(57)【要約】【課題】装置の小形化を維持しつつ、測定対象体との間の距離を正確かつ容易に測定可能な検出信号を生成する。【解決手段】ベースバンド信号ＳＴＢを生成するパルス生成回路２と、搬送波Ｓｃを生成する搬送波生成回路３と、ベースバンド信号ＳＴＢで搬送波Ｓｃを変調した高周波信号ＳＴＲを出力する変調回路５と、受信した高周波信号ＳＲＲからベースバンド信号ＳＲＢを抽出するミキサ回路１２と、送信アンテナ６を介して送信されて受信アンテナ１１に漏洩した高周波信号ＳＲＲ１  からミキサ回路１２によって抽出されたベースバンド信号ＳＲＢ１  と車両２１で反射されて受信アンテナ１１で受信された高周波信号ＳＲＲ２  からミキサ回路１２によって抽出されたベースバンド信号ＳＲＢ２  とに基づいて車両２１までの距離を測定可能な検出信号Ｓｄを生成する検出信号生成回路１５とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調信号を生成する変調信号生成回路と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、入力した前記変調信号で前記搬送波を変調して生成した高周波信号を出力する変調回路と、受信アンテナを介して受信した前記高周波信号から前記変調信号を抽出する変調信号抽出回路と、前記送信アンテナを介して送信された前記高周波信号のうちの前記受信アンテナに漏洩した当該高周波信号から前記変調信号抽出回路によって抽出された前記変調信号と前記送信アンテナを介して送信された当該高周波信号のうちの測定対象体で反射されて前記受信アンテナで受信された当該高周波信号から前記変調信号抽出回路によって抽出された前記変調信号とに基づいて前記測定対象体までの距離を測定可能な検出信号を生成する検出信号生成回路とを備えているレーダ装置。
【請求項２】
前記変調信号生成回路、前記搬送波生成回路、前記変調回路、前記変調信号抽出回路および前記検出信号生成回路は、一体的にモジュール化されている請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを備え、当該両アンテナは、前記各回路と共に一体的にモジュール化されている請求項１または２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記検出信号生成回路は、前記漏洩した高周波信号から抽出された前記変調信号に同期して立ち上がりまたは立ち下がると共に前記測定対象体で反射されて受信された高周波信号から抽出された前記変調信号に同期して立ち下がりまたは立ち上がるパルス状信号を前記検出信号として生成する請求項１から３のいずれかに記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両等に搭載されて前方の障害物などの測定対象体までの距離を検出可能に構成されたレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のレーダ装置として、特開平７−２４４１５４号公報に開示されたレーダ装置が知られている。このレーダ装置は、同公報中の図１に示すように、トリガ信号発生回路１、送信回路４、反射信号受信回路２４および距離検出回路２６を備えて構成されている。この場合、反射信号受信回路２４は、ＰＤ６、対数増幅回路２１、Ａ／Ｄ変換器２２および反射波形メモリ２３を備えている。このレーダ装置では、トリガ信号発生回路１が、送信回路４に送信開始の信号を与えると共にＡ／Ｄ変換器２２に変換開始の信号（スタート信号）を与える。次いで、Ａ／Ｄ変換器２２は、トリガ信号発生回路１からのスタート信号を入力した時点からＡ／Ｄ変換を開始する。これにより、反射波形メモリ２３には、送信回路４による送信の開始からの反射信号の波形がサンプリング間隔ごとに時間順にディジタルデータで記憶される。一方、距離検出回路２６は、反射波形メモリ２３に記憶されている反射信号の波形における立ち上がり点を検出すると共に、反射信号について波形の記録開始（つまりＡ／Ｄ変換器２２によるＡ／Ｄ変換の開始）から、検出した波形の立ち上がり点までの時間を求め、求めた時間と光の速度とから反射体５までの距離を検出する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２４４１５４号公報（第３−４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のレーダ装置には、以下の問題がある。すなわち、従来のレーダ装置では、距離検出回路２６が、反射波形メモリ２３による反射信号についての波形の記録開始（つまりＡ／Ｄ変換器２２によるＡ／Ｄ変換の開始、言い換えれば、トリガ信号発生回路１によるスタート信号の出力）から反射信号における波形の立ち上がり点までの時間に基づいて、反射体５までの距離を検出している。このため、この時間内に、送信回路４、ＰＤ６、および対数増幅回路２１における各信号遅延時間の合計時間が常に誤差として含まれる結果、反射体５までの距離を正確に検出するのが困難であるという問題点が存在する。
【０００５】
一方、この誤差を解消するために、トリガ信号発生回路１とＡ／Ｄ変換器２２との間に遅延回路を配設して、送信回路４等における各信号遅延時間の合計時間分だけスタート信号を遅延させてＡ／Ｄ変換器２２に入力させる構成を採用することも考えられる。しかしながら、この構成を採用する場合、遅延回路の分だけ装置が大型化すると共にその合計時間と遅延回路の遅延時間とを等しく設定する作業が煩雑であるという新たな問題が発生する。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、装置の小形化を維持しつつ、測定対象体との間の距離を正確かつ容易に測定可能な検出信号を生成し得るレーダ装置を提供することを主目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るレーダ装置は、変調信号を生成する変調信号生成回路と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、入力した前記変調信号で前記搬送波を変調して生成した高周波信号を出力する変調回路と、受信アンテナを介して受信した前記高周波信号から前記変調信号を抽出する変調信号抽出回路と、前記送信アンテナを介して送信された前記高周波信号のうちの前記受信アンテナに漏洩した当該高周波信号から前記変調信号抽出回路によって抽出された前記変調信号と前記送信アンテナを介して送信された当該高周波信号のうちの測定対象体で反射されて前記受信アンテナで受信された当該高周波信号から前記変調信号抽出回路によって抽出された前記変調信号とに基づいて前記測定対象体までの距離を測定可能な検出信号を生成する検出信号生成回路とを備えている。なお、この発明において、受信アンテナに高周波信号を漏洩させる構成としては、送信アンテナと受信アンテナとの両者を近接配置させる構成を採用することが考えられる。
【０００８】
この場合、前記変調信号生成回路、前記搬送波生成回路、前記変調回路、前記変調信号抽出回路および前記検出信号生成回路を一体的にモジュール化するのが好ましい。
【０００９】
また、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナを備え、当該両アンテナを前記各回路と共に一体的にモジュール化するのが好ましい。
【００１０】
さらに、前記検出信号生成回路が、前記漏洩した高周波信号から抽出された前記変調信号に同期して立ち上がりまたは立ち下がると共に前記測定対象体で反射されて受信された高周波信号から抽出された前記変調信号に同期して立ち下がりまたは立ち上がるパルス状信号を前記検出信号として生成するのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るレーダ装置の好適な発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
レーダ装置１は、図１に示すように、パルス生成回路（本発明における変調信号生成回路）２、搬送波生成回路３、分配回路４、変調回路５、送信アンテナ６、受信アンテナ１１、ミキサ回路（本発明における変調信号抽出回路）１２、増幅回路１３、コンパレータ回路１４および検出信号生成回路１５を備え、測定対象体（例えば車両）２１との間の距離Ｌを測定可能な検出信号Ｓｄを生成可能に構成されている。また、レーダ装置１は、一例として、上記した各構成要素が１枚のプリント基板に搭載された状態で樹脂モールドされることによって一体的にモジュール化されている。この場合、送信アンテナ６および受信アンテナ１１は、送信アンテナ６を介して送信された高周波信号ＳＴＲの一部が受信アンテナ１１に漏れ込み（回り込み）可能に互いに近接するように配置されている。
【００１３】
パルス生成回路２は、図１に示すように、パルス状のベースバンド信号（変調信号）ＳＴＢを生成して出力する。搬送波生成回路３は、所定の周波数（例えば２４ＧＨｚ）の搬送波Ｓｃを連続して生成して分配回路４に出力する。分配回路４は、入力した搬送波Ｓｃを変調回路５とミキサ回路１２とに分配して出力する。変調回路５は、入力したベースバンド信号ＳＴＢで搬送波Ｓｃを変調して高周波信号ＳＴＲを生成すると共に、送信アンテナ６を経由して送信する。一方、受信アンテナ１１は、送信アンテナ６を介して送信された高周波信号ＳＴＲのうちの測定対象体としての車両２１によって反射された高周波信号ＳＴＲを受信して高周波信号ＳＲＲ２  としてミキサ回路１２に出力する。また、受信アンテナ１１は、送信アンテナ６を介して送信された高周波信号ＳＴＲのうちの漏れ込む（回り込む）一部の高周波信号ＳＴＲ（受信アンテナ１１に漏洩した高周波信号ＳＴＲ。以下、「漏洩波」ともいう）も受信して高周波信号ＳＲＲ１  としてミキサ回路１２に出力する。この場合、受信アンテナ１１は、最初に、近接して配設されている送信アンテナ６からの漏洩波を受信し、その後に、車両２１によって反射された高周波信号ＳＴＲを受信する。以下、高周波信号ＳＲＲ１  および高周波信号ＳＲＲ２  を特に区別しないときは、単に「高周波信号ＳＲＲ」ともいう。
【００１４】
ミキサ回路１２は、図１に示すように、入力した高周波信号ＳＲＲと分配回路４から入力した搬送波Ｓｃとをミキシングしてダウンコンバートすることにより、高周波信号ＳＲＲからベースバンド信号ＳＴＢに対応する信号成分をベースバンド信号ＳＲＢとして抽出して増幅回路１３に出力する。この場合、高周波信号ＳＲＲには、上記した高周波信号ＳＲＲ１  と高周波信号ＳＲＲ２  とが含まれている。したがって、ミキサ回路１２から出力されるベースバンド信号ＳＲＢには、同図に示すように、ベースバンド信号ＳＴＢの各パルスに対応して、漏洩波に基づくベースバンド信号ＳＲＢ１  と、車両２１によって反射された高周波信号ＳＴＲに基づくベースバンド信号ＳＲＢ２  とが含まれている。以下、ベースバンド信号ＳＲＢ１  とベースバンド信号ＳＲＢ２  とを特に区別しないときは、単に「ベースバンド信号ＳＲＢ」ともいう。
【００１５】
増幅回路１３は、図１に示すように、入力したベースバンド信号ＳＲＢを増幅してコンパレータ回路１４に出力する。コンパレータ回路１４は、入力したベースバンド信号ＳＲＢを基準電圧Ｖｒと比較して、ベースバンド信号ＳＲＢを波形整形して検出信号生成回路１５に出力する。これにより、ベースバンド信号ＳＲＢに含まれている基準電圧Ｖｒを下回るノイズ成分がベースバンド信号ＳＲＢから除去される。検出信号生成回路１５は、波形整形されたベースバンド信号ＳＲＢに基づいて、車両２１までの距離を測定可能な検出信号Ｓｄを生成して出力する。具体的には、検出信号生成回路１５は、ＲＳフリップフロップを備えて構成され、図２に示すように、ベースバンド信号ＳＲＢ１  の入力に同期して（一例としてベースバンド信号ＳＲＢ１  の立ち上がりに同期して）ＲＳフリップフロップの出力信号をセットし、ベースバンド信号ＳＲＢ２  の入力に同期して（一例としてベースバンド信号ＳＲＢ２  の立ち上がりに同期して）ＲＳフリップフロップの出力信号をリセットすることにより、ベースバンド信号ＳＲＢ１  の入力に同期して立ち上がり、ベースバンド信号ＳＲＢ２  の入力に同期して立ち下がる検出信号Ｓｄを生成する。
【００１６】
次に、レーダ装置１の全体的な動作について説明する。
【００１７】
このレーダ装置１では、変調回路５が、パルス生成回路２から入力したベースバンド信号ＳＴＢで分配回路４から入力した搬送波Ｓｃを変調して高周波信号ＳＴＲを生成して、送信アンテナ６に出力する。これにより、送信アンテナ６から高周波信号ＳＴＲが送信される。この際に、受信アンテナ１１には、最初に、送信アンテナ６を介して送信された高周波信号ＳＴＲの漏洩波が入力し、次いで、所定時間Ｔ１経過後に、車両２１によって反射された高周波信号ＳＴＲが入力する。この場合、所定時間Ｔ１は、高周波信号ＳＴＲがレーダ装置１と車両２１との間の距離Ｌを往復する時間、つまり距離Ｌの２倍の距離（２×Ｌ）を伝搬するのに必要とされる時間を意味する。
【００１８】
ミキサ回路１２は、受信アンテナ１１から入力した高周波信号ＳＲＲと搬送波Ｓｃとをミキシングすることにより、ベースバンド信号ＳＲＢを抽出する。この場合、このベースバンド信号ＳＲＢとして、図１，２に示すように、漏洩波に対応するベースバンド信号ＳＲＢ１  と、車両２１によって反射された高周波信号ＳＴＲに対応するベースバンド信号ＳＲＢ２  とが、所定時間Ｔ１の間隔でこの順に抽出される。次いで、ミキサ回路１２から出力されたベースバンド信号ＳＲＢは、増幅回路１３によって増幅されると共に、コンパレータ回路１４によって波形整形された後に、検出信号生成回路１５に入力される。続いて、検出信号生成回路１５は、図２に示すように、最初に、入力したベースバンド信号ＳＲＢ１  に同期してＲＳフリップフロップの出力信号をセットすることにより、検出信号Ｓｄの出力を開始し、次いで、ベースバンド信号ＳＲＢ２  に同期してＲＳフリップフロップの出力信号をリセットすることにより、検出信号Ｓｄの出力を停止する。この場合、ベースバンド信号ＳＲＢ１  とベースバンド信号ＳＲＢ２  との時間間隔が上記した所定時間Ｔ１のため、検出信号生成回路１５は、時間Ｔ１のパルス幅を有する検出信号Ｓｄを出力する。この後、外部装置が、レーダ装置１から出力された検出信号Ｓｄをそのまま利用して、検出信号Ｓｄのパルス幅（所定時間Ｔ１）の１／２の時間と光速とに基づいて、レーダ装置１と車両２１との間の距離Ｌを算出する。
【００１９】
このように、このレーダ装置１によれば、送信アンテナ６を介して送信された高周波信号ＳＴＲのうちの受信アンテナ１１に漏洩した高周波信号（漏洩波）ＳＲＲからミキサ回路１２が抽出したベースバンド信号ＳＲＢ１  と、送信アンテナ６を介して送信された高周波信号ＳＴＲのうちの車両２１によって反射されて受信アンテナ１１で受信した高周波信号ＳＲＲからミキサ回路１２が抽出したベースバンド信号ＳＲＢ２  とに基づいて、検出信号生成回路１５が車両２１までの距離Ｌを測定可能な検出信号Ｓｄを生成することにより、レーダ装置１内の各回路での遅延時間を含むことなく、受信アンテナ１１による高周波信号ＳＴＲの漏洩波の受信時点（つまり高周波信号ＳＴＲの送信時点）を起点とし、車両２１によって反射された高周波信号ＳＴＲの受信時点を終点とする計測時間を測定することができる。したがって、遅延回路を設けることなく、高周波信号ＳＴＲがレーダ装置１と車両２１との間（距離Ｌ）を往復する時間、つまり距離Ｌの２倍の距離を伝搬するに必要とされる時間と等しいパルス幅の検出信号Ｓｄを正確かつ容易に生成することができる。この結果、検出信号Ｓｄのパルス幅（所定時間Ｔ１）の１／２の時間と光速とに基づいて、レーダ装置１と車両２１との間の距離Ｌを直ちにしかも正確かつ容易に算出することができる。また、遅延回路を設けないため、その分、レーダ装置１を小形化することができる。
【００２０】
また、少なくとも、パルス生成回路２、搬送波生成回路３、変調回路５、ミキサ回路１２および検出信号生成回路１５（増幅回路１３およびコンパレータ回路１４を含めてもよい）を一体的にモジュール化したことにより、レーダ装置１全体として小形化することができると共に、量産性を向上させることができる。さらに、送信アンテナ６および受信アンテナ１１を含めて一体的にモジュール化したことにより、送信アンテナ６と受信アンテナ１１とを含めたレーダ装置１全体として一層小形化することができる。また、送信アンテナ６と受信アンテナ１１とを他の回路とは別体にして設置する際に問題となり易い設置誤差の発生をほぼ解消することができる結果、製品毎の性能のばらつきを十分に低減することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限らず、適宜変更が可能である。例えば、本発明の実施の形態では、変調信号抽出回路の一例としてミキサ回路１２を使用した例について説明したが、ミキサ回路１２に代えて、検波回路、またはローパスフィルタ回路を使用することもできる。また、変調信号生成回路の一例としてパルス生成回路２を使用した例について説明したが、パルス生成回路２に代えて、矩形波状の変調信号を生成し得る任意の変調信号生成回路を採用することもできる。また、本発明の実施の形態では、パルス生成回路２、搬送波生成回路３、分配回路４、変調回路５、送信アンテナ６、受信アンテナ１１、ミキサ回路１２、増幅回路１３、コンパレータ回路１４および検出信号生成回路１５を全て一体的にモジュール化した例について説明したが、上記の全構成要素のうちから、送信アンテナ６および受信アンテナ１１を除いた他の回路だけを一体的にモジュール化して構成することもできる。この構成によれば、送信アンテナ６および受信アンテナ１１の配置についての自由度を高めることができる。また、既に設置されている送信アンテナおよび受信アンテナを利用することもできる。なお、パルス生成回路２、搬送波生成回路３、分配回路４、変調回路５、ミキサ回路１２、増幅回路１３、コンパレータ回路１４および検出信号生成回路１５は、レーダ装置１全体を小形化するためには一体的にモジュール化するのが好ましいが、モジュール化を必要としない場合、個別の各回路を回路基板上に搭載してレーダ装置１を構成することもできる。
【００２２】
また、本発明の実施の形態では、検出信号生成回路１５が、ベースバンド信号ＳＲＢ１  の入力に同期して立ち上がり、ベースバンド信号ＳＲＢ２  の入力に同期して立ち下がる検出信号Ｓｄを生成する例について説明したが、ベースバンド信号ＳＲＢ１  の入力に同期して立ち下がり、ベースバンド信号ＳＲＢ２  の入力に同期して立ち上がる検出信号Ｓｄを生成可能に構成することもできる。さらに、増幅回路１３やコンパレータ回路１４の配設は必須ではなく、ベースバンド信号ＳＲＢのレベルやＳ／Ｎ比等に応じて適宜配設することができる。また、各回路同士や、各回路と各アンテナとの間に、増幅回路やフィルタなどの回路を適宜配設できるのは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るレーダ装置によれば、送信アンテナを介して送信された高周波信号のうちの受信アンテナに漏洩した高周波信号から変調信号抽出回路によって抽出された変調信号と送信アンテナを介して送信された高周波信号のうちの測定対象体で反射されて受信アンテナで受信された高周波信号から変調信号抽出回路によって抽出された変調信号とに基づいて測定対象体までの距離を測定可能な検出信号を生成することにより、レーダ装置内の各回路での遅延時間を含むことなく、受信アンテナによる高周波信号の漏洩波の受信時点（つまり高周波信号の送信時点）を起点とし、測定対象体によって反射された高周波信号の受信時点を終点とする計測時間を測定することができる。したがって、遅延回路を設けることなく、高周波信号がレーダ装置と測定対象体との間を往復する時間と等しい信号幅の検出信号を正確かつ容易に生成することができる。この結果、検出信号の信号幅の１／２の時間と光速とに基づいて、レーダ装置と測定対象体との間の距離を直ちにしかも正確かつ容易に算出することができる。また、遅延回路を設けないため、その分、レーダ装置を小形化することができる。
【００２４】
この場合、変調信号生成回路、搬送波生成回路、変調回路、変調信号抽出回路および検出信号生成回路を一体的にモジュール化することにより、レーダ装置全体として小形化することができると共に、量産性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、送信アンテナおよび受信アンテナを備え、両アンテナを上記した各回路と共に一体的にモジュール化したことにより、送信アンテナと受信アンテナとを含めたレーダ装置全体として一層小形化することができる。また、送信アンテナと受信アンテナとを他の回路とは別体にして設置する際に問題となり易い設置誤差の発生をほぼ解消することができる結果、製品毎の性能のばらつきを十分に低減することができる。
【００２６】
また、検出信号生成回路が、漏洩した高周波信号から抽出された変調信号に同期して立ち上がりまたは立ち下がると共に測定対象体で反射されて受信された高周波信号から抽出された変調信号に同期して立ち下がりまたは立ち上がるパルス状信号を検出信号として生成することにより、外部装置が、その検出信号をそのまま利用して、その検出信号の信号幅の１／２の時間と光速とに基づいて、レーダ装置と測定対象体との間の距離を迅速かつ正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーダ装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】レーダ装置１によって生成される検出信号Ｓｄの生成過程を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  レーダ装置
２  パルス生成回路（変調信号生成回路）
３  搬送波生成回路
５  変調回路
６  送信アンテナ
１１  受信アンテナ
１２  ミキサ回路（変調信号抽出回路）
１５  検出信号生成回路
２１  車両（測定対象体）
Ｓｃ  搬送波
ＳＴＢ，ＳＲＢ  ベースバンド信号
ＳＴＲ，ＳＲＲ  高周波信号
【図１】
2005043078.tif 000003
【図２】
2005043078.tif 000004