特許 7074508 気象レーダ送信パルス制御装置、プログラム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】気象レーダ送信パルス制御装置、プログラム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/95 20060101AFI20220517BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20220517BHJP

【ＦＩ】

G01S13/95

G01S7/02 216

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018039695

(22)【出願日】2018-03-06

(65)【公開番号】P2019152610

(43)【公開日】2019-09-12

【審査請求日】2021-03-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】柏柳 太郎

【審査官】藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１３８２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５５５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０３１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２５６３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１５２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００５４４３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８６５９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５

Ｇ０１Ｗ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する気象レーダ送信パルス制御装置であって、
複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御装置。

【請求項2】

気象レーダ覆域のうちの所定の仰角方向より高い仰角方向では、複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御し、
気象レーダ覆域のうちの所定の仰角方向より低い仰角方向では、各照射方向に連続で送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする、請求項１に記載の気象レーダ送信パルス制御装置。

【請求項3】

一の送信ビームのビーム幅に含まれる複数の受信ビームを一の送信ビームと同時に形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の気象レーダ送信パルス制御装置。

【請求項4】

ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する気象レーダ送信パルス制御プログラムであって、
複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することをコンピュータに実行させることを特徴とする気象レーダ送信パルス制御プログラム。

【請求項5】

ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する気象レーダ送信パルス制御方法であって、
複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

仰角方向の電子走査を行なうことにより、仰角方向の高速スキャンを行なうことができる、フェーズドアレイ気象レーダが知られている。ここで、送受信アンテナ素子の励振位相を制御することにより、送受信ビームの仰角方向の指向性を調整している。そして、送信パルスの繰り返し間隔を制御することにより、気象レーダ覆域の最大距離及びドップラー周波数の検出精度を調整している（例えば、特許文献１等を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０６７５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術の送信パルスの照射方法を図１に示す。まず、仰角方向Ａに連続でｎ個の送信パルスを照射する。ここで、仰角方向Ａにｎ個の送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_ｍａｘに対応する繰り返し間隔Ｔ＝２Ｒ_ｍａｘ／ｃ（ｃは光速）に等しい時間に制御する。次に、仰角方向Ｂに連続でｎ個の送信パルスを照射する。ここで、仰角方向Ｂにｎ個の送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_ｍａｘに対応する繰り返し間隔Ｔ＝２Ｒ_ｍａｘ／ｃ（ｃは光速）に等しい時間に制御する。このように、他の仰角方向でも連続でｎ個の送信パルスを照射する。

【0005】

従来技術の受信信号の処理方法を図２に示す。まず、各仰角方向Ａ、Ｂにおいて、パルス送信時から気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_ｍａｘに対応する繰り返し間隔Ｔ＝２Ｒ_ｍａｘ／ｃ（ｃは光速）の間の受信信号を、ｎ個の送信パルスに対してそれぞれ、計ｎ個取得する。次に、各仰角方向Ａ、Ｂにおいて、ｎ個の送信パルスに対するｎ個の受信信号のうち、あるレンジでのｎ個の受信信号に対して、フーリエ変換を実行し、ドップラー周波数を示す受信スペクトルを算出する。このように、他の仰角方向でもドップラー周波数を示す受信スペクトルを算出する。

【0006】

すると、各仰角方向Ａ、Ｂの受信スペクトルでは、ドップラー周波数の検出限界を示す折り返し周波数は、Ｆ_Ａ＝１／Ｔとなり、ドップラー中心周波数Ｆ_Ｃ及びドップラー周波数幅ΔＦ_Ｃに対する周波数分解能は、ΔＦ＝１／（ｎＴ）となる。

【0007】

ここで、周波数分解能ΔＦを高くするためには、送信パルス数ｎ及び／又は繰り返し間隔Ｔを増やすことが考えられる。しかし、送信パルス数ｎ及び／又は繰り返し間隔Ｔを増やすときには、ビーム方向の電子走査を高速化することができない。

【0008】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおいて、ドップラー周波数の検出精度の向上及びビーム方向の電子走査の高速化を両立させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために、ｍ方向の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向にｎ個の送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_ｍａｘに対応する繰り返し間隔Ｔ＝２Ｒ_ｍａｘ／ｃのｍ倍に等しい時間に制御する。

【0010】

具体的には、本開示は、ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する気象レーダ送信パルス制御装置であって、複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御装置である。

【0011】

また、本開示は、ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する気象レーダ送信パルス制御プログラムであって、複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御プログラムである。

【0012】

また、本開示は、ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおける、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御する気象レーダ送信パルス制御方法であって、複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御方法である。

【0013】

ここで、この構成によれば、ドップラー周波数の検出限界を示す折り返し周波数は、Ｆ_Ａ＝１／（ｍＴ）となり、ドップラー中心周波数Ｆ_Ｃ及びドップラー周波数幅ΔＦ_Ｃに対する周波数分解能は、ΔＦ＝１／（ｍｎＴ）となる。よって、この構成によれば、従来技術と比べて、ドップラー周波数の検出精度ΔＦの向上を図ることができる。

【0014】

そして、この構成によれば、ｍ方向の照射方向に交互に送信パルスを照射するために必要な時間は、ｍｎＴである。一方で、従来技術によれば、ｍ方向の各照射方向に連続で送信パルスを照射するために必要な時間は、ｍｎＴである。よって、この構成によれば、従来技術と同様に、ビーム方向の電子走査の高速化を図ることができる。

【0015】

また、本開示は、気象レーダ覆域のうちの所定の仰角方向より高い仰角方向では、複数の照射方向に交互に送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔の前記複数倍に等しい時間に制御し、一の照射方向に送信パルスを照射してから次の照射方向に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御し、気象レーダ覆域のうちの所定の仰角方向より低い仰角方向では、各照射方向に連続で送信パルスを照射するにあたり、各照射方向に送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離に対応する繰り返し間隔に等しい時間に制御することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御装置である。

【0016】

ここで、高仰角方向では、風速の垂直成分を主に観測するところ、風速の垂直成分は小さい場合が多い。すると、折り返し周波数Ｆ_Ａをこの構成のように１／（ｍＴ）に小さくしても、ドップラー中心周波数Ｆ_Ｃを算出できない可能性はほぼない。そこで、ドップラー周波数の検出精度ΔＦをこの構成のように１／（ｍｎＴ）に向上させることを優先して、折り返し周波数Ｆ_Ａをこの構成のように１／（ｍＴ）に小さくする。

【0017】

一方で、低仰角方向では、風速の水平成分を主に観測するところ、風速の水平成分は大きい場合が多い。すると、折り返し周波数Ｆ_Ａを高仰角方向のように１／（ｍＴ）に小さくすれば、ドップラー中心周波数Ｆ_Ｃを算出できない可能性があり得る。そこで、折り返し周波数Ｆ_Ａを従来技術と同様に１／Ｔに維持することを優先してもよく、ドップラー周波数の検出精度ΔＦを従来技術と同様に１／（ｎＴ）に維持してもよい。

【0018】

また、本開示は、一の送信ビームのビーム幅に含まれる複数の受信ビームを一の送信ビームと同時に形成することを特徴とする気象レーダ送信パルス制御装置である。

【0019】

この構成によれば、従来技術と比べて、ビーム方向の電子走査の高速化を図ることができるとともに、ビーム方向の角度分解能の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0020】

このように、本開示によれば、ビーム方向の電子走査を行なうフェーズドアレイ気象レーダにおいて、ドップラー周波数の検出精度の向上及びビーム方向の電子走査の高速化を両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】従来技術の送信パルスの照射方法を示す図である。

【図2】従来技術の受信信号の処理方法を示す図である。

【図3】本開示の気象レーダ装置の構成を示す図である。

【図4】本開示の気象レーダ装置の設置状況を示す図である。

【図5】本開示の送信パルスの照射方法を示す図である。

【図6】本開示の受信信号の処理方法を示す図である。

【図7】本開示の送受信ビームの形成方法を示す図である。

【図8】本開示の送受信ビームの形成方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0023】

本開示の気象レーダ装置の構成を図３に示す。気象レーダ装置Ｍは、送信ビーム形成装置１、受信ビーム形成装置２、送信パルス制御装置３及び受信信号処理装置４を備える。

【0024】

送信ビーム形成装置１及び受信ビーム形成装置２は、フェーズドアレイアンテナであるが、図７及び図８と関連して後に詳述する。送信パルス制御装置３は、送信パルスの照射方向及び繰り返し間隔を制御するが、図５と関連して後に詳述する。汎用のコンピュータに送信パルス制御プログラムをインストールすることにより、そのコンピュータを送信パルス制御装置３として機能させることができる。受信信号処理装置４は、受信信号を処理し受信スペクトルを算出するが、図５及び図６と関連して後に詳述する。

【0025】

本開示の気象レーダ装置の設置状況を図４に示す。高仰角方向では、風速の垂直成分を主に観測するところ、風速の垂直成分は小さい場合が多く、雨雲等までの距離が短いことから、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_ｍａｘ,Hは短く設定されている。低仰角方向では、風速の水平成分を主に観測するところ、風速の水平成分は大きい場合が多く、見通し可能な距離が長いことから、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ,Ｌ}は長く設定されている。

【0026】

本開示の送信パルスの照射方法を図５に示す。図５の上段では、高仰角方向での送信パルスの照射方法を示し、図５の下段では、低仰角方向での送信パルスの照射方法を示す。なお、図５の説明では、ある仰角方向が高仰角方向及び低仰角方向のうちのいずれの仰角方向であるかを判別する指標として、図４のような閾値仰角方向を設定している。

【0027】

第１に、高仰角方向での送信パルスの照射方法について説明する。送信パルス制御装置３は、２方向の高仰角方向Ｃ、Ｄに交互に送信パルスを照射するように、送信ビーム形成装置１を制御する。ここで、送信パルス制御装置３は、各高仰角方向Ｃ、Ｄにｎ個の送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ，Ｈ}に対応する繰り返し間隔Ｔ_Ｈ＝２Ｒ_{ｍａｘ，Ｈ}／ｃ（ｃは光速）の２倍に等しい時間に制御する。そして、送信パルス制御装置３は、高仰角方向Ｃ（Ｄ）に送信パルスを照射してから高仰角方向Ｄ（Ｃ）に送信パルスを照射するまでの時間を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ，Ｈ}に対応する繰り返し間隔Ｔ_Ｈ＝２Ｒ_{ｍａｘ，Ｈ}／ｃ（ｃは光速）に等しい時間に制御する。このように、送信パルス制御装置３は、他の高仰角方向でも送信ビーム形成装置１を制御する。

【0028】

第２に、低仰角方向での送信パルスの照射方法について説明する。まず、送信パルス制御装置３は、低仰角方向Ｅに連続でｎ個の送信パルスを照射するように、送信ビーム形成装置１を制御する。ここで、送信パルス制御装置３は、低仰角方向Ｅにｎ個の送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ，Ｌ}に対応する繰り返し間隔Ｔ_Ｌ＝２Ｒ_{ｍａｘ，Ｌ}／ｃ（ｃは光速）に等しい時間に制御する。次に、送信パルス制御装置３は、低仰角方向Ｆに連続でｎ個の送信パルスを照射するように、送信ビーム形成装置１を制御する。ここで、送信パルス制御装置３は、低仰角方向Ｆにｎ個の送信パルスを照射する繰り返し間隔を、気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ，Ｌ}に対応する繰り返し間隔Ｔ_Ｌ＝２Ｒ_{ｍａｘ，Ｌ}／ｃ（ｃは光速）に等しい時間に制御する。このように、送信パルス制御装置３は、他の低仰角方向でも送信ビーム形成装置１を制御する。

【0029】

本開示の受信信号の処理方法を図６に示す。図６の上段では、高仰角方向での受信信号の処理方法を示し、図６の下段では、低仰角方向での受信信号の処理方法を示す。なお、図６の説明でも、ある仰角方向が高仰角方向及び低仰角方向のうちのいずれの仰角方向であるかを判別する指標として、図４のような閾値仰角方向を設定している。

【0030】

第１に、高仰角方向での受信信号の処理方法について説明する。まず、受信信号処理装置４は、各高仰角方向Ｃ、Ｄにおいて、パルス送信時から気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ，Ｈ}に対応する繰り返し間隔Ｔ_Ｈ＝２Ｒ_{ｍａｘ，Ｈ}／ｃ（ｃは光速）の間の受信信号を、ｎ個の送信パルスに対してそれぞれ、計ｎ個取得する。次に、受信信号処理装置４は、各高仰角方向Ｃ、Ｄにおいて、ｎ個の送信パルスに対するｎ個の受信信号のうち、あるレンジでのｎ個の受信信号に対して、フーリエ変換を実行し、ドップラー周波数を示す受信スペクトルを算出する。このように、受信信号処理装置４は、他の高仰角方向でもドップラー周波数を示す受信スペクトルを算出する。

【0031】

すると、各高仰角方向Ｃ、Ｄの受信スペクトルでは、ドップラー周波数の検出限界を示す折り返し周波数は、Ｆ_ＡＨ＝１／（２Ｔ_Ｈ）となり、ドップラー中心周波数Ｆ_ＣＨ及びドップラー周波数幅ΔＦ_ＣＨに対する周波数分解能は、ΔＦ_Ｈ＝１／（２ｎＴ_Ｈ）となる。よって、従来技術と比べて、ドップラー周波数の検出精度ΔＦ_Ｈの向上を図ることができる。そして、２方向の仰角方向Ｃ、Ｄに交互に送信パルスを照射するために必要な時間は、２ｎＴ_Ｈである。よって、従来技術と同様に、仰角方向の電子走査の高速化を図ることができる。

【0032】

ここで、高仰角方向Ｃ、Ｄでは、風速の垂直成分を主に観測するところ、風速の垂直成分は小さい場合が多い。すると、折り返し周波数Ｆ_ＡＨを図６の上段のように１／（２Ｔ_Ｈ）に小さくしても、ドップラー中心周波数Ｆ_ＣＨを算出できない可能性はほぼない。そこで、ドップラー周波数の検出精度ΔＦ_Ｈを図６の上段のように１／（２ｎＴ_Ｈ）に向上させることを優先して、折り返し周波数Ｆ_ＡＨを図６の上段のように１／（２Ｔ_Ｈ）に小さくする。

【0033】

第２に、低仰角方向での受信信号の処理方法について説明する。まず、受信信号処理装置４は、各低仰角方向Ｅ、Ｆにおいて、パルス送信時から気象レーダ覆域の最大距離Ｒ_{ｍａｘ,Ｌ}に対応する繰り返し間隔Ｔ_Ｌ＝２Ｒ_{ｍａｘ,Ｌ}／ｃ（ｃは光速）の間の受信信号を、ｎ個の送信パルスに対してそれぞれ、計ｎ個取得する。次に、受信信号処理装置４は、各低仰角方向Ｅ、Ｆにおいて、ｎ個の送信パルスに対するｎ個の受信信号のうち、あるレンジでのｎ個の受信信号に対して、フーリエ変換を実行し、ドップラー周波数を示す受信スペクトルを算出する。このように、受信信号処理装置４は、他の低仰角方向でもドップラー周波数を示す受信スペクトルを算出する。

【0034】

すると、各低仰角方向Ｅ、Ｆの受信スペクトルでは、ドップラー周波数の検出限界を示す折り返し周波数は、Ｆ_ＡＬ＝１／Ｔ_Ｌとなり、ドップラー中心周波数Ｆ_ＣＬ及びドップラー周波数幅ΔＦ_ＣＬに対する周波数分解能は、ΔＦ_Ｌ＝１／（ｎＴ_Ｌ）となる。よって、従来技術と同様に、ドップラー周波数の検出精度ΔＦ_Ｌの向上を図ることができる。そして、各低仰角方向Ｅ、Ｆに連続で送信パルスを照射するために必要な時間は、２ｎＴ_Ｌである。よって、従来技術と同様に、仰角方向の電子走査の高速化を図ることができる。

【0035】

一方で、低仰角方向Ｅ、Ｆでは、風速の水平成分を主に観測するところ、風速の水平成分は大きい場合が多い。すると、折り返し周波数Ｆ_ＡＬを高仰角方向のように１／（２Ｔ_Ｌ）に小さくすれば、ドップラー中心周波数Ｆ_ＣＬを算出できない可能性があり得る。そこで、折り返し周波数Ｆ_ＡＬを従来技術と同様に１／Ｔ_Ｌに維持することを優先してもよく、ドップラー周波数の検出精度ΔＦ_Ｌを従来技術と同様に１／（ｎＴ_Ｌ）に維持してもよい。

【0036】

ここで、高仰角方向Ｃ、Ｄの送受信ビームが互いに干渉するとすれば、図１及び図２のような処理を行なうことになる。そこで、高仰角方向Ｃ、Ｄの送受信ビームが互いに干渉しないようにして、図５の上段及び図６の上段のような処理を行なうことが望ましい。

【0037】

本開示の送受信ビームの形成方法を図７及び図８に示す。送信パルス制御装置３は、一の送信ビームのビーム幅に含まれる複数の受信ビームを一の送信ビームと同時に形成するように、送信ビーム形成装置１及び受信ビーム形成装置２を制御する。

【0038】

送信ビーム形成装置１は、仰角方向のビーム幅がより広い送信ビームで、電波を雨雲等の物標へと照射するために、発振器１１、複数の送信アンテナ素子１３、及び、各送信アンテナ素子１３についての各移相器１２から構成される。

【0039】

受信ビーム形成装置２は、仰角方向のビーム幅がより狭い受信ビームで、雨雲等の物標から反射又は散乱された電波を受信するために、複数の受信アンテナ素子２１、各受信アンテナ素子２１についての各移相器２２、及び、各移相器２２からの出力を合成する合成器２３から構成される。また、複数の受信ビームを一の送信ビーム内に同時に形成するために、各々の受信ビームについて複数の受信アンテナ素子２１を共用したうえで、各々の受信ビームについて各々の受信ビーム形成装置２を搭載している。

【0040】

本開示のフェーズドアレイ気象レーダでは、送信ビームの仰角方向のビーム幅（図７及び図８では、約１０°）を広くするとともに、受信ビームの仰角方向のビーム幅（図７では、約１°）を狭くすることにより、複数の受信ビームを一の送信ビーム内に同時に形成する。そして、送信ビームの仰角方向及び複数の受信ビームの仰角方向を、約１０°だけ同時に移動させることにより、仰角方向の高速スキャンを行なう。

【0041】

図５の下段及び図６の下段で説明したように、低仰角方向の高速スキャンにおいては、まず、低仰角方向Ｅにおいて、次に、低仰角方向Ｆ（低仰角方向Ｅより約１０°だけ高仰角方向）において、約１０°の仰角方向のビーム幅を有する１本の送信ビームを形成し、約１°の仰角方向のビーム幅を有する１０本の受信ビームを同時に形成する。

【0042】

図５の上段及び図６の上段で説明したように、高仰角方向の高速スキャンにおいては、高仰角方向Ｃ及び高仰角方向Ｄ（高仰角方向Ｃより約１０°だけ高仰角方向）において交互に、約１０°の仰角方向のビーム幅を有する１本の送信ビームを形成し、約１°の仰角方向のビーム幅を有する１０本の受信ビームを同時に形成する。

【0043】

このように、従来技術と比べて、仰角方向の電子走査の高速化を図ることができるとともに、仰角方向の角度分解能（図７及び図８では、約１°）の向上を図ることができる。

【0044】

実施形態では、２方向の高仰角方向Ｃ、Ｄに交互に送信パルスを照射している。変形例として、２以上の方向の高仰角方向に交互に送信パルスを照射してもよい。

【0045】

実施形態では、高／低仰角方向を区別するために閾値仰角方向を１つ設定し、２方向の高仰角方向Ｃ、Ｄに交互に送信パルスを照射し、各低仰角方向Ｅ、Ｆに連続で送信パルスを照射している。変形例として、例えば、高／中／低仰角方向を区別するために閾値仰角方向を２つ設定し、３方向の高仰角方向に交互に送信パルスを照射し、２方向の中仰角方向に交互に送信パルスを照射し、各低仰角方向に連続で送信パルスを照射してもよい。

【0046】

実施形態では、仰角方向について、本開示の発明を適用している。変形例として、仰角方向のみならず、方位角方向についても、本開示の発明を適用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本開示の気象レーダ送信パルス制御装置、プログラム及び方法は、ドップラー周波数の検出精度の向上及びビーム方向の電子走査の高速化を両立させることができる。

【符号の説明】

【0048】

Ｍ：気象レーダ装置
１：送信ビーム形成装置
２：受信ビーム形成装置
３：送信パルス制御装置
４：受信信号処理装置
１１：発振器
１２：移相器
１３：送信アンテナ素子
２１：受信アンテナ素子
２２：移相器
２３：合成器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】