(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが実行されるものであり、上記アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、上記ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互に繰り返されるものであり、奇数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項３】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互に繰り返されるものであり、奇数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項４】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープが繰り返されるものであり、奇数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項５】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープが繰り返されるものであり、奇数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項６】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互にＫ回ずつ実行されるものであり、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項７】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互にＫ回ずつ実行されるものであり、Ｋ回のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項８】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープがＫ回繰り返されるものであり、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項９】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープがＫ回繰り返されるものであり、Ｋ回のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっていることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１０】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互に繰り返されるものであり、上記アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、アップチャープ中に切り替えられることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１１】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互に繰り返されるものであり、上記ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープ中に切り替えられることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１２】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープが繰り返されるものであり、上記アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、アップチャープ中に切り替えられることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１３】
周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、上記高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、上記信号送信手段から放射された高周波信号と上記信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、上記ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから上記目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備えたＦＭＣＷレーダ装置において、
上記高周波信号発生手段はＰＬＬで構成されて、上記高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープが繰り返されるものであり、上記ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープ中に切り替えられることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１４】
距離速度算出手段は、複数回のチャープ動作時にビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムを比較して、ピークの周波数が異なるスペクトラムを除外し、ピークの周波数が同一のスペクトラムから目標物までの距離及び上記目標物との相対速度を算出することを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項１５】
距離速度算出手段は、複数回のチャープ動作時にビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムを合算して平均化することを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項、あるいは、請求項１４記載のＦＭＣＷレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）で構成されているＦＭＣＷ信号源を実装しているＦＭＣＷレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車載ミリ波レーダの方式として、比較的簡易な構成で、被測定物（目標物）までの距離と、被測定物との相対速度を同時に高精度に計測することができるＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅｓ）方式が数多く用いられている。
このＦＭＣＷ方式では、周波数変調（ＦＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）された高周波の連続波信号（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）である送信波を空間に放射するとともに、空間に存在する被測定物に反射して戻ってくる上記連続波信号（受信波）を受信して、その送信波と受信波の差周波を有するビート信号を生成することで、そのビート信号の周波数スペクトラムから被測定物までの距離及び被測定物との相対速度を算出することができる。
【０００３】
ＦＭＣＷ方式によるＦＭＣＷレーダ装置の構成と動作原理については、以下の特許文献１に開示されている。
図１３は特許文献１に開示されているＦＭＣＷレーダ装置を示す構成図である。
このＦＭＣＷレーダ装置では、以下のようにして、目標物までの距離と、目標物との相対速度を算出している。
【０００４】
まず、ＦＭＣＷ信号源１０１がＦＭ変調された高周波信号を発生する。
方向性結合器１０２は、ＦＭＣＷ信号源１０１から発生された高周波信号を分配して、一方の高周波信号を送信アンテナ１０３に出力し、他方の高周波信号をミキサ１０５に出力する。
送信アンテナ１０３は、方向性結合器１０２から出力された高周波信号を、ＦＭＣＷレーダ装置の前方の空間に送信波として放射する。
【０００５】
受信アンテナ１０４は、ＦＭＣＷレーダ装置の前方の空間に目標物が存在する場合、その目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号（受信波）を受信して、その受信波をミキサ１０５に出力する。受信波は、送信波より時間遅れを生じている。
ミキサ１０５は、受信アンテナ１０４から受信波を受けると、方向性結合器１０２から出力された送信波と受信波の差周波を有するビート信号を生成し、そのビート信号をＡＤ変換器１０６に出力する。
【０００６】
ＡＤ変換器１０６は、ミキサ１０５からビート信号を受けると、そのビート信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換して周波数分析部１０７に出力する。
周波数分析部１０７は、ＡＤ変換器１０６からデジタル化されたビート信号を受けると、そのビート信号に対するＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の処理を実行して、そのビート信号の周波数分布（周波数スペクトラム）を算出する。
距離・速度算出部１０８は、周波数分析部１０７がビート信号の周波数スペクトラムを算出すると、その周波数スペクトラムの中で、電力レベルが所定の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出し、そのピーク周波数から目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出する。
【０００７】
以下、目標物までの距離及び目標物との相対速度の算出方法を説明する。
図１４は送信波及び受信波の周波数の時間変化を示す説明図であり、図１５はビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
図１４において、ＦｔｘはＦＭＣＷ信号源１０１から発生される送信波の周波数であり、Ｆｒｘは受信アンテナ１０４により受信される受信波の周波数である。
ＦＭＣＷ信号源１０１から発生される送信波は、図１４に示すように、周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープの区間と、周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープの区間とがある。
【０００８】
ここでは、説明の便宜上、測定対象である目標物が、ＦＭＣＷレーダ装置に対して、相対速度Ｖｒ、相対距離Ｒで存在しているものとする。
このとき、光速がＣ［ｍ／ｓ］、送信波長がλ［ｍ］、アップチャープ区間及びダウンチャープ区間の時間がＴ１であるとして、時間Ｔ１の間に、送信波の周波数ＦｔｘをＦ１だけ変化させると、ドップラー周波数Ｆｄは下記の式（１）で表される。
0005697504.tif 000002
【０００９】
また、目標物までの距離に比例して、送信周波数と受信周波数の時間差により生じる距離周波数Ｆｒは下記の式（２）で表され、アップチャープ区間でのビート信号の周波数Ｆｂ＿Ｕは下記の式（３）で表され、ダウンチャープ区間でのビート信号の周波数Ｆｂ＿Ｄは下記の式（４）で表される。
0005697504.tif 000003
【００１０】
また、距離周波数Ｆｒがドップラー周波数Ｆｄよりも大きい場合、下記の式（５）が成立し、式（２）を式（５）に代入すると、ＦＭＣＷレーダ装置から目標物までの相対距離を求める式（６）が導出される。
0005697504.tif 000004
【００１１】
式（６）より、アップチャープ区間でのビート信号の周波数Ｆｂ＿Ｕと、ダウンチャープ区間でのビート信号の周波数Ｆｂ＿Ｄから、目標物までの距離Ｒが求められる。
また、距離周波数Ｆｒを算出すると、式（１）と式（３），（４）により、目標物との相対速度Ｖｒを求めることもできる。
【００１２】
ここで、ＦＭＣＷ信号源１０１の回路方式の一つとして、ＰＬＬで構成されている回路方式が考えられる（例えば、特許文献２を参照）。
この方式では、ＰＬＬの設定周波数がステップ状に切り替えられることで、ＦＭ変調された高周波信号が生成される。
【００１３】
図１６はＰＬＬで構成されているＦＭＣＷ信号源を示す構成図である。
図１６のＦＭＣＷ信号源は、基準信号生成部（ＲＦＦ）１１１、位相周波数検出器（ＰＦＤ：Ｐｈａｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１１２、チャージポンプ（ＣＰ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｐｕｍｐ）１１３、ループフィルタ（ＬＦ：Ｌｏｏｐ  Ｆｉｌｔｅｒ）１１４、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１１５、分周数制御回路（ＣＮＴ）１１６及び分周器（ＤＩＶ：Ｄｉｖｉｄｅｒ）１１７から構成されているが、ＰＬＬの設定周波数は、分周数制御回路１１６により設定される分周器１１７の分周数で定まる。
【００１４】
図１７は従来のＰＬＬで構成されている回路方式において、ＦＭ変調時の周波数変移状態を示す説明図である。
この回路方式では、Ｆ１の範囲内で、時間Ｔ２毎にＰＬＬの設定周波数をＦ２ずつステップ状にＮ回切り替えている。Ｎは、１より大きい任意の自然数である。
このときのステップ数Ｎと、Ｆ１，Ｆ２，Ｔ１，Ｔ２とは、下記の式（７），（８）の関係になる。
Ｆ１＝Ｎ×Ｆ２                                          （７）
Ｔ１＝Ｎ×Ｔ２                                          （８）
Ｆ２をＦ１と比べて十分に小さくすることで、図１４に示すような高周波信号（ＦＭＣＷ信号）を生成することができる。
【００１５】
しかしながら、従来のＰＬＬで構成されているＦＭＣＷ信号源をＦＭＣＷレーダ装置に実装すると、ビート信号における目標信号成分のピークの近傍に、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔Ｔ２に応じたスプリアスが発生する。
ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂとスプリアス発生周波数Ｆｓｐの関係は、下記の式（９）で表すことができる。
0005697504.tif 000005
図１８はビート信号の目標信号成分と、不要成分であるスプリアスの周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
【００１６】
このように、ビート信号の目標信号成分と不要成分が混在し、不要成分の電力レベルがピーク検出用の閾値より高い場合、距離・速度算出部１０８が、スペクトラムのピーク周波数から目標物までの距離等を算出する際、目標信号成分と不要成分を区別することができなくなる。
その結果、実際には目標物が存在していなくても、ＦＭＣＷレーダ装置が、目標物が存在していると誤判定してしまう可能性がある。
【００１７】
なお、ピーク検出用の閾値を高くすれば、不要成分を除去することができるが、目標物までの距離が離れる程、受信波の信号電力レベルが低下するため、ピーク検出用の閾値を高くすると、遠方に存在している目標物から戻ってきている受信波の信号電力レベルが低下し、その結果、ビート信号の電力レベルがピーク検出用の閾値を超えなくなり、ＦＭＣＷレーダ装置での検出範囲が狭くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−１２７６６４号公報（図１６）
【特許文献２】特開２０１０−７１８９９号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来のＦＭＣＷレーダ装置は以上のように構成されているので、ピーク検出用の閾値を低い値に設定すると、不要成分のスプリアスの影響を受けて、実際には存在していない目標物を誤検出してしまうことがあり、ピーク検出用の閾値を高い値に設定すると、遠方に存在している目標物を検出することができなくなるなどの課題があった。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、実際には存在していない目標物を誤検出することなく、遠方に存在している目標物についても、正確に距離及び相対速度を算出することができるＦＭＣＷ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】
【００２１】
この発明に係るＦＭＣＷレーダ装置は、周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、信号送信手段から放射された高周波信号と信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備え、上記高周波信号発生手段がＰＬＬで構成されて、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが実行されるものであり、アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、周波数変調されている高周波信号を発生する高周波信号発生手段と、高周波信号発生手段により発生された高周波信号を空間に放射する信号送信手段と、空間に存在する目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信する信号受信手段と、信号送信手段から放射された高周波信号と信号受信手段により受信された高周波信号の差周波を有するビート信号を生成するビート信号生成手段と、ビート信号生成手段により生成されたビート信号のスペクトラムから目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出する距離速度算出手段とを備え、上記高周波信号発生手段がＰＬＬで構成されて、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが実行されるものであり、アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているように構成したので、実際には存在していない目標物を誤検出することなく、遠方に存在している目標物についても、正確に距離を算出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１によるＦＭＣＷレーダ装置を示す構成図である。
【図２】ＰＬＬで構成されているＦＭＣＷ信号源１を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
【図４】アップチャープ及びダウンチャープにおけるビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
【図５】アップチャープ及びダウンチャープにおけるビート信号の周波数スペクトル及び合算・平均化後の周波数スペクトルの一例を簡易的に示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
【図７】奇数回目のアップチャープ及び偶数回目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
【図８】奇数回目のアップチャープ及び偶数回目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトル及び合算・平均化後の周波数スペクトルの一例を簡易的に示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態３によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
【図１０】１番目、ｑ番目及びｋ番目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトル及び合算・平均化後の周波数スペクトルの一例を簡易的に示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態４によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
【図１２】実施の形態４の制御方法が用いられる場合のビート信号の周波数スペクトラムの一例を簡易的に示す説明図である。
【図１３】特許文献１に開示されているＦＭＣＷレーダ装置を示す構成図である。
【図１４】送信波及び受信波の周波数の時間変化を示す説明図である。
【図１５】ビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
【図１６】ＰＬＬで構成されているＦＭＣＷ信号源を示す構成図である。
【図１７】従来のＰＬＬで構成されている回路方式において、ＦＭ変調時の周波数変移状態を示す説明図である。
【図１８】ビート信号の目標信号成分と、不要成分であるスプリアスの周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＦＭＣＷレーダ装置を示す構成図である。
図１において、ＦＭＣＷ信号源１はＰＬＬで構成されており、ＦＭ変調された高周波信号を発生する。
即ち、ＦＭＣＷ信号源１は、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互に繰り返され、アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっている。なお、ＦＭＣＷ信号源１は高周波信号発生手段を構成している。
【００２５】
方向性結合器２はＦＭＣＷ信号源１から発生された高周波信号を分配して、一方の高周波信号を送信アンテナ３に出力し、他方の高周波信号をミキサ５に出力する。
送信アンテナ３は方向性結合器２から出力された高周波信号を、ＦＭＣＷレーダ装置の前方の空間に送信波として放射する。なお、送信アンテナ３は信号送信手段を構成している。
【００２６】
受信アンテナ４はＦＭＣＷレーダ装置の前方の空間に目標物が存在する場合、その目標物に反射して戻ってくる上記高周波信号を受信して、その受信波（受信波は、送信波より時間遅れを生じている）をミキサ５に出力する。なお、受信アンテナ４は信号受信手段を構成している。
ミキサ５は方向性結合器２から出力された送信波と受信アンテナ４から出力された受信波の差周波を有するビート信号を生成し、そのビート信号をＡＤ変換器６に出力する。
なお、方向性結合器２及びミキサ５からビート信号生成手段が構成されている。
【００２７】
ＡＤ変換器６はミキサ５から出力されたビート信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換して周波数分析部７に出力する。
周波数分析部７はＡＤ変換器６によりデジタル化されたビート信号に対するＦＦＴ等の処理を実行して、そのビート信号の周波数スペクトラムを算出する。
距離・速度算出部８は周波数分析部７により算出されたビート信号の周波数スペクトラムの中で、電力レベルが所定の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出し、そのピーク周波数から目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出する。
なお、ＡＤ変換器６、周波数分析部７及び距離・速度算出部８から距離速度算出手段が構成されている。
【００２８】
図２はＰＬＬで構成されているＦＭＣＷ信号源１を示す構成図である。
図２において、基準信号生成部１１（図中、「ＲＥＦ」と表記）は基準信号を生成して、その基準信号を位相周波数検出器１２に出力する。
位相周波数検出器１２（図中、「ＰＦＤ」と表記）は基準信号生成部１１から出力された基準信号と分周器１７により分周された高周波信号の位相差を検出する。
チャージポンプ１３（図中、「ＣＰ」と表記）は位相周波数検出器１２により検出された位相差を電圧信号に変換し、その電圧信号をローパスフィルタ１４（図中、「ＬＦ」と表記）に出力する。
ローパスフィルタ１４はチャージポンプ１３から出力された電圧信号に含まれている不要な短周期の変動を遮断する。
【００２９】
電圧制御発振器１５（図中、「ＶＣＯ」と表記）はローパスフィルタ１４から出力された電圧信号に対応する周波数の高周波信号を発振する。
分周数制御回路１６（図中、「ＣＮＴ」と表記）はアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なるように、分周器１７の分周数を設定する。
分周器１７（図中、「ＤＩＶ」と表記）は分周数制御回路１６により設定された分周数で、電圧制御発振器１５から出力された高周波信号を分周し、分周後の高周波信号を位相周波数検出器１２に出力する。
【００３０】
次に動作について説明する。
この実施の形態１のＦＭＣＷレーダ装置は、従来のＦＭＣＷレーダ装置と比較して、ＦＭＣＷ信号源１から発生される高周波信号が相違している。
ＦＭＣＷ信号源１及び距離・速度算出部８以外の部分は、従来のＦＭＣＷレーダ装置と同様であるため、ここでは、ＦＭＣＷ信号源１及び距離・速度算出部８の処理内容を説明する。
【００３１】
図３はこの発明の実施の形態１によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
ここでは、目標物との相対速度Ｖｒがゼロである条件の下で、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６が、アップチャープにおける周波数の切替ステップ数と、ダウンチャープにおける周波数の切替ステップ数とを変えている。
即ち、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、アップチャープでは、図３に示すように、時間Ｔ２Ｕ毎に、Ｆ２Ｕずつステップ状にＮＵ回だけ設定周波数を切り替えている。ＮＵは、１より大きい任意の自然数である。
分周数制御回路１６では、ステップ数ＮＵ、時間Ｔ２Ｕ、周波数Ｆ２Ｕが、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（１０），（１１）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝ＮＵ×Ｆ２Ｕ                                      （１０）
Ｔ１＝ＮＵ×Ｔ２Ｕ                                      （１１）
【００３２】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿Ｕ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿Ｕとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｕとスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿Ｕの関係は、下記の式（１２）で表すことができる。
0005697504.tif 000006
【００３３】
一方、ダウンチャープでは、図３に示すように、時間Ｔ２Ｄ毎に、Ｆ２Ｄずつステップ状にＮＤ回だけ設定周波数を切り替えている。ＮＤは、１より大きい任意の自然数であり、かつ、ＮＵと異なる値である。
分周数制御回路１６では、ステップ数ＮＤ、時間Ｔ２Ｄ、周波数Ｆ２Ｄが、周波数変動範囲Ｆ１、ダウンチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（１３），（１４）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝ＮＤ×Ｆ２Ｄ                                      （１３）
Ｔ１＝ＮＤ×Ｔ２Ｄ                                      （１４）
その結果、時間Ｔ２Ｄは時間Ｔ２Ｕと異なる時間となり、周波数Ｆ２Ｄは周波数Ｆ２Ｕと異なる周波数となる。
【００３４】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿Ｄ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿Ｄとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｄとスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿Ｄの関係は、下記の式（１５）で表すことができる。
0005697504.tif 000007
【００３５】
図４はアップチャープ及びダウンチャープにおけるビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
目標物との相対速度Ｖｒがゼロである場合、図４に示すように、アップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｕと、ダウンチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｄは同一になる。
一方、アップチャープとダウンチャープでは、設定周波数の切替間隔が異なるため、不要成分であるアップチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿Ｕと、ダウンチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿Ｄは異なる。
【００３６】
したがって、距離・速度算出部８では、周波数分析部７がビート信号の周波数スペクトラムを算出すると、従来例と同様に、その周波数スペクトラムの中で、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出し、そのピーク周波数から目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出するが、アップチャープのスペクトラムと、ダウンチャープのスペクトラムとを比較することで、ピーク周波数が同一のスペクトルは目標信号成分のピーク周波数であって、ピーク周波数が異なるスペクトルは不要成分のピーク周波数であると判別することができる。
このため、距離・速度算出部８は、従来例と異なり、周波数分析部７により算出されたビート信号の周波数スペクトラムの中で、ピーク周波数が異なるスペクトラムを除外（目標物に係るスペクトラム以外のスペクトラムを除外）し、ピーク周波数が同一のスペクトラムだけから距離を算出することで、実際には存在していない目標物までの距離等を誤って算出する状況の発生を回避するようにしている。
【００３７】
なお、距離・速度算出部８は、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出する際、アップチャープにおけるスペクトラムと、ダウンチャープにおけるスペクトラムとを合算して平均化するようにする。
これにより、ビート信号の目標信号成分の電力レベルは、合算・平均化前と同等であるが、不要成分の電力レベルは、合算・平均化前の半分になる。
図５はアップチャープ及びダウンチャープにおけるビート信号の周波数スペクトル及び合算・平均化後の周波数スペクトルの一例を簡易的に示す説明図である。
このように、不要成分の電力レベルが合算・平均化前の半分になることで、ピーク検出用の閾値を下げることができるため、遠方に存在している目標物についても、目標信号成分のピーク周波数を検出することができる。
【００３８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＦＭＣＷ信号源１がＰＬＬで構成されて、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが実行されるものであり、アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているように構成したので、実際には存在していない目標物を誤検出することなく、遠方に存在している目標物についても、正確に距離を算出することができる効果を奏する。
【００３９】
また、この実施の形態１によれば、距離・速度算出部８がアップチャープでのスペクトラムとダウンチャープでのスペクトラムを比較して、ピーク周波数が異なるスペクトラムを除外し、ピークの周波数が同一のスペクトラムから目標物までの距離を算出するように構成したので、実際には存在していない目標物までの距離等を誤って算出する状況の発生を回避することができる効果を奏する。
【００４０】
また、この実施の形態１によれば、距離・速度算出部８が、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出する際、アップチャープにおけるスペクトラムと、ダウンチャープにおけるスペクトラムとを合算して平均化するように構成したので、ピーク検出用の閾値を下げることができるようになり、その結果、遠方に存在している目標物についても、目標信号成分のピーク周波数を検出することができる効果を奏する。
【００４１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、目標物との相対速度Ｖｒがゼロのときにビート信号の目標信号成分を正しく検出するために、アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、ダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているものを示したが、目標物との相対速度Ｖｒがゼロでない場合には、アップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｕと、ダウンチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｄとが異なる。
【００４２】
上記実施の形態１の方法では、ビート信号の目標信号成分を正しく検出するには、アップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｕと、ダウンチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿Ｄとが同一である必要があるため、相対速度Ｖｒがゼロでない場合には、目標信号成分を正しく検出することができない。
そこで、この実施の形態２では、目標物との相対速度Ｖｒがゼロでない場合に、ビート信号の目標信号成分と不要成分とを判別することができるようにするため、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６が、アップチャープとダウンチャープを交互に繰り返す際、奇数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なるようにしている。
具体的には、以下の通りである。
【００４３】
図６はこの発明の実施の形態２によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、奇数回目のアップチャープでは、時間Ｔ２０Ｄ毎に、Ｆ２ＯＤずつステップ状にＮＯＤ回だけ設定周波数を切り替えている。ＮＯＤは、１より大きい任意の自然数である。
分周数制御回路１６では、ステップ数ＮＯＤ、時間Ｔ２ＯＤ、周波数Ｆ２ＯＤが、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（１６），（１７）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝ＮＯＤ×Ｆ２ＯＤ                                    （１６）
Ｔ１＝ＮＯＤ×Ｔ２ＯＤ                                    （１７）
【００４４】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿ＯＤ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿ＯＤとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ＯＤとスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ＯＤの関係は、下記の式（１８）で表すことができる。
0005697504.tif 000008
【００４５】
ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、偶数回目のアップチャープでは、時間Ｔ２ＥＶ毎に、Ｆ２ＥＶずつステップ状にＮＥＶだけ設定周波数を切り替えている。ＮＥＶは、１より大きい任意の自然数であり、かつ、ＮＯＤと異なる値である。
分周数制御回路１６では、ステップ数ＮＥＶ、時間Ｔ２ＥＶ、周波数Ｆ２ＥＶが、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（１９），（２０）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝ＮＥＶ×Ｆ２ＥＶ                                    （１９）
Ｔ１＝ＮＥＶ×Ｔ２ＥＶ                                    （２０）
その結果、時間Ｔ２ＥＶは時間Ｔ２ＯＤと異なる時間となり、周波数Ｆ２ＥＶは周波数Ｆ２ＯＤと異なる周波数となる。
【００４６】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿ＥＶ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿ＥＶとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ＥＶとスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ＥＶの関係は、下記の式（２１）で表すことができる。
0005697504.tif 000009
【００４７】
図７は奇数回目のアップチャープ及び偶数回目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
目標物との相対速度Ｖｒがゼロでないとき、奇数回目のアップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ＯＤと、偶数回目回目のアップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ＥＶは同一になる。
一方、奇数回目のアップチャープと偶数回目回目のアップチャープでは、設定周波数の切替間隔が異なるため、不要成分である奇数回目のアップチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ＯＤと、偶数回目回目のアップチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ＥＶは異なる。
【００４８】
したがって、距離・速度算出部８では、周波数分析部７がビート信号の周波数スペクトラムを算出すると、従来例と同様に、その周波数スペクトラムの中で、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出し、そのピーク周波数から目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出するが、奇数回目のアップチャープのスペクトラムと、偶数回目のアップチャープのスペクトラムとを比較することで、ピーク周波数が同一のスペクトルは目標信号成分のピーク周波数であって、ピーク周波数が異なるスペクトルは不要成分のピーク周波数であると判別することができる。
このため、距離・速度算出部８は、従来例と異なり、周波数分析部７により算出されたビート信号の周波数スペクトラムの中で、ピーク周波数が異なるスペクトラムを除外（目標物に係るスペクトラム以外のスペクトラムを除外）し、ピーク周波数が同一のスペクトラムだけから距離及び相対速度を算出することで、実際には存在していない目標物までの距離等を誤って算出する状況の発生を回避するようにしている。
【００４９】
なお、距離・速度算出部８は、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出する際、奇数回目のアップチャープにおけるスペクトラムと、偶数回目のアップチャープにおけるスペクトラムとを合算して平均化するようにする。
これにより、ビート信号の目標信号成分の電力レベルは、合算・平均化前と同等であるが、不要成分の電力レベルは、合算・平均化前の半分になる。
図８は奇数回目のアップチャープ及び偶数回目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトル及び合算・平均化後の周波数スペクトルの一例を簡易的に示す説明図である。
このように、不要成分の電力レベルが合算・平均化前の半分になることで、ピーク検出用の閾値を下げることができるため、遠方に存在している目標物についても、目標信号成分のピーク周波数を検出することができる。
【００５０】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、ＦＭＣＷ信号源１がＰＬＬで構成されて、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互に繰り返されるものであり、奇数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているように構成したので、目標物との相対速度Ｖｒがゼロでない場合でも、実際には存在していない目標物を誤検出することなく、遠方に存在している目標物についても、正確に距離及び相対速度を算出することができる効果を奏する。
【００５１】
なお、この実施の形態２では、奇数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているものを示したが、奇数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているようにしても、同様の原理で、目標物との相対速度Ｖｒがゼロでない場合に、ビート信号の目標信号成分と不要成分とを判別することができる。
【００５２】
また、この実施の形態２では、アップチャープとダウンチャープが交互に繰り返されるものを示したが、アップチャープだけが繰り返される場合には、奇数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
また、ダウンチャープだけが繰り返される場合には、奇数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が、偶数番目のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔と異なっているようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６によりＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるものを示したが、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔は２種類である。
ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が２種類である場合、上述したように、スペクトラムを合算して平均化することで、不要成分の電力レベルを半分まで低減することができる。
【００５４】
この実施の形態３では、不要成分の電力レベルを半分より小さい電力レベルまで下げることができるようにするために、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６が、アップチャープとダウンチャープを交互にＫ回ずつ実行する際、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているようにしている。
具体的には、以下の通りである。
【００５５】
図９はこの発明の実施の形態３によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
ここでは、アップチャープとダウンチャープを交互にＫ回ずつ実行し、アップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数を切り替えるステップ数をＫパターンとしている。Ｋは、１より大きい任意の自然数である。
【００５６】
ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、１番目のアップチャープでは、時間Ｔ２ｋ１毎に、Ｆ２ｋ１ずつステップ状にＮｋ１回だけ設定周波数を切り替えている。Ｎｋ１は、１より大きい任意の自然数である。
分周数制御回路１６では、ステップ数Ｎｋ１、時間Ｔ２ｋ１、周波数Ｆ２ｋ１が、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（２２），（２３）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝Ｎｋ１×Ｆ２ｋ１                                    （２２）
Ｔ１＝Ｎｋ１×Ｔ２ｋ１                                    （２３）
【００５７】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿ｋ１、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿ｋ１とすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ｋ１とスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ｋ１の関係は、下記の式（２４）で表すことができる。
0005697504.tif 000010
【００５８】
ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、ｋ番目のアップチャープでは、時間Ｔ２ｋｋ毎に、Ｆ２ｋｋずつステップ状にＮｋｋ回だけ設定周波数を切り替えている。Ｎｋｋは、１より大きい任意の自然数であり、かつ、Ｎｋ１と異なる値である。
分周数制御回路１６では、ステップ数Ｎｋｋ、時間Ｔ２ｋｋ、周波数Ｆ２ｋｋが、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（２５），（２６）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝Ｎｋｋ×Ｆ２ｋｋ                                    （２５）
Ｔ１＝Ｎｋｋ×Ｔ２ｋｋ                                    （２６）
その結果、時間Ｔ２ｋｋは時間Ｔ２ｋ１と異なる時間となり、周波数Ｆ２ｋｋは周波数Ｆ２ｋ１と異なる周波数となる。
【００５９】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿ｋｋ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿ｋｋとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ｋｋとスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ｋｋの関係は、下記の式（２７）で表すことができる。
0005697504.tif 000011
【００６０】
ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、ｑ番目のアップチャープでは、時間Ｔ２ｋｑ毎に、Ｆ２ｋｑずつステップ状にＮｋｑ回だけ設定周波数を切り替えている。Ｎｋｑは、１より大きい任意の自然数であり、かつ、Ｎｋ１及びＮｋｋと異なる値である。
また、ｑは１＜ｑ＜ｋの範囲にある任意の自然数である。
分周数制御回路１６では、ステップ数Ｎｋｑ、時間Ｔ２ｋｑ、周波数Ｆ２ｋｑが、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（２８），（２９）の関係を満足するように設定する。
Ｆ１＝Ｎｋｑ×Ｆ２ｋｑ                                    （２８）
Ｔ１＝Ｎｋｑ×Ｔ２ｋｑ                                    （２９）
その結果、時間Ｔ２ｋｑは時間Ｔ２ｋ１，Ｔ２ｋｋと異なる時間となり、周波数Ｆ２ｋｑは周波数Ｆ２ｋ１，Ｆ２ｋｋと異なる周波数となる。
【００６１】
このとき、ビート信号における目標信号成分のピーク周波数をＦｂ＿ｋｑ、不要成分であるスプリアス発生周波数をＦｓｐ＿ｋｑとすると、目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ｋｑとスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ｋｑの関係は、下記の式（３０）で表すことができる。
0005697504.tif 000012
【００６２】
図１０は１番目、ｑ番目及びｋ番目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトルを簡易的に示す説明図である。
１番目のアップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ｋ１と、ｑ番目のアップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ｋｑと、ｋ番目のアップチャープでの目標信号成分のピーク周波数Ｆｂ＿ｋｋは同一になる。
一方、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているため、不要成分である１番目のアップチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ｋ１と、ｑ番目のアップチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ｋｑと、ｋ番目のアップチャープでのスプリアス発生周波数Ｆｓｐ＿ｋｋは異なる。
【００６３】
したがって、距離・速度算出部８では、周波数分析部７がビート信号の周波数スペクトラムを算出すると、従来例と同様に、その周波数スペクトラムの中で、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出し、そのピーク周波数から目標物までの距離及び目標物との相対速度を算出するが、Ｋ回のアップチャープにおけるスペクトラムを比較することで、ピーク周波数が同一のスペクトルは目標信号成分のピーク周波数であって、ピーク周波数が異なるスペクトルは不要成分のピーク周波数であると判別することができる。
このため、距離・速度算出部８は、従来例と異なり、周波数分析部７により算出されたビート信号の周波数スペクトラムの中で、ピーク周波数が異なるスペクトラムを除外（目標物に係るスペクトラム以外のスペクトラムを除外）し、ピーク周波数が同一のスペクトラムだけから距離及び相対速度を算出することで、実際には存在していない目標物までの距離等を誤って算出する状況の発生を回避するようにしている。
【００６４】
なお、距離・速度算出部８は、電力レベルがピーク検出用の閾値より高いスペクトラムのピーク周波数を検出する際、Ｋ回のアップチャープにおけるスペクトラムを合算して平均化するようにする。
これにより、ビート信号の目標信号成分の電力レベルは、合算・平均化前と同等であるが、不要成分の電力レベルは、合算・平均化前の１／Ｋになる。
このため、ビート信号の目標信号成分と不要成分の電力比は、１回のアップチャープで得られる結果のＫ倍となる。
よって、チャープ回数Ｋを増やすことで、スペクトラム合算後の不要成分の電力レベルを、半分より小さい電力レベルまで低減することができる。
【００６５】
図１０は１番目、ｑ番目及びｋ番目のアップチャープにおけるビート信号の周波数スペクトル及び合算・平均化後の周波数スペクトルの一例を簡易的に示す説明図である。
このように、不要成分の電力レベルが合算・平均化前の１／Ｋになることで、ピーク検出用の閾値を下げることができるため、遠方に存在している目標物についても、目標信号成分のピーク周波数を検出することができる。
【００６６】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、ＦＭＣＷ信号源１がＰＬＬで構成されて、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に上昇するアップチャープと、高周波信号の周波数の時間変化が直線的に下降するダウンチャープとが交互にＫ回ずつ実行されるものであり、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているように構成したので、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏するほか、ピーク検出用の閾値を更に下げることができるため、更に遠方に存在している目標物についても、正確に距離及び相対速度を算出することができる効果を奏する。
【００６７】
この実施の形態３では、複数の目標物が存在しているために、ビート信号の目標信号成分のピーク周波数と、不要成分であるスプリアス発生周波数が複数組生じ、その結果、チャープのステップ条件によって、不要成分であるスプリアス発生周波数のピークが重なることがある場合でも、チャープ回数Ｋを増やすことで、スペクトラム合算後の不要成分の電力レベルを低減することができる。
【００６８】
なお、この実施の形態３では、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているものを示したが、Ｋ回のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているようにしても、同様の原理で、ビート信号の目標信号成分と不要成分とを判別することができるとともに、スペクトラム合算後の不要成分の電力レベルを合算・平均化前の１／Ｋにすることができる。
【００６９】
また、この実施の形態３では、アップチャープとダウンチャープが交互に繰り返されるものを示したが、アップチャープだけが繰り返される場合には、Ｋ回のアップチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
また、ダウンチャープだけが繰り返される場合には、Ｋ回のダウンチャープにおけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が相互に異なっているようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００７０】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６によりＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるものを示したが、アップチャープ期間中又はダウンチャープ期間中には、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられずに一定である。
この実施の形態４では、ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６が、アップチャープ期間中又はダウンチャープ期間中に、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるようにしている。
具体的には、以下の通りである。
【００７１】
図１１はこの発明の実施の形態４によるＦＭＣＷレーダ装置におけるＰＬＬの設定周波数の切替制御方法の一例を示す説明図である。
ここでは、１つのアップチャープの実行中に、各周波数切替ステップで、切り替える周波数幅を変えるようにしている。
【００７２】
ＦＭＣＷ信号源１の分周数制御回路１６は、１つのアップチャープの実行中に、時間Ｔ２Ｇ（ｇ）毎に、Ｆ２Ｇ（ｇ）ずつステップ状にＨ回だけ設定周波数を切り替えている。Ｈは、１より大きい任意の自然数であり、ｇは１からＨまでの連続した自然数である。
分周数制御回路１６では、時間Ｔ２Ｇ（ｇ）、周波数Ｆ２Ｇ（ｇ）が、周波数変動範囲Ｆ１、アップチャープ区間の時間Ｔ１に対して、下記の式（３１），（３２）の関係を満足するように設定する。
0005697504.tif 000013
【００７３】
また、分周数制御回路１６は、各周波数切替ステップにおけるＴ２Ｇ（ｇ）、Ｆ２Ｇ（ｇ）が、下記の式（３３）の関係を満足するように設定し、各周波数切替ステップにおける周波数変化の傾きを一定にする。
0005697504.tif 000014
【００７４】
さらに、分周数制御回路１６は、各周波数切替ステップにおけるＦ２Ｇ（ｇ）が、下記の式（３４）の関係を満足するように、全て異なる値に設定する。
0005697504.tif 000015
【００７５】
図１２は実施の形態４の制御方法が用いられる場合のビート信号の周波数スペクトラムの一例を簡易的に示す説明図である。
１つのアップチャープの実行中に、各周波数切替ステップで、切り替える周波数幅を変えた場合、アップチャープ全体での周波数変化の傾きは一定であるため、従来の制御方法と同様に、周波数Ｆｂ＿Ｕの目標信号成分のピークが生じる。
一方、１つのアップチャープの実行中におけるＰＬＬの設定周波数の切替間隔が一定でないため、アップチャープ時に発生するスプリアスが拡散する。
その結果、ビート信号の目標信号成分のピーク電力レベルは、従来の制御方法と同等となるが、不要成分であるスプリアスのスペクトラムは拡散するため、不要成分の電力レベルを従来の制御方法と比べて低減することができる。
【００７６】
この実施の形態４の制御方法が用いられる場合でも、上記実施の形態１〜３と同様に、ピーク検出用の閾値を下げることができるため、遠方に存在している目標物についても、正確に距離及び相対速度を算出することができる。
【００７７】
なお、この実施の形態４では、式（３４）において、各周波数切替ステップにおけるＦ２Ｇ（ｇ）が全て異なる値に設定されるものを示したが、いくつかの周波数切替ステップにおけるＦ２Ｇ（ｇ）が同一のものであっても、不要成分の電力レベルが、遠方にある目標物からの受信波によるピーク電力レベルより低減することができれば、同等の効果を得ることができる。
【００７８】
この実施の形態４では、１つのアップチャープの実行中に、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるものを示したが、１つのダウンチャープの実行中に、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるようにしても、同様の原理で、同様の効果を得ることができる。
【００７９】
また、この実施の形態４では、アップチャープとダウンチャープが交互に繰り返されるものを示したが、アップチャープだけが繰り返される場合には、１つのアップチャープの実行中に、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
また、ダウンチャープだけが繰り返される場合には、１つのダウンチャープの実行中に、ＰＬＬの設定周波数の切替間隔が切り替えられるようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００８０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  ＦＭＣＷ信号源（高周波信号発生手段）、２  方向性結合器（ビート信号生成手段）、３  送信アンテナ（信号送信手段）、４  受信アンテナ（信号受信手段）、５  ミキサ（ビート信号生成手段）、６  ＡＤ変換器（距離速度算出手段）、７  周波数分析部（距離速度算出手段）、８  距離・速度算出部（距離速度算出手段）、１１  基準信号生成部、１２  位相周波数検出器、１３  チャージポンプ、１４  ローパスフィルタ、１５  電圧制御発振器、１６  分周数制御回路、１７  分周器、１０１  ＦＭＣＷ信号源、１０２  方向性結合器、１０３  送信アンテナ、１０４  受信アンテナ、１０５  ミキサ、１０６  ＡＤ変換器、１０７  周波数分析部、１０８  距離・速度算出部、１１１  基準信号生成部、１１２  位相周波数検出器、１１３  チャージポンプ、１１４  ループフィルタ、１１５  電圧制御発振器、１１６  分周数制御回路、１１７  分周器。
【図１】
0005697504.tif 000016
【図２】
0005697504.tif 000017
【図３】
0005697504.tif 000018
【図４】
0005697504.tif 000019
【図５】
0005697504.tif 000020
【図６】
0005697504.tif 000021
【図７】
0005697504.tif 000022
【図８】
0005697504.tif 000023
【図９】
0005697504.tif 000024
【図１０】
0005697504.tif 000025
【図１１】
0005697504.tif 000026
【図１２】
0005697504.tif 000027
【図１３】
0005697504.tif 000028
【図１４】
0005697504.tif 000029
【図１５】
0005697504.tif 000030
【図１６】
0005697504.tif 000031
【図１７】
0005697504.tif 000032
【図１８】
0005697504.tif 000033