(57)【要約】【課題】装置内部で発生する雑音を除去するようにしたＦＷ−ＣＷ方式のレーダ装置を提供すること。また、処理が複雑とならずコストの低いＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を提供すること。【解決手段】アンテナから送信波を送信するとともに、前記送信波が物標で反射した反射波を前記アンテナで受信するＦＭ―ＣＭ方式のレーダ装置において、前記アンテナに対して送信波が送信されるための送信信号を生成するとともに、前記アンテナで受信した前記受信波に対して受信信号を生成する送受信信号生成部と、前記送受信信号生成部と同一構成のノイズ生成部と、前記送受信信号生成部で生成された前記受信信号と逆相の雑音信号を生成し、当該逆相の雑音信号と前記送受信信号生成部からの前記受信信号とを加算して、前記送受信信号生成部で生成された雑音信号が除去された受信信号を生成するノイズキャンセル部とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008209225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナから送信波を送信するとともに、前記送信波が物標で反射した反射波を前記アンテナで受信するＦＭ―ＣＭ方式のレーダ装置において、
前記アンテナに対して送信波が送信されるための送信信号を生成するとともに、前記アンテナで受信した前記受信波に対して受信信号を生成する送受信信号生成部と、
前記送受信信号生成部と同一構成のノイズ生成部と、
前記送受信信号生成部で生成された前記受信信号と逆相の雑音信号を生成し、当該逆相の雑音信号と前記送受信信号生成部からの前記受信信号とを加算して、前記送受信信号生成部で生成された雑音信号が除去された受信信号を生成するノイズキャンセル部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。    
【請求項２】
更に、電圧制御発振部を備え、
前記送受信信号生成部は、前記電圧制御発振部からの発振信号を分配する分配部と、前記分配部からの発信信号を増幅する第１の増幅部と、前記アンテナで受信した受信信号を増幅する第２の増幅部と、前記第２の増幅部からの受信信号と前記分配部からの発振信号とをミキシングするミキシング部とを備え、
前記アンテナは前記第１の増幅部からの信号に基づいて送信波が送信され、前記ミキシング部からの出力信号が前記ノイズキャンセル部に出力されることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記ノイズキャンセル部は、前記ノイズ生成部から出力される雑音信号の減衰量を調整する可変アッテネータと、減衰量が調整された前記雑音信号に対して前記逆相の雑音信号を生成する可変位相器と、前記逆相の雑音信号と前記送受信信号生成部からの前記受信信号とを加算する加算部とを備え、前記加算部からは前記雑音信号が除去された前記受信信号が出力されることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
更に、前記ノイズキャンセル部からの前記受信信号が入力され、前記受信信号から雑音成分の信号を取り出し、当該雑音信号のタイミングで前記逆相の雑音信号を生成させるように制御するタイミング調整部
を備えることを特徴とする請求項１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、雑音を除去するようにしたＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated - Continuous Wave）方式によるレーダ装置では、一般的にＦＭ−ＡＷ（Frequency Modulated - Amplitude Modulated）変換雑音や、近傍雑音が発生することが知られている。
【０００３】
このような雑音を除去するため、従来では、ローカル信号、送信波、受信した反射波のいずれか１つの信号の周波数を僅かにシフトさせることで、低い周波数領域にあるＦＭ―ＡＭ雑音を高い周波数領域にシフトさせ、フィルタにより容易に雑音を分離するようにしたＦＭ−ＣＷレーダ装置が開示される（例えば、以下の特許文献１）。
【０００４】
また、送信波の一部と受信波とを混合して０相信号及びπ相信号を出力する平衡型ミキサと、０相信号およびπ相信号を加算する手段とを備えて、逆相のＦＭ−ＡＭ変換雑音をビート信号に加算することで雑音を除去するようにしたＦＭ−ＣＷレーダ装置も開示される（例えば、以下の特許文献２）。
【０００５】
更に、受信信号に対してバンドパスフィルタと周波数分析器とを設けて、周波数分析器により分析された分析結果に応じて、バンドパスフィルタの周波数特性に応じた補償を行い、その後に障害物までの距離等を算出するようにしたＦＭ−ＣＷレーダも開示される（例えば、以下の特許文献３）。
【０００６】
更に、雑音成分の信号について逆フーリエ変換してメモリに記憶した後、フーリエ変換して得られた信号を減算することで、雑音成分を除去するようにした通信処理装置も開示される（例えば、以下の特許文献４）。
【０００７】
更に、ランダムノイズの発生する可能性がある部品までを２系統にして、これらの出力を平均化する平均化部を設け、ノイズが発生しても平均化してその影響を少なくするようにした衛星航法受信装置も開示される（例えば、以下の特許文献５）。
【特許文献１】特開平４−１７８５８９号公報
【特許文献２】特開平４―１８４１８４号公報
【特許文献３】特開平８−１６６４４２号公報
【特許文献４】特開２００３−１３９８４７号公報
【特許文献５】特開平９−１７８８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１によるＦＭ−ＣＷレーダ装置では周波数をシフトさせるためのＰＬＯ（Phase Locked Oscillator）を設けなければならず、装置全体のコストを増加させてしまう。
【０００９】
また、特許文献２及び３では、ローカル信号（０相）と受信信号（π相）を重み付けして同相加算することでローカル信号と受信信号の雑音を除去することができるが、必ずしもすべての雑音を除去できるわけではない。例えば、レーダ装置の回路内では送信と受信とを切替えるためのスイッチが設けられているが、スイッチのオン、オフに伴う雑音までは考慮されておらず除去することはできない。
【００１０】
更に、特許文献４による通信処理装置は、メモリに記憶するための動作時間がかかり、またフーリエ変換処理による遅延波を除去するための回路が必要で、装置全体の処理が複雑でコスト高になる。また、スイッチのオン、オフに伴う雑音も除去できない。
【００１１】
更に、特許文献５による受信装置は、平均化部によりノイズは平均化されるものの、全てのノイズを除去できるわけではない。
【００１２】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、装置内部で発生する雑音を除去するようにしたＦＷ−ＣＷ方式のレーダ装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、処理が複雑とならずコストの低いＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、アンテナから送信波を送信するとともに、前記送信波が物標で反射した反射波を前記アンテナで受信するＦＭ―ＣＭ方式のレーダ装置において、前記アンテナに対して送信波が送信されるための送信信号を生成するとともに、前記アンテナで受信した前記受信波に対して受信信号を生成する送受信信号生成部と、前記送受信信号生成部と同一構成のノイズ生成部と、前記送受信信号生成部で生成された前記受信信号と逆相の雑音信号を生成し、当該逆相の雑音信号と前記送受信信号生成部からの前記受信信号とを加算して、前記送受信信号生成部で生成された雑音信号が除去された受信信号を生成するノイズキャンセル部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の他の実施態様によれば、更に、電圧制御発振部を備え、前記送受信信号生成部は、前記電圧制御発振部からの発振信号を分配する分配部と、前記分配部からの発信信号を増幅する第１の増幅部と、前記アンテナで受信した受信信号を増幅する第２の増幅部と、前記第２の増幅部からの受信信号と前記分配部からの発振信号とをミキシングするミキシング部とを備え、前記アンテナは前記第１の増幅部からの信号に基づいて送信波が送信され、前記ミキシング部からの出力信号が前記ノイズキャンセル部に出力されることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記ノイズキャンセル部は、前記ノイズ生成部から出力される雑音信号の減衰量を調整する可変アッテネータと、減衰量が調整された前記雑音信号に対して前記逆相の雑音信号を生成する可変位相器と、前記逆相の雑音信号と前記送受信信号生成部からの前記受信信号とを加算する加算部とを備え、前記加算部からは前記雑音信号が除去された前記受信信号が出力されることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記ノイズキャンセル部からの前記受信信号が入力され、前記受信信号から雑音成分の信号を取り出し、当該雑音信号のタイミングで前記逆相の雑音信号を生成させるように制御するタイミング調整部を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装置内部で発生する雑音を除去するようにしたＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を提供することができる。また、本発明によれば、処理が複雑とならずコストの低いＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を参照しながら説明する。図１は、ＦＭ−ＣＷ方式によるレーダ装置１００の構成例を示す図である。
【００２０】
本レーダ装置１００は、アンテナ５と、ＲＦ部１０と、ＩＦ／ＢＢ部３０とから構成される。
【００２１】
アンテナ５は送受信アンテナ兼用で、三角波の送信波を送信するとともに、物標に反射した送信波に対する反射波も受信する。
【００２２】
ＲＦ部１０は、アンテナ５に対する送信信号を生成するための回路であり、アンテナ５で受信した受信波から受信信号を生成するための回路である。
【００２３】
ＩＦ／ＢＢ部３０は、所謂信号処理回路であり、送信波である三角波を生成したり、受信信号に対してＩＦ信号から本方式の特徴であるビート信号を抽出し、目標物体の距離及び相対速度を算出する回路である。
【００２４】
図１に示すように、ＲＦ部１０は、ＶＣＯ１１（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）と、ＭＭＩＣ部１２と、ノイズ生成部１３と、第１の可変アッテネータ１４と、第１の可変位相器１５と、第２の可変アッテネータ１６と、第２の可変位相器１７と、第１の分配器１８と、増幅器１９と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）２０と、比較器２１とから構成される。
【００２５】
ＶＣＯ１１は所定周波数の発振信号を出力する。ただし、ＶＣＯ１１は後述する三角波発生回路３１により制御されて発振信号を出力する。
【００２６】
ＭＭＩＣ部１２は、ＶＣＯ１１からの発振信号に基づいて送信信号を作成するともに、アンテナ５で受信した受信信号からビート信号を出力する。ＭＭＩＣ部１２は、送受信信号生成回路としての機能を有する。
【００２７】
ＭＭＩＣ部１２は、図１に示すように送信系では、第２の分配器（Ｈｙｂｒｉｄ）１２１と、増幅器（Ａｍｐ）１２２から構成され、受信系は、増幅器（Ａｍｐ）１２３とミキサ（Ｍｉｘｅｒ）１２４から構成される。送信系において、第２の切替部１２１と増幅器１２２により送信信号が生成される。また、受信系において、アンテナ５より受信した受信信号が増幅器１２３により増幅され、ミキサ１２４により発振信号とミキシングされることでビート信号が生成される。
【００２８】
ノイズ生成部１３は、ＭＭＩＣ部１２と同一構成であり、ＭＭＩＣ部１２で発生する雑音信号を再現する。ノイズ生成部１３は、図１に示すように、第３の分配器（Ｈｙｂｒｉｄ）１３１と、増幅器（Ａｍｐ）１３２，１３３と、ミキサ（Ｍｉｘｅｒ）１３４とから構成される。ノイズ生成部１３の第３の切替部１３１と、ＭＭＩＣ部１２の第２の分配器１２１とは同一構成であり、ノイズ生成部１３の２つの増幅器１３２，１３３と、ＭＭＩＣ部１２の２つの増幅器１２２，１２３とは各々同一構成であり、ノイズ生成部１３のミキサ１３４と、ＭＭＩＣ部１２のミキサ１２４とは同一構成である。
【００２９】
また、ノイズ生成部１３の増幅器１３３の入力段には、第１の可変アッテネータ１４と第１の可変位相器１５とが接続され、ミキサ１３４の出力段には、第２の可変アッテネータ１６と第２の可変位相器１７とが接続される。
【００３０】
第１の可変アッテネータ１４と第２の可変位相器１５とにより、アンテナ５で受信した受信信号と同一あるいはそれに近い成分の信号を生成する。すなわち、ノイズ生成部１３の増幅器１３２から出力された信号に対して、第１の可変アッテネータ１４により所定レベルに減衰され、第１の可変位相器１５により所定の位相量をもつ信号となる。尚、この減衰量や位相量は、比較器２１からの制御信号に基づいて制御される。
【００３１】
この信号は増幅器１３３で増幅され、ミキサ１３４で第３の分配器１３１からの発振信号とミキシングされる。ミキサ１３４では、増幅された信号と発振信号とがミキシングされることにより、増幅後の信号のうち発振信号の成分と第３の分配器１３１からの発振信号とが打ち消し合い、ノイズ生成部１３の雑音成分のみが生成される。つまり、ノイズ生成部１３は、ＭＭＩＣ部１２と同一構成のため、ＭＭＩＣ部１２で発生するＦＭ−ＡＭ変換雑音や、近傍雑音、更に、増幅器１２２，１２３のオン、オフに伴う雑音など、全ての雑音成分と同じ成分の信号が出力される。
【００３２】
ノイズ生成部１３から出力される雑音信号は、第２の可変アッテネータ１６に入力されて所定量減衰される。そして、第２の可変位相器１７で所定量位相がずれた信号が生成される。この減衰量と位相量は、ＭＭＩＣ部１２から出力される受信信号の雑音成分と同じ減衰量と、逆位相の位相量（例えば、１８０°）となるように制御される。比較器２１からの制御信号により、減衰量と位相量が制御される。
【００３３】
第１の分配器１８は、ＭＭＩＣ部１２のミキサ１２４からの信号と、第２の可変位相器１７からの信号が入力されて、これら２つの信号を加算して出力する。第１の分配器１８には、ＭＭＩＣ部１２からビート信号が入力され、第２の可変位相器１７から雑音信号が入力される。そして、これら２つの信号を加算することで、ビート信号のうち雑音成分の信号と、位相が逆転した雑音信号とが打ち消し合い、雑音成分のないビート信号（受信信号）が出力される。つまり、
｛（アンテナ５からの受信信号）＋（ＭＭＩＣ部１２の雑音信号）｝＋（ノイズ生成部１３の逆位相の雑音信号）＝（雑音信号のない受信信号）
の関係となる。第１の分配器１８により雑音成分同士が打ち消しあい、ＭＭＩＣ部１２で発生するＦＭ−ＡＭ変換雑音や近傍雑音、さらには増幅器１２２，１２３のオン、オフ等に伴う雑音などの雑音信号を確実に除去することができる。
【００３４】
尚、第２の可変アッテネータ１６と第２の可変位相器１７、及び第１の分配器１８により、ノイズキャンセル回路が構成される。
【００３５】
ＲＦ部１０には、更に、増幅器１９とＢＰＦ２０と比較器２１とを備え、第１の分配器１８から出力された受信信号は、増幅器１９で増幅され、ＢＰＦ２０により雑音成分が取り出される。比較器２１では、この雑音成分から、ノイズ生成部１３で生成される雑音信号の減衰タイミングや位相を逆相にするタイミングを調整する。調整された量に基づく制御信号が比較器２１から出力されて、ＭＭＩＣ部１２から出力される受信信号の雑音成分と同じタイミングで、ノイズ生成部１３からは雑音信号が出力される。
【００３６】
第１の分配器１８から出力される受信信号は、ＩＦ／ＢＢ部３０のＩＦ部３５に出力される。ＩＦ部３５は、ＢＰＦ３５１と、ミキサ３５２と、増幅器３５３と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）３５４とから構成される。このＩＦ部３５により所定成分の受信信号を得る。この受信信号はＢＢ部３４に出力され、所定の信号処理が施される。
【００３７】
ＢＢ部３４は、Ａ／Ｄ変換回路３５４と、ＣＡＮ（Control Area Network）３４４、ＣＰＵ３４３、ＳＷ  Ｃｏｎｔｒｏｌ３４２と、Ｄ／Ａ変換回路３４１とから構成される。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換回路３５４は、ＩＦ部３５から出力された受信信号をデジタル信号に変換する。Ｄ／Ａ変換回路３４１は、逆に受信信号をアナログ信号に変換する。ＣＡＮ３４４は、例えば、車内ＬＡＮ（Local Area Network）により接続された各ＥＣＵ（Electric Control Unit）を制御する回路である。ＳＷ  Ｃｏｎｔｒｏｌ３４２は、各種スイッチを制御する回路である。
【００３９】
ＩＦ／ＢＢ部３０には、更に、三角波生成回路３１と、ドライバ回路３２と、電源回路３３を備える。
【００４０】
三角波生成回路３１は、アンテナ５から三角波を送信するための信号を生成する回路であり、この信号に基づいてＶＣＯ１１から所定周波数の信号が出力される。ドライバ回路３２は、ＲＦ部１０の図示しない他の部分を制御するための回路である。電源回路３３は、ＲＦ部１０に対する電源を供給するための回路である。
【００４１】
図２は雑音信号（ノイズデータ）の例を示す図である。同図に示すように、ＦＭ−ＣＷ方式によるレーダ装置１００では、送受信切替えの周波数であるＳＷ周波数を中心に、２次、３次、…の雑音信号が所定周波数ごとに発生する。この雑音信号に対して、本実施例では、ＭＭＩＣ部１２で発生する雑音成分を確実に取り除くことができるため、雑音信号が完全に取り除かれた、或いは、同図に示すレベルより低い雑音成分のスペクトラムを得ることができる。
【００４２】
このように本実施例では、ＭＭＩＣ部１２と同一構成のノイズ生成部１３を設けて、ＭＭＩＣ部１２と同一の雑音信号を生成し、第２の可変位相器１７や第１の分配器１８等で受信信号の雑音成分の信号とが打ち消し合うことで、ＭＭＩＣ部１２で発生するＦＭ−ＡＭ変換雑音や近傍雑音、送受信の切替えによる（増幅器１２２，１２３のオン、オフによる）雑音を除去した受信信号を得ることができる。
【００４３】
また、ノイズ生成部１３、第２の可変アッテネータ１６、第２の可変位相器１７、及び第１の分配器１８により雑音成分を除去するようにしたので、簡易な構成で、処理も複雑にならず、更にコストを抑えたレーダ装置１００を得る。
【００４４】
上述した例において、アンテナ５は１本の送受信兼用アンテナとして説明した。勿論、本実施例ではこれに限らず、複数本の送受信アンテナを用いてもよいし、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナにより構成してもよいし、これらの組み合わせでもよい。いずれの場合も、上述した例と全く同様に実施でき同一の作用効果を奏する。
【００４５】
尚、本実施例によるレーダ装置１００は車両に搭載されて、車間距離制御や追突防止に利用されて好適である。  
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１はレーダ装置の構成例を示す図である。
【図２】図２はノイズデータの例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ＲＦ部、  １１  ＶＣＯ（電圧制御発振器）、  １２  ＭＭＩＣ部、  １３  ノイズ生成部、  １４  第１の可変アッテネータ、  １５  第１の可変位相器、  １６  第２の可変アッテネータ、  １７  第２の可変位相器、  １８  第１の分配器、  １９  増幅器、  ２０  ＢＰＦ、  ２１  比較器、  ３０  ＩＦ／ＢＢ部、  ３１  三角波生成回路、  ３２  ドライバ回路、  ３３  電源回路、  ３４  ＢＢ部、  ３５  ＩＦ部、  １００  レーダ装置
【図１】
2008209225.tif 000003
【図２】
2008209225.tif 000004