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【発明の名称】 電子走査式レーダ装置
【発明者】 【氏名】難波 敏男

【要約】 【課題】簡単な構成で、送受信モジュールの故障を検出可能な電子走査式レーダ装置を提供する。

【構成】送受切替器3cにおける漏洩送信パルス信号を選択的に導出可能な切替器7と、漏洩送信パルス信号の信号レベルを検出可能なレベル検出部(検出器)8と、検出された漏洩送信パルス信号の信号レベルと、予め設定された許容基準値とを比較する異常検出部10とを設けたので、簡単な構成で、送受信モジュール3の故障の有無を容易に検出ができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信パルス信号を生成する信号発生器と、
この信号発生器で生成された前記送信パルス信号を分配して出力する分配器と、
この分配器で分配された前記送信パルス信号をそれぞれ導入し、送受切替器を介して空間に向けて放射するとともに目標からの反射パルス信号を前記送受切替器を介して導出する複数個の送受信モジュールと、
これら複数個の送受信モジュールにそれぞれ対応して接続されるとともに、前記送信パルス信号の前記送受切替器を介して受信出力側に漏洩する漏洩送信パルス信号を選択的に切替え導出可能な切替器と、
この切替器を介して導出された前記漏洩送信パルス信号の信号レベルを検出可能な検出器と、
この検出器で検出された前記漏洩送信パルス信号の信号レベル値と、予め設定された許容基準値とを比較する比較器と、
前記複数個の送受信モジュールに接続され、前記送受切替器を介して受信された目標からの反射信号を検波して出力する信号処理器と
を具備することを特徴とする電子走査式レーダ装置。
【請求項2】
前記送受信モジュールは、アンテナと、アンテナに接続された移相器と、移相器に接続された前記送受切替器と、送受切替器に接続された送信部及び受信部とで構成されたことを特徴とする請求項1に記載の電子走査式レーダ装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、多数並設された送受信モジュールを有し、内蔵された移相器に対する移相制御により合成アンテナパターンのビーム方向を変化させることが可能な電子走査式レーダ装置の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
アクティブフェーズドアレイレーダ等の電子走査式レーダ装置では、移相器や送受切替器とともに送信部及び受信部をモジュール化し、移相器に対する移相制御によりビーム制御が行われるように構成される。(例えば、非特許文献1参照。)。
【0003】
送受信モジユールを多数並設した従来の電子走査式レーダ装置の概略構成を図3に示す。
【0004】
すなわち、送信信号発生部1にて生成されたレーダの送信パルス信号は、分配器2を介して分配され、多数の送受信モジュール3(31,32,・・・3n)が並設されたモジュール群に供給される。
【0005】
各送受信モジュール3は、アンテナ3aと、そのアンテナ3aに接続された移相器3bと、その移相器3bに接続されサーキュレータからなる送受切替器3cと、その送受切替器3cに接続された送信部3d及び受信部3eとで構成されている。
【0006】
分配器2で分配された送信パルス信号は、送信部3dにおいて増幅され、送受切替器3c、移相器3bを介してアンテナ3aに供給されるので、レーダの送信パルス信号は、並設されたアンテナ3aにより形成された合成アンテナパターンを介して空間に向けて放射される。合成アンテナパターンは、不図示の制御手段による移相器3bに対する移相制御により形成される。
【0007】
アンテナ3aを介して空間に放射された送信パルス信号の目標からの反射信号は、アンテナ3aを介して受信され、移相器3b、送受切替器3cを順次介して、受信部3eに供給され低雑音増幅されて出力される。
【0008】
アンテナ3aを介して受信され受信部3eで増幅されて出力される各送受信モジュール3(31,32,・・・3n)からの目標反射信号は、合成器4に供給されて合成された後、信号処理部5に供給され、ここで周波数変換及びA/D変換、及び検波が行われて出力され、表示器6に表示される。
【0009】
このように、電子走査式レーダ装置は、並設された各アンテナ3aのアンテナパターンの合成により、所望のアンテナビームが形成され、そのアンテナビームを介して送信パルス信号の送受信が行われるものであるが、移相器3bをはじめ、各送受信モジュール3(31,32,・・・3n)を構成した送信部3dや受信部3e等の能動素子が故障すると、所望の合成アンテナビームを形成した送受信が適切に行われ得なくなり、目標探知や目標追尾等のレーダとしての性能低下につながる要因となった。
【0010】
そこで従来から、電子走査式レーダ装置における送受信モジュールの故障の有無を検出する方法が種々考案されており、例えば、移相器の動作電流をモニターすることで、移相器の故障の有無や動作不良を検出する方法も提案されている。(例えば、特許文献1参照。)。
【0011】
また、個々の送受信モジュールに対する移相設定値を変化させ、そのときの受信電力最大値と最小値との差から故障の有無を判定する方法も提案されている。(例えば、特許文献2参照。)。
【非特許文献1】吉田 孝監修「改定レーダ技術」、社団法人電子情報通信学会、平成8年10月1日発行 p.167
【特許文献1】特開平2−90704号公報
【特許文献2】特開2000−155168号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
電子走査式レーダ装置を構成する送受信モジュールにおける故障や動作不良を検出する方法は、従来から種々考案されている。
【0013】
しかしながら、モニターにより、モジュールを構成する移相器等の個々の故障や動作不良を検出しようとすると、予めモニター回路をそれぞれモジュールに組み込む複雑な構成となり、また送受信モジュールとしての機能動作を点検するために、複雑な計算により移相器3bの移相量を種々変化させる必要があった。
【0014】
そこで本発明は、複雑な計算や制御を行うことなく、簡単な構成で、送受信モジュールの異常や故障を容易に検出可能な電子走査式レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の電子走査式レーダ装置は、送信パルス信号を生成する信号発生器と、この信号発生器で生成された前記送信パルス信号を分配して出力する分配器と、この分配器で分配された前記送信パルス信号をそれぞれ導入し、送受切替器を介して空間に向けて放射するとともに目標からの反射パルス信号を前記送受切替器を介して導出する複数個の送受信モジュールと、これら複数個の送受信モジュールにそれぞれ対応して接続されるとともに、前記送信パルス信号の前記送受切替器を介して受信出力側に漏洩する漏洩送信パルス信号を選択的に切替え導出可能な切替器と、この切替器を介して導出された前記漏洩送信パルス信号の信号レベルを検出可能な検出器と、この検出器で検出された前記漏洩送信パルス信号の信号レベル値と、予め設定された許容基準値とを比較する比較器と、前記複数個の送受信モジュールに接続され、前記送受切替器を介して受信された目標からの反射信号を検波して出力する信号処理器とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明の電子走査式レーダ装置は、送受信モジュールの故障あるいは機能低下は、レーダ送信パルス信号の送受切替器を介した受信部への漏洩量の変化となって現れることが多いことに着目してなされたもので、上記のように、送受切替器における漏洩送信パルス信号を選択的に導出可能な切替器と、漏洩送信パルス信号の信号レベルを検出可能な検出器と、検出された漏洩送信パルス信号の信号レベルと、予め設定された許容基準値とを比較する比較器とを設けたので、簡単な構成で、当該送受信モジュールの故障の有無を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の電子走査式レーダ装置の一実施例について図1及び図2面を参照して詳細に説明する。なお、図3に示した従来の構成と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0018】
すなわち、図1は本発明に係る電子走査式レーダ装置の第1の実施例を示した構成図である。
【0019】
送信信号発生部1からの送信パルス信号は、分配器2を介して複数(n)に分配され、分配器2で分配された各送信パルス信号は、複数(n)の切替器7(71,72,73,・・・7n)に供給される。
【0020】
切替器7(71,72,73,・・・7n)は、通常時はON操作により、信号を接続中継して導出するが、必要に応じて選択的に遮断(OFF)可能に構成されている。
【0021】
従って、運用時は、分配器2で分配された各送信パルス信号は、切替器7(71,72,73,・・・7n)のスイッチ7aのON操作を経て導出され、対応して接続されるように並設された送受信モジュール3(31,32,33,・・・3n)の送信部3dに供給される。
【0022】
送信部3dに供給された送信パルス信号は増幅され、従来と同様に、サーキュレータからなる送受切替器3c、移相器3bを介してアンテナ3aに供給されるので、レーダの送信パルス信号は、各送受信モジュール3のアンテナ3aによって形成されたビームパターンで空間に向け放射される。
【0023】
アンテナ3aを介して空間に放射された送信パルス信号の目標からの反射信号は、アンテナ3aを介して受信され、移相器3b、送受切替器3cを順次介して、受信部3eに供給され低雑音増幅されて出力される。
【0024】
受信部3eで増幅された反射信号は、切替器7(71,72,73,・・・7n)の他方のスイッチ7bの一端に供給される。スイッチ7bは通常時(運用時)はON操作により、受信部3eから供給された受信信号を中継導出するが、対応したスイッチ7aと連動して、必要に応じて選択的に遮断(OFF)動作可能に構成されている。
【0025】
従って、受信部3eから供給された反射信号は、切替器7(71,72,73,・・・7n)のスイッチ7bのON操作により、合成器4に供給され、合成器4に供給され合成された目標反射信号は、信号処理部5に供給される。
【0026】
信号処理部5に供給された目標反射信号は、従来と同様に、ここで周波数変換及びA/D変換及び検波された後、表示器6に供給されるので、検波された反射信号の表示器6への表示により、オペレータは目標位置等を視認することができる。
【0027】
そこで、この実施例では、信号処理部5の出力端に、レベル検出部8が接続されている。レベル検出部8は、制御部9からの制御信号に基づき、信号処理部5からの検波出力信号が供給され、その供給された検波出力信号の信号レベルを検出して異常検出部10の比較判定器10aに供給するように構成されている。
【0028】
そこで、制御部9は、各切替器7(71,72,73,・・・7n)を駆動制御し、送信信号発生部1から出力送信されるレーダ送信パルス信号のパルス幅に同期したタイミングで、複数(n)個ある切替器7(71,72,73,・・・7n)のうち、いずれか1の切替器7のみを選択的にON動作させ、他の全ての切替器7がOFF動作するように制御する。
【0029】
従って、制御部9は、切替器7(71,72,73,・・・7n)のON動作に対応した受信部3eの出力、すなわち漏洩送信パルス信号が合成器4、信号処理部5を順次介してレベル検出部8に供給されるように制御する。
【0030】
レベル検出部8は、切替器7におけるいずれか1の選択的なON動作に同期したタイミングでのみ、その漏洩送信パルス信号の信号レベルを検出し、切替器7(71,72,73,・・・7n)全てがON動作する通常の運用時において、受信された目標反射信号の信号レベルを検出することはない。
【0031】
そこで、異常検出部10は、比較判定器10aとともに基準値テーブル10bとを備えている。
【0032】
基準値テーブル10bには、送受信モジュール3(31,32,33,・・・3n)の正常動作時における、送受切替器3cを介した送信部3dから受信部3eへのレーダ送信パルス信号の漏洩量の許容値が予め設定され、記憶されている。
【0033】
送受信モジュール3の故障時において、サーキュレータからなる送受切替器3cの送信信号の受信部3eへの廻り込み量が増加する現象が現れるが、送受切替器3cにおける送信側から受信側への回り込み量、すなわち漏洩量は、製造上のばらつき等もあり、個々に異なるのは避けられない。
【0034】
そこで、この実施例の電子走査式レーダ装置は、送受切替器3cにおける送信側から受信側への信号の漏洩量から、当該送受信モジュール3の故障の有無、あるいは機能低下の有無を判定するために、その当該送受信モジュール3における漏洩量が、正常であるとされる限度値が予め設定され、異常検出部10の基準値テーブル10bに記憶されている。
【0035】
なお、当該送受信モジュール3における漏洩量が正常であるとされる限度値は、製造出荷時あるいは据付け検査時における、正常とされる状態における実測値に基づき設定することができる。
【0036】
そこで、この実施例の電子走査式レーダ装置は、制御部9の切替器7に対する制御により、いずれか1の送受信モジュール3を選択すると同時に、その選択した送受信モジュール3に対応した漏洩基準値を読み出し、比較判定器10aに供給するように基準値テーブル10bを制御する。
【0037】
従って、比較判定器10aは、レベル検出部8における検出漏洩パルス信号の信号レベルと、基準値テーブル10bから読み出し供給された漏洩基準値と比較し、もしも、レベル検出部8における検出漏洩パルス信号の信号レベルが読み出し供給された漏洩基準値を超えたときには、その旨、報知部11に伝送し、警報が発せられるように構成されている。
【0038】
上記構成により、通常の運用状態では、図3に示した状態と同一の接続状態となり、目標検出及び追尾等が可能であり、非運用時において、制御部9は、切替器7及びレベル検出部8並びに基準値テーブル10bを駆動制御して、任意の送受信モジュール3を選択指定して、送信パルス信号の漏洩量が正常とされる許容範囲内にあるか否か、すなわち当該送受信モジュール3の故障の有無あるいは機能低下の有無、すなわち異常の有無を容易に検知できる。
【0039】
上記第1の実施例では、切替器7(71,72,73,・・・7n)は一対のスイッチ7a,7bを有するものとして説明したが、切替器7(71,72,73,・・・7n)は一方のスイッチ7bのみを有するものであっても、同様に目的を達成することができる。
【0040】
すなわち、スイッチ7bのみを切替器7(71,72,73,・・・7n)が備えた場合の本発明による電子走査式レーダ装置の第2の実施例を、図2を参照して説明する。
【0041】
すなわち、第2の実施例に係る電子走査式レーダ装置は、上記第1の実施例とは、切替器7(71,72,73,・・・7n)の構成が相違し、分配器2の出力が従来と同様に、各対応する送受信モジュール3(31,32,33,・・・3n)の送信部3dに直接供給されるように構成されている。
【0042】
図2に示した構成の電子走査式レーダ装置によれば、制御部9は、いずれか1の切替器7(71,72,73,・・・7n)を選択し、他の切替器7のスイッチ7bをOFFとさせた状態で、送信信号発生部1で発生出力される送信パルス信号に対応した漏洩パルス信号の振幅レベルを、当該選択されたいずれか1の切替器7を介して、レベル検出部8が検出するように制御する。
【0043】
このレベル検出部8における検出に基づき、異常検出部10の比較判定器10aは、基準値テーブル10bから読み出した対応する許容基準値との比較判定により、当該漏洩パルス信号の振幅レベルが適正であるか否か、すなわち当該送受信モジュールに異常がないか否かを判定し、異常があれば、報知部11にて警報を発するので、オペレータは、迅速かつ的確に送受信モジュールの異常の有無を個別に判定することができる。
【0044】
なお、上記各実施例の説明では、レベル検出部8は、送受切替器3cを介して直接、受信部3eに漏洩する送信パルス信号を検出する旨説明したが、送信パルス信号が移相器3b、あるいはアンテナ3aで反射した信号が、送受切替器3cを介して受信部3eに漏洩する信号成分をも漏洩送信パルス信号に含むことができる。
【0045】
すなわち、送受信モジュール3は、送受切替器3cと移相器3bとの間のインピーダンス不整合、あるいは移相器3bとアンテナ3aとの間の同じくインピーダンス不整合によっても、これらに起因した反射信号が送受切替器3cを介して受信部3eに供給されるので、インピーダンス不整合が経年変化等により生じ、許容できる漏洩量を超えた場合も、その異常を検出できる。
【0046】
また、制御部9の制御により、異常検出部10はリアルタイムで、異常の有無を検出する旨説明したが、異常検出部10にメモリを備え、レベル検出部8から順次供給される漏洩検出信号を一旦記憶し、オフラインで、制御部9の制御によりその記憶された漏洩検出信号のレベルと、対応する基準値テーブル10bから読み出した対応する許容基準範囲とを比較して、異常や故障の有無を判定するようにしても良い。
【0047】
いずれにしても、本実施例による電子走査式レーダ装置によれば、送受信モジュールの異常の有無を、送信パルス信号の漏洩量が許容範囲内にあるか否かで判定するという簡単な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明による電子走査式レーダ装置の第1の実施例を示した構成図である。
【図2】本発明による電子走査式レーダ装置の第2の実施例を示した構成図である。
【図3】従来の電子走査式レーダ装置を示した構成図である。
【符号の説明】
【0049】
1 送信信号発生部(信号発生器)
2 分配器
3(31,32,33,・・・3n) 送受信モジュール
3a アンテナ
3b 移相器
3c 送受切替器
3d 送信部
3e 受信部
4 合成器
5 信号処理部(信号処理器)
6 表示器
7(71,72,73,・・・7n) 切替器
8 レベル検出部(検出器)
9 制御部
10 異常検出部
10a 比較判定器(比較器)
10b 基準値テーブル
11 報知部
【出願人】 【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成18年7月5日(2006.7.5)
【代理人】 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和

【識別番号】100100712
【弁理士】
【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

【識別番号】100100929
【弁理士】
【氏名又は名称】川又 澄雄

【識別番号】100108707
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 友之

【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和

【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一

【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄


【公開番号】 特開2008−14762(P2008−14762A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−185463(P2006−185463)