(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの送受信共用のアンテナと、
前記アンテナに送信波を供給する送信手段と、
前記アンテナで受信された受信波を処理する受信手段と、
前記送信手段から前記アンテナへの送信波の供給を接断する送信制御信号ならびに前記アンテナから前記受信手段への受信波の供給を接断する受信制御信号を生成する制御手段と、を具備するレーダ装置であって、
前記制御手段が、
方形波信号を発生する方形波発生器と、
前記方形波信号に基づき相互に逆位相である第１及び第２の方形波信号を生成する方形波信号生成部と、
前記第１及び第２の方形波信号の一方を所定時間遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、
前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和に基づいて前記送信波制御信号を生成する送信制御信号生成部と、
前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和に基づいて前記受信制御信号を生成する受信制御信号生成部と、を含むレーダ装置。
【請求項２】
前記送信制御信号生成部は、
前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和信号が第１の状態から第２の状態に変化すると、前記送信制御信号を前記所定時間以内に第１の状態にプルアップする送信側プルアップ手段と、
前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和信号が第２の状態から第１の状態に変化すると、前記送信制御信号を前記所定時間以内に第２の状態にプルダウンする送信側プルダウン手段と、を含み、
前記受信制御信号生成部は、
前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和信号が第１の状態から第２の状態に変化すると、前記受信制御信号を前記所定時間以内に第１の状態にプルアップする受信側プルアップ手段と、
前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和信号が第２の状態から第１の状態に変化すると、前記受信制御信号を前記所定時間以内に第２の状態にプルダウンする受信側プルダウン手段と、を含む請求項１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】
本発明はレーダ装置及び送受信切り換え方法に係わり、特に１つのアンテナを送受信に共用するレーダ装置と、アンテナの送受信を切り換える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年自動車走行時の安全性を向上するために、当該自動車の前方を走行する車両までの距離及び前方を走行する車両の相対速度を検出可能なＦＭ−ＣＷレーダを装備する自動車が多くなってきている。
ＦＭ−ＣＷレーダは、周波数変調された連続波を前方に送信し、被検出車両で反射された反射波を受信し、送信波と受信波を混合して得られるビート波に基づいて前方を走行する車両までの距離及び前方を走行する車両の相対速度を検出している。
【０００３】
従って、従来のＦＭ−ＣＷレーダにあっては、送信用アンテナと受信用アンテナの２つのアンテナを装備することが一般的であった。
しかし、２つのアンテナを装備した場合には、アンテナの設置スペースを確保することが困難である、装置自体を小型化することができない、その結果装置の価格が高くなる等の課題が生じる。
【０００４】
上記課題を解決するために、１つのアンテナを一定時間毎に送信用および受信用に切り換える１アンテナ装置が提案されている。
図１は従来の１アンテナレーダ装置の構成図であって、送信部１０、受信部１１、アンテナ部１２および切り換え制御部１３を具備する。
送信部１０は、ＦＭ変調周波数である約１ＫＨｚの三角波を発生する三角波発生器１００、三角波発生器１００から出力される三角波に応じて例えば７６ＧＨｚを中心として所定範囲内で発振周波数が変化する電圧制御可変周波数発生器（ＶＣＯ）１０１、及びＶＣＯ１０１の出力を増幅してアンテナ部１２に伝送するする送信側高周波増幅器１０２を具備する。
【０００５】
受信部１１は、アンテナ部で受信された反射波を増幅する受信側高周波増幅器１１０、受信側高周波増幅器１１０で増幅された反射波と送信部１０のＶＣＯ１０１の出力とを混合する高周波混合器１１１、および受信器１１２を具備する。
アンテナ部１２は、１つのアンテナ１２０で構成され、送信側高周波増幅器１０３の出力を送信するとともに、被検出対象から反射された反射波を受信する。
【０００６】
切り換え部１３は１つのアンテナ１２０を送信用あるいは受信用に切り換える機能を有する。即ち、５０％デューティ比の方形パルスを発生する方形パルス発生器１３０で発生された方形パルスは２つに分岐し、一方は第１のインバータ１３１及び第１のトランジスタ１３２を経由して送信側高周波増幅器１０２内の送信側スイッチング素子１０３に印加される。なお、第１のトランジスタ１３２の出力は第１のバイパスコンデンサ１３３を介して接地されている。
【０００７】
方形パルス発生器１３０で発生された方形パルスの他の一方は、第２のインバータ１３４、第３のインバータ１３５及び第２のトランジスタ１３６を経由して受信側高周波増幅器１１０内の受信側スイッチング素子１１３に印加される。なお、第２のトランジスタ１３６の出力は第２のバイパスコンデンサ１３７を介して接地されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図２は従来の１アンテナレーダ装置の各部の波形図であって、ａは方形パルス発生器１３０の出力、ｂは第１のインバータ１３１の出力、ｃは送信側スイッチング素子１０３に印加される送信制御信号、ｄは第４のインバータ１３５の出力、そしてｅは受信側スイッチング素子１１３に印加される受信制御信号を表す。
【０００９】
この図１及び図２から判明するように、送信制御信号ｃがオンからオフに遷移する場合には、第１のトランジスタ１３２がオフとなってから第１のバイパスコンデンサ１３３に蓄積された電荷が放電する時間Ｔr 後に送信制御信号ｃはオフとなる。この時、受信制御信号ｅはオフからオンに遷移するが、第３のインバータ１３５の遅れ時間Ｔp 経過後に第２のトランジスタにオン指令が印加され、時間Ｔf 経過後に受信制御信号ｅがオンとなる。
【００１０】
従って、第１のトランジスタ１３２にオフ指令が印加されてから遅れ時間Ｔp 経過後送信制御信号ｃがオフとなるまでの期間（Ｔr −Ｔp ）［斜線部］は、送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となり、送信側高周波増幅器１０２の出力が受信側高周波増幅器１１０及び高周波混合器１１１を介して受信器１１２に流入する。
【００１１】
逆に送信制御信号ｃがオフからオンに遷移する場合には、第１のトランジスタ１３２にオン指令が印加されて時間Ｔf 後に送信制御信号ｃはオンとなる。この時、受信制御信号ｅはオンからオフに遷移するが、第３のインバータ１３５の遅れ時間Ｔp 経過後に第２のトランジスタ１３６にオフ指令が印加され、さらに第２のバイパスコンデンサ１３７に蓄積された電荷が放電する時間Ｔr 後に受信制御信号ｅがオフとなる。
【００１２】
従って、第１のトランジスタ１３２にオン指令が印加されてから受信制御信号ｅがオフとなるまでの期間（Ｔp ＋Ｔr ）［斜線部］は、送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となり、送信側高周波増幅器１０２の出力が受信側高周波増幅器１１０及び高周波混合器１１１を介して受信器１１２に流入する。
上記のように従来の１アンテナ装置にあっては、アンテナを受信状態から送信状態に、逆に送信状態から受信状態に切り換えるときに送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となる期間が生じることを回避できなかった。
【００１３】
送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となり、送信側高周波増幅器１０２の出力が受信側高周波増幅器１１０及び高周波混合器１１１を介して受信器１１２に流入すると、受信側高周波増幅器１１０によって増幅された送信側高周波増幅器１０２の出力は反射波に対して雑音として作用するために探知性能が低下するだけでなく、受信側高周波増幅器１１０は飽和状態となるために受信側高周波増幅器１１０を構成する素子が劣化するおそれがある。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、送信／受信の切り換え時のオン状態の重複を解消して探知性能の低下を抑制すると共に素子の劣化を防止することの可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーダ装置は、１つの送受信共用のアンテナと、該アンテナに送信波を供給する送信手段と、アンテナで受信された受信波を処理する受信手段と、送信手段から前記アンテナへの送信波の供給を接断する送信制御信号ならびに前記アンテナから前記受信手段への受信波の供給を接断する受信制御信号を生成する制御手段と、を具備するレーダ装置であって、該制御手段が、方形波信号を発生する方形波発生器と、該方形波信号に基づき相互に逆位相である第１及び第２の方形波信号を生成する方形波信号生成部と、該第１及び第２の方形波信号の一方を所定時間遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、該遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和に基づいて前記送信波制御信号を生成する送信制御信号生成部と、前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和に基づいて前記受信制御信号を生成する受信制御信号生成部と、を含む。
【００１６】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記送信制御信号生成部は、前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和信号が第１の状態から第２の状態に変化すると、前記送信制御信号を前記所定時間以内に第１の状態にプルアップする送信側プルアップ手段と、前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和信号が第２の状態から第１の状態に変化すると、前記送信制御信号を前記所定時間以内に第２の状態にプルダウンする送信側プルダウン手段と、を含み、前記受信制御信号生成部は、前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和信号が第１の状態から第２の状態に変化すると、前記受信制御信号を前記所定時間以内に第１の状態にプルアップする受信側プルアップ手段と、前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和信号が第２の状態から第１の状態に変化すると、前記受信制御信号を前記所定時間以内に第２の状態にプルダウンする受信側プルダウン手段と、を含む。
【００２４】
本発明にあっては、送信制御信号及び受信制御信号の一方が状態遷移を完了するまでは他方の状態遷移が遅延されると共に、送信制御信号及び受信制御信号の状態反転が強制的に行われる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図３は本発明に係るレーダ装置の構成図であって、切り換え部１３に遅延部３０ならびに立ち下がり時間短縮部３１及び３２が追加される以外は図１に１アンテナレーダ装置の構成と同一である。
即ち、送信部１０は、ＦＭ変調周波数である１ＫＨｚの三角波を発生する三角波発生器１００、三角波発生器１００から出力される三角波に応じて例えば７６ＧＨｚを中心として所定範囲内で発振周波数が変化する電圧制御可変周波数発生器（ＶＣＯ）１０１、及びＶＣＯ１０１の出力を増幅してアンテナ部１２に伝送するする送信側高周波増幅器１０２を具備する。
【００２７】
受信部１１は、アンテナ部で受信された反射波を増幅する受信側高周波増幅器１１０、受信側高周波増幅器１１１で増幅された反射波と送信部１０のＶＣＯ１０１の出力とを混合する高周波混合器１１１、および受信器１１２を具備する。
アンテナ部１２は、１つのアンテナ１２０で構成され、送信側高周波増幅器１０３の出力を送信するとともに、被検出対象から反射された反射波を受信する。
【００２８】
図４は本発明に係るレーダ装置に適用される切り換え部１３の詳細構成図であって、送信制御信号又は受信制御信号の一方が完全にオフ状態となるまで他方のオン状態への遷移の開始を遅延させる遅延部３０と、従来バイパスコンデンサ１３３又は１３７の放電時間で規定されていたオンからオフへの立ち下がり時間を短縮する立ち下がり時間短縮部３１及び３２が追加されている。
【００２９】
本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部にあっては、方形パルス発生器１３０からレーダの探知能力を最大とするためにデューティ比５０％の方形パルスが出力される。
方形パルス発生器１３０の出力は２つに分岐し、一方は第１のインバータ１３１を経由して、他方は第２のインバータ１３４及び第３のインバータ１３５を経由して遅延部３０に入力される。
【００３０】
即ち、第１のインバータ１３１および第３のインバータ１３５からは互いに逆位相の方形パルスが出力される。
遅延部３０は第１〜第４のＮＯＲ素子３００〜３０３ならびに抵抗３３１及びコンデンサ３３２で構成される１次遅れ回路３３を含む。
第１のインバータ１３１の出力端子は第１のＮＯＲ素子３００の２つの入力端子に接続され、第３のインバータ１３５の出力端子は抵抗３３１及びコンデンサ３３２で構成される１次遅れ回路３３を介して第３のＮＯＲ素子３０２の２つの入力端子に接続される。
【００３１】
第２のＮＯＲ素子３０１の一方の入力端子は第１のＮＯＲ素子３００の出力端子に接続され、第２のＮＯＲ素子３０１の他方の入力端子は１次遅れ回路３３の出力に接続される。
また、第４のＮＯＲ素子３０３の一方の入力端子は第３のＮＯＲ素子３０２の出力端子に接続され、第４のＮＯＲ素子３０３の他方の入力端子は第１のインバータ１３１の出力端子に接続される。
【００３２】
さらに、ＮＰＮ型トランジスタである第１のトランジスタ１３２及び第２のトランジスタ１３６には、第１及び第２の立ち下がり時間短縮部３１及び３２を構成するＰＮＰトランジスタである第３のトランジスタ３１０及び第４のトランジスタ３２０がコンプリメンタル接続される。
第１のトランジスタ１３２のエミッタ及び第３のトランジスタ３１０のエミッタは共通に受信側スイッチング素子（図示せず）に第１のバイパスコンデンサ１３３を介して接続され、第２のトランジスタ１３６のエミッタ及び第４のトランジスタ３２０のエミッタは共通に送信側スイッチング素子（図示せず）に第２のバイパスコンデンサ１３７を介して接続される。
【００３３】
第１のトランジスタ１３２及び第２のトランジスタ１３６のコレクタは直流バイアスＶccに接続され、第１のトランジスタ１３２及び第２のトランジスタ１３６のコレクタは共に接地される。
図５は本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部の各部の波形図であって、上から方形パルス発生器１３０の出力、第１のインバータ１３１及び第２のインバータ１３４の出力、第３のインバータ１３５及び第１のＮＯＲ素子３００の出力、１次遅れ回路３３の出力、第２のＮＯＲ素子３０１の出力、第３のＮＯＲ素子３０２の出力、第４のＮＯＲ素子３０３の出力、送信制御信号及び受信制御信号を示している。
【００３４】
即ち、第３のインバータ１３５の出力の遷移は、１次遅れ回路３３によって抵抗３３１の抵抗値及びコンデンサ３３２の容量の積である時定数で定まる所定時間遅延する。即ち、第２のＮＯＲ素子３０１の出力のオンからオフへの遷移タイミングは第１のＮＯＲ素子３００のオフからオンへの遷移タイミングと一致し、オフからオンへの遷移タイミングは第３のインバータ１３５のオンからオフへに遷移タイミングから所定時間遅延する。そして、第２のＮＯＲ素子３０１の出力によって、第１のトランジスタ１３２及び第３のトランジスタ３１０が制御される。
【００３５】
即ち、第２のＮＯＲ素子３０１の出力がオンとなったときにはＮＰＮトランジスタである第１のトランジスタ１３２はオンとなり、ＰＮＰトランジスタである第３のトランジスタ３１０はオフとなる。従って、送信制御信号は直流バイアス電圧Ｖccにプルアップされ、送信側スイッチング素子１０３をオンとし、送信側高周波増幅器１０２の出力はアンテナ１２０から放射される。
【００３６】
逆に、第２のＮＯＲ素子３０１の出力がオフとなったときは第１のトランジスタ１３２はオフとなり、第３のトランジスタ３１０はオンとなる。従って、送信制御信号は接地電圧にプルダウンされ、送信側スイッチング素子１０３をオフとし、送信側高周波増幅器１０２はアンテナ１２０から切り離される。
また、第４のＮＯＲ素子３０３は、第１のインバータ１３１の出力および第３のＮＯＲ素子３０２の出力がともにオンであるときにオフとなり、いずれか一方がオフであるときはオフとなる。即ち、第４のＮＯＲ素子３０３のオフからオンへの遷移タイミングは１次遅れ回路３３によって遅延されるが、オンからオフへの遷移タイミングは第１のインバータ１３１のオフからオンへの遷移タイミングと一致する。そして、第４のＮＯＲ素子３０３の出力によって、第２のトランジスタ１３６及び第４のトランジスタ３２０が制御される。
【００３７】
即ち、第４のＮＯＲ素子３０３の出力がオンとなったときにはＮＰＮトランジスタである第２のトランジスタ１３６はオンとなり、ＰＮＰトランジスタである第４のトランジスタ３２０はオフとなる。従って、第２のトランジスタ１３６および第４のトランジスタ３２０のエミッタから出力される受信制御信号は直流バス電圧Ｖccにプルアップされ、受信側スイッチング素子１１３をオンとし、アンテナ１２０で受信された反射波は受信側高周波増幅器１０２に供給される。
【００３８】
逆に、第４のＮＯＲ素子３０３の出力がオフとなったときは第２のトランジスタ１３６はオフとなり、第４のトランジスタ３２０はオンとなる。従って、受信制御信号は接地電圧にプルダウンされ、受信側スイッチング素子１１３をオフとし、受信側高周波増幅器１１０はアンテナ１２０から切り離される。
従って、１次遅れ回路３３による遅延時間が送信制御信号又は受信制御信号のオンからオフへの遷移時間より長くなるように１次遅れ回路３３を構成する抵抗３３１の抵抗値及びコンデンサ３３２の容量を選択することにより、送信側スイッチング素子１０３及び受信側スイッチング素子１１３が同時にオンとなることを防止し、一方がオフとなった後に他方がオンとすることが可能となる。
【００３９】
なお、遅延部は上記実施形態で説明された１次遅れ回路および４つのＮＯＲ素子による構成に限られることはなく、互いに逆位相を有する２つの方形波の一方の状態遷移時間を延長する状態遷移時間延長回路と、２つの方形波の他方の前縁でオフ状態に遷移し、遷移時間延長回路で遅延された一方の後縁でオン状態に遷移する第１の制御信号と、遷移時間延長回路で遅延された一方の前縁でオン状態に遷移し、他方の後縁でオフ状態に遷移する第２の制御信号を生成する回路であれば他の構成であってもよい。
【００４０】
図６は本発明の効果の説明図であって、（イ）は従来の切り換え状況を、（ロ）は本発明による切り換え状況を示す。なお、それぞれにおいて、上段は送信制御信号（実線）および受信制御信号（破線）を、下段は送信部から受信部に直接漏洩するキャリアリークノイズを示す。
即ち、送信状態から受信状態への切り換え時間は、従来は４２ナノ秒（ｎｓ）を要していたが本発明によれば１３ナノ秒に短縮される。
【００４１】
これにより、キャリアリークノイズは４．２Ｖp-p から１．３Ｖp-p に逓減されるので、探知性能の低下が防止される。
さらに、キャリアリークノイズの時間積分値（即ち、斜線部の面積）が大となると受信側高周波増幅器１１０の素子の発熱量も大となり素子の劣化が促進されるといえるが、キャリアリークノイズの時間積分値は（イ）よりも（ロ）が小であるので、本発明では素子の劣化も逓減できることが判る。
【００４２】
上記実施形態では、遅延部及び立ち下がり時間短縮部の両方が適用されているが、いずれか一方だけを適用した場合にも、探知性能の低下及び素子の劣化を防止することが可能であることは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
上述した発明に係るレーダ装置にあっては、送信部とアンテナの接続を接断する送信制御信号とアンテナと受信部の接続を接断する受信制御信号とが同時にオン状態となることが防止され、送信波が受信部に直接供給されることが防止され、探知能力の低下および受信部の素子の劣化を抑制することが可能となる。
【００４４】
上述した他の発明に係るレーダ装置にあっては、送信状態と受信状態との切り換え時間が短縮され、送信波が受信部に直接供給される時間が短縮され、探知能力の低下および受信部の素子の劣化を抑制することが可能となる。
上述の他の発明に係るレーダ装置にあっては、送信部とアンテナの接続を接断する送信制御信号とアンテナと受信部の接続を接断する受信制御信号とが同時にオン状態となることが防止されると共に送信状態と受信状態との切り換え時間が短縮され、送信波が受信部に直接供給されることが確実に防止され、探知能力の低下および受信部の素子の劣化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１アンテナレーダ装置の構成図である。
【図２】従来の１アンテナレーダ装置の各部の波形図である。
【図３】本発明に係る１アンテナレーダ装置の構成図である。
【図４】本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部の構成図である。
【図５】本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部の各部の波形図である。
【図６】本発明の効果の説明図である。
【符号の説明】
１０…送信部
１００…発振器
１０１…ＶＣＯ
１０２…送信側高周波増幅器
１０３…送信側スイッチング素子
１１…受信部
１１０…受信側高周波増幅器
１１１…高周波混合器
１１２…受信器
１１３…受信側スイッチング素子
１２…アンテナ部
１２０…アンテナ
１３…切り換え部
１３０…方形パルス発生器
１３１、１３４、１３５…インバータ
１３２、１３６…トランジスタ
１３３、１３７…バイパスコンデンサ
３０…遅延部
３１、３２…立ち下がり時間短縮部
【図１】
0004390325.tif 000002
【図２】
0004390325.tif 000003
【図３】
0004390325.tif 000004
【図４】
0004390325.tif 000005
【図５】
0004390325.tif 000006
【図６】
0004390325.tif 000007