(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号を発生する変調信号発生部と、
前記変調信号に基づき周波数変調された搬送波を発振する発振手段と、
前記発振手段によって発生された搬送波を分配する分配器と、
前記分配器によって分配された搬送波をパルス変調するパルス変調手段と、
前記パルス変調手段により変調されたパルス波を電磁波として送信する送信手段と、
前記送信手段により送信された電磁波が目標物体により反射された反射波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された受信信号を前記分配器によって分配された搬送波に基いて復調する復調手段と、
前記復調手段により復調されたパルス信号に現れる漏れ込み信号の振幅を制限する可変リミッタと、
前記パルス信号から直流成分を除去するコンデンサと、
前記コンデンサを通過した前記パルス信号を増幅する可変ゲインアンプと、
前記可変ゲインアンプによって増幅されたパルス信号を量子化するＡＤコンバータと、
前記Ａ／Ｄコンバータによって量子化されたパルス信号に基づき前記目標物体までの距離と相対速度を計算するとともに、前記復調されたパルス信号が振幅制限されないよう前記可変リミッタの振幅制限値を制御し、かつ高調波が現れないよう前記可変ゲインアンプの利得を制御するＣＰＵと
を備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
前記送信手段及び前記受信手段は、パルス変調手段より変調されたパルス波を電磁波として送信し、かつ受信した反射波を復調手段に入力することを兼ね備えた一つの送受信手段である
ことを特徴とする請求項１記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記ＣＰＵは、前記Ａ／Ｄコンバータによって量子化されたパルス信号に基づき高調波を検出した場合には、
前記可変ゲインアンプの利得を所定量だけ小さくし、
前記可変リミッタの振幅制限値をＬ、前記可変ゲインアンプの利得をＧ、前記ＡＤコンバータの最大入力範囲をＶａｄとすると、
式Ｌ＝Ｖａｄ／Ｇにしたがい前記可変リミッタの振幅制限値を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２記載のパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に車両の車間距離測定用のパルスレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパルスレーダ装置は、送信波を高速高周波スイッチでパルス変調しその受信期間に反射波を検出することにより、車両を検出するようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５８６１８４号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなレーダ装置では、サーキュレータでの漏れ込みや、アンテナでの反射等により，目標物体からの反射波に比べて大きな信号（以下“漏れ込み信号”）が受信信号と同様にミキサに入力される。このため、増幅器の飽和を招いて目標物体からの反射波が検出できなくなるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、サーキュレータの漏れ込みや、アンテナ反射等が存在しても、良好に目標物体を検出することができるパルスレーダ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパルスレーダ装置は、変調信号を発生する変調信号発生部と、前記変調信号に基づき周波数変調された搬送波を発振する発振手段と、前記発振手段によって発生された搬送波を分配する分配器と、前記分配器によって分配された搬送波をパルス変調するパルス変調手段と、前記パルス変調手段により変調されたパルス波を電磁波として送信する送信手段と、前記送信手段により送信された電磁波が目標物体により反射された反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された受信信号を前記分配器によって分配された搬送波に基いて復調する復調手段と、前記復調手段により復調されたパルス信号に現れる漏れ込み信号の振幅を制限する可変リミッタと、前記パルス信号から直流成分を除去するコンデンサと、前記コンデンサを通過した前記パルス信号を増幅する可変ゲインアンプと、前記可変ゲインアンプによって増幅されたパルス信号を量子化するＡＤコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータによって量子化されたパルス信号に基づき前記目標物体までの距離と相対速度を計算するとともに、前記復調されたパルス信号が振幅制限されないよう前記可変リミッタの振幅制限値を制御し、かつ高調波が現れないよう前記可変ゲインアンプの利得を制御するＣＰＵとを有する。
【０００７】
この発明に係るパルスレーダ装置は、前記送信手段及び前記受信手段を、パルス変調手段より変調されたパルス波を電磁波として送信し、かつ受信した反射波を復調手段に入力することを兼ね備えた一つの送受信手段としたものである。
【０００８】
この発明に係るパルスレーダ装置は、前記ＣＰＵが、前記Ａ／Ｄコンバータによって量子化されたパルス信号に基づき高調波を検出した場合には、前記可変ゲインアンプの利得を所定量だけ小さくし、前記可変リミッタの振幅制限値をＬ、前記可変ゲインアンプの利得をＧ、前記ＡＤコンバータの最大入力範囲をＶａｄとすると、式Ｌ＝Ｖａｄ／Ｇにしたがい前記可変リミッタの振幅制限値を制御するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１０】
図１において、ＣＰＵ１に、変調信号を発生する変調信号発生部２が接続されている。この変調信号発生部２にＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator；電圧制御発振器）（発振手段）３が接続され、このＶＣＯ３に分配器４が接続されている。さらに、この分配器４にスイッチ（パルス変調手段）５が接続され、このスイッチ５にＣＰＵ１と送信アンテナ（送信手段）７が接続されている。
【００１１】
また、同図において、分配器４と受信アンテナ（受信手段）８にミキサ（復調手段）６が接続されている。さらに、このミキサ６にリミッタ（制限手段）９が接続され、このリミッタ９にコンデンサ１０が接続されている。また、コンデンサ１０に増幅器（増幅手段）１１が接続され、この増幅器１１にＡＤコンバータ１２が接続されている。ＡＤコンバータ１２は、またＣＰＵ１にも接続されている。
【００１２】
つぎに、この実施の形態１に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置のミキサから出力される受信信号の波形を示す図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置のリミッタから出力される信号の波形を示す図である。さらに、図４は、この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の増幅器から出力される信号の波形を示す図である。
【００１４】
ＣＰＵ１が制御する変調信号発生部２は、ＶＣＯ３の周波数変調を行う変調信号を発生する。ＶＣＯ３が発生する周波数変調された搬送波は、分配器４によってスイッチ５とミキサ６に分配される。スイッチ５ではＣＰＵ１の制御によりパルス変調が行われ、送信アンテナ７に供給される。送信アンテナ７によってパルス変調された信号は電磁波として目標物体に向けて送信される。
【００１５】
目標物体によって反射された反射波は、受信アンテナ８によって受信される。受信された信号はミキサ６へ伝達される。ミキサ６では受信信号が分配器４からのローカル信号によって復調され、図２に示すような目標物体までの距離に応じた遅延時間をもつパルス信号となる。
【００１６】
ここで、ミキサ６で復調された受信信号について、図２を用いて説明する。一般的なパルスレーダと同様に、送信信号が電磁波となって送信アンテナ７から放出され、距離Ｒだけ離れた目標物体で反射され、受信アンテナ８で受信されるまでに要する時間Ｔｄだけ遅れて受信信号に現れる。ここで、光速をｃとして時間Ｔｄは、以下の式（１）により計算される。
【００１７】
Ｔｄ＝２Ｒ／ｃ                                            ・・・（１）
【００１８】
また、本実施の形態１に示すパルスレーダ装置では、例えば送信アンテナ７から受信アンテナ８への電磁結合などによって、遅延時間が０の信号、すなわち漏れ込み信号が受信信号に現れる。
【００１９】
さらに、搬送波は一般的なＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）レーダと同様な周波数変調がなされているため、目標物体からの反射信号の高さは、目標物体までの距離と相対速度に応じたビート周波数で変動する。漏れ込み信号もまた、漏れ込み量の周波数特性に起因して、搬送波の変調にともなって高さが変動する。
【００２０】
次に、復調されたパルス信号は、リミッタ９により振幅制限がなされる。この様子を図３に示す。漏れ込み信号はリミッタ９で振幅制限されることにより、変動がなくなり一定になる。
【００２１】
次に、振幅制限されたパルス信号は、直流成分を除去するコンデンサ１０を介した後、増幅器１１によって増幅される。増幅器１１の出力信号を図４に示す。コンデンサ１０による逆応答が現れ、目標物体による反射信号は、逆応答に重畳する。
【００２２】
次に、増幅器１１によって増幅されたパルス信号はＡＤコンバータ１２によって量子化され、ＣＰＵ１により目標物体までの距離と相対速度が算出される。
【００２３】
以上のように、コンデンサ１０による逆応答が現れる前にリミッタ９で振幅制限を行っているので、漏れ込み信号の変動が逆応答に影響することなく、良好に目標物体の検出を行うことができる。
【００２４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【００２５】
図５において、図１に示すパルスレーダ装置の送信アンテナ７及び受信アンテナ８の代わりに、この実施の形態２では、スイッチ５及びミキサ６に接続されてサーキュレータ１３と、このサーキュレータ１３に接続されたアンテナ（送受信手段）１４を設けたものである。
【００２６】
つぎに、この実施の形態２に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
ＣＰＵ１が制御する変調信号発生部２は、ＶＣＯ３の周波数変調を行う変調信号を発生する。ＶＣＯ３が発生する周波数変調された搬送波は、分配器４によってスイッチ５とミキサ６に分配される。スイッチ５ではＣＰＵ１の制御によりパルス変調が行われ、サーキュレータ１３を介してアンテナ１４に供給される。このアンテナ１４によってパルス変調された信号は電磁波として目標物体に向けて送信される。
【００２８】
目標物体によって反射された反射波は、アンテナ１４によって受信される。受信された信号は、サーキュレータ１３を介してミキサ６へ伝達される。
【００２９】
このミキサ６以降の動作は、上記実施の形態１と全く同様であるので、説明は省略する。
【００３０】
以上のように、サーキュレータ１３によって送信および受信の動作を１個のアンテナ１４によって行うことができるため、小型化、低価格化が可能となる。
【００３１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【００３２】
図６において、図５に示すパルスレーダ装置のリミッタ９及び増幅器１１の代わりに、この実施の形態３では、可変リミッタ（制限手段）１５及び可変ゲインアンプ（増幅手段）１６を設けたものである。
【００３３】
つぎに、この実施の形態３に係るパルスレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図７は、この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の受信信号が振幅制限される様子を示す図である。また、図８は、この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の受信信号が振幅制限されない場合と振幅制限された場合の受信スペクトラムを示す図である。
【００３５】
動作初期状態において、可能な限り小さな目標物体も検出できるよう、可変ゲインアンプ１６の利得はＣＰＵ１によって最大利得に設定される。また、可変リミッタ１５の振幅制限値は、ＣＰＵ１により、復調信号がＡＤコンバータ１２の最大入力範囲に収まるように制御される。すなわち、可変リミッタ１５の振幅制限値をＬ、可変ゲインアンプ１６の利得をＧ、ＡＤコンバータ１２の最大入力範囲をＶａｄとすると、次の式（２）により振幅制限値Ｌが制御される。
【００３６】
Ｌ＝Ｖａｄ／Ｇ                                            ・・・（２）
【００３７】
上記の実施の形態２と同様な動作により、ＡＤコンバータ１２によって量子化された受信信号はＣＰＵ１によってＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算が行われ、ビート周波数が抽出される。このとき、受信信号に対して可変リミッタ１５の振幅制限値が小さすぎる場合、図７のように漏れ込み信号のみならず、受信信号までもが振幅制限されることになる。
【００３８】
受信信号が振幅制限されない正常な状態では図８（ａ）に示すように、ビート周波数ｆｂなる周波数に単一スペクトラムが現れるが、受信信号が振幅制限された場合は、ビート信号が歪むために図８（ｂ）に示すスペクトラムとなる。すなわち、歪みによる整数倍の高調波が現れる。
【００３９】
このような高調波を検出した場合は、可変ゲインアンプ１６の利得Ｇが過大であると判断し、可変ゲインアンプ１６の利得Ｇを所定量だけ小さくする。また、それにともなって式（２）にしたがい可変リミッタ１５の振幅制限値Ｌを制御する。このような制御により、高調波が現れない状態になったら、再び小さな目標物体を検出するために可変ゲインアンプ１６の利得Ｇを上昇させていく。
【００４０】
以上のように、ＣＰＵ１により高調波の発生を検知して可変ゲインアンプ１６の利得を制御することにより、受信信号の振幅制限を避けながら小さな目標物体の検出を行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明に係るパルスレーダ装置は、以上説明したとおり、変調信号を発生する変調信号発生部と、前記変調信号に基づき周波数変調された搬送波を発振する発振手段と、前記発振手段によって発生された搬送波を分配する分配器と、前記分配器によって分配された搬送波をパルス変調するパルス変調手段と、前記パルス変調手段により変調されたパルス波を電磁波として送信する送信手段と、前記送信手段により送信された電磁波が目標物体により反射された反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された受信信号を前記分配器によって分配された搬送波に基いて復調する復調手段と、前記復調手段により復調されたパルス信号に現れる漏れ込み信号の振幅を制限する可変リミッタと、前記パルス信号から直流成分を除去するコンデンサと、前記コンデンサを通過した前記パルス信号を増幅する可変ゲインアンプと、前記可変ゲインアンプによって増幅されたパルス信号を量子化するＡＤコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータによって量子化されたパルス信号に基づき前記目標物体までの距離と相対速度を計算するとともに、前記復調されたパルス信号が振幅制限されないよう前記可変リミッタの振幅制限値を制御し、かつ高調波が現れないよう前記可変ゲインアンプの利得を制御するＣＰＵとを有するので、漏れ込み信号の変動が逆応答に影響することなく、良好に目標物体検出を行うことができるという効果を奏する。
【００４２】
この発明に係るパルスレーダ装置は、以上説明したとおり、前記送信手段及び前記受信手段を、パルス変調手段より変調されたパルス波を電磁波として送信し、かつ受信した反射波を復調手段に入力することを兼ね備えた一つの送受信手段としたので、小型化、低価格化が可能であるという効果を奏する。
【００４３】
この発明に係るパルスレーダ装置は、以上説明したとおり、前記ＣＰＵが、前記Ａ／Ｄコンバータによって量子化されたパルス信号に基づき高調波を検出した場合には、前記可変ゲインアンプの利得を所定量だけ小さくし、前記可変リミッタの振幅制限値をＬ、前記可変ゲインアンプの利得をＧ、前記ＡＤコンバータの最大入力範囲をＶａｄとすると、式Ｌ＝Ｖａｄ／Ｇにしたがい前記可変リミッタの振幅制限値を制御するので、受信信号の振幅制限を避けながら小さな目標物体の検出を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置のミキサから出力される受信信号の波形を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置のリミッタから出力される信号の波形を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１に係るパルスレーダ装置の増幅器から出力される信号の波形を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態２に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の受信信号が振幅制限される様子を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態３に係るパルスレーダ装置の受信信号が振幅制限されない場合と振幅制限された場合の受信スペクトラムを示す図である。
【符号の説明】
１  ＣＰＵ、２  変調符号発生部、３  ＶＣＯ、４  分配器、５  スイッチ、６  ミキサ、７  送信アンテナ、８  受信アンテナ、９  リミッタ、１０  コンデンサ、１１  増幅器、１２  ＡＤコンバータ、１３  サーキュレータ、１４  アンテナ、１５  可変リミッタ、１６  可変ゲインアンプ。
【図１】
0003668941.tif 000002
【図２】
0003668941.tif 000003
【図３】
0003668941.tif 000004
【図４】
0003668941.tif 000005
【図５】
0003668941.tif 000006
【図６】
0003668941.tif 000007
【図７】
0003668941.tif 000008
【図８】
0003668941.tif 000009