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公開番号2025165496
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069562
出願日2024-04-23
発明の名称送信ビーム形成装置、送信ビーム形成プログラム、受信ビーム形成装置、受信ビーム形成プログラム及びレーダ装置
出願人日本無線株式会社,国立大学法人大阪大学,国立大学法人電気通信大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 7/02 20060101AFI20251028BHJP(測定;試験)
要約【課題】本開示は、複数方向のターゲットを検出するレーダ装置において、フェーズドアレイアンテナ又はデジタルビームフォーミングを適用するにあたり、受信アンテナ素子間の位相誤差及び相互結合等が存在するため、一方向受信ビームが有するヌルを深くすることができなくても、送受合計ビーム(送信ビーム+一方向受信ビーム)のビーム分解能及びサイドローブ特性を向上させることを目的とする。
【解決手段】まず、くし型送信ビームを位相変調するにあたり、複数パルスの位相変調量のシーケンスを、複数方向のメインビーム毎に無相関に設定する。次に、受信信号を位相復調するにあたり、複数パルスの位相復調量のシーケンスを、一の方向のみについて設定される位相変調量を打ち消す位相復調量のシーケンスに、複数方向の全てにわたり設定する。次に、位相復調信号について、複数パルスの全てにわたり積分信号を計算する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
複数方向にメインビームを有するくし型送信ビームを形成する送信ビーム形成部と、
前記くし型送信ビームを位相変調するにあたり、複数パルスの位相変調量のシーケンスを、前記複数方向のメインビーム毎に無相関に設定する送信位相変調部と、
を備えることを特徴とする送信ビーム形成装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
請求項１に記載の送信ビーム形成装置が備える各処理部が実行する各処理ステップを、順にコンピュータに実行させるための送信ビーム形成プログラム。
【請求項３】
請求項１に記載の送信ビーム形成装置が形成する前記くし型送信ビームがメインビームを有する前記複数方向のうちの、一の方向のみにメインビームを有する一方で他の方向にはヌルを有する一方向受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部による受信信号を位相復調するにあたり、前記複数パルスの位相復調量のシーケンスを、前記一の方向のみについて設定される位相変調量を打ち消す位相復調量のシーケンスに、前記複数方向の全てにわたり設定する受信位相復調部と、
前記受信位相復調部による位相復調信号について、前記複数パルスの全てにわたり積分信号を計算し、一パルス分の平均信号を計算する受信信号積分部と、
を備えることを特徴とする受信ビーム形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の送信ビーム形成装置が形成する前記くし型送信ビームがメインビームを有する前記複数方向のうちの、一端の方向から他端の方向への全ての方向にわたりファン形状を有するファン受信ビームを形成する受信ビーム形成部と、
前記受信ビーム形成部による受信信号を位相復調するにあたり、前記複数パルスの位相復調量のシーケンスを、一の方向のみについて設定される位相変調量を打ち消す位相復調量のシーケンスに、前記複数方向の全てにわたり設定する受信位相復調部と、
前記受信位相復調部による位相復調信号について、前記複数パルスの全てにわたり積分信号を計算し、一パルス分の平均信号を計算する受信信号積分部と、
を備えることを特徴とする受信ビーム形成装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の受信ビーム形成装置が備える各処理部が実行する各処理ステップを、順にコンピュータに実行させるための受信ビーム形成プログラム。
【請求項６】
請求項１に記載の送信ビーム形成装置と、請求項３又は４に記載の受信ビーム形成装置と、送信アンテナ装置と、受信アンテナ装置と、を備えることを特徴とするレーダ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数方向のターゲットを検出するレーダ装置において、複数方向の高速観測性能、ビーム分解能及びサイドローブ特性を向上させる技術に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
複数方向のターゲット（降雨等）を検出するレーダ装置（気象レーダ装置等）において、フェーズドアレイアンテナ又はデジタルビームフォーミングが適用されている。
【０００３】
非特許文献１より以前の技術では、複数方向の全てにわたるファン送信ビームを形成し、一の方向のみにメインビームを有する一方で他の方向にはヌルを有する一方向受信ビームを形成する。すると、パラボラアンテナを適用するときと比べて、複数方向の高速観測性能を維持することができるものの、送受合計ビーム（ファン送信ビーム＋一方向受信ビーム）のビーム分解能及びサイドローブ特性を向上させることができず、正確なターゲットの受信電力、ドップラ速度及び分布情報を取得することができない。
【０００４】
非特許文献１に開示された技術では、複数方向にメインビームを有するくし型送信ビームを形成し、一の方向のみにメインビームを有する一方で他の方向にはヌルを有する一方向受信ビームを形成する。すると、パラボラアンテナを適用するときと比べて、複数方向の高速観測性能を維持することができるとともに、送受合計ビーム（くし型送信ビーム＋一方向受信ビーム）のビーム分解能及びサイドローブ特性を向上させることができ、正確なターゲットの受信電力、ドップラ速度及び分布情報を取得することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Ｙｏｓｈｉｋａｗａ，Ｅ．，Ｕｓｈｉｏ，Ｔ．，＆Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ｈ．，“ＡＳｔｕｄｙｏｆＣｏｍｂＢｅａｍＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｎＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙＷｅａｔｈｅｒＲａｄａｒｓ” ，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，５９（８），２０２１，ｐｐ．６３４６－６３５６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の一方向受信ビームの受信信号の積分・平均処理を図１に示す。まず、複数方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４にメインビームを有するくし型送信ビームを形成する。ここで、１パルス目、２パルス目、・・・、Ｎパルス目の全てにおいて、複数方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の送信位相は、それぞれΦ
Ｔ１
、Φ
Ｔ２
、Φ
Ｔ３
、Φ
Ｔ４
である。
【０００７】
次に、一の方向Ｄ２のみにメインビームを有する一方で、他の方向Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４にはヌルを有する一方向受信ビームを形成する。ここで、１パルス目、２パルス目、・・・、Ｎパルス目の全てにおいて、一の方向Ｄ２の受信強度は、他の方向Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４の受信強度と比べて高く、複数方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の受信位相（送信位相＋伝搬位相）は、それぞれΦ
Ｔ１
＋Φ
Ｐ１
、Φ
Ｔ２
＋Φ
Ｐ２
、Φ
Ｔ３
＋Φ
Ｐ３
、Φ
Ｔ４
＋Φ
Ｐ４
である。
【０００８】
次に、複数方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の受信信号について、Ｎパルスの全てにわたり積分信号を計算し、一パルス分の平均信号を計算する。すると、一の方向Ｄ２の受信強度が最も高く、一の方向Ｄ２の受信位相（送信位相＋伝搬位相）は、Φ
Ｔ２
＋Φ
Ｐ２
である。
【０００９】
従来技術の送信／受信／送受合計ビームの理想状況を図２に示す。図２の上段では、複数方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４にメインビームを有するくし型送信ビームを形成する。図２の中段では、一の方向Ｄ２のみにメインビームを有する一方で、他の方向Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４には深いヌルを有する一方向受信ビームを形成する。ここで、理想状況では、受信アンテナ素子間の位相誤差及び相互結合等が存在しないため、一方向受信ビームが有するヌルを深くすることができる。図２の下段では、送受合計ビーム（くし型送信ビーム＋一方向受信ビーム）のビーム分解能及びサイドローブ特性を向上させることができる。
【００１０】
従来技術の送信／受信／送受合計ビームの解決課題を図３に示す。図３の上段では、複数方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４にメインビームを有するくし型送信ビームを形成する。図３の中段では、一の方向Ｄ２のみにメインビームを有する一方で、他の方向Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４には浅いヌルを有する一方向受信ビームを形成する。ここで、実機状況では、受信アンテナ素子間の位相誤差及び相互結合等が存在するため、一方向受信ビームが有するヌルを深くすることができない。図３の下段では、送受合計ビーム（くし型送信ビーム＋一方向受信ビーム）のビーム分解能及びサイドローブ特性を向上させることができない。
（【００１１】以降は省略されています）

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