(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器と、
この発振器の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器と、
２つの入力端子の一方に上記第一分配信号が直接入力され、他方に直流電圧が印加されるとこの第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する第一ハーモニックミキサと、
この送信信号に応じたパルス電波を上記アンテナから出力させるとともに、このアンテナが受信した当該電波の反射波に基づく受信信号を出力する送受信ユニットと、
２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ハーモニックミキサと、
上記発振器への設定電圧および上記第一ハーモニックミキサへの直流電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理ユニットとを備えるパルスドップラレーダ装置。
【請求項２】
アンテナと、
設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器と、
この発振器の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器と、
上記第一分配信号が直接入力され、この第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する逓倍器と、
この送信信号に応じたパルス電波を上記アンテナから出力させるとともに、このアンテナが受信した当該電波の反射波に基づく受信信号を出力する送受信ユニットと、
２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ハーモニックミキサと、
上記発振器への設定電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理ユニットとを備えるパルスドップラレーダ装置。
【請求項３】
送受信ユニットは、
送信信号を増幅してアンテナに供給する送信側増幅器と、
アンテナが受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器と、
上記送信側増幅器と上記受信側増幅器との上記アンテナに対する接続を切り替える切替スイッチとからなり、
信号処理ユニットはこの切替スイッチの動作を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載のパルスドップラレーダ装置。
【請求項４】
送受信ユニットは、
送信信号を増幅してアンテナに供給する送信側増幅器と、
アンテナが受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器と、
上記送信側増幅器と上記受信側増幅器との上記アンテナに対する接続を切り替えるサーキュレータとからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパルスドップラレーダ装置。
【請求項５】
送受信ユニットは、
入力された信号を増幅して出力する増幅器と、
この増幅器の入力に接続されるとともに２つの入力端子を有し、その一方に送信信号が入力される２入力スイッチと、
この増幅器の出力に接続されるとともに２つの出力端子を有し、その一方が第二ハーモニックミキサに接続される２出力スイッチと、
上記２出力スイッチの一方の出力端子、上記２入力スイッチの一方の入力端子およびアンテナに接続され、出力端子と入力端子とのアンテナに対する接続を切り替えるサーキュレータとを備え、
信号処理ユニットは上記２入力スイッチおよび２出力スイッチの動作を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載のパルスドップラレーダ装置。
【請求項６】
信号処理ユニットは発振器への設定電圧を経時的に変化させ、この発振器はこの設定電圧の変化に応じて周波数が変化する周波数変調された高周波信号を出力することを特徴とする請求項１または請求項２記載のパルスドップラレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はパルス電波を出力するとともにその反射波を受信して、これらの電波の周波数の差、つまりビート周波数成分を持ったベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定するパルスドップラレーダ装置に係り、特に、自動車等の移動体上に搭載され、この移動体の周囲に存在する人間、車両、障害物などの目標物までの距離や相対速度を検出するためのミリ波帯のパルス電波を用いたミリ波パルスドップラレーダ装置においてその検出精度を向上させることができる改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は車両に搭載される従来のパルスドップラレーダー装置あるいはＦＭパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１は設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器、１６はこの発振器１の出力に直接接続され、上記高周波信号の出力先を切り替える第一切替スイッチ、４はこの第一切替スイッチ１６の一方の出力先であり、当該高周波信号を増幅する送信側増幅器、５はアンテナ、６は受信信号を出力する受信側増幅器、９は上記第一切替スイッチ１６の他方の出力先であり、この受信信号と上記高周波信号との周波数差に応じたベースバンド信号を出力する第二ハーモニックミキサ、１０は発振器１への設定電圧などを制御するとともにこのベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理部である。また、１７は送信側増幅器４と受信側増幅器６とのアンテナ５に対する接続を切り替える第二切替スイッチである。
【０００３】
次に動作について説明する。
信号処理部１０から発振器１に対して所定の発振周波数に応じた設定電圧が出力されると、この発振器１はこの設定電圧に応じた高周波信号を出力する。この状態で、第一切替スイッチ１６および第二切替スイッチ１７をともに送信側増幅器４を選択するように切り替えると、その切替期間の間、増幅された高周波信号に基づいてアンテナ５からパルス電波が出力される。
【０００４】
次に、第一切替スイッチ１６および第二切替スイッチ１７をともに受信側増幅器６側を選択するように切り替えると、アンテナ５が受信した電波、例えば上記パルス電波の目標物からの反射波などに基づく信号が受信側増幅器６に入力され、第二ハーモニックミキサ９において高周波信号と受信側増幅器６の出力とが混合され、ベースバンド信号が生成される。そして、信号処理部１０は複数回の検出によって得られるベースバンド信号に含まれるビート周波数成分の波形に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する。
【０００５】
図８はこのような従来のパルスドップラレーダ装置において生成される波形図である。図において、（ａ）は発振器１から出力されるミリ波帯の周波数の高周波信号、（ｂ）は送信側増幅器４から出力される信号、（ｃ）は第一切替スイッチ１６から第二ハーモニックミキサ９に出力される局発信号、（ｄ）は受信側増幅器６から第二ハーモニックミキサ９に出力される受信信号、（ｅ）は第二ハーモニックミキサ９から信号処理部１０に出力されるベースバンド信号（ビデオ信号）である。
【０００６】
図９はこのような従来のパルスドップラレーダ装置の距離や速度の測定原理について説明するための説明図である。図において、横軸は時間軸、縦軸は周波数軸である。曲線ｄは送信波周波数波形、曲線ｅは受信波周波数波形、曲線ｆはベースバンド信号（ビデオ信号）（ｅ）の周波数を時間軸上にプロットした場合に得られるビデオ信号波周波数波形である。また、ΔＦはパルス電波（上記送信信号（ｂ））の変調周波数成分であり、Ｆｂはビート周波数成分とよばれるベースバンド信号（ビデオ信号）（ｅ）の周波数成分である。なお、同図は説明を簡略化するために相対速度が０の場合の波形について示している。
【０００７】
そして、このようなパルス電波による測定を高周波信号（パルス電波）のランプ１周期の期間にわたって繰り返すことで、曲線ｆの１周期分のデータを得ることができ、このような曲線ｆの波形に基づいて上記信号処理部１０は反射波を発生させた目標物までの距離や速度を測定することができる。
【０００８】
また、図１０は改良型の従来のパルスドップラレーダー装置の構成を示すブロック図である。この構成は「ＩＥＥＥ  ＭＴＴ−Ｓ  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．２２７−２３０（１９９８年）」や「Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，ｐｐ６１９−６２９及び６３０−６３５（１９９８年）」などに開示されている。図において、１８は第一切替スイッチ１６と送信側増幅器４との間に挿入された逓倍器である。そして、このような構成であれば発振器１の発振周波数を出力周波数の半分にすることができ、特にミリ波帯などのように高周波の信号を用いるような場合において好都合である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパルスドップラレーダ装置は以上のように構成されているので、第一切替スイッチ１６の切り替え時に発振器１の負荷インピーダンスが一瞬オープンとなり、その負荷変動によって発振器１の発振周波数が変動してしまう。図１１は設定電圧一定の条件のもとで、発振器１の負荷インピーダンスと発振周波数との関係を示す発振器出力特性図である。図において、横軸は負荷インピーダンス、縦軸は発振周波数である。ここから、発振器１の負荷インピーダンスが例えば５０Ωから一瞬オープンになると、その負荷変動によって発振器１の発振周波数が大きく変動してしまうことが分かる。
【００１０】
その結果、スイッチングに伴う発振周波数の変動成分がパルス波に含まれ、これに基づいて得られる各時点でのビート周波数成分も変動し、その分、複数回のビート周波数成分の測定結果として得られるビート周波数成分の波形に波形乱れが発生して距離や速度の測定精度を一定以上に向上させることができないなどの課題があった。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、発振器の負荷インピーダンス変動を抑制し、これにより従来では得ることができなかった高い精度にて目標物までの距離や速度を測定することができるパルスドップラレーダー装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、アンテナと、設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器と、この発振器の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器と、２つの入力端子の一方に上記第一分配信号が直接入力され、他方に直流電圧が印加されるとこの第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する第一ミキサと、この送信信号に応じたパルス電波を上記アンテナから出力させるとともに、このアンテナが受信した当該電波の反射波に基づく受信信号を出力する送受信ユニットと、２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ミキサと、上記発振器への設定電圧および上記第一ミキサへの直流電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理ユニットとを備えるものである。
【００１３】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、アンテナと、設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器と、この発振器の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器と、上記第一分配信号が直接入力され、この第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する逓倍器と、この送信信号に応じたパルス電波を上記アンテナから出力させるとともに、このアンテナが受信した当該電波の反射波に基づく受信信号を出力する送受信ユニットと、２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ミキサと、上記発振器への設定電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理ユニットとを備えるものである。
【００１４】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、送受信ユニットが、送信信号を増幅してアンテナに供給する送信側増幅器と、アンテナが受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器と、上記送信側増幅器と上記受信側増幅器との上記アンテナに対する接続を切り替える切替スイッチとからなり、信号処理ユニットはこの切替スイッチの動作を制御するものである。
【００１５】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、送受信ユニットが、送信信号を増幅してアンテナに供給する送信側増幅器と、アンテナが受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器と、上記送信側増幅器と上記受信側増幅器との上記アンテナに対する接続を切り替えるサーキュレータとからなるものである。
【００１６】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、送受信ユニットが、入力された信号を増幅して出力する増幅器と、この増幅器の入力に接続されるとともに２つの入力端子を有し、その一方に送信信号が入力される２入力スイッチと、この増幅器の出力に接続されるとともに２つの出力端子を有し、その一方が第二ミキサに接続される２出力スイッチと、上記２出力スイッチの一方の出力端子、上記２入力スイッチの一方の入力端子およびアンテナに接続され、出力端子と入力端子とのアンテナに対する接続を切り替えるサーキュレータとを備え、信号処理ユニットは上記２入力スイッチおよび２出力スイッチの動作を制御するものである。
【００１７】
この発明に係るパルスドップラレーダ装置は、信号処理ユニットは発振器への設定電圧を経時的に変化させ、この発振器はこの設定電圧の変化に応じて周波数が変化する周波数変調された高周波信号を出力するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。このパルスドップラレーダ装置は車両や自動車などの移動体上に搭載され、この移動体の周囲に存在する人間、車両、障害物などの目標物までの距離や相対速度を検出するために用いられるものである。図において、１は設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器、２はこの発振器１の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器、３は２つの入力端子の一方に第一分配信号が直接入力され、他方に直流電圧が印加されるとこの第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する第一ハーモニックミキサ（第一ミキサ）、４はこの送信信号を増幅する送信側増幅器、５はこの増幅された送信信号に応じたパルス電波を出力するとともに、この電波の反射波を受信するアンテナ、６はこの反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器、７は送信側増幅器４と受信側増幅器６とのアンテナ５に対する接続を切り替える切替スイッチである。また、８は第一ハーモニックミキサ３の他方の接続端子に対する直流電圧の印加期間を設定するオン／オフスイッチ（信号処理ユニット）である。
【００１９】
また、９は２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ハーモニックミキサ（第二ミキサ）、１０は発振器１への設定電圧、オン／オフスイッチ８のオン期間および切替スイッチ７の切替タイミングを設定するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理部（信号処理ユニット）である。
【００２０】
次に動作について説明する。
信号処理部１０から発振器１に対して所定の発振周波数に応じた設定電圧が出力されると、この発振器１はこの設定電圧に応じた高周波信号を出力し、分配器２はこの高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する。
【００２１】
第一ハーモニックミキサ３は、信号処理部１０の制御に応じてオン／オフスイッチ８がオン状態となるとそのオン／オフスイッチ８のオン期間において所定の直流電圧が他方の入力端子に入力されるので、そのオン期間の間、上記第一分配信号の２倍のミリ波帯の周波数の送信信号を出力する。そして、送信側増幅器４はこの送信信号を増幅し、切替スイッチ７は信号処理部１０によりオン／オフスイッチ８と同期して制御され上記オン／オフスイッチ８がオン状態となっている期間において送信側増幅器４をアンテナ５に接続し、このアンテナ５は増幅された送信信号に応じたパルス電波をこのオン期間毎に区切って出力する。
【００２２】
次に、オン／オフスイッチ８がオフ状態となるのと同期して切替スイッチ７は受信側増幅器６をアンテナ５に接続する。このような状態となると、このアンテナ５が受信した電波、例えば上記パルス電波の目標物からの反射波などに基づく信号が受信側増幅器６に入力され、この受信側増幅器６はこの信号を増幅して受信信号を出力する。そして、第二ハーモニックミキサ９の一方の入力端子には分配器２から出力された第二分配信号が入力されているので、この受信側増幅器６から受信信号が出力されると、この第二ハーモニックミキサ９はこれらを混合してベースバンド信号を出力し、信号処理部１０はこのベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する。
【００２３】
なお、この実施の形態１において説明する第一ハーモニックミキサ３は、偶高調波ミクサともよばれ、ＬＯ波とＩＦ信号を混合し，ＬＯ波の２倍波とＩＦ信号の和周波成分を出力するものであり、ＩＦ信号がＤＣ成分の場合にはＬＯ波の２倍の周波数成分が出力されることになる。逆に、ＩＦ信号が混合されない場合にはＬＯ波の２倍の周波数成分は出力されない。これに対し、基本波ミクサとよばれるものでは、ＩＦ信号が混合されない場合にはＬＯ波が出力に漏洩してしまうので、十分なＯＮ／ＯＦＦ比をもつパルス波を生成することができない。
【００２４】
図２はこの発明の実施の形態１によるパルスドップラレーダ装置において生成される波形図である。図において、（ａ）は発振器１から出力される高周波信号、（ｂ）は送信側増幅器４から出力されるミリ波帯の周波数の送信信号、（ｃ）は分配器２から第二ハーモニックミキサ９に出力される局発信号とよばれる第二分配信号、（ｄ）は受信側増幅器６から第二ハーモニックミキサ９に出力される受信信号、（ｅ）は第二ハーモニックミキサ９から信号処理部１０に出力されるベースバンド信号（ビデオ信号）である。
【００２５】
図３はこの発明の実施の形態１によるパルスドップラレーダ装置の距離や速度の測定原理について説明するための説明図である。図において、横軸は時間軸、縦軸は周波数軸である。曲線ａは各時点毎に出力されるパルス電波（上記送信信号（ｂ））の周波数を時間軸上にプロットした場合に得られる送信波周波数波形、曲線ｂは各時点毎に入力されるパルス電波の反射波（上記受信信号（ｄ））の周波数を時間軸上にプロットした場合に得られる受信波周波数波形、曲線ｃは各時点毎に第二ハーモニックミキサ９から出力されるベースバンド信号（ビデオ信号）（ｅ）の周波数を時間軸上にプロットした場合に得られるビデオ信号波周波数波形である。また、ΔＦはパルス電波（上記送信信号（ｂ））の変調周波数成分であり、Ｆｂはビート周波数成分とよばれるベースバンド信号（ビデオ信号）（ｅ）の周波数成分である。なお、同図は説明を簡略化するために相対速度が０の場合の波形について示している。
【００２６】
そして、同図に示すように、発振器１から出力する高周波信号ひいてはパルス電波の周波数をランプ的に変化させながら、オン／オフスイッチ８を高速にオン／オフ制御することで、各時点毎に送信信号（高周波信号）の周波数と受信信号の周波数との周波数差のビート周波数成分を含むベースバンド信号（ビデオ信号）（ｅ）が得られ、これを上記高周波信号（パルス電波）のランプ１周期の期間にわたって繰り返すことで、曲線ｃの１周期分のデータを得ることができる。なお、このように発振器１から出力する高周波信号の周波数をランプ的に周波数変調（ＦＭ変調）する方法としては、例えば信号処理部１０から発振器１への設定電圧を経時的に変化させればよい。
【００２７】
そして、目標物までの距離が長くなればなるほどそこからの反射波の到達タイミングが遅れるので、当然に上記ビート周波数成分が大きくなるように上記曲線ｃは変化し、且つ、曲線ｃにおいてビート周波数成分が一定となる期間が減少する。また、目標物との速度差などが大きくなればなるほどその反射波のドップラシフト量が大きくなるので、曲線ｂと曲線ａとの間隔が小さくなってビート周波数成分が小さくなるように曲線ｃは変化する。従って、このような曲線ｃの波形に基づいて上記信号処理部１０は反射波を発生させた目標物までの距離や速度を測定することができる。なお、受信信号は、目標までの距離の２倍の距離に相当する時間だけ遅延する。
【００２８】
なお、このパルスドップラレーダ装置をパルスドップラレーダとして用いる場合には、発振器１での周波数変調をやめて送信系でのパルス変調のみを行って目標物に照射し、その反射波に基づく受信信号の到着時間に基づいて相対距離を計算し、更にその相対距離の時間軸上の変化から相対速度を得るようにすれば同様に距離と速度とを得ることができる。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、送信信号を増幅してアンテナ５に供給する送信側増幅器４と、アンテナ５が受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器６と、上記送信側増幅器４と上記受信側増幅器６との上記アンテナ５に対する接続を切り替える切替スイッチ７とで送受信ユニットを構成しているので、信号処理部１０がこの切替スイッチ７の動作を制御するだけで、送受信ユニットからパルス電波を出力することができる効果がある。
【００３０】
また、この実施の形態１によれば、アンテナ５と、設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器１と、この発振器１の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器２と、２つの入力端子の一方に上記第一分配信号が直接入力され、他方に直流電圧が印加されるとこの第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する第一ハーモニックミキサ３と、この送信信号に応じたパルス電波をアンテナ５から出力させるとともに、アンテナ５が受信した当該電波の反射波を受信して受信信号を出力する上記送受信ユニットと、２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ハーモニックミキサ９と、上記発振器１への設定電圧および上記第一ハーモニックミキサ３への直流電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理部１０とを備えるので、発振器１には分配器２が直接接続されており、切替を行うことなく発振器１から出力される高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配することができる。
【００３１】
また、このような構成であれば、切替スイッチ７において送信信号に応じたパルス電波の出力期間を制御したり、オン／オフスイッチ８において第一ハーモニックミキサ３への直流電圧の入力期間を制御することとで、送受信ユニットからパルス電波を出力することができる。そして、これらの制御を行うためにオン／オフスイッチ８や切替スイッチ７などを用いているが、発振器１とこれらのスイッチ７，８との間には少なくとも第一ハーモニックミキサ３や分配器２が介在することになり、この発振器１からこれらのスイッチ側をみた場合にそのアイソレーションが確保されるので、これらのスイッチ７，８などのスイッチング動作による発振器１の負荷インピーダンスの変動を抑制することができる。
【００３２】
従って、発振器１の負荷インピーダンスはスイッチングの影響を極めて受け難くなり、これらのスイッチ７，８がその切り替え時に一瞬オープンとなってしまったとしても、発振周波数が変動してしまうことはない。その結果、従来においてはスイッチングに伴う発振周波数の変動成分がパルス波に含まれ、これに基づいて得られる各時点でのビート周波数成分も変動し、その分、複数回のビート周波数成分の測定結果として得られるビート周波数成分の波形に波形乱れが発生して距離や速度の測定精度を一定以上に向上させることができないなどの課題があったが、ビート周波数成分の波形においてそのような波形乱れを生じてしまうことはなくなり、このパルス波に基づいて得られる目標物までの距離や速度の精度を従来では得ることができなかったレベルにまで向上させることができる効果がある。
【００３３】
また、従来において発振器１に接続されていた切替スイッチは高周波用のものであって非常に高価なＭＭＩＣ（マルチチップモジュール集積回路素子）を用いなければミリ波帯において実現することが困難であったが、この替わりに分配器２というパッシブ回路で構成することができるので、安価な基板上で容易に作成できることになり、低価格化を実現することができる。
【００３４】
この実施の形態１によれば、信号処理部１０が発振器１への設定電圧をランプ的に経時的に変化させるので、発振器１はこの設定電圧の変化に応じて周波数が変化する周波数変調された高周波信号を出力することになり、周波数変調パルスレーダとして用いることができる効果がある。
【００３５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１１は送信側増幅器４と受信側増幅器６とのアンテナ５に対する接続を切り替えるサーキュレータである。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００３６】
次に動作について説明する。
サーキュレータ１１が送信側増幅器４と受信側増幅器６とを交互にアンテナ５に対して接続する一方で、信号処理部１０はこのサーキュレータ１１が送信側増幅器４をアンテナ５に接続している期間の間にオン／オフスイッチ８をオン状態に制御し、これにより発振器１の出力周波数の２倍の周波数の送信信号が送信側増幅器４、サーキュレータ１１を介してアンテナ５に入力され、アンテナ５はこの送信信号に応じたパルス電波を出力する。
【００３７】
また、サーキュレータ１１が受信側増幅器６をアンテナ５に接続する期間においてこのアンテナ５に上記パルス電波の反射波が入力されると、受信側増幅器６はこの信号を増幅して受信信号を出力し、これに基づいて反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度が測定される。これ以外の動作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。
【００３８】
以上のように、この実施の形態２によれば、送信信号を増幅してアンテナ５に供給する送信側増幅器４と、アンテナ５が受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器６と、上記送信側増幅器４と上記受信側増幅器６との上記アンテナ５に対する接続を切り替えるサーキュレータ１１とで送受信ユニットを構成したので、サーキュレータ１１の動作に基づいて送受信ユニットからパルス電波を出力することができる効果がある。
【００３９】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１２は入力された信号を増幅して出力する増幅器、１３はこの増幅器１２の入力に接続されるとともに２つの入力端子を有し、その一方に第一ハーモニックミキサ３が接続され、他方にサーキュレータ１１が接続される２入力スイッチ、１４は増幅器１２の出力に接続されるとともに２つの出力端子を有し、その一方に第二ハーモニックミキサ９が接続され、他方にサーキュレータ１１が接続される２出力スイッチである。また、この２入力スイッチ１３および２出力スイッチ１４には信号処理部１０からの切替制御信号が入力されている。これ以外の構成は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
【００４０】
次に動作について説明する。
サーキュレータ１１が２出力スイッチ１４をアンテナ５に接続している期間のうちに、信号処理部１０は２入力スイッチ１３を第一ハーモニックミキサ３に接続するとともに２出力スイッチ１４をサーキュレータ１１に接続する。これにより第一ハーモニックミキサ３において発振器１の出力周波数の２倍の周波数に変換された送信信号が２入力スイッチ１３、増幅器１２、２出力スイッチ１４、サーキュレータ１１を介してアンテナ５に入力され、アンテナ５はこの送信信号に応じたパルス電波を出力する。
【００４１】
また、サーキュレータ１１が２入力スイッチ１３をアンテナ５に接続している期間のうちに信号処理部１０は２出力スイッチ１４を第二ハーモニックミキサ９に接続するとともに２入力スイッチ１３をサーキュレータ１１に接続する。そして、この期間のうちにアンテナ５にパルス電波の反射波が入力されると、サーキュレータ１１、２入力スイッチ１３、増幅器１２、２出力スイッチ１４を介して受信信号が第二ハーモニックミキサ９に入力され、信号処理部１０において反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度が測定される。これ以外の動作は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
【００４２】
以上のように、この実施の形態３によれば、入力された信号を増幅して出力する増幅器１２と、この増幅器１２の入力に接続されるとともに２つの入力端子を有し、その一方に送信信号が入力される２入力スイッチ１３と、この増幅器１２の出力に接続されるとともに２つの出力端子を有し、その一方が第二ハーモニックミキサ９に接続される２出力スイッチ１４と、上記２出力スイッチ１４の一方の出力端子、上記２入力スイッチ１３の一方の入力端子およびアンテナ５に接続され、出力端子と入力端子とのアンテナ５に対する接続を切り替えるサーキュレータ１１とで送受信ユニットを構成しているので、信号処理部１０が上記２入力スイッチ１３および２出力スイッチ１４の動作を制御するだけでアンテナ５からパルス電波を出力することができる効果がある。
【００４３】
また、１つの増幅器１２で送信信号および受信信号を増幅することができる効果がある。
【００４４】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、１５は第一分配信号が直接入力され、この第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する逓倍器である。これ以外の構成は実施の形態３と同様であり説明を省略する。
【００４５】
次に動作について説明する。
サーキュレータ１１が２出力スイッチ１４をアンテナ５に接続している期間のうちに、信号処理部１０は２入力スイッチ１３を逓倍器１５に接続するとともに２出力スイッチ１４をサーキュレータ１１に接続する。これにより逓倍器１５において発振器１の出力周波数の２倍の周波数に変換された送信信号が２入力スイッチ１３、増幅器１２、２出力スイッチ１４、サーキュレータ１１を介してアンテナ５に入力され、アンテナ５はこの送信信号に応じたパルス電波を出力する。
【００４６】
また、サーキュレータ１１が２入力スイッチ１３をアンテナ５に接続している期間のうちに信号処理部１０は２出力スイッチ１４を第二ハーモニックミキサ９に接続するとともに２入力スイッチ１３をサーキュレータ１１に接続する。そして、この期間のうちにアンテナ５にパルス電波の反射波が入力されると、サーキュレータ１１、２入力スイッチ１３、増幅器１２、２出力スイッチ１４を介して受信信号が第二ハーモニックミキサ９に入力され、信号処理部１０において反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度が測定される。これ以外の動作は実施の形態３と同様であり説明を省略する。
【００４７】
以上のように、この実施の形態４によれば、アンテナ５と、設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器１と、この発振器１の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器２と、上記第一分配信号が直接入力され、この第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する逓倍器１５と、この送信信号に応じたパルス電波をアンテナ５から出力させるとともに、アンテナ５が受信した当該電波の反射波を受信して受信信号を出力する送受信ユニットと、２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ハーモニックミキサ９と、上記発振器１への設定電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理部１０とを備えるので、発振器１には分配器２が直接接続されており、切替を行うことなく発振器１から出力される高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配することができる。
【００４８】
また、このような構成であれば、送受信ユニットの２入力スイッチ１３および２出力スイッチ１４において送信信号に応じたパルス電波の出力期間を制御したりすることとで、送受信ユニットからパルス電波を出力することができる。そして、これらの制御を行うために２入力スイッチ１３や２出力スイッチ１４を用いているが、発振器１とこれらのスイッチ１３，１４との間には少なくとも逓倍器１５や分配器２あるいは第二ハーモニックミキサ９や分配器２が介在することになり、この発振器１からそれぞれのスイッチ側をみた場合にそのアイソレーションが確保されるので、これらのスイッチ１３，１４などのスイッチング動作による発振器１の負荷インピーダンスの変動を抑制することができる。
【００４９】
従って、発振器１の負荷インピーダンスはスイッチングの影響を極めて受け難くなり、これらのスイッチ１３，１４がその切り替え時に一瞬オープンとなってしまったとしても、発振周波数が変動してしまうことはない。その結果、従来においてはスイッチングに伴う発振周波数の変動成分がパルス波に含まれ、これに基づいて得られる各時点でのビート周波数成分も変動し、その分、複数回のビート周波数成分の測定結果として得られるビート周波数成分の波形に波形乱れが発生して距離や速度の測定精度を一定以上に向上させることができないなどの課題があったが、ビート周波数成分の波形においてそのような波形乱れを生じてしまうことはなくなり、このパルス波に基づいて得られる目標物までの距離や速度の精度を従来では得ることができなかったレベルにまで向上させることができる効果がある。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、アンテナと、設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器と、この発振器の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器と、２つの入力端子の一方に上記第一分配信号が直接入力され、他方に直流電圧が印加されるとこの第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する第一ミキサと、この送信信号に応じたパルス電波を上記アンテナから出力させるとともに、アンテナが受信した当該電波の反射波を受信して受信信号を出力する送受信ユニットと、２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ミキサと、上記発振器への設定電圧および上記第一ミキサへの直流電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理ユニットとを備えるので、発振器には分配器が直接接続されており、切替を行うことなく発振器から出力される高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配することができる。
【００５１】
また、このような構成であれば、送受信ユニットにおいて送信信号に応じたパルス電波の出力期間を制御したり、第一ミキサへの直流電圧の入力期間を制御することとで、送受信ユニットからパルス電波を出力することができる。そして、これらの制御を行うためには例えば切替スイッチなどを用いる必要があるが、発振器とこれらの切替スイッチとの間には少なくとも第一ミキサや分配器が介在することになり、この発振器から切替スイッチ側をみた場合にそのアイソレーションが確保されるので、この切替スイッチなどのスイッチング動作による発振器の負荷インピーダンスの変動を抑制することができる。
【００５２】
従って、発振器の負荷インピーダンスはスイッチングの影響を極めて受け難くなり、切替スイッチがその切り替え時に一瞬オープンとなってしまったとしても、発振周波数が変動してしまうことはない。その結果、従来においてはスイッチングに伴う発振周波数の変動成分がパルス波に含まれ、これに基づいて得られる各時点でのビート周波数成分も変動し、その分、複数回のビート周波数成分の測定結果として得られるビート周波数成分の波形に波形乱れが発生して距離や速度の測定精度を一定以上に向上させることができないなどの課題があったが、ビート周波数成分の波形においてそのような波形乱れを生じてしまうことはなくなり、このパルス波に基づいて得られる目標物までの距離や速度の精度を従来では得ることができなかったレベルにまで向上させることができる効果がある。
【００５３】
この発明によれば、アンテナと、設定電圧に応じた高周波信号を出力する発振器と、この発振器の出力に直接接続され、上記高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配する分配器と、上記第一分配信号が直接入力され、この第一分配信号の２倍の周波数の送信信号を出力する逓倍器と、この送信信号に応じたパルス電波を上記アンテナから出力させるとともに、アンテナが受信した当該電波の反射波を受信して受信信号を出力する送受信ユニットと、２つの入力端子の一方に上記第二分配信号が入力されるとともに他方にこの受信信号が入力され、これらに基づくベースバンド信号を出力する第二ミキサと、上記発振器への設定電圧を出力するとともに、このベースバンド信号に基づいて上記反射波を発生させた目標物までの距離および／または速度を測定する信号処理ユニットとを備えるので、発振器には分配器が直接接続されており、切替を行うことなく発振器から出力される高周波信号を第一分配信号と第二分配信号とに分配することができる。
【００５４】
また、このような構成であれば、送受信ユニットにおいて送信信号に応じたパルス電波の出力期間を制御したりすることとで、送受信ユニットからパルス電波を出力することができる。そして、これらの制御を行うためには例えば切替スイッチなどを用いる必要があるが、発振器とこれらの切替スイッチとの間には少なくとも逓倍器や分配器が介在することになり、この発振器から切替スイッチ側をみた場合にそのアイソレーションが確保されるので、この切替スイッチなどのスイッチング動作による発振器の負荷インピーダンスの変動を抑制することができる。
【００５５】
従って、発振器の負荷インピーダンスはスイッチングの影響を極めて受け難くなり、切替スイッチがその切り替え時に一瞬オープンとなってしまったとしても、発振周波数が変動してしまうことはない。その結果、従来においてはスイッチングに伴う発振周波数の変動成分がパルス波に含まれ、これに基づいて得られる各時点でのビート周波数成分も変動し、その分、複数回のビート周波数成分の測定結果として得られるビート周波数成分の波形に波形乱れが発生して距離や速度の測定精度を一定以上に向上させることができないなどの課題があったが、ビート周波数成分の波形においてそのような波形乱れを生じてしまうことはなくなり、このパルス波に基づいて得られる目標物までの距離や速度の精度を従来では得ることができなかったレベルにまで向上させることができる効果がある。
【００５６】
この発明によれば、送受信ユニットが、送信信号を増幅してアンテナに供給する送信側増幅器と、アンテナが受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器と、上記送信側増幅器と上記受信側増幅器との上記アンテナに対する接続を切り替える切替スイッチとからなり、信号処理ユニットがこの切替スイッチの動作を制御するので、切替スイッチの切替を行うだけで送受信ユニットからパルス電波を出力することができる効果がある。
【００５７】
この発明によれば、送受信ユニットが、送信信号を増幅してアンテナに供給する送信側増幅器と、アンテナが受信した当該電波の反射波に基づく信号を増幅して受信信号を出力する受信側増幅器と、上記送信側増幅器と上記受信側増幅器との上記アンテナに対する接続を切り替えるサーキュレータとからなるので、サーキュレータの動作に基づいて送受信ユニットからパルス電波を出力することができる効果がある。
【００５８】
この発明によれば、送受信ユニットが、入力された信号を増幅して出力する増幅器と、この増幅器の入力に接続されるとともに２つの入力端子を有し、その一方に送信信号が入力される２入力スイッチと、この増幅器の出力に接続されるとともに２つの出力端子を有し、その一方が第二ミキサに接続される２出力スイッチと、上記２出力スイッチの一方の出力端子、上記２入力スイッチの一方の入力端子およびアンテナに接続され、出力端子と入力端子とのアンテナに対する接続を切り替えるサーキュレータとを備え、信号処理ユニットが上記２入力スイッチおよび２出力スイッチの動作を制御するので、２つのスイッチの切替を行うだけで送受信ユニットからパルス電波を出力することができる効果がある。また、１つの増幅器で送信信号および受信信号を増幅することができる効果がある。
【００５９】
この発明によれば、信号処理ユニットが発振器への設定電圧を経時的に変化させ、この発振器がこの設定電圧の変化に応じて周波数が変化する周波数変調された高周波信号を出力するので、周波数変調パルスレーダとして用いることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるパルスドップラレーダ装置において生成される波形図である。
【図３】  この発明の実施の形態１によるパルスドップラレーダ装置の距離や速度の測定原理について説明するための説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態２によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  この発明の実施の形態３によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態４によるミリ波帯のパルス電波を用いたパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】  従来のパルスドップラレーダー装置あるいはＦＭパルスドップラレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  従来のパルスドップラレーダ装置において生成される波形図である。
【図９】  従来のパルスドップラレーダ装置の距離や速度の測定原理について説明するための説明図である。
【図１０】  改良型の従来のパルスドップラレーダー装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】  設定電圧一定の条件のもとで、発振器１の負荷インピーダンスと発振周波数との関係を示す発振器出力特性図である。
【符号の説明】
１  発振器、２  分配器、３  第一ハーモニックミキサ（第一ミキサ）、４  送信側増幅器、５  アンテナ、６  受信側増幅器、７  切替スイッチ、８  オン／オフスイッチ（信号処理ユニット）、９  第二ハーモニックミキサ（第二ミキサ）、１０  信号処理部（信号処理ユニット）、１１  サーキュレータ、１２  増幅器、１３  ２入力スイッチ、１４  ２出力スイッチ、１５  逓倍器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003759333.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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