| 【発明の名称】 |
擬似目標信号発生装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小川 聡
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| 【要約】 |
【課題】レーダ装置の評価試験を実施する場合において、実際に航空機等を飛行させる評価試験を行うか、レーダ装置の空中線特性を含まない評価試験を行っていた。
【解決手段】送受信空中線１と、空中線１の出力を増幅する増幅器２Ａと、ミキサ３Ａと、局部発振信号を発生するＳＴＡＬＯ４と、分配回路５と、目標となる航空機等の機種、距離、速度を入力する入力回路１２と、被試験レーダ装置送信信号を検出する信号検出回路６と、目標機種から必要なＲＣＳ情報を読み出し、距離、速度に応じた遅延時間、振幅、ドップラ周波数を算出する演算回路１０と、各種航空機等のＲＣＳを記憶した記憶回路１１と、遅延時間を制御する遅延回路７と、目標機のＲＣＳと距離に応じた振幅値に制御する振幅制御回路８とドップラ制御回路９と、合成回路１３、元の被試験レーダ装置の周波数帯に変換するミキサ３Ｂと、増幅器２Ｂとを備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電波を発射する状態でのレーダ装置の評価試験に使用する擬似目標信号発生装置において、被試験レーダ装置が送信する高周波数帯信号を受信し再送信する送受信空中線と、受信した高周波数帯信号を規定のレベルまで増幅する増幅器と、この増幅された高周波数帯信号を中間周波数帯に変換するミキサと、この周波数変換のための局部発振信号を発生するＳＴＡＬＯと、前記ミキサが出力する中間周波数帯信号を後記ドップラ制御回路、遅延回路及び信号検出回路へ分配する分配回路と、擬似目標とする航空機等の機種、距離、速度を入力する入力回路と、前記分配回路にて分配される中間周波数帯信号を入力しこの中から被試験レーダ装置送信信号の受信タイミング及び振幅を検出する信号検出回路と、各種航空機等のレーダ有効反射面積情報（ＲＣＳ情報）を記憶する記憶回路と、前記信号検出回路の出力と前記記憶回路のＲＣＳ情報と前記入力回路から入力された機種、距離、速度をもとに後記ドップラ制御回路、遅延回路及び振幅制御回路を制御するための遅延時間、振幅及びドップラ周波数を算出しそれぞれ出力する演算回路と、前記分配回路が出力する中間周波数帯信号を入力し前記演算回路からの制御信号に基づき入力された距離に応じた遅延時間を加える遅延回路と、この遅延回路の出力を入力し前記演算回路からの制御信号に基づき目標機のＲＣＳと距離に応じた振幅値に制御する振幅制御回路と、前記分配回路が出力する中間周波数帯信号を入力し前記演算回路からの制御信号に基づき目標の移動速度に応じたドップラ周波数変化を制御するドップラ制御回路と、前記振幅制御回路の出力と前記ドップラ制御回路の出力を入力しそれらの出力を合成する合成回路、この合成回路が出力する中間周波数帯信号を被試験レーダ装置の高周波数帯信号に周波数変換するミキサと、このミキサの出力を規定のレベルまで増幅し前記送受信空中線に出力する増幅器とを有することを特徴とした擬似目標信号発生装置。
【請求項２】 請求項１に記載の入力回路に対しクラッタの距離、種類及び妨害信号の種類も入力する機能を加えた入力回路と、請求項１に記載の記憶回路に対しクラッタの諸元情報及び妨害の諸元情報も記憶する機能を加えた記憶回路と、この記憶回路の諸元情報と請求項１に記載の信号検出回路の出力と前記入力回路に入力された擬似クラッタの距離、種類及び妨害信号の種類から擬似クラッタの距離、振幅値及び妨害信号振幅値を演算し擬似クラッタ信号発生回路と擬似目標信号発生回路へ制御信号を出力する機能を請求項１に記載の演算回路に加えた演算回路と、この演算回路からの制御信号により擬似クラッタ信号を発生させる擬似クラッタ信号発生回路と、前記演算回路からの制御信号により擬似妨害信号を発生する擬似妨害信号発生回路とを加えたことを更に特徴とする請求項１に記載の擬似目標信号発生装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、擬似目標信号発生器に関し、特に、レーダ装置の評価試験を実際の電波発射状態で実施する上で使用する擬似目標信号発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーダ装置は、空間にパルスの電磁波を放射し、目標からの反射波を受信してその時間により距離を測定している。
【０００３】従来、第１の従来技術ではこのようなレーダ装置は、目標となる航空機等を実際に飛行させ、レーダ装置から電波を放射して目標機の反射信号を得ることにより、その最大探知距離、精度等の評価試験を行っている。図５に、従来のレーダ装置の評価試験の実施状態を示す。
【０００４】また、第２の従来技術としてあげられる従来の擬似目標信号発生器では、例えば、特開昭５８−０００７８１号公報及び特開昭５９−０２０８７６号公報に示されるように、空中線から電波を放射せずに、擬似目標信号を擬似目標信号発生器で生成し、受信機に直接入力することで実施されている。その実施の形態を示すブロック図を図６に示す。
【０００５】次に、第３の従来例としてあげられる特開平０１−２０１１７３号公報に示されるレーダシュミレータもまた、実際の空中線から電波を放射した状態で用いられるものではなく、レーダ装置からのビーム操作制御信号を基に、基準ＩＦ信号及び基準ＲＦ信号により変調を加えた擬似レーダ受信信号を生成するものであり、擬似目標信号を受信機に直接入力されることで実施されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説明した従来のレーダ装置の評価試験では、以下に示す如き欠点があった。
【０００７】第１の従来例の問題点として、実際の電波を空中線から放射してレーダ装置の評価試験を行うために、目標となる航空機等を実際に飛行させて試験する必要があった。
【０００８】この場合には、実際に航空機等を飛行させる必要があるために、飛行させる航空機等によりＲＣＳが決定されるので、任意のＲＣＳでレーダ装置の評価試験を実施することは不可能である。さらに、試験飛行回数を多くして、任意の距離、速度で飛行させるには多大な時間と労力が必要であった。
【０００９】また、第２、第３の従来例の問題点は、叙上の特開昭５８−０００７８１号公報、特開昭５９−０２０８７６号公報に示される擬似目標信号発生器、あるいは特開平０１−２０１１７３号公報に示されるレーダシュミレータを用いた評価試験の場合には、受信機端から擬似目標信号を入力するために、実際に電波を発射して空中線特性を含めた試験を行うことができず、空中線を含めたレーダ装置の評価試験を行うことは不可能であった。
【００１０】本発明は従来の上記実情に鑑み、従来の技術に内在する上記欠点を解消する為になされたものであり、従って本発明の目的は、被試験レーダ装置の覆域内の任意の距離に擬似目標信号発生器を設置し、被試験レーダ装置が実際に送信した信号を受信し、これを基に擬似目標信号を発生するとともに、擬似目標の機種、距離、速度を任意に設定可能とすることにより、実際の電波を発射した状態で航空機等を飛行させることなく、任意の目標を飛行させた場合と同等なレーダ装置の評価試験を実行することを可能とした新規な擬似目標信号発生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に、本発明に係る擬似目標信号発生装置は、被試験レーダ装置が送信する高周波数帯信号を受信し擬似目標信号を再送信する送受信空中線と、この送受信空中線で受信した高周波数帯信号を規定レベルまで増幅する増幅器と、この増幅器により増幅された高周波数帯信号を中間周波数帯に周波数変換するミキサと、この周波数変換のための局部発振信号を発生するＳＴＡＬＯと、前記ミキサの出力をドップラ制御回路、遅延回路及び送信信号検出回路へ分配する分配回路と、目標となる航空機等の機種、距離、速度を入力する入力回路と、前記分配回路にて分配される中間周波数帯信号を入力し被試験レーダ装置の送信信号の受信タイミング及び振幅を検出する信号検出回路と、この信号検出回路で検出したタイミング及び振幅情報を入力し、前記入力回路から入力された目標機種から必要なＲＣＳ情報を読み出し、入力された距離、速度に応じた遅延時間、振幅、ドップラ周波数を算出して出力する演算回路と、入力された各種航空機等のＲＣＳを記憶した記憶回路と、中間周波数帯信号に対し前記演算回路出力からの制御信号に基づき遅延時間を加える遅延回路と、この遅延回路の出力と前記演算回路からの制御信号に基づき目標機のＲＣＳと距離に応じた振幅値を制御する振幅制御回路と、中間周波数帯信号に対して前記演算回路からの制御信号に基づき目標の移動速度に応じたドップラ周波数変化を制御するドップラ制御回路と、これらの制御回路出力を入力して合成する合成回路と、元の被試験レーダ装置の周波数帯信号に周波数変換するミキサと、規定のレベルまで増幅し前記送受信空中線に出力する増幅器とを備えて構成される。
【００１２】また、雲霧や山脈等の擬似クラッタ信号を任意の距離に発生させる場合及び擬似妨害信号を発生させる場合に、前記入力回路に擬似クラッタの距離、種類及び擬似妨害信号の種類を入力できる機能を加えた入力回路と、前記記憶回路に雲霧や山脈等の擬似クラッタ諸元及び妨害信号諸元を追加して記憶する記憶回路と、入力回路から入力された擬似クラッタ距離、種類と妨害信号の種類から記憶回路の各々の情報を読み出し擬似クラッタ信号発生回路と擬似妨害信号発生回路を制御するためのパラメータを演算し出力する演算回路と、この演算回路からの制御信号に基づき擬似クラッタ距離、種類に応じて振幅値を制御する擬似クラッタ信号発生回路と、演算回路からの制御信号に基づき擬似妨害信号の振幅値等を制御する擬似妨害信号発生回路と、擬似クラッタ信号発生回路の出力と擬似妨害信号発生回路の出力と前記ドップラ制御回路の出力と前記振幅制御回路の出力を合成する合成回路とを加えて構成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい各実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明に係る擬似目標信号発生装置の第１の実施の形態を示すブロック構成図、図３は本発明に係る擬似目標信号発生装置の第２の実施の形態を示すブロック構成図である。
【００１５】［１］構成の説明図１を参照するに、本発明に係る擬似目標信号発生装置２００の第１の実施の形態による構成は、被試験レーダ装置１００の送信信号を受信し、かつ生成された擬似目標信号を再送信する送受信空中線１と、受信した送信信号を規定のレベルまで増幅する増幅器２Ａと、この増幅器２Ａの出力を中間周波数帯へ変換するミキサ３Ａと、この周波数変換のための局部発振信号を発生させるＳＴＡＬＯ（局部発振回路）４と、前記ミキサ３Ａの出力を分配する分配回路５と、この分配回路５で分配された中間周波数帯信号から送信信号の送信タイミングと振幅値を検出する送信信号検出回路６と、目標機の機種、距離及び速度を入力する入力回路１２と、入力された目標機種のＲＣＳ情報（各種航空機等のレーダ有効反射面積情報）を記憶する記憶回路１１と、入力回路１２から入力された擬似目標の機種、距離と受信した送信タイミングと目標機の機種からＲＣＳ情報を読み出し、距離、振幅、速度を演算して出力する演算回路１０と、この演算回路１０の出力により遅延時間を制御する遅延回路７と、目標機のＲＣＳに適応した振幅値を制御する振幅制御回路８と、入力回路１２で設定された速度からドップラ周波数を制御するドップラ制御回路９と、遅延回路７と振幅制御回路８及びドップラ制御回路９の出力信号を合成する合成回路１３とを具備し、これらの回路により生成された擬似目標信号は、ミキサ３Ｂにより元のレーダ周波数帯の信号に変換され、増幅器２Ｂで増幅されて送受信空中線１から再送信される。
【００１６】図３は本発明による第２の実施の形態を示すブロック構成図であり、図１の擬似目標信号発生器の中で、雲や霧、山脈等の擬似クラッタを発生させる擬似クラッタ信号発生回路１４と、レーダ装置に妨害信号が加えられたことを模擬する妨害信号を発生させる擬似妨害信号発生回路１５を付加した場合の実施の形態である。
【００１７】［２］動作の説明図２は、本発明に係る擬似目標信号発生装置の一実施例の動作を示すタイムチャートである。以下図２を用いて本発明の動作を説明する。
【００１８】本発明に係る擬似目標信号発生装置２００を被試験レーダ装置１００から距離Ｒの位置に置いて時間遅延を行わない場合には、即ち、時間遅延がないものと仮定した場合には、被試験レーダ装置１００から放射された送信パルスが擬似目標信号発生装置２００から反射されて戻ってくる時間Ｔは、［式１］で表される（図２−（Ａ））。
【００１９】［式１］
Ｔ＝２Ｒ／Ｃ （但しＣは光速）
［式１］から、擬似目標信号発生装置２００の設置距離Ｒに対応したパルスの受信時間Ｔを、設定擬似目標距離Ｒ’と擬似目標信号発生器設置距離Ｒとの差に対応したΔｔだけ遅延させ（図２−（Ｃ））、受信機側で検出する時間Ｔ’を変化させることで距離Ｒ’を擬似的に可変することができる（図２−（Ｄ））。
【００２０】また、被試験レーダ装置で受信する電力（Ｐｒ）は［式２］で表される。
【００２１】［式２］
Ｐｒ＝Ｐｔ・Ｇ2 ・λ2 ・σ／｛（４π）3 ・Ｒ’4 ｝
ここで、Ｐｔ：レーダ装置の送信電力、Ｇ：レーダ装置のアンテナ利得、λ：レーダ装置の送信波長、σ：目標機ＲＣＳである。
【００２２】［式２］から、Ｐｔ：送信電力、Ｇ：アンテナ利得、λ：送信波長はレーダ装置の諸元として既知のものであるから、Ｒ’：擬似目標距離とσ：擬似目標ＲＣＳを設定することにより受信信号の電力レベルを決定することができる。
【００２３】つまり、擬似目標距離Ｒ’、擬似目標ＲＣＳを設定することにより被試験レーダ装置で受信する受信電力を算出することができる。
【００２４】ここで、ＲＣＳは、目標となる航空機等により値が異なるために、そのＲＣＳ情報を記憶回路１１にて記憶しておくものである。
【００２５】次に、近年のレーダ装置においては、受信信号のドップラ情報を測定し利用するレーダ装置が主流であり、反射波が目標の相対速度分だけドップラシフトを受けることを利用して、その移動速度を検出し移動目標のみを表示できるようになっている。
【００２６】目標とレーダの間に相対的運動が存在している場合には、反射波の周波数は、ドップラ効果によりドップラ周波数を生じ、受信周波数は、送信周波数からそのドップラ周波数だけずれる。レーダ装置の受信装置ではそのドップラ周波数を検出して速度を検出している。ドップラ周波数をｆｄ、目標のレーダ半径方向の速度をＶとすると［式３］で表すことができる。
【００２７】［式３］
ｆｄ＝２Ｖ／λ従って、速度Ｖを設定することによりドップラ周波数ｆｄを決定することができ、レーダ装置側での受信する速度情報を模擬することができる。
【００２８】つまり、ドップラ制御回路９では、演算回路１０で演算された速度に適応したドップラ周波数を発生させるものである。
【００２９】次に、図１を用いて信号の流れを説明する。
【００３０】任意の距離Ｒに設置された本発明の擬似目標信号発生装置２００は、被試験レーダ装置１００の送信パスル信号を時間Ｔの位置で受信する。
【００３１】受信された信号は増幅器２Ａによりある規定レベルまで増幅され、ミキサ３Ａ及びＳＴＡＬＯ４により定められた中間周波数帯に変換される。中間周波数帯に変換された受信信号は、分配回路５により送信信号検出回路６、遅延回路７、ドップラ制御回路９及び演算回路１０に送出される。
【００３２】この時、送信信号検出回路６では、中間周波数帯の送信タイミング、振幅レベルを検出し演算回路１０へ出力する。演算回路１０では、入力回路１２から入力された目標機種、距離、速度及び記憶回路１１のＲＣＳ情報に基づき遅延時間（距離）、ＲＣＳ（振幅）、速度（ドップラ周波数）を演算し、遅延回路７、振幅制御回路８、ドップラ制御回路９へ出力する。
【００３３】演算回路１０からの制御信号によって、遅延回路７は中間周波数に対し図２−（Ｃ）に示す距離に応じたΔｔを制御し、振幅制御回路８は距離及びＲＣＳに応じたΔＡの振幅値を制御する。また、ドップラ制御回路９では、入力回路１２で入力された速度Ｖに基づいて演算回路１０で算出したドップラ周波数制御信号により周波数変化（Δｆｄ）を制御する。
【００３４】次に振幅制御回路８及びドップラ制御回路９の出力を合成回路１３により合成し、その合成信号は、ミキサ３Ｂにより元の被試験レーダ装置の周波数帯に変換され、増幅器２Ｂにより規定レベルの擬似目標信号として生成されて、送受信空中線１から再送信される。
【００３５】被試験レーダ装置１００でのレーダ受信信号は、図２−（Ｄ）に示すように、設定した距離に応じた時間Ｔ’、距離及び目標ＲＣＳに応じたレベルＡ’を受信し、速度Ｖで運動する擬似目標信号として受信される。
【００３６】次に本発明による第２の実施の形態について図３を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】図３に示された第２の実施の形態は、擬似目標信号の発生手段は図１及び図２で説明した手段と同一であが、上記の擬似目標信号発生手段に加えて、擬似クラッタ信号発生回路１４と、擬似妨害信号発生回路１５とを備えている場合での例であって、この点が叙上の第１の実施の形態と異なる。
【００３８】図３を参照するに、入力回路１２は、擬似目標の機種、距離、速度に加えて擬似クラッタの距離と種類、及び擬似妨害信号の種類を入力できるものである。記憶回路１１では、目標機のＲＣＳ情報に加えて、擬似クラッタの種類に応じた諸元と擬似妨害信号の種類に応じた諸元を記憶している。
【００３９】次に、演算回路１０では、入力回路１２で入力された擬似クラッタの距離及び種類と擬似妨害信号の種類に応じて、記憶回路１１からそれぞれの諸元を読み出し、設定された距離Ｒ゛に応じた時間Ｔ゛及び振幅値Ａ゛を演算し、擬似クラッタ信号発生回路１４及び擬似妨害信号発生回路１５に送出する。
【００４０】擬似クラッタ信号発生回路１４では演算回路１０で算出された制御信号に応じた擬似クラッタ信号を生成する。また、擬似妨害信号発生回路１５では、演算回路１０で算出された制御信号に基づき擬似妨害信号を生成する。
【００４１】擬似クラッタ信号発生回路１４の出力と、擬似妨害信号発生回路１５の出力と、振幅制御回路８の出力と、ドップラ制御回路９の出力を合成回路１３により合成して、ミキサ３Ｂにより元の被試験レーダ装置の周波数帯に変換し、増幅器２Ｂにて規定のレベルに増幅して送受信空中線１から再送信する。
【００４２】被試験レーダ装置１００では、受信する受信信号は図４−（Ｄ）に示すタイムチャートのように、距離Ｒ’の擬似目標信号と距離Ｒ゛の擬似クラッタ信号を検出する。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る擬似目標信号発生装置は、被試験レーダ装置の覆域内に任意の距離で設置することにより、実際の電波を発射した状態で、かつ目標機を実際に飛行させることなく、任意のＲＣＳの目標機を飛行させた場合と同等の評価試験を行うことができる。
【００４４】また、擬似クラッタ信号発生回路及び擬似妨害信号発生回路を備えることにより任意の距離でクラッタ信号、及び擬似妨害信号を設定できるために、実際の電波を発射した状態で、擬似目標だけでなく、擬似クラッタ及び妨害の電波環境を模擬した評価試験を航空機等を実際に飛行させることなく実施することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２３７
【氏名又は名称】日本電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】熊谷 雄太郎
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０４１８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２７６２１ |
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