CN101151551B - 扩展频谱式雷达设备 - Google Patents

Abstract

扩展频谱式雷达设备(100)将第一振荡信号、第二振荡信号以及发送用伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，其中包括：发送部(101)，其将扩展信号作为探测用电波发射；以及接收部(102)，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用接收用伪噪声码即推迟一段时间来提供的发送用伪噪声码和第一振荡信号来对接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号。

Description

扩展频谱式雷达设备

技术领域

本发明涉及基于扩展频谱方式的雷达设备，尤其涉及既廉价、可探测的距离范围又大的高性能扩展频谱式雷达设备。

背景技术

近年，关于可设置在汽车上的雷达设备(以下称车用雷达设备)的技术开发十分活跃。例如，已公开基于扩展频谱方式的雷达设备等(以下称扩展频谱式雷达设备，例如请参照专利文献1)。

车用雷达设备用于探测走在前面的车辆、位于后面的障碍物等，其目的在于，避免碰撞事故等来提高安全性、帮助汽车往后倒退等来使用户更方便地驾驶汽车等。为了达到这种目的，必须控制设置在自己的车以外的车辆上的同种雷达设备产生的电磁波干扰等，即必须防止不需要的电波带来的影响。

对此，由于扩展频谱式雷达设备利用扩展用的伪噪声码来调制发送电波，因此在接收器内可以控制通过不同代码被调制的电波，或者，在基于不同方式的雷达设备即不进行编码调制的雷达设备的接收器内可以控制通过扩展用的伪噪声码被调制的信号。并且，由于利用伪噪声码来扩展发送电波的频率，因此可减少每频率的功率，从而能降低给其他无线系统带来的影响。而且，通过调整伪噪声码的码片速率及周期，从而可以自由设定距离分辨力和最大探测距离的关系。此外，由于可连续发送电磁波，因此不会产生太大的峰值功率。不过，即使进行逆扩展处理，在传送电波的过程中混入的不需要的电波还会处于被扩展到宽带的状态，因此要利用窄带滤波器来排除不需要的噪声或干扰信号。

进而，扩展频谱式雷达设备具备的接收器的结构有外差式和自差式。

“外差式”是一种接收方式，采用该方式的情况下，混合频率为在一定程度上不同于发送波频率的信号和接收信号(将这些信号相乘)，以将接收信号的频率转换成中频，并对该信号进行放大、检波等信号处理。

“自差式”也是一种接收方式，采用该方式的情况下，混合频率为等于发送波频率的信号和接收信号(将这些信号相乘)，从而直接获得基带信号。

然而，基于所述以往的技术，扩展频谱式雷达设备采用外差式的情况下，必须分别在收发两侧设置采用锁相电路的频率稳定装置，因此存在难以降低设备成本的问题。之所以必须设置频率稳定装置，是因为要高精度地控制设在收发两侧的本机振荡器的振荡频率，以使发送侧的本机振荡器与接收侧的本机振荡器间的频率差即中频针对滤波器的通频带而十分稳定。在采用外差式的情况下虽然存在这种问题，不过，不会发生采用自差式的情况下发生的特有问题。

另一方面，在采用自差式的情况下，由于各半导体器件的特性不同、周围温度不稳，因此导致产生直流偏移等，则必须设置直流放大器，而问题在于，为了使雷达设备探测更大距离范围，要扩大接收器的动态范围时，该直流偏移等成为很大障碍。

为了解决这种问题，已经公开使伪噪声码包括信息码的技术(例如，请参照专利文献2)，该技术的要点在于，即使在收发两侧共同利用同一本机振荡器，也不会在接收器内产生直流偏移问题。

专利文献1：特开平7-12930号公报

专利文献2：特开平10-54874号公报

然而，使伪噪声码包括信息码并利用含有信息码的伪噪声码来对载波信号进行扩展调制的情况下，问题在于发生很多杂散信号，而该杂散信号对接收性能带来坏影响。由于信息码含有基频和其很多谐波，因此发生所述问题。由此，与利用纯粹的伪噪声码来对载波信号进行扩展调制相比，在利用含有信息码的伪噪声码的情况下，调制信号具有的频率分量变得非常多，即，其频率分量数相当于伪噪声码所含的谐波数与信息码所含的谐波数的积。此时，伪噪声码的各频率分量通过具有很多谐波分量的信息码被调制。

并且，在接收器内利用的中频波段包括这些频率分量中的某一分量的情况下，这些频率分量从发送部泄漏，要与接收信号相互干扰。在这里，由于从反射对象反射来的探测用电波的强度根据物体距离具有非常大的动态范围，因此，即使从发送部泄漏的信号非常少，也可能阻碍发射波的接收，尤其阻碍从远方的物体反射来的非常微弱的反射波的接收。

发明内容

于是，本发明鉴于所述问题提供一种既廉价、可探测的距离范围又大的高性能扩展频谱式雷达设备，其构成为在收发两侧共同利用同一本机振荡器、且不须设置直流放大器的电路，而且，其可抑制产生阻碍接收工作的杂散信号。

为了达到上述目的，本发明的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，包括：发送电路，其将第一振荡信号、第二振荡信号、第一伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，并将该扩展信号作为探测用电波发射；以及接收电路，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用第二伪噪声码即推迟一段时间来提供的所述第一伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号，

并且，所述第一伪噪声码的频率大于所述第二振荡信号的时钟频率。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述接收电路还包括：平衡调制器，其利用所述第二伪噪声码来调制所述接收信号的相位，从而产生调制信号；以及正交解调器，其将所述调制信号的同相信号和正交信号作为所述中频信号输出。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述正交解调器还包括：移相器，其产生将所述第一振荡信号移相90度的信号即第三振荡信号；第一平衡调制器，其混合所述调制信号和所述第一振荡信号来产生所述同相信号；以及第二平衡调制器，其混合所述调制信号和所述第三振荡信号来产生所述正交信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述接收电路还包括：第一带通滤波器，所述正交解调器将所述同相信号输入到该第一带通滤波器中，并且在以所述第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的所述同相信号的频率分量通过该第一带通滤波器；第二带通滤波器，所述正交解调器将所述正交信号输入到该第二带通滤波器中，并且在以所述第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的所述正交信号的频率分量通过该第二带通滤波器；第一放大器，其输出与通过所述第一带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且其输出限制振幅并放大后的通过所述第一带通滤波器的信号；以及第二放大器，其输出与通过所述第二带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且其输出限制振幅并放大后的通过所述第二带通滤波器的信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述正交解调器还包括：移相器，其依次输出所述第一振荡信号以及将所述第一振荡信号移相90度的信号即第三振荡信号；以及平衡调制器，其混合所述调制信号和由移相器输出的信号来依次产生同相信号和正交信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述接收电路还包括：带通滤波器，所述正交解调器依次将所述同相信号和所述正交信号输入到该带通滤波器中，并且在以所述第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的所述同相信号和所述正交信号的频率分量通过该带通滤波器；以及放大器，其输出与通过所述带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且其输出限制振幅并放大后的通过所述带通滤波器的信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路混合所述第一振荡信号和所述第二振荡信号来产生中间信号，并利用所述第一伪噪声码来调制所述中间信号的相位，从而产生所述扩展信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路还包括：

第一本机振荡器，其产生所述第一振荡信号；第二本机振荡器，其产生所述第二振荡信号；第一平衡调制器，其混合所述第一振荡信号和所述第二振荡信号来产生所述中间信号；以及第二平衡调制器，其利用所述第一伪噪声码来调制所述中间信号的相位，从而产生所述扩展信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路利用所述第一伪噪声码来调制第二振荡信号的相位，从而产生中间信号，并且混合所述中间信号和第一振荡信号来产生所述扩展信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路还包括：第一本机振荡器，其产生所述第一振荡信号；第二本机振荡器，其产生所述第二振荡信号；第一平衡调制器，其利用所述第一伪噪声码来调制所述第二振荡信号的相位，从而产生所述中间信号；以及第二平衡调制器，其混合所述中间信号和所述第一振荡信号来产生所述扩展信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路利用所述第一伪噪声码来调制所述第一振荡信号的相位，从而产生中间信号，并且混合所述中间信号和所述第二振荡信号来产生所述扩展信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路还包括：第一本机振荡器，其产生所述第一振荡信号；第二本机振荡器，其产生所述第二振荡信号；第一平衡调制器，其利用所述第一伪噪声码来调制所述第一振荡信号的相位，从而产生所述中间信号；以及第二平衡调制器，其混合所述中间信号和所述第二振荡信号来产生所述扩展信号。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用所述同相信号及所述正交信号来算出所述接收信号的强度，并核对所述强度和参考值来判断是否存在所述物体。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用所述同相信号及所述正交信号来获得在产生所述第二伪噪声码时的推迟时间，即获得在推迟一段时间来提供所述第一伪噪声码时的推迟时间，从而根据该推迟时间来算出所述扩展频谱式雷达设备离所述物体的距离。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用所述第二振荡信号、所述同相信号以及所述正交信号来算出所述接收信号的相位，并根据所述相位随时间变化的情况算出所述物体的相对速度。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括：第一伪噪声码产生电路，其产生作为所述第一伪噪声码的最长序列码；以及第二伪噪声码产生电路，其产生作为所述第二伪噪声码的最长序列码。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括随机信号产生电路，其随机改变所述第一振荡信号的频率。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述第二振荡信号的时钟频率等于所述第一伪噪声码的频率的整数分之一。

一种扩展频谱式雷达设备，其利用第一伪噪声码来调制第一振荡信号，并将通过扩展频谱来获得的扩展信号作为探测用电波发射；将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收；利用第二伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生解调信号，该扩展频谱式雷达设备的特征在于，包括：重复码产生电路，其产生规定频率的代码，从而产生重复码；以及异或运算电路，其对比第一伪噪声码推迟一段时间来提供的伪噪声码和所述重复码进行异或运算，并将获得的结果作为所述第二伪噪声码输出。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述重复码产生电路和所述异或运算电路集成在同一半导体集成电路上。

所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述重复码的时钟频率的二分之一等于所述第一伪噪声码的频率的整数分之一。

一种扩展频谱式探测方法，其特征在于，包括：发送步骤，其将第一振荡信号、第二振荡信号、第一伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，并将该扩展信号作为探测用电波发射；以及

接收步骤，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用第二伪噪声码即推迟一段时间来提供的所述第一伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号，

并且，所述第一伪噪声码的频率大于所述第二振荡信号的时钟频率。

本发明涉及的扩展频谱式雷达设备的要点在于，包括：(a)发送电路，其将第一振荡信号、第二振荡信号、第一伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，并将该扩展信号作为探测用电波发射；以及(b)接收电路，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用第二伪噪声码即推迟一段时间来提供的所述第一伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号，并且，(c)所述第一伪噪声码的频率大于所述第二振荡信号的时钟频率。

由此，可以在收发两侧共同利用同一振荡信号来缓和发生器被要求的频率稳定程度，尤其是，不须设置锁相电路等高精度的频率稳定

功能。并且，由于处理对象信号不具有直流分量，因此不须设置直流放大器等。进而，由于信号中不具有直流分量，因此即使不设置直流放大器，也不会受直流偏移的影响，而能在维持较大的动态范围的状态下放大信号。

再者，本发明不仅可实现为扩展频谱式雷达设备，也可实现为利用扩展频谱后的电波的探测方法(以下称扩展频谱式探测方法)等。

本发明可以提供既廉价、可探测的距离范围又大的高性能雷达设备，其构成为在收发两侧共同利用同一本机振荡器、且不须设置直流放大器的电路结构。

此外，根据以往的技术，在发送部侧算出由数据源提供的数据(位串)与发送用伪噪声码间的异或值。然后，利用由本机振荡器提供的振荡信号对通过算出异或值来获得的代码进行调制，因此，关于通过调制而获得的代码，在频谱中各频率的周围产生以位串而成的多个频谱。由此，频谱数明显增多，从而因平衡调制器、放大器等非线性结构的影响而导致在多种频谱间产生互调。这样，在接收部侧进行逆扩展处理时，降低接收信号与伪噪声码间的相关特性，使得噪声对接收功率峰值的比例降低。即，反射能力强的物体陷入仿佛被反射能力不强的物体遮盖的状态，导致降低探测物体的能力。

然而，本发明涉及的扩展频谱式雷达设备由于利用代替数据源的本机振荡器，因此由发送部发射的信号即探测用电波所含的频谱数不多，则不容易受到互调的影响，能够抑制产生阻碍接收工作的杂散信号。

附图说明

图1是第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备为车用雷达设备的情况下的示意图。

图2是第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的结构图。

图3是第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的电路结构图。

图4A表示第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备发送的具有两种频率的信号。

图4B表示对由第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备发送的具有两种频率的信号进行调制而获得的调制信号。

图4C表示第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备接收的信号。

图4D表示对由第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备收到的信号进行调制而获得的调制信号。

图4E表示第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备发送的具有两种频率的信号与伪噪声码间的关系。

图5是第二实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的结构图。

图6是第二实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的电路结构图。

图7是第三实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的电路结构图。

图8A是第四实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的电路结构图。

图8B是第四实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的电路结构的变化实施例。

图9A是其他实施例涉及的发送部的电路结构图。

图9B是其他实施例涉及的发送部的电路结构图。

图10是其他实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的电路结构图。

符号说明

100    扩展频谱式雷达设备

101、101a、101b    发送部

102    接收部

103    发送用伪噪声码产生部

104    接收用伪噪声码产生部

105    信号处理部

106    控制部

111、111a、111b    本机振荡器

112、112a、112b    本机振荡器

113、113a、113b    平衡调制器

114、114a、114b    平衡调制器

115    带通滤波器

116    衰减器

117    发送用天线

121    接收用天线

122    带通滤波器

123    低噪声放大器

124    平衡调制器

125    正交解调器

125a   移相器

125b   平衡调制器

125c   平衡调制器

126    带通滤波器

127    放大器

128    带通滤波器

129    放大器

200    扩展频谱式雷达设备

202    接收部

205    信号处理部

206    控制部

225    正交解调器

225a   移相器

225b   平衡调制器

226    带通滤波器

227    放大器

300、300a    扩展频谱式雷达设备

301    发送部

306a   控制部

307    随机信号产生部

311    本机振荡器

400a、400b    扩展频谱式雷达设备

401a、401b    发送部

408a、408b    重复码产生器

409a、409b    异或运算器

412a、412b    平衡调制器

413a    放大器

具体实施方式

(第一实施例)

以下，根据附图说明本发明的第一实施例。

本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的要点如以下(a)至(j)所示。

该扩展频谱式雷达设备包括：(a)(a1)发送电路，其将第一振荡信号、第二振荡信号、第一伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，并将该扩展信号作为探测用电波发射；以及(a2)接收电路，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用第二伪噪声码即推迟一段时间来提供的第一伪噪声码和第一振荡信号来对接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号，并且，(a3)第一伪噪声码的频率大于第二振荡信号的时钟频率。

(b)接收电路还包括：(b1)平衡调制器，其利用第二伪噪声码来调制接收信号的相位，从而产生调制信号；以及(b2)正交解调器，其将调制信号的同相信号和正交信号作为中频信号输出。

(c)正交解调器还包括：(c1)移相器，其产生将第一振荡信号移相90度的信号即第三振荡信号；(c2)第一平衡调制器，其混合调制信号和第一振荡信号来产生同相信号；以及(c3)第二平衡调制器，其混合调制信号和第三振荡信号来产生正交信号。(d)接收电路还包括：(d1)第一带通滤波器，正交解调器将同相信号输入到该第一带通滤波器中，并且，在以第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的同相信号的频率分量通过该第一带通滤波器；(d2)第二带通滤波器，正交解调器将正交信号输入到该第一带通滤波器中，并且，在以第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的正交信号的频率分量通过该第二带通滤波器；(d3)第一放大器，其输出与通过第一带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且，其输出限制振幅并放大后的通过第一带通滤波器的信号；以及(d4)第二放大器，其输出与通过第二带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且，其输出限制振幅并放大后的通过第二带通滤波器的信号。

(e)发送电路混合第一振荡信号和第二振荡信号来产生中间信号，并利用第一伪噪声码来调制中间信号的相位，从而产生扩展信号。

(f)发送电路还包括：(f1)第一本机振荡器，其产生第一振荡信号；(f2)第二本机振荡器，其产生第二振荡信号；(f3)第一平衡调制器，其混合第一振荡信号和第二振荡信号来产生中间信号；以及(f4)第二平衡调制器，其利用第一伪噪声码来调制中间信号的相位，从而产生扩展信号。

(g)扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用同相信号及正交信号来算出接收信号的强度，并核对强度和参考值来判断是否存在物体。

(h)信号处理电路还利用同相信号及正交信号来获得在产生第二伪噪声码时的推迟时间，即获得在推迟一段时间来提供第一伪噪声码时的推迟时间，从而根据该推迟时间来算出扩展频谱式雷达设备离物体的距离。

(i)信号处理电路还利用第二振荡信号、同相信号以及正交信号来算出所述接收信号的相位，并根据相位随时间变化的情况算出物体的相对速度。

(j)扩展频谱式雷达设备还包括：(j1)第一伪噪声码产生电路，其产生作为第一伪噪声码的最长序列码；以及(j2)第二伪噪声码产生电路，其产生作为第二伪噪声码的最长序列码。

具体而言，混合第一振荡信号和第二振荡信号来产生中间信号，然后利用发送用伪噪声码调制中间信号的相位来产生扩展信号，并将扩展信号作为探测用电波发射。并且，将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，利用接收用伪噪声码调制接收信号的相位来产生调制信号，并利用调制信号和第一振荡信号来产生调制信号的同相信号和正交信号，利用该同相信号及正交信号探测物体。

例如，如图1所示，扩展频谱式雷达设备设置在汽车11的头部及尾部，其向走在前面的汽车12、障碍物13等物体发射探测用电波，并接收由物体反射来的探测用电波，利用该收到的探测用电波算出障碍物的存在与否、距离、相对速度。

根据所述要点，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备。

首先，说明第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的结构。

如图2所示，扩展频谱式雷达设备100例如包括：发送部101、接收部102、发送用伪噪声码产生部103、接收用伪噪声码产生部104、信号处理部105、控制部106等。

发送部101向走在前面的车辆、障碍物等物体发射探测用电波。

接收部102接收由物体反射来的探测用电波。

发送用伪噪声码产生部103根据由控制部106提供的定时信号产生伪噪声码(Pseudo Noise Code)，将产生的伪噪声码提供给发送部101。

接收用伪噪声码产生部104根据由控制部106提供的定时信号产生伪噪声码，将产生的伪噪声码提供给接收部102；由接收用伪噪声码产生部104产生的伪噪声码相当于推迟一段时间来提供的由发送用伪噪声码产生部103产生的伪噪声码。

与发送用伪噪声码产生部103相比，接收用伪噪声码产生部104推迟一段时间来提供伪噪声码，而将该推迟时间称为接收用伪噪声码产生部104的推迟时间τ；信号处理部105根据该推迟时间τ、由发送部101提供的参考信号以及由接收部102输出的信号，算出障碍物的存在与否、距离、相对速度。

控制部106分别向发送用伪噪声码产生部103及接收用伪噪声码产生部104提供定时信号。在这里，例如提供2.5[Gbps]的定时信号。

“伪噪声码”是指二值的伪噪声信号。在这里，例如采用很普及的伪噪声码即最长序列码(M序列码：maximal-length sequences)。发送用伪噪声码产生部103及接收用伪噪声码产生部104分别具备十一级线性反馈移位寄存器，通过线性反馈移位寄存器反复产生并提供周期为2047的伪噪声码。

下面，说明第一实施例涉及的发送部。

如图3所示，发送部101还包括：本机振荡器111、本机振荡器112、平衡调制器113、平衡调制器114、带通滤波器115、衰减器116、发送用天线117等。

本机振荡器111产生作为载波的微波波段振荡信号或毫米波段振荡信号，并将该载波提供给平衡调制器113及接收部102。在这里，例如产生24[GHz]的振荡信号。

本机振荡器112产生参考信号，将产生的参考信号提供给平衡调制器113及信号处理部105。在这里，例如产生455[kHz]的参考信号。

再者，优选的是，为提高接收信号的相关特性，参考信号的时钟频率要等于由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码频率的整数分之一。

平衡调制器113混合由本机振荡器111提供的振荡信号与由本机振荡器112提供的参考信号(将这些信号相乘)，输出图4A所示的调制信号。此时，将由本机振荡器111提供的振荡信号的频率称为f_c，将由本机振荡器112提供的参考信号的时钟频率称为f₁的情况下，被输出的信号的主要分量是频率f_c-f₁及频率f_c+f₁，即，该被输出的信号具有两种频率。

平衡调制器114利用由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码来对由平衡调制器113输出的调制信号的相位进行调制，并输出图4B所示的调制信号。此时，平衡调制器114利用由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码，对由平衡调制器113输出的信号进行扩展处理。具体而言，平衡调制器114利用由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码来对通过平衡调制器113被上变频的信号进行倒相，也就是，如双相相移键控调制器(BPSK调制器：Binary Phase Shift Keying modulator)那样，对由平衡调制器113输出的信号的相位进行调制即扩展该信号的频谱，从而输出扩展到宽带的信号。

带通滤波器115是按需要设置的，其用于排除由平衡调制器114输出的调制信号即进行扩展处理后的信号中的不需要分量。

衰减器116是根据有关电波的法律要限制天线功率的情况下，按需要所设置。

发送用天线117是一种天线，其用于将由平衡调制器114输出后通过带通滤波器115、衰减器116等的调制信号作为探测用电波发射。

下面，说明第一实施例涉及的接收部。

如图3所示，接收部102还包括：接收用天线121、带通滤波器122、低噪声放大器123、平衡调制器124、正交解调器125、带通滤波器126、带通滤波器128、放大器127、放大器129等。

接收用天线121是一种天线，其用于将由物体反射来的探测用电波(例如，请参照图4C)作为接收信号接收。

通过接收用天线121接收的接收信号包含干扰电波或噪声，该干扰电波或噪声具有的频率分量不贡献于雷达的动作，而为排除该干扰电波或噪声，按需要设置带通滤波器122。在这里，带通滤波器122设置于接收用天线121和低噪声放大器123的中间。

低噪声放大器123是按需要设置的，以维持良好的信噪比。在这里，低噪声放大器123设置于带通滤波器122和平衡调制器124的中间。

由接收用天线121接收的信号通过带通滤波器122、低噪声放大器123等被输出，而平衡调制器124利用由接收用伪噪声码产生部104提供的伪噪声码来调制该被输出的信号的相位，从而输出如图4D所示的调制信号。此时，与发送用伪噪声码产生部103相比，接收用伪噪声码产生部104推迟一段时间来提供伪噪声码，并将该推迟时间称为接收用伪噪声码产生部104的推迟时间τ；该推迟时间τ相当于到探测对象的距离的情况下，收到的探测用电波所含的伪噪声码的相位与由接收用伪噪声码产生部104提供的伪噪声码的相位相一致，因此可对扩展频谱后的信号即扩展到宽带的信号进行逆扩展来复原信号，从而输出具有频率f_c-f₁、频率f_c+f₁的信号。另一方面，所述推迟时间τ不相当于到探测对象的距离的情况下，则维持扩展频谱的状态，即维持所输出的信号扩展到宽带的状态。此时，与在推迟时间相当于到探测对象的距离时相比，频率分别为f_c-f₁和f_c+f₁的信号分量的强度按伪噪声码的自相关特性而衰减。

在这里，利用很普及的伪噪声码即最长序列码的情况下，只有所述伪噪声码的相位相一致，才可获得自相关峰值，因此，利用控制部106来一边使伪噪声码的推迟时间逐渐变化，一边监视由平衡调制器124输出的信号，使得信号处理部105可以根据出现具有频率f_c-f₁、f_c+f₁的信号时的推迟时间，算出障碍物存在与否以及距离。

在这里，如图4E所示，优选的是伪噪声码的频率f_p要大于参考信号的时钟频率f₁。在伪噪声码的频率f_p比参考信号的时钟频率f₁小的情况下，以振荡信号的频率f_c为中心，调制信号被分为两个。这样，在要适应有关发射电磁波的法律法规等标准时，必需设置用于从两个调制信号中选择任一信号的带通滤波器。结果，至少损耗调制信号的一半功率。为此，要使伪噪声码的频率f_p大于参考信号的时钟频率f₁，以防止分割调制信号。这样，则能有效利用调制信号的所有功率。而且，不须设置用于从两个调制信号中选择任一调制信号的带通滤波器。

正交解调器125利用由发送部101提供的具有频率f_c的信号，来将由平衡调制器124输出的调制信号即进行逆扩展处理后的信号转换成中频信号的同相信号及正交信号。

带通滤波器126及带通滤波器128排除干扰信号，只使得频率为f₁±f_d的分量通过这些滤波器。此时，频率f₁±f_d是由正交解调器125输出的信号必需的频率分量，其中，多普勒频移量f_d对应于扩展频谱式雷达设备与探测对象间的相对速度，振荡频率f₁是由本机振荡器112提供的频率，而所述频率f₁±f_d是按所述f_d频移后的频率f₁。

放大器127对由带通滤波器126输出的信号进行放大，并将该信号输出到信号处理部105。

放大器129对由带通滤波器128输出的信号进行放大，并将该信号输出到信号处理部105。

在这里，要留意的是，按障碍物的反射系数和离障碍物的距离，由平衡调制器124产生并输出动态范围非常大的信号。例如，在探测用电波的频率达次毫米波段24[GHz]、采用的发送用天线及接收用天线可分别获得增益15[dBi]的情况下，由于要考虑对距离20[m]位置的自行车等其雷达截面积具有的反射能率才达-5[dBsm]左右的物体进行探测时的接收功率，同时，还要考虑由距离极近的物体或金属板等电波反射能率高的物体反射电波、并且该发送来的功率不受损失地输入到接收机时的接收功率，因此，在考虑所述两种接收功率的情况下，则需要100[dB]左右的动态范围。

为此，可以采用代替放大器127、129的对数放大器，从而明显缩小输入到信号处理部105的信号的动态范围。因而，即使接收信号的动态范围达100[dB]左右，信号处理部105也可较容易处理该信号。在此情况下，要采用的对数放大器可输出(a)与输入信号的强度的对数成正比例、且(b)对输入信号的振幅进行限制并放大后的信号，使得接收信号的强度A和相位φ这两种信息都不受损失地传递到信息信号处理部105。结果，可测量离障碍物的距离及相对速度。

下面，说明第一实施例涉及的正交解调器。

正交解调器125还包括：移相器125a、平衡调制器125b、平衡调制器125c。

移相器125a接收由本机振荡器111提供的具有频率f_c的信号，并输出将该信号移相90度的信号。

平衡调制器125b混合由平衡调制器124输出的信号和由本机振荡器111提供的具有频率f_c的信号(将这些信号相乘)并输出混合后的信号。

平衡调制器125c混合由平衡调制器124输出的信号和由移相器125a输出的信号(将这些相乘)并输出混合后的信号。

在这里，将由平衡调制器124输出的信号称为R(t)，将由平衡调制器125b输出的信号称为I(t)，将由平衡调制器125c输出的信号称为Q(t)；混合由本机振荡器111提供的振荡信号和由本机振荡器112提供的参考信号(将这些信号相乘)而获得的信号通过平衡调制器113被输出，然后该信号的频谱被扩展，并且该频谱扩展后的信号在扩展频谱式雷达设备与障碍物间往返传播，再通过逆扩展处理复原到原信号；R(t)是在该处理的过程中，与由平衡调制器113输出的信号相比，推迟τ时间的信号，而可由公式(1)至公式(3)所描述。

公式(1)

R(t)＝Acos{2πf_c(t-τ)+φ_c}cos{2πf₁(t-τ)+φ₁}

＝Acos(2πf_ct+φ_c+Δφ_c)cos(2πf₁t+φ₁+Δφ₁)

公式(2)

$I\left(t\right)=\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{c}t\right)R\left(t\right)$

$=\frac{A}{2}\cos ({\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\cos (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\Δ\φ}}_1)$

$+\frac{A}{2}\cos (4\mathrm{\π}{f}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\cos (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\Δ\φ}}_1)$

公式(3)

$Q\left(t\right)=\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{c}t\right)R\left(t\right)$

$=\frac{A}{2}\sin ({\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\cos (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\Δ\φ}}_1)$

$+\frac{A}{2}\sin (4\mathrm{\π}{f}_{c}t+{\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\cos (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\Δ\φ}}_1)$

在这里，φ_c表示载波的相位；Δφ_c＝-2πf_cτ表示因推迟传播而产生的载波相位旋转。另外，φ₁表示参考信号的相位；Δφ₁＝-2πf₁τ表示因推迟传播而产生的参考信号的相位旋转。

此外，将I(t)具有的频率分量中通过带通滤波器126输出的信号称为I’(t)；将Q(t)具有的频率分量中通过带通滤波器128输出的信号称为Q’(t)；I’(t)和Q’(t)可分别由公式(4)、公式(5)所描述。

公式(4)

$I^{\′}\left(t\right)=\frac{A}{2}\cos ({\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\cos (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\Δ\φ}}_1)$

公式(5)

$Q^{\′}\left(t\right)=-\frac{A}{2}\sin ({\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\cos (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\φ}}_1+{\mathrm{\Δ\φ}}_1)$

在这里，将由公式(4)及公式(5)描述的I’(t)及Q’(t)的信号强度分别称为AI及AQ时，AI及AQ可分别由公式(6)及公式(7)所描述。并且，如公式(8)所示，可以利用AI及AQ来算出接收信号的信号强度A。此外，通过公式(9)及公式(10)，可算出相位φ_c+Δφ_c，其中利用的I″及Q″分别由公式(11)及公式(12)所描述；I″是将限制I’(t)的振幅后获得的信号与参考信号相乘而得的直流分量；Q″是将限制Q’(t)的振幅后获得的信号与参考信号相乘而得的直流分量。

由此，核对信号强度A和参考值，从而可以判断是否存在障碍物，；并且，根据因多普勒效应而产生的相位φ_c+Δφ_c随时间的变化，可测量相对速度。

公式(6)

$\mathrm{AI}=\left|\frac{A}{2}\cos ({\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\right|$

公式(7)

$\mathrm{AQ}=\left|\frac{A}{2}\sin ({\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c)\right|$

公式(8)

$A=2\sqrt{{\mathrm{AI}}^2+{\mathrm{AQ}}^2}$

公式(9)

${\mathrm{\φ}}_c+{\mathrm{\Δ\φ}}_c=\arctan \left(\frac{\mathrm{AQ}}{\mathrm{AI}}\right)+{\mathrm{\φ}}_0$

公式(10)

φ₀＝0(I″＞0，Q″＞0，)，

${\mathrm{\&phi;}}_0=\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}(I^{\&prime;\&prime;}<0,Q^{\&prime;\&prime;}>0,),$

${\mathrm{\&phi;}}_0=-\frac{\mathrm{\&pi;}}{2}(I^{\&prime;\&prime;}>0,Q^{\&prime;\&prime;}<0,),$

φ₀＝-π(I″＜0，Q″＜0，)

公式(11)

I″＝cosΔφ₁cos(φ_c+Δφ_c)

公式(12)

Q″＝-cosΔφ₁sin(φ_c+Δφ_c)

再者，不须测量相对速度的情况下，不用为算出接收信号的相位φ_c+Δφ_c而获得限制振幅并放大后的信号，使得扩展频谱式雷达设备100的结构更为简单。

并且，可允许损失关于接收信号强度的一部分信息的情况下，不用获得同相信号或正交信号，使得扩展频谱式雷达设备100的结构更为简单。在此情况下，如公式(6)或公式(7)所示，原来的接收信号的强度A根据因信号的传播而产生的接收信号的相位旋转量Δφ_c被衰减。

再者，也可以采用代替衰减器116的功率放大器，以获得通过天线发射的大功率。

基于以往的技术，雷达设备利用含有信息码的伪噪声码来对单频载波信号进行扩展调制，并将该扩展调制后的信号作为发送信号利用，而与这种以往的雷达设备相比，本发明涉及的扩展频谱式雷达设备在发送器与接收器间的信号干扰特性上具有优势。即，一般而言，扩展频谱后的调制信号具有多种频率分量，这些频率分量从发送器泄漏到接收器，并在接收器内该泄漏的频率分量和接收信号会相互干扰，但由于在本方式涉及的发送器中，由平衡调制器113输出的调制信号仅具有频率f_c-f₁和频率f_c+f₁这两种主要频率分量，因此，由平衡调制器114输出的扩展频谱后的信号具有的频率分量可控制在利用伪噪声码来对单频载波信号的频率进行扩展而获得的信号具有的频率分量的两倍，且，该频率分量以具有两种频率的信号为中心都分布到利用伪噪声码具有的频率分量来进行调制而产生的边带上；在此情况下，将伪噪声码的码率称为R_c时，主要频率分量可控制在f_c±(R_c+f₁)的范围内，而且接收器内部的中频f₁能够维持低于根据f_c-(R_c+f₁)算出的频率，从而可抑制信号干扰的发生。

另一方面，以往的技术利用含有信息码的伪噪声码，并必须使接收器内部的中频与信息码的基频相一致，但是，含有信息码的伪噪声码的频率分量分布到包括信息码基频的频域，所以因信号干扰而严重降低接收性能。

如上所述，第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备100利用共同的本机振荡器来产生提供给正交解调器125的载波以及作为探测用电波被发送的载波，从而可缓和振荡器被要求的频率稳定程度，尤其不用设置锁相电路等用于高精度地稳定频率的结构。并且，由带通滤波器126、128输出的信号可以以公式(4)、公式(5)描述，而且该信号不具有直流分量，因此不须设置直流放大器。进而，由于信号中不具有直流分量，因此即使不设置直流放大器的情况下，也不受直流偏移的影响，而能在维持较大的动态范围的状态下放大信号。由此，可提供既廉价、可探测的距离范围又大的高性能雷达设备，其构成为在收发两侧共同利用同一本机振荡器、且不须设置锁相电路、直流放大器等的电路结构。

(第二实施例)

以下，根据附图说明本发明的第二实施例。

本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的要点如以下(a)及(b)所示。

(a)正交解调器还包括：(a1)移相器，其依次输出第一振荡信号以及将第一振荡信号移相90度的信号即第三振荡信号；以及(a2)平衡调制器，其混合调制信号和由移相器输出的信号来依次产生同相信号和正交信号。

(b)接收电路还包括：(b1)带通滤波器，正交解调器依次将同相信号和正交信号输入到该带通滤波器中，并且，在以第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的同相信号和正交信号的频率分量通过该带通滤波器；以及(b2)放大器，其输出与通过带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且，其输出限制振幅并放大后的通过带通滤波器的信号。

具体而言，根据由控制器依次提供给正交解调器的相移量转换信号，同相信号和正交相位信号依次相互转换，并通过正交解调器被输出。

根据所述要点，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备。其中，关于与第一实施例涉及的构成要件相同的构成要件，赋予相同符号并省略说明。

首先，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的结构。

如图5所示，扩展频谱式雷达设备200与第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备100(例如，请参照图2)不同，以下(1)至(3)中描述其不同之处。

(1)扩展频谱式雷达设备200具备代替接收部102的接收部202。

(2)扩展频谱式雷达设备200具备代替信号处理部105的信号处理部205。

与发送用伪噪声码产生部103相比，接收用伪噪声码产生部104推迟一段时间来提供伪噪声码，并将该推迟时间称为接收用伪噪声码产生部104的推迟时间τ；信号处理部205根据该推迟时间τ及输入信号算出障碍物的存在与否、距离、相对速度。

(3)扩展频谱式雷达设备200具备代替控制部106的控制部206。

控制部206向正交解调器225及信号处理部205提供控制信号，该控制信号用于依次转换由正交解调器225输出的信号，即用于将I’(t)与Q’(t)相互转换。

再者，根据由控制部206提供给正交解调器225的控制信号，以公式(4)描述的信号或以公式(5)描述的信号被输入到信号处理部205。并且，用于转换相移量的控制信号(以下称相移量转换信号)也被输入到信号处理部205。

下面，说明第二实施例涉及的接收部的结构。

如图6所示，接收部202与接收部102不同，在以下(1)至(3)中描述其不同之处。

(1)接收部202具备代替正交解调器125的正交解调器225。

正交解调器225包括移相器225a、平衡调制器225b等。

移相器225a具有转换相移量的功能。具体而言，其根据由控制部206提供的相移量转换信号，将由发送部101提供的具有振荡频率f_c的信号转换成同相信号或正交相位信号，并输出转换后的信号。

平衡调制器225b混合由平衡调制器124输出的信号即进行逆扩展处理后的信号与由移相器225a输出的信号(将这些信号相乘)，并输出混合后的信号。此时输出的信号是，根据由控制部206提供给移相器225a的相移量转换信号，以同相信号或正交相位信号进行同步检波来获得的信号。具体而言，由移相器225a输出同相信号的情况下，输出以公式(2)描述的信号。而由移相器225a输出的信号与由本机振荡器111提供的信号的相位差为90度的情况下，输出以公式(3)描述的信号。

(2)接收部202具备代替带通滤波器126、128的带通滤波器226。

带通滤波器226排除干扰信号，只使得频率分量f₁±f_d通过该滤波器。

(3)接收部202具备代替放大器127、129的放大器227。

放大器227对由带通滤波器226输出的信号进行放大，并将该信号输出到信号处理部205。

由此，可将原来的两个带通滤波器缩减成一个带通滤波器。

如上所述，第二实施例涉及的扩展频谱式雷达设备依次将同相信号和正交信号相互转换，因此，要获得与第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备获得的信号质量几乎相同质量的信号，则必须花费二倍左右的时间。而且，障碍物正在高速移动的情况下，在依次将同相信号和正交信号相互转换的期间，该障碍物的位置必定移动，因此可能不能获得准确信号。然而，在可允许这种现象的情况下，即，例如在用途较简单的情况下，可以将设在正交解调器和信号处理器间的信号传送电路缩减成一系统，使得结构更为简单。

(第三实施例)

以下，根据附图说明本发明的第三实施例。

本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的要点如以下(a)所示。

(a)扩展频谱式雷达设备还包括随机信号产生电路，其产生用于随机变更第一振荡信号频率的随机信号。

根据所述要点，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备。其中，关于与第一实施例涉及的构成要件相同的构成要件，赋予相同符号并省略说明。

首先，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的结构。

如图7所示，扩展频谱式雷达设备300与第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备100(例如，请参照图3)不同，并在以下(1)、(2)中描述其不同之处。

(1)扩展频谱式雷达设备300具备代替发送部101的发送部301。

发送部301具备代替本机振荡器111的本机振荡器311。

本机振荡器311根据由随机信号产生部307提供的随机信号来离散地或连续地改变频率，从而产生振荡信号。在这里，例如以带通滤波器126、128的通频带为基准，改变振荡信号的频率。

例如，将在未提供随机信号的情况下由本机振荡器311提供的振荡信号的频率称为f₁。而将在提供了随机信号的情况下由本机振荡器311提供的振荡信号的频率称为f₁±Δf_r。在这里，位移Δf_r表示按随机信号而变化的频率。此外，将由本机振荡器112提供的参考信号的时钟频率称为f₂。带通滤波器126、128的通频带中，将上限频率称为f_bh，而将下限频率称为f_bl。在此情况下，在满足“Δf_r＞f_bh-f₂”且“Δf_r＞f₂-f_b1”这两个条件的范围内，改变位移Δf_r。而在考虑多普勒频移f_d的情况下，要在满足“Δf_r＞f_bh-f₂+f_d”且“Δf_r＞f₂-f_bl+f_d”这两个条件的范围内，改变位移Δf_r。

(2)扩展频谱式雷达设备300包括第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备100中不包括的随机信号产生部307。

随机信号产生部307产生随机信号，将该随机信号提供给本机振荡器311。

通过接收用天线121接收预期的反射波时，由平衡调制器124输出频率分别为f₁+f₂和f₁-f₂的调制信号；在接收干扰波时，由平衡调制器124漏出频率为f₁+f₂的干扰信号；下面，以这种现象为例进行说明。

在此情况下，由于振荡信号被提供给平衡调制器125b及125c，因此在平衡调制器125b及125c中，能很顺畅地解调具有按随机信号而变化的频率的调制信号。另一方面，对于具有固定频率的干扰信号而言，在平衡调制器125b及125c中解调为可通过带通滤波器126及128被排除的信号。

在未设置随机信号产生部307的情况下，调制信号的频率是固定的，因此不能识别该信号是干扰信号还是调制信号。而在设置随机信号产生部307的情况下，只要保持不使干扰信号的频率按随机信号变化，就能识别该信号是干扰信号还是调制信号。

如上所述，即使所输出的信号频率相似的情况下，本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备300能识别该信号是因干扰波的影响而从平衡调制器124漏出的干扰信号还是获得预期的反射波来从平衡调制器124输出的调制信号。

(第四实施例)

以下，根据附图说明本发明的第四实施例。

本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的要点如以下(a)及(b)所示。

(a)该扩展频谱式雷达设备利用第一伪噪声码来调制第一振荡信号，并将通过扩展频谱来获得的扩展信号作为探测用电波发射；将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收；利用第二伪噪声码和第一振荡信号来对接收信号进行逆扩展，从而产生解调信号，该扩展频谱式雷达设备的特征在于，包括：(a1)重复码产生电路，其产生规定频率的代码，从而产生重复码；以及(a2)异或运算电路，其对比第一伪噪声码推迟一段时间来提供的伪噪声码和重复码进行异或运算，并将获得的结果作为第二伪噪声码输出。

(b)重复码产生电路和异或运算电路集成在同一半导体集成电路上。

根据所述要点，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备。而，关于与第一实施例涉及的构成要件相同的构成要件，赋予相同符号并省略说明。

首先，说明本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备的结构。

如图8A所示，扩展频谱式雷达设备400a与第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备100(例如，请参照图3)不同，并在以下(1)至(3)中描述其不同之处。

(1)扩展频谱式雷达设备400a具备代替发送部101的发送部401a。

发送部401a具备代替本机振荡器112、平衡调制器113、平衡调制器114的平衡调制器412a、放大器413a。

此时，平衡调制器412a利用由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码来对由本机振荡器111提供的振荡信号(例如24[GHz])的相位进行调制，并输出通过调制而获得的调制信号。放大器413a放大由平衡调制器412a输出的调制信号，并输出通过放大而得的信号。然后，由放大器413a输出的信号通过带通滤波器115、衰减器116、发送用天线117，成为探测用电波并被发射。

(2)扩展频谱式雷达设备400具备第一实施例涉及的扩展频谱式雷达设备100中不包括的重复码产生器408a。

重复码产生器408a产生1、0、1、0……等重复码，并将产生的重复码提供给异或运算器409a。在这里，例如产生455[kHz]的重复码。

再者，为了增强接收信号的相关特性，优选的是，重复码的时钟频率的1/2频率要等于第一伪噪声码频率的整数分之一。在这里，重复码是“1、0、1、0……”的情况下，重复码的时钟频率的1/2频率相当于其方波的频率。

(3)扩展频谱式雷达设备400包括扩展频谱式雷达设备100中不包括的异或运算器409a。

异或运算器409a算出由接收用伪噪声码产生部104提供的伪噪声码与由重复码产生器408a提供的重复码间的异或值，将通过算出异或值来获得的代码输出到接收部102中的平衡调制器124。

在这里，重复码产生器408a和异或运算器409a例如集成在同一半导体集成电路内部。而即使由异或运算器409a提供的代码被输出到半导体集成电路外部，由重复码产生器408a提供的重复码也不被输出到外部。由此，通过带通滤波器126、128选择重复码的频率或其谐波，并利用放大器127、129对此进行放大时，只要不使重复码泄漏到印刷电路板上，就可以防止从重复码产生器408a泄漏的信号影响到通过正交解调器125输出的非常微弱的信号。

并且，如图8B所示，集成在同一半导体集成电路内部的重复码产生器408b及异或运算器409b也可以设在发送部侧。此时，发送部401b包括代替本机振荡器112、平衡调制器113、平衡调制器114的平衡调制器412b。并且，平衡调制器412b利用由异或运算器409b提供的信号来对由本机振荡器111提供的振荡信号(例如24[GHz])的相位进行调制，并输出通过调制而获得的调制信号。然后，由平衡调制器412a输出的信号通过带通滤波器115、衰减器116、发送用天线117，成为探测用电波并被发射。由此，只要不使重复码泄漏到印刷电路板上，就能防止从重复码产生器408b泄漏的信号影响到接收部102。

然而，与在发送部侧设置重复码产生器408b及异或运算器409b的情况相比，将这些设在接收部侧的情况下，能够降低杂散信号的干扰。之所以在发送部侧设置重复码产生器408b及异或运算器409b的情况下具有这种优势，是因为只要在发送部侧单纯地对正弦波的单一频谱进行扩展，就能产生调制信号。结果获得的调制信号所含的频谱数少，因此通过接收部侧的放大器等发生互调现象时，产生的杂散信号也变少。总之，其优势在于，自相关特性不会在很大程度上降低、杂散信号与接收信号间产生的干扰少。

如上所述，本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备400a在发送部401a中利用发送用伪噪声码来直接调制载波。进行调制来获得的信号通过发送用天线117等成为探测用电波，并被发射。然后，在接收部102中，算出接收用伪噪声码即推迟一段时间来获得的发送用伪噪声码与重复码间的异或值，并在接收部102的平衡调制器124中利用通过算出异或值而获得的信号来对收到的信号进行逆扩展。

例如，根据以往的技术，在发送部侧算出由数据源提供的数据(位串)与发送用伪噪声码间的异或值。然后，利用由本机振荡器提供的振荡信号对通过算出异或值来获得的代码进行调制，因此，关于通过调制而获得的代码，在其频谱中各频率的周围产生以位串而成的多个频谱。由此，频谱数明显增多，从而因平衡调制器412a、放大器413a、低噪声放大器123等非线性结构的影响而导致在多种频谱间产生互调。这样，在接收部侧进行逆扩展处理时，降低接收信号与伪噪声码间的相关特性，从而降低噪声对接收功率峰值的比例。即，反射能力强的物体处于被反射能力不强的物体遮盖的状态，导致降低探测物体的能力。

然而，关于本实施例涉及的扩展频谱式雷达设备400a，由于从发送部401a发射的信号即探测用电波的频谱数少，因此不容易受到互调的影响。

(其他实施例)

再者，发送电路也可以利用第一伪噪声码调制第二振荡信号的相位来产生中间信号，并混合中间信号和第一振荡信号来产生扩展信号。

此时，(a)发送电路还包括：(b)第一本机振荡器，其产生第一振荡信号；(c)第二本机振荡器，其产生第二振荡信号；(d)第一平衡调制器，其利用第一伪噪声码来调制第二振荡信号的相位，从而产生中间信号；以及(e)第二平衡调制器，其混合中间信号和第一振荡信号来产生扩展信号。

例如，如图9A所示，也可以具备代替发送部101的发送部101a。在这里，发送部101a包括代替本机振荡器111、平衡调制器113、平衡调制器114的本机振荡器111a、本机振荡器112a、平衡调制器113a、平衡调制器114a。此时，平衡调制器113a利用由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码来对由本机振荡器112a提供的参考信号(例如455[kHz])的相位进行调制，并输出通过调制而获得的调制信号。平衡调制器114a混合由本机振荡器111a提供的振荡信号(例如24[GHz])和由平衡调制器113a输出的调制信号(将这些信号相乘)，并输出通过混合而获得的信号。然后，由平衡调制器114a输出的信号通过带通滤波器115、衰减器116、发送用天线117等，成为探测用电波并被发射。

再者，发送电路也可以利用第一伪噪声码调制第一振荡信号的相位来产生中间信号，并混合中间信号和第二振荡信号来产生扩展信号。

此时，发送电路还包括：(a)第一本机振荡器，其产生第一振荡信号；(b)第二本机振荡器，其产生第二振荡信号；(c)第一平衡调制器，其利用第一伪噪声码来调制第一振荡信号的相位，从而产生中间信号；以及(d)第二平衡调制器，其混合中间信号和第二振荡信号来产生扩展信号。

例如，如图9B所示，也可以包括代替发送部101的发送部101b。在这里，发送部101b包括代替本机振荡器111、本机振荡器112、平衡调制器114的本机振荡器111b、本机振荡器112b、平衡调制器113b、平衡调制器114b。

此时，平衡调制器113b利用由发送用伪噪声码产生部103提供的伪噪声码来对由本机振荡器111b提供的振荡信号(例如24[GHz])的相位进行调制，并输出通过调制而获得的调制信号。平衡调制器114b混合由本机振荡器112b提供的参考信号(例如455[GHz])和由平衡调制器113b输出的调制信号(将这些信号相乘)，并输出通过混合而获得的信号。然后，由平衡调制器114b输出的信号通过带通滤波器115、衰减器116、发送用天线117等，成为探测用电波并被发射。

再者，如图10所示，也可以代替随机信号产生部307使控制部306a将控制信号提供给本机振荡器311，并根据该控制信号改变由本机振荡器311提供的振荡信号的频率。

此外，本机振荡器111既可以以单端方式提供振荡信号，又可以以差分方式提供振荡信号。

本发明可以用来既廉价又高性能的雷达设备等。

Claims (22)

1.一种扩展频谱式雷达设备，其特征在于，包括：

发送电路，其将第一振荡信号、第二振荡信号、第一伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，并将该扩展信号作为探测用电波发射；以及

接收电路，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用第二伪噪声码即推迟一段时间来提供的所述第一伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号，

并且，所述第一伪噪声码的频率大于所述第二振荡信号的时钟频率。

2.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述接收电路还包括：

平衡调制器，其利用所述第二伪噪声码来调制所述接收信号的相位，从而产生调制信号；以及

正交解调器，其将所述调制信号的同相信号和正交信号作为所述中频信号输出。

3.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述正交解调器还包括：

移相器，其产生将所述第一振荡信号移相90度的信号即第三振荡信号；

第一平衡调制器，其混合所述调制信号和所述第一振荡信号来产生所述同相信号；以及

第二平衡调制器，其混合所述调制信号和所述第三振荡信号来产生所述正交信号。

4.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述接收电路还包括：

第一带通滤波器，所述正交解调器将所述同相信号输入到该第一带通滤波器中，并且在以所述第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的所述同相信号的频率分量通过该第一带通滤波器；

第二带通滤波器，所述正交解调器将所述正交信号输入到该第二带通滤波器中，并且在以所述第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的所述正交信号的频率分量通过该第二带通滤波器；

第一放大器，其输出与通过所述第一带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且其输出限制振幅并放大后的通过所述第一带通滤波器的信号；以及

第二放大器，其输出与通过所述第二带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且其输出限制振幅并放大后的通过所述第二带通滤波器的信号。

5.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述正交解调器还包括：

移相器，其依次输出所述第一振荡信号以及将所述第一振荡信号移相90度的信号即第三振荡信号；以及

平衡调制器，其混合所述调制信号和由移相器输出的信号来依次产生同相信号和正交信号。

6.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述接收电路还包括：

带通滤波器，所述正交解调器依次将所述同相信号和所述正交信号输入到该带通滤波器中，并且在以所述第二振荡信号的时钟频率为中心频率的频带中的所述同相信号和所述正交信号的频率分量通过该带通滤波器；以及

放大器，其输出与通过所述带通滤波器的信号强度的对数成正比例的信号，且其输出限制振幅并放大后的通过所述带通滤波器的信号。

7.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路混合所述第一振荡信号和所述第二振荡信号来产生中间信号，并利用所述第一伪噪声码来调制所述中间信号的相位，从而产生所述扩展信号。

8.如权利要求7所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路还包括：

第一本机振荡器，其产生所述第一振荡信号；

第二本机振荡器，其产生所述第二振荡信号；

第一平衡调制器，其混合所述第一振荡信号和所述第二振荡信号来产生所述中间信号；以及

第二平衡调制器，其利用所述第一伪噪声码来调制所述中间信号的相位，从而产生所述扩展信号。

9.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路利用所述第一伪噪声码来调制第二振荡信号的相位，从而产生中间信号，并且混合所述中间信号和第一振荡信号来产生所述扩展信号。

10.如权利要求9所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路还包括：

第一本机振荡器，其产生所述第一振荡信号；

第二本机振荡器，其产生所述第二振荡信号；

第一平衡调制器，其利用所述第一伪噪声码来调制所述第二振荡信号的相位，从而产生所述中间信号；以及

第二平衡调制器，其混合所述中间信号和所述第一振荡信号来产生所述扩展信号。

11.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路利用所述第一伪噪声码来调制所述第一振荡信号的相位，从而产生中间信号，并且混合所述中间信号和所述第二振荡信号来产生所述扩展信号。

12.如权利要求11所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述发送电路还包括：

第一本机振荡器，其产生所述第一振荡信号；

第二本机振荡器，其产生所述第二振荡信号；

第一平衡调制器，其利用所述第一伪噪声码来调制所述第一振荡信号的相位，从而产生所述中间信号；以及

第二平衡调制器，其混合所述中间信号和所述第二振荡信号来产生所述扩展信号。

13.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用所述同相信号及所述正交信号来算出所述接收信号的强度，并核对所述强度和参考值来判断是否存在所述物体。

14.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用所述同相信号及所述正交信号来获得在产生所述第二伪噪声码时的推迟时间，即获得在推迟一段时间来提供所述第一伪噪声码时的推迟时间，从而根据该推迟时间来算出所述扩展频谱式雷达设备离所述物体的距离。

15.如权利要求2所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括信号处理电路，该信号处理电路利用所述第二振荡信号、所述同相信号以及所述正交信号来算出所述接收信号的相位，并根据所述相位随时间变化的情况算出所述物体的相对速度。

16.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括：

第一伪噪声码产生电路，其产生作为所述第一伪噪声码的最长序列码；以及

第二伪噪声码产生电路，其产生作为所述第二伪噪声码的最长序列码。

17.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述扩展频谱式雷达设备还包括随机信号产生电路，其随机改变所述第一振荡信号的频率。

18.如权利要求1所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，

所述第二振荡信号的时钟频率等于所述第一伪噪声码的频率的整数分之一。

19.一种扩展频谱式雷达设备，其利用第一伪噪声码来调制第一振荡信号，并将通过扩展频谱来获得的扩展信号作为探测用电波发射；将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收；利用第二伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生解调信号，该扩展频谱式雷达设备的特征在于，包括：

重复码产生电路，其产生规定频率的代码，从而产生重复码；以及

异或运算电路，其对比第一伪噪声码推迟一段时间来提供的伪噪声码和所述重复码进行异或运算，并将获得的结果作为所述第二伪噪声码输出。

20.如权利要求19所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述重复码产生电路和所述异或运算电路集成在同一半导体集成电路上。

21.如权利要求19所述的扩展频谱式雷达设备，其特征在于，所述重复码的时钟频率的二分之一等于所述第一伪噪声码的频率的整数分之一。

22.一种扩展频谱式探测方法，其特征在于，包括：

发送步骤，其将第一振荡信号、第二振荡信号、第一伪噪声码相互组合，进行扩展频谱来产生扩展信号，并将该扩展信号作为探测用电波发射；以及

接收步骤，其将由物体反射来的探测用电波作为接收信号接收，并利用第二伪噪声码即推迟一段时间来提供的所述第一伪噪声码和所述第一振荡信号来对所述接收信号进行逆扩展，从而产生中频信号，

并且，所述第一伪噪声码的频率大于所述第二振荡信号的时钟频率。

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