(57)【要約】【課題】  送信パルスで変調された送信波を送出して、対象物から反射した受信波を受信し、送信波の送信から受信波の受信までの時間を測定することによって対象物までの距離を検知するパルス波レーダー装置では、受信回路で漏洩波が受信されている間は、近距離にある対象物から反射した受信波がマスクされてしまうため、最小検出距離が長くなってしまう。【解決手段】  上記課題を解決するために、本願発明は、送信波の回り込みや漏れによる送信波と受信波との重なりを避けて、受信波がマスクされないように、受信アンテナからの受信波を一定時間遅延させたり、送信アンテナへの送信波を一定時間遅延させたりするパルス波レーダー装置である。【選択図】  図２
2005156378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信パルスで変調された送信波を送出する送信回路と、
該送信回路からの送信波を放射する送信アンテナと、
対象物から反射した受信波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナからの受信波を該送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる遅延回路と、
該遅延回路からの受信波を検波して受信パルスを復調する受信回路と、
を備えるパルス波レーダー装置。
【請求項２】
送信パルスで変調された送信波を送出する送信回路と、
該送信回路からの送信波を該送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる遅延回路と、
該遅延回路からの送信波を放射する送信アンテナと、
対象物から反射した受信波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナからの受信波を検波して受信パルスを復調する受信回路と、
を備えるパルス波レーダー装置。
【請求項３】
前記送信回路が送信波を送出してから少なくとも前記送信パルスの幅に相当する時間経過まで、前記受信回路の検波動作を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス波レーダー装置。
【請求項４】
前記送信回路が送信波を送出してから前記受信回路が受信波を受信するまでの伝搬往復時間を算出する時間算出回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかのパルス波レーダー装置。
【請求項５】
前記時間算出回路は、前記伝搬往復時間から前記遅延回路での遅延時間を減算して伝搬往復時間を算出することを特徴とする請求項４に記載のパルス波レーダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波、又は準ミリ波帯を用いたパルス波レーダー装置に関する。特に、近距離での対象物からの反射波に対して、検知能力を向上させた車載用パルス波レーダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衝突防止やオートクルーズを目的として車両にレーダー装置が搭載されている。このような車載用レーダー装置は、対象物までの往復距離が、パルス送信波を送出してから対象物からの反射波を受信する迄の時間に光速を積算することにより求められることから、パルス送信波を送出してから対象物からの反射波を受信する迄の時間を測定し、対象物までの距離を算出するものである。
【０００３】
このようなパルス波レーダー装置では、送信パルスで変調された送信パルス波は、回路基板等による回り込みや漏れから、送信回路から受信回路への漏洩波として受信されることがある。受信回路で漏洩波が受信されている間は、対象物から反射した受信波が漏洩波によってマスクされてしまうため受信波が検出できなくなり、その結果、パルス波レーダー装置の最小検出距離が長くなってしまう。
【０００４】
パルス波レーダー装置の最小検出距離を短くするために、送信パルスをパルス幅の狭いパルス波形とする方法がある。例えば、送信アンテナから１０ｃｍの距離にある対象物を検知しようとすると、送信アンテナから対象物までの電波の伝搬時間は３３３ｐｓｅｃしかない。つまり、対象物までの往復時間は６６６ｐｓｅｃとなる。従って、パルス幅として６６６ｐｓｅｃ以下としなければならない。しかし、６６６ｐｓｅｃのパルス幅のパルス波形を作るには、非常に高速な論理回路を必要とし、装置自体が高価なものとなる。
【０００５】
一方、送受信共用アンテナを使用したパルス波レーダー装置では、送信回路からリミッターへの漏れこみによるリミッターの阻止状態が続く間に受信波を受信するのを避けるために、送受切り替え部と送受信共用アンテナとの間に信号遅延回路を設けた発明がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この発明の構成を図１に示す。送受信共用アンテナを使用するパルス波レーダー装置では、送信機６１から送受切り替え部６２を経て受信機６６への漏れこみが大きいところから、過大な信号によって受信機６６が破壊されないように、リミッター６５によって一定の信号強度以上の信号を阻止する。
【０００７】
しかし、送信機６１が送信波を出力する際に、リミッター６５への漏れこみが大きいために、送信機６１が送信波を送出し終わった後も、一定時間の間、リミッター６５が阻止状態となる。そのために、送受信共用アンテナを使用するパルス波レーダー装置では、阻止状態が続く間に反射波が戻ってこないように、信号遅延回路６３を設けたものである。
【０００８】
従って、この信号遅延回路は、送受信共用アンテナを使用するパルス波レーダー装置において、送信機が送信波を送出し終わった後に続くリミッターの阻止状態が続く間に、受信機が受信波を受信することを回避することを目的として設けられたものであった。
【特許文献１】特開２００３−８４０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
送信パルスで変調された送信波は、回路基板等を通した回り込みや漏れから、送信回路から受信回路への漏洩波として受信される。受信回路で漏洩波が受信されている間は、対象物から反射した受信波がマスクされてしまうため、最小検出距離が長くなってしまう。本願発明は、パルス波レーダー装置の最小検出距離を短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、上記目的を達成するために、送信パルスで変調された送信波を送出して、対象物から反射した受信波を受信し、送信波の送信から受信波の受信までの時間を測定することによって対象物までの距離を検知するパルス波レーダー装置であって、前述したように、送信波の回り込みや漏れによる送信波と受信波との重なりを避けて、受信波がマスクされないように、受信アンテナからの受信波を一定時間遅延させたり、送信アンテナへの送信波を一定時間遅延させたりするパルス波レーダー装置である。このような一定時間の遅延により、パルス波レーダー装置の最小検出距離を短くすることができる。
【００１１】
具体的には、本願第一発明は、送信パルスで変調された送信波を送出する送信回路と、該送信回路からの送信波を放射する送信アンテナと、対象物から反射した受信波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナからの受信波を該送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる遅延回路と、該遅延回路からの受信波を検波して受信パルスを復調する受信回路と、を備えるパルス波レーダー装置である。
【００１２】
本願第二発明は、送信パルスで変調された送信波を送出する送信回路と、該送信回路からの送信波を該送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる遅延回路と、該遅延回路からの送信波を放射する送信アンテナと、対象物から反射した受信波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナからの受信波を検波して受信パルスを復調する受信回路と、を備えるパルス波レーダー装置である。
【００１３】
本願第一発明及び第二発明には、前記送信回路が送信波を送出してから少なくとも前記送信パルスの幅に相当する時間経過まで、前記受信回路の検波動作を停止することを特徴とするパルス波レーダー装置も含まれる。受信回路の検波動作を停止することにより、受信回路が飽和状態になることを防止して、遅延回路での遅延時間経過後に直ちに検波動作を開始することができる。
【００１４】
本願第一発明及び第二発明には、前記送信回路が送信波を送出してから前記受信回路が受信波を受信するまでの伝搬往復時間を算出する時間算出回路をさらに備えることを特徴とするパルス波レーダー装置も含まれる。対象物までの距離を算出するために、送信波を送出してから対象物から反射した受信波を受信する迄の時間を算出するものである。
【００１５】
本願第一発明及び第二発明には、前記時間算出回路は、前記伝搬往復時間から前記遅延回路での遅延時間を減算して伝搬往復時間を算出することを特徴とするパルス波レーダー装置も含まれる。本願第一発明及び第二発明は、受信アンテナからの受信波を遅延回路で一定時間遅延させたり、送信アンテナへの送信波を遅延回路で一定時間遅延させたりするパルス波レーダー装置であることから、遅延回路での遅延時間を補正して、送信波を送出してから対象物から反射した受信波を受信する迄の時間を算出するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明のパルス波レーダー装置は、高速動作の論理回路を使用することなく、パルス波レーダー装置の最小検出距離を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図２は、本願発明であるパルス波レーダー装置の実施形態を説明する図であって、パルス波レーダー装置の構成を説明するブロック図である。まず、図２において、パルス波レーダー装置の送信系の構成を説明する。１１はパルス発生回路であって所定の周期でパルス幅の狭い送信パルスを発生する。１２は発振器であって、パルス波レーダー装置の使用する周波数帯の発振周波数で発振する。１３は分配器である。１４は混合回路であって、発振波を送信パルスで変調する。１５は電力増幅回路であって、パルス波レーダー装置の放射する送信波を電力増幅する。パルス発生回路１１、混合回路１４、電力増幅回路１５、発振器１２及び分配器１３で送信回路を構成する。１６は送信アンテナであって、送信波を放射する。送信アンテナ１６は複数のアンテナから構成されるものでもよい。
【００１８】
次に、図２において、パルス波レーダー装置の受信系の構成を説明する。１７は受信アンテナであって、対象物から反射した受信波を受信する。受信アンテナ１７も複数のアンテナから構成されるものでもよい。１８は遅延回路であって、受信波を送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる。１９は前置増幅回路であって、微弱な受信波を増幅する。２０は混合回路であって、パルス波レーダー装置の使用する周波数帯の発振波で検波して受信波から受信パルスを復調する。２１は増幅回路であって、復調した受信パルスを増幅する。前置増幅回路１９、混合回路２０、発振器１２、分配器１３及び増幅回路２１で受信回路を構成する。２２は時間算出回路であって、送信波を送出してから受信波を受信するまでの時間差から伝搬往復時間を算出する。
【００１９】
図２、図３を使用して、本願発明のパルス波レーダー装置の送信動作を説明する。図３は、本実施の形態のパルス波レーダー装置の各回路における波形である。パルス発生回路１１では、所定の周期で短いパルス幅の送信パルスを発生し、混合回路１４に出力する。パルス発生回路１１で発生する送信パルスの例を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すような送信パルスの所定の周期は、パルス波レーダー装置の最大検出距離を電波が往復する時間に相当する時間よりも長く設定する。パルス幅はパルス波レーダー装置の距離分解能に相当する時間に設定する。発振器１２からの発振波を分配器１３で分配し、一部を混合回路１４に出力する。発振器１２で発生する発振波の例を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）に示す発振波の発振周波数はパルス波レーダー装置に割り当てられた周波数帯の周波数である。混合回路１４は分配器１３からの発振波をパルス発生回路１１からの送信パルスで変調し、送信波とする。混合回路１４からの送信波の例を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）に示す送信波は、図３（ｂ）の発振波を図３（ａ）の送信パルスで変調したものである。電力増幅回路１５は送信波を電力増幅する。送信アンテナ１６は電力増幅回路１５で電力増幅された送信波を対象物に向けて放射する。
【００２０】
次に、図２、図３を使用して、本願発明のパルス波レーダー装置の受信動作を説明する。受信アンテナ１７は対象物から反射した受信波を受信し、遅延回路１８に出力する。受信波は図３（ｃ）に示す送信波とほぼ同一の波形である。ここで、送信回路を構成する例えば電力増幅回路１５からの送信波の回り込みや漏れによる影響があると、電力増幅回路１５が送信波を出力している間は、前置増幅回路１９、又は混合回路２０が本来の受信波を受信することができない。そこで、遅延回路１８は、受信アンテナ１７が受信した受信波を送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる。前置増幅回路１９や混合回路２０には電力増幅回路１５等からの送信波の回り込みや漏れによる影響がなくなっているため、前置増幅回路１９や混合回路２０は正常に受信波を受信することができる。前置増幅回路１９は遅延回路１８からの受信波を増幅し、混合回路２０に出力する。混合回路２０は分配器１３からの発振波で受信波を検波し、受信パルスを復調する。受信パルスの例を図３（ｄ）に示す。図３（ｄ）に示す受信パルスは、図３（ｃ）に示すような受信波を図３（ｂ）の発振波で検波したものである。増幅回路２１は復調した受信パルスを増幅する。以上が、本実施形態のパルス波レーダー装置の基本動作である。
【００２１】
図２において、遅延回路１８と前置増幅回路１９は配置が逆でもよい。即ち、送信回路を構成する例えば電力増幅回路１５からの送信波の回り込みや漏れによる影響が前置増幅回路１９に対して小さい場合は、前置増幅回路１９で微弱な受信波を増幅した後、遅延回路１８で受信波を遅延させることでもよい。
【００２２】
以上説明したように、受信アンテナからの受信波を送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる遅延回路を設けることによって、受信回路で送信波と受信波との重なりを避けることができるため、パルス波レーダー装置の最小検出距離を短くすることができる。
【００２３】
図２に示す実施の形態では、さらに、時間算出回路２２を配置している。時間算出回路２２は、パルス発生回路１１が送信パルスを送出してから増幅回路２１が受信パルスを受信するまでの時間差から、対象物までの伝搬往復時間を算出する。図３では、図３（ａ）の送信パルスと図３（ｄ）の受信パルスの時間差を測定することになる。パルス波レーダー装置内部の送信回路や受信回路での遅延時間を考慮し、パルス波レーダー装置が送信波を送出してから受信波を受信するまでの時間差を補正して、伝搬往復時間を算出することが望ましい。
【００２４】
さらに、遅延回路１８では受信波を遅延させているため、上記時間算出回路２２は、伝搬往復時間から遅延回路１８での遅延時間を減算して伝搬往復時間を算出することが好ましい。
【００２５】
ここでは図示していないが、時間算出回路２２の後段には、演算回路が設けられており、当該演算回路において伝搬往復時間と伝搬速度を基に対象物までの距離が算出される。
【００２６】
前述したパルス波レーダー装置において、電力増幅回路１５が送信波を送出してから少なくとも送信パルスのパルス幅に相当する時間が経過するまで、前置増幅回路１９の増幅動作や混合回路２０の検波動作を停止することが好ましい。より好ましくは、電力増幅回路１５が送信波を送出してから遅延回路１８での遅延時間経過までである。大振幅の送信波の回り込みや漏れによって、前置増幅回路１９や混合回路２０が飽和し、正常に検波動作ができなくなることを防止することができる。
【００２７】
本願発明であるパルス波レーダー装置の他の実施形態を図４に示す。図４は、パルス波レーダー装置の構成を説明するブロック図である。まず、図４において、パルス波レーダー装置の送信系の構成を説明する。１１はパルス発生回路であって所定の周期でパルス幅の狭い送信パルスを発生する。１２は発振器であって、パルス波レーダー装置の使用する周波数帯の発振周波数で発振する。１３は分配器である。１４は混合回路であって、発振波を送信パルスで変調する。１５は電力増幅回路であって、パルス波レーダー装置の放射する送信波を電力増幅する。パルス発生回路１１、混合回路１４、電力増幅回路１５、発振器１２及び分配器１３で送信回路を構成する。１８は遅延回路であって、送信波を送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる。１６は送信アンテナであって、送信波を放射する。送信アンテナ１６は複数のアンテナから構成されるものでもよい。
【００２８】
次に、図４において、パルス波レーダー装置の受信系の構成を説明する。１７は受信アンテナであって、対象物から反射した受信波を受信する。受信アンテナ１７も複数のアンテナから構成されるものでもよい。１９は前置増幅回路であって、微弱な受信波を増幅する。２０は混合回路であって、パルス波レーダー装置の使用する周波数帯の発振波で検波して受信波から受信パルスを復調する。２１は増幅回路であって、復調した受信パルスを増幅する。前置増幅回路１９、混合回路２０、発振器１２、分配器１３及び増幅回路２１で受信回路を構成する。２２は時間算出回路であって、送信波を送出してから受信波を受信するまでの時間差から伝搬往復時間を算出する。
【００２９】
図２に示すパルス波レーダー装置との違いは、遅延回路１８の設置箇所である。即ち、図２に示すパルス波レーダー装置では遅延回路１８を受信アンテナ１７に対して後置しているが、図４に示すパルス波レーダー装置では遅延回路１８を送信アンテナ１６に対して前置している。基本動作は図２に示すパルス波レーダー装置と同様であるが、図４に示すパルス波レーダー装置では、送信波を送信アンテナ１６から放射する時間を遅延させることによって、電力増幅回路１５等からの送信波の回り込みや漏れによる影響を防止するものである。
【００３０】
以上説明したように、送信回路からの送信波を送信パルスの幅に相当する時間以上遅延させる遅延回路を設けることによって、受信回路で送信波と受信波との重なりを避けることができるため、パルス波レーダー装置の最小検出距離を短くすることができる。
【００３１】
図４に示す実施の形態でも同様に、さらに、時間算出回路２２を配置している。時間算出回路２２は、パルス発生回路１１が送信パルスを送出してから増幅回路２１が受信パルスを受信するまでの時間差から、対象物までの伝搬往復時間を算出する。パルス波レーダー装置内部の送信回路や受信回路での遅延時間を考慮し、パルス波レーダー装置が送信波を送出してから受信波を受信するまでの時間差に補正して伝搬往復時間を算出することが望ましい。
【００３２】
さらに、遅延回路１８では受信波を遅延させているため、上記時間算出回路２２は、伝搬往復時間から遅延回路１８での遅延時間を減算して伝搬往復時間を算出することが好ましい。
【００３３】
前述したパルス波レーダー装置において、電力増幅回路１５が送信波を送出してから少なくとも送信パルスのパルス幅に相当する時間経過まで、前置増幅回路１９の増幅動作や混合回路２０の検波動作を停止することが好ましい。より好ましくは、電力増幅回路１５が送信波を送出してから遅延回路１８での遅延時間経過までである。大振幅の送信波の回り込みや漏れによって、前置増幅回路１９や混合回路２０が飽和し、正常に検波動作ができなくなることを防止することができる。
【００３４】
前述の時間算出回路２２の構成例を図５に示す。図５において、３１、３３は入力端子である。３２は波形整形回路であって、クリッパ回路、リミッター回路、スライサ回路等が適用できる。３４はＳＲ（Ｓｅｔ−Ｒｅｓｅｔ）フリップフロップ回路であって、２つの入力の一方でセットし、他方でリセットする回路である。３５は低域通過フィルタ、３６は出力端子である。
【００３５】
入力端子３１には図２又は図４に示す増幅回路２１からの出力が入力される。増幅回路２１の出力は復調された受信パルスをアナログ増幅しただけのため、雑音を多く含んでいる。増幅回路２１からの出力を波形整形回路３２で振幅方向を識別して、ＳＲフリップフロップ回路３４に入力する。ＳＲフリップフロップ回路３４の他の入力端子３３には、図２又は図４に示すパルス発生回路１１からの出力が入力される。つまり、ＳＲフリップフロップ回路３４は、送信パルスと受信パルスの時間差に相当するパルス幅のパルスを出力する。この出力を低域通過フィルタ３５で平滑化すると出力端子には、送信パルスの送出から受信パルスの受信までの時間に相当する出力レベルが得られる。この出力レベルから対象物までの距離を算出することができる。
【００３６】
距離の算出に当たっては、パルス波レーダー装置内部の送信回路や受信回路での遅延時間を考慮して、対象物までの距離を算出することが望ましい。また、遅延回路での遅延時間を減算して対象物までの距離を算出することが好ましい。
【００３７】
距離の算出に当たっては、パルス波レーダー装置内部の送信回路や受信回路での遅延時間や、遅延回路での遅延時間を時間算出回路の出力レベルのバイアスを遅延時間に相当するだけシフトすることでもよい。また、時間算出回路２２の他の構成としては、送信パルスと受信パルスとの時間差を測定するものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明のパルス波レーダー装置は、車両の衝突防止やオートクルーズを目的とした車載用装置に適用することができるほか、固定のパルス波レーダー装置としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】送受信共用アンテナを使用するパルス波レーダー装置の構成を説明する図である。
【図２】本願発明であるパルス波レーダー装置の実施形態を説明する図であって、パルス波レーダー装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】本願発明であるパルス波レーダー装置の各回路における波形である。
【図４】本願発明であるパルス波レーダー装置の他の実施形態を説明する図であって、パルス波レーダー装置の構成を説明するブロック図である。
【図５】本願発明であるパルス波レーダー装置に適用する時間算出回路の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  パルス発生回路
１２  発振器
１３  分配器
１４  混合回路
１５  電力増幅回路
１６  送信アンテナ
１７  受信アンテナ
１８  遅延回路
１９  前置増幅回路
２０  混合回路
２１  増幅回路
２２  時間算出回路
３１  入力端子
３２  波形整形回路
３３  入力端子
３４  ＳＲフリップフロップ回路
３５  低域通過フィルタ
３６  出力端子
【図１】
2005156378.tif 000003
【図２】
2005156378.tif 000004
【図３】
2005156378.tif 000005
【図４】
2005156378.tif 000006
【図５】
2005156378.tif 000007