(57)【要約】【課題】漸増又は漸減可能な周波数幅よりも周波数可変幅をさらに拡張し極力ユニークな周波数変化パターンを容易に採用できるようにしたレーダ用ＰＬＬ回路を提供する。【解決手段】ランプ波生成器１１が、スタート周波数ｆsta（０）からストップ周波数fsto（０）まで漸増するランプ制御信号Ramp_onを出力終了した（ｔ１）後、スタート周波数ｆsta（１）から漸増するランプ制御信号Ramp_onを出力開始する（ｔ１ａ）以前に、バンド制御ロジックが次回のスタート周波数ｆsta（２）に用いるバンドＢ（２）をｂｎ＋（offset）に設定している。【選択図】図１０
2018129670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号を生成するＰＬＬ回路（１２）、前記基準信号に応じてレーダ送信波を生成し対象物に送信する送信部（８）、及び、前記対象物から反射された反射信号を前記基準信号に応じて受信する受信部（９）、を備えたレーダシステム（１）、を構成する前記ＰＬＬ回路であり、
制御信号（Ｖｃ）に応じて周波数を漸増／漸減するバンドを互いに離間して複数備えると共に前記複数のバンドの中から１つのバンドを選択切替可能に構成され、前記バンドが切替えられると切替られたバンドの中で前記制御信号に応じた周波数の信号を前記基準信号として生成するマルチバンド制御発振部（２３，２２３）と、
前記マルチバンド制御発振器のバンドを設定するバンド設定部（２１，２２１）と、
前記周波数を漸増／漸減する制御指令（Ramp_on）を出力する制御指令出力部（１１）と、を備え、
前記制御指令出力部が前回の第１スタート周波数からストップ周波数まで漸増／漸減する制御指令を出力終了した後、今回の第２スタート周波数から漸増／漸減する制御指令を出力開始する以前に前記バンド設定部が前記今回以降に用いる前記バンドを設定するレーダ用ＰＬＬ回路。
【請求項２】
前記今回の第２スタート周波数から漸増／漸減する制御指令を出力開始する前に、入力される周波数指令に応じて変化する前記制御信号（Ｖc）をモニタするモニタ部（２２）をさらに備え、
前記バンド設定部（２１）は、前記モニタ部によりモニタされた制御信号に応じてバンドを設定する請求項１記載のレーダ用ＰＬＬ回路。
【請求項３】
前記バンド設定部（２１）は、
前記モニタ部により制御信号の値をモニタし前記制御信号の値が所定範囲に含まれているか否かを判定し、前記所定範囲に含まれていなければ前回のバンドの情報にオフセット（offset）を加減算して前記所定範囲に含まれるように今回以降に用いるバンドを設定する請求項２記載のレーダ用ＰＬＬ回路。
【請求項４】
前記バンド設定部（２１）は、
前記モニタ部により制御信号の値をモニタし前記制御信号の値を所定の複数段階の低閾値及び複数段階の高閾値と比較し、前記制御信号の値が低閾値より小さいときには前記前回のバンドの情報に前記制御信号と低閾値との差に応じた倍数のオフセットを減算して今回以降に用いるバンドを設定し、前記制御信号の値が高閾値より大きいときには前記前回のバンドの情報に前記制御信号と高閾値との差に応じた倍数のオフセットを加算して今回以降に用いるバンドを設定する請求項２記載のレーダ用ＰＬＬ回路。
【請求項５】
前記バンド設定部は、今回のバンドとして設定する請求項１から４の何れか一項に記載のレーダ用ＰＬＬ回路。
【請求項６】
前記バンド設定部は、前記今回の次の次回のバンドとして設定する請求項１から４の何れか一項に記載のレーダ用ＰＬＬ回路。
【請求項７】
リファレンスクロックと前記マルチバンド制御発振部の出力信号を分周した信号との位相を比較した比較結果に基づいて前記制御信号に対応した周波数が何れのバンドに相当するかを事前にキャリブレーションするバンドキャリブレーション部（３０）、をさらに備え、
前記バンド設定部は、前記キャリブレーションした結果を参照してバンドを設定する請求項１記載のレーダ用ＰＬＬ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ用ＰＬＬ（Phase Locked loop）回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衝突防止や自動運転などの技術が数多く提案されており、レーダ技術を使用して自装置から物標までの距離を測定する技術が注目されている。例えば出願人は、自装置から物標までの距離を測定する装置として自動車用のミリ波帯レーダ装置を提案している。このレーダ装置の内部には各種電子部品が組み込まれるが、その電子部品の中に、電圧制御発振器を使用したＰＬＬ回路が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７９３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のレーダで使用されるＰＬＬ回路は、レーダの規格周波数帯域を満たすための第１レンジ、製造プロセスや電源電圧、温度（所謂ＰＶＴ）の変化によるばらつきを校正するための第２レンジ、変調周波数帯域を示す第３レンジ、を考慮して設計すると良い。これらのレンジを調整するときに適用できる技術として、マルチバンド構成の電圧制御発振器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
車載レーダ装置は、所謂ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）変調方式、鋸波変調方式、又は、チャープ波変調方式、などの各種変調方式を用いて変調信号の周波数を漸増／漸減させ、この生成信号をレーダ送信波として対象物に出力し、この対象物から受信した信号に基づいて対象物に関する情報を取得する方式を採用している。特許文献１記載のマルチバンドの電圧制御発振器をレーダ装置に適用すると、固定容量を切替えることでバンドを選択しながら、可変容量の変化分を変調周波数の漸増／漸減変化分として使用できる。
【０００６】
しかしながら、前述のような限られた変調方式を用いた場合、例えば自車の車載レーダ装置が他車に搭載された車載レーダ装置と同様の特定の変調方式を用いている場合などにはお互いに干渉することで誤認識、誤判断する虞がある。
【０００７】
このため発明者は、前述の変調方式において漸増／漸減する周波数幅より周波数可変幅を極力拡張し、例えば周波数を漸増／漸減させながら当該周波数をステップ変化又は周波数拡散するなどのユニークな周波数変化パターンを採用することで、他装置との間の干渉を極力発生させないようにすることを考慮している。
【０００８】
またレーダ装置は、規格周波数帯域に占められる変調周波数幅の割合が、特許文献１記載の携帯電話などの規格に比較して大きいため、特許文献１記載のマルチバンド構成の利点を受けにくくなる。すなわちレーダ装置においては、マルチバンド構成の可変容量の変化分を変調周波数の変化分として使用できるものの、ユニークな周波数変化パターンを実現するために、これ以上、可変容量による周波数可変幅を拡張することが実用上困難であるという事情がある。
【０００９】
本開示の目的は、周波数を漸増又は漸減させた信号を対象物に送信するようにしているレーダ装置に使用するＰＬＬ回路であり、当該漸増又は漸減可能な周波数幅よりも周波数可変幅をさらに拡張可能にできユニークな周波数変化パターンを容易に採用できるようにしたレーダ用ＰＬＬ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、基準信号を生成するＰＬＬ回路、前記基準信号に応じてレーダ送信波を生成し対象物に送信する送信部、及び、前記対象物から反射された反射信号を前記基準信号に応じて受信する受信部、を備えたレーダシステムを対象とし、前記のＰＬＬ回路を対象としている。この発明は、マルチバンド制御発振部と、バンド設定部と、制御指令出力部とを備える。マルチバンド制御発振部は、制御信号に応じて周波数を漸増／漸減するバンドを互いに離散して複数備えると共に複数のバンドの中から１つのバンドを選択切替可能に構成され、バンドが切替えられると切替られたバンドの中で制御信号に応じた周波数の信号を基準信号として生成する。バンド設定部は、マルチバンド制御発振器のバンドを設定する。制御指令出力部は、周波数を漸増／漸減する制御指令を出力する。
【００１１】
制御指令出力部が前回の第１スタート周波数からストップ周波数まで漸増／漸減する制御指令を出力終了した後、今回の第２スタート周波数から漸増／漸減する制御指令を出力開始する以前にバンド設定部が今回以降に用いるバンドを設定する。バンド設定部がバンドを設定してマルチバンド制御発振部が切り替えられた１つのバンドの中で制御信号に応じた周波数の信号を基準信号として生成することができるようになり、漸増又は漸減可能な周波数幅よりも周波数可変幅をさらに拡張可能にでき、ユニークな周波数変化パターンを容易に採用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における全体システムを概略的に示す電気的構成図
【図２】ＰＬＬ回路の電気的構成図
【図３】マルチバンドＶＣＯの構成例
【図４】マルチバンドＶＣＯのＶＣＯ周波数対ＶＣＯ制御電圧の特性図
【図５】レベルコンパレータとプリチャージ電圧印加部の構成例
【図６】処理動作を説明するフローチャート
【図７】バンドキャリブレーション処理の説明図（その１）
【図８】バンドキャリブレーション処理の説明図（その２）
【図９】バンドキャリブレーション処理の説明図（その３）
【図１０】周波数の変化パターンを示すタイミングチャート
【図１１】付随的効果の説明図
【図１２】第２実施形態におけるマルチレベルコンパレータの構成例
【図１３】第３実施形態における処理動作を説明するフローチャート
【図１４】周波数の変化パターンを示すタイミングチャート
【図１５】第４実施形態における処理動作を説明するフローチャート（その１）
【図１６】処理動作を説明するフローチャート（その２）
【図１７】周波数の変化パターンを示すタイミングチャート
【図１８】第５実施形態におけるＰＬＬ回路の電気的構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、レーダ用ＰＬＬ（Phase Locked loop）回路の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、下記の実施形態において同一又は類似する構成には、符号の十の位と一の位とに同一符号を付して説明を行っている。以下では、ミリ波レーダシステムに適用した形態を説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１から図１１は第１実施形態の説明図を示している。図１は全体システムの構成を概略的に示している。このミリ波レーダシステム１は、１チップ型の送受信機搭載ＩＣ２、送信アンテナ３、受信アンテナ４、制御器５、及び、基準発振回路６を備える。送受信機搭載ＩＣ２と制御器５とは１チップ化して構成しても良いし別体で構成しても良い。送受信機搭載ＩＣ２には、制御器５と、水晶発振器による基準発振回路６と、が接続されている。基準発振回路６は、ある基準周波数のリファレンスクロックを生成し、送受信機搭載ＩＣ２の内部の変復調信号生成部７にこのリファレンスクロックを出力する。
【００１５】
送受信機搭載ＩＣ２は、変復調信号生成部７、送信部８、受信部９、及び、回路制御レジスタ１０を備える。制御器５は、回路制御レジスタ１０にスタート周波数ｆstaなどの周波数指令、及び、中間周波数増幅器１９の増幅度などのパラメータを書き込むことに応じて送受信機搭載ＩＣ２内への指令処理及び回路制御処理を行う。送受信機搭載ＩＣ２は、半導体集積回路装置により構成されている。
【００１６】
変復調信号生成部７は、制御指令出力部としてのランプ波生成器１１、及び、ＰＬＬ回路１２を備える。ランプ波生成器１１は、回路制御レジスタ１０に入力される周波数指令に応じて、例えば時間的に周波数を漸増／漸減するための指令信号（スタート周波数ｆsta→ストップ周波数ｆsto）及び各種制御指令（ランプ制御信号Ramp_on）を生成しＰＬＬ回路１２に出力する。
【００１７】
ここでは、ランプ波生成器１１は鋸波を生成する場合について例示するが、採用する変調方式に応じて、例えばチャープ波、ＦＭＣＷ波などの時間的に漸増／漸減する信号を生成出力するブロックを用いても良く、時間的に漸増／漸減する信号を変調信号として生成する方式であれば変調方式は限られない。
【００１８】
変復調信号生成部７は、基準発振回路６のリファレンスクロックを入力すると、予め定められた規格周波数帯内において鋸波変調方式（所定の変調方式）により漸増／漸減して生成し、高精度のローカル信号として出力する。このローカル信号は、その周波数がＦmod／Ｎ（Ｎは、後述のＮ逓倍器１３、１７等による逓倍数）に調整され、送信部８、及び、受信部９に出力される。ここでは、変復調信号生成部７は、所定の変調方式により漸増／漸減して周波数Ｆmod／Ｎのローカル信号を生成する形態を示すが、周波数Ｆmodのローカル信号を生成しても良いし、この信号形態は限られない。
【００１９】
送信部８は、ローカル信号をＮ逓倍するＮ逓倍器１３、このＮ逓倍器１３が出力する信号を移相する移相器１４、及び、移相器１４の出力を増幅する増幅器１５、を備え、増幅器１５の増幅信号を出力する。Ｎ逓倍器１３は、変復調信号生成部７の出力をＮ逓倍するため、Ｎ逓倍器１３の出力信号の周波数は変調周波数Ｆmodになり、この信号が移相器１４により移相され増幅器１５により増幅される。したがって、送信部８の送信信号の周波数は変調周波数Ｆmodとなる。
【００２０】
この送信部８の送信信号は、送信アンテナ３を通じて外部にレーダ送信波として出力される。移相器１４は、Ｎ逓倍器１３から出力される信号の位相を変化させるために設けられる。図１には模式的に示しているが、送信アンテナ３は、例えばパッチアンテナによる平面型アンテナなどの複数のアンテナ素子により構成される。また移相器１４は、例えば送信アンテナ３を構成する複数のアンテナ素子の各々に１つずつ接続されており、それぞれのアンテナ素子に対応して位相を変化させる。これによりビームフォーミング技術により送信方向を調整できる。なお移相器１４は、線路切替型移相器や反射型移相器などを用いることができる。
【００２１】
図１に示すように、送信アンテナ３が出力するレーダ送信波は対象物Ｔに反射し反射信号を生じる。この反射信号は受信アンテナ４に入力される。受信アンテナ４もまた例えばパッチアンテナによる平面型アンテナなどにより構成されレーダ波を受信する。これらの送信アンテナ３及び受信アンテナ４のアンテナ素子は、図示していないが互いに隣接するアンテナ素子との間隔が等距離となるように平行に配置されている。
【００２２】
他方、受信部９は、低雑音増幅器１６、Ｎ逓倍器１７、混合器１８、中間周波数増幅器１９、及び、Ａ／Ｄ変換器２０を備える。受信部９は、受信アンテナ４を通じて信号を受信する。低雑音増幅器１６は、所定の増幅度により受信信号を増幅し、この増幅信号を混合器１８に出力する。Ｎ逓倍器１７は、変復調信号生成部７により出力される信号をＮ逓倍し混合器１８に出力する。
【００２３】
混合器１８は周波数変換部として構成され、低雑音増幅器１６の出力信号とＮ逓倍器１７が出力する変調信号とを混合し、この混合され周波数変換された信号を中間周波数増幅器１９に出力する。中間周波数増幅器１９は、例えば可変増幅器により構成され、回路制御レジスタ１０に設定された増幅度により増幅し、この増幅された信号をＡ／Ｄ変換器２０に出力する。Ａ／Ｄ変換器２０は、この増幅されたアナログ信号をデジタル変換し制御器５に出力する。制御器５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータ（何れも図示せず）により構成され、受信部９にて変換されたデジタルデータを取得する。
【００２４】
このミリ波レーダシステム１は、このような構成を採用することで例えば車両前方にレーダ波を送信可能に搭載され、ミリ波（例えば８０ＧＨｚ帯：７６．５ＧＨｚ）帯のレーダ波を送受信し、制御器５が受信部９から取得したデジタルデータに基づく信号処理を実行することで対象物Ｔに関する情報を算出する。この対象物Ｔは、例えば先行車両等の他車両や路上の路側物等である。この対象物Ｔに関する情報としては、例えば、距離や相対速度、方位等による情報である。
【００２５】
＜ＰＬＬ回路１２の構成説明＞
以下、本実施形態の特徴の一部となるレーダ用ＰＬＬ回路１２の構成例を詳細説明する。このＰＬＬ回路１２は、バンド設定部としてのバンド制御ロジック２１、モニタ部としてのレベルコンパレータ２２、電圧制御発振器（マルチバンド制御発振部相当：以下、ＶＣＯと称す）２３、分周器２４、ＭＭＤ（Multi Modulus Divider）２５、位相比較器２６、ループフィルタとなるローパスフィルタ２７、プリチャージ電圧印加部２８、小数点演算ロジック部２９、及び、バンドキャリブレーション部３０、を備え、ランプ波生成器１１による各種信号を入力して動作する。
【００２６】
プリチャージ電圧印加部２８は、プリチャージ電圧Ｖchargeを初期電圧としたＶＣＯ制御電圧（制御信号相当）ＶｃをＶＣＯ２３に出力する。このプリチャージ電圧印加部２８は、図２に示すように直流電圧源２８ａ及びプリチャージ用のスイッチ２８ｂにより構成され、直流電圧源２８ａはプリチャージ用のスイッチ２８ｂがオンされているときにプリチャージ電圧ＶchargeをＶＣＯ制御電圧Ｖｃとして出力する。
【００２７】
ＶＣＯ２３は、入力されるＶＣＯ制御電圧Ｖｃに応じた電圧を出力するように構成され、詳細には図３に一例を示すように構成されている。図３のＶＣＯ２３は、所謂マルチバンド型のＬＣ共振型発振回路により構成され、定電流源３１と、インダクタ３２、３３と、固定容量素子３４〜３７と、制御スイッチ３８〜３９と、電圧制御容量部４０と、一対のＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ４１，４２と、を備える。
【００２８】
ＭＯＳトランジスタ４１及び４２は、これらのソースが共通接続されると共に互いにゲートとドレインとが交差結合されている。このＭＯＳトランジスタ４１及び４２の共通ソースとグランドとの間には定電流源３１が接続されている。また、各ＭＯＳトランジスタ４１及び４２のドレインと電源電圧ＶＤＤの供給ノードとの間にはインダクタ３２，３３がそれぞれ接続されている。また、各ＭＯＳトランジスタ４１及び４２のドレイン間には制御スイッチ３８及び固定容量素子３４及び３５が直列に接続されており、さらに、制御スイッチ３９及び固定容量素子３６及び３７が直列に接続されている。
【００２９】
これらの制御スイッチ３８，３９及び固定容量素子３４〜３７は、一対のＭＯＳトランジスタ４１及び４２のドレイン間に複数並列接続されている。この図３には、これらの制御スイッチと固定容量素子との直列回路は２つしか図示していないが、実際には必要なバンドの階調数に対応した個数（例えば８個：bit＝２５６階調）だけ並列接続されている。固定容量素子３４及び３５は同一容量値に設定されており、固定容量素子３６及び３７もまた同一容量値に設定されている。
【００３０】
並列接続された複数の固定容量素子３４及び３５の合成容量と固定容量素子３６及び３７の合成容量との比率は、例えば、基準容量値の２のｍ乗（ｍ＝０、１、２…）の比率に設定されている。制御スイッチ３８〜３９は、バンド制御ロジック２１から与えられる制御信号に応じてオン・オフ切替可能になっている。したがって、バンド制御ロジック２１が制御信号をＶＣＯ２３の各制御スイッチ３８〜３９に与えることで各制御スイッチ３８〜３９のオン・オフ状態が決定され、これによりＶＣＯ２３の周波数変動範囲が固定化される。この周波数変動範囲がバンドと称されており、バンド制御ロジック２１が各制御スイッチ３８及び３９のオン・オフ状態を切り替えることで複数の互いに離間したバンドのうちのいずれか１つのバンドに固定化でき、これによりマルチバンドの周波数変動範囲を設定できる。
【００３１】
また、両ＭＯＳトランジスタ４１及び４２のドレイン間には電圧制御容量部４０が接続されている。この電圧制御容量部４０は、それぞれドレインソース間が共通接続されたＭＯＳトランジスタ４３及び４４を一対備えている。電圧制御容量部４０は、これらの一対のＭＯＳトランジスタ４３及び４４のゲート−ドレインソース共通接続ノードをＭＯＳトランジスタ４１及び４２のドレイン間に直列接続することで構成される。ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが電圧制御容量部４０に与えられることで、電圧制御容量部４０の容量値が変化する。ＶＣＯ２３の発振周波数が変化するため、ＶＣＯ２３は、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃに応じた周波数の信号を出力できる。
【００３２】
図４はマルチバンドの周波数変動範囲を示している。図４の一本の実線ラインは、１バンドにおけるＶＣＯ制御電圧Ｖｃに対するＶＣＯ２３の出力周波数の変動範囲を示しており、マルチバンドの周波数変動特性は、このバンドを互いに離間して複数備えた周波数特性となる。ＶＣＯ２３は、前述の構成によりこれらの複数のバンドの中から１つのバンドを選択切替可能に構成されている。
【００３３】
この図４に示すように、ＶＣＯ２３は、レーダシステム１の規格周波数帯域ｆｚ、１バンドで有効となる周波数帯域ｆｖ（すなわち変調帯域）、を考慮して設計することが望ましいが、この他、製造プロセスや電源電圧、環境温度の変化（所謂ＰＶＴ）によるばらつきを校正するためのマージンレンジｆｍｕ及びｆｍｄを設けることが望ましい。
【００３４】
このマージンレンジｆｍｕ及びｆｍｄは、レーダシステム１の規格周波数帯域ｆｚの上下に設けられており、これによりＰＶＴバラつきに伴いＶＣＯ２３の出力周波数が上下動したとしても、規格周波数帯域ｆｚ内の変動範囲をカバーすることができ、ＰＶＴバラつきによる悪影響を回避できる。
【００３５】
ところで一般に、ＶＣＯ２３の周波数変化範囲を広く構成したい場合、図４の一点鎖線の電圧変化特性Ｖｏに示すように、固定容量素子３４〜３７を設けることなくＶＣＯ制御電圧Ｖｃの変化に応じた電圧制御容量部４０の容量変化だけで全ての周波数範囲ｆｚ＋ｆｍｕ＋ｆｍｄをカバーするように回路構成することが考えられる。しかし、このような構成を採用したときには、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃ−出力電圧Ｖｏの特性が急峻になりすぎる。このため、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃにノイズが重畳してしまうと、このノイズに応じてＶＣＯ２３の出力信号の周波数変化量が大きくなり好ましくない。このため本実施形態では、制御スイッチ３８及び３９を用いて固定容量素子３４〜３７を切替えるマルチバンド構成を採用している。これにより、ＶＣＯ２３の変換利得の感度を低く抑えることができ、良好なノイズ特性を得ることができる。
【００３６】
さて図２に示す分周器２４は、このＶＣＯ２３の出力信号を分周し数ＧＨｚ帯に周波数変換してＭＭＤ２５に出力する。他方、ランプ波生成器１１は、時間的に傾斜変化する鋸波の信号をデジタル信号として生成し、このデジタル信号を小数点演算ロジック部２９に出力する。
【００３７】
小数点演算ロジック部２９は、ＭＭＤ２５の分周比を決定するための分周比設定モジュールであり、必要とする動作周波数に応じてランプ波生成器１１から与えられるデジタル信号を変更してＭＭＤ２５に与える値、すなわち分周比を変更して当該ＭＭＤ２５に与える。ＭＭＤ２５は、ＶＣＯ２３から分周器２４を経て得られる出力を再度分周するためのマルチモジュールディバイダであり、小数点演算ロジック部２９から与えられる分周比に応じて分周器２４の出力信号を再度分周し位相比較器２６及びバンドキャリブレーション部３０に出力する。位相比較器２６は、リファレンスクロックとＭＭＤ２５の出力との位相差に応じて信号出力し、ＬＰＦ２７はこの信号をローパスフィルタ処理し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃとしてレベルコンパレータ２２及びＶＣＯ２３に出力する。
【００３８】
図５はレベルコンパレータ２２と共にプレチャージ電圧印加部２８の電圧源２８ａの構成例を示している。レベルコンパレータ２２は、差動対４５ａ，４５ｂ、能動負荷４６ａ，４６ｂ及び電流源４７ａ，４７ｂによる図示形態のコンパレータ４８ａ，４８ｂを２組備えると共に電源電圧Ｖｄｄを分圧する分圧回路４９を備え、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃをモニタするモニタ部として機能する。
【００３９】
分圧回路４９は、電源電圧Ｖｄｄ−グランドＧＮＤの供給ノードに抵抗５０〜５３を直列接続して構成され、電源電圧Ｖｄｄを分圧した中間電圧（例えばＶｄｄ／４）をプリチャージ電圧Ｖchargeとして生成する。また分圧回路４９は、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの上限電圧に対応した上限値ＶtHをプリチャージ電圧Ｖchargeよりも高電圧で分圧生成出力し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの下限電圧に対応した下限値ＶtLをプリチャージ電圧Ｖchargeよりも低電圧で分圧出力する。
【００４０】
一方のコンパレータ４８ｂは、分圧回路４９により生成される下限値ＶtLを入力し、この下限値ＶtLとＶＣＯ制御電圧Ｖｃとをレベル比較してフラグＶtL_hitとしてシングルエンド出力する。他方のコンパレータ４８ｂは、分圧回路４９により生成される上限値ＶtHを入力し、この上限値ＶtHとＶＣＯ制御電圧Ｖｃとをレベル比較してフラグＶtH_hitとしてシングルエンド出力する。すると、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが下限値ＶtL未満になるとフラグＶtL_hitが変化し、上限値ＶtHを超えるとフラグＶtH_hitが変化する。このため、レベルコンパレータ２２は、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが下限値ＶtL，上限値ＶtHと比較して何れの範囲のレベルであるかを検出できる。
【００４１】
またプレチャージ電圧印加部２８の電圧源２８ａは、分圧回路４９の分圧電圧をプリチャージ電圧Ｖchargeとして取得し、電圧バッファ２８ｃからスイッチ２８ｂを通じてＶＣＯ制御電圧Ｖｃとして出力するように構成されている。
【００４２】
鋸波変調方式を用いて１つのバンド内で周波数を漸増するときには、図４に示したように、比較的低いＶＣＯ制御電圧Ｖｃに対応したスタート周波数ｆstaを低い周波数とし、比較的高いＶＣＯ制御電圧Ｖｃに対応したストップ周波数ｆstoを高い周波数とすることが望ましい。すると、電圧制御容量部４０の容量値の変化に応じた可変周波数幅を極力広く保持できる。
【００４３】
このような条件を満たすスタート周波数ｆstaに対応させるＶＣＯ制御電圧Ｖｃを、電源電圧Ｖｄｄの半値よりも低い値（例えばＶｄｄ／４）とすると良い。このとき上限値ＶtH及び下限値ＶtLは、この電源電圧Ｖｄｄの半値よりも低い値（例えばＶｄｄ／４）に合わせて、それぞれ電源電圧Ｖｄｄの半値よりも低い前記の値よりもわずかに大きな値又は小さな値（例えばＶｄｄ／４＋０．１Ｖ、Ｖｄｄ／４−０．１Ｖ）に設定される。この上限偏差及び下限偏差（例えば０．１Ｖ）は互いに同一値に設定されている。バンド制御ロジック２１は、これらのフラグＶtH_hit及びＶtL_hitを参照することで、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが上限値ＶtH及び下限値ＶtLの範囲内であるか否かを判定できる。
【００４４】
図５の回路構成を考慮すれば、プリチャージ電圧Ｖchargeは、判定用の上限値ＶtH、下限値ＶtLとＰＶＴ（プロセス、電源電圧、温度の変動）に応じて同様に線形的に変化する関係とされているため、その電圧差は当該ＰＶＴの影響を受けることなく安定出力されるようになる。
【００４５】
他方、図２に示すランプ波生成器１１は、バンド制御ロジック２１にランプ制御信号Ramp_onを送信する。バンド制御ロジック２１は、このランプ制御信号Ramp_onを入力すると共に、レベルコンパレータ２２の出力を入力し、これら入力された信号に応じてＶＣＯ２３の制御スイッチ３８〜３９をオンまたはオフに制御することでＶＣＯ２３のバンドを選択するように構成されている。なお、図２にはランプ制御信号Ramp_onと並行に比較制御信号Comp_onを図示しているが、本実施形態ではこの比較制御信号Comp_onを用いることなく処理が行われる。この比較制御信号Comp_onは後述の第３実施形態において比較タイミングを計るために用いられるものであり、第３実施形態の説明を理解し易くするために図示している。
【００４６】
ＶＣＯ２３は、バンド制御ロジック２１により制御スイッチ３８〜３９がオン又はオフに制御されることで、ローパスフィルタ２７を通じて入力されるＶＣＯ制御電圧Ｖｃに応じて例えば４０ＧＨｚ帯の基準信号を出力する。またバンドキャリブレーション部３０は、ＭＭＤ２５の出力とリファレンスクロックとを入力し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃのスタート周波数ｆstaに対応したバンドをキャリブレーションするために設けられており、例えば２分探査方式を用いて自動的にバンドを切り替えるように構成されている。リファレンスクロックは基準となる周波数のクロック信号である。バンドキャリブレーション部３０は、リファレンスクロックとＶＣＯ２３の出力信号を分周器２４及びＭＭＤ２５により分周した信号との位相を比較した比較結果に基づいてＶＣＯ制御電圧Ｖｃに対応した周波数が何れのバンドに対応するかをキャリブレーションする。
【００４７】
上記構成の動作について、図６のフローチャート及び図７〜図９の説明図を用いて説明する。
バンドキャリブレーション部３０は、図６のＳ１においてスタート周波数ｆsta（０）にてバンドキャリブレーション処理を実行する。このときバンドキャリブレーション部３０は、ＰＬＬループ（例えばＬＰＦ２７の出力）をオープンとし、プリチャージ電圧印加部２８のスイッチ２８ｂをオンして電圧源２８ａの出力をＶＣＯ制御電圧Ｖｃとしてプリチャージ電圧Ｖchargeに固定し、設定されたスタート周波数ｆsta（０）の分周比に合わせてマルチバンドの中心バンド（例えば２５６階調の場合にはバンドｂ１２８）から二分探索法を用いて順次切り替える。
【００４８】
この２分探索法に沿ったバンドの切替パターンの一例を図７に示している。図７に示すように、バンドキャリブレーション部３０は、タイミングＢcal_startにてバンドを中心バンドｂ１２８に設定し、ＭＭＤ２５の出力とリファレンスクロック出力との位相差に応じてバンドを切替える。バンドの切替方法はバンド制御ロジック２１により制御スイッチ３８〜３９をオンまたはオフに制御することで行われる。
【００４９】
バンドキャリブレーション部３０は、このような処理をビット数（例えば８）だけ繰り返すことでスタート周波数ｆsta（０）に対応した最適なバンドｂｎを選択する。そしてバンドキャリブレーション部３０は、スタート周波数ｆsta（０）に対応した最適なバンドｂｎをタイミングＢcal_finishにて決定した後、期間Ｔ２においてプリチャージ電圧印加部２８のスイッチ２８ｂをオフすると共にＰＬＬループをクローズとしてＰＬＬを位相ロックさせる。これにより２分探査方式でバンドを切替えながら最適なバンドｂｎを選択してＰＬＬロックできる。図８には２分探索法によるバンドの切替方法を概略的に示しているが、この２分探索法を適用することで例えば８ビット＝２５６個のバンドのうち何れかのバンドを最適バンドｂｎとして選択できる。
【００５０】
図６に示すように、バンド制御ロジック２１は、Ｓ２においてバンドキャリブレーション部３０により調整されたバンドｂｎをバンドＢ（０）として記憶し、Ｓ３において入力された周波数指令に応じてスタート周波数ｆsta（０）を設定し、Ｓ４においてバンドＢ（０）を設定し、Ｓ５においてチャープパターンＣha（０）に沿って時間経過に伴い周波数を徐々に変化（すなわち漸増又は漸減）させるチャープ処理を開始する。
【００５１】
図９はチャープ処理による周波数変化を示している。アップチャープ制御する形態を説明するならば、図９に示すように、１つのバンドｂｎにおいては、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃをスタート電圧Ｖc_startからストップ電圧Ｖc_stopまで上昇変化させることで、発振周波数をスタート周波数ｆstaからストップ周波数ｆstoまで変化させることになる。
【００５２】
例えば図１０に示すように、ユニークな周波数変化パターンとして、ステップ状にスタート周波数を変化させながらアップチャープ制御する形態を説明する。
図１０に示すように、ランプ波生成器１１が、タイミングｔ０においてバンド制御ロジック２１にランプ制御信号Ramp_onの立ち上がり信号を出力すると共に小数点演算ロジック２９に制御信号を出力することで、スタート周波数ｆsta（０）からチャープパターンＣha（０）に沿って周波数を単調線形増加させて変化させる。このとき、ランプ波生成器１１は、チャープパターンＣha（０）に沿って変化させた最終周波数をストップ周波数ｆsto（０）とし、このストップ周波数ｆsto（０）に達したタイミングｔ１においてランプ制御信号Ramp_onを立ち下げる。これにより、Ｓ６においてチャープパターンＣha（０）のチャープ処理を終了する。
【００５３】
この後、ランプ波生成器１１は、図６のＳ７において変数ｎを１に設定すると共にバンドＢ（ｎ）をバンドＢ（０）と等しくし、Ｓ８においてこの変数ｎに対応したスタート周波数ｆsta（ｎ）に設定し、Ｓ９において変数ｎに対応したバンドＢ（ｎ）に設定する。
【００５４】
このとき、バンドＢ（ｎ）はバンドｂｎのまま維持されるが、周波数がスタート周波数ｆsta（１）に設定されることになる。本実施形態では、このスタート周波数ｆsta（１）はスタート周波数ｆsta（０）よりも高くストップ周波数ｆsto（０）よりも低い中間周波数に設定されている。このためＳ８、Ｓ９においては、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの制御電圧をバンドｂｎにおけるスタート周波数ｆsta（１）に対応した電圧に急激に変化させることになる。
【００５５】
ランプ波生成器１１は、ＰＬＬループにおける位相ロック制御時間を考慮した予め定められる所定時間の経過後のタイミング（図１０のｔ１ａのタイミング）でレベルコンパレータ２２及びバンド制御ロジック２１にランプ制御信号Ramp_onを出力し、バンド制御ロジック２１はこのランプ制御信号Ramp_onを受け付けた後のタイミングにおいて、レベルコンパレータ２２の出力フラグＶtH_hit，ＶtL_hitを参照し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが上限値ＶtH，下限値ＶtLで規定される何れの範囲内のレベルであるかを判定する。
【００５６】
バンド制御ロジック２１は、図６のＳ１０においてＶＣＯ制御電圧Ｖｃ＜下限値ＶtLであるか否かをレベルコンパレータ２２の出力フラグＶtL_hitに応じて判定し、Ｓ１０でＹＥＳと判定したときには、Ｓ１１において次回のバンドＢ（ｎ＋１）＝Ｂ（ｎ）−（offset）とする。すなわちバンドＢ（ｎ＋１）の周波数をオフセット周波数offset分だけ下げるバンドとする。
【００５７】
またバンド制御ロジック２１は、図６のＳ１０でＮＯと判定したときには、Ｓ１２に移行し、Ｓ１２においてＶＣＯ制御電圧Ｖｃ＞上限値ＶtHであるか否かをレベルコンパレータ２２の出力フラグＶtH_hitに基づいて判定する。バンド制御ロジック２１は、Ｓ１２でＹＥＳと判定したときには、Ｓ１３において次回のバンドＢ（ｎ＋１）＝Ｂ（ｎ）＋（offset）とするようにランプ波生成器１１に指令する。すなわちランプ波生成器１１は、バンドｂｎの周波数をオフセット周波数offset分だけ上げるバンドとする。
【００５８】
このオフセット周波数offsetは、ＶＣＯ利得Ｋｖ［ＧＨｚ／Ｖ］とバンド周波数ステップ［ＭＨｚ／ｃｏｄｅ］に基づいて設定可能な周波数となる。例えば、ＶＣＯ利得Ｋｖ＝１．２［ＧＨｚ／Ｖ］、バンド周波数ステップ＝４０［ＭＨｚ／ｃｏｄｅ］、レベルコンパレータ２２の閾値電圧を上限値ＶtH＝Ｖcharge＋０．１［Ｖ］に設計すると、オフセット周波数offset＝＋３［ｃｏｄｅ］と見積もることができ、この値＋３だけバンドｂｎを変化させることで対応させることができる。またバンド制御ロジック２１は、Ｓ１０及びＳ１２で共にＮＯと判定したときには、Ｓ１４に移行し、Ｓ１４において次回のバンドＢ（ｎ＋１）＝Ｂ（ｎ）とするようにランプ波生成器１１に指令する。すなわちランプ波生成器１１は次回のバンドＢ（ｎ＋１）を今回のバンドＢ（ｎ）と同一とする。
【００５９】
そしてランプ波生成器１１は、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１４にてそれぞれ設定されたバンドＢ（ｎ＋１）を内部メモリに記憶し、Ｓ１６においてｎ回目のチャープ処理を開始し、Ｓ１７においてｎ回目のチャープ処理を終了し、Ｓ１８においてｎ＝ｎ＋１としてＳ８に処理を戻して繰り返す。
【００６０】
すなわち、これらの図６のＳ８〜Ｓ１８においては、ランプ制御信号Ramp_onの立ち下がりタイミングにおいて、１サイクル遅れのバンドＢ（ｎ＋１）を更新している。このため、次回のランプ制御信号Ramp_onの立上りタイミングｔ３の前のタイミングｔ２で余裕を持ってバンドＢ（ｎ＋１）を設定できるようになる。これにより、バンドＢ（ｎ＋１）を設定する直前に、バンドＢ（ｎ）で設定可能な周波数帯から外れているか否かを判定するための判定処理時間が必要なくなる。
【００６１】
その後の処理については、図１０に示したように、ランプ波生成器１１がｎをインクリメントしながら、スタート周波数ｆsta（２）、ｆsta（３）、ｆsta（４）…、ストップ周波数ｆsto（２）、ｆsto（３）…、に設定してチャープ処理を行いつつ、バンド制御ロジック２１が２回のチャープ処理毎にＶＣＯ２３の設定バンドをオフセット周波数offsetに対応したバンドに変更する。本実施形態では、スタート周波数ｆsta（ｎ）は、その前のループ周期ｎ−１のスタート周波数ｆsta（ｎ−１）よりも高くストップ周波数ｆsto（ｎ−１）よりも低く設定されている。このため、図１０に示すように、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが２回ごとに上限値ＶtHを上回るようになり、バンドｂｎを２回毎にオフセット周波数offsetを加算した周波数に対応したバンドに調整することになる。
【００６２】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
本実施形態によれば、１つのバンド内でアップチャープ（漸増）する周波数幅を極力広く保つことができ、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃを飽和させることなく制御できる。しかも、この１つのバンド内で漸増する周波数幅よりも周波数可変幅をさらに拡張してステップ状に変化させることができるようになり、ユニークな周波数変化パターンを採用できるようになる。
【００６３】
また、ランプ波生成器１１が、前回のスタート周波数ｆsta（０）（第１スタート周波数相当）からストップ周波数fsto（０）まで漸増するランプ制御信号Ramp_onを出力終了した後、今回のスタート周波数ｆsta（１）（第２スタート周波数相当）から漸増するランプ制御信号Ramp_onを出力開始する以前に、バンド制御ロジック２１が次回のスタート周波数ｆsta（２）に用いるバンドＢ（２）を設定しているため、たとえ前述したようなユニークな周波数変化パターンを採用する場合においても余裕を持って周波数バンドｂｎを設定できるようになる。
【００６４】
特に、ステップ状に周波数を段階的に変化させるようにしているため、より多くの周波数変化パターンを用いてレーダシステム１を制御することができ、他装置との間の干渉を極力防止できるようになる。
【００６５】
また、ランプ波生成器１１が、第２スタート周波数ｆsta（１）から漸増するランプ制御信号Ramp_onを出力開始する前に、入力される周波数指令に応じて変化するＶＣＯ制御電圧Ｖｃをレベルコンパレータ２２によりモニタし、バンド制御ロジック２１がこのＶＣＯ制御電圧Ｖｃに応じてバンドＢを設定している。より詳細な例としては、バンド制御ロジック２１は、レベルコンパレータ２２によりＶＣＯ制御電圧Ｖｃをモニタし、このＶＣＯ制御電圧Ｖｃが所定範囲に含まれているか否かを判定し、所定範囲に含まれていなければ前回のバンドＢ（ｎ）にオフセットを加減算して所定範囲に含まれるように今回以降の次回に用いるバンドＢ（ｎ＋１）を設定している。このような処理を行うことにより、実際のＶＣＯ制御電圧Ｖｃに合わせてバンドＢを調整できるようになり、ＰＶＴバラつきの影響があったとしてもこの影響に合わせたバンドＢに設定できる。
【００６６】
＜第１実施形態の付随的効果の説明＞
図１１は付随的効果を説明するための説明図を示している。第１実施形態においては、レベルコンパレータ２２を用いて条件判断処理Ｓ１０、Ｓ１２をしているため、電源電圧や温度の変化などの影響によりＶＣＯ２３の発振周波数が変動するような場合においても、この変動の影響を吸収するようにリアルタイムに補正できる。
【００６７】
図１１は、温度変化に応じたＶＣＯ２３の出力周波数対ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの依存性を示している。例えば、バンドキャリブレーション部３０がスタート周波数ｆsta（０）にてバンドキャリブレーションした後、集積回路２の内部発熱により温度上昇するとＶＣＯ２３の出力周波数が低くなる傾向にある。図１１の「ｂｎ＠room」→「ｂｎ＠high-temp」特性参照。
【００６８】
この場合、ＶＣＯ２３の出力周波数を規定のスタート周波数ｆstaに設定するためには、第１実施形態の構成を用いることでバンドｂｎをオフセット補正しバンドｂｍに切替える。これによりＶＣＯ制御電圧Ｖｃを下限値ＶtLと上限値ＶtHとの範囲に収めることができる。したがって、たとえ環境温度が上昇したとしてもＶＣＯ制御電圧Ｖｃを下限値ＶtLと上限値ＶtHとの間の範囲内に設定することで規定のスタート周波数ｆstaに設定できるようになる。
【００６９】
ここで、例えば車両用途に適用した場合など、バッテリの消費電流増大に伴い電源電圧が降下することもあるが、この場合も同様にバンドの設定を行うことでスタート周波数ｆstaのＶＣＯ制御電圧Ｖｃを下限値ＶtLと上限値ＶtHとの間に設定できる。すなわち、レベルコンパレータ２２を用いることで、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃをキャリブレーションの初期状態に補正できる。
【００７０】
要するに、ＰＶＴバラつきの影響に応じてバンド周波数のＶＣＯ制御電圧Ｖｃの依存特性が変化しても、スタート周波数ｆstaに対応したＶＣＯ制御電圧Ｖｃが所定範囲になるようにバンドを設定できる。
また、図１及び図２に示すようにハードウェア上で用意することによりソフトウェアにより設計変更しやすくなる。
【００７１】
（第２実施形態）
図１２は第２実施形態の追加説明図を示している。例えば、急激に電源電圧が変動した場合などには、ＶＣＯ２３の出力周波数の変動が大きくなる虞もある。また例えば、周波数変化パターンをユニークなものとするときに所謂周波数拡散技術を用いてスタート周波数ｆstaを周波数ホッピングするように設定することもある。
【００７２】
このような場合、第１実施形態の図５に示したレベルコンパレータ２２を用いると、例えば環境変化に伴う周波数変動、又は／及び、周波数ホッピングパターンによる周波数変動に追従するためには、周波数変動に１回追従するだけでも、図６に示したＳ８〜Ｓ１８の処理を複数回ループさせることが必要となり時間を要してしまう。
【００７３】
このような場合、図５のレベルコンパレータ２２に代えて、図１２に示すマルチレベルコンパレータ１２２を用いることが望ましい。図１２に示すように、マルチレベルコンパレータ１２２は、プリチャージ電圧Ｖchargeに対する閾値を等間隔（例えば０．０５Ｖ）で複数用意し、それぞれ、コンパレータ５４〜６１を用いてＶＣＯ制御電圧Ｖｃと比較することで、プリチャージ電圧Ｖchargeに対するＶＣＯ制御電圧Ｖｃの電圧偏差を検出する。
【００７４】
バンド制御ロジック２１が、マルチレベルコンパレータ１２２のコンパレータ５４〜６１の比較結果をフラグとして参照することで、単位オフセット量offsetに対して何倍のオフセット量を変化させればよいか判定できる。この図１２に示す例では、閾値の偏差に対してオフセット量offsetを線形的、段階的に変化させている例を示している。この図１２に示す例では、閾値は、低閾値Ｖcharge−０．０５、Ｖcharge−０．１、Ｖcharge−０．１５、Ｖcharge−０．２…、高閾値Ｖcharge＋０．０５、Ｖcharge＋０．１、Ｖcharge＋０．１５、Ｖcharge＋０．２…として用意されており、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの値に応じて生じるフラグをそれぞれ高閾値フラグＶtH_hit（０〜ｋ）、低閾値フラグＶtL_hit（０〜ｋ）としている。これらの高閾値フラグＶtH_hit（０〜ｋ）、が発生したときにはオフセットを、ＶtH（０）→offset、ＶtH（１）→２×offset、ＶtH（２）→３×offset、ＶtH（３）→４×offset、とし、低閾値フラグＶtL_hit（０〜ｋ）が発生したときにはオフセットを、ＶtL（０）→−offset、ＶtL（１）→−２×offset、ＶtL（２）→−３×offset、ＶtL（３）→−４×offset、…とするように設定している。
【００７５】
これにより、閾値に対する超過量又は減少量を段階的に設定でき、より少ない回数（例えば１回）のループ処理を行うことで、例えばＰＶＴまたは周波数ホッピングパターンに基づく周波数の変動に追従させることができる。
【００７６】
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
要するに本実施形態によれば、より少ない処理回数で周波数ホッピングするように周波数を周波数拡散変化させることができ、ユニークな周波数変化パターンを採用できる。
【００７７】
さらに、本実施形態によれば、マルチレベルコンパレータ１２２によりＶＣＯ制御電圧Ｖｃをモニタし、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃを所定の複数段階の低閾値Ｖcharge−０．０５…及び、複数段階の高閾値Ｖcharge＋０．０５…と比較し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが低閾値より小さいときには前回のバンドＢ（ｎ）の情報にＶＣＯ制御電圧Ｖｃと低閾値Ｖcharge−０．０５…との差に応じた倍数のオフセットoffsetを減算して今回以降となる次回のバンドＢ（ｎ＋１）を設定し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが高閾値Ｖcharge＋０．０５…より大きいときには前回のバンドＢ（ｎ）の情報にＶＣＯ制御電圧Ｖｃと高閾値Ｖcharge＋０．０５…との差に応じた倍数のオフセットを加算して今回以降となる次回のバンドＢを設定するようにしている。このため、より少ない回数の処理でＰＶＴまたは周波数ホッピングパターンに基づく周波数の変動に追従させることができる。
【００７８】
（第３実施形態）
図１３及び図１４は第３実施形態の追加説明図を示している。第１実施形態で説明した処理ステップと同様の処理を行う処理ステップについては同一のステップ番号を付して説明を省略し、又は、類似の処理を行う処理ステップについては添え字「ａ」を付して説明する。また、本実施形態では、第２実施形態で説明したマルチレベルコンパレータ１２２を用いた形態を説明する。
【００７９】
例えば、周波数ホッピングなどの技術を用いてスタート周波数ｆstaをランダムに設定するときには、第１実施形態に示したような１サイクル遅れのバンドＢ（ｎ＋１）の設定方法（次回のバンドの設定相当）では変化量を正しく設定できない虞がある。このようなときには、極力リアルタイムに補正することが望ましい。そこで本実施形態では、図１３に示したフローチャートの処理を実行することで、前回のバンドＢ（ｎ−１）を利用して今回のバンドＢ（ｎ）を設定できるようにする。
【００８０】
まずバンドキャリブレーション部３０は、Ｓ１においてスタート周波数ｆsta（０）でバンドキャリブレーション処理を実行する。そしてバンド制御ロジック２１は、Ｓ２においてバンドキャリブレーションにより調整されたバンドＢ（０）を記憶し、Ｓ３においてスタート周波数ｆsta（０）を設定し、Ｓ４においてバンドＢ（０）を設定し、Ｓ５においてチャープパターンＣha（０）に沿って時間経過に伴い周波数を徐々に変化（すなわち漸増又は漸減）させるチャープ処理を開始する。
【００８１】
例えば、アップチャープ制御する形態を説明するならば、ランプ波生成器１１はタイミングｔ１０においてランプ制御信号Ramp_onを立ち上がり信号を出力すると共に小数点演算ロジック２９に制御信号を出力することで、スタート周波数ｆsta（０）からチャープパターンＣha（０）に沿って周波数を単調線形増加させて変化させる。
【００８２】
このときランプ波生成器１１は、チャープパターンＣha（０）に沿って変化させた最終周波数をストップ周波数ｆsto（０）とし、このストップ周波数ｆsto（０）に達したタイミングｔ１１においてランプ制御信号Ramp_onを立ち下げる。これにより、Ｓ６においてチャープパターンＣha（０）のチャープ処理を終了する。タイミングｔ１０〜ｔ１１のＲａｍｐ時間参照。
【００８３】
この後、ランプ波生成器１１は、図１３のＳ７ａにおいて変数ｎを１に設定し、Ｓ８においてこの変数ｎに対応したスタート周波数ｆsta（ｎ）に設定する。本実施形態では、このスタート周波数ｆsta（１）はスタート周波数ｆsta（０）よりも高くストップ周波数ｆsto（０）よりも低い中間周波数に設定されている。このとき、バンドＢ（ｎ）はバンドｂｎのまま維持されるが、周波数がスタート周波数ｆsta（１）に設定されることになる。このためＳ８においては、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの制御電圧をバンドｂｎにおけるスタート周波数ｆsta（１）に対応した電圧に急激に変化させることになる。
【００８４】
ランプ波生成器１１は、ＰＬＬループにおける位相ロック制御時間を考慮した予め定められる所定時間の経過後のタイミング（図１４のｔ１２）でマルチレベルコンパレータ１２２及びバンド制御ロジック２１に比較制御信号Comp_onの立ち上がり信号を出力し、バンド制御ロジック２１はこの比較制御信号Comp_onの立ち上がり信号を受け付けたタイミングにおいてマルチレベルコンパレータ１２２の低閾値フラグＶtL（０〜ｋ），高閾値フラグＶtH（０〜ｋ）（以下、()内の０〜ｋを必要に応じて省略する）を参照し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが閾値ＶtL（），ＶtH（）で規定される何れの範囲内のレベルとなっているかを判定する。
【００８５】
バンド制御ロジック２１は、図１３のＳ１０ａにおいてＶＣＯ制御電圧Ｖｃと低閾値ＶtL（）との大小関係をマルチレベルコンパレータ１２２の出力低閾値フラグＶtL（）に応じて判定し、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃと高閾値ＶtH（）との大小関係をマルチレベルコンパレータ１２２の出力高閾値フラグＶtH（）に応じて判定する。
【００８６】
バンド制御ロジック２１は、Ｓ１０ａでＶｃ＜低閾値ＶtL（）と判定したときには、Ｓ１１ａにおいて前回のバンドＢ（ｎ−１）の周波数帯からＶＣＯ制御電圧Ｖｃと低閾値ＶtL（）との差に応じた倍数のオフセットoffsetを減算して今回のバンドＢ（ｎ）の周波数帯に設定するようにランプ波生成器１１に指令する。そしてＳ１５ａに移行する。
【００８７】
図１２に示したように、例えば、マルチレベルコンパレータ１２２による閾値ＶtL（０）のフラグＶtL_hit（０）がオン（＝「Ｈ」）され、閾値ＶtL（１〜ｋ）のフラグＶtL_hit（１〜ｋ）がオフ（＝「Ｌ」）されているときには、前回のバンドＢ（０）の周波数帯から１倍のオフセットoffsetを減算して今回のバンドＢ（１）の周波数帯に設定するようにランプ波生成器１１に指令する。また、マルチレベルコンパレータ１２２による閾値ＶtL（０〜２）のフラグＶtL_hit（０〜２）がオンされ閾値ＶtL（３〜ｋ）のフラグＶtL_hit（３〜ｋ）がオフされているときには、前回のバンドＢ（０）の周波数帯から３倍のオフセット３×offsetを減算して今回のバンドＢ（１）の周波数帯に設定するようにランプ波生成器１１に指令する。
【００８８】
他方、バンド制御ロジック２１は、図１３のＳ１０ａでＶｃ＞高閾値ＶtH（）と判定したときには、Ｓ１３ａにおいて前回のバンドＢ（ｎ−１）からＶＣＯ制御電圧Ｖｃと高閾値ＶtH（）との差に応じた倍数のオフセットoffsetを加算して今回のバンドＢ（ｎ）に設定するようにランプ波生成器１１に指令する。そしてＳ１５ａに移行する。
【００８９】
図１２に示したように、例えば、マルチレベルコンパレータ１２２による閾値ＶtH（０）のフラグＶtH_hit（０）がオン（＝「Ｈ」）され、閾値ＶtH（１〜ｋ）のフラグＶtH_hit（１〜ｋ）がオフ（＝「Ｌ」）されているときには、前回のバンドＢ（０）の周波数帯から１倍のオフセットoffsetを加算して今回のバンドＢ（１）に設定するようにランプ波生成器１１に指令する。また、マルチレベルコンパレータ１２２による閾値ＶtH（０〜２）のフラグＶtH_hit（０〜２）がオンされ閾値ＶtH（３〜ｋ）のフラグＶtH_hit（３〜ｋ）がオフされているときには、前回のバンドＢ（０）から３倍のオフセット３×offsetを加算して今回のバンドＢ（１）に設定するようにランプ波生成器１１に指令する。
【００９０】
図１４のタイミングｔ１２においては、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃが閾値ＶtH（２）まで達しているため、マルチレベルコンパレータ１２２による閾値ＶtH（０〜２）のフラグＶtH_hit（０〜２）がオンされ閾値ＶtH（３〜ｋ）のフラグＶtH_hit（３〜ｋ）がオフされることになる（図１４の「ＶtH_hit（）＝３」参照）。
【００９１】
またバンド制御ロジック２１は、図１３のＳ１０ａにおいてＶｃ＜低閾値ＶtL（）及びＶｃ＞高閾値ＶtH（）の何れも満たしていないと判定したときには、それ以外と判定してＳ１４ａに移行し、Ｓ１４ａにおいて今回のバンドＢ（ｎ）を前回のバンドＢ（ｎ−１）から維持するようにランプ波生成器１１に指令する。そしてＳ１５ａに移行する。
【００９２】
ランプ波生成器１１は、Ｓ１５ａにおいて、Ｓ１１ａ、Ｓ１３ａ、Ｓ１４ａで指令されたバンドＢ（ｎ）を記憶し、Ｓ９ａにおいて比較制御信号Comp_onを立ち下げる。そしてランプ波生成器１１は、この比較制御信号Comp_onの立下りタイミングｔ１３においてバンドＢ（ｎ）を再度設定し、Ｓ９ｂにおいてＰＬＬロック時間だけ待機させる。図１４のタイミングｔ１３〜ｔ１４参照。
【００９３】
すなわち、ｎ−１回目のチャープ処理後のタイミングｔ１１からバンドＢ（ｎ−１）のまま一回目のＰＬＬロック処理を実行し（タイミングｔ１１〜ｔ１２）、その後、バンドＢ（ｎ）に変更して二回目のＰＬＬロック処理を実行する（タイミングｔ１３〜ｔ１４）。このとき、ｎ回目のバンドＢ（ｎ）を使用してスタート周波数ｆsta（ｎ）へロックさせるため、判定用のＶＣＯ制御電圧Ｖｃを安定させるためのウェイト時間と、バンドＢ（ｎ）の補正後の再ロックのためのウェイト時間と、二重のウェイト時間を安静時間（Rest時間）として設けている。そしてランプ波生成器１１は、Ｓ１６においてｎ回目のチャープ処理を開始し（図１４のタイミングｔ１５）、Ｓ１７においてｎ回目のチャープ処理を終了する（図１４のタイミングｔ２１）。そして、ランプ波生成器１１は、Ｓ１８においてｎ＝ｎ＋１としてＳ８に処理を戻して繰り返す。このように処理を繰り返すことで、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの変動幅がたとえ限られていたとしても、１回ずつバンドＢ（ｎ）を変更できるため、ＶＣＯ制御電圧Ｖｃの変動幅を概ねチャープ処理の周波数変動範囲に抑えることができる。
【００９４】
その後も同様に処理が繰り返されるが、バンド制御ロジック２１は、図１４のタイミングｔ２１〜ｔ２２において判定用のＶＣＯ制御電圧Ｖｃが安定するまで待機し、タイミングｔ２２においてマルチレベルコンパレータ１２２の出力フラグＶtH（），ＶtL（）を参照し、このレベルに応じた次のバンドＢ（ｎ＋１）をランプ波生成器１１に指令し、ランプ波生成器１１が比較制御信号Comp_onの立ち下がりを出力するタイミングｔ２３においてバンド制御ロジック２１がバンドＢ（ｎ＋１）に変更する。ランプ波生成器１１はバンドＢ（ｎ＋１）の補正後にＰＬＬが再ロックするまで待機し（タイミングｔ２３〜ｔ２４）、その後のタイミングｔ２５からｎ＋１回目のチャープ処理を開始する。この結果、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００９５】
（第４実施形態）
図１５から図１７は第４実施形態の追加説明図を示している。第１、第３実施形態で説明した処理ステップと同様の処理を行う処理ステップについては同一のステップ番号を付すか、又は添え字ａ〜ｅを付して説明を行う。
【００９６】
第３実施形態では、バンドを変更する度に２回のＰＬＬロック時間を待機することになり安静時間（Rest時間）が長期化することがある。本実施形態では、例えば、スタート周波数ｆstaのホッピング周波数が事前に回路制御レジスタ１０に設定されている場合、周波数ホッピング処理を行う前に、図１５に示す事前バンドキャリブレーション処理を行うことでキャリブレーション情報を内部メモリのテーブルに記憶させ、その後、図１６に示すように、バンドキャリブレーション処理が予め行われたバンドＢ（ｎ）に設定することでＰＬＬロック時間の短縮化を図る。
【００９７】
図１５に示すように、バンドキャリブレーション部３０は、Ｓ１ａ〜Ｓ１ｅにおいてスタート周波数ｆsta（０）〜ｆsta（４）においてそれぞれバンドキャリブレーション処理を行い、Ｓ２ａ〜Ｓ２ｅにおいてこれらに対応したバンドＢ（ａａ）〜Ｂ（ｅｅ）のキャリブレーション結果を内部メモリ（図示せず）に記憶させる。ここで、バンドキャリブレーション部３０は、リファレンスクロックとＶＣＯ２３の出力信号を分周した信号との位相を比較した比較結果に基づいてＶＣＯ制御電圧Ｖｃに対応した周波数が何れのバンドＢ（）に対応するかをキャリブレーションする。ここでは、５回繰り返した例を挙げているが、周波数ホッピングパターンの設定数分だけ繰り返すと良い。
【００９８】
そして図１６に示すように、ランプ波生成器１１は、Ｓ３ａにおいてスタート周波数ｆsta（０）を設定し、Ｓ４ａにおいてバンドＢ（ａａ）を設定し、Ｓ５ａにおいてチャープパターンＣha（０）に沿ったチャープ処理を開始し、Ｓ６ａにおいてチャープ処理を終了させる。そして同様に、次のスタート周波数ｆsta（１）、ｆsta（２）、ｆsta（３）…を順次設定して繰り返す（Ｓ３ｂ〜Ｓ６ｂ、Ｓ３ｃ〜Ｓ６ｃ、Ｓ３ｄ〜Ｓ６ｄ）。
【００９９】
図１７に示すように、バンドキャリブレーション処理がタイミングBcal_finishにおいて終了した後、ランプ制御信号Ramp_onの立ち上がりタイミングｔ３１においてバンドＢ（ａａ）のチャープパターンＣha（０）に沿ったチャープ処理を開始し、ランプ制御信号Ramp_onの立ち下がりタイミングｔ３２においてチャープ処理を終了する。
【０１００】
その後、次回のバンドＢ（ｂｂ）においてチャープパターンＣha（１）に沿ったチャープ処理を開始する前には、スタート周波数ｆsta（１）に対応して事前にキャリブレーション処理が行われたバンドＢ（ｂｂ）に変更すれば良い。このため、ランプ波生成器１１は、内部メモリのテーブルを参照してバンドＢ（ｂｂ）を設定すれば良くなり、当該バンドＢ（ｂｂ）を素早く設定できる。このときＰＬＬロック時間の待機処理は図１７のタイミングｔ３２〜ｔ３３の間の１度だけで済むことになり、バンドＢ（ｂｂ）の変更タイミングにおける安静時間を短縮化できる。その後の処理も同様であるためその説明を省略する。
【０１０１】
要するに、本実施形態によれば、バンドキャリブレーション部３０によるキャリブレーション結果の対応テーブルを参照してバンドを設定しているため、安静時間を短縮化できる。
【０１０２】
（第５実施形態）
図１８は第５実施形態の追加説明図を示している。マルチバンド制御ロジックとしてのＤＣＯ（Digital Control Oscillation）２２３を使用したディジタルＰＬＬ２１２の構成例を示している。このディジタルＰＬＬ２１２は、分周器２４、ＭＭＤ２５、ランプ波生成器１１、小数点演算ロジック部２９、バンドキャリブレーション部３０の他、位相比較器２６に代わるＴＤＣ（Time to Digital Converter）２２６、ローパスフィルタ２７に代わるディジタルフィルタ２２７、ＶＣＯ２３に代わるＤＣＯ２２３、及び、バンド制御ロジック２１に代わるバンド制御ロジック２２１、を備えている。
【０１０３】
ＴＤＣ２２６は、リファレンスクロックとＭＭＤ２５の出力との位相差の時間をディジタルデータとして出力し、ディジタルフィルタ２２７がこのディジタルデータをフィルタ処理しディジタルコードとしてＤＣＯ２２３及びバンド制御ロジック２２１に出力する。このときＤＣＯ２２３は、電圧制御ではなくディジタルコードにより制御されるように構成されている。ＤＣＯ２２３は、図３に示したＶＣＯ２３の電圧制御容量部４０に代えて、ディジタルフィルタ２２７から与えられるディジタルコードによりスイッチング切替えされることで容量変更可能に構成される制御容量部（図示せず）を備え、バンド制御ロジック２２１から制御容量部の容量を可変可能になっている。これによりＤＣＯ２２３は、マルチバンド制御発振器として構成される。
【０１０４】
ＤＣＯ２２３を採用したときにも、マルチバンドのキャリブレーション方法及び周波数のパターン変更方法は、前述実施形態で説明した方法と同様であるため説明を省略する。なお、ディジタルフィルタ２２７の出力ディジタルコードの飽和を防ぐため、バンド制御ロジック２２１が、ディジタルフィルタ２２７の出力ディジタルコードをリードバックするように構成されている。このため、前述実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、前述実施形態で説明したレベルコンパレータ２２又はマルチレベルコンパレータ１２２を不要にできる。
【０１０５】
（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
【０１０６】
ミリ波帯のレーダシステムに適用したが、ミリ波帯のレーダに限られない。前述実施形態では、１つのバンドの範囲で鋸波状に周波数を漸増させる変調方式を適用した例を挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、漸減させる変調方式を適用しても良いし、１つのバンドの範囲で周波数を例えば線形的に漸増させた後に線形的に漸減させるように変化させるＦＭＣＷ変調方式に適用することもできるし、１つのバンドの範囲で非線形的に周波数を変化させる方式にも適用できる。このため、前述実施形態に挙げた方式に限られるものではない。
【０１０７】
ＶＣＯ２３、ＤＣＯ２２３の形態を用いて説明したが、マルチ周波数バンドを備える回路構成であれば、発振器の構成は図３に示したＬＣ発振回路の構成、又は、これに類するＤＣＯ２２３の構成に限られるものではない。例えば、論理反転回路をリング状に接続したリング発振回路を用いても良いし、その他の種類のマルチバンド構成の発振器を用いても良い。
【０１０８】
前述した複数の実施形態の構成、機能を組み合わせても良い。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。
【０１０９】
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【０１１０】
図面中、１はミリ波レーダシステム（レーダシステム）、８は送信部、９は受信部、１１はランプ波生成器（制御指令出力部）、１２はＰＬＬ回路（レーダ用ＰＬＬ回路）、２１，２２１はバンド制御ロジック（バンド設定部）、２２はレベルコンパレータ（モニタ部）、１２２はマルチレベルコンパレータ（モニタ部）、２３はＶＣＯ（マルチバンド制御発振部）、２２３はＤＣＯ（マルチバンド制御発振部）、を示す。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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