(57)【要約】  簡易な回路構成と信号処理によりローカル信号のキャリアリークによる受信信号への影響を低減してマルチビーム方式で高精度な角度測定を可能とするパルスレーダ装置を提供する。対象物の角度測定を行うために、パルスレーダ装置（１００）は２以上の受信アンテナ（１２１ａ〜１２１ｄ）を備えており、受信アンテナ（１２１ａ〜１２１ｄ）で受信された受信信号の選択を切り替えるために、受信回路（１２０）に信号切替スイッチ（１２３）を備えている。受信信号にはローカル信号のリーク成分が含まれており、信号切替スイッチ（１２３）の切り替えに伴って受信信号のＤＣレベルが変動する。このようなＤＣレベルの変動の影響を除去するために、ミキサ（１２５）と周波数分析器（１２６）との間にハイパスフィルタ（１３０ａ、１３０ｂ）を配置している。
2016158958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の受信アンテナで受信された受信信号をもとに対象物の角度を検知するマルチビーム方式のパルスレーダ装置であって、  所定の高周波の連続波を出力する連続波発生回路と、  前記連続波発生回路から前記連続波を入力してパルス信号に変調する送信回路と、  前記送信回路から出力される前記パルス信号を空間に放射する送信アンテナと、  前記２以上の受信アンテナで受信された前記受信信号をそれぞれ増幅する２以上の受信増幅器と、  前記２以上の受信増幅器で増幅された受信信号を入力して順次１つを選択して出力する信号切替スイッチと、  前記信号切替スイッチから前記受信信号を入力して前記連続波発生回路から入力した前記連続波でベースバンド信号にダウンコンバートするミキサと、  前記ミキサから出力されるベースバンド信号を入力して前記対象物の少なくとも角度を検知する周波数分析器と、を備え、  前記連続波が漏洩して前記受信アンテナに受信されたリーク成分により生じる前記受信信号のＤＣレベルの変動を低減させるハイパスフィルタを前記ミキサと前記周波数分析器との間にさらに備える  ことを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃｕｔは、前記２以上の受信アンテナが切り替えられる周波数より高いことを特徴とする請求項１に記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記パルス信号が前記送信アンテナから放射されるパルス繰り返し周期をＰＲＰ、前記パルス繰り返し周期ＰＲＰのうち前記対象物の検知が可能な最大検知距離までの検知が行われる測定期間をＴmeas、前記パルス繰り返し周期ＰＲＰのうち前記測定期間Ｔmeasが終了した後の測定期間外をＴwait、及び前記信号切替スイッチによる信号切替が行われる信号切替周期をＴsw、とするとき、  前記信号切替スイッチの切り替えは前記測定期間外Ｔwaitの期間中に行われ、以下の関係が成立する  Ｔsw＝ＰＲＰ＝Ｔmeas＋Ｔwait  ことを特徴とする請求項１または２に記載のパルスレーダ装置。
【請求項４】
前記信号切替スイッチから出力される受信信号を２つに分配する分配器をさらに備え、  前記ミキサは、前記分配器で分配された２つの前記受信信号を入力してＩ成分とＱ成分の前記ベースバンド信号にダウンコンバートするＩＱミキサであり、  前記ハイパスフィルタは、前記信号切替スイッチと前記分配器との間に配置されている  ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【請求項５】
前記ハイパスフィルタは、コンデンサを有している  ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、パルスレーダ装置に関し、特に複数の受信アンテナで受信した信号から対象物の角度を測定することが可能なマルチビーム方式のパルスレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  パルス信号を放射電波として放射し、対象物で反射された反射波を受信して処理することで、対象物を検知してその位置や相対速度等の対象物情報を取得するレーダ装置が知られている。対象物情報として、さらに対象物の角度も測定できるように構成されたモノパルス方式のパルスレーダ装置も従来より知られている。対象物の角度測定が可能なパルスレーダ装置では、小型で安価な回路構成とするために、複数の受信アンテナからの受信信号を切り替えて入力するための切替スイッチが受信回路に設けられている。このようなパルスレーダ装置は、例えば車両に搭載されて安全走行支援等に用いられている。【０００３】  モノパルス方式のパルスレーダ装置では、複数の受信アンテナで受信したそれぞれの信号からその位相、もしくは振幅差を直接求め、この差分をデジタル信号処理部に入力して対象物の角度を検知している。マルチビーム方式では、検知目的に応じたビーム選択や合成等の処理をデジタル信号処理部で行うことで、必要とする情報を検知することが可能となっており、マルチビーム方式のパルスレーダ装置では、対象物の位置情報や角度の検知が可能となるだけでなく、マルチビームを用いて例えば指向性の制御や干渉波の除去あるいは対象物の追尾、などといった処理も、デジタル処理によって容易に行うことが可能となっている。【０００４】  放射電波のパルス信号を生成する手段として、所定の高周波の連続波（ＣＷ）信号（ローカル信号）を出力する連続波信号発生回路から連続波を入力し、これを高速ＲＦスイッチを用いて所定時間だけ通過させることで、連続波信号をパルス信号に変調する手段が知られている。このようなパルス信号生成手段を用いたパルスレーダ装置では、連続波信号が漏洩（リーク）して不要なキャリアリークが発生し、これが対象物情報の測定に影響を及ぼすといった課題が知られている。【０００５】  連続波信号のキャリアリークによる影響を低減するための従来の技術として、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１では、第１のローカル信号と、これと逆相の関係にある第２のローカル信号とをそれぞれ変調して合成することで、パルス信号を生成するとともに第１のローカル信号及び第２のローカル信号のそれぞれのリーク成分がお互いに打ち消し合うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−６１８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、特許文献１に開示された従来の技術では、第１のローカル信号と第２のローカル信号のそれぞれを変調させて合成するために、送信部にローカル信号発振器とミキサをそれぞれ２つずつ設け、さらに合成器を設ける必要がある。そのため、送信部の回路が大型化しコストも高くなるといった問題がある。【０００８】  また、切替スイッチで複数の受信アンテナからの受信信号を切り替えて処理すると、不要な連続波信号のリーク成分が受信アンテナの切替周波数で変動するといった問題が生じる。【０００９】  本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な回路構成と信号処理によりローカル信号のキャリアリークによる受信信号への影響を低減してマルチビーム方式で高精度な角度測定を可能とするパルスレーダ装置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】
【００１０】  上記課題を解決するため、本発明のパルスレーダ装置の第１の態様は、２以上の受信アンテナで受信された受信信号をもとに対象物の角度を検知するマルチビーム方式のパルスレーダ装置であって、所定の高周波の連続波を出力する連続波発生回路と、前記連続波発生回路から前記連続波を入力してパルス信号に変調する送信回路と、前記送信回路から出力される前記パルス信号を空間に放射する送信アンテナと、前記２以上の受信アンテナで受信された前記受信信号をそれぞれ増幅する２以上の受信増幅器と、前記２以上の受信増幅器で増幅された受信信号を入力して順次１つを選択して出力する信号切替スイッチと、前記信号切替スイッチから前記受信信号を入力して前記連続波発生回路から入力した前記連続波でベースバンド信号にダウンコンバートするミキサと、前記ミキサから出力されるベースバンド信号を入力して前記対象物の少なくとも角度を検知する周波数分析器と、を備え、前記連続波が漏洩して前記受信アンテナに受信されたリーク成分により生じる前記受信信号のＤＣレベルの変動を低減させるハイパスフィルタを前記ミキサと前記周波数分析器との間にさらに備えることを特徴とする。【００１１】  本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃｕｔが、前記２以上の受信アンテナが切り替えられる周波数より高いことを特徴とする。【００１２】    本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記パルス信号が前記送信アンテナから放射されるパルス繰り返し周期をＰＲＰ、前記パルス繰り返し周期ＰＲＰのうち前記対象物の検知が可能な最大検知距離までの検知が行われる測定期間をＴmeas、前記パルス繰り返し周期ＰＲＰのうち前記測定期間Ｔmeasが終了した後の測定期間外をＴwait、及び前記信号切替スイッチによる信号切替が行われる信号切替周期をＴsw、とするとき、前記信号切替スイッチの切り替えは前記測定期間外Ｔwaitの期間中に行われ、以下の関係が成立することを特徴とする。  Ｔsw＝ＰＲＰ＝Ｔmeas＋Ｔwait【００１３】  本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記信号切替スイッチから出力される受信信号を２つに分配する分配器をさらに備え、前記ミキサは、前記分配器で分配された２つの前記受信信号を入力してＩ成分とＱ成分の前記ベースバンド信号にダウンコンバートするＩＱミキサであり、前記ハイパスフィルタは、前記信号切替スイッチと前記分配器との間に配置されていることを特徴とする。【００１４】  本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、前記ハイパスフィルタは、コンデンサを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】  本発明によれば、簡易な回路構成と信号処理によりローカル信号のキャリアリークによる受信信号への影響を低減してマルチビーム方式で高精度な角度測定を可能とするパルスレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパルスレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】送信パルスの繰り返し周期を１μｓとしたときの受信信号の一例を示す時間波形図である。
【図３】完全な方形パルスの一例を示す時間波形図である。
【図４】完全な方形パルスのスペクトラム図である。
【図５】完全な方形パルスでローカル信号を変調したときのスペクトラム図である。
【図６】ハイパスフィルタを用いてＤＣ成分の変動を除去したときの受信信号の一例を示す時間波形図である。
【図７】測定期間及び測定期間外と信号切替スイッチによる信号切替タイミングとの関係を示す図である。
【図８】積分処理に必要な回数の送信信号からの測定データが得られるまで信号切替スイッチによる信号切替を行わないようにした一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】本発明の好ましい実施の形態におけるパルスレーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００１８】  （第１実施形態）  本発明の第１の実施の形態に係るパルスレーダ装置を、図１を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態のパルスレーダ装置１００の構成を示すブロック図である。パルスレーダ装置１００は、連続波である高周波のローカル信号を出力するローカル信号発生器（連続波発生回路）１１１を備えている。また、送信側に送信回路１１２と送信アンテナ１１３が設けられている。
【００１９】  一方受信側には、対象物で反射された反射波を受信するための受信アンテナが１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄの４つ設けられており、それぞれで受信された受信信号が受信回路１２０に入力される。受信回路１２０は、４つの受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信された受信信号をそれぞれ増幅するための４つの受信増幅器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄと、受信信号の選択を切り替えるための信号切替スイッチ１２３と、信号切替スイッチ１２３で選択された受信信号を２つに分配するための分配器１２４と、分配器１２４から出力される２つの受信信号をローカル信号発生器１１１から入力したローカル信号でダウンコンバートしてＩ成分とＱ成分のベースバンド信号を出力するＩＱミキサ１２５と、ＩＱミキサ１２５からＩ成分とＱ成分のベースバンド信号を入力してデジタル処理により対象物情報を検知する周波数分析器１２６と、を備えている。  なお、分配器１２４を設けずに、信号切替スイッチから受信信号をミキサに入力して、連続波発生回路から入力した連続波でベースバンド信号にダウンコンバートしても良い。
【００２０】  ＩＱミキサ１２５は、第１ミキサ１２５ａ、第２ミキサ１２５ｂ及び移相器１２５ｃを有している。移相器１２５ｃは、ローカル信号発生器１１１から入力したローカル信号の位相を変更せずにそのまま出力する信号と、位相を９０°だけ変更して出力する信号の２つの信号を出力する。位相を変更しない信号は第１ミキサ１２５ａに入力され、位相を９０°変更した信号は第２ミキサ１２５ｂに出力される。これにより、第１ミキサ１２５ａからはＩ成分のベースバンド信号が出力され、第２ミキサ１２５ｂからはＱ成分のベースバンド信号が出力される。
【００２１】  周波数分析器１２６は、ＩＱミキサ１２５から入力したベースバンド信号のＩ成分とＱ成分を用いて、対象物の位置、相対速度及び角度の情報を検知する。４つの受信アンテナで受信した信号をそれぞれダウンコンバートしたベースバンド信号のＩ成分とＱ成分を用いることで、対象物情報を高精度に検知することが可能となっている。なお、本実施形態ではＩＱミキサ１２５を用いて受信信号をダウンコンバートしているが、これに限定されず、例えばＩ成分に相当するベースバンド信号のみを出力するミキサを用いてもよい。
【００２２】  本実施形態のパルスレーダ装置１００は、マルチビーム方式で対象物の角度を測定するために２以上の受信アンテナを備えるものとするが、ここでは一例として受信アンテナ１２１の個数を４（それぞれ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ）としている。４つの受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄに対応させて、それぞれの受信信号を増幅するために受信増幅器１２２も４つ設けている（それぞれ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ）。さらに、４つの受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信された受信信号を順次選択して処理するために、受信信号の選択を切り替えるための信号切替スイッチ１２３が設けられている。
【００２３】  上記のように構成されたパルスレーダ装置１００は、対象物情報を検知するために以下のように動作する。まず、ローカル信号発生器１１１から出力されたローカル信号が送信回路１１２に入力され、ここで高周波のパルス信号に変調される。送信回路１１２は、例えば高速ＲＦスイッチを備える構成とすることができ、高速ＲＦスイッチを用いて連続波のローカル信号をパルス信号に変調させることができる。
【００２４】  送信回路１１２から出力されたパルス信号は送信アンテナ１１３に伝送され、放射電波として送信アンテナ１１３から空間に放射される。送信アンテナ１１３の放射方向に対象物があると、放射電波が対象物で反射され、反射波の一部が受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信される。受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信された受信信号は、それぞれ受信増幅器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄで増幅されて信号切替スイッチ１２３に伝送される。信号切替スイッチ１２３に伝送された４つの受信信号は、いずれか１つが選択されて信号切替スイッチ１２３を通過する。
【００２５】  信号切替スイッチ１２３から出力されるいずれか１つの受信信号は、分配器１２４に入力されて２つの受信信号に分配され、それぞれＩＱミキサ１２５の第１ミキサ１２５ａ及び第２ミキサ１２５ｂに入力される。第１ミキサ１２５ａ及び第２ミキサ１２５ｂでは、それぞれ入力された受信信号がベースバンド信号にダウンコンバートされ、それぞれからＩ成分のベースバンド信号及びＱ成分のベースバンド信号が出力される。
【００２６】  ＩＱミキサ１２５から出力されたベースバンド信号のＩ成分及びＱ成分は、周波数分析器１２６に入力される。このように、４つの受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信された信号が信号切替スイッチ１２３で順次選択され、それぞれのＩ成分及びＱ成分のベースバンド信号が周波数分析器１２６に入力され対象物情報の検知処理が行われる。周波数分析器１２６では、対象物の位置や相対速度の情報に加えて、パルスレーダ装置１００から見た対象物の角度が検知される。
【００２７】  本実施形態のパルスレーダ装置１００では、マルチビーム方式で対象物の角度を測定するために、４つの受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを備える構成としているが、受信回路１２０を小型安価な回路構成とするために、信号切替スイッチ１２３を用いて４つの受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信した受信信号を順次切り替えて処理するようにしている。信号切替スイッチ１２３を用いることにより、分配器１２４やＩＱミキサ１２５を１系統だけ設ければよく、これにより受信回路１２０を小型安価な回路構成とすることができる。
【００２８】  一方、対象物の角度測定を高精度に行うためには、受信アンテナ間の受信時間差をできるだけ少なくする必要がある。そこで、送信アンテナ１１３から送信パルスが放射される毎に信号切替スイッチ１２３を受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄに順次切り替えるのが好ましく、これにより受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄでそれぞれ受信された受信信号の時間差を少なくすることができる。但し、信号切替スイッチ１２３の切替周期及び切替順序をこれに限定するものではなく、例えば送信パルスが所定回数放射される毎に切り替えるようにしてもよい。
【００２９】  また、送信回路１１２では、ローカル信号発生器１１１から連続波のローカル信号を入力し、これを例えば高速ＲＦスイッチを用いてパルス信号に変調しているが、連続波を用いているためにリークしてキャリアリークが発生し、このキャリアリークが受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信されて受信回路１２０に到達してしまう。このキャリアリークが受信回路１２０に到達するまでの経路は、各受信アンテナで異なっている。その結果、受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで受信された受信信号のそれぞれに含まれるリーク成分のレベルが異なることになり、ＩＱミキサ１２５でダウンコンバートした後の信号の直流（ＤＣ）レベルが、受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ毎に異なる。
【００３０】  上記のように、受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄのそれぞれで受信した受信信号に含まれるリーク成分のレベルが異なるため、ダウンコンバート後の受信信号のＤＣレベルが、信号切替スイッチ１２３の切替周波数で変動することになる。一例として、送信パルスの繰り返し周期を１μｓ（繰り返し周波数１ＭＨｚ）としたときの受信信号を図２に示す。同図は、ＩＱミキサ１２５でダウンコンバートされた後のベースバンドの受信信号の一例を模式的に示している。信号切替スイッチ１２３は、送信パルスの繰り返し周期と同じ１μｓ毎に切り替えられるものとしている。
【００３１】  図２において、符号１０は受信信号のＤＣレベルを示しており、符号１１は送信パルスが対象物で反射された反射波を受信して得られる受信信号を示している。周波数分析器１２６では、受信信号１１を検知して対象物情報を取得している。これに対し、ＤＣレベル１０は、信号切替スイッチ１２３が切り替えられる毎に変化しており、対象物情報の検知には不要な信号である。ＤＣレベル１０は、受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄが切り替えられる周期の４μｓ毎に同じパターンで変化しており、その周波数は２５０ｋＨｚとなる。このようなリーク成分による受信信号のＤＣレベルの変動は、対象物情報の検知に影響を与えることになる。
【００３２】  そこで、本実施形態のパルスレーダ装置１００では、リーク成分による受信信号のＤＣレベルの変動の影響を除去するために、信号切替スイッチ１２３の切替周波数に対応したハイパスフィルタを用いている。図１に示すパルスレーダ装置１００の構成において、ハイパスフィルタ１３０（１３０ａ、１３０ｂ）はＩＱミキサ１２５と周波数分析器１２６との間に配置される。ハイパスフィルタ１３０は、ベースバンドの低周波信号を処理するために、ＩＱミキサ１２５の下流側に配置する。
【００３３】  ここで、送信回路１１２から出力されるパルス信号が完全な方形パルス（矩形波）であると仮定したときの放射電波のスペクトラムについて説明する。完全な方形パルスの時間波形の一例を図３に示す。図３は、横軸を時間とし縦軸を振幅としたときの完全な方形パルス２０の時間波形を示している。ここで、完全な方形パルスのパルス幅を２Ｌとしている。このとき、完全な方形パルスのスペクトラムは、図４のようになる。図４では、横軸を周波数とし、縦軸を振幅としている。同図に示すスペクトラムは、サンプリング周期Ｔ毎のスペクトル線を包絡したものである。完全な方形パルスのスペクトラムは、無限次の高周波成分まで加算することで形成される。
【００３４】  図４に示すスペクトラムのスペクトル線は、サンプリング周期Ｔの逆数である１／Ｔの周波数間隔毎に出現する。同図に示すように、完全な方形パルスでは周波数が０のＤＣ成分の振幅が最も大きくなる。以下、スペクトル線の振幅は、振動しながら高周波になるほど低減していく。
【００３５】  つぎに、図３、４に示した完全な方形パルスで搬送波であるローカル信号を変調したときのスペクトラムを図５に示す。ここで、中心周波数ｆｃはローカル信号の周波数に相当する。パルス信号が送信アンテナ１１３から放射されるパルス繰り返し周波数をＰＲＦとすると、スペクトラムのスペクトル線はＰＲＦ毎に出現する。すなわち、パルス信号の放射周期がサンプリング周期Ｔとなっている。
【００３６】  完全な方形パルスで変調されたローカル信号は、中心周波数ｆｃを中心にスペクトラムの広がりが見られる。また、パルス信号のパルス幅はパルス繰り返し周期（１／ＰＲＦ）に比べて十分に短いことから、パルス幅の逆数に相当する周波数幅に多数本のスペクトル線が得られる。パルスレーダ装置１００は、このようなパルス繰り返し周波数ＰＲＦ毎に出現するスペクトル線を処理することで、対象物情報を取得することができる。反射波を受信した受信信号の信号成分は、図５に示すスペクトル線に相当する中心周波数ｆｃから数十〜数百ＭＨｚの範囲の周波数を有している。
【００３７】  これに対し、ローカル信号のリーク成分による受信信号のＤＣレベルの変動は、信号切替スイッチ１２３の切替周波数に対応した周波数の位置にスペクトラムを出現させる。ＤＣレベルの変動により出現するスペクトラムは、図２に示すように、送信パルスの繰り返し周期を１μｓ（繰り返し周波数１ＭＨｚ）としたときには２５０ｋＨｚの周波数の位置に形成される。そこで、このようなＤＣレベルの変動の影響を除去するように、ハイパスフィルタ１３０のカットオフ周波数を設定すればよい。ハイパスフィルタ１３０として、例えばコンデンサによるＡＣ結合を用いることができる。なお、ハイパスフィルタ１３０での緩和振動が激しく不要波を抑圧しきれない場合は、緩和振動が収まるタイミングでサンプリングするようにすることで、緩和振動の影響を回避することができる。
【００３８】  ハイパスフィルタ１３０のカットオフ周波数ｆｃｕｔは、２以上の受信アンテナが切り替えられる周波数より高いことが好ましい。さらに好ましくは、下記の条件を満たすように設定されることが望ましい。      ｆｃｕｔ  ＜  Ｎ×ＰＲＦ＋ｆｄ                      （１）  ここで、        ｆｄ：検出される最大のドップラ周波数        ＰＲＦ：パルス繰り返し周波数        Ｎ＝１、２、３、・・・  を示す。
【００３９】  また、ドップラ周波数ｆｄは、次式で算出することができる。      ｆｄ＝−２ｆｃ×Ｖ／ｃ                              （２）  ここで、        ｆｃ：搬送波（ローカル信号）の周波数        Ｖ：対象物の相対速度［ｍ／ｓ］        ｃ：光速［ｍ／ｓ］を示す。
【００４０】  パルスレーダ装置１００が車載用レーダとして用いられる場合、対象物の相対速度Ｖは最大でも８４［ｍ／ｓ］（約３００［ｋｍ／ｈ］程度であることから、ダウンコンバート後のリーク成分のドップラ周波数は、例えば２４ＧＨｚ帯の搬送波を用いたときは１５ｋＨｚ以下となり、７９ＧＨｚ帯の搬送波を用いたときは４５ｋＨｚ以下となる。
【００４１】  式（１）は、ハイパスフィルタ１３０でＮ×ＰＲＦ＋ｆｄ以上の周波数成分が除去されない（ハイパスフィルタ１３０を通過させる）ようにすることを要求している。すなわち、受信信号のうちＮ×ＰＲＦ＋ｆｄ以上の周波数成分を、対象物情報の検知に用いることを示している。反射波を受信した受信信号の信号成分は、数十〜数百ＭＨｚであり、これに上記のドップラ周波数を考慮してもやはり数十〜数百ＭＨｚとなる。これに対し、リーク成分によるＤＣレベルの変動の基本周波数は２５０ｋＨｚ以下であることから、ＤＣレベルの変動のみを除去するようにハイパスフィルタ１３０のカットオフ周波数を設定することは容易に行える。
【００４２】  ハイパスフィルタ１３０でＤＣレベルの変動の基本周波数である２５０ｋＨｚ以下の信号を除去するには、カットオフ周波数を２５０ｋＨｚ以上でかつ式（１）でＮ＝１とした周波数より小さくすればよい。また、ＤＣレベルの変動の基本周波数だけでなく高次の周波数の変動も除去できるようにするために、反射波を受信した信号成分の周波数より低い範囲で、Ｎを２以上としてカットオフ周波数を好適に設定することができる。ハイパスフィルタ１３０を用いてＤＣレベルの変動を除去したときの受信信号の時間波形の一例を図６に示す。同図に示すハイパスフィルタ１３０を用いたときの時間波形は、図２に示したハイパスフィルタ１３０を用いないときの時間波形に比べてＤＣレベルがほぼ一定になることが示されている。Ｎは、後述の信号切替スイッチによる微分波形の緩和時間とのトレードオフ関係にあり、最適値を調整する必要がある。
【００４３】  ところで、ハイパスフィルタ１３０は微分回路であることから、信号切替スイッチ１２３により受信信号を切り替えたとき、受信信号に微分波形が重畳されてしまう。図６に示した時間波形は、受信信号に微分波形が重畳されたときの一例である。同図には、信号切替スイッチ１２３の切り替え時に、符号１２に示すような微分波形が受信信号に重畳されている。このような微分波形は対象物情報の検知に影響する不要な信号であることから、これを回避するために信号切替スイッチ１２３による信号切替のタイミングを調整するのがよい。そこで、信号切替スイッチ１２３による信号切替タイミングが対象物を検知しない測定期間外となるように調整した一例を、図６、７を用いて以下に説明する。
【００４４】  パルスレーダ装置１００の最大検知距離を例えば７５ｍとした時、パルス信号を送信アンテナ１１３から放射して受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄで反射波を受信するまでにおよそ５００ｎｓの時間を要する。従って、パルス繰り返し周期が１μｓのときは、パルス繰り返し周期１μｓのうち前半の５００ｎｓの期間に対象物の検知が行われ、後半の５００ｎｓは測定期間外となる。
【００４５】  そこで、信号切替スイッチ１２３による受信信号の切り替えを、パルス繰り返し周期１μｓのうち対象物の検知が行われない後半の５００ｎｓの期間に行うようにする。信号切替スイッチ１２３の切り替えを後半の５００ｎｓの期間に行うようにした一例を図６に示す。同図に示すように、対象物情報の検知に必要な反射波の受信信号は測定期間内に出現する一方、信号切替スイッチ１２３の切り替えに伴う不要な微分波形は測定期間外に出現している。周波数分析器１２６では測定期間内の受信信号のみを処理することから、不要な微分波形が対象物情報の検知に影響を与えるおそれはなくなる。
【００４６】  図６に示した測定期間及び測定期間外と信号切替スイッチ１２３による信号切替タイミングとの関係を、図７を用いてさらに詳細に説明する。図７において、ＰＲＰ（＝１／ＰＲＦ）はパルス繰り返し周期、Ｔmeasは測定期間、Ｔwaitは測定期間外、Ｔswは信号切替周期、をそれぞれ表しており、Ｔsw＝Ｔmeas＋Ｔwaitとなっている。信号切替スイッチ１２３による信号切替タイミングは図中▼で示されており、この信号切替タイミングが測定期間外Ｔwaitの期間中にあることが示されている。信号切替タイミング毎に受信アンテナが１２１ａ→１２１ｂ→１２１ｃ→１２１ｄに順次切り替えられ、その後再び１２１ａに戻ることが示されている。なお、受信アンテナの切替順序は上記に限定されるものではなく、任意に設定できる。
【００４７】図６、７に示した一例では、受信アンテナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄからの信号を送信信号が放射される１測定毎に切り替えるものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、受信信号の感度向上のために各アンテナからの信号を積分処理する場合には、図８に例示するように、積分処理に必要な回数の送信信号からの測定データが得られるまで、信号切替スイッチ１２３による信号切替を行わないようにすることができる。この場合には、各アンテナからの信号の積分処理が終了した次のパルス繰り返し周期ＰＲＰを測定期間外とし、この測定期間外の期間中に信号切替スイッチ１２３による信号切替を行い、さらに次のパルス繰り返し周期から切替後のアンテナ信号に対する積分処理を開始する。これにより、信号切替スイッチ１２３の切替に伴う不要信号の影響を回避することができる。これに加えて、各パルス繰り返し周期ＰＲＰの期間中に測定期間Ｔmeasと測定期間外Ｔwaitの両方を設けないようにすることで、パルス繰返し周期ＰＲＰを短縮することができ、ＦＦＴにより算出される相対速度のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。
【００４８】  上記説明のように、本実施形態のパルスレーダ装置では、簡易な回路構成と信号処理によりローカル信号のキャリアリークによる受信信号への影響を低減してマルチビーム方式で高精度な角度測定を行うことが可能となる。
【００４９】  なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るパルスレーダ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるパルスレーダ装置の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５０】  １００    パルスレーダ装置  １１１    ローカル信号発生器  １１２    送信回路  １１３    送信アンテナ  １２０    受信回路  １２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ    受信アンテナ  １２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ    受信増幅器  １２３    信号切替スイッチ  １２４    分配器  １２５    ＩＱミキサ  １２５ａ    第１ミキサ  １２５ｂ    第２ミキサ  １２５ｃ    移相器  １２６    周波数分析器  １３０    ハイパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月29日(2017.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高周波の連続波を出力する連続波発生回路と、
前記連続波発生回路から出力される前記連続波を受け取りパルス信号に変調する送信回路と、
前記送信回路から出力される前記パルス信号を所定の発信周期で繰り返し空間に放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナから放射されたパルス信号の対象物からの反射信号を受信する２以上の受信アンテナと、
前記２以上の受信アンテナによりそれぞれ受信した各受信信号をそれぞれ増幅して出力する２以上の増幅器と、
前記２以上の増幅器で増幅されて出力される各増幅信号を受け取り、該各増幅信号をそれぞれ順次１つずつを選択して出力するように、前記各増幅信号を所定の切替周期で切り替える信号切替スイッチと、
前記信号切替スイッチにより順次選択して一つずつ出力される前記増幅信号を受け取り、該増幅信号を前記連続波発生回路から出力される前記連続波を用いてダウンコンバートすることによりベースバンド信号として出力するミキサと、
前記ミキサから出力されるベースバンド信号を受け取り、該ベースバンド信号から前記対象物に関する所定の情報を出力する周波数分析器と、
前記切替スイッチ以降に設けられて、前記増幅信号のＤＣ成分をカットするハイパスフィルタと、を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
前記ハイパスフィルタを、前記ミキサと前記周波数分析器の間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃｕｔは、前記増幅信号を順次選択する前記切替スイッチの切り替えに伴う繰り返し周波数よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載のパルスレーダ装置。
【請求項４】
前記送信アンテナから繰り返し放射されるバルス信号の放射周期であるＰＲＰの期間を、測定可能な最大距離を放射パルス信号が往復する時間以上の長さからなる測定期間であるＴmeasと、前記放射周期ＰＲＰの残りの期間Ｔwaitとに分割し、
前記信号切替スイッチの切り替えタイミングを、Ｔwaitの期間中に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【請求項５】
前記信号切替スイッチから出力される受信信号を２つに分配する分配器をさらに備え、
前記ミキサは、前記分配器で分配された２つの前記受信信号を入力してＩ成分とＱ成分の前記ベースバンド信号にダウンコンバートするＩＱミキサであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【請求項６】
前記周波数分析器は、少なくとも本パルスレーダ装置に対する前記対象物の角度を検知することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【請求項７】
前記ハイパスフィルタは、コンデンサを有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【請求項８】
前記周波数分析器による分析のために、１または複数の前記パルス信号を前記送信アンテナから繰り返し放射する所定の放射周期のそれぞれに、測定期間と被測定期間とを設け、
前記測定期間は、前記対象物が予め定められた測定可能な最大距離に存在するときに、少なくとも前記パルス信号が前記対象物に到達して反射して帰ってくるのに要する時間と同じ長さ以上であり、
前記周波数分析器は、前記測定期間中に受信した前記反射信号から創出される前記ベースバンド信号を解析して前記対象物に関する情報を検出し、前記非測定期間中に受信した前記反射信号から創出される前記ベースバンド信号は解析せずまたは受け取らず、
前記信号切替スイッチは、前記非測定期間内に前記各増幅信号を切り替える
ことを特徴とする請求項１から３または請求項５から７のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【国際調査報告】
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