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JP2018004538A - Radio guidance device and radio guidance method - Google Patents

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JP2018004538A JP2016134356A JP2016134356A JP2018004538A JP 2018004538 A JP2018004538 A JP 2018004538A JP 2016134356 A JP2016134356 A JP 2016134356A JP 2016134356 A JP2016134356 A JP 2016134356A JP 2018004538 A JP2018004538 A JP 2018004538A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a radio guidance device to perform an approach detecting function by widening the angle of a transmission/reception beam without transmission blind in an approach distance in addition to detecting and tracking function.SOLUTION: The radio guidance device has: a detecting and tracking mode for detecting and tracking a target by applying and controlling a pattern of an antenna beam by a phased array; and an approach detecting mode for detecting an approach distance with a target. An antenna beams as a pencil beam is used in both transmission and reception in the detecting and tracking mode and a transmission by one element which is aligned on the same surface with the phased array is performed in the approach detection mode so as to form a transmission fan beam whose angle is greater than that of the pencil beam and form a plurality of reception beams in a coverage area of the transmission fan beam by DBF.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、電波誘導装置と電波誘導方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a radio wave induction device and a radio wave induction method.

従来の誘導飛翔体には、目標の探知・追跡を行う電波シーカと目標との近接を検出して近接起爆信号を出力する近接信管が搭載されている。電波シーカは飛翔体の進行方向頭部に取り付けられ、主に目標の方向を測角し、その方向に飛翔体を誘導制御する。また、近接信管は飛翔体の胴体中央に取り付けられ、目標との近接距離を感知して飛翔体を起爆させる。すなわち、飛翔体が直撃しない場合、飛翔体の進行方向に目標が存在しないため、飛翔体の胴体で目標までの近接距離を検出し起爆させるものであり、距離情報のみを使用するFMCW(Frequency Modulated Continues Wave)方式が一般的である。   Conventional guided vehicles are equipped with a proximity fuze that detects the proximity of a radio wave seeker that detects and tracks a target and outputs a proximity initiation signal. The radio wave seeker is attached to the head of the traveling direction of the flying object, and mainly measures the direction of the target and guides and controls the flying object in that direction. Also, the proximity fuze is attached to the center of the fuselage, and detects the proximity distance to the target to detonate the flying object. In other words, when the flying object does not hit directly, there is no target in the traveling direction of the flying object, so the proximity of the flying object to the target is detected and detonated, and FMCW (Frequency Modulated) that uses only distance information. The Continues Wave method is common.

ところで、近年になって、飛翔体への実装における省スペースの観点から、電波シーカとしての探知・追跡機能と近接信管としての近接検出機能を兼ね備えたセンサ(以下、電波誘導装置)が求められている。従来、それができなかった理由は、電波シーカに送信ブラインドがあり、近接距離において電波が受信できないこと、電波シーカの取り付け位置と近接信管の取り付け位置が異なっていること、近接したことを検出させるためには電波シーカの視野を広角にする必要があることがあげられる。   By the way, in recent years, a sensor (hereinafter referred to as a radio wave induction device) having both a detection / tracking function as a radio wave seeker and a proximity detection function as a proximity fuze is required from the viewpoint of space saving in mounting on a flying object. Yes. The reason why this was not possible in the past is that the radio wave seeker has a transmission blind and cannot receive radio waves at close distances, the radio wave seeker mounting position is different from the proximity fuze mounting position, and the proximity is detected. To this end, it is necessary to make the field of view of the radio wave seeker wide.

DBF(Digital Beam Forming)、吉田、‘改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.289-291(1996)DBF (Digital Beam Forming), Yoshida, "Revised Radar Technology", IEICE, pp.289-291 (1996) 測角方式(モノパルス)、吉田、改訂レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.260-264(1996)Angle measurement method (monopulse), Yoshida, revised radar technology ', IEICE, pp.260-264 (1996) 合成帯域処理、Donald R.Wehner, ”High Resolution Radar”, Artech House, pp157-pp167Synthetic bandwidth processing, Donald R. Wehner, “High Resolution Radar”, Artech House, pp157-pp167

以上述べたように、従来の誘導飛翔体では、電波シーカと近接信管が別個に装備されており、実装の省スペース化の課題となっている。   As described above, in the conventional guided flying object, the radio wave seeker and the proximity fuze are separately provided, which is a problem of space saving in mounting.

本実施形態は、上記課題を鑑みてなされたもので、探知・追跡機能に加え、近接距離での送信ブラインドがなく、送受信ビームを広角化して近接検出機能を実現させることのできる電波誘導装置と電波誘導方法を提供することを目的とする。   The present embodiment has been made in view of the above problems, and in addition to a detection / tracking function, there is no transmission blind at a close distance, and a radio wave induction device capable of realizing a proximity detection function by widening a transmitted / received beam and An object is to provide a radio wave guidance method.

一実施形態に係る電波誘導装置によれば、フェーズドアレイによるアンテナビームのパターンを適応制御して、目標の探知及び追跡を行う探知・追跡モードと目標との近接距離を検出する近接検出モードとを備え、前記探知・追跡モード時に送信、受信共にアンテナビームをペンシルビームとし、近接検出モード時に前記フェーズドアレイと同一面に配列される1素子による送信を行って前記ペンシルビームより広角の送信ファンビームを形成し、DBFによって前記送信ファンビームの覆域内に複数の受信ビームを形成する。   According to the radio wave guiding device according to the embodiment, the antenna beam pattern by the phased array is adaptively controlled, and the detection / tracking mode for detecting and tracking the target and the proximity detection mode for detecting the proximity distance to the target are set. In the detection / tracking mode, the antenna beam is used as a pencil beam for both transmission and reception. In the proximity detection mode, transmission is performed by one element arranged on the same plane as the phased array, and a transmission fan beam having a wider angle than the pencil beam is transmitted. And a plurality of reception beams are formed in the coverage area of the transmission fan beam by DBF.

実施形態に係る電波誘導装置の探知/追跡モード、近接検出モードそれぞれのビーム形成の様子を示す概念図。The conceptual diagram which shows the mode of each beam formation of the detection / tracking mode of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on embodiment, and proximity detection mode. 第1の実施形態に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電波誘導装置の送受信モジュールの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the transmission / reception module of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電波誘導装置のアナログ給電回路の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the analog electric power feeding circuit of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電波誘導装置の近接検出モード時のアンテナ素子配列とスイッチ切替タイミングを示す図。The figure which shows the antenna element arrangement | sequence and switch switch timing at the time of proximity | contact detection mode of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る電波誘導装置の合成帯域処理と送信周波数と受信データ並び替えの概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of the synthetic | combination zone | band process of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 1st Embodiment, transmission frequency, and received data rearrangement. 第2の実施形態に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る電波誘導装置の探知・追跡モード時のアンテナ素子配列とスイッチ切替タイミングを示す図。The figure which shows the antenna element arrangement | sequence and switch switch timing at the time of the detection and tracking mode of the electromagnetic wave guidance apparatus which concern on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る電波誘導装置のアンテナ素子配列と仮想アレイとの関係を説明するための図。The figure for demonstrating the relationship between the antenna element arrangement | sequence of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 3rd Embodiment, and a virtual array. 第3の実施形態に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る電波誘導装置の探知・追跡モード時のアンテナ素子配列とスイッチ切替タイミングを示す図。The figure which shows the antenna element arrangement | sequence and switch switch timing at the time of the detection and tracking mode of the electromagnetic wave guidance apparatus which concern on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る電波誘導装置の近接検出モード時のアンテナ素子配列とスイッチ切替タイミングを示す図。The figure which shows the antenna element arrangement | sequence and switch switch timing at the time of proximity | contact detection mode of the electromagnetic wave guidance apparatus which concerns on 3rd Embodiment.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る電波誘導装置は、探知/追跡モードと近接検出モードを有する。図1(a)、(b)にそれぞれ探知/追跡モード、近接検出モードのビーム形成の様子を示す。すなわち、探知/追跡モードでは、送信ビーム及び受信ビームを共にペンシルビームにして、飛翔体の頭部から進行方向に向けて送出して、進行方向に存在する目標を捕捉/追跡する。近接検出モードでは、送信ビームをファンビーム、受信ビームをマルチビームで形成し、送信ファンビームの覆域で広範囲に受信マルチビームを形成して、近接して進行方向から外れた目標を的確に捕捉可能としている。
(First embodiment)
The radio wave guidance device according to the first embodiment has a detection / tracking mode and a proximity detection mode. FIGS. 1A and 1B show beam forming states in the detection / tracking mode and the proximity detection mode, respectively. That is, in the detection / tracking mode, the transmission beam and the reception beam are both made into a pencil beam and transmitted from the head of the flying object toward the traveling direction to capture / track a target existing in the traveling direction. In the proximity detection mode, the transmission beam is formed with a fan beam and the reception beam is formed with a multi-beam, and the reception multi-beam is formed over a wide area in the coverage area of the transmission fan beam to accurately capture a target that is close to and deviating from the traveling direction It is possible.

図2は、第1の実施形態に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、図2に示すように、アンテナ部11、送信系統12、受信系統13、信号処理部(CPUまたはGPU)14及び制御系統15で構成され、上記探知/追跡モード、近接検出モードを備える。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the radio wave guidance device according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the radio wave guiding apparatus includes an antenna unit 11, a transmission system 12, a reception system 13, a signal processing unit (CPU or GPU) 14, and a control system 15, and includes the detection / tracking mode, proximity detection, and the like. It has a mode.

上記アンテナ部11は、フェーズドアレイを構成するN×M個の素子アンテナ11111〜111NMと、素子アンテナ毎の送受信モジュール11211〜112NMと、近接用送信素子113とを備える。近接用送信素子113は、上記フェーズドアレイと同じ配列面に形成される1素子であり、上記素子アンテナ111i(iは11〜NM)のいずれかを共用してもよい。素子アンテナ111iに対する送受信モジュール112iは、図3に示すように、送信信号の位相をビーム形成に合わせて制御する送信用移相器A1と、送信信号を電力増幅する送信アンプA2と、素子アンテナ111iに送信信号を送り、素子アンテナ111iの受信信号を取り出すサーキュレータA3と、受信信号を低雑音で増幅する受信アンプA4と、受信信号の位相をビーム形成に合わせて制御する受信用移相器A5とを備える。   The antenna unit 11 includes N × M element antennas 11111 to 111NM constituting a phased array, transmission / reception modules 11211 to 112NM for each element antenna, and a proximity transmission element 113. The proximity transmitting element 113 is one element formed on the same arrangement surface as the phased array, and any one of the element antennas 111i (i is 11 to NM) may be shared. As shown in FIG. 3, the transmission / reception module 112i for the element antenna 111i includes a transmission phase shifter A1 that controls the phase of the transmission signal in accordance with beam formation, a transmission amplifier A2 that amplifies the power of the transmission signal, and the element antenna 111i. A circulator A3 that sends a transmission signal to the antenna antenna 111i and extracts the reception signal of the element antenna 111i, a reception amplifier A4 that amplifies the reception signal with low noise, and a reception phase shifter A5 that controls the phase of the reception signal in accordance with the beam formation, Is provided.

上記送信系統12は、D/A変換器121と、送信器122と、近接送信スイッチ123と、アナログ分配器124とを備える。   The transmission system 12 includes a D / A converter 121, a transmitter 122, a proximity transmission switch 123, and an analog distributor 124.

送信系統12において、探知/追跡モードでは、D/A変換器111から出力されるIF(中間波周波数)帯の送信信号を送信器112によりRF(送信周波数)帯の送信信号に変換し、アナログ分配器124にてアンテナ部11の送受信モジュール112iに給電し、各送受信モジュール112iでの送信用移相器A1の位相制御により、任意の方向に送信ペンシルビームを形成し、送信波を出力する。   In the transmission system 12, in the detection / tracking mode, the transmission signal in the IF (intermediate wave frequency) band output from the D / A converter 111 is converted into the transmission signal in the RF (transmission frequency) band by the transmitter 112 and analog. The distributor 124 feeds power to the transmission / reception module 112 i of the antenna unit 11, forms a transmission pencil beam in an arbitrary direction by the phase control of the transmission phase shifter A 1 in each transmission / reception module 112 i, and outputs a transmission wave.

送信系統12において、近接検出モードでは、近接送信スイッチ123により、アンテナ部11の送受信モジュールを経由しない近接用送信素子113に送信信号を送り、当該素子からファンビームによる電波を放射する。また、時分割DBFビーム形成毎にD/A変換器121から出力する送信信号の周波数をステップさせることによりマルチパルスで広帯域化する。   In the transmission system 12, in the proximity detection mode, the proximity transmission switch 123 sends a transmission signal to the proximity transmission element 113 that does not pass through the transmission / reception module of the antenna unit 11, and radiates a radio wave from the element by a fan beam. In addition, the frequency of the transmission signal output from the D / A converter 121 is stepped for each time-division DBF beam formation to widen the bandwidth with multipulses.

上記受信系統13は、スイッチ素子13111〜131NMと、アナログ給電回路(和/方位差/仰角差を演算)132と、DBF(Digital Beam Forming)スイッチ133と、和/素子、方位差、仰角差それぞれに対応する受信器1341〜1343と、A/D変換器1351〜1353とを備える。   The receiving system 13 includes a switch element 13111 to 131NM, an analog power feeding circuit (calculating a sum / azimuth difference / elevation angle difference) 132, a DBF (Digital Beam Forming) switch 133, a sum / element, an azimuth difference, and an elevation difference. Are provided with receivers 1341 to 1343 and A / D converters 1351 to 1353.

受信系統13において、探知/追跡モード時では、素子スイッチ131iをアナログ給電回路132側に切り替えて、送受信モジュール112iから出力される受信信号をアナログ給電回路132に送る。アナログ給電回路132は、各素子出力の和信号(和ビーム)と、方位差信号及び仰角差信号(差ビーム)を生成する。和信号はDBFスイッチ133を介して受信器1341に送られ、方位差信号、仰角差信号はそれぞれ受信器1342,1343に送られ、それぞれIF帯に周波数変換された後、A/D変換器1351〜1353によってデジタル信号に変換されて信号処理部14に送られる。この場合、ビーム形成はアナログ給電回路132にて行われる。   In the reception system 13, in the detection / tracking mode, the element switch 131 i is switched to the analog power feeding circuit 132 side, and the reception signal output from the transmission / reception module 112 i is sent to the analog power feeding circuit 132. The analog power feeding circuit 132 generates a sum signal (sum beam) of each element output, an azimuth difference signal, and an elevation difference signal (difference beam). The sum signal is sent to the receiver 1341 via the DBF switch 133, and the azimuth difference signal and the elevation difference signal are sent to the receivers 1342 and 1343, respectively, and frequency-converted to IF bands, respectively, and then the A / D converter 1351. To 1353 to be converted into a digital signal and sent to the signal processing unit 14. In this case, beam forming is performed by the analog power feeding circuit 132.

このアナログ給電回路132は、図4に示すように、縦M素子×横N素子を開口A〜Dに分割し、各素子入力をM×2個の横N/2合成回路1321i,1322iと4個の縦M/2合成回路13231〜13234により開口合成信号A,B,C,Dとしてラットレース回路1324に送り、このラットレース回路1324により、開口合成信号A,B,C,Dから和信号(A+B+C+D)、仰角差信号(A+B)−(C+D)、方位差信号(A+C)−(B+D)を生成する。   As shown in FIG. 4, the analog power feeding circuit 132 divides vertical M elements × horizontal N elements into openings A to D, and inputs each element to M × 2 horizontal N / 2 synthesis circuits 1321i, 1322i and 4 The vertical M / 2 synthesizing circuits 13231 to 13234 are sent to the rat race circuit 1324 as the aperture synthesis signals A, B, C, and D, and the rat race circuit 1324 uses the sum signal from the aperture synthesis signals A, B, C, and D. (A + B + C + D), an elevation difference signal (A + B) − (C + D), and an azimuth difference signal (A + C) − (B + D) are generated.

受信系統13において、近接検出モードでは、素子スイッチ131iをDBFスイッチ133側に切り替えて、送受信モジュール112iから出力される受信信号をDBFスイッチ133に送る。DBFスイッチ133は、順次、素子信号を1,2,…,K(K=N×M)と切り替えて出力する。順次切り替わった素子信号は、受信器1341、A/D変換器1351を経由して信号処理部14に送られる。   In the reception system 13, in the proximity detection mode, the element switch 131 i is switched to the DBF switch 133 side, and a reception signal output from the transmission / reception module 112 i is sent to the DBF switch 133. The DBF switch 133 sequentially switches and outputs element signals 1, 2,..., K (K = N × M). The sequentially switched element signals are sent to the signal processing unit 14 via the receiver 1341 and the A / D converter 1351.

上記信号処理部14は、受信系統13で得られた探知/追跡モード時の和信号、方位差信号、仰角差信号、近接検出モード時の素子信号列をそれぞれI/Q検波してその検波信号をメモリし、メモリした信号から複数のアンテナパターンを算出する。そして、それぞれのパターン算出結果に基づいて起動/捜索/追跡/近接検出の指示を制御系統15に送る。   The signal processing unit 14 performs I / Q detection on the sum signal, the azimuth difference signal, the elevation difference signal, and the element signal sequence in the proximity detection mode obtained by the receiving system 13 in the detection / tracking mode, and detects the detected signal. And a plurality of antenna patterns are calculated from the stored signals. Then, an instruction for activation / search / tracking / proximity detection is sent to the control system 15 based on each pattern calculation result.

上記制御系統15は、タイミング発生回路151と、スイッチ制御回路152と、移送制御回路153とを備える。タイミング発生回路151は、信号処理部14からの起動/捜索/追跡/近接検出の指示に従って、アンテナ部11、送信系統12、受信系統13を起動し、各モードの処理動作に応じたタイミング信号をアンテナ部11、送信系統12、受信系統13、さらにはスイッチ制御回路152及び移送制御回路153に送る。スイッチ制御回路152は、送信系統12の近接・送信スイッチ123、受信系統の素子スイッチ131iを探知/追跡モード、近接検出モードに従って切替制御する。移送制御回路153は、探知/追跡モード、近接検出モードに従って送受信モジュール112iの送信用移相器A1、受信用移相器A5の移送量を制御する。   The control system 15 includes a timing generation circuit 151, a switch control circuit 152, and a transfer control circuit 153. The timing generation circuit 151 activates the antenna unit 11, the transmission system 12, and the reception system 13 in accordance with the activation / search / tracking / proximity detection instruction from the signal processing unit 14, and generates timing signals corresponding to the processing operation in each mode. The data is sent to the antenna unit 11, the transmission system 12, the reception system 13, and further to the switch control circuit 152 and the transfer control circuit 153. The switch control circuit 152 switches and controls the proximity / transmission switch 123 of the transmission system 12 and the element switch 131i of the reception system according to the detection / tracking mode and the proximity detection mode. The transfer control circuit 153 controls the transfer amounts of the transmission phase shifter A1 and the reception phase shifter A5 of the transmission / reception module 112i according to the detection / tracking mode and the proximity detection mode.

上記構成による電波誘導装置において、以下にその処理動作を説明する。   The processing operation of the radio wave guidance device having the above configuration will be described below.

まず、アンテナ開口素子と時分割DBFのスイッチ制御時間とサンプリングについて、図5を参照して説明する。図5において、(a)はM行N列のアンテナ素子とそれぞれのライン出力のパルス番号を示しており、(b)はパルス繰り返し周期PRI、送信パルス幅τ、受信時間t、サンプリング期間tSP、スイッチ切替時間tSWを示している。この場合、パルス繰り返し周期PRIは、
PRI=τ+Tr+TSP+tSW
で示される。近接検出モード時のため、スイッチ切替時間は送信パルス前(事前)に行う。1PRIのレンジ数をJ、全パルス数をKとして、サンプリングする信号列を表すと以下の様になる。

Figure 2018004538
First, the switch control time and sampling of the antenna aperture element and the time division DBF will be described with reference to FIG. 5, (a) shows the antenna elements of M rows and N columns and the pulse numbers of the respective line outputs, and (b) shows the pulse repetition period PRI, the transmission pulse width τ, the reception time tr , and the sampling period t. SP and switch switching time tSW are shown. In this case, the pulse repetition period PRI is
PRI = τ + Tr + T SP + t SW
Indicated by Because it is in proximity detection mode, the switch switching time is performed before (in advance) the transmission pulse. The signal sequence to be sampled is represented as follows, where J is the number of 1PRI ranges and K is the total number of pulses.
Figure 2018004538

例えば、上記のレンジ1(1列)について説明する。開口のアンテナ素子数(縦M行×横N列)でサンプリング信号を並べ直すと、レンジ行列XNMは以下の式となる。

Figure 2018004538
For example, the range 1 (one row) will be described. When the sampling signals are rearranged with the number of antenna elements in the aperture (vertical M rows × horizontal N columns), the range matrix X NM becomes the following equation.
Figure 2018004538

ここで、次式の様に、上記レンジ行列XNMにビーム指向ウェイトWpmnを乗算してアンテナビームの開口電圧Y(AZp,ELp)を求めることでビーム形成する。

Figure 2018004538
Here, the beam is formed by multiplying the range matrix X NM by the beam directing weight W pmn to obtain the aperture voltage Y (AZp, ELp) of the antenna beam as in the following equation.
Figure 2018004538

このとき、ビーム形成ウェイトWpnmをL種別に持ち、同時に演算することにより、アンテナビームをL種同時に形成することができる。同様な処理を2,3,…,Kレンジのデータについて行うことにより、全レンジについてビームを形成することができる。 At this time, L types of beam forming weights W pnm are assigned to the L types, and simultaneous calculations can be performed to form L types of antenna beams. By performing the same processing on the data in the 2, 3,..., K range, a beam can be formed for the entire range.

次に、モノパル測角のためのΣ、ΔAZ,ΔELを形成する手法について説明する。アナログでの形成を図4で示した通りに行う。すなわち、先に(2)式から、仮想開口を4分割して形成したA、B、C、Dの開口電圧を計算し、A+B+C+Dとなる演算結果が和ビーム、(A+B)−(C+D)とした演算結果が仰角差ビーム、(A+C)−(B+D)とした演算結果が方位差ビームとなる。和ビームと差ビームから、位相モノパルスの誤差電圧εを次式から求め、この誤差電圧εに基づいて測角する。

Figure 2018004538
Next, a method for forming Σ, ΔAZ, and ΔEL for monopal angle measurement will be described. The analog formation is performed as shown in FIG. That is, the aperture voltages of A, B, C, and D formed by dividing the virtual aperture into four from the equation (2) are calculated, and the calculation result of A + B + C + D is the sum beam, (A + B) − (C + D) The calculated result is an elevation difference beam, and the calculated result of (A + C)-(B + D) is an azimuth difference beam. From the sum beam and the difference beam, the phase monopulse error voltage ε is obtained from the following equation, and the angle is measured based on the error voltage ε.
Figure 2018004538

すなわち、上記誤算電圧εと角度(AZ、EL)を予めテーブル化しておき、観測した誤差電圧εによりテーブルを引用して、角度(AZ、EL)を出力すればよい。 That is, the miscalculated voltage ε and the angle (AZ, EL) may be tabulated in advance, and the angle (AZ, EL) may be output by quoting the table with the observed error voltage ε.

次に、合成帯域処理を行うための送信波周波数とサンプル時間とデータの並べ替えについて、図6を参照して説明する。   Next, rearrangement of the transmission wave frequency, sample time, and data for performing the synthesis band processing will be described with reference to FIG.

先ず、図6(a)に示すように、送信周波数をf1とし、各レンジデータ(1レンジからJレンジ)をK素子分サンプルし、各レンジのデータをK素子に並び替えてビーム形成を行う。次に、送信周波数をf2とし、各レンジデータ(1レンジからJレンジ)をK素子分サンプルし、各レンジのデータをK素子に並び替えてビーム形成を行う。同様に、周波数ステップ毎に上記の処理を繰り返す。最後に、送信周波数をfsとし、各レンジデータ(1レンジからJレンジ)をK素子分サンプルし、各レンジのデータをK素子に並び替えてビーム形成を行う。ビーム形成を行ったf1、f2、…、fsの結果から、図6(b)に示すようにレンジ1〜Jの合成帯域処理を行い、高分解能化する。   First, as shown in FIG. 6A, the transmission frequency is set to f1, each range data (1 range to J range) is sampled for K elements, and the data of each range is rearranged into K elements to perform beam formation. . Next, the transmission frequency is set to f2, each range data (1 range to J range) is sampled for K elements, and the data of each range is rearranged into K elements to perform beam formation. Similarly, the above processing is repeated for each frequency step. Finally, the transmission frequency is fs, each range data (1 range to J range) is sampled for K elements, and the data of each range is rearranged into K elements to perform beam forming. From the results of f1, f2,..., Fs that have undergone beam forming, synthetic band processing in ranges 1 to J is performed as shown in FIG.

以上のように、本実施形態の構成によれば、目標探知、目標追跡、近接検知に対し、アンテナパターンを適応可変することにより、それぞれの場面で目的を達成することができる。すなわち、目標探知、目標追跡においては、送信、受信共にアンテナビームを1本のペンシルビームとすることで、送信アンテナ利得、受信アンテナ利得、送信電力を最大とすることができる。一方、近接検知においては、フェーズドアレイの中の素子アンテナ1素子による送信を行うことで、送信ファンビームを形成し、受信ビームではDBFによる複数ビーム形成を行うことで広角範囲の目標検知が可能となる。   As described above, according to the configuration of the present embodiment, the objective can be achieved in each scene by adaptively varying the antenna pattern for target detection, target tracking, and proximity detection. That is, in target detection and target tracking, the transmission antenna gain, the reception antenna gain, and the transmission power can be maximized by using a single pencil beam for both transmission and reception. On the other hand, in proximity detection, a transmission fan beam is formed by transmitting with one element antenna in the phased array, and a target detection in a wide angle range is possible by forming a plurality of beams by DBF in the reception beam. Become.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、図3、図7、図8を参照して説明する。なお、第1の実施形態に対して、探知、追跡及び近接検出の全てについて、時分割でフルDBF形成を行う場合を説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 7, and 8. In the first embodiment, a case where full DBF formation is performed in a time division manner for all of detection, tracking, and proximity detection will be described.

図7は、第2の実施形態に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図であり、上記のビーム形状の切り替えを行うためのハード系統を示している。この電波誘導装置は、第1の実施形態と同様に、アンテナ部11、送信系統12、受信系統13、信号処理部(CPUまたはGPU)14及び制御系統15で構成され、上記探知/追跡モード、近接検出モードを備える。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the radio wave guiding apparatus according to the second embodiment, and shows a hardware system for switching the beam shape described above. As in the first embodiment, the radio wave guidance device includes an antenna unit 11, a transmission system 12, a reception system 13, a signal processing unit (CPU or GPU) 14, and a control system 15, and includes the detection / tracking mode, Proximity detection mode is provided.

アンテナ部11は、第1の実施形態と同様に、フェーズドアレイの素子アンテナ111i毎に送受信モジュール112iを備える。上記送受信モジュール112iは、図3に示したように、送信用移相器A1、送信アンプA2、サーキュレータA3、受信アンプA4、受信用移相器A5で構成される。   As in the first embodiment, the antenna unit 11 includes a transmission / reception module 112i for each element antenna 111i of the phased array. As shown in FIG. 3, the transmission / reception module 112i includes a transmission phase shifter A1, a transmission amplifier A2, a circulator A3, a reception amplifier A4, and a reception phase shifter A5.

上記送信系統12において、探知/追跡モードでは、D/A変換器111から出力されるIF(中間波周波数)帯の送信信号を送信器112によりRF(送信周波数)帯の送信信号に変換し、アナログ分配器124にてアンテナ部11の送受信モジュール112iに給電し、各送受信モジュール112iでの送信用移相器A1の位相制御により、任意の方向に送信ペンシルビームを形成し、送信波を出力する。   In the transmission system 12, in the detection / tracking mode, a transmission signal in the IF (intermediate wave frequency) band output from the D / A converter 111 is converted into a transmission signal in the RF (transmission frequency) band by the transmitter 112, The analog distributor 124 feeds power to the transmission / reception module 112i of the antenna unit 11, forms a transmission pencil beam in an arbitrary direction and outputs a transmission wave by phase control of the transmission phase shifter A1 in each transmission / reception module 112i. .

上記送信系統12は、D/A変換器121と、送信器122と、近接送信スイッチ123と、アナログ分配器124とを備える。送信系統12において、近接検出モードでは、近接送信スイッチ123により、アンテナ部11の送受信モジュールを経由しない近接用送信素子113に送信信号を送り、当該素子からファンビームによる電波を放射する。また、時分割DBFビームの形成毎にD/A変換器111から出力される送信信号の周波数をステップさせることにより、マルチパルスで広帯域化する。   The transmission system 12 includes a D / A converter 121, a transmitter 122, a proximity transmission switch 123, and an analog distributor 124. In the transmission system 12, in the proximity detection mode, the proximity transmission switch 123 sends a transmission signal to the proximity transmission element 113 that does not pass through the transmission / reception module of the antenna unit 11, and radiates a radio wave from the element by a fan beam. Further, the frequency of the transmission signal output from the D / A converter 111 is stepped every time the time-division DBF beam is formed, thereby widening the bandwidth with multipulses.

上記受信系統13は、DBF(Digital Beam Forming)スイッチ133と、受信器134と、A/D変換器135とを備える。受信系統13において、探知/追跡モード、近接検出モードでは、いずれも送受信モジュール112iから出力される受信信号をDBFスイッチ133に送る。このDBFスイッチ133は、素子信号を1,2,…,K(K=N×M)と順に切り替えて受信器134に送る。受信器134の受信出力はA/D変換器135にてデジタル信号に変換された後、信号処理部14に供給される。   The reception system 13 includes a DBF (Digital Beam Forming) switch 133, a receiver 134, and an A / D converter 135. In the reception system 13, the reception signal output from the transmission / reception module 112 i is sent to the DBF switch 133 in both the detection / tracking mode and the proximity detection mode. The DBF switch 133 switches the element signals in order of 1, 2,..., K (K = N × M) and sends them to the receiver 134. The reception output of the receiver 134 is converted into a digital signal by the A / D converter 135 and then supplied to the signal processing unit 14.

上記信号処理部14及び制御系統15は、いずれも第1の実施形態と同様であるので、ここでは重複する説明を省略する。
上記構成による電波誘導装置において、以下にその処理動作を説明する。
Since both the signal processing unit 14 and the control system 15 are the same as those in the first embodiment, a duplicate description is omitted here.
The processing operation of the radio wave guidance device having the above configuration will be described below.

まず、探知/追跡モード時のアンテナ開口素子と時分割DBFのスイッチ制御時間とサンプリングについて、図8を参照して説明する。図8において、(a)はM行N列のアンテナ素子とそれぞれのライン出力のパルス番号を示しており、(b)はパルス繰り返し周期PRI、送信パルス幅τ、受信時間t、サンプリング期間tSP、スイッチ切替時間tSWを示している。この場合、パルス繰り返し周期PRIは
PRI=τ+Tr+TSP+tSW
となる。スイッチ切り替えは送信パルス後とする。
First, the antenna aperture element and the time division DBF switch control time and sampling in the detection / tracking mode will be described with reference to FIG. In FIG. 8, (a) shows antenna elements of M rows and N columns and pulse numbers of respective line outputs, and (b) shows a pulse repetition period PRI, a transmission pulse width τ, a reception time tr , and a sampling period t. SP and switch switching time tSW are shown. In this case, the pulse repetition period PRI is
PRI = τ + Tr + T SP + t SW
It becomes. The switch is switched after the transmission pulse.

近接検出モード時のアンテナ開口素子と時分割DBFのスイッチ制御時間とサンプリング時間は、図5の説明と同じである。スイッチ切替は事前(送信パルス前)に行う。また、メモリする信号の説明は、探知/追跡、近接検出の各モードにおいて第1の実施形態の説明と同じである。近接検出モード時のビーム形成は、信号処理部14において、L本(複数ビーム)の和信号、仰角差信号、方位差信号を形成する。近接検出モード時の合成帯域処理についても第1の実施形態と同じで、K(=N素子×M素子)パルスでビーム形成毎に、送信周波数をステップさせ、ビーム毎、レンジ毎に信号処理部14にて合成帯域処理を行い高分解能化する。   The switch control time and sampling time of the antenna aperture element and time-division DBF in the proximity detection mode are the same as described in FIG. Switchover is performed in advance (before transmission pulse). The description of the signal to be stored is the same as that in the first embodiment in each of the detection / tracking mode and the proximity detection mode. In the beam formation in the proximity detection mode, the signal processing unit 14 forms L (multiple beams) sum signals, elevation angle difference signals, and azimuth difference signals. The synthetic band processing in the proximity detection mode is also the same as in the first embodiment, and the transmission frequency is stepped for each beam formation with a K (= N element × M element) pulse, and the signal processing unit for each beam and each range. In 14, the synthesis band processing is performed to increase the resolution.

したがって、上記構成による電波誘導装置によれば、目標探知、目標追跡においては、送信、受信共にアンテナビームを1本のペンシルビームとして、送信アンテナ利得、受信アンテナ利得、送信電力を最大とすることができ、近接検知においては、フェーズドアレイの中の素子アンテナ1素子による送信を行って送信ファンビームを形成し、受信ビームではDBFによる複数ビーム形成を行うことで広角範囲の目標検知が可能となる。   Therefore, according to the radio wave guidance device having the above-described configuration, in the target detection and target tracking, the transmission antenna gain, the reception antenna gain, and the transmission power can be maximized by setting the antenna beam as one pencil beam for both transmission and reception. In proximity detection, transmission by one element antenna in the phased array is performed to form a transmission fan beam, and the reception beam is subjected to multiple beam formation by DBF, thereby enabling target detection in a wide angle range.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、図3、図9〜図12を参照して説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 9 to 12.

第3の実施形態は、第2の実施形態に対して、アンテナ部11の素子をA軸とB軸に沿って十字型に配列し、仮想アレイとして演算するものである。   In the third embodiment, the elements of the antenna unit 11 are arranged in a cross shape along the A-axis and the B-axis, and are calculated as a virtual array, compared to the second embodiment.

図9(a)は、本実施形態に係るアンテナ部11における縦M素子(A軸)と横M素子(B軸)の十字型のアレイ配列を示し、図9(b)は、縦M素子(A軸)と横M素子(B軸)の受信信号から仮想的な素子配置の補間信号を計算したときの仮想アレイを示す。図9に示すように、A軸、B軸の各素子からのデータを時分割に取り出してメモリさせ、各軸の素子同士の出力を乗算することにより、全面M×M素子配列した場合と同じビームを形成することができる。また、このとき複数のビーム形成ウェイトを使用することで、複数本のビーム形成が可能となる。   9A shows a cross-shaped array arrangement of vertical M elements (A axis) and horizontal M elements (B axis) in the antenna unit 11 according to this embodiment, and FIG. 9B shows vertical M elements. The virtual array when the interpolation signal of virtual element arrangement | positioning is calculated from the received signal of (A axis) and horizontal M element (B axis) is shown. As shown in FIG. 9, the data from each element of the A axis and B axis is taken out in a time-division manner, stored, and multiplied by the outputs of the elements of each axis, so that the same as when M × M elements are arranged on the entire surface. A beam can be formed. At this time, a plurality of beam forming weights can be formed by using a plurality of beam forming weights.

図10は、第3の実施形態に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図であり、上記のビーム形状の切り替えを行うためのハード系統を示している。図10において、アンテナ部11及び受信系統13をそれぞれA系統(11A,13A)、B系統(11B,13B)に分割される。それぞれの構成は、図7に示した第2の実施形態と同様であり、フェーズドアレイの素子アンテナ111i毎に送受信モジュール112iを具備する。送受信モジュール112は、図3に示した系統(送信用移相器A1、送信アンプA2、サーキュレータA3、受信アンプA4、受信用移相器A5)を示す。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the radio wave guiding apparatus according to the third embodiment, and shows a hardware system for switching the beam shape described above. In FIG. 10, the antenna unit 11 and the reception system 13 are divided into A system (11A, 13A) and B system (11B, 13B), respectively. Each structure is the same as that of 2nd Embodiment shown in FIG. 7, and the transmission / reception module 112i is provided for every element antenna 111i of a phased array. The transmission / reception module 112 indicates the system shown in FIG. 3 (transmission phase shifter A1, transmission amplifier A2, circulator A3, reception amplifier A4, reception phase shifter A5).

上記構成において、探知/追跡モード時の送信は、D/A変換器121から出力されたIF(中間波周波数)信号を送信器122によりRF(送信周波数)信号とし、アナログ分配器124にて各素子に給電する。各素子の送信用移相器A1により任意の方向に送信ペンシルビームを形成し送信波を出力する。   In the above-described configuration, transmission in the detection / tracking mode is performed by using the IF (intermediate wave frequency) signal output from the D / A converter 121 as an RF (transmission frequency) signal by the transmitter 122 and the analog distributor 124 Power is supplied to the element. A transmission pencil beam is formed in an arbitrary direction by the transmission phase shifter A1 of each element, and a transmission wave is output.

近接検出モード時の送信は、近接送信スイッチ123により送受信モジュールを経由しないで近接用の送信素子113から電波を放射する。また、時分割DBFビーム形成毎にD/A変換器121から出力する送信信号の周波数をステップさせることによりマルチパルスで高帯域化する。探知/追跡、近接検出それぞれの受信は、A軸、B軸の各送受信モジュール出力信号をDBFスイッチ133により同時に順次切り替えて、2つの受信器134(A,B)に入力する。2つの受信器134(A,B)の出力は2つのA/D変換器135(A,B)にてデジタル信号とした後に信号処理部14に送られる。   For transmission in the proximity detection mode, radio waves are radiated from the proximity transmission element 113 by the proximity transmission switch 123 without passing through the transmission / reception module. In addition, the frequency of the transmission signal output from the D / A converter 121 is stepped for each time division DBF beam formation, thereby increasing the bandwidth with multipulses. For reception of detection / tracking and proximity detection, the A / B axis transmission / reception module output signals are simultaneously switched sequentially by the DBF switch 133 and input to the two receivers 134 (A, B). The outputs of the two receivers 134 (A, B) are converted into digital signals by the two A / D converters 135 (A, B) and then sent to the signal processing unit 14.

ここで、探知/追跡モード時のアンテナ開口素子とDBFスイッチ133の時分割スイッチ制御時間とサンプリングとの関係について、図11を参照して説明する。図11(a)は、アンテナ素子数が縦M素子(A軸)と横M素子(B軸)を十字型に形成した時分割処理パネル、図11(b)はA軸とB軸で同時に1素子毎にサンプリングする時分割サンプルの様子を示している。   Here, the relationship between the time division switch control time of the antenna aperture element and the DBF switch 133 in the detection / tracking mode and sampling will be described with reference to FIG. 11A shows a time-division processing panel in which the number of antenna elements is a vertical M element (A axis) and a horizontal M element (B axis) formed in a cross shape, and FIG. 11B shows the A axis and B axis simultaneously. The state of the time-division sample sampled for every element is shown.

図11に示すように、縦軸(A軸)と横軸(B軸)の時分割サンプルは同時に行われる。パルス繰り返し周期をPRI、送信パルス幅をτ、受信時間をt、サンプリング期間をtSP、スイッチ切替時間をtSWとすると、
PRI=τ+Tr+TSP+tSW
で示される。スイッチ切替時間は送信パルス後とする。
As shown in FIG. 11, the time-division sampling of the vertical axis (A axis) and the horizontal axis (B axis) is performed simultaneously. If the pulse repetition period is PRI, the transmission pulse width is τ, the reception time is t r , the sampling period is t SP , and the switch switching time is t SW ,
PRI = τ + Tr + T SP + t SW
Indicated by The switch switching time is after the transmission pulse.

近接検出モード時のアンテナ開口素子とDBFスイッチ133の時分割スイッチ制御時間とサンプリングとの関係について図12を参照して説明する。近接検出モード時のスイッチ切替時間は、送信パルス前(事前)に行う。   A relationship between the time division switch control time of the antenna aperture element and the DBF switch 133 in the proximity detection mode and sampling will be described with reference to FIG. The switch switching time in the proximity detection mode is performed before the transmission pulse (in advance).

1PRIのレンジ数をJ、全パルス数をMとしてサンプリングする信号列を表すと、A軸とB軸でそれぞれ以下の様になる。   If a signal sequence is sampled with J as the number of 1PRI ranges and M as the total number of pulses, the results are as follows for the A-axis and B-axis, respectively.

A軸について

Figure 2018004538
About A-axis
Figure 2018004538

B軸について

Figure 2018004538
About B-axis
Figure 2018004538

まず、アレイの位相中心に入力される信号Xinとして、2軸の信号XaとXbは、例えば上記のレンジ1についてサンプルした信号列を示すと次式となる。

Figure 2018004538
First, as the signal Xin input to the phase center of the array, the biaxial signals Xa and Xb are represented by the following equation when a signal sequence sampled for the above range 1, for example, is shown.
Figure 2018004538

次に信号処理部は以下の仮想アレイ演算により全素子信号を計算する。

Figure 2018004538
Next, the signal processing unit calculates all element signals by the following virtual array calculation.
Figure 2018004538

ここで、AZはAZa(A軸アレイからみたAZ軸の観測角)、AZb(B軸アレイからみたAZ軸の観測角を示す。同様にELはELa(A軸アレイからみたEL軸の観測角)、ELb(B軸アレイからみたEL軸の観測角)を示す。 Here, AZ indicates AZa (observation angle of the AZ axis viewed from the A-axis array), AZb (observation angle of the AZ axis viewed from the B-axis array. Similarly, EL is ELa (observation angle of the EL axis viewed from the A-axis array) ), ELb (observation angle of the EL axis viewed from the B-axis array).

また、XMMは受信素子信号を示す。次に(2)式の右辺の行列の各成分にビーム指向ウェイトWpnmを乗算することにより、ビーム形成を行う。

Figure 2018004538
X MM indicates a receiving element signal. Next, beam formation is performed by multiplying each component of the matrix on the right side of the equation (2) by the beam directing weight W pnm .
Figure 2018004538

また、Wpnmを複数種類持つことで、形成ビームを複数形成することができる。 Moreover, a plurality of forming beams can be formed by having a plurality of types of W pnm .

次に、モノパル測角のためのΣ、ΔAZ,ΔELを形成する手法については、アナログでの形成を図4で示した通り、仮想開口を4分割してA、B、C、Dの開口電圧を(3)式から先に計算し、A+B+C+Dとなる演算をしたものが和ビーム、(A+B)−(C+D)としたものが仰角差ビーム、(A+C)−(B+D)としたものが方位差ビームとなる。和ビームと差ビームから次のように測角する。

Figure 2018004538
Next, with respect to the method of forming Σ, ΔAZ, and ΔEL for monopal angle measurement, as shown in FIG. 4, the analog aperture is divided into four and the aperture voltages of A, B, C, and D are formed. Is calculated from the expression (3), and the calculation of A + B + C + D is the sum beam, (A + B)-(C + D) is the elevation difference beam, and (A + C)-(B + D) is the azimuth difference Become a beam. The angle is measured from the sum beam and difference beam as follows.
Figure 2018004538

この誤算電圧εと角度(AZ、EL)を予めテーブル化しておき、観測した誤差電圧εによりテーブルを引用して、角度(AZ、EL)を出力すればよい。この場合の合成帯域処理とデータサンプル及びデータ並び替えについては第1の実施形態の説明と同じとなるので、ここではその説明を省略する。 The miscalculated voltage ε and the angle (AZ, EL) may be tabulated in advance, and the angle (AZ, EL) may be output by quoting the table with the observed error voltage ε. Since the synthesis band processing, data samples, and data rearrangement in this case are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

以上のように、本実施形態に係る電波誘導装置によっても、目標探知、目標追跡においては、送信、受信共にアンテナビームを1本のペンシルビームとして、送信アンテナ利得、受信アンテナ利得、送信電力を最大とすることができ、近接検知においては、フェーズドアレイの中の素子アンテナ1素子による送信を行って送信ファンビームを形成し、受信ビームではDBFによる複数ビーム形成を行うことで広角範囲の目標検知が可能となる。   As described above, even with the radio wave guidance device according to the present embodiment, in target detection and target tracking, the antenna beam is used as one pencil beam for both transmission and reception, and the transmission antenna gain, reception antenna gain, and transmission power are maximized. In proximity detection, transmission by one element antenna in the phased array is performed to form a transmission fan beam, and the reception beam is subjected to multiple beam formation by DBF to achieve target detection in a wide angle range. It becomes possible.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

11…アンテナ部、11111〜111NM…素子アンテナ、11211〜112NM…送受信モジュール、A1…送信用移相器、A2…送信アンプ、A3…サーキュレータ、A4…受信アンプ、A5…受信用移相器、113…近接用送信素子、12…送信系統、121…D/A変換器、122…送信器、123…近接送信スイッチ、124…アナログ分配器、13…受信系統、13111〜131NM…スイッチ素子、132…アナログ給電回路(和/方位差/仰角差演算)、133…DBFスイッチ、134,1341〜1343…、135,1351〜1353…A/D変換器、14…信号処理部(CPUまたはGPU)、15…制御系統、151…タイミング発生回路、152…スイッチ制御回路、153…移送制御回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Antenna part 11111-111NM ... Element antenna, 11211-112NM ... Transmission / reception module, A1 ... Transmission phase shifter, A2 ... Transmission amplifier, A3 ... Circulator, A4 ... Reception amplifier, A5 ... Reception phase shifter, 113 ... proximity transmission element, 12 ... transmission system, 121 ... D / A converter, 122 ... transmitter, 123 ... proximity transmission switch, 124 ... analog distributor, 13 ... reception system, 13111 to 131NM ... switch element, 132 ... Analog power feeding circuit (sum / azimuth difference / elevation angle difference calculation), 133... DBF switch, 134, 1341 to 1343, 135, 1351 to 1353, A / D converter, 14, signal processor (CPU or GPU), 15 ... Control system, 151 ... Timing generation circuit, 152 ... Switch control circuit, 153 ... Transfer control circuit.

Claims (7)

フェーズドアレイによるアンテナビームのパターンを適応制御して、目標の探知及び追跡を行う探知・追跡手段と目標との近接距離を検出する近接検出手段とを備え、
前記探知・追跡手段は、送信、受信共にアンテナビームをペンシルビームとし、
近接検出手段は、前記フェーズドアレイと同一面に配列される1素子による送信を行って前記ペンシルビームより広角の送信ファンビームを形成し、DBF(デジタル・ビーム・フォーミング)によって前記送信ファンビームの覆域内に複数の受信ビームを形成する電波誘導装置。
A detection / tracking means for detecting and tracking a target by adaptively controlling a pattern of an antenna beam by a phased array, and a proximity detection means for detecting a proximity distance to the target,
The detection / tracking means uses a pencil beam as an antenna beam for both transmission and reception.
Proximity detection means performs transmission by one element arranged on the same plane as the phased array to form a transmission fan beam having a wider angle than the pencil beam, and covers the transmission fan beam by DBF (digital beam forming). A radio wave guidance device that forms multiple receive beams in the area.
前記探知・追跡手段は、アナログ合成によるビーム形成を行い、
近接検出手段は、スイッチで切り替えることで時分割方式のフルDBFを実行し、
前記フルDBFでは、パルス毎に前記フェーズドアレイの素子出力をスイッチで切り替え、前記素子出力のデジタル信号を用いて、和ビーム(Σ)、差ビーム(ΔAZ、ΔEL)のモノパルスビームを形成する請求項1記載の電波誘導装置。
The detection / tracking means performs beam forming by analog synthesis,
The proximity detection means performs a time-division full DBF by switching with a switch,
In the full DBF, the element output of the phased array is switched by a switch for each pulse, and a monopulse beam of a sum beam (Σ) and a difference beam (ΔAZ, ΔEL) is formed using a digital signal of the element output. 1. The radio wave induction device according to 1.
前記探知・追跡手段及び前記近接検出手段は、スイッチの切り替えによって時分割方式のフルDBFを実施する請求項1記載の電波誘導装置。   The radio wave guiding apparatus according to claim 1, wherein the detection / tracking unit and the proximity detection unit implement a time-division full DBF by switching a switch. 前記探知・追跡手段及び前記近接検出手段は、前記探知、追跡及び近接検出において、スイッチで切り替えることで時分割方式の仮想2次元素子DBFを実施し、
前記仮想2次元素子DBFは、第1の軸の一次元に配列したM素子のデジタル受信信号と、それと異なる第2の軸の一次元に配列したM素子のデジタル受信信号に対して、時分割かつ順次に素子信号の乗算Xan×Xbm(n=1〜M、m=1〜M)を実施することで、M×M素子の仮想アレイ信号を生成し、前記時分割かつ順次に素子信号に所定のウェイトを乗算して加算することにより、和ビーム(Σ)、差ビーム(ΔAZ、ΔEL)のモノパルスビームを形成する請求項1記載の電波誘導装置。
The detection / tracking means and the proximity detection means implement a time-division type virtual two-dimensional element DBF by switching with a switch in the detection, tracking and proximity detection,
The virtual two-dimensional element DBF is time-divided with respect to a digital received signal of M elements arranged in one dimension in the first axis and a digital received signal of M elements arranged in one dimension in a second axis different from the first axis. In addition, by multiplying element signals sequentially Xan × Xbm (n = 1 to M, m = 1 to M), a virtual array signal of M × M elements is generated, and the element signals are sequentially divided into the element signals. The radio wave guiding apparatus according to claim 1, wherein a monopulse beam of a sum beam (Σ) and a difference beam (ΔAZ, ΔEL) is formed by multiplying and adding a predetermined weight.
前記近接検出手段は、近接検出時に前記DBF出力から距離情報、測角情報を取得する請求項1記載の電波誘導装置。   The radio wave guiding apparatus according to claim 1, wherein the proximity detection unit acquires distance information and angle measurement information from the DBF output when proximity is detected. 前記近接検出手段は、近接検出時にパルス毎に周波数をステップさせて合成帯域処理する請求項1記載の電波誘導装置。   2. The radio wave guidance device according to claim 1, wherein the proximity detection means performs a synthetic band process by stepping the frequency for each pulse when proximity detection is performed. フェーズドアレイによるアンテナビームのパターンを適応制御して、目標の探知及び追跡を行う探知・追跡モードと目標との近接距離を検出する近接検出モードとを備え、
前記探知・追跡モードでは、送信、受信共にアンテナビームをペンシルビームとし、
近接検出モードでは、前記フェーズドアレイと同一面に配列される1素子による送信を行って前記ペンシルビームより広角の送信ファンビームを形成し、DBF(デジタル・ビーム・フォーミング)によって前記送信ファンビームの覆域内に複数の受信ビームを形成する電波誘導方法。
It has a detection / tracking mode for detecting and tracking a target by adaptively controlling a pattern of an antenna beam by a phased array, and a proximity detection mode for detecting a proximity distance to the target,
In the detection / tracking mode, the antenna beam is a pencil beam for both transmission and reception.
In the proximity detection mode, transmission is performed by one element arranged on the same plane as the phased array to form a transmission fan beam having a wider angle than the pencil beam, and the transmission fan beam is covered by DBF (digital beam forming). A radio wave induction method for forming a plurality of reception beams in a region.
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