected to an individual multiplier 63. Now, the received pulses obtained from one reflecting object are sequentially input to the tapped delay line 62 as a video signal expressed by equation (1). Ys(n)=EsV(nΔt)≡EsV(n)...(1) However, ES: Peak voltage of the signal, V(n): +1 or -1 occurs for each time cell width Δt with a probability of 0.5. The code sequence is n=1, 2,...,N. At this time, when the optimal filter coefficient Wo(i) obtained by multiplying the time replica of the transmission code sequence by the weighting coefficient W(i) is given to the standby register 61, the multiplier 63 of each tap gives The output will be obtained. T(i)=Es・V(l−i+1)・Wo(i)……(2) However, Wo(i)10V(N−i+1)・W(i)……(3) l=1, 2,..., 2N-1 are each adder 6
4 represents the timing number at which the compressed video signal is output. Specifically, l = 1 is when the first time cell of the received pulse is input to tap i = 1 of the tapped delay line 62, and When the time cell of is input to tap i=N, l=2N-1
It is. As a result, the peak power of the signal from the adder 64 (when l=N) is: S=| Ni=1 T(i)| 2 =E S 2 | Ni =1 )} 2 W(i)| 2 =E S 2Ni=1 W(i)| 2 E S 2 {[W(1)W(2)...W(N)]1 1 〓 1} 2 = E S 2 |〓 t 〓| 2 ...(4) However, 〓 t = [W(1)W(2)...W(N)]: N-element vector representing the optimal weighting coefficient, 〓 t = [1 1...1]: N-element vector with all elements being 1, t: Indicates transposition (for example, vector [a 1 a 2 ...a N ]
The transposed vector of is a 1 a 2 〓 a o . The rows and columns have been swapped. Moreover, the average power of the time sidelobe is given by equation (5), if the power of minute DC components is ignored. That is, the signal output from the adder 64 is l
At the timing of =1 to 2N-1 (l≠N), a time sidelobe is output in the form of noise, and at l=N, a peak signal whose time width is compressed from NΔT to ΔT is output. This can be expressed as a vector as follows.

【表】 〜

X^

【table】 ~
~
X^
W 0

【表】 =X^V^W=X^W
従つて、平均タイムサイドローブ電力はl=1
〜2N−1(l≠N)でのタイムサイドローブ電力
の加算平均故、 Pav=1/2N−2ES 2N-1l=1 |V1(l)|22N-1l=N+1 |V2(l)|2}=ES 2/2(N−1){N-1l=1 |〓(l)〓022N-1l=N+1 |〓(l)〓02}=ES 2/2(N−1){N-1l=10 tt(l)〓(l)〓02N-1l=N+1 0 t 〓(l)〓(l)〓0}=ES 2/2(N−1) {〓0 tN-1l=11(l)]〓0+〓0 tN-1l=1 2 (l)]〓0}ES 2/2(N−1){〓t2N-1l=N+11(l)]〓+〓t2N-1l=N+1 2 (l)]〓}=ES 2t[1/2(N−1){N-1l=11(l)+2N-1l=N+1 2 (l)}〓]=ES 2t〓〓 ……(5) と表される。 但し、ベクトル〓(l)は前頁で示したマトリクス
〓のl行目のベクトルであり、マトリクス〓1(l)
及び〓2(l)はいずれもベトル〓t(l)と〓(l)の共分散
マトリクスであり、さらに上記式(5)で |〓(l)〓02=(〓〓)t[〓t(l)〓(l)](〓〓)
=〓tt[(〓t(l)〓(l)] 〓〓=〓t[〓t(l)〓(l)]〓t〓〓=〓t[〓t〓(
l)]〓 である。 (∵ 〓及び[〓t(l)〓(l)]はともに対称マトリ
クスゆえ順番を入れかえることができ、かつ〓t
〓は単位マトリクスとなる。) 〓=1/2(N−1){Ni=11(l)+2N-1l=N+12(l)} ……(6) 〓=[W(1)W(2)…W(N)]T ……(7) 〓=[1 1…1]T ……(8) 2(l)=[00…0 V(N) V(N−1)…V(l−
N+1)]T……(10) (N+1l2N−1) T:転置 〓、〓、〓、〓1(l)、〓2(l):N元ベクトルであ
る。 以上の解析結果を用いて、信号のピーク電力S
とタイムサイドローブの平均電力Pavの比 α=S/Pav=|〓t〓|2/〓t〓〓=〓t〓〓/〓t
〓……(11) を平均的に最大化する重み係数ベクトル 〓=[W(1)W(2)…W(N)]tを求める。 但し、
[Table] =X^V^W=X^W 0
Therefore, the average time sidelobe power is l=1
Because of the additive average of time sidelobe power at ~2N−1 (l≠N), P av = 1/2N−2E S 2 { N−1l=1 | V 1 (l) | 2 + 2N−1l=N+1 |V 2 (l)| 2 }=E S 2 /2(N-1) { N-1l=1 |〓(l)〓 02 + 2N-1l= N+1 |〓(l)〓 02 }=E S 2 /2 (N-1) { N-1l=10 tt (l)〓(l)〓 0 + 2N-1l=N+1 0 t 〓(l)〓(l)〓 0 }=E S 2 /2(N-1) {〓 0 t [ N-1l=11 (l)]〓 0 +〓 0 t [ N-1l=1 2 (l)]〓 0 }E S 2 /2 (N-1) {〓 t [ 2N-1l=N+11 (l)]〓 +〓 t [ 2N-1l=N+1 2 (l)]〓}=E S 2t [1/2 (N-1) { N-1l=11 (l)+ 2N -1l=N+1 2 (l)〓〓]=E S 2t 〓〓 ……(5) However, the vector 〓(l) is the l-th row vector of the matrix 〓 shown on the previous page, and the matrix 〓 1 (l)
and 〓 2 (l) are both covariance matrices of vectors 〓 t (l) and 〓(l), and furthermore, in the above equation (5), |〓(l)〓 0 | 2 = (〓〓) t [ 〓 t (l)〓(l)〓(〓〓)
=〓 tt [(〓 t (l)〓(l)] 〓〓=〓 t [〓 t (l)〓(l)]〓 t 〓〓=〓 t [〓 t 〓(
l)]〓. (∵ 〓 and [〓 t (l)〓(l)] are both symmetric matrices, so the order can be changed, and 〓 t
〓 becomes the unit matrix. ) 〓=1/2(N-1) { Ni=11 (l)+ 2N-1l=N+12 (l)} ...(6) 〓=[W(1) W(2)...W(N)] T ...(7) 〓=[1 1...1] T ...(8)2 (l)=[00...0 V(N) V(N-1)...V(l-
N+1)] T ...(10) (N+1l2N-1) T: Transpose 〓, 〓, 〓, 〓 1 (l), 〓 2 (l): N-element vector. Using the above analysis results, the signal peak power S
and the average power P av of the time sidelobe α=S/P av =|〓 t 〓| 2 / t 〓〓 = t 〓〓/〓 t
Find the weighting coefficient vector = [W(1)W(2)...W(N)] t that maximizes 〓...(11) on average. however,

【式】 はN元正方マトリクスである。 さて、上記式(11)を変形すると 〓t〓〓=α〓t〓〓 両辺の変分をとると δ〓t〓〓+〓t〓δ〓=δα(〓t〓〓) +α(δ〓t〓〓+〓t〓δ〓) ここで、δ〓の縮小変化に対してδγ2は変化し
ないのでδγ2=0である。 従つて 2δ〓t(〓〓−α〓〓)=0 が成立する必要があり、結局次式が導かれる。 〓〓−α〓〓=〓(〓t〓)−α〓〓=〓β−α〓
〓=0 (但し、α、βはスカラ一量) 従つて、最適重み係数ベクトルとして 〓=β/α〓-1〓=μ〓-1〓=[W(1)W(2)…W(N)
t ……(12) (但し、μ=β/α:零でない任意の実数スカラー 量)を得る。 〓-1:〓の逆マトリツクス である。 従つて、待ち受けレジスタ61に与える最適フ
イルタ係数Wo(i)は、式(7)、(12)を式(3)に代入
して定まる値となる。上に求めた最適重み係数は
平均タイムサイドローブレベルと最小化する作用
によつてタイムサイドローブを低減する。この結
果、第4図Aに用いたある2値符号系列における
パルス圧縮のタイムサイドローブレベルは同図B
図では平均電力/ピーク信号電力の比が最小とな
るようにタイムサイドローブを低減した様子を示
している。 上述のようにして得た最適のフイルタ係数を収
納した待ち受けレジスタ61の各セルの内容とタ
ツプドデイレイライン62の各セルの内容とは、
乗算器63でそれぞれ乗算され、N個の乗算器6
3の出力は加算器64で加算され、I又はQチヤ
ンネル圧縮ビデオ信号として第1図のFFT部
(Fast Fourier Transformを実行する部分)4
3へ送られる。FFT部43では第4図Bのごと
きパルス圧縮信号の各レンジビン毎に数パルス分
ずつまとめて(レーダの複数スイープに亘つて)
コヒーレント積分が行なわれ、出力はIQ合成部
44で合成された後に目標検知部45でレンジビ
ン毎に出力振幅が極大値となる周波数バンクの出
力を検出する。この際必要に応じて、ドツプラ周
波数が0に相当する周波数バンクの出力を切り捨
てて地上反射等を消去する。 以上の処理が全部終わつたビデオ信号は表示装
置/追随装置5に送られ表示又は追随に使用され
る。 (発明の効果) 以上のように、本発明のパルス圧縮レーダによ
れば、タイムサイドローブに対する良好な抑圧性
能と、送信パルス間の無相関性(秘匿性)によ
り、 (1) 強いクラツタの予想される地域における距離
誤認の軽減、 (2) 多数レーダの同時運用下において、相互干渉
除去機能による周波数(電波資源)の有効活
用、 (3) 意図的な妨害が予想される状況下での運用、
に著しい効果が期待できる。
[Formula] is an N-element square matrix. Now, if we transform the above equation (11), t 〓〓=α〓 t 〓〓 Taking the variation on both sides, we get δ〓 t 〓〓+〓 t 〓δ〓=δα(〓 t 〓〓) +α(δ〓 t 〓〓+〓 t 〓δ〓) Here, δγ 2 does not change with respect to the reduction change in δ〓, so δγ 2 =0. Therefore, 2δ〓 t (〓〓−α〓〓)=0 must hold, and the following equation is finally derived. 〓〓−α〓〓=〓(〓 t 〓)−α〓〓=〓β−α〓
〓=0 (However, α and β are scalar quantities) Therefore, as the optimal weighting coefficient vector, 〓=β/α〓 -1 〓=μ〓 -1 〓=[W(1)W(2)...W( N)
] t ...(12) (where μ=β/α: any real scalar quantity that is not zero) is obtained. 〓 -1 : It is the inverse matrix of 〓. Therefore, the optimal filter coefficient Wo(i) given to the standby register 61 is a value determined by substituting equations (7) and (12) into equation (3). The optimal weighting coefficient determined above reduces the time sidelobe by minimizing the average timesidelobe level. As a result, the time sidelobe level of pulse compression in a certain binary code sequence used in Figure 4A is as shown in Figure 4B.
The figure shows how the time sidelobes are reduced so that the ratio of average power/peak signal power is minimized. The contents of each cell of the standby register 61 and the contents of each cell of the tapped delay line 62 storing the optimal filter coefficients obtained as described above are as follows.
N multipliers 6
The outputs of 3 are added in an adder 64 and sent as an I or Q channel compressed video signal to the FFT section (the section that performs Fast Fourier Transform) 4 in FIG.
Sent to 3. The FFT unit 43 collects several pulses for each range bin of the pulse compression signal as shown in FIG. 4B (over multiple sweeps of the radar).
Coherent integration is performed, and the outputs are synthesized in an IQ synthesis section 44, and then a target detection section 45 detects the output of the frequency bank in which the output amplitude has a maximum value for each range bin. At this time, if necessary, the output of the frequency bank whose Doppler frequency corresponds to 0 is cut off to eliminate ground reflections and the like. The video signal that has undergone all the above processing is sent to the display/tracking device 5 and used for display or tracking. (Effects of the Invention) As described above, according to the pulse compression radar of the present invention, due to the good suppression performance against time side lobes and the uncorrelation (secrecy) between transmitted pulses, (1) prediction of strong clutter is achieved; (2) Effective use of frequencies (radio wave resources) through mutual interference removal function when multiple radars are operating simultaneously; (3) Operation in situations where intentional interference is expected. ,
A significant effect can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のパルス圧縮レーダの実施例を
示すブロツク図、第2図は本発明によるパルス圧
縮部の一例を示すブロツク図、第3図は従来方式
の符号化位相変調によるパルス圧縮の結果の一例
を示すグラフ、第4図は本発明による符号化パル
ス圧縮の結果の一例を示すグラフである。 1……送信装置、2……アンテナ、3……受信
装置、4……信号処理装置、5……表示装置/追
随装置、11……乱数発生部、12……重み演算
部、13……COHO発振器、14……位相変調
器、15……周波数変換器、16……局部発振
器、17……電力増幅器、18……送受切換器、
31……周波数変換器、32……中間周波増幅
器、33,34……位相検波器、35……90゜移
相器、41,42……パルス圧縮部、43……
FFT部、44……IQ合成部、45……目標検知
部、61……待ち受けレジスタ、62……タツプ
ドデイレイライン、63……乗算器、64……加
算器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pulse compression radar according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a pulse compression section according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing an example of a pulse compression section according to the present invention. Graph showing an example of the result. FIG. 4 is a graph showing an example of the result of encoded pulse compression according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Transmitting device, 2... Antenna, 3... Receiving device, 4... Signal processing device, 5... Display device/following device, 11... Random number generation section, 12... Weight calculation section, 13... COHO oscillator, 14... Phase modulator, 15... Frequency converter, 16... Local oscillator, 17... Power amplifier, 18... Transmission/reception switch,
31... Frequency converter, 32... Intermediate frequency amplifier, 33, 34... Phase detector, 35... 90° phase shifter, 41, 42... Pulse compression section, 43...
FFT section, 44... IQ synthesis section, 45... Target detection section, 61... Standby register, 62... Tapped delay line, 63... Multiplier, 64... Adder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 無相関な1、−1の2値任意乱数符号系列で
送信パルス内を位相変調して送信し、受信信号を
送信符号系列で定まる最適重み付けを与えたパル
ス圧縮フイルタを通して、ピーク出力レベルとタ
イムサイドロープの平均出力レベルとの比が最大
になるようにパルス圧縮を行ない、更にパルス圧
縮後の出力を同一レンジビン毎に複数パルスに亘
つて狹帯域フイルタ群を通すことによつてコヒー
レント積分を行ない、タイムサイドローブを抑圧
することを特徴とするパルス圧縮レーダ。
1 Phase-modulates the transmission pulse with an uncorrelated binary arbitrary random number code sequence of 1 and -1 and transmits it, and passes the received signal through a pulse compression filter with optimal weighting determined by the transmission code sequence to calculate the peak output level and time. Pulse compression is performed so that the ratio of the side lobe to the average output level is maximized, and coherent integration is performed by passing the output after pulse compression through a group of narrow band filters over multiple pulses for each range bin. , a pulse compression radar characterized by suppressing time sidelobes.
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