JPS646704B2

JPS646704B2 -

Info

Publication number: JPS646704B2
Application number: JP55105619A
Authority: JP
Inventors: Junji Yamashita
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1980-07-31
Filing date: 1980-07-31
Publication date: 1989-02-06
Also published as: JPS5729971A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は例えばパルス圧縮を行うレーダ装置、
及び通信装置の受信信号処理装置に用いて有益な
信号処理装置に関する。

従来、この種の受信信号処理回路は第１図に示
すように構成される。受信信号は通常の線形増幅
器１１によつて増幅された後、マツチドフイルタ
１２に入力され、信号パルスの尖頭パワーと雑音
パワーとの比（Ｓ／Ｎ比）の最大値がとられる。
さらに必要に応じて次段のウエイテイングフイル
タ１３に入力される。この過程をレーダ装置のパ
ルス圧縮方式として、通常行われているチヤープ
パルス圧縮を例にとつて説明する。パルス圧縮の
原理を第２図に示す。第２図ａで示されるよう
な、信号帯域Ｂが0.5MHzで直線FM変調（チヤー
プ変調）された、パルス幅Ｔが10μSの受信信号
（チヤープ信号）は線形に増幅され、信号振幅が
1Vとなつて、第２図ｂに示されるような周波数
対遅延時間特性をもつマツチドフイルタに入力さ
れるとする。

一方、受信機内部で発生した熱雑音も信号と同
様に増幅され、雑音振幅が例えば0.01Vとなつて
マツチドフイルタに入力されるとする。マツチド
フイルタは第２図ｃにパルス圧縮過程を示すよう
に、フイルタのもつ遅延時間特性によつて、チヤ
ープ信号がもつ各周波数成分の電力を時間軸上の
ある１点に集中させるように働く。その結果、信
号の尖頭値は約2.2倍（√に等しい。）増加し
信号のパルス幅は約1.8μS（ほぼ0.9／Ｂに等しい）
に圧縮される。しかし、受信機、熱雑音N_Tはマ
ツチドフイルタに影響されずそのまま出力される
ため、マツチドフイルタ出力での雑音振幅は入力
と同一となる。この結果、マツチドフイルタ出力
でのＳ／Ｎ比は入力に対して2.2倍増加すること
になる。

この詳細なパルス圧縮波形を第３図ａに示す。
（以下、波形は正極性の包絡線のみを示す。）この
パルス圧縮波形のタイムサイドローブ比（圧縮パ
ルスの尖頭値とサイドローブの最大尖頭値との
比）は約13dBである。サイドローブは信号と誤
認される可能性があるため、レベルは小さい程良
い。チヤープパルス圧縮方式では、通常、このサ
イドローブレベルを下げる目的で第４図に示され
るような特性をもつフイルタ（ウエイテイングフ
イルタ）が挿入される。このフイルタによつて、
サイドローブ比は改善されるが、一方ではマツチ
ドフイルタの条件が満足されなくなるため、出力
でのＳ／Ｎ比が劣化したり、圧縮パルス幅が増加
し、分解能が劣化するというような欠点が生ず
る。第３図ｂにウエイテイングフイルタを入れた
場合のパルス圧縮波形の一例を示す。

すなわち、従来技術においてはマツチドフイル
タリング（パルス圧縮）の結果生ずるサイドロー
ブを抑圧するため、例えばチヤープパルス圧縮に
おいては受信信号に対するマツチドフイルタに加
えて、ウエイテイングフイルタが具備される。し
かし、ウエイテイングフイルタを加えることによ
つて出力Ｓ／Ｎ比の劣化、及び圧縮パルス幅の増
加という欠点が付加される。

本発明はこの欠点を除去し、出力Ｓ／Ｎ比を劣
化させることなく、さらに圧縮パルス幅を増加さ
せないサイドローブ抑圧方式を提供するものであ
る。さらに、従来技術におけるパルス圧縮方式と
比較して、本発明は、１同一の信号帯域幅で、より狭いパルス幅のパ
ルス圧縮ができるため、分解能を向上させるこ
とができる。

２出力におけるＳ／Ｎ比を向上させることがで
きる。

３Ｓ／Ｃ比（目標物からの反射信号レベルと地
面、雨等の目標物以外からの反射信号レベルと
の比）を向上させることができる。

４ ECCM性能（レーダ機能を低減させる目的
で外部から加えられる電子的な妨害を除去する
能力）を向上させることができる。

上記４項目の性能向上を可能とするものであ
る。

次に本発明の一実施例をチヤープパルス圧縮を
行うレーダ装置の受信信号処理回路について、先
ず第５図を参照して説明する。

チヤープ信号のパルメータは比較のため、従来
実施例の説明例と同一とする。アンテナによつて
受信されたチヤープ信号は線形増幅器２１によつ
て増幅され、信号振幅が例えば1V、受信機内部
から発生した熱雑音は例えば0.01Vとなつて第６
図の実線で示されるような入出力特性をもつ対数
増幅器２２に入力される。この対数増幅器２２の
入力をｘ（ｖ）、出力をｙ（ｖ）とすると入出力の
関係はｙ＝1/3log（10³x＋１）とあらわされるた
め、対数増幅器出力における信号振幅は1v、熱
雑音振幅は0.35Vとなる。この波形を第７図ａに
示す。但し、ここで対数増幅器においては信号の
包絡線値が対数変換され、信号のスペクトルは変
わらないものとする。次に、このチヤープ信号に
対応したマツチドフイルタ２３に入力されること
によつて、第２図で説明したパルス圧縮が行わ
れ、第７図ｂに示されるような波形に変換され
る。

マツチドフイルタによつて信号の尖頭値が2.2
倍された結果、マツチドフイルタまで含めたチヤ
ープ信号に対する入出力特性は第６図の破線で示
すようになり、入出力関係式はｙ＝2.2/3log
（10³x＋１）となる。さらに、この圧縮波形は信
号の入出力特性を線形とするため、入出力関係式
とは逆特性の指数関係特性をもつ逆対数変換回路
２４に入力される。この場合、逆対数変換回路２
４の入出力関係式はｚ＝（10^3y/2.2−１）／10³にて
与えられる。マツチドフイルタによつて得られた
第６図ｂの波形はこの逆対数変換回路２４によつ
て第８図に示される波形に変換される。

このようにして得られた波形を従来技術によつ
て得られた第３図ａのパルス圧縮波形と比較する
と、１圧縮パルス波形のサイドローブレベルが著し
く低下し、サイドローブレベル比は13dBから
49dBに上昇している。

２圧縮パルス幅が1.8μSから0.7μSに減少してい
る。

３受信機雑音が0.005Vから0.002Vに減少し、
Ｓ／Ｎ比が増大している。

上記３項目の効果が得られていることが分る。

次に、目標物以外からの反射波、即ちクラツタ
あるいは外部から加えられる妨害信号が抑圧され
る過程を説明する。パルス圧縮をする前、これら
の不要信号がチヤープ信号と同一レベル（0.1v）
混入している場合を考える（Ｓ／Ｃ比は0dBに等
しい）。この時、前に説明した従来技術によるパ
ルス圧縮を行つた場合、第９図ａに示される圧縮
波形が得られる。即ち、クラツタ又は妨害信号
Scはマツチドフイルタによつてパルス圧縮が行
われずそのまま出力されるのに対して、目標物か
らの反射波S_Tはパルス圧縮されるため、Ｓ／Ｃ比
はパルス圧縮利得（20log√〔dB〕に等しい。
この場合は約7dB）分だけ上昇する。

次に、本発明の実施例によつて得られるＳ／Ｃ
比を求める。上記と同様にチヤープ信号とクラツ
タあるいは妨害波Scが同一レベル（0.1v）混入し
ている場合を考える（Ｓ／Ｃ比は0dBに等しい）。
マツチドフイルタ出力レベルは第６図の入出力特
性により得られる。クラツタはパルス圧縮されな
いため、第６図の実線で示される入出力特性とな
り、約0.77v出力される。これに対してチヤープ
信号はパルス圧縮されることによつて信号尖頭値
が2.2倍されるため第６図の破線で示される入出
力特性となり、信号のピーク値は約1.69vとなる。
次に、これらの信号は逆対数変換回路を通ること
によつて、第９図ｂに示すようなパルス圧縮波形
に変換される。

この波形と従来技術によつて得られた第９図ａ
の波形を比較すると、Ｓ／Ｃ比が7dBから26dB
となり、大幅にＳ／Ｃ比、又はECCM性能が改
善されていることが分る。但し、ここでは対数増
幅器が理想的に動作すると仮定したが、実際の対
数増幅器では、２信号が重畳した場合、対数増幅
器の非線形作用によつて、互いに信号強度を抑圧
しあうような性質がある。上記の例のように２信
号の強度が等しい場合、信号強度は約3dB抑圧さ
れＳ／Ｃ比は約23dBとなる。

本発明においては、チヤープ信号の入出力特性
が線形であるという条件で、チヤープ信号以外の
不要信号を抑圧することができ、この作用効果を
第１０図に示す。第１０図で、チヤープ信号の入
出力特性が線形であり、入出力信号レベル比が
１：１（Ｚ＝ｘ、Ｚ：出力レベル、ｘ：入力レベ
ル）であることを基準とし、受信機雑音や外部か
ら加えられる妨害信号等のパルス圧縮されない信
号に関する入出力特性は、本発明の適用の有無に
よつて、各々Ｚ＝｛（10³x＋１）^1/2.2−１｝／10³（前
述の逆対数変換式に対数増幅器の入出力特性を代
入して得られる）、Ｚ＝x/2.2（2.2倍のパルス圧
縮が行なわれないことによる）となる。同図よ
り、本発明を適用することにより、チヤープ信号
の入出力特性を線形に保ちつつ、チヤープ信号以
外の不要な信号成分を広範囲な入力信号レベルに
わたつて抑圧できることがわかる。

本発明は以上説明したように、パルス圧縮によ
つて得られる所要信号と、それ以外の不要信号
（クラツタ、妨害、受信機熱雑音、サイドローブ
等）のレベル差を対数変換によつて強調すること
を原理としている。

以上の説明においては本発明をチヤープ信号に
適用した場合を説明したが、本発明はチヤープ信
号以外の変調信号にも適用できるもので、次に符
号化位相変調信号に適用した場合を説明する。

第１１図は、５ビツトのバーカ符号による位相
変調信号のパルス圧縮原理を示す。ａ図の上の波
形は、対象となる符号化位相変調信号を示し、下
の波形は信号の位相変化を示している。又、カツ
コ内の振幅値は、第６図の実線で規定される入出
力特性を持つ対数増幅器を通した場合の値を示
す。ｂ図は、ａ図で示される波形に対するマツチ
ドフイルタの構成例であり、この出力波形はｃ図
に示されるように表わされる。この信号をチヤー
プ信号と同様な逆対数変換回路（Ｚ＝（10^3y/5−
１）／10³）に通した場合の出力波形を第１２図
に示す。図に示すように、チヤープ信号と同様に
サイドローブレベル比は大幅に改善されており、
本発明が符号化位相変調信号に対して有効である
ことがわかる。

本発明は以上説明したように、マツチドフイル
タの前に対数増幅器をおき、パルス圧縮した後に
逆対数変換回路を通すような構成をとることによ
り、信号の入出力特性を線形に保ちつつ、１圧縮パルス波形のサイドローブレベルを抑圧
する。

２圧縮パルス幅を減少し、分解能が向上する。

３マツチドフイルタ出力でのＳ／Ｎ比が増大す
る。

４Ｓ／Ｃ比が改善される。

５ ECCM性能が向上する。

上記５項目の効果をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるパルス圧縮回路のブロ
ツク図、第２図ａ〜ｃはパルス圧縮の原理を示す
説明図、第３図ａ，ｂは従来技術によつて得られ
るパルス圧縮波形を示す図、第４図はマツチドフ
イルタに付加されるウエイテイングフイルタ特性
の一例を示す図、第５図は本発明のパルス圧縮回
路の実施例のブロツク図、第６図は対数増幅器入
力対マツチドフイルタ出力の入出力特性を示す
図、第７図は対数増幅器を通つた後の信号に対す
るマツチドフイルタ入出力波形を示す図、第８図
は実施例によつて得られるパルス圧縮波形を示す
図、第９図ａ，ｂはクラツタ又は妨害信号がチヤ
ープ信号に重畳した場合のパルス圧縮波形を示す
図である。第１０図はチヤープ信号及びチヤープ
信号以外の不要信号に対する入出力特性を示す
図、第１１図は符号化位相変調信号によるパルス
圧縮の原理図、第１２図は本発明を適用した場合
の出力波形を示す図である。１１，２１……線形増幅器、１２，２３……マ
ツチドフイルタ、２２……対数増幅器、１３……
ウエイテイングフイルタ、２４……逆対数変換回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１任意のスペクトルをもつ雑音にスペクトルが
既知の変調信号が重畳された入力信号の包絡線値
を対数増幅する対数増幅器と、この対数増幅器の
出力信号を受け、この信号の尖頭パワーと雑音パ
ワーとの比を最大ならしめるマツチドフイルタ
と、このマツチドフイルタの出力を逆対数変換す
る逆対数変換回路とを備えて成ることを特徴とす
る信号処理装置。