JPH0257874B2 - - Google Patents
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- JPH0257874B2 JPH0257874B2 JP19287483A JP19287483A JPH0257874B2 JP H0257874 B2 JPH0257874 B2 JP H0257874B2 JP 19287483 A JP19287483 A JP 19287483A JP 19287483 A JP19287483 A JP 19287483A JP H0257874 B2 JPH0257874 B2 JP H0257874B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S13/00—Systems 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
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- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、移動目標検出機能(Moving
Target Indication:以下、MTIと記す)を備え
たパルス・レーダー装置に関するもであり、
MTI性能の飛躍的向上を目的とするものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] This invention provides a moving target detection function (Moving target detection function).
This relates to a pulse radar device equipped with Target Indication (hereinafter referred to as MTI).
The purpose is to dramatically improve MTI performance.
従来、この種の装置として第1図に示すものがあ
つた。これはコヒーレントMTIレーダーの例で
あり、図において、1はレーダーアンテナ、2は
送受切換器、3は送信用クライストロン増幅器
(この代わりにTWT増幅器が用いられることも
ある)、4はクライストロン能増幅器3の駆動用
のパルス変調器、5はレーダーの受信高周波信号
を中間周波数に変換する混合器(Mixer)、6は
安定局部発振器(Stable Local Oscillator)、7
は後述するコヒーレント発振器10からの発振信
号を送信高周波信号に変換するための混合器、8
は中間周波増幅器、9はドツプラー周波数偏移信
号を検出するための位相検波器(Phase
Sensitive Detector)、10はレーダーの原発振
器として用いられるコヒーレント発振器
(Coherent Oscillator)、11はコヒーレント発
振器10の出力を逓降して、レーダーの送信繰り
返し周波数のトリガ信号を作成するトリガ発振器
(Trigger Generator)である。
Conventionally, there has been a device of this type as shown in FIG. This is an example of a coherent MTI radar, and in the figure, 1 is the radar antenna, 2 is the transmitter/receiver switch, 3 is the transmitting klystron amplifier (a TWT amplifier may be used instead), and 4 is the klystron power amplifier 3. 5 is a mixer that converts the high frequency signal received by the radar into an intermediate frequency; 6 is a stable local oscillator; 7 is a pulse modulator for driving the radar;
8 is a mixer for converting an oscillation signal from a coherent oscillator 10 to a transmission high frequency signal, which will be described later.
is an intermediate frequency amplifier, and 9 is a phase detector (Phase) for detecting the Doppler frequency shift signal.
10 is a coherent oscillator used as the radar's original oscillator; 11 is a trigger oscillator that down-regulates the output of the coherent oscillator 10 to create a trigger signal at the radar's transmission repetition frequency. It is.
また12はMTI用遅延線14が超音波を利用
する遅延素子であるためこれに入力可能なように
超音波を発振する超音波発振器(Carrier Wave
Oscillator)であり、13は位相検波器9の出力
信号を、超音波発振器12から出力される超音波
で変調するための変調器である。14はMTIの
ための遅延線(Delay Line)で、入力信号をレ
ーダーの繰り返し周期の1周期分だけ遅らせて出
力する回路である。15は遅延線14での振幅減
衰を回復するための増幅器(Amplifier)、16
は検波器(Detector)であり、この出力にレー
ダー信号がビデオ信号として取り出される。17
は遅延線14に相当する減衰を与えるための減衰
器(Attenuator)、18,19はそれぞれ上記増
幅器15及び検波器16と同様のものである。2
0は遅延した信号と遅延しない信号との減算を行
ない差分を取り出す引算器(Subtractor)であ
る。 In addition, 12 is an ultrasonic oscillator (Carrier Wave) that oscillates ultrasonic waves so that it can be input to the MTI delay line 14, which is a delay element that uses ultrasonic waves.
13 is a modulator for modulating the output signal of the phase detector 9 with the ultrasonic wave output from the ultrasonic oscillator 12. 14 is a delay line for MTI, which is a circuit that delays the input signal by one period of the radar repetition period and outputs the delayed signal. 15 is an amplifier for recovering the amplitude attenuation in the delay line 14; 16
is a detector, and the radar signal is extracted as a video signal at its output. 17
is an attenuator for providing attenuation corresponding to the delay line 14, and 18 and 19 are similar to the amplifier 15 and detector 16, respectively. 2
0 is a subtractor that subtracts a delayed signal and a non-delayed signal to extract a difference.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.
レーダーの送信周波数をtとし、送信波が移動
目標に当たり、再び反射波として受信されたと
き、ドツプラー周波数偏移dを受けていたとす
れば、反射波の周波数はt±dと表わされる。ド
ツプラー周波数偏移dは次式で表わされる。 If the transmission frequency of the radar is t, and when the transmitted wave hits a moving target and is received as a reflected wave again, it has undergone a Doppler frequency shift d, then the frequency of the reflected wave is expressed as t±d. The Doppler frequency shift d is expressed by the following equation.
d=2Vr/λ=2Vr・t/c
Vr:移動目標の速度
λ:送信波長
c:光速度
このドツプラー周波数偏移dは、第1図にお
ける位相検波器9の出力として取り出されるもの
であり、その原理は次の通りである。 d=2Vr/λ=2Vr・t/c Vr: Velocity of the moving target λ: Transmission wavelength c: Speed of light This Doppler frequency deviation d is extracted as the output of the phase detector 9 in FIG. The principle is as follows.
即ち、コヒーレント発振器10からの基準信号
の周波数をc、中間周波増幅器8からの受信信号
の周波数をc±dとし、それぞれを簡単のため
に正弦波連続信号Vcoho,Viとして表現する
と、
Vcoho=Asin2πct
Vi=Bsin(2πct±φd)
φd=2πdt
A,Bは振幅
tは時間
と表わされる
従つて、位相検波器9の出力Vpsdは、
Vpsd=Vcoho・Vi={Asin2πct}{Bsin(2πc
t±φd)}=AB/2{cosφd−cos(4πct+φd)}
となる。上式において、第2項の中間周波数cを
含む成分は検波回路後段フイルターで除去され
て、第1項の(AB/2)・cosφdの成分のみが位
相検波器9から取り出される。ここで、φd=
2πdtであるから、(AB/2)・cosφdはドツプラ
ー周波数偏移dの値によつて振幅の変化するビ
デオ信号である。 That is, let the frequency of the reference signal from the coherent oscillator 10 be c, and the frequency of the received signal from the intermediate frequency amplifier 8 be c±d, and for simplicity, express each as continuous sinusoidal signals Vcoho and Vi, then Vcoho=Asin2πct Vi=Bsin(2πct±φd) φd=2πdt A, B are amplitudes t is time Therefore, the output Vpsd of the phase detector 9 is, Vpsd=Vcoho・Vi={Asin2πct}{Bsin(2πc
t±φd)}=AB/2{cosφd−cos(4πct+φd)}. In the above equation, the component including the intermediate frequency c in the second term is removed by a filter after the detection circuit, and only the component (AB/2)·cosφd in the first term is extracted from the phase detector 9. Here, φd=
Since 2πdt, (AB/2)·cosφd is a video signal whose amplitude changes depending on the value of the Doppler frequency shift d.
このビデオ信号を上記構成部品12〜20で構成さ
れる通常のMTIに入れると、ドツプラー周波数
偏移dの値による振幅の変化のみが取り出され
る。依つて移動目標信号のみが出力され、固定目
標信号は消去されたことになる。 When this video signal is fed into a normal MTI made up of the components 12 to 20 described above, only the changes in amplitude due to the value of the Doppler frequency deviation d are extracted. Therefore, only the moving target signal is output, and the fixed target signal is eliminated.
通常のMTIで遅延線1個を用いた1重消去方
式における周波数応答特性の一例を第2図に示
す。出力振幅は最大値を1に規格化している。同
図において、Tはレーダーのパルス送信繰返し周
期を表わしており、遅延線14の遅延時間もTで
ある。この方式のMTIでは、1/Tの整数倍の
時間毎にブラインド・スピードと対応するところ
の移動目標信号も消去されるドツプラー周波数が
存在していることは周知の事実である。 FIG. 2 shows an example of frequency response characteristics in a single cancellation method using one delay line in a normal MTI. The maximum value of the output amplitude is normalized to 1. In the figure, T represents the pulse transmission repetition period of the radar, and the delay time of the delay line 14 is also T. It is a well-known fact that in this type of MTI, there is a Doppler frequency at which the moving target signal corresponding to the blind speed is also canceled every integer multiple of 1/T.
従来のパルス・レーダー装置は以上のように構
成されており、固定目標の反射信号が全くドツプ
ラー周波数偏移の無い理想的なものであれば、該
固定目標の反射信号は完全に消去されて移動目標
の反射信号Mのみが検出される。しかし、実際に
は、固定目標である陸地,山地等の反射信号は、
第3図に斜線で示すように、周波数軸上で広がり
のあるスペクトラムになつている。このようなク
ラツター・スペクトラムSについては、第2図の
ようなMTI応答特性では十分に消去できなかつ
た。 Conventional pulse radar equipment is configured as described above, and if the reflected signal of a fixed target is an ideal one with no Doppler frequency shift, the reflected signal of the fixed target will be completely erased and it will move. Only the reflected signal M of the target is detected. However, in reality, reflected signals from fixed targets such as land and mountains are
As shown by diagonal lines in FIG. 3, the spectrum is spread out on the frequency axis. Such a clutter spectrum S could not be sufficiently eliminated using the MTI response characteristics as shown in FIG.
この問題を解決する従来の方法として、遅延線
を複数個用いて多重消去系を構成し、更に負帰還
技術等を採用し、第4図に示すように成形された
MTI応答特性を用いて固定目標消去比を改善す
るようにしたものがあつた。しかるにこのような
方法においても、MTIの構成が複雑化する割に
は効果が少なかつた。 As a conventional method to solve this problem, a multiple cancellation system is constructed using multiple delay lines, and negative feedback technology is also adopted to form a system as shown in Figure 4.
There is one that uses MTI response characteristics to improve the fixed target cancellation ratio. However, even with this method, the effect was small considering the complexity of the MTI configuration.
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたもので、レーダーの送信波に
周波数変調を施し、この送信波による反射受信波
から変調信号の復調波を抽出し、これをMTIの
入力とすることにより、MTI特性を従来に比し
飛躍的に改善することのできるパルス・レーダー
装置を提供することを目的としている。
The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and it applies frequency modulation to the transmitted wave of the radar, extracts the demodulated wave of the modulated signal from the received wave reflected by the transmitted wave, and The purpose of the present invention is to provide a pulse radar device that can dramatically improve MTI characteristics compared to conventional ones by using it as an MTI input.
以下この発明の一実施例を図について説明す
る。第5図において、第1図と同一符号は同一の
ものを示す。22はFM用の変調波発振器、23
は周波数変調器、40はパルス形FM復調器、5
0は第1図における構成部品12〜20のMTI機能
を有する構成(移動目標検出手段)を包括して示
したものである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 5, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts. 22 is a modulated wave oscillator for FM, 23
is a frequency modulator, 40 is a pulse type FM demodulator, 5
0 comprehensively shows the configuration (moving target detection means) having the MTI function of the component parts 12 to 20 in FIG.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.
本実施例装置においては、コヒーレント発振器
10と混合器7との間に周波数変調器23を新た
に設け、送信用コヒーレント信号の周波数を変調
波発振器22の周波数で、周波数変調(以下FM
という)するようにしている。そして、周波数変
調されたコヒーレント発振器10の出力は混合器
7を経て、クライストロン3に達し、そこで送信
高周波パルスとなり、アンテナ1から空間に送信
される。送信高周波パルスの搬送波周波数をc、
変調周波数をmとしたとき、最大周波数偏移を
Δとすると、変調指数mは
m=Δ/m
で与えられる。ここで変調指数mが0・3〜0.4
程度の低い値になるように変調周波数mと最大
周波数偏移Δとの関係を定めれば、FM波の第2
側帯波以上はかなり小さくなり、第1側帯波のみ
を考慮すればよいことになる。従つて周波数スペ
クトラムは第6図に示すようなものとなる。 In the device of this embodiment, a frequency modulator 23 is newly provided between the coherent oscillator 10 and the mixer 7, and the frequency of the coherent signal for transmission is modulated by the frequency of the modulated wave oscillator 22 (hereinafter referred to as FM).
). Then, the frequency-modulated output of the coherent oscillator 10 passes through the mixer 7 and reaches the klystron 3, where it becomes a transmission high-frequency pulse and is transmitted from the antenna 1 into space. The carrier frequency of the transmitted high-frequency pulse is c,
When the modulation frequency is m and the maximum frequency deviation is Δ, the modulation index m is given by m=Δ/m. Here, the modulation index m is 0.3 to 0.4
If the relationship between the modulation frequency m and the maximum frequency deviation Δ is determined so that it has a low value, the second
The sideband waves and above are considerably smaller, and it is necessary to consider only the first sideband wave. Therefore, the frequency spectrum becomes as shown in FIG.
第6図は、FMの他にパルス変調による各成分
のスペクトラムの拡がりを概念的に示しており、
この拡がりは、パルス変調の波形によつて定まる
ものである。この送信高周波パルスの電圧e(t)
を数式で表わすと次のようになる。 Figure 6 conceptually shows the spread of the spectrum of each component due to pulse modulation in addition to FM.
This spread is determined by the pulse modulation waveform. The voltage e(t) of this transmitted high-frequency pulse
Expressed numerically, it becomes as follows.
e(t)=Eo{1/2∞
〓
〓n=1
2/nπ[sinnπ/K]cosn2π/T}・cos(ωot+
msinPt)…(1)
但しEo:電圧振幅
K:T/r
T:送信周期
r:送信パルス幅
ωo=2πc,cは搬送波周波数
m=Δω/P=Δ/m
Δω=2πΔ,Δは最大周波数偏移
P=2πm,mは変調周波数
上式において、大括弧内の項はパルス変調の波
形を表わす項であり、cosの項が周波数変調を表
わす項である。 e(t)=Eo {1/2 ∞ 〓 〓 n=1 2/nπ[sinnπ/K]cosn2π/T}・cos(ωot+
msinPt)...(1) where Eo: voltage amplitude K: T/r T: transmission period r: transmission pulse width ωo=2πc, c is carrier frequency m=Δω/P=Δ/m Δω=2πΔ, Δ is maximum frequency Deviation P=2πm, m is modulation frequency In the above equation, the term in square brackets is a term representing the waveform of pulse modulation, and the cos term is a term representing frequency modulation.
このパルスFM変調波がドツプラー周波数偏移
を受けた時の電圧e′(t)は、次のよに表わされ
る。 The voltage e'(t) when this pulse FM modulated wave undergoes a Doppler frequency shift is expressed as follows.
e′(t)=aEo{1/2∞
〓
〓n=1
2/nπ[sinnπ/K′]cosn2π/Τt}・cos{(
ωo±ωd)t+Δω/Pdsin(P±Pd)t}…(2)
但し、a:目標物の反射面積に依つて決まる値
ωd=(4π/λo)・Vr,λoは搬送波の波長、
Vrは目標のレーダーに対する軸方向速度
Pd=(4π/λp)・Vr,λpは変調波の波長、
Vrは上に同じ
K′=T/(1±ωd/ωo)τ
上記の(2)式によるパルスFM波のスペクトラム
を概念的に表わすと、第7図の点線で示したよう
に第6図のスペクトラムからドツプラ偏移分d
だけずれた形になる。この図では、周波数が高い
方へ偏移している場合を示す。この偏移の大きさ
は搬送波と上下側帯波の周波数の相違分だけ僅か
ながら異なり、これを図中でd′,d″として示し
ている。 e′(t)=aEo{1/2 ∞ 〓 〓 n=1 2/nπ[sinnπ/K′]cosn2π/Τt}・cos{(
ωo±ωd)t+Δω/Pdsin(P±Pd)t}...(2) However, a: Value determined by the reflection area of the target ωd=(4π/λo)・Vr, λo is the wavelength of the carrier wave,
Vr is the axial velocity Pd = (4π/λp)・Vr, λp is the wavelength of the modulated wave,
Vr is the same as above K'=T/(1±ωd/ωo)τ If we conceptually represent the spectrum of the pulsed FM wave according to equation (2) above, as shown by the dotted line in Fig. 6, Doppler deviation d from the spectrum of
The shape will be shifted. This figure shows a case in which the frequency is shifted toward the higher side. The magnitude of this shift differs slightly by the difference in frequency between the carrier wave and the upper and lower sideband waves, and this is shown as d' and d'' in the figure.
そしてこのようなパルスFM波をレーダーで受
信する。受信波は、アンテナ1から送受切換部2
を経て混合器5で中間周波数に変換され、中間周
波増幅器8により増幅されてパルス形FM復調器
40に入力する。この復調器40は第6図及び第
7図に示すスペクトラムに合わせて構成されてお
り、それを第8図に示す。 These pulsed FM waves are then received by radar. The received wave is transmitted from the antenna 1 to the transmission/reception switching section 2
The signal is then converted to an intermediate frequency by a mixer 5, amplified by an intermediate frequency amplifier 8, and input to a pulse-type FM demodulator 40. This demodulator 40 is constructed in accordance with the spectra shown in FIGS. 6 and 7, and is shown in FIG.
第8図において、40aは入力端子、42は
IF信号分配器、43は上側帯波用帯域通過フイ
ルター、44は搬送波用帯域通過フイルター、4
5は下側帯波用帯域通過フイルター、46は各帯
域通過フイルター43,44,45を通過した
IF信号を加算するIF信号加算器、47は受信波
を周波数弁別器48で復調する前にその振幅を一
定にするための振幅制限器、49は復調された信
号の周波数帯域のみを増幅する復調波増幅器、4
0bは出力端子である。 In FIG. 8, 40a is an input terminal, and 42 is an input terminal.
IF signal splitter, 43 is a bandpass filter for upper sideband, 44 is a bandpass filter for carrier wave, 4
5 is a band pass filter for the lower side band, and 46 is passed through each band pass filter 43, 44, 45.
An IF signal adder for adding IF signals, 47 an amplitude limiter for making the amplitude constant before the received wave is demodulated by a frequency discriminator 48, and 49 a demodulator for amplifying only the frequency band of the demodulated signal. wave amplifier, 4
0b is an output terminal.
上記パルス形FM復調器40においては、周波
数弁別を行なう前にパルスの周波数成分のみを通
過させる帯域フイルターにより信号対雑音比を改
善しておく必要があるが、受信パルス波の周波数
スペクトラムは第7図のようになつているので、
各帯域フイルター43〜45は、各成分のみを取
り出すようにすればよい。ここで変調指数が〜.
3〜0.4程度の低い領域では、他の側帯波成分は
十分に小さいので、これを無視しても波形歪は少
なく本実施例の目的には支障がない。 In the pulse-type FM demodulator 40, it is necessary to improve the signal-to-noise ratio by using a bandpass filter that passes only the frequency component of the pulse before performing frequency discrimination. As shown in the figure,
Each band filter 43 to 45 may extract only each component. Here, the modulation index is ~.
In a low range of about 3 to 0.4, other sideband components are sufficiently small, so even if they are ignored, waveform distortion is small and the purpose of this embodiment is not hindered.
このような構成の復調器40によつてパルス
FM波を復調したとき、変調波とそのドツプラー
周波数成分とが取り出されることを以下に説明す
る。 The demodulator 40 having such a configuration generates pulses.
It will be explained below that when the FM wave is demodulated, the modulated wave and its Doppler frequency component are extracted.
第9図に示すものは、周波数弁別器48の入出
力特性Fdである。横軸の入力角周波数を示し、
縦軸に出力電圧Vを示す。以下簡単のために、
入,出力波は連続波(cw)として説明する。 What is shown in FIG. 9 is the input/output characteristic Fd of the frequency discriminator 48. The horizontal axis shows the input angular frequency,
The output voltage V is shown on the vertical axis. For simplicity, below:
The input and output waves are explained as continuous waves (cw).
ドツプラー偏移を受けたFM波の瞬時角周波数
偏移は(2)式より、
位相角φ=(ωo±ωd)t
+Δω/P±Pdsin(P±Pd)t
であるから、瞬時角周波数は、
dφ/dt=ω
=ωo±ωd+Δωcos(p±pd)t …(3)
で表わされる。 The instantaneous angular frequency shift of the FM wave subjected to Doppler shift is from equation (2), phase angle φ = (ωo±ωd)t +Δω/P±Pdsin (P±Pd)t, so the instantaneous angular frequency is , dφ/dt=ω =ωo±ωd+Δωcos(p±pd)t (3).
ここで、周波数弁別器48の入力信号角周波数
の変化inに対する特性Fdを、第9図に示すよう
に最大角周波数偏移幅±Δωの中で直線とすれ
ば、その特性はV=k(ω−ωo)と表わすことが
できる。従つて(3)式で表わされた入力波inに対
する出力波outの電圧Vは
V=k(ω−ωo)
=k{ωo±ωd+Δωcos(P±Pd)t−ωo)}
=±kωd+kΔωcos(P±Pd)t
但しkは定数
ここでkΔωは一定値となるからこれをVcとお
けば、
V=±kωd+Vccos(P±Pd)t
となる。 Here, if the characteristic Fd with respect to the change in of the input signal angular frequency of the frequency discriminator 48 is a straight line within the maximum angular frequency deviation width ±Δω as shown in FIG. 9, then the characteristic is V=k( ω−ωo). Therefore, the voltage V of the output wave out with respect to the input wave in expressed by equation (3) is V=k(ω-ωo) =k{ωo±ωd+Δωcos(P±Pd)t-ωo)} =±kωd+kΔωcos( P±Pd)t However, k is a constant Here, kΔω is a constant value, so if this is set as Vc, V=±kωd+Vccos(P±Pd)t.
ここで、変調角周波数Pを搬送波のドツプラー
角周波数偏移ωdに対し、P≫ωdと取れば、上式
第1項のkωdは直流的となる。こ周波数弁別器4
8の出力電圧波形を図に表わすと第10図のよう
になり、kωd成分は後段の復調波増幅器49で容
易に除去される。従つて出力端子40bには
Vccos(P±Pd)tの成分が取り出されることに
なる。これは、即ち元の変調角周波数Pとそのド
ツプラー角周波数偏移成分Pdとが取り出された
ことを意味する。なお、上記の条件P≫ωdを満
足することは、本実施例においては非常に容易で
ある。 Here, if the modulation angular frequency P is taken as P≫ωd with respect to the Doppler angular frequency deviation ωd of the carrier wave, kωd in the first term of the above equation becomes DC-like. This frequency discriminator 4
The output voltage waveform of No. 8 is shown in FIG. 10, and the kωd component is easily removed by the demodulated wave amplifier 49 at the subsequent stage. Therefore, the output terminal 40b has
The component of Vccos(P±Pd)t will be extracted. This means that the original modulation angular frequency P and its Doppler angular frequency deviation component Pd have been extracted. Note that it is very easy to satisfy the above condition P≫ωd in this embodiment.
次に前記(2)式において用いたωd,Pdの定義か
ら本実施例の効果を説明する。 Next, the effects of this embodiment will be explained from the definitions of ωd and Pd used in equation (2) above.
ここで、
ωd=4π/λoVr,Pd=4π/λpVr
であり、かつ
λo=c/c,λp=c/m(cは光速度)
であるから、
Pd/ωd=λo/λp=m/c
となる。これは、ドツプラー周波数偏移が搬送波
周波数cと変調周波数mとに正比例するという
ことを示している。 Here, ωd=4π/λoVr, Pd=4π/λpVr, and λo=c/c, λp=c/m (c is the speed of light), so Pd/ωd=λo/λp=m/c becomes. This shows that the Doppler frequency shift is directly proportional to the carrier frequency c and the modulation frequency m.
上記パルス形復調器40で取り出されたところ
のドツプラー偏移を受けた復調波は、位相検波器
9を経てMTI50に入る。ここで位相検波器9
には、基準信号としてコヒーレント発振器10か
らの出力信号に代わり、変調発振器22の出力信
号が用いられる。また上記MTI50は、復調波
信号帯域で動作する以外は従来のものに同じであ
る。なお、復調波の周波数が遅延線14の必要と
する超音波の周波数であれば、第1図における超
音波発振器12と変調器13とは不要である。 The demodulated wave extracted by the pulse demodulator 40 and subjected to Doppler shift enters the MTI 50 via the phase detector 9. Here, the phase detector 9
In this case, the output signal of the modulation oscillator 22 is used as the reference signal instead of the output signal of the coherent oscillator 10. Further, the MTI 50 is the same as the conventional one except that it operates in the demodulated wave signal band. Note that if the frequency of the demodulated wave is the frequency of the ultrasonic wave required by the delay line 14, the ultrasonic oscillator 12 and modulator 13 in FIG. 1 are unnecessary.
そして、上記MTI50に入る復調波のドツプ
ラー周波数偏移の値は、上述のように変調周波数
mで定まるものであり、この変調周波数mは搬
送周波数cに比べてかなり低いものであるから、
第3図におけるクラツター・スペクトラムSは
m/cの比で圧縮された形となり、第11図に
示すようにほとんど線スペクトラムに近くなる。
一方、移動目標信号のドツプラー周波数偏移も同
じ比率で圧縮されるが、移動目標の場合は、それ
が移動しているので、本来的に第2図に示すよう
に、クラツターと比較して非常に大きいドツプラ
ー周波数偏移を持つている。従つてレーダーで捕
えるべき目標のレーダー軸方向に対しての最大速
度Vrmaxを想定し、この時の目標信号のドツプ
ラー周波数偏移が第11図における1/T以下に
は小さくならない程度に変調周波数mを選定す
れば、移動目標信号の検出特性を損ねることな
く、クラツター・スペクトラムをm/cの比で
圧縮できる。 Then, the value of the Doppler frequency shift of the demodulated wave entering MTI50 is determined by the modulation frequency as described above.
m, and since this modulation frequency m is considerably lower than the carrier frequency c,
The Clutter spectrum S in Figure 3 is
It has a compressed form with a ratio of m/c, and as shown in FIG. 11, it becomes almost a line spectrum.
On the other hand, the Doppler frequency deviation of the moving target signal is also compressed by the same ratio, but in the case of a moving target, since it is moving, it is inherently much smaller than the clutter, as shown in Figure 2. has a large Doppler frequency shift. Therefore, assuming the maximum velocity Vrmax of the target to be captured by the radar in the radar axis direction, the modulation frequency m should be adjusted to such an extent that the Doppler frequency deviation of the target signal at this time does not become smaller than 1/T in Fig. 11. By selecting , the clutter spectrum can be compressed by the m/c ratio without impairing the detection characteristics of the moving target signal.
従つてMTI50の固定目標消去比をm/cの
比で改善できたことになる。この時移動目標の速
度に対応する信号の検出範囲Rは第11図に示す
ように0〜1/Tの間のみになる。 Therefore, the fixed target erasure ratio of MTI50 can be improved by the m/c ratio. At this time, the detection range R of the signal corresponding to the speed of the moving target is only between 0 and 1/T, as shown in FIG.
ここで、変調周波数mは移動目標の軸方向最
大速度Vrmaxに対して、次の関係にある。 Here, the modulation frequency m has the following relationship with respect to the maximum axial velocity Vrmax of the moving target.
即ち、変調周波数mが受けるドツプラー周波
数偏移をmdとすれば、
2πmd=Pd=4π/λpVrであるから
Vr=Vrmax,λp=c/mを代入すると、
md=2m/cVrmaxとなる。 That is, if md is the Doppler frequency shift that modulation frequency m undergoes, then 2πmd=Pd=4π/λpVr, so substituting Vr=Vrmax and λp=c/m gives md=2m/cVrmax.
この時のmdが1/Tになるようにすれば良い
から、
1/T=2m/cvrmax
依つてm=c/2Vrmaxが得られる。 Since md at this time should be 1/T, 1/T=2m/cvrmax Therefore, m=c/2Vrmax can be obtained.
今、例として航空機目標のレーダー軸方向最大
速度を3マツハとし、T=5msを代入して試算す
ると、m=30.2MHzとなる。従つて搬送波とし
て、c=3000MHzの周波数を使用するパルス・レ
ーダーの場合、クラツター・スペクトラムは
m/c≒30MHz/3000MHz=1/100
に圧縮されることになる。また目標の検出特性
は、Vrmax=3マツハにおいて、1/T=200Hz
のところにドツプラー周波数偏移の最大点が来る
ことになるので、目標検出特性に損失は起こらな
い。 As an example, assuming that the maximum speed in the radar axis direction of the aircraft target is 3 Matsuha, and substituting T = 5 ms for trial calculation, m = 30.2 MHz. Therefore, in the case of a pulse radar that uses a frequency of c=3000MHz as a carrier wave, the clutter spectrum will be compressed to m/c≈30MHz/3000MHz=1/100. In addition, the target detection characteristics are 1/T = 200Hz at Vrmax = 3 Matsuha.
Since the maximum point of Doppler frequency deviation will occur at this point, no loss will occur in the target detection characteristics.
また本実施例の場合においても、第4図に示す
ように、複数個の遅延線を用いてMTI特性を成
形しておけば、クラツター・スペクトラムの圧縮
効果と目標信号の検出特性は、さらに改善される
ことになる。なお上記実施例における変調周波数
30MHzは容易に実施可能な周波数である。 Also in the case of this embodiment, if the MTI characteristics are shaped using multiple delay lines as shown in Figure 4, the compression effect of the clutter spectrum and the detection characteristics of the target signal can be further improved. will be done. In addition, the modulation frequency in the above embodiment
30MHz is an easily implementable frequency.
なお上記実施例では、送信パルスに周波数変調
を施した場合について述べたが、他の振幅変調ま
た位相変調を用いても、基本原理的には上記実施
例と同様の効果を奏する。 In the above embodiment, a case was described in which frequency modulation was applied to the transmission pulse, but even if other amplitude modulation or phase modulation is used, the same effect as in the above embodiment can be obtained in principle.
以上のように、この発明によれば、パルス・レ
ーダー装置のパルス送信波に周波数変調を施して
送信し、受信したパルス信号から当該変調信号の
復調波を抽出し、この復調波に対して移動目標検
出機能を作動させるようにしたので、移動目標検
出特性を損じることなく、クラツター・スペクト
ラムを圧縮し、以て固定目標消去比を従来のもの
に比し飛躍的に改善することができる効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the pulse transmission wave of the pulse radar device is subjected to frequency modulation and transmitted, the demodulated wave of the modulated signal is extracted from the received pulse signal, and the demodulated wave is moved with respect to this demodulated wave. Since the target detection function is activated, the clutter spectrum can be compressed without impairing the moving target detection characteristics, and the fixed target cancellation ratio can be dramatically improved compared to the conventional one. be.
第1図は従来のパルス・レーダー装置の構成を
示す図、第2図は従来のMTIの応答特性を示す
図、第3図は従来のMTIにおけるクラツター・
スペクトラムを示す図、、第4図は従来の成形さ
れたMTI応答特性を示す図、第5図は本発明の
一実施例によるパルス・レーダー装置の構成を示
す図、第6図は該装置におけるパルスFM波のス
ペクトラムを示す図、第7図は該装置においてド
ツプラー周波数偏移を受けたパルスFM波のスペ
クトラムを示す図、第8図は該装置のパルス形
FM復調器の一構成例を示す図、第9図は該FM
復調器の中の周波数弁別器の入出力特性を示す
図、第10図はその出力電圧波形を示す図、第1
1図は本発明の一実施例によるパルス・レーダー
装置のクラツター・スペクトラムの圧縮効果を示
す図である。
23…周波数変調器(送信波周波数変調手段)、
40…パルス形FM復調器(変調信号復調手段)、
50…MTI(移動目標検出手段)。なお図中、同
一符号は同一又は相当部分を示す。
Fig. 1 shows the configuration of a conventional pulse radar device, Fig. 2 shows the response characteristics of a conventional MTI, and Fig. 3 shows the clutter response characteristics of a conventional MTI.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional shaped MTI response characteristic, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a pulse radar device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a pulse radar device according to an embodiment of the present invention. Figure 7 shows the spectrum of the pulsed FM wave that has undergone Doppler frequency shift in the device. Figure 8 shows the pulse shape of the device.
A diagram showing an example of the configuration of an FM demodulator, FIG.
Figure 10 is a diagram showing the input/output characteristics of the frequency discriminator in the demodulator, and Figure 10 is a diagram showing its output voltage waveform.
FIG. 1 is a diagram showing the clutter spectrum compression effect of a pulse radar device according to an embodiment of the present invention. 23...Frequency modulator (transmission wave frequency modulation means),
40...pulse type FM demodulator (modulation signal demodulation means),
50...MTI (moving target detection means). In the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
周波数変調を施す送信波周波数変調手段と、 受信したパルス信号成分のうちパルス搬送波成
分とパルス上下側帯波成分のみを抽出する変調信
号復調手段と、 該復調手段出力である変調周波数成分mと移
動目標の速度に対する周波数成分dとを受け、
変調周波数成分mを消去しドツプラー周波数成
分dのみを出力する位相検波器と、 該位相検波器出力を受け、ドツプラー周波数成
分に対応した振幅成分の変化を取り出す移動目標
検出手段とを備え、 移動目標の反射波を検出するようにしたことを
特徴とするパルス・レーダ装置。[Claims] 1. Transmission wave frequency modulation means that performs frequency modulation on a pulse transmission wave having a predetermined carrier frequency, and a modulation signal that extracts only the pulse carrier wave component and pulse upper and lower sideband components from the received pulse signal component. demodulating means; receiving a modulated frequency component m and a frequency component d corresponding to the speed of the moving target, which are the outputs of the demodulating means;
comprising a phase detector that eliminates the modulation frequency component m and outputs only the Doppler frequency component d, and a moving target detection means that receives the output of the phase detector and extracts a change in the amplitude component corresponding to the Doppler frequency component, A pulse radar device characterized in that it detects reflected waves of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19287483A JPS6082988A (en) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | Pulse radar device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19287483A JPS6082988A (en) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | Pulse radar device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6082988A JPS6082988A (en) | 1985-05-11 |
| JPH0257874B2 true JPH0257874B2 (en) | 1990-12-06 |
Family
ID=16298406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19287483A Granted JPS6082988A (en) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | Pulse radar device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6082988A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04350586A (en) * | 1991-05-27 | 1992-12-04 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | Radar device |
| JP2603024B2 (en) * | 1992-03-31 | 1997-04-23 | 防衛庁技術研究本部長 | Radar equipment |
| DE10226575A1 (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-08 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for generating HF signals for determining a distance and / or a speed of an object |
-
1983
- 1983-10-14 JP JP19287483A patent/JPS6082988A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6082988A (en) | 1985-05-11 |
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