(57)【要約】【課題】スイッチや増幅器を用いることなく送受信性能を向上させる【解決手段】アンテナ部１１が、一列に配列された複数のアンテナ素子１１ａで構成され、送信部１２と分配器１３とが、高周波信号の振幅が大きいパルスオン状態と、高周波信号の振幅が小さいパルスオフ状態とで交互に変化する信号である高周波パルス信号を、複数のアンテナ素子１１ａのそれぞれに供給する。また送信側調整部１４が、複数のアンテナ素子１１ａのそれぞれに供給される高周波パルス信号の位相を個別に調整する。そして、高周波パルス信号がパルスオン状態であるときに、予め設定された送信方向θｋに向けてアンテナ部１１が高周波パルス信号を送信するように送信側調整部１４を制御する。さらに、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、高周波パルス信号がパルスオン状態のときと高周波パルス信号の位相が異なるように送信側調整部１４を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された第１配列方向に沿って配列された複数の第１アンテナ素子で構成された第１アンテナ列と、
予め設定された送信周波数を有する高周波信号が、前記高周波信号の振幅が大きいパルスオン状態と、前記高周波信号の振幅が小さいパルスオフ状態とで交互に変化する信号である高周波パルス信号を、前記複数の第１アンテナ素子のそれぞれに供給するパルス信号供給手段と、
前記複数の第１アンテナ素子のそれぞれに供給される前記高周波パルス信号の位相を個別に調整する送信側位相調整手段と、
前記高周波パルス信号が前記パルスオン状態であるときに、予め設定されたパルス送信方向に向けて前記第１アンテナ列が前記高周波パルス信号を送信するように、前記送信側位相調整手段を制御する送信方向制御手段と、
前記高周波パルス信号が前記パルスオフ状態であるときに、前記高周波パルス信号が前記パルスオン状態のときと前記高周波パルス信号の位相が異なるように、前記送信側位相調整手段を制御する送信側位相変更手段と
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送信装置を備え、
前記第１アンテナ列は、送受信兼用であり、
前記第１アンテナ列に供給される前記高周波パルス信号と前記第１アンテナ列から供給される第１受信信号とを分離するためのサーキュレータと、
前記サーキュレータから供給される前記第１受信信号を受信する第１受信手段とを備える
ことを特徴とする送受信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の送信装置と、
予め設定された第２配列方向に沿って配列された複数の第２アンテナ素子で構成された第２アンテナ列と、
前記第２アンテナ列から供給される第２受信信号を受信する第２受信手段と、
前記複数の第２アンテナ素子のそれぞれから供給される前記第２受信信号の位相を個別に調整する受信側位相調整手段と、
前記パルスオン状態にある前記高周波パルス信号であるパルスオン信号を前記送信装置が前記第１アンテナ列を介して一回送信してから、次の前記パルスオン信号を送信するまでの信号送信間隔内において、前記送信装置が前記パルスオン信号を送信してから予め設定された調整開始時間が経過した後に、前記パルスオン信号のパルス幅と略同じ時間間隔だけ、前記送信方向制御手段が調整した前記パルス送信方向で受信感度が最大となるように、前記受信側位相調整手段に前記第２受信信号の位相を調整させる受信方向制御手段と、
前記信号送信間隔内で、前記調整開始時間を走査する時間走査手段と、
前記受信方向制御手段が前記第２受信信号の位相を調整しているとき以外には、前記第２受信信号の位相が、前記受信方向制御手段が調整した位相と異なるように、前記受信側位相調整手段を制御する受信側位相変更手段と
を備えることを特徴とする送受信装置。
【請求項４】
予め設定された送信周波数を有する高周波信号が、前記高周波信号の振幅が大きいパルスオン状態と、前記高周波信号の振幅が小さいパルスオフ状態とで交互に変化する信号である高周波パルス信号を送信する送信装置とともに用いられ、前記送信装置が送信した前記高周波パルス信号を受信する受信装置であって、
予め設定された第２配列方向に沿って配列された複数の第２アンテナ素子で構成された第２アンテナ列と、
前記第２アンテナ列から供給される第２受信信号を受信する第２受信手段と、
前記複数の第２アンテナ素子のそれぞれから供給される前記第２受信信号の位相を個別に調整する受信側位相調整手段と、
前記パルスオン状態にある前記高周波パルス信号であるパルスオン信号を前記送信装置が一回送信してから、次の前記パルスオン信号を送信するまでの信号送信間隔内において、前記送信装置が前記パルスオン信号を送信してから予め設定された調整開始時間が経過した後に、前記パルスオン信号のパルス幅と略同じ時間間隔だけ、前記送信方向制御手段が調整した前記パルス送信方向で受信感度が最大となるように、前記受信側位相調整手段に前記第２受信信号の位相を調整させる受信方向制御手段と、
前記信号送信間隔の範囲内で、前記調整開始時間を走査する時間走査手段と、
前記受信方向制御手段が前記第２受信信号の位相を調整しているとき以外には、前記第２受信信号の位相が、前記受信方向制御手段が調整した位相と異なるように、前記受信側位相調整手段を制御する受信側位相変更手段と
を備えることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子で構成されたアンテナ列を備える送信装置、受信装置、及び送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のアンテナ素子で構成されたアンテナ列を介してＲＦパルス信号を送受信することにより、ＲＦパルス信号を反射した物体を検出するレーダ装置が知られている。
【０００３】
このＲＦパルス信号は、図１２に示すように、ＲＦ（Radio Frequency）信号が、パルスオン状態（図中のパルスオン部分Ｐｏｎを参照）とパルスオフ状態（図中のパルスオフ部分Ｐｏｆｆを参照）とで交互に繰り返す信号であり、高周波信号とパルス信号とを混合することにより生成される。このため、オフ状態において高周波成分を完全に除去することができず、パルスオフ部分Ｐｏｆｆにリーク電流が発生する。
【０００４】
このリーク電流を低減するために、パルスオン部分Ｐｏｎを通過させるとともにパルスオフ部分Ｐｏｆｆを遮断するためのスイッチを設けたり、パルスオン部分Ｐｏｎの振幅を増大させる増幅器を設けたりする手法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５９３６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ＲＦパルス信号のリーク電流を低減して送受信性能を向上させるために高価なスイッチや増幅器を必要とするという問題があった。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、スイッチや増幅器を用いることなく送受信性能を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の送信装置では、第１アンテナ列が、予め設定された第１配列方向に沿って配列された複数の第１アンテナ素子で構成され、パルス信号供給手段が、予め設定された送信周波数を有する高周波信号が、高周波信号の振幅が大きいパルスオン状態と、高周波信号の振幅が小さいパルスオフ状態とで交互に変化する信号である高周波パルス信号を、複数の第１アンテナ素子のそれぞれに供給する。また送信側位相調整手段が、複数の第１アンテナ素子のそれぞれに供給される高周波パルス信号の位相を個別に調整する。
【０００９】
そして送信方向制御手段が、高周波パルス信号がパルスオン状態であるときに、予め設定されたパルス送信方向に向けて第１アンテナ列が高周波パルス信号を送信するように、送信側位相調整手段を制御する。
【００１０】
これにより、送信方向制御手段によって、高周波パルス信号の送信電力がパルス送信方向で最大となる位相分布に調整される。このため、パルスオン状態の高周波パルス信号が、予め設定されたパルス送信方向に向けて送信される。
【００１１】
さらに送信側位相変更手段が、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、高周波パルス信号がパルスオン状態のときと高周波パルス信号の位相が異なるように、送信側位相調整手段を制御する。
【００１２】
すなわち、送信側位相変更手段によって、高周波パルス信号の送信電力がパルス送信方向で最大とはならない位相分布に調整される。したがって、送信側位相変更手段で調整された位相分布において、パルスオフ状態の高周波パルス信号が第１アンテナ素子からパルス送信方向に向けて送信される場合に、その送信電力は、送信方向制御手段で調整された位相分布で送信された場合よりも小さくなる。
【００１３】
つまり、パルス送信方向に向けて送信されるパルスオフ状態の高周波パルス信号にリーク電流が含まれている場合に、このリーク電流を低減することができる。
【００１４】
このように構成された送信装置によれば、パルス送信方向を設定するために元々備えられている送信側位相調整手段を用いて、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれているリーク電流を低減することができるため、スイッチや増幅器などの機器を追加することなく送信性能を向上させることができる。
【００１５】
なお、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれているリーク電流を最大限に低減させるには、第１アンテナ素子から送信される高周波パルス信号の指向性パターンが、パルス送信方向でヌル（零点）となるように、送信側位相調整手段に位相分布を調整させるとよい。
【００１６】
そして、送信電力が最小となる位相分布は、第１アンテナ素子の数のみに依存し、計算により明確に求めることができる。すなわち、第１アンテナ列がＮ（Ｎは２以上の整数）個の第１アンテナ素子で構成されており、第１アンテナ列の第１配列方向に垂直な方向で送信電力が最小となる場合には、互いに隣接する２つの第１アンテナ素子間における、高周波パルス信号の位相差が２π／Ｎとなるように、送信側位相調整手段を制御するようにするとよい。
【００１７】
また請求項２に記載の送受信装置は、請求項１に記載の送信装置を備え、第１アンテナ列は送受信兼用であり、第１アンテナ列に供給される高周波パルス信号と第１アンテナ列から供給される第１受信信号とを分離するためのサーキュレータと、サーキュレータから供給される第１受信信号を受信する第１受信手段とを備える。
【００１８】
このように構成された送受信装置では、パルスオン状態の高周波パルス信号を第１アンテナ素子から送信していないとき、すなわち、パルスオフ状態の高周波パルス信号を第１アンテナ素子から送信しているときに、第１受信手段が、第１アンテナ列から供給される第１受信信号を受信する。この場合には、第１アンテナ列から送信されたパルスオフ状態の高周波パルス信号と、第１アンテナ列から供給される第１受信信号とがサーキュレータで干渉するおそれがある。すなわち、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれるリーク電流と第１受信信号とが干渉することにより、受信装置の受信性能が低下するおそれがある。
【００１９】
しかし、請求項２に記載の送受信装置では、請求項１に記載の送信装置を備えているので、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれているリーク電流を低減することができる。このため、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれるリーク電流と第１受信信号との干渉を抑制し、受信性能を向上させることができる。
【００２０】
また請求項３に記載の送受信装置は、請求項１に記載の送信装置を備え、さらに第２アンテナ列が、予め設定された第２配列方向に沿って配列された複数の第２アンテナ素子で構成され、第２受信手段が、第２アンテナ列から供給される第２受信信号を受信する。また受信側位相調整手段が、複数の第２アンテナ素子のそれぞれから供給される第２受信信号の位相を個別に調整する。
【００２１】
そして受信方向制御手段が、パルスオン状態にある高周波パルス信号であるパルスオン信号を送信装置が第１アンテナ列を介して一回送信してから、次のパルスオン信号を送信するまでの信号送信間隔内において、送信装置がパルスオン信号を送信してから予め設定された調整開始時間が経過した後に、パルスオン信号のパルス幅と略同じ時間間隔だけ、送信方向制御手段が調整したパルス送信方向で受信感度が最大となるように、受信側位相調整手段に第２受信信号の位相を調整させる。また時間走査手段が、信号送信間隔の範囲内で、調整開始時間を走査する。
【００２２】
さらに受信側位相変更手段が、受信方向制御手段が第２受信信号の位相を調整しているとき以外には、第２受信信号の位相が、受信方向制御手段が調整した位相と異なるように、受信側位相調整手段を制御する。
【００２３】
これにより、パルスオン信号を送信装置がパルス送信方向に向けて送信してから、調整開始時間が経過した後に、パルスオン時間間隔と略同じ時間間隔だけ、パルス送信方向に対する受信感度を向上させ、それ以外では、パルス送信方向に対する受信感度を低下させる周知の受信レンジゲートを形成するとともに、この受信レンジゲートを、信号送信間隔の範囲内で走査することができる。このため、信号送信間隔の範囲内の全ての時間で受信を行う場合と比較して、耐ノイズ性能を向上させることができる。
【００２４】
さらに、このように構成された送受信装置によれば、受信方向を設定するために元々備えられている受信側位相調整手段を用いて受信レンジゲートを形成することができるため、スイッチなどの機器を追加することなく受信性能を向上させることができる。
【００２５】
また請求項４に記載の受信装置は、予め設定された送信周波数を有する高周波信号が、高周波信号の振幅が大きいパルスオン状態と、高周波信号の振幅が小さいパルスオフ状態とで交互に変化する信号である高周波パルス信号を送信する送信装置とともに用いられ、送信装置が送信した高周波パルス信号を受信する受信装置であって、第２アンテナ列が、予め設定された第２配列方向に沿って配列された複数の第２アンテナ素子で構成され、第２受信手段が、第２アンテナ列から供給される第２受信信号を受信する。また受信側位相調整手段が、複数の第２アンテナ素子のそれぞれから供給される第２受信信号の位相を個別に調整する。
【００２６】
そして受信方向制御手段が、パルスオン状態にある高周波パルス信号であるパルスオン信号を送信装置が一回送信してから、次のパルスオン信号を送信するまでの信号送信間隔内において、送信装置がパルスオン信号を送信してから予め設定された調整開始時間が経過した後に、パルスオン信号のパルス幅と略同じ時間間隔だけ、送信方向制御手段が調整したパルス送信方向で受信感度が最大となるように、受信側位相調整手段に第２受信信号の位相を調整させる。また時間走査手段が、信号送信間隔の範囲内で、調整開始時間を走査する。
【００２７】
さらに受信側位相変更手段が、受信方向制御手段が第２受信信号の位相を調整しているとき以外には、第２受信信号の位相が、受信方向制御手段が調整した位相と異なるように、受信側位相調整手段を制御する。
【００２８】
これにより、パルスオン信号を送信装置が予め設定されたパルス送信方向に向けて送信してから、調整開始時間が経過した後に、パルスオン時間間隔と略同じ時間間隔だけ、パルス送信方向に対する受信感度を向上させ、それ以外では、パルス送信方向に対する受信感度を低下させる周知の受信レンジゲートを形成するとともに、この受信レンジゲートを、信号送信間隔の範囲内で走査することができる。このため、信号送信間隔の範囲内の全ての時間で受信を行う場合と比較して、耐ノイズ性能を向上させることができる。
【００２９】
さらに、このように構成された送受信装置によれば、受信方向を設定するために元々備えられている受信側位相調整手段を用いて受信レンジゲートを形成することができるため、スイッチなどの機器を追加することなく受信性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態の送信装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のビーム送信処理を示すフローチャートである。
【図３】高周波パルス信号とその指向性パターンを示す図である。
【図４】パルスオン状態からパルスオフ状態に変化する近傍の高周波パルス信号の波形を示す図である。
【図５】５個のアンテナ素子１１ａに供給された高周波パルス信号を合成した波形を示す図である。
【図６】パルスオフ状態で位相を変化させない場合と位相を変化させた場合とにおける高周波パルス信号を示す図である。
【図７】送受信装置２の構成を示すブロック図である。
【図８】サーキュレータ２２ａの動作を説明する図である。
【図９】送受信装置３の構成を示すブロック図である。
【図１０】信号送受信処理を示すフローチャートである。
【図１１】パルスオン信号ＰＯと受信レンジゲートＲＧの動作を示すタイムチャートである。
【図１２】ＲＦパルス信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
【００３２】
図１は、第１実施形態の送信装置１の構成を示すブロック図である。
【００３３】
送信装置１は、図１に示すように、複数のアンテナ素子１１ａを一列に配置したアレーアンテナからなるアンテナ部１１と、各アンテナ素子１１ａに供給する送信信号（以下、個別送信信号という）の生成に用いる高周波信号（例えばＲＦ信号。以下、送信信号ともいう）を発生させる送信部１２と、送信部１２にて生成された送信信号を、アンテナ部１１を構成するアンテナ素子１１ａと同数に分配して個別送信信号を生成する分配器１３と、分配器１３にて分配された個別送信信号の位相をそれぞれ個別に調整する複数の移相器１４ａからなる送信側調整部１４と、当該送信装置１の各部を制御するための各種指令を出力する信号処理部１５とを備えている。
【００３４】
つまり送信装置１は、送信側ビーム調整指令によって個別送信信号の位相を個別に調整することにより、送信ビームの指向性パターンを制御できるように構成されている。
【００３５】
また信号処理部１５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＡＤ変換器等を備えた周知のマイクロコンピュータからなる。そして信号処理部１５は、高周波信号の送信を制御するための信号送信処理を実行する。
【００３６】
ここで、送信装置１の信号処理部１５が実行する信号送信処理の手順を、図２を用いて説明する。図２は信号送信処理を示すフローチャートである。この信号送信処理は、信号処理部１５のＣＰＵが起動（電源オン）している間に繰り返し実行される処理である。
【００３７】
この信号送信処理が実行されると、信号処理部１５のＣＰＵは、まずＳ１０にて、送信方向指示値Ｋｂを送信方向初期値θｉｎｉ（例えば、−１０°）に設定する。そしてＳ２０にて、送信方向指示値Ｋｂが示す送信方向θｋに向けてアンテナ部１１がビームを送信するために予め設定された位相分布を示す位相差調整指令（以下、送信オン位相差調整指令ともいう）と、送信方向指示値Ｋｂが示す送信方向θｋにおいて、アンテナ部１１が送信する送信ビームの強度を最小にするために予め設定された位相分布を示す位相差調整指令（以下、送信オフ位相差調整指令ともいう）を送信側調整部１４に出力する。これにより送信側調整部１４は、まず、予め設定された送信オン時間ＴＳｏｎ（本実施形態では例えば１０ナノ秒）継続して、各アンテナ素子１１ａに供給される個別送信信号が、送信オン位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別送信信号の位相を調整する。そして送信オン時間が経過すると、各アンテナ素子１１ａに供給される個別送信信号が、送信オフ位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別送信信号の位相を調整する。
【００３８】
なお、送信オン位相差調整指令が示す位相分布は、隣り合うアンテナ素子１１ａ間の位相差Φｋが式（１）で表される値となる分布である。
【００３９】
Φｋ  ＝  （π・ｄ・ｓｉｎθｋ）／λ  ・・・（１）
ここで、「ｄ」は隣り合うアンテナ素子１１ａ間の距離、「λ」は個別送信信号の波長である。
【００４０】
また、送信オフ位相差調整指令が示す位相分布は、隣り合うアンテナ素子１１ａ間の位相差Φｋが式（２）で表される値となる分布である。
【００４１】
Φｋ  ＝  ２π／Ｎ  ・・・（２）
ここで「Ｎ」は、アンテナ部１１が有するアンテナ素子１１ａの数である。
【００４２】
そしてＳ３０にて、高周波パルス信号をパルスオン状態にするためのパルスオン指令を送信部１２に出力する。これにより送信部１２は、予め設定された送信オン時間（本実施形態では例えば１０ナノ秒）継続して高周波パルス信号をパルスオン状態にした後に、高周波パルス信号をパルスオフ状態にする。
【００４３】
さらにＳ４０にて、信号処理部１５のＲＡＭに設けられた送信継続時間判定タイマＴＭ１のインクリメントを開始し、Ｓ５０に移行する。
【００４４】
なお送信継続時間判定タイマＴＭ１は、例えば１００ナノ秒ごとにインクリメントするタイマであり、インクリメントが開始されると、その値が０からインクリメントする。また送信継続時間判定タイマＴＭ１は、ある時点でインクリメントが中止されると、その時点でその値が０となるように設定されている。
【００４５】
そしてＳ５０に移行すると、送信継続時間判定タイマＴＭ１の値（送信継続時間判定タイマ値）が予め設定されたパルス時間判定値ＪＴ１（本実施形態では例えば５００ナノ秒に相当する値）以上であるか否かを判断する。ここで、送信継続時間判定タイマ値がパルス時間判定値ＪＴ１未満である場合には（Ｓ５０：ＮＯ）、Ｓ５０の処理を繰り返す。一方、送信継続時間判定タイマ値がパルス時間判定値ＪＴ１以上である場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、Ｓ６０にて、送信継続時間判定タイマＴＭ１のインクリメントを中止させ、Ｓ７０に移行する。これにより、送信継続時間判定タイマＴＭ１がインクリメントを中止するとともに、その値が０になる。
【００４６】
そしてＳ７０に移行すると、送信方向指示値Ｋｂが予め設定された送信方向上限値ＪＫｍ（例えば、＋１０°）以上であるか否かを判断する。ここで、送信方向指示値Ｋｂが送信方向上限値ＪＫｍ未満である場合には（Ｓ７０：ＮＯ）、Ｓ８０にて、送信方向指示値Ｋｂに予め設定された送信方向更新値（例えば、１０°）を加算した値を新たな送信方向指示値Ｋｂとして更新して、Ｓ２０に移行し上述の処理を繰り返す。一方、送信方向指示値Ｋｂが送信方向上限値ＪＫｍ以上である場合には（Ｓ８０：ＹＥＳ）、信号送信処理を一旦終了する。
【００４７】
このように構成された送信装置１では、図３（ａ）に示すように、パルス幅が送信オン時間ＴＳｏｎ（１０ナノ秒）に相当する時間となる高周波パルス信号のパルスオン状態部分ＰＮ１，ＰＮ２，ＰＮ３を、パルス時間判定値ＪＴ１に相当する時間が経過する毎に順次、アンテナ部１１を介して送信する。なお図３（ｂ）に示すように、高周波パルス信号のパルスオン状態部分ＰＮ１（ＰＮ２，ＰＮ３）の指向性パターンＤＰ１（ＤＰ２，ＤＰ３）では、送信方向θｋが−１０°（０°，＋１０°）のときに送信電力が最大である。すなわち、高周波パルス信号のパルスオン状態部分ＰＮ１（ＰＮ２，ＰＮ３）の送信方向θｋは−１０°（０°，＋１０°）となる。
【００４８】
次に、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときの位相調整により、パルスオフ状態の高周波パルス信号の振幅を低減することができることを図４及び図５とともに説明する。
【００４９】
図４は、アンテナ部１１を構成する５個のアンテナ素子１１ａについて、高周波パルス信号がパルスオン状態からパルスオフ状態に変化する近傍の高周波パルス信号の波形を示す図である。また図５は、５個のアンテナ素子１１ａに供給された高周波パルス信号を合成した波形を示す図である。なお、図４の説明において、５個のアンテナ素子１１ａをそれぞれアンテナ素子ＡＮ１，ＡＮ２，ＡＮ３，ＡＮ４，ＡＮ５ともいう。
【００５０】
図４では、高周波パルス信号がパルスオン状態であるときに、アンテナ素子ＡＮ１，ＡＮ２，ＡＮ３，ＡＮ４，ＡＮ５に供給される高周波パルス信号が全て同じ位相となるように調整されている。
【００５１】
その後に高周波パルス信号がパルスオフ状態になり、各アンテナ素子ＡＮ１〜ＡＮ５に供給される高周波パルス信号が全て同じ位相である場合には（図４の波形Ｗ１を参照）、図５に示すように、各アンテナ素子ＡＮ１〜ＡＮ５に供給される高周波パルス信号を合成した波形の振幅は、高周波パルス信号がパルスオン状態である場合と同じである（図５の波形Ｗ１１を参照）。
【００５２】
また図４に示すように、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、隣り合うアンテナ素子間の位相差が４５°となるように位相を調整すると（図４の波形Ｗ２を参照）、図５に示すように、各アンテナ素子ＡＮ１〜ＡＮ５に供給される高周波パルス信号を合成した波形の振幅は、高周波パルス信号がパルスオン状態である場合と比較して、２分の１になる（図５の波形Ｗ１２を参照）。
【００５３】
また図４に示すように、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、隣り合うアンテナ素子間の位相差が９０°となるように位相を調整すると（図４の波形Ｗ３を参照）、図５に示すように、各アンテナ素子ＡＮ１〜ＡＮ５に供給される高周波パルス信号を合成した波形の振幅は、高周波パルス信号がパルスオン状態である場合と比較して、５分の１になる（図５の波形Ｗ１３を参照）。
【００５４】
図６は、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、位相を変化させない場合と位相を変化させた場合とにおける、パルスオフ状態におけるリーク電流の大きさを示す図である。高周波パルス信号ＰＳ１１は、パルスオフ状態で位相を変化させない場合の高周波パルス信号であり、高周波パルス信号ＰＳ１２は、パルスオフ状態で位相を変化させた場合の高周波パルス信号である。
【００５５】
図６に示すように、高周波パルス信号のパルスオフ状態におけるノイズレベルは、位相を変化させることにより大幅に低減される。
【００５６】
このように構成された送信装置１では、アンテナ部１１が、一列に配列された複数のアンテナ素子１１ａで構成され、送信部１２と分配器１３とが、高周波信号の振幅が大きいパルスオン状態と、高周波信号の振幅が小さいパルスオフ状態とで交互に変化する信号である高周波パルス信号を、複数のアンテナ素子１１ａのそれぞれに供給する（Ｓ３０）。また送信側調整部１４が、複数のアンテナ素子１１ａのそれぞれに供給される高周波パルス信号の位相を個別に調整する。
【００５７】
そして、高周波パルス信号がパルスオン状態であるときに、予め設定された送信方向θｋに向けてアンテナ部１１が高周波パルス信号を送信するように送信側調整部１４を制御する（Ｓ２０）。
【００５８】
これにより、高周波パルス信号の送信電力が送信方向θｋで最大となる位相分布に調整される。このため、パルスオン状態の高周波パルス信号が、送信方向θｋに向けて送信される。
【００５９】
さらに、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、高周波パルス信号がパルスオン状態のときと高周波パルス信号の位相が異なるように送信側調整部１４を制御する（Ｓ２０）。
【００６０】
すなわち、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに、高周波パルス信号の送信電力が送信方向θｋで最大とはならない位相分布に調整される。したがって、高周波パルス信号がパルスオフ状態であるときに調整された位相分布において、パルスオフ状態の高周波パルス信号がアンテナ素子１１ａから送信方向θｋに向けて送信される場合に、その送信電力は、高周波パルス信号がパルスオン状態であるときに調整された位相分布で送信された場合よりも小さくなる。
【００６１】
つまり、送信方向θｋに向けて送信されるパルスオフ状態の高周波パルス信号にリーク電流が含まれている場合に、このリーク電流を低減することができる。
【００６２】
このように構成された送信装置１によれば、送信方向θｋを設定するために元々備えられている送信側調整部１４を用いて、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれているリーク電流を低減することができるため、スイッチや増幅器などの機器を追加することなく送信性能を向上させることができる。
【００６３】
なお、高周波パルス信号に含まれているリーク電流には、各アンテナ素子１１ａで関連のある位相を持った成分Ｎｃ（本実施形態ではキャリアリーク）と、ランダムな雑音Ｎｒとから構成されている。送信装置１は、上記の成分Ｎｃの低減に有効である。すなわち、成分Ｎｃが雑音Ｎｒより大きい場合に、送信装置１による送信性能の向上が期待できる。
【００６４】
以上説明した実施形態において、アンテナ素子１１ａは本発明における第１アンテナ素子、アンテナ部１１は本発明における第１アンテナ列、送信部１２と分配器１３とＳ３０の処理は本発明におけるパルス信号供給手段、送信側調整部１４は本発明における送信側位相調整手段、Ｓ２０の処理は本発明における送信方向制御手段、Ｓ２０の処理は本発明における送信側位相変更手段である。
【００６５】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態を図面とともに説明する。
【００６６】
図７は、第２実施形態の送受信装置２の構成を示すブロック図である。
【００６７】
送受信装置２は、図７に示すように、複数のアンテナ素子２１ａを一列に配置したアレーアンテナからなるアンテナ部２１と、アンテナ部２１を構成するアンテナ素子２１ａ毎に設けられたサーキュレータ２２ａからなり、各アンテナ素子２１ａに供給する送信信号（以下、個別送信信号という）と各アンテナ素子２１ａから供給される受信信号（以下、個別受信信号という）とを分離する信号分離部２２と、個別送信信号の生成に用いる高周波信号（例えばＲＦ信号。以下、送信信号ともいう）を発生させる送信部２３と、送信部２３にて生成された送信信号を、アンテナ部２１を構成するアンテナ素子２１ａと同数に分配して個別送信信号を生成する分配器２４と、分配器２４にて分配された個別送信信号の位相をそれぞれ個別に調整する複数の移相器２５ａからなる送信側調整部２５と、信号分離部２２から供給される個別受信信号の位相をそれぞれ個別に調整する複数の移相器２６ａからなる受信側調整部２６と、受信側調整部２６にて調整された個別受信信号を合成する合成器２７と、合成器２７にて合成された受信信号に対して周波数変換、フィルタリング、及び増幅等を施す受信部２８と、当該送受信装置２の各部を制御するための各種指令を出力するとともに、受信部２８からの出力に基づく各種処理を実行する信号処理部２９とを備えている。
【００６８】
つまり送受信装置２は、個別送信信号および個別受信信号の位相を個別に調整することにより、送信ビームの指向性パターンと受信ビームの指向性パターンを独立に制御できるように構成されている。
【００６９】
これらのうち、信号分離部２２を構成するサーキュレータ２２ａは、マイクロストリップラインにより形成されており、図８に示すように、円形のパターンの金属薄膜ＰＴに３個の入出力端子ＴＮ１，ＴＮ２，ＴＮ３が接続されている。金属薄膜ＰＴの直下に設置された基板はフェライトで構成されており、この基板に直流磁場を印加するために、金属薄膜ＰＴの上に円筒状の永久磁石（パーマロイ）が付着されている。
【００７０】
磁場が存在しない場合において、図８（ａ）に示すように、円形共振器内部での励振モードがＴＥモードであるときに電磁波が入出力端子ＴＮ１に入力されると、入出力端子ＴＮ２および入出力端子ＴＮ３に対して同じ出力が得られる。
【００７１】
一方、磁場Ｈｄｃが印加された場合には、基板のフェライトの電子のスピンと磁場Ｈｄｃとの相互作用により、励振電磁波モードがずれる。そこで、磁場Ｈｄｃの強さを最適化することによって、図８（ｂ）に示すように、モードの回転を３０゜にすると、入出力端子ＴＮ１からの入力に対して入出力端子ＴＮ２の出力が得られる一方、入出力端子ＴＮ３の出力が得られない状態となる。すなわち、入出力端子ＴＮ１に入力された電磁波は、入出力端子ＴＮ２のみから出力される。
【００７２】
また信号処理部２９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＡＤ変換器等を備えた周知のマイクロコンピュータからなる。そして信号処理部２９は、高周波信号の送信方向を制御するための信号送信処理を実行する。
【００７３】
なお、第２実施形態の信号送信処理は、第１実施形態と同じである。このため、第２実施形態の信号送信処理の説明を省略する。
【００７４】
このように構成された送受信装置２では、パルスオン状態の高周波パルス信号をアンテナ素子２１ａから送信していないとき、すなわち、パルスオフ状態の高周波パルス信号をアンテナ素子２１ａから送信しているときに、受信部２８が、アンテナ素子２１ａから供給される受信信号を受信する。この場合には、アンテナ素子２１ａから送信されたパルスオフ状態の高周波パルス信号が信号分離部２２の受信側にリークして、アンテナ素子２１ａから供給される受信信号と信号分離部２２で干渉するおそれがある。すなわち、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれるリーク電流と受信信号とが干渉することにより、受信部２８の受信性能が低下するおそれがある。
【００７５】
とくに、高周波パルス信号に含まれるリーク電流の位相と、受信信号の位相が同相で合波されると干渉の影響が大きくなる。
【００７６】
しかし、送受信装置２では、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれているリーク電流を低減することができるため、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれるリーク電流と受信信号との干渉を抑制し、受信性能を向上させることができる。
【００７７】
以上説明した実施形態において、アンテナ素子２１ａは本発明における第１アンテナ素子、アンテナ部２１は本発明における第１アンテナ列、送信部２３と分配器２４とＳ３０，Ｓ６０の処理は本発明におけるパルス信号供給手段、送信側調整部２５は本発明における送信側位相調整手段、信号分離部２２は本発明におけるサーキュレータ、受信部２８は本発明における第１受信手段である。
【００７８】
（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態を図面とともに説明する。
【００７９】
図９は、第３実施形態の送受信装置３の構成を示すブロック図である。
【００８０】
送受信装置３は、図９に示すように、複数のアンテナ素子３１ａを一列に配置したアレーアンテナからなるアンテナ部３１と、各アンテナ素子３１ａに供給する送信信号（以下、個別送信信号という）の生成に用いる高周波信号（例えばＲＦ信号。以下、送信信号ともいう）を発生させる送信部３２と、送信部３２にて生成された送信信号を、アンテナ部３１を構成するアンテナ素子３１ａと同数に分配して個別送信信号を生成する分配器３３と、分配器３３にて分配された個別送信信号の位相をそれぞれ個別に調整する複数の移相器３４ａからなる送信側調整部３４と、複数のアンテナ素子３５ａを一列に配置したアレーアンテナからなるアンテナ部３５と、各アンテナ素子２１ａから供給される受信信号（以下、個別受信信号という）の位相をそれぞれ個別に調整する複数の移相器３６ａからなる受信側調整部３６と、受信側調整部３６にて調整された個別受信信号を合成する合成器３７と、合成器３７にて合成された受信信号に対して周波数変換、フィルタリング、及び増幅等を施す受信部３８と、当該送受信装置３の各部を制御するための各種指令を出力するとともに、受信部３８からの出力に基づく各種処理を実行する信号処理部３９とを備えている。
【００８１】
つまり送受信装置３は、個別送信信号および個別受信信号の位相を個別に調整することにより、送信ビームの指向性パターンと受信ビームの指向性パターンを独立に制御できるように構成されている。
【００８２】
信号処理部３９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＡＤ変換器等を備えた周知のマイクロコンピュータからなる。そして信号処理部３９は、高周波信号の送受信を制御する信号送受信処理を実行する。
【００８３】
ここで、送受信装置３の信号処理部３９が実行する信号送受信処理の手順を、図１０を用いて説明する。図１０は信号送受信処理を示すフローチャートである。この信号送受信処理は、信号処理部３９のＣＰＵが起動（電源オン）している間に繰り返し実行される処理である。
【００８４】
この信号送受信処理が実行されると、信号処理部３９のＣＰＵは、まずＳ３１０にて、送信方向指示値Ｋｂを送信方向初期値θｉｎｉ（例えば、−１０°）に設定する。またＳ３２０にて、レンジゲート開始判定値ＪＴ２をレンジゲート開始初期値Ｔｉｎｉ（例えば、１０ナノ秒）に設定する。
【００８５】
そしてＳ３３０にて、送信方向指示値Ｋｂが示す送信方向θｋに向けてアンテナ部３１がビームを送信するために予め設定された位相分布を示す位相差調整指令（送信オン位相差調整指令）と、送信方向指示値Ｋｂが示す送信方向θｋにおいて、アンテナ部１１が送信する送信ビームの強度を最小にするために予め設定された位相分布を示す位相差調整指令（送信オフ位相差調整指令）を送信側調整部３４に出力する。これにより送信側調整部３４は、まず、予め設定された送信オン時間ＴＳｏｎ（本実施形態では例えば１０ナノ秒）継続して、各アンテナ素子３１ａに供給される個別送信信号が、送信オン位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別送信信号の位相を調整する。そして送信オン時間が経過すると、各アンテナ素子３１ａに供給される個別送信信号が、送信オフ位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別送信信号の位相を調整する。
【００８６】
さらにＳ３４０にて、送信方向指示値Ｋｂが示す送信方向θｋで受信感度が最大になるように予め設定された位相分布を示す位相差調整指令（受信オン位相差調整指令）と、受信ビームの指向性パターンが、送信方向指示値Ｋｂにより示される送信方向θｋでヌル（零点）となるように予め設定された位相分布を示す位相差調整指令（以下、受信オフ位相差調整指令ともいう）と、レンジゲート開始判定値ＪＴ２を示す情報とを受信側調整部３６に出力する。これにより受信側調整部３６は、レンジゲート開始判定値ＪＴ２を示す情報を入力してから、レンジゲート開始判定値ＪＴ２に相当する時間が経過するまでは、合成器３７にて合成される個別受信信号が、受信オフ位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別受信信号の位相を調整する。そしてレンジゲート開始判定値ＪＴ２に相当する時間が経過すると、その後、送信オン時間（本実施形態では例えば１０ナノ秒）継続して、合成器３７にて合成される個別受信信号が、受信オン位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別受信信号の位相を調整する。そして送信オン時間が経過すると、受信オフ位相差調整指令によって指定された位相分布となるように、個別受信信号の位相を調整する。
【００８７】
そしてＳ３５０にて、高周波パルス信号をパルスオン状態にするためのパルスオン指令を送信部３２に出力する。これにより送信部３２は、予め設定された送信オン時間（本実施形態では例えば１０ナノ秒）継続して高周波パルス信号をパルスオン状態にした後に、高周波パルス信号をパルスオフ状態にする。
【００８８】
その後Ｓ３６０にて、信号処理部３９のＲＡＭに設けられた送信継続時間判定タイマＴＭ１のインクリメントを開始し、Ｓ３７０にて、送信継続時間判定タイマＴＭ１の値（送信継続時間判定タイマ値）が予め設定されたパルス時間判定値ＪＴ１（本実施形態では例えば５００ナノ秒に相当する値）以上であるか否かを判断する。ここで、送信継続時間判定タイマ値がパルス時間判定値ＪＴ１未満である場合には（Ｓ３７０：ＮＯ）、Ｓ３７０の処理を繰り返す。一方、送信継続時間判定タイマ値がパルス時間判定値ＪＴ１以上である場合には（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、Ｓ３８０にて、送信継続時間判定タイマＴＭ１のインクリメントを中止させ、Ｓ３９０に移行する。これにより、送信継続時間判定タイマＴＭ１がインクリメントを中止するとともに、その値が０になる。
【００８９】
そしてＳ３９０に移行すると、レンジゲート開始判定値ＪＴ２がパルス時間判定値ＪＴ１以上であるか否かを判断する。ここで、レンジゲート開始判定値ＪＴ２がパルス時間判定値ＪＴ１未満である場合には（Ｓ３９０：ＮＯ）、Ｓ４００にて、レンジゲート開始判定値ＪＴ２に予め設定されたゲート開始更新値を加算した値を新たなレンジゲート開始判定値ＪＴ２として更新して、Ｓ３３０に移行し上述の処理を繰り返す。なおゲート開始更新値は、本実施形態では、送信オン時間ＴＳｏｎと同じ値に設定されている。
【００９０】
一方、レンジゲート開始判定値ＪＴ２がパルス時間判定値ＪＴ１以上である場合には（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、Ｓ４１０にて、送信方向指示値Ｋｂが予め設定された送信方向上限値ＪＫｍ（例えば、＋１０°）以上であるか否かを判断する。ここで、送信方向指示値Ｋｂが送信方向上限値ＪＫｍ未満である場合には（Ｓ４１０：ＮＯ）、Ｓ４２０にて、送信方向指示値Ｋｂに予め設定された送信方向更新値（例えば、１０°）を加算した値を新たな送信方向指示値Ｋｂとして更新するとともに、Ｓ４３０にて、Ｓ３２０と同様にして、レンジゲート開始判定値ＪＴ２をレンジゲート開始初期値Ｔｉｎｉに設定する。その後、Ｓ３３０に移行し上述の処理を繰り返す。
【００９１】
一方、送信方向指示値Ｋｂが送信方向上限値ＪＫｍ以上である場合には（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、信号送受信処理を一旦終了する。
【００９２】
このように構成された送受信装置３では、アンテナ部３１が、一列に配列された複数のアンテナ素子３１ａで構成され、受信部３８が、アンテナ部３１から供給される受信信号を受信する。また受信側調整部３６が、複数のアンテナ素子３１ａのそれぞれから供給される受信信号の位相を個別に調整する。
【００９３】
そして、パルスオン状態にある高周波パルス信号（以下、パルスオン信号ともいう）を送信部３２がアンテナ部３１を介して一回送信してから、次のパルスオン信号を送信するまでの信号送信間隔（パルス時間判定値ＪＴ１に相当する時間）内において、送信部３２がパルスオン信号を送信してから、レンジゲート開始判定値ＪＴ２に相当する時間が経過した後に、パルスオン信号のパルス幅と略同じ時間間隔だけ、送信方向θｋで受信感度が最大になるように、受信信号の位相を受信側調整部３６に調整させる(Ｓ３４０)。また、信号送信間隔の範囲内で、レンジゲート開始判定値ＪＴ２に相当する時間を走査する（Ｓ４００）。
【００９４】
さらに、送信方向θｋで受信感度が最大になるように位相を調整しているとき以外には、受信信号の位相が、送信方向θｋで受信感度が最大になる位相と異なるように、受信側調整部３６を制御する(Ｓ３４０)。
【００９５】
これにより、図１１に示すように、パルスオン信号ＰＯを送信部３２が送信方向θｋに向けて送信してから、レンジゲート開始判定値ＪＴ２に相当する時間が経過した後に、パルスオン信号のパルス幅と同じ時間間隔だけ、送信方向θｋに対する受信感度を向上させ、それ以外では、送信方向θｋに対する受信感度を低下させる周知の受信レンジゲートＲＧを形成するとともに、この受信レンジゲートＲＧを、信号送信間隔（パルス時間判定値ＪＴ１に相当する時間）の範囲内で走査することができる。このため、信号送信間隔の範囲内の全ての時間で受信を行う場合と比較して、耐ノイズ性能を向上させることができる。
【００９６】
このように構成された送受信装置３によれば、受信方向を設定するために元々備えられている受信側調整部２６を用いて受信レンジゲートを形成することができるため、スイッチなどの機器を追加することなく受信性能を向上させることができる。
【００９７】
以上説明した実施形態において、アンテナ部３５と受信側調整部３６と合成器３７と受信部３８と信号処理部３９は本発明における受信装置、アンテナ素子３５ａは本発明における第２アンテナ素子、アンテナ部３５は本発明における第２アンテナ列、合成器３７及び受信部３８は本発明における第２受信手段、受信側調整部３６は本発明における受信側位相調整手段、Ｓ３４０の処理は本発明における受信方向制御手段、Ｓ４００の処理は本発明における時間走査手段、Ｓ３４０の処理は本発明における受信側位相変更手段である。
【００９８】
また、パルス時間判定値ＪＴ１に相当する時間は本発明における信号送信間隔、レンジゲート開始判定値ＪＴ２に相当する時間は本発明における調整開始時間である。
【００９９】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
【０１００】
例えば上記第１実施形態においては、送信オフ位相差調整指令が示す位相分布は、隣り合うアンテナ素子１１ａ間の位相差Φｋが式（２）で表される値となる分布であるものを示したが、これに限られるものではなく、送信方向θｋでヌル（零点）となる位相分布であればよい。
【０１０１】
また上記第２実施形態においては、パルスオフ状態の高周波パルス信号に含まれているリーク電流を低減することにより干渉を抑制するものを示した。しかし、高周波パルス信号と受信信号とが合成された際に打ち消されるような位相関係となるように、パルスオフ状態の高周波パルス信号の位相を変化させることによって、干渉を抑制するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１…送信装置、２，３…送受信装置、１１…アンテナ部、１１ａ…アンテナ素子、１２…送信部、１３…分配器、１４…送信側調整部、１４ａ…移相器、１５…信号処理部、２１…アンテナ部、２１ａ…アンテナ素子、２２…信号分離部、２２ａ…サーキュレータ、２３…送信部、２４…分配器、２５…送信側調整部、２５ａ…移相器、２６…受信側調整部、２６ａ…移相器、２７…合成器、２８…受信部、２９…信号処理部、３１…アンテナ部、３１ａ…アンテナ素子、３２…送信部、３３…分配器、３４…送信側調整部、３４ａ…移相器、３５…アンテナ部、３５ａ…アンテナ素子、３６…受信側調整部、３６ａ…移相器、３７…合成器、３８…受信部、３９…信号処理部
【図２】
2010197232.tif 000003
【図３】
2010197232.tif 000004
【図４】
2010197232.tif 000005
【図５】
2010197232.tif 000006
【図８】
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【図１０】
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【図１１】
2010197232.tif 000009
【図１２】
2010197232.tif 000010
【図１】
2010197232.tif 000011
【図６】
2010197232.tif 000012
【図７】
2010197232.tif 000013
【図９】
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