(57)【要約】【課題】装置の規模の増大を最低限に抑えつつ動作の確認をすること。【解決手段】ターゲットに送信した送信波と該送信波の該ターゲットによる反射波に基づいて、該ターゲットとの間の距離を演算する送受信装置は、送信アンテナからターゲットに第１の送信波を送信し、該第１の送信波と受信アンテナを介して受信される第１の送信波とをミキシングすることにより生成されるビート周波数を有する信号を出力する高周波回路と、高周波回路により出力されるビート周波数を有する信号に基づいて、アンテナカップリングによるピークの周波数成分を検出し、該周波数成分の変動に基づいて、正常に動作しているか否かを判定する制御信号処理回路とを有する。【選択図】図６
2014202602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに送信した送信波と該送信波の該ターゲットによる反射波に基づいて、該ターゲットとの間の距離を演算する送受信装置であって、
送信アンテナから前記ターゲットに第１の送信波を送信し、該第１の送信波と受信アンテナを介して受信される前記第１の送信波とをミキシングすることにより生成されるビート周波数を有する信号を出力する高周波回路と、
前記高周波回路により出力されるビート周波数を有する信号に基づいて、アンテナカップリングによるピークの周波数成分を検出し、該周波数成分の変動に基づいて、正常に動作しているか否かを判定する制御信号処理回路と
を有する、送受信装置。
【請求項２】
前記制御信号処理回路は、高速フーリエ変換した前記ビート周波数を有する信号から、アンテナカップリングによるピークの周波数成分を検出する、請求項１に記載の送受信装置。
【請求項３】
前記送信信号は、周波数変調連続波である、請求項１又は２に記載の送受信装置。
【請求項４】
前記制御信号処理回路は、前記高速フーリエ変換したビート周波数を有する信号のピークのうち、低周波数側のピークの周波数成分を検出する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の送受信装置。
【請求項５】
前記制御信号処理回路は、前記アンテナカップリングによるピークの周波数成分の変動が、所定の閾値以内である場合に正常に動作していると判定し、前記所定の閾値より大きい場合に正常に動作していないと判定する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の送受信装置。
【請求項６】
ターゲットに送信した送信波と該送信波の該ターゲットによる反射波に基づいて、該ターゲットとの間の距離を演算する送受信装置における送受信方法であって、
送信アンテナから前記ターゲットに第１の送信波を送信し、
該第１の送信波と受信アンテナを介して受信される前記第１の送信波とをミキシングすることによりビート周波数を有する信号を生成し、
該ビート周波数を有する信号に基づいて、アンテナカップリングによるピークの周波数成分を検出し、
該周波数成分の変動に基づいて、正常に動作しているか否かを判定する、送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
隣の車線を走る車両をレーダーで検知し、該車両がサイドミラーから見えないエリアに入ると、ドアミラーに搭載されたインジケーターを点灯させる機能が知られている。この機能は、ブラインドスポットモニターと呼ばれることもある。車両を検知するレーダーには、例えば、周波数変調連続波（FM-CW：Frequency Modulated Continuous Wave）レーダーが使用される。
【０００３】
検知した車両がサイドミラーから見えないエリアに入っているときに、サイドターンランプを点滅させる操作が行われた場合、ブラインドスポットモニターは、インジケーターも点滅させることにより、ドライバーに注意を喚起する。
【０００４】
ミリ波送受信モジュールに関して、電圧制御発振回路の変調電圧および／または電源電圧を定期的にモニタして送信周波数の異常の有無を監視する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３２８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
FM-CWレーダーは、電圧制御発振器に与える制御電圧を変化させることにより発振周波数を制御する。従って、FM-CWレーダーの動作を確認するために、制御電圧を監視するのが好ましい。
【０００７】
仮に、電圧制御発振器の出力信号を位相同期回路によりフィードバックし、該フィードバックした信号に基づいて、発振周波数を監視する場合、位相同期回路を追加することにより装置の規模が増大するとともにコストアップの要因となる。
【０００８】
また、仮に、制御電圧をＡＤ変換器でデジタル信号に変換し、該デジタル信号を監視した場合にも、ＡＤ変換器を追加することにより装置の規模が増大するとともにコストアップの要因となる。
【０００９】
本発明は、装置の規模の増大を最低限に抑えつつ動作の確認をすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の一実施例の送受信装置は、
ターゲットに送信した送信波と該送信波の該ターゲットによる反射波に基づいて、該ターゲットとの間の距離を演算する送受信装置であって、
送信アンテナから前記ターゲットに第１の送信波を送信し、該第１の送信波と受信アンテナを介して受信される前記第１の送信波とをミキシングすることにより生成されるビート周波数を有する信号を出力する高周波回路と、
前記高周波回路により出力されるビート周波数を有する信号に基づいて、アンテナカップリングによるピークの周波数成分を検出し、該周波数成分の変動に基づいて、正常に動作しているか否かを判定する制御信号処理回路と
を有する。
【００１１】
開示の一実施例の送受信方法は、
ターゲットに送信した送信波と該送信波の該ターゲットによる反射波に基づいて、該ターゲットとの間の距離を演算する送受信装置における送受信方法であって、
送信アンテナから前記ターゲットに第１の送信波を送信し、
該第１の送信波と受信アンテナを介して受信される前記第１の送信波とをミキシングすることによりビート周波数を有する信号を生成し、
該ビート周波数を有する信号に基づいて、アンテナカップリングによるピークの周波数成分を検出し、
該周波数成分の変動に基づいて、正常に動作しているか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１２】
開示の実施例によれば、装置の規模の増大を最低限に抑えつつ動作の確認をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】送受信装置の一実施例を示す図である。
【図２】高周波回路の一実施例を示す図である。
【図３】制御信号処理回路の一実施例を示す図である。
【図４】制御電圧の一実施例を示す図である。
【図５】ビート信号の一実施例を示す図である。
【図６】制御信号処理回路の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図７】送信信号と受信信号とビート信号との間の関係を示す図である。
【図８】送受信装置の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施例は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施例に限られない。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
＜実施例＞
＜送受信装置＞
図１は、送受信装置１００の一実施例を示す。送受信装置１００は電波を対象物（ターゲット）に向けて発射し、該電波の対象物による反射波を測定する、いわゆるレーダーである。送受信装置１００の一実施例は、準ミリ波を対象物に向けて発射し、該準ミリ波の対象物による反射波を測定する。準ミリ波に限らず、ミリ波などの準ミリ波とは異なる電波を発射するようにもできる。送受信装置１００は、周波数変調された連続波(FMCW)として、準ミリ波を発射する。つまり、送受信装置１００は、準ミリ波の周波数を周期的に、直線的に上昇・下降させて間断なく送信する。
【００１６】
送受信装置１００は、ブラインドスポットモニターに適用されるのが好ましい。ブラインドスポットモニターに適用することにより、隣の車線を走る車両を検知できる。また、送受信装置１００はクルーズコントロール(Cruise Control)に適用することもできる。クルーズコントロールに適用することにより、ドライバーに指示された速度で走行制御を実行することができる。また、クルーズコントロール機能が車両に搭載されることにより、アクセルペダルを踏み続けることなく指示した速度を維持することができる。
【００１７】
送受信装置１００は、ターゲットからの反射波に基づいて、該反射波と送信波とをミキシングすることによりビート周波数を有する信号（以下、「ビート信号」という）を得る。ビート周波数は、送受信装置１００とターゲットとの間の距離Rと、送受信装置１００とターゲットとの間の相対速度Vに比例する。送受信装置１００は、ビート信号に基づいて、距離に相当する周波数（以下、「距離周波数」という）と、相対速度に相当する周波数（以下、「相対速度周波数」という）を計算し、送受信装置１００とターゲットとの間の距離と、相対速度とを求める。
【００１８】
ここで、送受信装置１００は、ターゲットからの反射波に加えて、ターゲットに反射されることなく送信した電波を受信する場合がある。送信した電波をそのまま受信することにより、いわゆるアンテナカップリングが発生する。アンテナカップリングの発生は、ターゲットがアンテナの直前に相対速度が零で存在していることに相当するので、好ましくない。一方で、アンテナカップリングにより、送信した電波をそのまま受信することにより得られる距離周波数は一定となることが知られている。
【００１９】
従って、送受信装置１００の一実施例は、送信波と、受信波とをミキシングすることにより得られるビート信号を測定することにより、正常に動作しているか否かを判定する。ここで、受信波は、ターゲットからの反射波と、ターゲットに反射されることなる受信される送信波である。
【００２０】
送受信装置１００は、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ１０４と、高周波回路１０６と、制御信号処理回路１０８とを有する。
【００２１】
送信アンテナ１０２は、周波数変調された連続波として、ターゲットへミリ波を送信する。
【００２２】
高周波回路１０６は、送信アンテナ１０２と接続される。高周波回路１０６は、制御信号処理回路１０８からの制御電圧に基づいて、送信波を発生する。また、高周波回路１０６は、受信アンテナ１０４からの受信波と、送信波とをミキシングすることによりビート信号を発生させ、制御信号処理回路１０８に入力する。
【００２３】
＜高周波回路１０６＞
図２は、高周波回路１０６の一実施例を示す。
【００２４】
高周波回路１０６は、電圧制御発振器(VCO: Voltage-controlled oscillator)２０２と、方向性結合器２０４と、増幅器２０６及び２０８と、ミキサー２１０とを有する。
【００２５】
電圧制御発振器２０２は、制御信号処理回路１０８と接続される。電圧制御発振器２０２は、制御信号処理回路１０８から制御電圧が入力される。電圧制御発振器２０２は、制御信号処理回路１０８からの制御電圧により発信周波数を制御する。電圧制御発振器２０２からの発振波は、方向性結合器２０４に入力される。
【００２６】
方向性結合器２０４は、電圧制御発振器２０２と、送信アンテナ１０２と接続される。方向性結合器２０４は、電圧制御発振器２０２からの発振波を送信アンテナ１０２から送信するとともに、増幅器２０６に入力する。
【００２７】
増幅器２０６は、方向性結合器２０４と接続される。増幅器２０６は、方向性結合器２０４からの発振波を増幅する。増幅器２０６は、増幅した発振波をミキサー２１０へ入力する。
【００２８】
増幅器２０８は、受信アンテナ１０４と接続される。増幅器２０８は、受信アンテナ１０４からの受信波を増幅する。増幅器２０８は、増幅した受信波をミキサー２１０に入力する。
【００２９】
ミキサー２１０は、増幅器２０６及び２０８と接続される。ミキサー２１０は、増幅器２０６により増幅された発振波と増幅器２０８からの増幅された受信波とをミキシングする。ミキサー２１０は、制御信号処理回路１０８に、ミキシングすることにより生成されるビート信号を入力する。
【００３０】
制御信号処理回路１０８は、高周波回路１０６と接続される。制御信号処理回路１０８は、高周波回路１０６の電圧制御発振器２０２へ入力する制御信号を発生する。また、制御信号処理回路１０８は、高周波回路１０６からのビート信号に基づいて、距離周波数と、相対速度周波数を計算し、ターゲットとの間の距離と相対速度を計算する。また、制御信号処理回路１０８は、高周波回路１０６からのビート信号に基づいて、送受信回路１００の動作が正常であるか否かを判定する。
【００３１】
＜制御信号処理回路１０８＞
図３は、制御信号処理回路１０８の一実施例を示す。
【００３２】
制御信号処理回路１０８は、主制御ユニット(MCU: Main Control Unit)３０２と、変調制御回路３０４と、中間波処理回路３０６と、信号取り込み回路３０８とを有する。
【００３３】
主制御ユニット３０２は、送受信装置１００全体の制御を実行する。具体的には、主制御ユニット３０２は、変調制御回路３０４に搭載されたD/Aコンバータ（図示なし）の制御を実行する。主制御ユニット３０２は、変調制御回路３０４へ該変調制御回路３０４のD/Aコンバータを制御する制御信号を入力する。
【００３４】
変調制御回路３０４は、主制御ユニット３０２と高周波回路１０６と接続される。変調制御回路３０４は、発振回路（図示なし）と、D/A変換器（図示なし）とを有する。発振回路は、周波数制御電圧を発生する。D/A変換器は、主制御ユニット３０２からの制御信号に従って動作し、発振回路からの周波数制御電圧のデジタル電圧値をアナログ電圧値に変換することにより制御電圧を生成する。変調制御回路３０４は、電圧制御発振器２０２へ制御電圧を入力する。
【００３５】
図４は、変調制御回路３０４により出力される制御電圧の一実施例を示す。図４には、時間と制御電圧との間の関係が示される。
【００３６】
図４に示されるように、制御電圧は三角波であるのが好ましい。また、制御電圧が三角波以外の波形により表されてもよい。
【００３７】
中間波処理回路３０６は、高周波回路１０６と接続される。中間波処理回路３０６は、高周波回路１０６からのビート信号を増幅し、フィルタリングを行う。中間波処理回路３０６は、信号読み取り回路３０８へ、フィルタリングしたビート信号を入力する。
【００３８】
信号読み取り回路３０８は、中間波処理回路３０６と接続される。信号読み取り回路３０８は、主制御ユニット３０２による制御により、中間波処理回路３０６からのフィルタリングしたビート信号をデジタル信号へ変換する。信号読み取り回路３０８は、主制御ユニット３０２による制御により、デジタル信号へ変換したビート信号を高速フーリエ変換(FFT: Fast Fourier Transform)することにより、ビート信号を周波数領域の信号へ変換する。信号読み取り回路３０８により周波数領域の信号へ顕官されたビート信号は、主制御ユニット３０２へ入力される。
【００３９】
図５は、信号読み取り回路３０８から主制御ユニット３０２に入力される信号の一実施例を示す。図５には、周波数と信号強度との間の関係が示される。
【００４０】
図５に示されるように、信号読み取り回路３０８からの出力信号には、アンテナカップリングによる周波数成分によるピーク（以下、「第１のピーク」という）と、ターゲットによる周波数成分によるピーク（以下、「第２のピーク」という）とが見られる。
【００４１】
主制御ユニット３０２は、信号取り込み回路３０８と接続される。主制御ユニット３０２は、信号取り込み回路３０８からのビート信号に基づいて、ターゲットとの間の距離、ターゲットとの相対距離を算出する。
【００４２】
＜主制御ユニット３０２＞
図６は、主制御ユニット３０２を示す。主制御ユニット３０２は、デジタルシグナルプロセッサ(DSP: Digital Signal Processor)などのプロセッサや、FPGA(field-programmable gate array）などの集積回路により構成されるのが好ましい。
【００４３】
プロセッサの内部に記憶されたアプリケーション（ファームウェア）に従ってプロセッサにより、距離・相対速度演算部４０２、ピーク成分検出部４０４、動作判定部４０６としての機能が実行されるのが好ましい。また、記憶部（図示無し）に記憶されたアプリケーションに従ってプロセッサにより、距離・相対速度演算部４０２、ピーク成分検出部４０４、動作判定部４０６としての機能が実行されてもよい。
【００４４】
主制御ユニット３０２は、距離・相対速度演算部４０２として機能する。
【００４５】
距離・相対速度演算部４０２は、ビート信号に基づいて、ターゲットとの間の距離、ターゲットに対する相対速度を演算する。
【００４６】
図７は、送信波と受信波についての時間と周波数との関係（上側）と、ビート周波数についての時間と周波数との関係（下側）とを示す。
【００４７】
図７において、「c」は光速(m/s)、「Δf」は周波数変調幅(Hz)、「T」は変調繰り返し周期(s)、「f0」は中心周波数(Hz)、「R」は距離(m)、「V」は相対速度(m/s)を示す。また、「fBD」、「fBU」はビート周波数（Hz）、「fR」は距離周波数（Hz）、「fV」は相対速度周波数（Hz）を示す。
【００４８】
送信波と受信波についての時間と周波数との関係（上側）において、実線は送信波を示し、破線は受信波を示す。ターゲットで反射した電波は、送受信装置１００とターゲットとの間を往復する。従って、反射波は、送受信装置１００とターゲットとの間を往復する距離(2R)分の時間遅れを伴って受信される。また、送受信装置１００とターゲットとの間に相対速度Vがある場合には、ドップラー効果により受信周波数がシフトする。
【００４９】
受信波のうち、送信波に対して時間遅れが2RA/cで表されるものはターゲットに反射されることなく受信した送信波を示し、送信波に対して時間遅れが2R/cで表されるものはターゲットに反射された反射波を示す。
【００５０】
また、式（１）から式（４）が成り立つ。
【００５１】
fR=(fBD+fBU)/2          （１）
fV=(fBD-fBU)/2          （２）
R=fR・c・T/4・Δf      （３）
V= fV・c/2・f0          （４）
距離・相対速度演算部４０２は、式（１）から式（４）から求められる式（５）によりターゲットとの間の距離を演算し、式（６）により相対速度を演算する。
【００５２】
R=(fBD+fBU)・c・T/4・Δf      （５）
V=(fBD-fBU) ・c/2・f0        （６）
距離・相対速度演算部４０２は、演算により得られるターゲットとの間の距離Rと、相対速度Vを出力する。
【００５３】
主制御ユニット３０２は、ピーク成分検出部４０４として機能する。
【００５４】
ピーク成分検出部４０４は、信号読み取り回路３０８からの出力信号から、第１のピークを検出する。図５に示されるように、信号読み取り回路３０８からの出力信号には、第１のピークと第２のピークの２個のピークが検出される。ピーク成分検出部４０４は、検出された２個のピークのうち、低い周波数側のピークを第１のピークとして検出するのが好ましい。ピーク成分検出部４０４は、検出した第１のピークの周波数成分を検出する。ピーク成分検出部４０４は、第１のピークの周波数成分を動作判定部４０６へ入力する。
【００５５】
主制御ユニット３０２は、動作判定部４０６として機能する。動作判定部４０６は、ピーク成分検出部４０４と接続される。動作判定部４０６は、ピーク成分検出部４０４からの第１のピークの周波数成分に基づいて、送受信装置１００が正常に動作しているか否かを判定する。具体的には、動作判定部４０６は、ピーク成分検出部４０４からの第１のピークの周波数成分の変動が所定の閾値以内であるか否かを判定することにより送受信装置１００が正常に動作しているか否かを判定するのが好ましい。ここで、送受信装置１００が正常に動作しているとは、変調制御回路３０４の動作が正常であることをいう。
【００５６】
動作判定部４０６は、第１のピークの周波数成分の変動が所定の閾値以内である場合には、送受信装置１００が正常に動作していると判定する。正常に動作していると判定した場合、送受信装置１００の動作が継続されるのが好ましい。
【００５７】
動作判定部４０６は、第１のピークの周波数成分の変動が所定の閾値以内でない場合、つまり第１のピークの周波数成分の変動が大きい場合には、送受信装置１００が正常に動作していないと判定する。正常に動作していないと判定した場合、送受信装置１００の動作が中止されるのが好ましい。また、正常に動作していないと判定した場合、送受信装置１００は、アラームを鳴動するようにしてもよい。
【００５８】
＜送受信装置１００の動作＞
図８は、送受信装置１００の動作の一実施例を示す。
【００５９】
ステップＳ８０２では、送受信装置１００は、周波数変調された連続波として、準ミリ波を送信する。高周波回路１０６から準ミリ波が送信アンテナ１０２を介して無線送信される。
【００６０】
ステップＳ８０４では、送受信装置１００は、ターゲットにより反射された反射波を含む電波を受信する。受信アンテナ１０４を介して、反射波が高周波回路１０６に受信される。ここで、受信アンテナ１０４を介して、ターゲットに反射されない送信波も受信されることがある。
【００６１】
ステップＳ８０６では、送受信装置１００は、送信波と反射波を含む電波とをミキシングすることにより、ビート信号を抽出する。ミキサー２１０は、送信波と、反射波を含む電波とをミキシングすることによりビート信号を生成する。
【００６２】
ステップＳ８０８では、送受信装置１００は、ビート信号をFFT処理する。ビート信号は、制御信号処理回路１０８に入力される。制御信号処理回路１０８では、中間波処理回路３０６において、ビート信号の帯域が制限される。信号読み取り回路３０８は、帯域が制限されたビート信号をFFT変換することにより周波数領域の信号に変換する。
【００６３】
ステップＳ８１０では、送受信装置１００は、FFT処理したビート信号から、第１のピークの周波数成分を求める。信号読み取り回路３０８によりFFT変換されることにより生成した周波数領域の信号は、主制御ユニット３０２に入力される。主制御ユニット３０２では、該主制御ユニット３０２がピーク成分検出部４０４として機能することにより、周波数領域の信号がら第１のピークの周波数成分を求める。
【００６４】
ステップＳ８１２では、送受信装置１００は、第１のピークの周波数成分の変動に基づいて、正常に動作しているか否かを判定する。主制御ユニット３０２では、該主制御ユニット３０２が動作判定部４０６として機能することにより、正常に動作しているか否かを判定する。
【００６５】
送受信装置１００の一実施例によれば、アンテナカップリングによるビート周波数を監視することにより、電圧制御発振器に印加される制御電圧が正常であるか否かを判定できる。つまり、ビート信号から抽出されるアンテナカップリングによるピークの周波数成分の変動に基づいて、電圧制御発振器に制御電圧を印加する変調制御回路が正常であるか否かを判定できる。アンテナカップリングによるピークの周波数成分の変動が所定の閾値以内である場合には変調制御回路が正常に動作していると判定される。また、アンテナカップリングによるピークの周波数成分の変動が所定の閾値より大きい場合には変調制御回路が正常に動作していないと判定される。理想的には、アンテナカップリングによるピークの周波数成分は一定の値を取るためである。
【００６６】
ピークの周波数成分を検出する機能に加え、動作が正常であるか否かを監視する機能を実行するソフトウェアを送受信装置１００に搭載することにより実現できる。このため、新たに、ハードウェアを搭載することなく実現できる。このため、装置の規模の増大を最低限に抑えることができる。また、コストの上昇も抑えられる。
【００６７】
以上、本発明は特定の実施例及び変形例を参照しながら説明されてきたが、各実施例及び変形例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【符号の説明】
【００６８】
１００  送受信装置
１０２  送信アンテナ
１０４  受信アンテナ
１０６  高周波回路
１０８  制御信号処理回路
２０２  電圧制御発振回路
２０４  方向性結合器
２０６  増幅器
２０８  増幅器
２１０  ミキサー
３０２  主制御ユニット
３０４  変調制御回路
３０６  中間波処理回路
３０８  信号取り込み回路
４０２  距離・相対速度演算部
４０４  ピーク成分検出部
４０６  動作判定部
【図１】
2014202602.tif 000003
【図２】
2014202602.tif 000004
【図３】
2014202602.tif 000005
【図４】
2014202602.tif 000006
【図５】
2014202602.tif 000007
【図６】
2014202602.tif 000008
【図７】
2014202602.tif 000009
【図８】
2014202602.tif 000010