(57)【要約】【課題】本発明は周波数変調回路及びＦＭ−ＣＷレーダ装置並びに通信統合レーダ装置に関し、ＦＭ−ＣＷ波を送信して目標物からの反射信号を受信し目標物との相対距離及び相対速度を検出するレーダ装置において、回路規模の増大及び装置製造時の調整工数を含めたコストの増大を招くことなく、一定の周波数変調幅及び周波数直線性が確保されたＦＭ−ＣＷ波を生成する周波数変調回路を提供することを目的としている。【解決手段】周波数計測モードにおいて、ＦＭ−ＣＷ波の所望の周波数変調幅を均等に分割した複数の無変調周波数を時分割でＰＬＬ処理による周波数計測を行って局部発振源の周波数制御データを算出し、その結果を基にＦＭ−ＣＷ波の周波数変調幅を一定に保ち、かつ周波数非直線性を補正し、更には無線通信用送信波の周波数安定度を高めるように構成する。【選択図】図１
2007298317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＭ−ＣＷレーダ装置及び通信統合レーダ装置における周波数変調回路であって、
入力される制御電圧に従って周波数を発振する電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器の出力を分配して、一方を後述の位相同期ループ処理部に出力し他方を本周波数変調回路の出力とする分配手段と、
該分配手段から出力される無変調周波数を可変分周する第１の分周手段と、後述の基準発振出力を固定分周する第２の分周手段と、前記第１の分周手段の出力と第２の分周手段の出力とを位相比較する位相比較手段と、該位相比較手段の出力から前記第１の分周手段の出力と第２の分周手段の出力との位相同期状態を検出する手段と、前記位相比較手段の出力の高調波成分を除去し平滑化するループフィルタ手段とを備え、前記第１の分周手段に設定される可変分周データに従って一定の周波数間隔で生成される複数の無変調周波数を得るための無変調波制御電圧を生成する位相同期ループ処理部と、
基準発振出力を生成する基準発振手段と、
前記無変調波制御電圧をディジタル値である無変調波制御電圧データに変換するＡ／Ｄ変換器と、
隣接する周波数間隔毎の無変調波制御電圧データの差分を算出して制御ステップ値を生成する手段と、周波数間隔毎の前記無変調波制御電圧データ及び前記制御ステップ値を記憶する手段と、記憶された前記無変調波制御電圧データ及び前記制御ステップ値から三角波変調波形データを生成出力する手段と、記憶された無変調波制御電圧データを出力する手段とを備え、周波数計測モードにおいて制御ステップ値を生成して該制御ステップ値と無変調波制御電圧データを記憶し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットで構成されるレーダモードにおいては前記制御ステップ値を基に三角波変調波形データを生成出力し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットで構成されるレーダ／通信モードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロットで前記三角波変調波形データを生成出力し無線通信スロットで前記無変調波制御電圧データを出力する制御電圧データ生成部と、
該制御電圧データ生成部の出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、
該Ｄ／Ａ変換器出力の高調波成分を除去して平滑化するローパスフィルタと、
周波数計測モードにおいては前記位相同期ループ処理部の出力を、レーダモード若しくはレーダ／通信モードにおいては前記ローパスフィルタの出力を切り替えて出力し前記電圧制御発振器に出力するスイッチ回路と、
本周波数変調回路に係る制御信号、設定データ、その他信号を生成する周波数変調処理制御部と、
を含んで構成され、一定の周波数間隔の複数の無変調周波数を順次生成して得られる無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値を記憶する周波数計測モードと、三角波変調波形データを生成して出力するレーダモード若しくは三角波変調波形データ又は無変調波制御電圧データを生成して出力するレーダ／通信モードとを一定周期で繰り返すことを特徴とする周波数変調回路。
【請求項２】
前記位相同期ループ処理部が、前記ループフィルタ手段の後段にループフィルタ手段の出力と制御電圧データ生成部の出力とを加算する手段を備え、制御電圧データ生成部が、周波数計測モードにおいて、位相同期ループ処理部の第１の分周手段に可変分周データが設定されるタイミングで該可変分周データに対応する記憶された無変調波制御電圧データを位相同期ループ初期設定電圧として出力するように制御されることを特徴とする請求項１記載の周波数変調回路。
【請求項３】
前記基準発振手段が、設定される位相データを積算し、該積算結果を基に予め記憶したサイン波生成データを読み出して任意の基準発振出力をディジタル値で生成出力する数値制御発振手段と、該数値制御発振手段のディジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器出力の高調波成分を除去して平滑化するローパスフィルタとで構成され、また前記位相同期ループ処理部における第１の分周手段には固定分周データを設定し、周波数計測モードにおいて前記数値制御発振手段に設定する位相データを変えることで基準発振出力の周波数を一定間隔で順次可変し、周波数間隔が一定である複数の無変調周波数を順次生成することを特徴とする請求項１又は２記載の周波数変調回路。
【請求項４】
ＦＭ−ＣＷ波を送信して目標物からの反射波（以下ＦＭ−ＣＷ反射波という）を受信するＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、
周波数計測モードとレーダモードで動作する周波数変調回路と、
該周波数変調回路の出力を逓倍してミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波を生成する逓倍手段と、
該逓倍手段の出力を分配して、一方を後述の送信手段に出力し他方を後述の周波数変換手段に出力する分配手段と、
該分配手段の出力であるミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波を送信する送信手段と、
該送信手段の出力に対するＦＭ−ＣＷ反射波を受信する受信手段と、
該受信手段の出力と前記分配手段の出力とを混合して出力する周波数変換手段と、
該周波数変換手段の出力であるビート信号から測距データを抽出する測距データ抽出手段と、
前記周波数変調回路に供する制御信号を生成し、前記測距データから目標物の相対速度及び相対距離を算出する制御部と、
を含んで構成され、周波数計測モードとレーダモードを一定周期で繰り返し、レーダモードにおけるＦＭ−ＣＷ波出力スロットでＦＭ−ＣＷ波を出力し、目標物の相対距離及び相対速度を検出することを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。
【請求項５】
ＦＭ−ＣＷ波と無線通信用送信波を時分割で送信し、ＦＭ−ＣＷ反射波及び目標物に搭載された子局無線通信装置の送信波を受信する通信統合レーダ装置であって、
周波数計測モードとレーダ／通信モードで動作し、該レーダ／通信モードにおけるＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットが交互に動作するように制御される周波数変調回路と、
該周波数変調回路の出力を逓倍してミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波又はミリ波帯無変調波を生成する逓倍手段と、
該逓倍手段の出力を分配して、一方を後述の送信手段に出力し他方を後述の周波数変換手段に出力する分配手段と、
無線通信スロットにおいて、目標物に搭載された子局無線通信装置に送信するデータを生成する送信データ処理手段と、
無線通信スロットにおいては前記ミリ波帯無変調波をローカル信号として前記送信データ処理手段の送信データから無線通信用送信波を生成して送信し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットにおいては前記ミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波を送信する送信手段と、
前記子局無線通信装置の送信波若しくはＦＭ−ＣＷ反射波を受信し無線通信用受信波若しくはＦＭ−ＣＷ受信波を出力する受信手段と、
該受信手段の出力と前記分配手段の出力とを混合して出力する周波数変換手段と、
ＦＭ−ＣＷ波出力スロットにおいて前記周波数変換手段の出力として得られるビート信号から測距データを抽出する測距データ抽出手段と、
無線通信スロットにおいて前記周波数変換手段又は前記受信手段の出力である無線通信用受信波から受信ベースバンド信号を抽出して処理する受信復調手段と、
前記周波数変調回路に供する制御信号及び前記送信データ処理手段に供する送信データの生成、前記測距データから目標物の相対速度及び相対距離の算出、及び前記受信復調手段の出力を処理する制御部と、
を含んで構成され、周波数計測モードとレーダ／通信モードを一定周期で繰り返し、レーダ／通信モードにおいて目標物の相対距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷ波出力スロットと子局無線通信装置との無線通信を行なう無線通信スロットが交互に動作することを特徴とする通信統合レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周波数変調回路及びＦＭ−ＣＷレーダ装置並びに通信統合レーダ装置に関し、特に電圧制御発振器の温度特性や周波数非直線性を随時補正してレーダ機能時の相対距離及び相対速度誤差の低減、装置の調整工数低減、更には無線通信機能時の周波数精度の安定化に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、目標物との相対距離及び速度を検出する手段の１つとして、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式レーダがある。ＦＭ−ＣＷレーダは、ミリ波帯の送信信号に三角状の周波数変調（ＦＭ変調）を施して目標物に送信信号を放射し、目標物からの反射信号と送信波の一部をミキシングしてビート信号周波数を検出して目標物までの相対距離及び相対速度を算出するものである（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
図１６は従来のＦＭ−ＣＷレーダの概略構成図であり、１６１は周期的に三角状に変化するＦＭ変調電圧を生成するＦＭ変調電圧発生部、１６２はＦＭ変調電圧発生部１６１から供給される電圧に応じて発振周波数を変化させて三角状ＦＭ−ＣＷ波を出力する電圧制御発振器、１６３は前記三角状ＦＭ−ＣＷ波を後述の送信アンテナ１６４と後述のミキサ１６６に分配して供給する分配回路、１６４は前記三角状ＦＭ−ＣＷ波を目標物に向けて放射する送信アンテナ、１６５は目標物から反射して戻ってきた反射信号を受信する受信アンテナ、１６６は受信した反射信号と三角状ＦＭ−ＣＷ波の一部をミキシング（混合）して両信号間のビート信号を出力するミキサ、１６７はビート信号周波数を検出して目標物までの距離及び相対速度を計算する信号処理部である。ここで、ビート信号周波数には、対象物までの距離と相対速度の信号成分が含まれているため、アップビート周波数とダウンビート周波数を加算することにより距離が得られ、アップビート周波数とダウンビート周波数の差をとることにより相対速度を求めることができる。
【０００４】
ここで、電圧制御発振器１６２は、構成する素子の特性によって一般に制御電圧対発振周波数特性は非直線となる。また、温度変動や経年変化により制御電圧対発振周波数特性に変化が生じる。図１７に電圧制御発振器の制御電圧対発振周波数特性を示す。横軸は制御電圧、縦軸は周波数である。図１７から、電圧制御発振器１６２の制御電圧は、最大発振周波数ＦMAXを得る場合、常温時はＶMAX（Ｍ）であるが、高温時はＶMAX（Ｈ）となり、また最小発振周波数ＦMINを得る場合、常温時はＶMIN（Ｍ）であるが、高温時はＶMIN（Ｈ）となる。
【０００５】
また、制御電圧対発振周波数の特性カーブ自体が変動することから、電圧制御発振器１６２の制御電圧対発振周波数特性の非直線性や温度変化による変動により、ＦＭ−ＣＷ信号の周波数直線性や周波数変調幅が一定とならない。これにより、信号処理部１６７で計算される目標物までの相対距離及び相対速度に誤差が発生することで目標物の正確な検出が不可能となってしまう。このため、ＦＭ変調電圧生成部１６１において、電圧制御発振器１６２の制御電圧対発振周波数の非直線性、及び温度変動や経年変化による変動を補正する手段が必要である。
【０００６】
上述した電圧制御発振器１６２における制御電圧対周波数特性の非直線性及び温度等による周波数変動を補正する方法として、補正データを記憶する手段と温度を検出する手段を備えて、予め記憶した非直線性補正値及び温度補正値を用いてＦＭ変調電圧を制御する方法（例えば特許文献１、特許文献２参照）がある。
【０００７】
また、目標物までの相対距離及び相対速度の検出誤差を抑えるために、位相同期ループ（以下ＰＬＬという）を用いてＩＦ帯局部発振源の安定化を図り受信波のローカル信号とする方法（例えば特許文献３参照）がある。更に、レーダ機能と通信機能を有する装置として、自励通信装置とトランスポンダとからなる通信システムにおいて自励通信装置にＦＭ−ＣＷ方式のレーダ機能を付加した通信装置（例えば特許文献４参照）がある。
【非特許文献１】「ミリ波技術の基礎と応用」，第２部第２章４．５．２ＦＭＣＷ方式，発行所  リアライズ社，１９９８  ｐｐ．２３３−２３４
【特許文献１】特開平１０−１９７６２５号公報（段落００１３〜００２２、図１、図２）
【特許文献２】特開平８−１４６１２５号公報（段落００１４〜００１９、図２、図３、図４）
【特許文献３】特開平８−３３８８６８号公報（段落０００９〜００１４、図１）
【特許文献４】特開２００５−１０９７５９号公報（段落００１９〜００２６、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上、ＦＭ−ＣＷレーダ装置におけるＦＭ−ＣＷ信号の周波数直線性や周波数変調幅を補正する従来の方法、レーダ装置に供する周波数の安定化の方法、及びＦＭ−ＣＷ方式レーダに無線通信機能を備えたレーダ装置について述べたが、上述の各方法、及び装置には以下のような問題がある。
【０００９】
特許文献１及び特許文献２の温度検出手段により得られた温度情報を基に予め記憶した周波数非直線性補正値及び温度補正値を用いてＦＭ変調電圧を制御する方法では、電圧制御発振器の個体差があるため、全ての装置で周波数非直線性補正データを補正する温度毎に取得する必要が生じ、調整工数が多大となり製造時の調整コスト面で不利である。
【００１０】
更に、温度毎に取得した周波数非直線性補正データを記憶する必要があるため、記憶容量が膨大となり回路規模の増大を招いてしまう。特許文献３のＰＬＬを用いてＩＦ帯局部発振源の安定化を図り受信波のローカル信号とする方法は、パルス方式のレーダ装置には効果的であるが、ＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置に適用する場合のＦＭ−ＣＷ信号の周波数直線性や周波数変調幅を一定に保つ方法については言及していない。また、ミリ波帯で数十〜数百ＭＨｚ程度の周波数幅を有する周波数変調入力が必要となり、回路規模の増加及びコストの増大を招く。
【００１１】
特許文献４の自励通信装置にＦＭ−ＣＷ方式のレーダ機能を付加した通信装置は、ＦＭ−ＣＷ波生成における温度変動や経年変化による周波数変調幅や周波数直線性の変動に対する補正については言及しておらず、相対距離及び相対速度等レーダ性能の確保が困難である。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、第１にＦＭ−ＣＷ波を送信して目標物からの反射信号を受信し目標物との相対距離及び相対速度を検出するレーダ装置において、回路規模の増大及び装置製造時の調整工数を含めたコストの増大を招くことなく、一定の周波数変調幅及び周波数直線性が確保されたＦＭ−ＣＷ波を生成する周波数変調回路、及び該周波数変調回路を用いることにより目標物との相対距離及び相対速度の検出精度が高いＦＭ−ＣＷレーダ装置を提供することを目的としている。
【００１３】
また、第２にレーダ機能と無線通信機能を統合した通信統合レーダ装置において、回路規模の増加を最小限に抑え、かつ高価格化を招くことなく、目標物との相対距離及び相対速度の検出精度が高いレーダ機能と、周波数精度が高く安定した無線通信を行なえる無線通信機能とを備えた通信統合レーダ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記課題を達成するために、一定周期で動作する周波数計測モードで周波数補正のための無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値を生成記憶し、レーダモード若しくはレーダ／通信モードにおいて記憶した無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値とからＦＭ−ＣＷ波若しくは無変調周波数を生成出力することを特徴とする。
【００１５】
（１）請求項１記載の発明は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置又は通信統合レーダ装置の周波数変調回路において、周波数計測モードではＰＬＬ処理により周波数間隔が一定の複数の無変調周波数を生成して得られる無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値を記憶し、該無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値を基に、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットでは電圧制御発振器の非線形である制御電圧対発振周波数特性が補正されたＦＭ−ＣＷ波を、無線通信スロットでは無変調周波数を出力し、また周波数計測モードが一定周期で動作することで無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値が更新記憶されて電圧制御発振器における温度変動や経年変化等の影響による周波数変動を抑えるように随時補正されることを特徴とする。
【００１６】
（２）請求項２記載の発明は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置又は通信統合レーダ装置の周波数変調回路において、起動直後の最初の周波数計測モードでは計測する無変調周波数毎に順次得られる無変調波制御電圧データを記憶し、以降の周波数計測モードでは計測する無変調周波数毎に記憶された無変調波制御電圧データをＰＬＬ初期設定電圧としてＰＬＬ処理を行ない、かつＰＬＬ動作引き込み後の無変調波制御電圧データを次のフレームのＰＬＬ初期設定電圧として更新記憶することにより、直前の周波数計測モードに記憶した無変調波制御電圧データに対して温度変動分のみを補正することでＰＬＬ動作の引き込み時間を高速化して短時間で周波数計測モードを実行することを特徴とする。
【００１７】
（３）請求項３記載の発明は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置又は通信統合レーダ装置の周波数変調回路において、基準発振手段を数値制御発振手段で実現し、またＰＬＬ処理における無変調周波数の分周を固定分周とすることで、基準周波数が可変されてＰＬＬ処理を行なうことによりＦＭ−ＣＷ波の周波数変調幅の分割数を自由に設定することが可能であると共に、比較周波数を高速に設定することでＰＬＬ引き込み時間を高速化して短時間で周波数計測モードを実行することを特徴とする。
【００１８】
（４）請求項４記載の発明は、ＦＭ−ＣＷ波を送信してＦＭ−ＣＷ反射波を受信するＦＭ−ＣＷレーダ装置において、レーダモードに対して周波数計測モードを一定周期で動作させることで、電圧制御発振器における温度変動等の影響を抑えて一定の周波数変調幅及び周波数直線性を確保したＦＭ−ＣＷ波を出力し、目標物の相対距離及び相対速度の検出誤差を抑えることを特徴とする。
【００１９】
（５）請求項５記載の発明は、ＦＭ−ＣＷ波と無線通信用送信波を時分割で送信し、ＦＭ−ＣＷ反射波及び子局無線通信装置の送信波を受信する通信統合レーダ装置において、レーダ／通信モードに対して周波数計測モードを一定周期で動作させて電圧制御発振器における温度変動等の影響を抑えて一定の周波数変調幅及び周波数直線性を確保したＦＭ−ＣＷ波及び周波数精度の高い無線通信用送信波を出力し、レーダ／通信モードがＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットを交互に動作することでレーダ機能における精度の高い測距データの抽出と通信機能における安定した無線通信を時分割で行なうことを特徴とする。
【００２０】
６．また、この発明において、ＦＭ−ＣＷ波とデータ通信用送信波を時分割で送信しＦＭ−ＣＷ反射波及び子局無線通信装置の送信波を受信する通信統合レーダ装置において、レーダ／通信モードに対して周波数計測モードを一定周期で動作させて電圧制御発振器における温度変動等の影響を抑えて一定の周波数変調幅及び周波数直線性を確保したＦＭ−ＣＷ波及び周波数精度の高い無線通信用送信波を出力し、レーダ／通信モードは子局無線通信装置の有無によって複数のＦＭ−ＣＷ波出力スロットと１つの無線通信スロットで構成されるレーダ優先モードとＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットが交互に出力される通信優先モードとを切り替え、子局無線通信装置が存在しない場合はレーダ優先モードでレーダ機能を中心に動作し、子局無線通信装置が存在する場合は通信優先モードでレーダ機能と通信機能を交互に動作することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
（１）請求項１記載の発明によれば、周波数計測モードにおいて、ＰＬＬ処理により得られる周波数制御データを記憶することで、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットにおけるＦＭ−ＣＷ波出力の周波数変調幅を一定に保ち、かつ周波数直線性を確保でき、無線通信スロットにおける無変調周波数出力の周波数精度を高めることができる。また、周波数計測モードを一定周期で繰り返すことで、随時周波数制御データを更新して電圧制御発振器の温度変動による周波数変動を排除することができる。
【００２２】
（２）請求項２記載の発明によれば、周波数計測モードのＰＬＬ処理において、直前フレームで記憶された周波数制御データを用いることでＰＬＬ処理の高速化による周波数計測モード実行時間の短縮化を図ることにより、１フレーム周期内のレーダモード又はレーダ／通信モードの動作時間比率を高めることができる。
【００２３】
（３）請求項３記載の発明によれば、周波数計測モードのＰＬＬ処理において、基準周波数の分周数を可変として比較周波数を高速に設定することでＰＬＬ処理の高速化による周波数計測モード実行時間の短縮化を図ることにより、１フレーム周期内のレーダモード又はレーダ／通信モードの動作時間比率を高めることができる。また、周波数変調幅の分割数を自由に設定できるため、より細やかな周波数非直線性の補正ができる。
【００２４】
（４）請求項４記載の発明によれば、ＦＭ−ＣＷレーダ装置に請求項１〜請求項３に記載の何れかの周波数変調回路を用いることで、周波数変調幅が一定に保たれ、かつ周波数直線性が確保されたＦＭ−ＣＷ波を出力することができるので、測距データの測定精度が高く、正確な目標物の相対速度及び相対距離を得ることができる。
【００２５】
（５）請求項５記載の発明によれば、通信統合レーダ装置に請求項１〜請求項３に記載の何れかの周波数変調回路を用いることで、レーダ／通信モードにおいて、周波数変調幅が一定に保たれ、かつ周波数直線性が確保されたＦＭ−ＣＷ波を出力するＦＭ−ＣＷ波出力スロットと、周波数精度が高い送信波を出力する無線通信スロットとを時分割で交互に行なうことで、子局無線通信装置との安定した無線通信を行ないながら時々刻々と変化する子局無線通信装置を搭載した目標物の正確な測距データを抽出することができる。また、抽出した測距データ及び子局無線通信装置からの受信データを関連付けて処理できるので、多様なアプリケーションへ適用することができる。
【００２６】
６．また、この発明によれば、請求項５の通信統合レーダ装置のレーダ／通信モードにおいて、子局無線通信装置を搭載した目標物の有無によりＦＭ−ＣＷ波出力スロットの割合を大きくしたレーダ優先モードとＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットを時分割で交互に行なう通信優先モードを切り替えて動作させることで、子局無線通信装置が存在しない場合は一定の割合で無線通信に用いる回路及び処理を停止できるため、回路の消費電力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明における第１の周波数変調回路の構成図である。図において、１は電圧制御発振器、２は分配回路、３はＰＬＬ処理部、３１及び３２は分周回路、３３は位相比較回路、３４はロック検出回路、３５はフィルタ回路、４は基準発振回路、５はＡ／Ｄ変換器、６は制御電圧データ生成部、６１は制御ステップ値生成回路、６２は記憶回路、６３は積算回路、６４は加算回路、７はＤ／Ａ変換器、８はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、９はスイッチ（ＳＷ）回路、１０は周波数変調処理制御部、ＦOUTは電圧制御発振器１の発振周波数、ＦRは基準発振出力、ＭKは分周回路３１に設定される周波数番号Ｋに対応した可変分周数（比較分周数）、Ｒ1は分周回路３２に設定される固定分周数（基準分周数）、ＬＤはＰＬＬ処理部３の位相同期状態を表すロック検出信号、ＶK（Ｊ）はＰＬＬ処理部３から出力されるＪ番目のフレームにおける周波数番号Ｋの無変調波制御電圧、ＶＤK（Ｊ）はＪ番目のフレームにおける無変調波制御電圧ＶK（Ｊ）をディジタル値に変換した無変調波制御電圧データ、（ΔＶＤK（Ｊ）／Ｑ）はＪ番目のフレームにおける周波数番号（Ｋ−１）〜Ｋの区間の制御ステップ値を示している。
【００２８】
図２は本発明における電圧制御発振器の制御電圧対発振周波数特性の周波数分割例を示す図である。図３は周波数変調回路の動作フローチャートである。図４は無変調波周波数を生成して無変調波制御電圧データを保持する手順を示す第１の周波数計測モードのフローチャートである。図５は三角波変調波形データを生成して出力する手順を示すレーダモード又はレーダ／通信モードにおけるＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理のフローチャートである。図６は本発明における第１の周波数変調回路の周波数出力タイミングチャート例であり、周波数計測モードとＦＭ−ＣＷ波出力スロットのみで構成されるレーダモードを実行する場合を示している。図６のタイミングチャート例において、ＴPKは第１の周波数計測モードにおける周波数番号Ｋの無変調周波数のＰＬＬ引き込み時間、ＴＭは第１の周波数計測モード時間、ＴTR1はＦＭ−ＣＷ波出力スロット時間、ＴＲはレーダモード時間である。
【００２９】
以下、第１の実施の形態に係る周波数変調回路の動作について説明する。
図１に示した第１の周波数変調回路は、図３に示したフローチャートに従って動作し、先ず初めに周波数計測モード３０１を実行する。次に、カウンタ初期化処理３０２で出力スロット数カウンタＣＮＴを初期化する。本周波数変調回路が周波数計測モードとレーダモードで動作する場合は、出力スロット判定処理３０３においてＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４のみが選択されるように制御され、ＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４が実行される毎にカウンタ加算処理３０６で出力スロット数カウンタＣＮＴに１を加えて、カウンタ値判定処理３０７で設定されたスロット実行回数Ｓに達するまでＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４を繰り返す。
【００３０】
また、周波数計測モードとレーダ／通信モードで動作する場合は出力スロット判定処理３０３において、ＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４又は無線通信スロット処理３０５が選択制御され、ＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４又は無線通信スロット処理３０５が実行される毎にカウンタ加算処理３０６で出力スロット数カウンタＣＮＴに１を加えて、カウンタ値判定処理３０７で設定されたスロット実行回数Ｓに達するまでＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４又は無線通信スロット処理３０５を実行する。
【００３１】
本周波数変調回路は、上記一連の処理を１フレーム周期として動作し、カウンタ値判定処理３０７でスロット実行回数Ｓに達した場合、周波数計測モード３０１に戻り次のフレーム動作を開始する。
【００３２】
第１の周波数計測モードにおいて、図２に示すように最小発振周波数ＦMINから最大発振周波数ＦMAXまでの周波数幅を均等にＮ分割（Ｎ＝２n）されたＦ0（＝ＦMIN）〜ＦN（＝ＦMAX）までの（Ｎ＋１）個の無変調周波数ＦK（Ｋ＝０〜Ｎ）を、図６に示すように周波数番号Ｋ＝０〜Ｎまで（Ｎ＋１）回、順次繰り返し生成して無変調周波数ＦKの制御電圧ＶKを得る。
【００３３】
制御電圧ＶKはディジタル値に変換され、無変調波制御電圧データＶＤKとして保持される。また、無変調波制御電圧データＶＤK及びＶＤK-1の差分ΔＶＤKを、制御ステップ値積算回数Ｑ（Ｑ＝２q）で除した（ΔＶＤK／Ｑ）を制御ステップ値として保持する。その後、レーダモード又はレーダ／通信モードに遷移して、ＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理においては第１の周波数計測モードで記憶された制御ステップ値（ΔＶＤK／Ｑ）、無変調波制御電圧データＶＤKを基に三角波変調波形データを生成する。
【００３４】
該三角波変調波形データは三角波変調制御電圧に変換され、該三角波変調制御電圧によって電圧制御発振器１が制御され発振周波数ＦOUTは三角状のＦＭ−ＣＷ波となる。また、無線通信スロット処理においては第１の周波数計測モードで記憶された無変調波制御電圧データＶＤKが無変調波制御電圧に変換され、発振周波数ＦOUTは無変調周波数ＦKとなる。
【００３５】
次に、第１の周波数計測モード及びＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理の動作について、図４及び図５を用いて詳細に説明する。
図４において、第１の周波数計測モードを開始すると、先ず、初期設定処理４０１において、ＳＷ回路９の入力をフィルタ回路３４側に接続し電圧制御発振器１がＰＬＬ処理部３の無変調波制御電圧で制御されるように周波数変調処理制御部１０から設定されるモード切り替え信号に従って設定され、分周回路３２に対して固定値である基準分周数Ｒが周波数変調処理制御部１０から設定され、周波数番号Ｋに初期値０を設定する。ここで、周波数Ｋの最大値はＮである。
【００３６】
次に、比較分周数設定処理４０２において、周波数変調処理制御部１０は周波数番号Ｋ＝０に対応する比較分周数Ｍ0を分周回路３１に設定する。ＰＬＬ処理４０３において、無変調周波数Ｆ0を得るためにＰＬＬ処理部３を動作させ、電圧制御発振器１の出力ＦOUTを分周回路３１により分周して得られる比較周波数（ＦOUT／Ｍ0）と基準発振出力ＦRを分周回路３２により分周して得られる基準周波数（ＦR／Ｒ1）とが位相比較回路３３に入力され、位相差信号が抽出される。
【００３７】
該位相差信号はフィルタ回路３５で平滑化され、ＳＷ回路９を経て電圧制御発振器１に入力され、発振周波数ＦOUTが制御される。上記の動作は閉ループ制御処理となっており、最終的にＦOUT＝Ｆ0となりロック検出回路３４はロック検出信号ＬＤを“０”から“１”（“０”はアンロック状態、“１”はロック状態）にする。周波数変調処理制御部１０は、ロック検出信号ＬＤの状態によりＰＬＬ処理部３がロック状態であると判定した後、Ａ／Ｄデータ取り込み処理４０４において制御電圧データ生成部６は、無変調周波数Ｆ0における無変調波制御電圧Ｖ0（１）がＡ／Ｄ変換器５によりディジタル値に変換された無変調波制御電圧データＶＤ0（１）を取り込み、無変調波制御電圧データ格納処理４０５において、無変調波制御電圧データＶＤ0（１）を記憶回路６２に格納する。
【００３８】
周波数番号最小値判定処理４０６において、周波数番号Ｋが最小値０かどうかを判定し、Ｋ＝０の場合には周波数番号最大値判定処理４０８に遷移する。ここで、Ｋ≠０の場合は、制御ステップ値算出・格納処理４０７において、制御ステップ値生成回路６１により無変調波制御電圧データＶＤK（１）及びＶＤK-1（１）の差分ΔＶＤK（１）を算出し、制御ステップ値積算回数Ｑ（Ｑ＝２q）で除した（ΔＶＤK（１）／Ｑ）を制御ステップ値として記憶回路６２に格納して周波数番号最大値判定処理４０８に遷移する。
【００３９】
周波数番号最大値判定処理４０８において、周波数番号Ｋが最大値Ｎかどうかを判定し、最大値Ｎに達していない場合は、周波数番号設定処理４０９において周波数番号Ｋの値に１を加えて更新し、比較分周数設定処理４０２に戻る。以後、比較分周数設定処理４０２〜周波数番号最大値判定処理４０８を繰り返し、無変調周波数Ｆ1，Ｆ2，…ＦNと順次生成して無変調周波数ＦKに対応する無変調波制御電圧データΔＶＤK（１）及び制御ステップ値（ΔＶＤK（１）／Ｑ）を記憶し、周波数番号最大値判定処理４０８において周波数番号ＫがＮに達した場合、即ち無変調波制御電圧データＶＤN（１）及び制御ステップ値（ΔＶＤN（１）／Ｑ）を記憶した後に第１の周波数計測モードを終了させる。
【００４０】
上記処理により、第１の周波数計測モードにおいて無変調周波数Ｆ0〜ＦNに対応する無変調波制御電圧データＶＤ0（１）〜ＶＤN（１）及び制御ステップ値（ΔＶＤ1（１）／Ｑ）〜（ΔＶＤN（１）／Ｑ）が記憶回路６２に順次格納される。第１の周波数計測モードが終了すると、レーダモード又はレーダ／通信モードに移行し、レーダモードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロットのみ、レーダ／通信モードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロット又は無線通信スロットを実行する。
【００４１】
図５のＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理において、初期設定処理５０１ではＳＷ回路９の入力をＬＰＦ８側に接続し、制御電圧データ生成部６が出力する制御電圧で電圧制御発振器１が制御されるように設定し、制御ステップ値積算カウンタＬ（Ｌの最大値はＱ−１であってＱ＝２q）に初期値０を、周波数番号Ｋに初期値１を設定する。また、加算回路６４の一方の入力に無変調波制御電圧データＶＤ0（１）を制御電圧オフセットデータとして設定し、ＶＤ0（１）を初期値として三角波変調波形データＶＤTR1（１）を保持し、制御電圧データ生成部８から出力する。
【００４２】
三角波変調波形データＶＤTR1は、Ｄ／Ａ出力処理５０２によりＤ／Ａ変換器７においてアナログ値に変換出力される。その後、上り三角波変調波形データ生成処理５０３において、積算回路６３に制御ステップ値（ΔＶＤ1（１）／Ｑ）を設定し、制御ステップ積算値を生成して制御電圧オフセットデータＶＤ0（１）に加算して三角波変調波形データＶＤTR1を更新して保持し出力する。
【００４３】
制御ステップ積算値が加算された三角波変調波形データＶＤTR1（１）は、Ｄ／Ａ出力処理５０４によりＤ／Ａ変換器７においてアナログ値に変換出力される。積算回数判定処理５０５において、積算回数Ｌが最大値Ｑ−１かどうか判定し、積算回数Ｌが最大値Ｑ−１に達していない場合は積算回数加算処理５０６において、積算回数Ｌの値に１を加えて更新し、再度上り三角波変調波形データ生成処理５０３及びＤ／Ａ出力処理５０４を実行し、三角波変調波形データＶＤTR1（１）の生成、更新及び出力を行なう。
【００４４】
積算回数Ｌが最大値Ｑ−１に達した場合、制御電圧データ生成部８は周波数番号０から周波数番号１までの区間の三角波変調波形データＶＤTR1（１）を出力したことになる。その後、積算回数初期化処理５０７で積算回数Ｌに初期値０を設定し、周波数番号判定処理５０８において周波数番号Ｋが最大値Ｎかどうか判定し周波数番号Ｋが最大値Ｎに達していない場合は周波数番号設定処理５０９で周波数番号Ｋの値に１を加えて更新し、周波数番号Ｋが最大値Ｎに達するまで上り三角波変調波形データ生成処理５０３から一連の処理を実行することで、積算回路６３に周波数番号Ｋの値に対応する制御ステップ値（ΔＶＤ2（１）／Ｑ）〜（ΔＶＤN（１）／Ｑ）を順次設定して積算処理が行われ、無変調波制御電圧データＶＤ0（１）→ＶＤ1（１）→ＶＤ1（２）→…→ＶＤN（１）と遷移する上り三角波変調波形データ生成区間の制御電圧データが生成される。
【００４５】
周波数番号Ｋ＝Ｎとなった後は、下り三角波変調波形データ生成処理５１０において、積算回路６３に制御ステップ値（ΔＶＤN（１）／Ｑ）が設定されて制御ステップ値積算値が生成され、該制御ステップ積算値を上り三角波変調波形データ生成区間の最後に保持された三角波変調波形データＶＤTR1（１）、即ちＶＤN（１）から減算し、三角波変調波形データＶＤTR1（１）を更新して出力する。Ｄ／Ａ出力処理５１１において更新された三角波変調波形データＶＤTR1はＤ／Ａ変換器７においてアナログ値に変換出力される。
【００４６】
積算回数判定処理５１２において積算回数Ｌが最大値Ｑ−１かどうか判定し、最大値Ｑ−１に達していない場合は積算回数加算処理５１３において積算回数Ｌの値に１を加えて更新し、再度下り三角波変調波形データ生成処理５１０及びＤ／Ａ出力処理５１１を実行し、三角波変調波形データＶＤTR1（１）の生成、更新及び出力を行なう。
【００４７】
積算回数Ｌが最大値Ｑ−１に達した場合、制御電圧データ生成部８は周波数番号Ｎ〜（Ｎ−１）までの区間の三角波変調波形データＶＤTR1（１）を出力したことになる。その後、積算回数初期化処理５１４で積算回数Ｌに初期値０を設定し、周波数番号判定処理５１５において周波数番号Ｋが最小値１かどうか判定する。周波数番号Ｋが最小値１に達していない場合は、周波数番号減算処理５１６で周波数番号Ｋの値から１を減じて更新し、周波数番号Ｋが最小値１に達するまで下り三角波変調波形データ生成処理５１０から一連の処理を実行することで、積算回路６３に周波数番号Ｋの値に対応する制御ステップ値（ΔＶＤN-1（１）／Ｑ）、（ΔＶＤN-2（１）／Ｑ）、…、（ΔＶＤ1（１）／Ｑ）を順次設定して積算処理が行われ、無変調波制御電圧データＶＤN（１）→ＶＤN-1（１）→…→ＶＤ0（１）と遷移する下り三角波変調波形データ生成区間の制御電圧が生成される。
【００４８】
上記一連の処理により、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットの１周期分の三角波変調波形データＶＤTR1（１）が出力される。該三角波変調波形データＶＤTR1（１）は逐次一定のタイミングでＤ／Ａ変換器７でアナログ値に変換され、ＬＰＦ８でＤ／Ａ変換器７のサンプリングクロックを含む高調波成分が除去されてＳＷ回路９を経由して電圧制御発振器１に供され、電圧制御発振器１は、周波数変調幅が一定になり、かつ電圧制御発振器１の制御電圧対発振周波数特性における非線形性が補正されるように生成された三角波変調波形データＶＤTR1（１）に従ったＦＭ−ＣＷ波を出力する。
【００４９】
第１の周波数変調回路がレーダモードで動作する場合、図３に示した周波数変調回路の動作フローチャートの説明で述べたように、図４に示した第１の周波数計測モードと図５に示したＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理をＳスロット分実行して１フレーム周期としている。ここで、ＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理の実行回数Ｓは、電圧制御発振器１の発振周波数ＦOUTの時間変化による温度変動分が許容偏差以内に十分収まるように設定すればよい。
【００５０】
１フレーム目の動作終了後、２フレーム目に遷移し、第１の周波数計測モードを実行して時間変化による電圧制御発振器１の発振周波数ＦOUTの温度変動分を補正するため無変調波制御データＶＤK（２）及び制御ステップ値（ΔＶＤK（２）／Ｑ）を生成して記憶回路６２を更新し、レーダモードのＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理で制御ステップ値（ΔＶＤK（２）／Ｑ）により生成される三角波変調波形データＶＤTR1（２）に従ったＦＭ−ＣＷ波を出力する。以降、第１の周波数計測モードとＳ回実行されるＦＭ−ＣＷ波出力スロットで構成されるレーダモードを繰り返すことで、制御ステップ値（ΔＶＤK（Ｊ）／Ｑ）を生成更新して三角波変調波形データＶＤTR1（Ｊ）に従ったＦＭ−ＣＷ波を出力し、電圧制御発振器１の発振周波数ＦOUTの温度変動分は随時補正される。
【００５１】
図６は、第１の周波数変調回路が周波数計測モードとレーダモードを実行する場合における周波数出力タイミングチャート例であるが、図６を用いて、第１の周波数計測モード時間ＴＭとレーダモード時間ＴＲの関係について述べる。
【００５２】
第１の周波数計測モード時間ＴＭ、レーダモード時間ＴＲ及びフレーム周期時間ＴＦは、図６に示すように（１）式，（２）式及び（３）で求められる。
【００５３】
【数１】
2007298317.tif 000003
【００５４】
ＴＲ＝ＴTR1×Ｓ（秒）    （２）
ＴＦ＝ＴＭ＋ＴＲ
＝ＴPK×（Ｎ＋１）＋ＴTR1×Ｓ（秒）  （３）
また、１フレーム周期時間における周波数計測モード実行比率ΔＴＭは（４）式で求められる。
【００５５】
ΔＴＭ＝（ＴＭ／ＴＦ）×１００（％）      （４）
ここで、第１の周波数計測モードにおける周波数番号Ｋの無変調周波数のＰＬＬ引き込み時間ＴPKは、周波数分割数Ｎ、最大発振周波数ＦMAX、最小発振周波数ＦMIN、基準発振出力ＦR及び基準分周数Ｒをパラメータとして設計されるフィルタ回路３５に依存するが、概ね１ミリ秒程度で実現可能であり、Ｎ＝８とした場合、ＴＭは１０ミリ秒程度以下となる。また、一般的に時間経過に対する装置内部の温度上昇は装置電源投入直後の自己放熱によるものが支配的であり、密閉性が高く、一般的な冷却装置（例えば放熱ファン等）が設置されずに装置筐体の放熱フィンのみが付属する装置の装置内部温度上昇を実験的に測定した結果、１゜Ｃ上昇するのに１００秒程度を要する。
【００５６】
ＦＭ−ＣＷ波出力スロット時間ＴTR1＝１ミリ秒として、１゜Ｃ以内の変動毎に第１の周波数計測モードを実行するとした場合、十分なマージンを含めてフレーム周期時間ＴＦ＝５０秒とした場合、ΔＴＭ＝０．０２（％）となり、測距データ抽出回数に大きな影響は生じない。
【００５７】
以上、周波数計測モードとレーダモードを実行する第１の周波数変調回路の動作について詳細に述べたが、次に第１の周波数変調回路が周波数計測モードとレーダ／通信モードを実行する場合について述べる。レーダ／通信モード実行時は、図３に示した周波数変調回路の動作フローチャートの出力スロット判定処理３０３において、ＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理３０４又は無線通信スロット処理３０５が選択実行される。
【００５８】
無線通信スロット処理３０５では、図１において記憶回路６２から無変調周波数ＦKの無変調波制御データＶＤKが読み出されて加算回路６４に設定され、加算回路６４はスロット切り替え信号により無変調波制御電圧データＶＤKのみが出力されるように制御される。無変調波制御電圧データＶＤKは、Ｄ／Ａ変換器７で無変調波制御電圧ＶKに変換され、ＬＰＦ８、ＳＷ回路９を経て電圧制御発振器１に入力され、無線通信スロット区間において第１の周波数変調回路は無変調周波数ＦKを出力する。ここで、無線通信スロット時間とＦＭ−ＣＷ波出力スロット時間を同一にすることで、カウンタ加算処理３０６及びカウンタ値判定処理３０７が同一のままでレーダモード実行時と同様のフレーム周期時間で動作可能である。
【００５９】
以上、説明したように、第１の実施の形態によれば、ＦＭ−ＣＷレーダ装置又は通信統合レーダ装置の周波数変調回路において、一定のフレーム周期で動作する第１の周波数計測モードでＰＬＬ処理によって順次生成される無変調波制御電圧データＶＤK及び無変調波制御電圧データＶＤKから算出される制御ステップ値（ΔＶＤK／Ｑ）を記憶し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットで該制御ステップ値（ΔＶＤK／Ｑ）から生成される三角波変調波形データＶＤTR1によりＦＭ−ＣＷ波を、無変調波制御電圧データ周波数ＶＤKにより無変調周波数ＦKを生成出力することで、電圧制御発振器１の温度変動や経年変化による周波数出力変動を随時補正できるため、装置製造時の調整工程で補正データを取得して記憶することなくＦＭ−ＣＷ波の周波数変調幅を一定に保ち、かつ周波数直線性を確保し、また無線通信用の無変調周波数を高精度で出力できる。更に、周波数変調回路において、制御電圧データ生成部及び周波数変調処理部はディジタル信号処理で可能である。
（第２の実施の形態）
図７は本発明における第２の周波数変調回路の構成図である。図７の第２の周波数変調回路は、図１に示す第１の周波数変調回路の構成に、加算回路３６を加えたものである。その他の構成は、図１と同じである。図８は第２の周波数計測モードのフローチャートである。図８に示したフローチャートは、図４に示したフローチャートの初期設定処理４０１を初期設定処理８０１に置き換え、また比較分周数設定処理４０２の直前に無変調波設定処理８０２を、周波数番号設定処理４０９の一方の分岐先に制御電圧データ出力設定処理８０３を付加したものである。
【００６０】
図９は本発明における第２の周波数変調回路の周波数出力タイミングチャート例であり、周波数計測モードとＦＭ−ＣＷ波出力スロットで構成されるレーダモードを実行する場合を示している。図９に示したタイミングチャート例において、ＴＭ（Ｊ）はＪ番目のフレームにおける第２の周波数計測モードに要する時間、ＴPK（Ｊ）はＪ番目のフレームにおける周波数番号Ｋの無変調周波数のＰＬＬ引き込み時間である。
【００６１】
図７に示した第２の周波数変調回路は、第１の実施の形態における第１の周波数変調回路と同様に、図３に示したフローチャートに従って動作するが、周波数計測モード３０１が第２の周波数計測モードで実行される。以下に第２の周波数計測モードの動作について、図７，図８及び図９を用いて説明する。
【００６２】
図８に示した第２の周波数計測モードのフローチャートにおいて、１フレーム目の動作を開始すると、初期設定処理８０１においては、ＳＷ回路９の入力をフィルタ回路３４側に接続し電圧制御発振器１がＰＬＬ処理部３の無変調波制御電圧で制御されるように設定し、分周回路３２に対して固定分周数Ｒを、周波数番号Ｋに初期値０を設定する。モード切り替え信号に従って、加算回路６４の一方の入力である記憶回路６２からの出力のみが出力されるように設定される。
【００６３】
次に、無変調波設定処理８０２において、記憶回路６２から無変調波制御電圧データＶＤ0（０）が読み出され、加算回路６４、Ｄ／Ａ変換器７及びＬＰＦ８を経てアナログ値に変換された無変調波制御電圧Ｖ0（０）が電圧制御発振器１に入力される。ここで、第２の周波数計測モードにおける１フレーム目の開始時点において記憶回路６２のＶＤK（０）は“０”（電源投入時の初期値）が格納されているため、Ｖ0（０）＝０［Ｖ］となる。比較分周数設定処理４０２において、分周数Ｍ0を分周回路３１に設定し、ＰＬＬ処理４０３において、ＰＬＬ処理部３の動作を開始してＬＰＦ８の出力である無変調波制御電圧Ｖ0（０）とフィルタ回路３５の出力である位相差電圧ΔＶφ（１）とを加算した加算回路３６の出力Ｖ0（１）は、ＳＷ回路９を経由して電圧制御発振器１の制御電圧として入力され、閉ループ制御により無変調周波数Ｆ0を発振させる。
【００６４】
ここで、Ｖ0（０）＝０［Ｖ］であるため、電圧制御発振器１にはＶ0（１）＝ΔＶφ    （１）のみが供されるので、図９に示す第２の周波数計測モードにおける１フレーム目の無変調周波数Ｆ0のＰＬＬ引き込み時間ＴP0（１）は第１の周波数計測モードのＰＬＬ引き込み時間ＴP0とほぼ同様になり、ＴP0（１）≒ＴP0となる。その後、周波数番号判定処理４０９において、周波数番号Ｋが最大値Ｎと判定されるまで無変調波設定処理８０２において、順次無変調波制御電圧データＶＤK（０）を設定してＰＬＬ処理４０３以降の処理は第１の周波数計測モードと同様の処理を行ない、無変調波制御電圧データＶＤ0（１）、ＶＤ1（１）、ＶＤ2（１）、…、ＶＤN（１）及び制御ステップ値（ΔＶ1（１）／Ｑ）、（ΔＶＤ2（１）／Ｑ）、…、（ΔＶＤN（１）／Ｑ）を記憶回路６２に順次記憶する。
【００６５】
周波数番号判定処理４０９においてＫ＝Ｎとなった後、制御電圧データ出力設定処理８０３において加算回路６４が記憶回路６２の出力と積算回路６３の出力とを加算演算できるように設定して第２の周波数計測モードを終了する。１フレーム目の第２の周波数計測モードが終了するとレーダモード又はレーダ／通信モードに移行し、レーダモードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロットのみ、レーダ／通信モードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロット又は無線通信スロットを実行して第１の実施の形態で説明した動作を行ない、電圧制御発振器１は三角波変調波形データＶＤTR1（１）に従ったＦＭ−ＣＷ波又は無変調波制御電圧データＶＤK（１）による無変調周波数ＦKを出力する。
【００６６】
その後、第１の実施の形態と同様に、第２の周波数計測モードと、レーダモード又はレーダ／通信モードで構成されるフレーム動作を実行するが、２フレーム目の第２の周波数計測モードにおける無変調波設定処理８０２には、記憶回路６２に１フレーム目に記憶した無変調波制御電圧データＶＤK（１）が格納されているので、加算回路６４からは無変調周波数ＦKに対応する１フレーム目の無変調波制御電圧データＶＤK（１）が出力され、ＰＬＬ処理４０３において無変調周波数Ｆ0を生成する場合、加算回路３６の出力Ｖ0  （２）は、無変調波制御電圧Ｖ0（１）と位相差電圧ΔＶφ（２）との和となり、ＰＬＬ処理部３は無変調波制御電圧Ｖ0（１）を初期値として時間経過により生じる電圧制御発振器１の温度変動分のみを位相差電圧ΔＶφ（２）として生成すればよいので、ＰＬＬ引き込み時間ＴP0（２）は１フレーム目のＰＬＬ引き込み時間ＴP0（１）と比較して格段に短縮され、ＴP0（２）＜＜ＴP0（１）となる。
【００６７】
無変調周波数Ｆ2〜ＦNの生成においても同様であるので、ＴPK（２）＜＜ＴPK（１）となることは明白である。以降のフレームにおいても第２の周波数計測モードを実行することで、１フレーム目を除くＪ番目のフレームにおいて、ＰＬＬ引き込み時間ＴPK（Ｊ）の総和である第２の周波数計測モードを短時間で実現できる。
【００６８】
以上、説明したように、第２の実施の形態によれば、ＦＭ−ＣＷレーダ装置又は通信統合レーダ装置の周波数変調回路において、フレーム周期で第２の周波数計測モードを実行することにより電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動を随時補正してＦＭ−ＣＷ波の周波数変動幅を一定に保ち、かつ周波数直線性を確保でき、また無変調周波数の周波数精度の安定化が図れると共に、２フレーム目以降の第２の周波数計測モードにおいて直前の周波数計測モードで記憶した無変調波制御電圧データを初期値としてＰＬＬ動作を行なうことによりＰＬＬ引き込み時間の短縮を図ることで第２の周波数計測モードに要する時間を短縮して周波数計測モード実行比率ΔＴＭを小さく、即ちレーダモード又はレーダ／通信モードの動作時間比率を高めることができる。また、周波数変調回路において制御電圧データ生成部及び周波数変調処理部はディジタル信号処理で可能である。
（第３の実施の形態）
図１０は本発明における第３の周波数変調回路の構成図である。図１０の第３の周波数変調回路は、図１に示す第１の周波数変調回路における基準発振回路４を、積算回路４１、サイン波テーブルＲＯＭ４２、Ｄ／Ａ変換器４３及びＬＰＦ４４に置き換えたものである。ＦRKは周波数番号Ｋにおける基準発振出力、Ｍは分周回路３１に設定される固定分周数、Ｒ2は分周回路３２に設定される固定分周数、ΔＰKは周波数番号Ｋに対応する積算回路４１に設定される位相データ、ＦDは積算回路４１の積算クロックを示している。
【００６９】
図１１は第３の周波数計測モードのフローチャートである。図１１に示したフローチャートは、図４に示したフローチャートの初期設定処理４０１を初期設定処理１１０１に、比較分周数設定処理４０２を基準発振出力設定処理１１０２に置き換えたものである。
【００７０】
図１０に示した第３の周波数変調回路は、第１の実施の形態における第１の周波数変調回路と同様に図３に示したフローチャートに従って動作するが、周波数計測モード３０１が第３の周波数計測モードで実行される。以下に、第３の周波数計測モードの動作について図１０及び図１１を用いて説明する。
【００７１】
図１０において、第３の周波数計測モードを開始すると、先ず初期設定処理１１０１において、ＳＷ回路９の入力をフィルタ回路３４側に接続して電圧制御発振器１がＰＬＬ処理部３の無変調波制御電圧で制御されるように設定し、分周回路３１に対して固定分周数Ｍを、分周回路３２に対して固定分周数Ｒを設定する。また、周波数番号Ｋに初期値０を設定する。次に、基準発振出力設定処理１００２において、周波数番号Ｋの値に従って周波数番号Ｋ＝０に対する位相データΔＰ0を積算回路４１に設定し、位相データ積算値
Σ（ΔＰ0）を生成出力して、サイン波テーブルＲＯＭ４２から位相データ積算値Σ（Δ
Ｐ0）に従ったサイン波データを読み出し、該サイン波データはＤ／Ａ変換器４３にてアナログ値に変換され、ＬＰＦ４４にて高調波成分が除去されて基準発振出力ＦR0が出力される。
【００７２】
その後、ＰＬＬ処理４０３においてＰＬＬ処理部３の動作を開始し、電圧制御発振器１の出力ＦOUTを分周回路３１により分周して得られる比較周波数（ＦOUT／Ｍ）と基準発振出力ＦR0を分周回路３２により分周して得られる基準周波数（ＦR0／Ｒ2）とが位相比較回路３３に入力され、位相差信号が抽出される。該位相差信号は、フィルタ回路３５で平滑化され、ＳＷ回路９を経て電圧制御発振器１に入力され、電圧制御発振器１の発振周波数を制御する。
【００７３】
上記の動作は閉ループ制御処理となっており、最終的にＦOUT＝Ｆ0となり、ロック検出回路３４はロック検出信号ＬＤを“０”から“１”（“０”はアンロック状態、“１”はロック状態）にして出力する。その後、周波数番号判定処理４０９において周波数番号Ｋが最大値Ｎと判定されるまで、基準発振出力設定処理１１０２において順次位相データΔＰKを設定してＰＬＬ処理４０３以降の処理は第１の周波数計測モードと同様の処理を行ない、無変調波制御電圧データＶＤ0（１）、ＶＤ1（１）、ＶＤ2（１）、…、ＶＤN（１）及び制御ステップ値（ΔＶＤ1（１）／Ｑ）、（ΔＶＤ2（１）／Ｑ）、…、（ΔＶＤN（１）／Ｑ）を記憶回路６２に順次記憶する。周波数番号判定処理４０９においてＫ＝Ｎとなった後、第３の周波数計測モードを終了する。
【００７４】
ここで、基準発振出力ＦRKと無変調周波数ＦKの関係について説明する。
積算回路４１における基準発振出力ＦRKは、位相データΔＰKのビット数をＵとすると、位相データΔＰKと積算クロックＦDを用いて以下の式で表される。
【００７５】
ＦRK＝ΔＰK×ＦD／２U    （ＭＨｚ）    （５）
また、周波数番号Ｋの無変調周波数ＦKは比較分周数Ｍ、基準分周数Ｒ2及び基準発振出力ＦRKを用いて以下の式で表される。
【００７６】
ＦK＝ＦRK×Ｍ／Ｒ2    （ＭＨｚ）    （６）
（５），（６）式より、周波数番号Ｋの無変調周波数ＦKは次式で表される。
ＦK＝ＦD×（ΔＰK／２U）×（Ｍ／Ｒ2）    （ＭＨｚ）    （７）
（６）式より、比較周波数（ＦK／Ｍ）は基準発振出力ＦRKに依存することが分かる。また、（５）式より、位相データΔＰKのビット数Ｕを大きくすることで基準発振出力ＦRKの分解能を高くできることが分かる。従って、位相データΔＰKのビット数Ｕの値により、無変調周波数ＦKの生成誤差を抑えつつ、比較分周数を可変設定する場合に比べて比較周波数（ＦK／Ｍ）を高く設定することができる。
【００７７】
また、周波数変調幅の分割数Ｎは、最大発振周波数ＦMAX、最小発振周波数ＦMIN及び無変調周波数ＦK及びＦK-1で表わすと次式のようになる。
Ｎ＝（ＦMAX−ＦMIN）／（ＦK−ＦK-1）        （８）
（７）式により無変調周波数ＦKは位相データΔＰKに依存するので、（８）式より分割数Ｎも位相データΔＰKに依存することが分かる。従って、位相データΔＰKのビット数Ｕの値により、比較分周数を可変設定する場合に比べて分割数Ｎを自由に設定することができる。
【００７８】
第３の周波数計測モードが終了すると、レーダモード又はレーダ／通信モードに移行し、レーダモードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロットのみ、レーダ／通信モードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロット又は無線通信スロットを実行して第１の実施の形態で説明した動作を行ない、電圧制御発振器１は三角波変調波形データＶＤTR1（１）に従ったＦＭ−ＣＷ波又は無変調波制御電圧データＶＤK（１）による無変調周波数ＦKを出力する。
【００７９】
１フレーム目のレーダモード又はレーダ／通信モード終了以降、第３の周波数計測モードと、レーダモード又はレーダ／通信モードで構成されるフレームを繰り返し、第３の周波数計測モードにおいて無変調波制御電圧データＶＤK（Ｊ）及び制御ステップ値（ΔＶＤK（Ｊ）／Ｑ）を更新記憶することで、電圧制御発振器１の発振周波数ＦOUTの温度変動分は随時補正される。
【００８０】
以上、詳細に説明したように、第３の実施の形態によれば、ＦＭ−ＣＷレーダ装置又は通信統合レーダ装置の周波数変調回路において、フレーム周期で第３の周波数計測モードを実行することにより電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動を随時補正してＦＭ−ＣＷ波の周波数変調幅を一定に保ち、かつ周波数直線性を確保でき、また無変調周波数の周波数精度の安定化が図れると共に、ＰＬＬ処理部３における無変調周波数の分周数と比較周波数の制約条件を回避することでＦＭ−ＣＷ波の周波数変調幅の分割数Ｎを自由に設定できるため、より細やかな周波数非直線性の補正が可能であり、更に比較周波数を高速に設定できるので、ＰＬＬ引き込み時間の短縮が可能となって第３の周波数計測モードに要する時間を短縮して周波数計測モード実行比率ΔＴＭを小さく、即ちレーダモード又はレーダ／通信モードの動作時間比率を高めることができる。また、周波数変調回路において、制御電圧データ生成部及び周波数変調処理部はディジタル信号処理で可能である。
（第４の実施の形態）
図１２は本発明における、ＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成図である。図１２において、１２１は制御部、１２２は周波数変調回路、１２３は逓倍回路、１２４は分配回路、１２５は送信増幅回路、１２６は送信アンテナ、１２７は受信アンテナ、１２８は受信増幅回路、１２９は周波数変換回路、１３０は測距データ抽出部、１３０１はＬＰＦ、１３０２はＡ／Ｄ変換器、１３０３はＦＦＴ処理部である。
【００８１】
以下、本実施の形態に係るＦＭ−ＣＷレーダ装置の動作について説明する。
図１２に示す周波数変調回路１２２は周波数計測モードとレーダモードで動作するものである。第１〜第３の実施の形態で詳細に説明したように、周波数変調回路１２２は、周波数計測モードにおいては無変調周波数ＦKを生成出力し、レーダモードにおいては電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動がフレーム周期で随時補正されて周波数変調幅が一定に保たれ、かつ周波数直線性が確保されたＦＭ−ＣＷ波を出力する。
【００８２】
周波数変調回路１２２の出力は逓倍回路１２３に入力されてミリ波帯の周波数に変換され、分配回路１２４にて送信増幅回路１２５と周波数変換回路１２９に出力される。周波数計測モードにおける無変調周波数ＦKはＦＭ−ＣＷレーダ装置の送信出力としては不要であるため、送信増幅回路１２５はレーダモードにおいてのみ動作し、ＦＭ−ＣＷ波を増幅するように制御部１２１からのモード切り替え信号にて制御される。
【００８３】
送信増幅回路１２５で増幅されたＦＭ−ＣＷ波は送信アンテナ１２６にて目標物に照射され、ＦＭ−ＣＷ反射波は受信アンテナ１２７にて受信される。ＦＭ−ＣＷ反射波は受信増幅回路１２８で増幅されて周波数変換回路１２９に入力され、分配回路１２４の出力であるＦＭ−ＣＷ波と混合されてビート信号が得られる。該ビート信号は、測距データ抽出部１３０のＬＰＦ１３０１に入力されて不要な高調波成分が除去され、Ａ／Ｄ変換器１３０２でディジタル値に変換される。ディジタル値に変換されたビート信号はＦＦＴ処理部１３０３の演算を経て測距データとして制御部１２１に入力され目標物との相対距離及び相対速度が算出される。
【００８４】
以上、詳細に説明したように、第４の実施の形態によれば、ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、レーダモードにおけるＦＭ−ＣＷ波は、電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動が周波数計測モードにおいてフレーム周期で随時補正されることで周波数変調幅が一定に保たれ、かつ周波数直線性が確保されているので、測距データの測定精度が高く、常時正確な目標物の相対速度及び相対距離を得ることができる。
（第５の実施の形態）
図１３は本発明における通信統合レーダ装置の構成図である。図１３の通信統合レーダ装置は、図１２に示すＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成に、送信データ処理回路１３１、変調回路１３２、受信復調回路１３３を加えたものである。図１４は本発明における通信統合レーダ装置の第１の動作フレーム構成例を示す図である。
【００８５】
本実施の形態に係る通信統合レーダ装置の第１の動作について説明する。図１３に示す周波数変調回路１２２は、図１４に示す動作フレーム構成例のように周波数計測モードと、ＦＭ−ＣＷ出力スロットと無線通信スロットを交互に繰り返すレーダ／通信モードで動作するものである。
【００８６】
第１〜第３の実施の形態で詳細に説明したように、周波数変調回路１２２は周波数計測モードにおいて無変調周波数ＦKを生成出力して電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動をフレーム周期で随時補正し、レーダ／通信モードにおいてＦＭ−ＣＷ波出力スロットでは周波数変調幅が一定に保たれ、かつ周波数直線性が確保されたＦＭ−ＣＷ波を、無線通信スロットでは高精度の無線通信用の無変調周波数ＦKを出力する。
【００８７】
周波数変調回路１２２の出力は、逓倍回路１２３に入力されてミリ波帯の周波数に変換され、分配回路１２４にて変調回路１３２とに出力される。変調回路１３２は、レーダ／通信モードにおける無線通信スロットで無変調周波数ＦKをローカル信号として送信データ処理回路１３１で生成される送信データを変調して出力し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットではＦＭ−ＣＷ波をそのまま出力する。
【００８８】
変調回路１３２の出力は、送信増幅回路１２５に入力され、周波数計測モードにおける無変調周波数ＦKは通信統合レーダ装置の送信出力としては不要であるため送信増幅回路１２５はレーダ／通信モードにおいてのみ動作してミリ波帯のＦＭ−ＣＷ波又は無線通信用送信波を増幅するように制御部１２１からのモード切り替え信号にて制御される。送信増幅回路１２５で増幅された送信波は送信アンテナ１２６を経て出力され、ＦＭ−ＣＷ送信波は目標物に照射され、また無線通信用送信波は子局無線通信装置に向けて発射される。
【００８９】
ＦＭ−ＣＷ反射波又は子局無線通信装置が前記無線通信用送信波に応答して返信する送信波は受信アンテナ１２７にて受信され、受信増幅回路１２８で増幅される。受信増幅回路１２８の出力は周波数変換回路１２９に入力され、分配回路１２４の出力と混合されてＦＭ−ＣＷ波のビート信号又は無線通信用受信ＩＦ信号が得られる。ＦＭ−ＣＷ波出力スロットにおいてビート信号は測距データ抽出部１３０のＬＰＦ１３０１に入力されて不要な高調波成分が除去され、Ａ／Ｄ変換器１３０２でディジタル値に変換される。
【００９０】
ディジタル値に変換されたビート信号は、ＦＦＴ処理部１３０３の演算を経て測距データとして制御部１２１に入力された目標物との相対距離及び相対速度が算出される。また、無線通信スロットにおいて受信ＩＦ信号は受信復調回路１３３に入力され、受信ベースバンド信号が抽出されて制御部１２１に入力され、子局無線通信装置からのデータを復元する。
【００９１】
以上説明したように、第５の実施の形態によれば、通信統合レーダ装置において、電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動が周波数計測モードにおいてフレーム周期で随時補正されることで、レーダ／通信モードのＦＭ−ＣＷ波は、周波数変調幅が一定に保たれ、かつ周波数直線性が確保されているので、測距データの測定精度が高く、常時正確な目標物の相対速度及び相対距離を得ることができる。
【００９２】
また、レーダ／通信モードの無線通信用送信波は、周波数精度が高く安定した無変調周波数をローカル信号として生成されるので、子局無線通信装置との安定した無線通信が可能である。更に、レーダ／通信モードは、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットが交互に動作するので、子局無線通信装置と時分割で継続的に無線通信を行なうことで、大容量データの送受信を行ないつつ時々刻々と変化する測距データの抽出が可能であり、また、抽出した測距データ及び子局無線通信装置からの受信データを関連付けて処理することができる。
（第６の実施の形態）
図１５は本発明における通信統合レーダ装置の第２の動作フレーム構成例を示す図である。本実施の形態に係る通信統合レーダ装置の第２の動作について説明する。
【００９３】
図１５に示すように、通信統合レーダ装置の第２の動作は、電圧制御発振器の温度変動や経年変化による周波数出力変動をフレーム周期で随時補正する周波数計測モードと、複数のＦＭ−ＣＷ波出力スロットと１つの無線通信スロットで構成されるレーダ優先モードと、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットを交互に繰り返す通信優先モードとが制御部１２１で選択制御されて動作するレーダ／通信モードで構成されるフレームで動作する。
【００９４】
周波数計測モードの動作については、第５の実施の形態で説明した通りである。通信統合レーダ装置の第２の動作において、レーダ／通信モード開始時はレーダ優先モードで動作し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットによる測距データ抽出を優先し、複数のＦＭ−ＣＷ波出力スロット動作後に、無線通信スロットを動作させて子局無線通信装置の存在を認識するためのデータを送信する。子局無線通信装置が存在しない場合、即ち無線通信スロットにおける子局無線通信装置からの応答が無い場合はレーダ優先モードを繰り返す。
【００９５】
子局無線通信装置が存在する場合、即ち無線通信スロットにおける子局無線通信装置からの応答がある場合は、子局無線通信装置の存在を認識して、通信優先モードに移行する。通信優先モードにおいては、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットを交互に繰り返し、１スロットおきに動作するＦＭ−ＣＷ波出力スロットで測距データの抽出を行ない、また１スロットおきに動作する複数の無線通信スロットを用いて子局無線通信装置と無線通信を行なう。通信優先モードにおいて子局無線通信装置との無線通信が完了したら、通信優先モードの動作を完了させてレーダ優先モードの動作を行なう。
【００９６】
以上、説明したように、第６の実施の形態によれば、通信統合レーダ装置において、第５の実施の形態で説明したように、測距データの測定精度が高く常時正確な目標物の相対速度及び相対距離を得ることができる。また、子局無線通信装置との安定した無線通信が可能であると共に、レーダ優先モードと通信優先モードを選択制御して動作させることで、子局無線通信装置が存在しない場合は、レーダ優先モードでＦＭ−ＣＷ波出力スロットの割合を大きくして擬似的にＦＭ−ＣＷレーダ装置として動作させることが可能であり、子局無線通信装置が存在する場合は、通信優先モードにおいてＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットが交互に動作するので、子局無線通信装置と時分割で継続的に無線通信を行なうことで、大容量データの送受信を行ないつつ時々刻々と変化する測距データの抽出が可能であり、また抽出した測距データ及び子局無線通信装置からの受信データを関連付けて処理することができる。
【００９７】
（付記１）
ＦＭ−ＣＷレーダ装置及び通信統合レーダ装置における周波数変調回路であって、
入力される制御電圧に従って周波数を発振する電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器の出力を分配して、一方を後述の位相同期ループ処理部に出力し他方を本周波数変調回路の出力とする分配手段と、
該分配手段から出力される無変調周波数を可変分周する第１の分周手段と、後述の基準発振出力を固定分周する第２の分周手段と、前記第１の分周手段の出力と第２の分周手段の出力とを位相比較する位相比較手段と、該位相比較手段の出力から前記第１の分周手段の出力と第２の分周手段の出力との位相同期状態を検出する手段と、前記位相比較手段の出力の高調波成分を除去し平滑化するループフィルタ手段とを備え、前記第１の分周手段に設定される可変分周データに従って一定の周波数間隔で生成される複数の無変調周波数を得るための無変調波制御電圧を生成する位相同期ループ処理部と、
基準発振出力を生成する基準発振手段と、
前記無変調波制御電圧をディジタル値である無変調波制御電圧データに変換するＡ／Ｄ変換器と、
隣接する周波数間隔毎の無変調波制御電圧データの差分を算出して制御ステップ値を生成する手段と、周波数間隔毎の前記無変調波制御電圧データ及び前記制御ステップ値を記憶する手段と、記憶された前記無変調波制御電圧データ及び前記制御ステップ値から三角波変調波形データを生成出力する手段と、記憶された無変調波制御電圧データを出力する手段とを備え、周波数計測モードにおいて制御ステップ値を生成して該制御ステップ値と無変調波制御電圧データを記憶し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットで構成されるレーダモードにおいては前記制御ステップ値を基に三角波変調波形データを生成出力し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットで構成されるレーダ／通信モードにおいてはＦＭ−ＣＷ波出力スロットで前記三角波変調波形データを生成出力し無線通信スロットで前記無変調波制御電圧データを出力する制御電圧データ生成部と、
該制御電圧データ生成部の出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、
該Ｄ／Ａ変換器出力の高調波成分を除去して平滑化するローパスフィルタと、
周波数計測モードにおいては前記位相同期ループ処理部の出力を、レーダモード若しくはレーダ／通信モードにおいては前記ローパスフィルタの出力を切り替えて出力し前記電圧制御発振器に出力するスイッチ回路と、
本周波数変調回路に係る制御信号、設定データ、その他信号を生成する周波数変調処理制御部と、
を含んで構成され、一定の周波数間隔の複数の無変調波周波数を順次生成して得られる無変調波制御電圧データ及び制御ステップ値を記憶する周波数計測モードと、三角波変調波形データを生成して出力するレーダモード若しくは三角波変調波形データ又は無変調波制御電圧データを生成して出力するレーダ／通信モードとを一定周期で繰り返すことを特徴とする周波数変調回路。
【００９８】
（付記２）
前記位相同期ループ処理部が、前記ループフィルタ手段の後段にループフィルタ手段の出力と制御電圧データ生成部の出力とを加算する手段を備え、制御電圧データ生成部が、周波数計測モードにおいて、位相同期ループ処理部の第１の分周手段に可変分周データが設定されるタイミングで該可変分周データに対応する記憶された無変調波制御電圧データを位相同期ループ初期設定電圧として出力するように制御されることを特徴とする付記１記載の周波数変調回路。
【００９９】
（付記３）
前記基準発振手段が、設定される位相データを積算し、該積算結果を基に予め記憶したサイン波生成データを読み出して任意の基準発振出力をディジタル値で生成出力する数値制御発振手段と、該数値制御発振手段のディジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器出力の高調波成分を除去して平滑化するローパスフィルタとで構成され、また前記位相同期ループ処理部における第１の分周手段には固定分周データを設定し、周波数計測モードにおいて前記数値制御発振手段に設定する位相データを変えることで基準発振出力の周波数を一定間隔で順次可変し、周波数間隔が一定である複数の無変調周波数を順次生成することを特徴とする付記１又は２記載の周波数変調回路。
【０１００】
（付記４）
ＦＭ−ＣＷ波を送信して目標物からの反射波（以下ＦＭ−ＣＷ反射波という）を受信するＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、
周波数計測モードとレーダモードで動作する周波数変調回路と、
該周波数変調回路の出力を逓倍してミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波を生成する逓倍手段と、
該逓倍手段の出力を分配して、一方を後述の送信手段に出力し他方を後述の周波数変換手段に出力する分配手段と、
該分配手段の出力であるミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波を送信する送信手段と、
該送信手段の出力に対するＦＭ−ＣＷ反射波を受信する受信手段と、
該受信手段の出力と前記分配手段の出力とを混合して出力する周波数変換手段と、
該周波数変換手段の出力であるビート信号から測距データを抽出する測距データ抽出手段と、
前記周波数変調回路に供する制御信号を生成し、前記測距データから目標物の相対速度及び相対距離を算出する制御部と、
を含んで構成され、周波数計測モードとレーダモードを一定周期で繰り返し、レーダモードにおけるＦＭ−ＣＷ波出力スロットでＦＭ−ＣＷ波を出力し、目標物の相対距離及び相対速度を検出することを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ装置。
【０１０１】
（付記５）
ＦＭ−ＣＷ波と無線通信用送信波を時分割で送信し、ＦＭ−ＣＷ反射波及び目標物に搭載された子局無線通信装置の送信波を受信する通信統合レーダ装置であって、
周波数計測モードとレーダ／通信モードで動作し、該レーダ／通信モードにおけるＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットが交互に動作するように制御される周波数変調回路と、
該周波数変調回路の出力を逓倍してミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波又はミリ波帯無変調波を生成する逓倍手段と、
該逓倍手段の出力を分配して、一方を後述の送信手段に出力し他方を後述の周波数変換手段に出力する分配手段と、
無線通信スロットにおいて、目標物に搭載された子局無線通信装置に送信するデータを生成する送信データ処理手段と、
無線通信スロットにおいては前記ミリ波帯無変調波をローカル信号として前記送信データ処理手段の送信データから無線通信用送信波を生成して送信し、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットにおいては前記ミリ波帯ＦＭ−ＣＷ波を送信する送信手段と、
前記子局無線通信装置の送信波若しくはＦＭ−ＣＷ反射波を受信し無線通信用受信波若しくはＦＭ−ＣＷ受信波を出力する受信手段と、
該受信手段の出力と前記分配手段の出力とを混合して出力する周波数変換手段と、
ＦＭ−ＣＷ波出力スロットにおいて前記周波数変換手段の出力として得られるビート信号から測距データを抽出する測距データ抽出手段と、
無線通信スロットにおいて前記周波数変換手段又は前記受信手段の出力である無線通信用受信波から受信ベースバンド信号を抽出して処理する受信復調手段と、
前記周波数変調回路に供する制御信号及び前記送信データ処理手段に供する送信データの生成、前記測距データから目標物の相対速度及び相対距離の算出、及び前記受信復調手段の出力を処理する制御部と、
を含んで構成され、周波数計測モードとレーダ／通信モードを一定周期で繰り返し、レーダ／通信モードにおいて目標物の相対距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷ波出力スロットと子局無線通信装置との無線通信を行なう無線通信スロットが交互に動作することを特徴とする通信統合レーダ装置。
【０１０２】
（付記６）
ＦＭ−ＣＷ波とデータ通信用送信波を時分割で送信し、ＦＭ−ＣＷ反射波及び子局無線通信装置の送信波を受信する通信統合レーダ装置であって、
前記制御部が周波数変調回路に供する制御信号の他に複数のＦＭ−ＣＷ波出力スロットと１つの無線通信スロットで構成されるレーダ優先モードタイミングと、ＦＭ−ＣＷ波出力スロットと無線通信スロットを交互に繰り返す通信優先モードタイミングを生成出力する制御部であって、
レーダ／通信モードにおいて子局無線通信装置の有無によりレーダ優先モードと通信優先モードとを切り替えて動作することを特徴とする付記５記載の通信統合レーダ装置。
（発明の効果）
以上、説明したように、本発明によれば、周波数変調回路及びそれを備えたＦＭ−ＣＷレーダ装置、通信統合レーダ装置において、周波数計測モードにおいてＦＭ−ＣＷ波の所望の周波数変調幅を均等に分割した複数の無変調周波数を時分割でＰＬＬ処理による周波数計測を行なって算出した周波数補正データを基に、ＦＭ−ＣＷ波の周波数変調幅を一定に保ち、かつ周波数非直線性を補正し、更には無線通信用送信波のローカル信号（無変調波）を補正し、周波数計測モードを一定周期で繰り返すことで随時補正データを更新して温度変動による周波数変動を排除することにより、精度の高い測距データの抽出と安定した無線通信が可能である。
【０１０３】
そして、従来方法の課題である、周波数非直線性補正データ及び温度補正データを予め記憶することによる回路規模の増大、装置の調整工数の増加を低減し、ＰＬＬを用いてＩＦ帯局部発振源の安定化を図る方法をＦＭ−ＣＷ方式のレーダ装置に適用する場合のレーダ性能の確保、回路規模及びコストの問題を解決でき、また自励通信装置にＦＭ−ＣＷ方式のレーダ機能を付加した通信装置におけるレーダ性能の確保が可能である。
【０１０４】
また、通信統合レーダ装置においては、レーダ／通信モードの構成により子局無線通信装置と時分割で継続的に無線通信を行なうことで、大容量データの送受信を行ないつつ、時々刻々と変化する測距データの抽出が可能であり、また抽出した測距データ及び子局無線通信装置からの受信データを関連付けて処理できるので、多様なアプリケーションへの適用が可能である。更には、周波数変調回路のほとんどをディジタル信号処理で実現できるので装置の小型化が可能であり、コストの上昇を抑圧できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明における第１の周波数変調回路の構成図である。
【図２】本発明における電圧制御発振器の制御電圧対発振周波数特性の周波数分割例を示す図である。
【図３】本発明における周波数変調回路の動作フローチャートである。
【図４】本発明における第１の周波数計測モードのフローチャートである。
【図５】本発明におけるＦＭ−ＣＷ波出力スロット処理のフローチャートである。
【図６】本発明における第１の周波数変調回路の周波数出力タイミングチャート例を示す図である。
【図７】本発明における第２の周波数変調回路の構成図である。
【図８】本発明における第２の周波数計測モードのフローチャートである。
【図９】本発明における第２の周波数変調回路の周波数出力タイミングチャート例を示す図である。
【図１０】本発明における第３の周波数変調回路の構成図である。
【図１１】本発明における第３の周波数計測モードのフローチャートである。
【図１２】本発明におけるＦＭ−ＣＷレーダ装置の構成図である。
【図１３】本発明における通信統合レーダ装置の構成図である。
【図１４】本発明における通信統合レーダ装置の第１の動作フレーム構成例を示す図である。
【図１５】本発明における通信統合レーダ装置の第２の動作フレーム構成例を示す図である。
【図１６】従来のＦＭ−ＣＷレーダの概略構成図である。
【図１７】電圧制御発振器の制御電圧対発振周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１    電圧制御発振器
２    分配回路
３    ＰＬＬ処理部
４    基準発振回路
５    Ａ／Ｄ変換器
６    制御電圧データ生成部
７    Ｄ／Ａ変換器
８    ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
９    ＳＷ（スイッチ）回路
１０  周波数変調処理制御部
３１  分周回路
３２  分周回路
３３  位相比較回路
３４  ロック検出回路
３５  フィルタ回路
６１  制御ステップ値生成回路
６２  記憶回路
６３  積算回路
６４  加算回路
【図１】
2007298317.tif 000004
【図２】
2007298317.tif 000005
【図３】
2007298317.tif 000006
【図４】
2007298317.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007298317.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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