(57)【要約】【課題】レーダ装置と対象物との探知距離を保証するように送信出力を制御することにより送信器の消費電力を低減することができるレーダ装置を得ること。【解決手段】本発明にかかるレーダ装置１００は、送受信モジュールを備えるレーダ装置であって、送受信モジュールは、送信系に、高出力増幅器３とドライバ用増幅器４とからなる送信用増幅器に前置され、送信電力のみを減衰させる多ビット減衰器５を備え、送信出力を対象物の探知距離が保証される出力に制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信モジュールを備えるレーダ装置であって、
前記送受信モジュールは、
送信系に、高出力増幅器とドライバ用増幅器とからなる送信用増幅器に前置され、送信電力のみを減衰させる多ビット減衰器を備え、送信出力を対象物の探知距離が保証される出力に制御することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記送信系において、
前記高出力増幅器の前後に、スルー線路と前記高出力増幅器とを切り替える切替えスイッチを設け、前記多ビット減衰器と併用することで前記送信出力を前記探知距離が保証される出力に制御することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
送信信号の送信出力をモニタするセンサを備え、
前記センサの情報を用いて前記多ビット減衰器を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
送信信号を変調することでエコーの影響を低減することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置は、対象物に対する探知距離を保証する固定の送信出力を増幅する送信用増幅器と、受信時に用いられる低雑音増幅器とを有する送受信モジュールで構成されている。
【０００３】
特許文献１は、送信出力をモニタし、周波数、温度変動、時間に応じた特性経過およびレーダ装置と対象物との距離に関係なく探知距離を保証するように、送信出力を一定に保つように制御するレーダ装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２７２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているレーダ装置は、レーダ装置と対象物との距離に関係なくあらかじめ設定された探知距離を保証するように送信出力を一定値に保つように制御する。このため、レーダ装置と対象物との距離が短い場合、過剰な送信出力により消費電力が増大する。また、受信電力が過入力となり、レーダ装置に備わる低雑音増幅器に対する保護回路が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーダ装置と対象物との探知距離を保証するように送信出力を制御することにより送信器の消費電力を低減することができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーダ装置は、送受信モジュールを備えるレーダ装置であって、送受信モジュールは、送信系に、高出力増幅器とドライバ用増幅器とからなる送信用増幅器に前置され、送信電力のみを減衰させる多ビット減衰器を備え、送信出力を対象物の探知距離が保証される出力に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、送信用増幅器の消費電力を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるレーダ装置の機能ブロックを示す図
【図２】レーダ装置の対象物までの距離と送信出力との関係を示すグラフおよびレーダ装置の対象物までの距離と消費電力との関係を示すグラフ
【図３】実施の形態２にかかるレーダ装置の機能ブロックを示す図
【図４】実施の形態３にかかるレーダ装置の機能ブロックを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかるレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるレーダ装置の機能ブロックを示す図である。レーダ装置１００は、アンテナ１と、サーキュレータ２と、高出力増幅器３と、ドライバ用増幅器４と、多ビット減衰器５と、高耐電力スイッチ６と、低雑音増幅器７と、送受切替スイッチ８と、移相器９と、端子１０と、制御部１１とを備える。高耐電力スイッチ６は、切替端６ａ、切替端６ｂ、切替端６ｃ、および終端抵抗６１を備える。送受切替スイッチ８は、切替端８ａ、切替端８ｂ、および切替端８ｃを備える。なお、図１の高耐電力スイッチ６、および送受切替スイッチ８の切替の状態は、レーダ装置１００が送信時の状態である。
【００１２】
レーダ装置１００の送信時の動作を説明する。送信系は、端子１０から図示しない発振器または信号処理回路などから入力された信号が移相器９を通過し、送受切替スイッチ８で切替端８ａと切替端８ｂとを接続し送信側へ切り替え、多ビット減衰器５で減衰後、ドライバ用増幅器４および高出力増幅器３で増幅され、サーキュレータ２を介してアンテナ１から出力される。レーダ装置１００は、高耐電力スイッチ６の切替端６ａと切替端６ｃとを接続し、アンテナ１で反射した電力を終端抵抗６１で熱に変換するとともに低雑音増幅器７を保護する。
【００１３】
制御部１１は、多ビット減衰器５の減衰量を探知距離に応じた減衰量に制御することで、レーダ装置１００の送信出力を対象物の探知距離が保証される出力に制御する。また、外部の制御装置（図示せず）からの制御信号に従い、送信時と受信時の送受切替スイッチ８の接続の切替えが行われる。また、外部の制御装置（図示せず）からの制御信号に従い、送信時に高耐電力スイッチ６の上記接続の切替えが行われる。
【００１４】
レーダ装置１００の受信時の動作を説明する。受信系は、アンテナ１から入力された信号がサーキュレータ２へ伝送され、高耐電力スイッチ６で切替端６ａと切替端６ｂとを接続し、低雑音増幅器７へ伝送され増幅後、送受切替スイッチ８で切替端８ａと切替端８ｃとを接続し、移相器９を介して端子１０へ出力される。移相器９は、複数の送受信モジュールを用いてＡＰＡＡ（Active  Phased  Array  Antenna）を構成する際に、ビームを制御するために用いられる。
【００１５】
探知距離を保証する送信出力の算出方法について説明する。探知距離は、送受信モジュールの送信電力と雑音電力とに関係しており下記（１）式のレーダ方程式（改定  レーダ技術  電子情報通信学会より引用）で表される。レーダ装置１００の探知距離と送信電力とは、式（１）の関係が成り立つ。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
式（１）において、Ｒｍは探知距離、Ｐｔは送信信号の送信電力、Ｇはアンテナ利得、λは送信信号の波長、σは対象物の有効反射面積、ｋはボルツマン定数、ｋＴＳ(Ｓ／Ｎ／Ｉ（ｎ）)はレーダ装置１００を含むシステム雑音、ＣＢは受信機の不整合損失、Ｌｓｙｓはその他の損失である。
【００１８】
レーダ装置１００は、式（１）の分母である、システム雑音、受信機の不整合損失、およびその他の損失が固定されており、対象物とアンテナ１との距離が短くなる場合、探知距離を保証させる送信信号の送信電力は低減する。制御部１１は、探知距離に応じて送信信号を減衰させる制御を多ビット減衰器５に行う。
【００１９】
本実施の形態のレーダ装置１００は、対象物がレーダ装置１００に接近した場合、接近した距離に応じて送信電力は減少する。このため、対象物がレーダ装置１００に接近した場合、受信電力の増加が抑制されるため、レーダ装置１００には、受信電力の過入力を保護するデバイスを、低雑音増幅器７の前段に設ける必要がない。また、送信電力が増加すると、高出力増幅器３およびドライバ用増幅器４の消費電力も増加する。図２は、レーダ装置１００の対象物までの距離と送信出力との関係を示すグラフおよびレーダ装置１００の対象物までの距離と消費電力との関係を示すグラフである。レーダ装置１００は、図２（ａ）に示すように探知距離に応じて送信電力を低減させることにより、図２（ｂ）に示すように消費電力を削減し、電源を小型化することができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態にかかるレーダ装置１００は、探知距離を保証するように送信信号の送信電力を制御する。このため、送信用増幅器である高出力増幅器３およびドライバ用増幅器４において、入力電力の増加に比例する消費電力の増加を低減することができる。また、受信信号の受信電力の増加を抑制することができるため、受信電力の増加に伴う低雑音増幅器７の保護回路の損失による雑音指数の劣化を防ぐことができるため、受信系の保護回路を削除することができる。なお、レーダ装置１００は、送信電力を探知距離に基づき低減させる場合があるため、受信信号は、エコーなどの外部雑音に埋もれてしまい受信されないことがある。このため、レーダ装置１００は、外部雑音が少ない環境で使用することが望ましい。
【００２１】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２にかかるレーダ装置の機能ブロック図である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施の形態のレーダ装置１００ａは、レーダ装置１００の構成に加えて、第１の切替スイッチ１２と、第２の切替スイッチ１３と、線路１４とを備える。
【００２２】
第１の切替スイッチ１２は、第１の切替端１２ａと第２の切替端１２ｂと第３の切替端１２ｃとを備える。第１の切替端１２ａは、サーキュレータ２と接続する。第２の切替端１２ｂは高出力増幅器３と接続する。第３の切替端１２ｃは、線路１４と接続する。
【００２３】
第２の切替スイッチ１３は、第４の切替端１３ａと第５の切替端１３ｂと第６の切替端１３ｃとを備える。第４の切替端１３ａは、ドライバ用増幅器４と接続する。第５の切替端１３ｂは高出力増幅器３と接続する。第６の切替端１３ｃは、線路１４と接続する。線路１４は一端１４ａは、第３の切替端１２ｃと接続する。線路１４の他端１４ｂは、第６の切替端１３ｃと接続する。線路１４は、例えばセラミック基板に形成したマイクロストリップラインである。
【００２４】
レーダ装置１００ａの送信時の動作について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については省略する。探知距離を保証する送信電力が、高出力増幅器３による増幅を必要とする距離までは、制御部１１ａは、第１の切替スイッチ１２の第１の切替端１２ａと第２の切替端１２ｂとを接続する。また、制御部１１ａは、第２の切替スイッチ１３の第４の切替端１３ａと第５の切替端１３ｂとを接続する。つまり、制御部１１ａは、第１の切替スイッチ１２および第２の切替スイッチ１３を切り替えることで、高出力増幅器３とドライバ用増幅器４とを用いて送信信号を増幅するように制御する。
【００２５】
ドライバ用増幅器４のみで探知距離を保証させる送信電力になった時に、制御部１１ａは、第１の切替スイッチ１２の第１の切替端１２ａと第３の切替端１２ｃとを接続する。また、制御部１１ａは、第２の切替スイッチ１３の第４の切替端１３ａと第６の切替端１３ｃとを接続し、高出力増幅器３の電源をオフする。つまり、レーダ装置１００ａは、高出力増幅器３の電源をオフにすることで、高出力増幅器３の消費電力を削減することができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態にかかるレーダ装置１００ａは、ドライバ用増幅器４のみで送信信号を増幅できる場合、第１の切替スイッチ１２および第２の切替スイッチ１３を線路１４に切り替え、高出力増幅器３の電源をオフする。この制御により、受信電力の増加の抑制し、高出力増幅器３の電源をオフすることで、レーダ装置１００ａの消費電力を削減することができる。
【００２７】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３にかかるレーダ装置の機能ブロック図である。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施の形態のレーダ装置１００ｂは、実施の形態１の制御部１１に代えて、制御部１１ｂを備える。
【００２８】
レーダ装置１００ｂは、センサ１５を備える。センサ１５は、送信信号の送信出力をモニタした送信出力の情報を制御部１１ｂへ伝達する。センサ１５は、サーキュレータ２と高出力増幅器３との間に設置される。なお、センサ１５が設置される位置は、本実施の形態に限定されず、アンテナ１とサーキュレータ２との間など、送信出力がモニタできる配置であればよい。制御部１１ｂは、モニタした送信出力の情報を基に多ビット減衰器５を制御する。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態にかかるレーダ装置１００ｂは、送信出力をモニタし、多ビット減衰器５を制御することで送信電力を制御することができる。このため、送信用増幅器である高出力増幅器３およびドライバ用増幅器４において、入力電力の増加に比例する消費電力の増加を低減することができる。
【００３０】
実施の形態４．
実施の形態４について説明する。なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の構成である。
【００３１】
レーダ装置１００の動作について説明する。レーダ装置１００は、実施の形態１の方法により、対象物とレーダ装置１００との距離が短くなる場合、送信電力を低減させる。送信電力を低減させた場合、受信信号の電力も低減するため、受信信号がエコーなどの外部雑音に埋もれてしまい受信できないことがある。このため、レーダ装置１００は、図１に図示しない変調器を用いて受信信号がエコーに埋もれないよう送信信号を変調し、エコーから図１に図示しない復調器を用いて受信信号を復調することで対象物を探知する。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態にかかるレーダ装置１００は、送信信号を変調し受信信号を復調することで、送信電力低減時にエコーなどの外部雑音の影響を抑制することができる。
【００３３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  アンテナ、２  サーキュレータ、３  高出力増幅器、４  ドライバ用増幅器、５  多ビット減衰器、６  高耐電力スイッチ、７  低雑音増幅器、８  送受切替スイッチ、６ａ，６ｂ，６ｃ，８ａ，８ｂ，８ｃ  切替端、９  移相器、１０  端子、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  制御部、１２  第１の切替スイッチ、１２ａ  第１の切替端、１２ｂ  第２の切替端、１２ｃ  第３の切替端、１３  第２の切替スイッチ、１３ａ  第４の切替端、１３ｂ  第５の切替端、１３ｃ  第６の切替端、１４  線路、１４ａ  一端、１４ｂ  他端、１５  センサ、６１  終端抵抗、１００，１００ａ，１００ｂ  レーダ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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