(57)【要約】【課題】温度変動や電圧変動等の外乱に影響されない等価時間サンプリングパルスレーダを提供する。【解決手段】送信パルス系回路２は、台形波生成器１が生成する基準タイミングパルスに応じて、送信パルスを送信するタイミングを規定する。サンプルパルス系回路７は、台形波生成器１が生成する基準タイミングパルスに応じて、サンプリングするタイミングを規定する。このとき、送信パルス系回路２およびサンプルパルス系回路７は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有する。【選択図】図１
2009210384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された前記送信パルスを受信パルスとして受信し、当該受信パルスをサンプリングする等価時間サンプリングパルスレーダにおいて、
所定の周期に基づいて、台形波である基準タイミングパルスを生成する台形波生成器と、
前記台形波生成器が生成する前記基準タイミングパルスに応じて、前記送信パルスを送信するタイミングを規定する送信パルス系回路と、
前記台形波生成器が生成する前記基準タイミングパルスに応じて、前記サンプリングするタイミングを規定するサンプルパルス系回路とを有し、
前記送信パルス系回路および前記サンプルパルス系回路は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有することを特徴とする等価時間サンプリングパルスレーダ。
【請求項２】
前記送信パルス系回路は、
前記台形波生成器が生成した前記基準タイミングパルスを少なくとも加算対象とする第１の加算器と、
前記第１の加算器から出力された波形に応じて、前記送信パルスを送信するタイミングを規定する送信タイミング生成器とを有し、
前記サンプルパルス系回路は、
前記台形波生成器が生成した前記基準タイミングパルスを少なくとも加算対象とする第２の加算器と、
前記第２の加算器から出力された波形に応じて、前記サンプリングするタイミングを規定するサンプルタイミング生成器とを有することを特徴とする請求項１に記載された等価時間サンプリングパルスレーダ。
【請求項３】
所定の周期に基づいて、ランプ波である掃引タイミングパルスを生成するランプ波生成器をさらに有し、
前記第１の加算器は、前記基準タイミングパルスと、接地された電圧とを加算し、
前記第２の加算器は、前記基準タイミングパルスと、前記掃引タイミングパルスとを加算することを特徴とする請求項２に記載された等価時間サンプリングパルスレーダ。
【請求項４】
前記第１の加算器は、
前記送信タイミング生成器に接続された第１のノードと、
前記第１のノードと前記台形波生成器との間に接続された第１の抵抗と、
前記第１のノードとアースとの間に接続された第２の抵抗とを有し、
前記第２の加算器は、
前記サンプルタイミング生成器に接続された第２のノードと、
前記第２のノードと前記台形波生成器との間に接続された第３の抵抗と、
前記第２のノードと前記ランプ波生成器との間に接続された第４の抵抗とを有し、
前記第１の抵抗および前記第３の抵抗は、同一のインピーダンスであり、前記第２の抵抗および前記第４の抵抗は、同一のインピーダンスであることを特徴とする請求項３に記載された等価時間サンプリングパルスレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信パルスとして受信し、この受信パルスをサンプリングする等価時間サンプリングパルスレーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な等価時間サンプリングパルスレーダでは、送信されたパルス信号が測拒対象となるターゲットで反射し受信されるまでの往復伝播時間に基づいて距離が算出される。特許文献１には、送信パルスを広帯域で送信し、広帯域で受信した受信パルスを広帯域のサンプリングパルスでサンプリングする等価時間サンプリングパルスレーダが開示されている。また、特許文献２には、等価時間サンプルした波形から送信パルスと、サンプルパルスとの周波数差を検出し、その周波数差を一定に保つ制御（クローズドループ制御）手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５１１１８２号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パルスレーダを自動車等に搭載する場合、広い温度範囲での使用が想定されるので、温度変化の影響を如何にして抑制するかが重要な課題となる。この点に関して、特許文献１のパルスレーダでは、構造が単純であるため温度変動等の外乱によりタイミングが変動し易く、高い測距性能が得られない。また、特許文献２のパルスレーダでは、タイミングの変動をフィードバックして補正するので、この補正のための処理コストおよび部品点数の増大を伴う。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度変動や電圧変動等の外乱に影響されない等価時間サンプリングパルスレーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本発明は、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信パルスとして受信し、受信パルスをサンプリングする等価時間サンプリングパルスレーダを提供する。この等価時間サンプリングパルスレーダは、台形波生成器と、送信パルス系回路と、サンプルパルス系回路とを有する。台形波生成器は、所定の周期に基づいて、台形波である基準タイミングパルスを生成する。送信パルス系回路は、台形波生成器が生成する基準タイミングパルスに応じて、送信パルスを送信するタイミングを規定する。サンプルパルス系回路は、台形波生成器が生成する基準タイミングパルスに応じて、サンプリングするタイミングを規定する。このとき、送信パルス系回路およびサンプルパルス系回路は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有する。
【０００７】
ここで、本発明において、送信パルス系回路は、第１の加算器と、送信タイミング生成器とを有することが好ましい。第１の加算器は、台形波生成器が生成した基準タイミングパルスを少なくとも加算対象とする。送信タイミング生成器は、第１の加算器から出力された波形に応じて、送信パルスを送信するタイミングを規定する。このとき、サンプルパルス系回路は、第２の加算器と、サンプルタイミング生成器とを有することが好ましい。第２の加算器は、台形波生成器が生成した基準タイミングパルスを少なくとも加算対象とする。サンプルタイミング生成器は、第２の加算器から出力された波形に応じて、サンプリングするタイミングを規定する。
【０００８】
また、本発明において、所定の周期に基づいて、ランプ波である掃引タイミングパルスを生成するランプ波生成器をさらに有することが好ましい。このとき、第１の加算器は、基準タイミングパルスと接地された電圧とを加算し、第２の加算器は、基準タイミングパルスと、掃引タイミングパルスとを加算する。
【０００９】
さらに、本発明において、第１の加算器は、第１のノードと第１，２の抵抗を有し、第２の加算器は、第２のノードと第３，４の抵抗を有することが好ましい。第１のノードは、送信タイミング生成器に接続されている。第１の抵抗は、第１のノードと台形波生成器との間に接続されている。第２の抵抗は、第１のノードとアースとの間に接続されている。第２のノードは、サンプルタイミング生成器に接続されている。第３の抵抗は、第２のノードと台形波生成器との間に接続されている。第４の抵抗は、第２のノードとランプ波生成器との間に接続されている。このとき、第１の抵抗および第３の抵抗は、同一のインピーダンスであり、第２の抵抗および第４の抵抗は、同一のインピーダンスである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、送信パルス系回路およびサンプルパルス系回路は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有しているので、両系列回路が外乱に対して同様の影響を受け、その外乱の影響が相互にキャンセルされる。これにより、電圧変動・温度変動等の外乱の影響を受けにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、等価時間サンプリングパルスレーダ（以下、単にパルスレーダという）の構成図である。このパルスレーダは、外部へ送信パルスを送信し、ターゲットで反射された送信パルスを受信パルスとして受信し、この受信パルスをサンプリングする。パルスレーダは、台形波生成器１と、送信パルス系回路２と、送信パルス生成器３と、送信アンテナ４と、受信アンテナ５と、ランプ波生成器６と、サンプルパルス系回路７と、サンプルパルス生成器８と、サンプル回路９とで構成される。なお、パルスレーダを実際に構成する際には、この他にも複数種のフィルタ等も実装される。また、図１は、送信アンテナ４と受信アンテナ５とを設けたバイスタティック方式で説明しているが、送信アンテナと受信アンテナとを一体化させたモノスタティック方式であってもよい。
【００１２】
送信パルス系回路２および送信パルス生成器３は、パルスレーダの送信系として機能し、送信アンテナ４へ送信パルスを外部へ放射する。また、サンプルパルス系回路７およびサンプルパルス生成器８は、パルスレーダのサンプル系として機能し、受信アンテナ５で受信した受信パルスをサンプリングする。
【００１３】
台形波生成器１は、周期が等間隔（一定）である基準クロックに基づいて、線形掃引するための台形波である基準タイミングパルスを繰り返し生成する。送信パルス系回路２は、台形波生成器１が生成する基準タイミングパルスに応じて、送信パルスを送信するタイミングを規定する矩形状の送信タイミングパルスを出力する。送信パルス系回路２は、加算器２１と、送信タイミング生成器２２とを有する。
【００１４】
加算器２１は、台形波生成器１が生成した基準タイミングパルスを少なくとも加算対象としている。具体的には、この基準タイミングパルスと０（ＧＮＤ）とが加算される。そのため、加算器２１の一方の入力は接地されている。送信タイミング生成器２２は、加算器２１から出力された波形に応じて、送信パルスを送信するタイミングを規定する。すなわち、この送信タイミング生成器２２は、入力された波形をある電圧（本実施形態では、電源電圧の１／２）をしきい値として２値化する。これにより、送信タイミング生成器２２に入力される台形波が、矩形波となって出力される。本実施形態では、一例として、送信タイミング生成器２２に供給される高精度の電源電圧の１／２をしきい値としている。
【００１５】
送信パルス生成器３は、送信タイミング生成器２２で生成した矩形波のＨレベルからＬレベル（ＬレベルからＨレベルでも可）に変化するタイミングで、ワンショットの送信パルスを送信アンテナ４を介して外部へ放射する。そして、受信アンテナ５では、送信アンテナ４から外部に放射された送信パルスのうち、測拒対象となるターゲットで反射または散乱された送信パルスが、受信パルスとして受信される。
【００１６】
ランプ波生成器６は、所定の周期に基づいて、ランプ波である掃引タイミングパルスを繰り返し生成する。ランプ波は、受信パルスをサンプリングするタイミングの線形掃引させるために用いられ、その電圧レベルは、周期が等間隔（一定）である基準クロックの立ち上がり回数が所定回数に到達するまでは線形的に増加し、基準クロックの周期数が所定数に到達した時点で０に戻る。
【００１７】
サンプルパルス系回路７は、台形波生成器１が生成する基準タイミングパルスに応じて、受信パルスをサンプリングするタイミングを規定する矩形状のサンプルタイミングパルスを出力する。具体的には、サンプルパルス系回路７は、台形波生成器１で生成した基準タイミングパルスと、ランプ波生成器６で生成した掃引タイミングパルスとに基づいて、サンプルタイミングパルスを生成する。
【００１８】
サンプルパルス系回路７および送信パルス系回路２は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有する。そのため、サンプルパルス系回路７は、加算器２１および送信タイミング生成器２２に対応して、加算器７１およびサンプルタイミング生成器７２とを有する。
【００１９】
加算器７１は、台形波生成器１が生成した基準タイミングパルスを少なくとも加算対象としている。具体的には、この基準タイミングパルスとランプ波生成器６が生成した掃引タイミングパルスとが加算される。サンプルタイミング生成器７２は、加算器７１から出力された波形に応じて、受信パルスをサンプリングするタイミングを規定する。すなわち、このサンプルタイミング生成器７２は、送信タイミング生成器２２と同様に、入力された波形をある電圧をしきい値として２値化する。これにより、サンプルタイミング生成器７２に入力されるレベルの異なる台形波が、掃引された矩形波となって出力される。本実施形態では、一例として、このサンプルタイミング生成器７２に供給される高精度の電源電圧の１／２をしきい値としている。
【００２０】
本実施形態において留意すべきは、送信タイミング生成器２２およびサンプルタイミング生成器７２に供給される高精度電源を共通化している点である。これにより、電源電圧の変動によってしきい値電圧も変動した場合でも、送信・サンプル両系列のしきい値が同じ量だけ変動するので、両者の相対的な変動を抑制できる。また、温度変動よってしきい値電圧が変動した場合であっても、同様の理由で両系列回路の特性変動の条件が同じとなるため、相対的な変動を抑えることができる。生成されたパルスの立ち下り、或いは、立ち上がりに着目すれば、送信タイミングに対して、時間的に掃引されたサンプルタイミングを得ることができる。
【００２１】
サンプルパルス生成器８は、サンプルタイミング生成器７２で生成した矩形波のＨレベルからＬレベル（ＬレベルからＨレベルでも可）に変化するタイミングで、ワンショットのサンプルパルスをサンプル回路９へ出力する。
【００２２】
サンプル回路９は、サンプルパルス生成器８によって生成されたサンプルパルスの変化タイミングによって、受信アンテナ５で受信された受信パルスの電圧を一時的にホールドして等価時間サンプリングを行う。具体的には、サンプル回路９は、サンプルパルスが持続している間の受信パルスの電圧を積分し、サンプルパルスが終了した後は、受信パルスの電圧の積分値を保持し、サンプル信号を出力する。ここで出力されたサンプル信号は、後段の処理ユニット（図示せず）により、長周期に変換された受信パルスとして扱われ、このパルスに基づいて、測距対象であるターゲット（障害物等）の測距を行う。なお、周知のように、ターゲットまでの距離は、障害物に起因した正のピークまたは負のピークを形成する時間値に基づいて、一義的に算出される。
【００２３】
図２は、台形波生成器１の構成図である。台形波生成器１は、主にインバータ１１と、ＯＰアンプ１２で構成されている。インバータ１１には、高精度電源１３が供給され、矩形状の基準クロックが入力される。インバータ１１は、基準クロックを整流するためのバッファである。インバータ１１の出力は、ＯＰアンプ１２の−入力側に入力される。ＯＰアンプ１２には、電源１４が供給され、＋入力側は高精度電源１５に接続する。ＯＰアンプ１２の出力は、台形状の基準タイミングパルスとなる。なお、電源１４は、高精度電源と比較して低精度な安価な電源でよい。
【００２４】
台形波生成器１の内部に外乱が侵入した場合であっても、後段の送信パルスタイミングおよびサンプルパルスタイミングの相対変動が生じなければよい。また、台形波生成器１は、送信パルス系回路２およびサンプルパルス系回路７へ入力する前の回路であるため、台形波の傾き、立ち上がり／立ち下がりの線形性を保証すればよく、パルス幅の変動やパルス振幅の変動は、相対的な変動に影響しないので保証する必要はない。そのため、図２において、ＯＰアンプ１２の−（マイナス）入力側に入力されるパルスの振幅と、＋（プラス）入力側に入力される電圧を保証する。すなわち、インバータ１１への供給電源とＯＰアンプ１２への＋側の入力電源とを同一にすることで、容量が必要な他の電源１４等はある程度バラツキがあってもよい。
【００２５】
図３は、加算器２１，７１の構成図である。台形波生成器１からみて、加算器２１および加算器７１は、並列に接続されている。送信パルス系回路２の加算器２１は、一つのノード２１ａと、二つの抵抗２１ｂ，２１ｃとで構成されている。ノード２１ａは、送信タイミング生成器２２に接続されている。一方の抵抗２１ｂは、ノード２１ａと台形波生成器１との間に接続されており、他方の抵抗２１ｃは、ノード２１ａとアースとの間に接続されている。
【００２６】
サンプルパルス系回路７の加算器７１は、一つのノード７１ａと、二つの抵抗７１ｂ，７１ｃとで構成されている。ノード７１ａは、サンプルタイミング生成器７２に接続されている。一方の抵抗７１ｂは、ノード７１ａと台形波生成器１との間に接続されており、他方の抵抗７１ｃは、ノード７１ａとランプ波生成器６との間に接続されている。このとき、送信パルス系回路２およびサンプルパルス系回路７は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有する。そのため、抵抗２１ｂおよび抵抗７１ｂは、同一のインピーダンスに設定され、抵抗２１ｃおよび抵抗７１ｃも、同一のインピーダンスに設定される。
【００２７】
なお、二つの加算器２１，７１のいずれもが、電源電圧の変動による影響を防ぐため、電源等に接続されていない。また、送信パルス系回路２側は、０（ＧＮＤ）を加算している。これは、サンプルパルス系回路７側と同じ構造にし、インピーダンスを合わせるためである。これにより、出力される基準タイミングパルス（台形波）の傾きが両系列回路２，７でほぼ同じになる。したがって、加算器２１，７１や、後段のユニットにおいて温度変動等がある場合にも、両系列回路２，７の構成が同じであれば、特性変動の条件も同じとなり、相対的な関係を維持できる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、送信パルス系回路２およびサンプルパルス系回路７は、同一の素子で構成され、かつ、同一の出力特性を有しているので、両系列回路が外乱に対して同様の影響を受け、その外乱の影響が相互にキャンセルされる。これにより、電圧変動・温度変動等の外乱の影響を受けにくくすることができ、低コストで、高分解能の等価時間サンプリングを外乱の影響なく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】等価時間サンプリングパルスレーダの構成図
【図２】台形波生成器の構成図
【図３】加算器の構成図
【符号の説明】
【００３０】
１  台形波生成器
１１  インバータ
１２  ＯＰアンプ
１３  高精度電源
１４  電源
１５  高精度電源
２  送信パルス系回路
２１  加算器
２１ａ  ノード
２１ｂ，２１ｃ  抵抗
２２  送信タイミング生成器
３  送信パルス生成器
４  送信アンテナ
５  受信アンテナ
６  ランプ波生成器
７  サンプルパルス系回路
７１  加算器
７１ａ  ノード
７１ｂ，７１ｃ  抵抗
７２  サンプルタイミング生成器
８  サンプルパルス生成器
９  サンプル回路
【図１】
2009210384.tif 000003
【図２】
2009210384.tif 000004
【図３】
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