CN102959427A - 雷达装置 - Google Patents

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Abstract

抑制对测定性能的影响而适当地运算校正由多个接收天线接收的接收信号和发送信号之间的相关值的相位分量的相位偏移量，并抑制目标的到来角的估计精度的劣化。以规定的发送期间和非发送期间构成的发送周期间歇地发送，用开关单元依次切换的接收天线接收被目标反射的信号，并从反射的信号检测目标。将发送期间衰减的高频发送信号和用切换的接收天线在非发送期间接收的接收信号进行合成。运算与发送信号相同的基准发送信号和合成的信号中的接收信号之间的相关值，根据多个接收天线中基准接收天线中的相关值和其他接收天线中的相关值来运算任意接收天线中的相位偏移量。基于该相位偏移量，校正任意接收天线中的相关值的相位分量。

Description

雷达装置
技术领域
本发明涉及以多个天线依次地接收被目标反射所得的信号的雷达装置。
背景技术
雷达装置是从测定地点向空间发射电波，接收由目标反射的信号，从而测定该测定地点和目标之间的距离、方向等的装置。近年来，通过使用微波或毫米波等的波长短的电波的高分辨率的测定，在开展不仅以汽车作为目标，而且可以以行人等作为目标来检测的雷达装置的开发。
一般地，在雷达装置中，波长长的电波衰减量很小到远处也可检测，但分辨率低，目标的检测精度差。相反地，波长短的电波容易被空气中包含的水蒸气、云及雨等吸收或被反射，衰减量很大到远处难以检测，但分辨率高，目标的检测精度高。作为以往的雷达装置，已知以下各非专利文献及专利文献所公开的雷达装置。
例如，在非专利文献1中，公开了通过将脉冲波或连续波以窄角的方向性波束进行电子扫描来发送电波，接收从目标反射的反射波的雷达装置。在非专利文献1的雷达装置中，由于用单一的天线进行电波的发送接收，所以在检测目标时需要天线的扫描时间。
因此，例如在检测高速移动的目标的情况下，需要进行被要求大量高分辨率的测定的扫描，难以跟踪检测该目标的移动。
此外，在非专利文献2中公开了用从空间中配置的多个天线接收从目标反射的信号，不需要大量扫描而通过测定该接收到的信号的相位，尽管每个天线的波束的方向性比较宽，但以高于天线的指向性的分辨率进行到来角的估计的雷达装置。
根据非专利文献2的雷达装置，与非专利文献1的雷达装置相比，通过稀疏扫描间隔来进行信号处理，可进行到来角的估计，可以提高目标的检测精度。此外，即使在目标高速移动的情况下，也可以跟踪该目标的移动而估计到来角。
但是，在非专利文献2中，使用多个天线，对每个天线设置将通过该天线接收到的信号放大并将该信号的频率进行下变频而生成基带信号的RF(Radio Frequency；射频)单元，以及对于该生成的基带信号进行A/D(AnalogDigital；模数)变换而运算期望的到来角的信号处理单元，作为接收机整体的结构复杂及成本上升。
此外，在专利文献1中，公开了设置用于进行多个天线的切换的开关，用该开关依次地切换接收来自目标的反射波的天线，从而以单一的发送机及接收机进行目标的检测的雷达装置及目标检测方法。根据专利文献1，由于不需要对每个天线具备上述非专利文献2中的射频单元及信号处理单元，所以可以实现雷达装置的结构的简化。
但是，在专利文献1中，未考虑在发送机和接收机各自的动作中校正时间性变动产生的相位偏移量。该时间性变动产生的相位偏移量，是起因于发送机和接收机中各自设置的本机振荡器的时间性变化的动作而产生的动态的相位偏移量。
因此，在专利文献1的结构中，即使假设驱动发送机及接收机的各本机振荡器的参考信号为公共的情况，VCO(Voltage Controlled Qscillator；压控振荡器)也仅连接到发送机。因此，在该各本机振荡器内设置的PLL(PhaseLocked Loop；锁相环)电路独立动作，在发送机和接收机之间起因于时间性变化的动作而产生动态的相位偏移量。
目标的到来角的估计，将设置位置不同的天线间存在依赖于来自该目标的反射波的到来角的相位差作为条件来进行。因此，若在依次切换的天线中产生时间性变动的相位偏移量而混入到该天线的接收信号中，则每个天线的相位检测精度劣化，目标的测定精度劣化。
而且，在专利文献2中，公开了将发送信号通过方向性耦合器作为输入信号切换并作为相位的校正中的参考信号输入到接收侧的有源相控阵列雷达的相位校正装置。
但是，在专利文献2中，由于用切换器进行将发送信号的一部分通过方向性耦合器进行分配并输入到接收侧的处理，所以为了使接收侧知道发送信号的输出定时，在每次发送该发送信号时需要使用该切换器。其结果，作为对该切换器的处理变得繁杂，同时装置整体的结构变得复杂。
然而，在将专利文献2中的发送信号的一部分通过方向性耦合器输入到接收侧的结构设置在专利文献1的发送机和接收机之间的结构中，即使在发送机和接收机之间产生时间性变动的相位偏移量的情况下，通过将发送信号衰减后的信号传送到接收机，可以测定该相位偏移量。因此，通过校正该测定的相位偏移量，被推测为有可能将目标的到来角的估计精度的劣化降低某种程度。
例如，在某个雷达的测定期间之前，设置校准(calibration)时间并在该校准期间之间测定该相位偏移量，基于在实际的雷达装置中的测定期间中该校准时间内测定的相位偏移量，校正实际测定的发送机和接收机之间的相位差即可。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-031185号公报
专利文献2：日本特开平10-170633号公报
非专利文献
非专利文献1：山野真市、他6名、‘シングルチツプMMIC応用自動車用76G Hzミリ波レ一ダ’富士通テン技報Vol.22、No.1、pp.12-9(2004年6月)
非专利文献2：JAMES A.Cadzow、‘Direction of Arrival Estimation UsingSignal Subspace Modeling’、IEEE、Vol.28、pp.64-79(1992)
发明内容
发明要解决的课题
但是，在将专利文献2的发送信号的一部分通过方向性耦合器输入到接收侧的结构设置在专利文献1的发送机和接收机之间的情况下，需要在开关中另外追加用于上述校准的端口。因此，发送机及接收机的电路结构都变得复杂，并且有接收信号的衰减升高的问题。
而且，需要在雷达装置的测定期间之外另外设置校准时间，所以有在作为雷达的测定上能够利用的时间减少的问题。另一方面，若包含校准时间而在该天线间进行周期的且连续的测定，则使其中一个天线的测定时间减少。其结果是，有该天线的测定距离的范围减少的问题。
参照图10说明这些问题。图10是表示在以往的雷达装置中用各天线接收后进行校准的情况下的定时图。该图(a)及(c)表示发送信号即脉冲信号的定时图。该图(b)及(d)表示在各天线的测定后设置了用于校准的相位偏移量测定期间的情况。
在图10中，将脉冲信号的发送周期设为Tr[秒]，将脉冲信号的发送期间设为Tw[秒]，将脉冲信号的发送功率设为P[dB]。在时刻t0～t1期间脉冲信号被发送，并且开关的端口(port)切换到天线ANT1，在时刻t1～t2期间进行天线ANT1的测定。在时刻t2～t3期间脉冲信号被发送，并且开关的端口切换到天线ANT2，在时刻t3～t4期间进行天线ANT2的测定。
在时刻t4～t5期间脉冲信号被发送，并且开关的端口切换到天线ANT3，在时刻t5～t6期间进行天线ANT3的测定。同样地，在时刻t6～t7期间脉冲信号被发送，并且开关的端口切换到天线ANT4，在时刻t7～t8期间进行天线ANT4的测定。
在时刻t8～t9期间开关的端口切换到用于校准的端口，在时刻t9～t10期间进行校准。时刻t11～t12期间如上述那样，开关的端口切换到天线ANT1，以后重复同样的处理。
在图10(b)中，在各天线ANT1～ANT4中以一样的测定时间进行测定。可是，在接续天线ANT4之后用天线ANT1测定的脉冲信号的发送时刻t11之前，设置有时刻t8～t10的校准时间。
以时刻t8～t10表示的校准期间，是为了进行该校准而将开关的端口切换到用于校准的端口的时间(时刻t8～t9)和校准的执行时间(时刻t9～t10)相加后的时间。该校准时间作为上述相位偏移量测定时间而加入，所以在作为雷达测定上能够利用的时间减少。
在图10(d)中，天线ANT1～ANT3以一样的测定时间被测定。可是，天线ANT3之后的天线ANT4的测定时间相比其他天线ANT1～ANT3的测定时间，短了相当于上述校准时间。即，将天线ANT4的测定时间(时刻t7～t8)和校准时间(时刻t8～t10)相加后的时间为其他天线ANT1～ANT3的测定时间。
因此，在使用多个天线进行测定的雷达装置中，在某个天线的测定时间短于其他天线的测定时间的情况下，该某个天线的可测定的距离的范围变窄。因此，如图10(d)所示，天线ANT4的可测定距离短于其他天线ANT1～ANT3的可测定距离。
本发明鉴于上述以往的情况而完成，目的在于提供抑制对测定时间或测定距离的范围的影响而适当地运算校正由多个接收天线接收的接收信号和发送信号之间的相关值的相位分量的相位偏移量，并抑制目标的到来角的估计精度的劣化的雷达装置。
用于解决课题的方案
本发明是上述雷达装置，是以规定的发送期间和非发送期间构成的发送周期间歇地发送高频发送信号，使用多个接收天线接收被目标反射的信号，并从所述反射的信号来检测所述目标的雷达装置，该雷达装置包括：发送信号生成单元，生成基带的发送信号；射频发送单元，将所述发送信号生成单元生成的发送信号变换为高频发送信号；方向性耦合器，根据规定的信号功率比分配由所述射频发送单元变换的高频发送信号；电平调整单元，将所述方向性耦合器分配的高频发送信号调整到规定电平；信号合成单元，将所述电平调整单元的输出信号和通过所述接收天线接收的接收信号进行合成；射频接收单元，将所述信号合成单元所合成的信号变换为基带的接收信号；基准发送信号生成单元，生成与所述发送信号生成单元生成的发送信号相同的基准发送信号；相关值运算单元，运算所述基准发送信号生成单元生成的基准发送信号和所述射频接收单元变换的接收信号之间的相关值；相位偏移量运算单元，根据所述多个接收天线中的特定的基准接收天线中的相关值和其他任何一个接收天线中的相关值，运算所述多个天线中的任意的接收天线中的相位偏移量；以及相位校正单元，基于所述相位偏移量运算单元运算出的相位偏移量，校正所述任意的接收天线中的相关值的相位分量。
发明效果
根据本发明的雷达装置，能够抑制对测定时间或测定距离的范围的影响而适当地运算校正由多个接收天线接收的接收信号和发送信号之间的相关值的相位分量的相位偏移量，并抑制目标的到来角的估计精度的劣化。
附图说明
图1是表示第1实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
图2是表示有关第1实施方式的雷达装置的动作的定时(timing)图，(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图，(b)是表示输入到信号合成单元的高频发送信号的定时图的说明图，(c)是表示各个接收天线的测定期间的说明图，(d)是表示来自开关单元的接收信号的输出和各个接收天线的测定期间的说明图，(e)是表示来自信号合成单元的输出和各个接收天线的测定期间及运算相位偏移量的定时的说明图，(f)是表示存储发送信号和接收信号之间的相关值的期间的说明图。
图3是表示第1实施方式的变形例1的雷达装置的内部结构的方框图。
图4是表示第1实施方式的变形例2的雷达装置的内部结构的方框图。
图5是表示第1实施方式的变形例3的雷达装置的内部结构的方框图。
图6是表示第1实施方式的变形例3的有关雷达装置的动作的定时图，(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图，(b)是说明输入到信号合成单元的高频发送信号的定时图的说明图，(c)是表示各个接收天线的测定期间的说明图。
图7是表示第1实施方式的变形例4的雷达装置的内部结构的方框图。
图8是表示第2实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
图9是表示第2实施方式的有关雷达装置的动作的定时图，(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图，(b)是表示输入到信号合成单元的高频发送信号的定时图的说明图，(c)是表示高频发送信号直接串扰到接收天线中的串扰信号的定时图的说明图，(d)是表示各个接收天线的测定期间的说明图，(e)是表示来自开关单元的接收信号的输出和各个接收天线的测定期间的说明图，(f)是表示来自信号合成单元的输出和各个接收天线的测定期间及运算相位偏移量的定时的说明图，(g)是表示存储发送信号和接收信号之间的相关值的期间的说明图。
图10是以往的雷达装置中在用各天线接收后进行校准的情况下的定时图，(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图，(b)是表示在各天线的测定后设置了用于校准的相位偏移量测定期间的情况的说明图，(c)是表示高频发送信号的定时图的说明图，(d)是表示在各天线的测定后设置了用于校准的相位偏移量测定期间的情况的说明图。
图11是表示第3实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
图12是第3实施方式的有关雷达装置的动作的定时图，(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图，(b)是表示从衰减器输入到信号合成单元的高频发送信号的定时图的说明图，(c)是表示各个接收天线的测定期间的说明图，(d)是表示从信号合成单元输出的接收信号和各个接收天线的测定期间的说明图，(e)是表示来自信号合成单元的输出和各个接收天线的测定期间及运算相位偏移量的定时的说明图，(f)是表示存储发送信号和接收信号之间的相关值的期间的说明图。
图13是表示第3实施方式的变形例1的雷达装置的内部结构的方框图。
标号说明
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g 雷达装置
2 雷达发送单元
3、3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g 雷达接收单元
4 衰减器
5 发送信号生成单元
6 LPF
7 射频发送单元
8、16、28 变频单元
9、15、27 功率放大器
10 方向性耦合器
11、11a、11b 开关单元
12、12c、12e、12f 开关控制单元
13、13a、13a1、13a2、13a3、13a4、13b1、13b2、13b3、13b4 信号合成单元
14、14a、14a1、14a2、14a3、14a4、14b1、14b2、14b3、14b4、14f1、14f2、14f3、14f4 射频接收单元
17、17a、17d、17e 信号处理单元
18、18-1、18-2、18-3、18-4 A/D变换单元
19 基准发送信号生成单元
20 相关值运算单元
21 定时控制单元
22 相位偏移量运算单元
23 相位校正单元
24 存储单元
25 到来角度距离估计单元
29、31 第2开关单元
30 系统间固定相位误差存储单元
32-1、32-2、32-3、32-4 移相单元
33 信号加法运算单元
40 发送信号切换单元
41 相位控制单元
42 移相单元
ANT0 发送天线
ANT1～ANT4 接收天线
Lo 振荡器
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的各实施方式。此外，以下各实施方式的雷达装置，使用单一的脉冲信号作为发送信号的一个实例来说明，但该发送信号不限定于单一的脉冲信号。此外，在以下的说明中，由雷达装置接收的接收信号是合成了被目标反射了来自雷达装置的高频发送信号的信号和该雷达装置周围的噪声信号后的信号。再有，假设该雷达装置周围的噪声信号的信号功率相比被目标反射的信号的信号功率小到可忽略的程度。
[第1实施方式]
参照图1及图2说明第1实施方式的雷达装置1的结构及动作。图1是表示第1实施方式的雷达装置1的内部结构的方框图。
图2是有关雷达装置1的动作的定时图。该图(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图。该图(b)是表示从衰减器4输入到信号合成单元13的高频发送信号的定时图的说明图。该图(c)是表示各个接收天线ANT1～ANT4的测定期间的说明图。该图(d)是表示来自开关单元11的接收信号的输出和各个接收天线ANT1～ANT4的测定期间的说明图。
该图(e)是表示来自信号合成单元13的输出和各个接收天线ANT1～ANT4的测定期间及运算相位偏移量的定时的说明图。该图(f)是表示存储发送信号和接收信号之间的相关值的期间的说明图。
如图1所示，雷达装置1包括：振荡器Lo；雷达发送单元2；雷达接收单元3；发送天线ANT0；接收天线ANT1～ANT4；以及衰减器4。第1实施方式的雷达装置1将雷达发送单元2生成的规定的间歇性的高频发送信号从发送天线ANT0发送，并依次切换多个接收天线ANT1～ANT4来接收被目标反射的信号，从该接收的接收信号中检测该目标。再有，目标是雷达装置1检测的对象的物体，例如是汽车或人等，在以下各实施方式中也是同样。
雷达发送单元2包括：发送信号生成单元5；射频发送单元7；以及方向性耦合器10。在图1中，发送信号生成单元5为包括LPF(Low Pass Filter；低通滤波器)6的结构，但LPF6也可以为与发送信号生成单元5独立的结构。射频发送单元7包括变频单元8和功率放大器9。
发送信号生成单元5基于振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍的定时时钟(timing clock)。发送信号生成单元5基于该生成的定时时钟，周期性地生成由多个脉冲组成的脉冲串构成的基带的发送信号r(n)。发送信号生成单元5通过LPF6，将预先设定了限制带宽的发送信号r(n)输出到射频发送单元7。
这里，参数n表示离散时刻。此外，假设由发送信号生成单元5生成的发送信号不是连续的信号而是采用脉冲串的信号。但是，并不限定于脉冲串的信号，例如也可以是单一的脉冲信号、包含多个脉冲串的脉冲信号，或是将包含单一或多个脉冲串的脉冲信号进行频率调制或相位调制后的调制信号。
如图2(a)所示，假设在存在从发送天线ANT0发送的高频发送信号的期间Tw[秒]中，存在Nr[个]样本作为基带的发送信号r(n)，在不存在该高频发送信号的期间(Tr-Tw)[秒]中存在Nu[个]样本作为基带的发送信号r(n)。参数Tr是从发送天线ANT0发送的高频发送信号的发送周期[秒]。
射频发送单元7基于由振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍数的定时时钟。射频发送单元7基于该生成的参考信号进行动作。具体地说，变频单元8将发送信号生成单元5生成的发送信号r(n)作为输入，将该输入的基带的发送信号r(n)进行变频，生成载波频带的高频发送信号。变频单元8将该生成的高频发送信号输出到功率放大器9。
功率放大器9将该输入的高频发送信号作为输入，将该输入的高频发送信号的信号功率放大到规定的信号功率P[dB]并输出到发送天线ANT0。该放大的高频发送信号通过方向性耦合器10及发送天线ANT0发送以发射到空间。
方向性耦合器10将从射频发送单元7的功率放大器9输出的高频发送信号输出到发送天线ANT0，同时根据规定的信号功率比来分配该高频发送信号，并将进行了该分配的高频发送信号输出到衰减器4。
发送天线ANT0将从射频发送单元7输出的高频发送信号发送以发射到空间。如图2(a)所示，高频发送信号在时刻t0～t1期间、时刻t2～t3期间、时刻t4～t5期间、时刻t6～t7期间及时刻t8～t9期间中被发送，在时刻t1～t2期间、时刻t3～t4期间、时刻t5～t6期间及时刻t7～t8期间中不被发送。在时刻t9以后，高频发送信号的发送同样地重复。
如图2(b)所示，衰减器4与高频发送信号的发送期间同步，将从方向性耦合器10输出的高频发送信号的信号功率衰减到规定的信号功率Y[dB]。衰减器4将该衰减后的高频发送信号输出到雷达接收单元3的信号合成单元13。
雷达接收单元3包括：四个接收天线ANT1～ANT4；开关单元11；开关控制单元12；信号合成单元13；射频接收单元14；以及信号处理单元17。射频接收单元14包括：功率放大器15；以及变频单元16。信号处理单元17包括：A/D变换单元18；基准发送信号生成单元19；相关值运算单元20；定时控制单元21；相位偏移量运算单元22；相位校正单元23；存储单元24；以及到来角度距离估计单元25。
接收天线ANT1～ANT4构成基于四个接收天线ANT1～ANT4的阵列天线。接收天线ANT1～ANT4将被目标反射了从雷达发送单元2发送的高频发送信号后的信号和该雷达装置1周围的噪声信号作为接收信号接收。如图1所示，将第1实施方式的雷达装置1的阵列天线的单元(antenna element)数设为4来说明，但该阵列天线的单元数不限定为4。
在开关单元11中，设置对每个该接收天线ANT1～ANT4对应的开关端口，以使该开关单元11和四个接收天线ANT1～ANT4分别连接。
在开关单元11中，根据开关控制单元12的控制，依次切换四个接收天线ANT1～ANT4的各开关端口。通过该切换，选择单一的开关端口，该开关端口对应的接收天线ANTs和开关单元11连接。参数s为s＝1～4。开关单元11将由该选择出的接收天线ANTs接收的接收信号输出到信号合成单元13。
开关控制单元12以高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍N(N：整数)的周期，控制开关单元11，以依次切换四个接收天线ANT1～ANT4。在第1实施方式中，如图2(c)所示，开关控制单元12控制开关单元11，以与高频发送信号的发送周期Tr[秒]相同的周期(N＝1)依次切换四个接收天线ANT1～ANT4。
具体地说，如图2(c)所示，开关控制单元12在时刻t0～t1期间切换为接收天线ANT1。而且，开关控制单元12控制开关单元11，以使在时刻t1～t2期间由该接收天线ANT1接收的接收信号输出到信号合成单元13。再有，时刻t1～t2期间为通过接收天线ANT1接收的测定期间(参数s＝1)。
开关控制单元12在时刻t2～t3期间切换为接收天线ANT2。而且，开关控制单元12控制开关单元11，以使在时刻t3～t4期间由该接收天线ANT2接收的接收信号输出到信号合成单元13。再有，时刻t3～t4期间为通过接收天线ANT2接收的测定期间(参数s＝2)。
开关控制单元12在时刻t4～t5期间切换为接收天线ANT3。而且，开关控制单元12控制开关单元11，以使在时刻t4～t5期间由该接收天线ANT3接收的接收信号输出到信号合成单元13。再有，时刻t5～t6期间为通过接收天线ANT3接收的测定期间(参数s＝3)。
开关控制单元12在时刻t6～t7期间切换为接收天线ANT4。而且，开关控制单元12控制开关单元11，以使在时刻t7～t8期间由该接收天线ANT4接收的接收信号输出到信号合成单元13。再有，时刻t7～t8期间为通过接收天线ANT4接收的测定期间(参数s＝4)。
再有，如图2(d)所示，从开关单元11输出的接收信号，在时刻t0～t1、时刻t2～t3、时刻t4～t5、时刻t6～t7及时刻t8～t9中是雷达装置1周围的噪声信号。
此外，从开关单元11输出的接收信号，在时刻t1～t2、时刻t3～t4、时刻t5～t6及时刻t7～t8中是该噪声信号和各测定期间中(时刻t1～t2、时刻t3～t4、时刻t5～t6及时刻t7～t8)对应的接收信号(未图示)的合成信号。但是，该噪声信号相比该接收信号是小到可以忽略程度的信号，在以下各实施方式中也是同样。
信号合成单元13将从衰减器4输出的高频发送信号和从开关单元11输出的接收信号进行合成，将该合成后的合成信号输出到射频接收单元14的功率放大器15。这里，在从开关单元11输出的接收信号的平均信号功率为Z[dB]的情况下，从信号合成单元13输出的合成信号的信号功率为(Y+Z)[dB]。
再有，优选从衰减器4输出的高频发送信号的信号功率Y[dB]被衰减到相比以开关控制单元12切换开关单元11的开关端口期间(例如，时刻t0～t1)的接收天线ANTs接收的信号功率仍为足够高的信号功率(例子：3[dB]～10[dB])的程度。
此外，在高频发送信号的自相关特性上存在旁瓣的情况下，优选衰减器4将从方向性耦合器10输出的高频发送信号的信号功率衰减到该旁瓣的电平对雷达装置1的测定期间不产生影响的信号功率。
而且，优选由衰减器4衰减后的高频发送信号被信号合成单元13合成的定时，与雷达发送单元2发送的高频发送信号的发送周期Tw[秒]同步并且无时间延迟。在以下的各实施方式中也是同样的。
再有，如图2(e)所示，从信号合成单元13输出的合成信号，表示在时刻t0～t1、时刻t2～t3、时刻t4～t5、时刻t6～t7及时刻t8～t9中雷达装置1周围的噪声信号和从衰减器4输出的高频发送信号的合成信号。
此外，从信号合成单元13输出的合成信号，表示在时刻t1～t2、时刻t3～t4、时刻t5～t6及时刻t7～t8中该噪声信号和与各测定期间(时刻t1～t2、时刻t3～t4、时刻t5～t6及时刻t7～t8)对应的接收信号(未图示)的合成信号。
射频接收单元14基于由振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍的定时时钟。射频接收单元14基于该生成的定时时钟进行动作。具体地说，功率放大器15将信号合成单元13合成的合成信号作为输入，将该输入的合成信号的信号功率放大到规定的信号功率并输出到变频单元16。
变频单元16将从该功率放大器15输出的合成信号作为输入，将该输入的合成信号进行变频并且通过正交检波而将一部分合成信号的相位分量移相90[度]，从而生成由同相信号及正交信号构成的基带的接收信号。变频单元16将该生成的接收信号输出到信号处理单元17。
A/D变换单元18对于由变频单元16生成的同相信号及正交信号构成的基带的接收信号进行离散时间k的采样，从而将该接收信号变换为数字数据。
这里，接收天线ANTs的离散时间k的接收信号，使用该接收信号的同相信号I(s、k)及该接收信号的正交信号Q(s、k)，作为复数x(s、k)＝I(s、k)+jQ(s、k)来表示。再有，参数j是虚数单位。
而且，参数k表示与高频发送信号中包含的基带的发送信号r(n)的样本数对应的离散时刻，在第1实施方式中，将切换为接收天线ANTs的定时设为k＝1，k＝1～(Nr+Nu)。因此，如图2(e)所示，在时刻t0、时刻t2、时刻t4、时刻t6及时刻t8的定时中参数k＝1。而且，在时刻t1、时刻t3、时刻t5、时刻t7及时刻t9的定时中参数k＝Nr。
基准发送信号生成单元19与发送信号生成单元5的动作同步，与该发送信号生成单元5同样，基于振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍的定时时钟。基准发送信号生成单元19基于该生成的参考信号，周期性地生成与发送信号生成单元5生成的发送信号相同的基带的基准发送信号r(n)。基准发送信号生成单元19将该生成的基准发送信号r(n)输出到相关值运算单元20。
相关值运算单元20运算从接收天线ANTs接收的接收信号的复数信号x(s、k)和从基准发送信号生成单元19输出的基准发送信号r(n)之间的相关值AC(s、k)。这里，作为相关值，假设运算式(1)所示的可调整(sliding)相关值。
可调整相关值AC(s、k)是从接收天线ANTs接收的接收信号(包含反射信号及噪声信号)和基准发送信号之间的离散时刻k的相关值，式(1)中的星号(*)表示复数共轭运算符。可调整相关值AC(s、k)在k＝1～(Nr+Nu)的时间中被运算。即，在从时刻t0至时刻t2、从时刻t2至时刻t4、从时刻t4至时刻t6、从时刻t6至时刻t8...的时间中被运算。
AC ( s , k ) = Σ m = 1 Nr x ( s , k + m - 1 ) r * ( m ) - - - ( 1 )
再有，在上述可调整相关值AC(s、k)的运算中，在由发送信号生成单元5生成的发送信号是由实数构成的基带的信号r(n)的情况下，基准发送信号使用该信号r(n)。此外，在由该发送信号生成单元5生成的发送信号是同相信号及正交信号构成的基带的信号r(n)的情况下，基准发送信号使用该信号r(n)的复数共轭值。
定时控制单元21基于从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒](发送期间)结束的定时k0，将该可调整相关值AC(s、k0)的运算结束的定时信息通知给相位偏移量运算单元22，该定时作为相关值运算单元20的可调整相关值AC(s、k0)的运算结束的定时。
如图2(c)及(e)所示，从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒]结束的定时k0、以及相关值运算单元20的可调整相关值AC(s、k0)的运算结束的定时，在时刻t1、t3、t5、t7及t9都为相同的时刻，相当于离散时刻k0＝Nr。
此外，定时控制单元21将相位校正单元23对接收天线ANTs接收的接收信号的复数信号x(s、k)和从基准发送信号生成单元19输出的基准发送信号r(n)之间的可调整相关值AC(s、k)校正后的该可调整相关值AC(s、k)，存储在存储单元24中的意旨的定时信息通知给相位校正单元23。但是，离散时刻k＝2Nr～(Nr+Nu)(参照图2(f))。
再有，离散时间k也可在k＝(Nr+1)～(Nr+Nu)的范围内设定。但是，这里，在存储单元24中存储定时控制单元21中的可调整相关值AC(s、k)的离散时刻k的开始定时，假定不是检测在雷达装置1跟前存在的目标而是检测离开了规定距离[m]以上的目标，从而不是k＝Nr而设为k＝2Nr。
由此，由于不考虑无失真地接收来自在雷达装置1跟前存在的目标的较强的接收电平，所以可以将雷达装置1的雷达接收单元3的动态范围抑制得低。有关在存储单元24中存储定时控制单元21中的可调整相关值AC(s、k)的离散时刻k的开始定时，在以下各实施方式中也是同样的。
相位偏移量运算单元22基于所谓可调整相关值的运算结束的来自定时控制单元21的定时信息，提取接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)和后述的基准接收天线ANTs0中的可调整相关值AC(s0、Nr)。
这里，在图1所示的四个接收天线ANT1～ANT4中，将作为用于运算相位偏移量的基准的接收天线ANTs0记载为基准接收天线。而且，假设该基准接收天线ANTs0中的可调整相关值AC(s0、Nr)、以及该接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)是由相关值运算单元20已经运算的相关值。
相位偏移量运算单元22根据接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)和基准接收天线ANTs0中的可调整相关值AC(s0、Nr)，按照式(2)运算该接收天线ANTs中的相位偏移量Δθ(s)。相位偏移量运算单元22将该运算出的相位偏移量Δθ(s)输出到相位校正单元23。
Δθ(s)＝∠[AC(s，Nr)AC*(s0，Nr)]    ...(2)
参数s及参数s0表示接收天线的个数，s及s0表示1、2、3及4中的其中一个，星号(*)表示复数共轭运算符。∠[x]表示复数x的相位分量，由式(3)表示。
∠[x]＝tan-1(Im[x]/Re[x])    ...(3)
再有，Im[x]表示复数x的虚部，Re[x]表示复数x的实部。
相位校正单元23基于相位偏移量运算单元22输出的相位偏移量，根据式(4)来校正由相关值运算单元20运算出的接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、k)的相位分量。
∠[AC(s，k)]-Δθ(s)    ...(4)
此外，相位校正单元23基于存储从定时控制单元21输出的校正后的可调整相关值意旨的定时信息，将具有在离散时刻k＝2Nr～(Nr+Nu)情况下的接收天线ANTs中的该校正后的相位分量的可调整相关值(参照式(5))，存储在存储单元24中。
|AC(s，k)|exp(j{∠[AC(s，k)]-Δθ(s)})    ...(5)
到来角度距离估计单元25基于具有在存储单元24中存储的各接收天线ANTs中的校正后的相位分量的可调整相关值AC(s、k)，进行目标的到来角度及距该目标的距离的估计运算。到来角度距离估计单元25的到来角度的估计运算，已经是公知的技术，例如通过参照上述非专利文献2就可实现。而且，到来角度距离估计单元25的距目标的距离的估计运算，通过参照下述参考非专利文献1就可实现。
(参考非专利文献1)J.J.BUSSGANG、et al.、‘A Unified Analysis ofRange Performance of CW，Pulse，and Pulse Dopper Radar’，Proceedings of theIRE，Vol.47，Issue 10，pp.1753-1762(1959)
例如，关于目标的到来角度，到来角度距离估计单元25基于接收天线ANTs中的相位分量得到校正的相关值，计算该接收天线中的接收信号功率。在该接收信号功率中，包含目标的到来角度的相位分量。到来角度距离估计单元25将该接收信号功率取最大值情况下的相位分量的角度估计作为该目标的到来角度。
此外，例如，关于距目标的距离，到来角度距离估计单元25基于接收天线ANTs中的相位分量得到校正的相关值，基于该相关值取最大值时的离散时刻和高频发送信号的发送时间之间的时间差，估计该目标的距离。
从以上，根据第1实施方式的雷达装置1，可以抑制对作为雷达装置的测定性能例如测定时间或测定距离的范围的影响而适当地运算以多个接收天线分别接收的接收信号和发送信号之间的相关值中的相位分量的相位偏移量。
此外，雷达装置1基于该适当地运算出的相位偏移量，校正各接收天线ANTs中的相关值的相位分量，从而可以抑制目标的到来角度及距离的测定精度的劣化。
而且，根据雷达装置1，与从前的雷达装置相比，不需要在开关单元11中设置用于校准的开关端口。由此，由于雷达装置1可以对每个高频发送信号的发送进行与相对接收天线ANTs的相位有关的校准，所以与从前的雷达装置相比，可以进行高精度的测定。
此外，根据雷达装置1，由于用于校准的发送信号和用于测定的发送信号是相同的，所以在信号处理单元17中不需要追加用于校准的相关运算单元就可以实施，不使电路结构复杂而可以实施。
[第1实施方式的变形例1]
在第1实施方式中，形成将各个接收天线ANT1s和开关单元11直接连接，该各个接收天线ANTs的接收信号输入到开关单元11的结构。在第1实施方式的变形例1中，形成通过射频接收单元的变频单元而将变频为基带的接收信号输入到开关单元的结构。
图3是表示第1实施方式的变形例1的雷达装置1a的内部结构的方框图。有关第1实施方式的变形例1的结构及动作，参照图3说明与第1实施方式的雷达装置1的不同，而省略说明有关与第1实施方式的雷达装置1相同的结构及动作。
在图3中，雷达接收单元3a包括：四个接收天线ANT1～ANT4；信号合成单元13a；射频接收单元14a；开关单元11a；开关控制单元12；以及信号处理单元17。
信号合成单元13a包括：输入接收天线ANT1的接收信号的信号合成单元13a1；输入接收天线ANT2的接收信号的信号合成单元13a2；输入接收天线ANT3的接收信号的信号合成单元13a3；以及输入接收天线ANT4的接收信号的信号合成单元13a4。此外，在信号合成单元13a1～13a4中，分别输入由衰减器4衰减后的高频发送信号。
各个信号合成单元13a1～13a4，与第1实施方式的信号合成单元13同样，将与该各个信号合成单元13a1～13a4连接的各个接收天线ANT1～ANT4接收的接收信号和由衰减器4衰减后的高频发送信号进行合成，将该合成的合成信号分别输出到射频接收单元14a的各射频接收单元14a1～14a4。
射频接收单元14a包括：输入从信号合成单元13a1输出的合成信号的射频接收单元14a1；输入从信号合成单元13a2输出的合成信号的射频接收单元14a2；输入从信号合成单元13a3输出的合成信号的射频接收单元14a3；以及输入从信号合成单元13a4输出的合成信号的射频接收单元14a4。
射频接收单元14a1～14a4与第1实施方式的射频接收单元14为同样的结构，与该射频接收单元14同样，将从信号合成单元13a1～13a4输出的合成信号作为输入并放大，将该放大的合成信号进行变频而生成由同相信号和正交信号构成的基带的接收信号。由各个射频接收单元14a1～14a4生成的接收信号被分别输入到开关单元11a。
在开关单元11a中，对每个该射频接收单元14a1～14a4设置对应的开关端口，以使该开关单元11a和各个射频接收单元14a1～14a4连接。
开关单元11a根据开关控制单元12的控制，依次地切换与射频接收单元14a1～14a4对应的各开关端口，选择单一的开关端口而连接到与该开关端口对应的射频接收单元14a。
开关单元11a通过该开关端口的切换，将从该选择出的射频接收单元14a所生成的基带的接收信号输出到信号处理单元17。以后的处理与第1实施方式是同样的。
如上所述，在第1实施方式的变形例1的雷达装置1a中，对各个接收天线ANT1～ANT4的每个接收天线设置信号合成单元13a及射频接收单元14a，所以与第1实施方式的雷达装置1相比，雷达接收单元3a的结构复杂。
但是，在开关单元11a中，对于由射频接收单元14a生成的基带的接收信号进行开关端口的切换。因此，与对高频的接收信号进行开关端口的切换的第1实施方式的雷达装置1相比，可以降低开关单元11a的切换时的接收信号的功率损失。
由此，根据第1实施方式的变形例1的雷达装置1a，与第1实施方式的雷达装置1相比，可以提高在测定期间中接收由目标反射的信号时的SNR(Signal Noise Ratio；信噪比)。其结果，根据雷达装置1a，可以提高测定期间中的目标的测定精度。
[第1实施方式的变形例2]
在第1实施方式中，形成将各个接收天线ANT1s和开关单元11直接连接，该各个接收天线ANTs的接收信号输入到开关单元11的结构。在第1实施方式的变形例2中，形成通过射频接收单元的变频单元变频为IF(Intermediate Frequency；中频)即中频的接收信号输入到开关单元的结构。
图4是表示第1实施方式的变形例2的雷达装置1b的内部结构的方框图。有关第1实施方式的变形例2的结构及动作，参照图4说明与第1实施方式的雷达装置1的不同，而省略说明有关与第1实施方式的雷达装置1相同的结构及动作。
在图4中，雷达接收单元3b包括：四个接收天线ANT1～ANT4；信号合成单元13b；射频接收单元14b；开关单元11b；开关控制单元12；中频(IF)接收单元26；以及信号处理单元17。
信号合成单元13b包括：输入接收天线ANT1的接收信号的信号合成单元13b1；输入接收天线ANT2的接收信号的信号合成单元13b2；输入接收天线ANT3的接收信号的信号合成单元13b3；以及输入接收天线ANT4的接收信号的信号合成单元13b4。此外，在信号合成单元13b1～13b4中，分别输入由衰减器4衰减后的高频发送信号。
各个信号合成单元13b1～13b4，与第1实施方式的信号合成单元13同样，将与该各个信号合成单元13b1～13b4连接的各个接收天线ANT1～ANT4接收的接收信号和由衰减器4衰减后的高频发送信号进行合成，将该合成的合成信号分别输出到射频接收单元14b的各射频接收单元14b1～14b4。
射频接收单元14b包括：输入从信号合成单元13b1输出的合成信号的射频接收单元14b1；输入从信号合成单元13b2输出的合成信号的射频接收单元14b2；输入从信号合成单元13b3输出的合成信号的射频接收单元14b3；以及输入从信号合成单元13b4输出的合成信号的射频接收单元14b4。
射频接收单元14b1～14b4与第1实施方式的射频接收单元14为同样的结构，与该射频接收单元14同样，将从信号合成单元13b1～13b4输出的合成信号作为输入并放大，将该放大的合成信号进行变频而生成中频的接收信号。由各个射频接收单元14b1～14b4生成的接收信号被分别输入到开关单元11b。
在开关单元11b中，对每个该射频接收单元14b1～14b4设置对应的开关端口，以使该开关单元11b和各个射频接收单元14b1～14b4连接。在开关单元11b中，根据开关控制单元12的控制，依次地切换与射频接收单元14b1～14b4对应的各开关端口。通过该切换，选择单一的开关端口，与该开关端口对应的射频接收单元14b和开关单元11b被连接。开关单元11b通过该开关端口的切换，将该选择出的射频接收单元14b所生成的中频的接收信号输出到中频接收单元26。
中频接收单元26包括：功率放大器27；以及变频单元28。中频接收单元26基于由振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍的定时时钟。中频接收单元26基于该生成的定时时钟进行动作。具体地说，功率放大器27将从开关单元11b输出的中频的接收信号作为输入，将该输入的接收信号的信号功率放大到规定的信号功率并输出到变频单元28。
变频单元28将从该功率放大器27输出的接收信号作为输入，将该输入的接收信号进行变频并且通过正交检波而将一部分接收信号的相位分量移相90[度]，从而生成由同相信号及正交信号构成的基带的接收信号。变频单元28将该生成的接收信号输出到信号处理单元17。以后的处理与第1实施方式是同样的。
如上所述，在第1实施方式的变形例2的雷达装置1b中，对各个接收天线ANT1～ANT4的每个接收天线设置信号合成单元13b及射频接收单元14b，所以与第1实施方式的雷达装置1相比，雷达接收单元3b的结构复杂。但是，在开关单元11b中，对于由射频接收单元14b生成的中频的接收信号进行开关端口的切换。因此，与相对高频的接收信号进行切换的第1实施方式的雷达装置1相比，可以降低开关单元11b的切换时的接收信号的功率损失。
由此，根据第1实施方式的变形例2的雷达装置1b，与第1实施方式的雷达装置1相比，可以提高在测定期间中接收由目标反射的信号时的SNR。其结果，根据雷达装置1b，可以提高测定期间中的目标的测定精度。
[第1实施方式的变形例3]
在第1实施方式中说明了与高频发送信号的发送周期Tr[秒]同步，每当该高频发送信号的发送时，由信号处理单元17运算各个接收天线ANTs中的相位偏移量。
在第1实施方式的变形例3中，在通过初始的设定，该各个接收天线ANTs中的相位偏移量的变动缓慢的情况下，形成将从最初的接收天线的测定期间中的高频发送信号的发送开始定时起至最后的接收天线的测定期间中的高频发送信号的发送结束定时作为切换周期，切换对信号合成单元有无输入由衰减器4衰减后的高频发送信号的结构。
图5是表示第1实施方式的变形例3的雷达装置1c的内部结构的方框图。图6是与第1实施方式的变形例3的雷达装置1c的动作有关的定时图。该图(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图。该图(b)是表示输入到信号合成单元13的高频发送信号的定时图的说明图。该图(c)是表示各个接收天线的测定期间的说明图。
有关第1实施方式的变形例3的结构及动作，参照图5及图6说明与第1实施方式的雷达装置1之间的不同，省略说明有关与第1实施方式的雷达装置1相同的结构及动作。
在图5中，雷达接收单元3c包括：四个接收天线ANT1～ANT4；开关单元11；第2开关单元29；开关控制单元12c；信号合成单元13；射频接收单元14；以及信号处理单元17。
第2开关单元29输入由衰减器4衰减后的高频发送信号。第2开关单元29将从最初的接收天线ANT1的测定期间的开始定时起至最后的接收天线ANT4的测定期间的结束定时作为切换周期。第2开关单元29，对每个该切换周期，根据开关控制单元12c的控制来切换对信号合成单元13有无输入该输入的高频发送信号。
具体地说，如图6(b)所示，开关控制单元12c将从最初的接收天线ANT1的测定期间的开始定时即时刻t0起至最后的接收天线ANT4的测定期间的结束定时即时刻t7作为切换周期。开关控制单元12c，对每个该切换周期，控制第2开关单元29，以使与高频发送信号的发送期间同步输入的衰减后的高频发送信号输入到信号合成单元13。
此外，开关控制单元12c在直至下一个同样的切换周期即时刻t8～t15的期间，控制第2开关单元29，以使与高频发送信号的发送期间同步输入的衰减后的高频发送信号不输入到信号合成单元13。以后的处理与第1实施方式是同样的。
由此，根据第1实施方式的变形例3的雷达装置1c，与第1实施方式的雷达装置1相比，可以同样地维持目标的到来角度及距离的估计精度。而且，根据雷达装置1c，存在通过第2开关单元29中断对信号合成单元13输入从衰减器4输出的高频发送信号的期间。在该期间中，雷达装置1c不需要进行各个接收天线ANTs中的相位偏移量的运算及相位校正等的运算。由此，雷达装置1c相比第1实施方式的雷达装置1，可以降低伴随该相位偏移量及相位校正等动作的耗电量。
[第1实施方式的变形例4]
在第1实施方式中，可通过雷达接收单元3的信号合成单元13以后的各单元的动作来校正接收信号中的相位偏移量。但是，在从该信号合成单元13以前的各单元即接收天线起至开关单元11的各系统间存在固定的相位误差的情况下，包含该固定的相位误差而难以校正。
在第1实施方式的变形例4中，形成预先测定在从各个接收天线至开关单元11的各系统间存在的固定的相位误差E(s)，由信号处理单元保持该测定的相位误差E(s)的结构。
信号处理单元17d包括：A/D变换单元18；基准发送信号生成单元19；相关值运算单元20；定时控制单元21；相位偏移量运算单元22；系统间固定相位差存储单元30；相位校正单元23；存储单元24；以及到来角度距离估计单元25。
系统间固定相位差存储单元30，在通过雷达装置1d开始用于目标的检测的测定前，预先测定在从各个接收天线ANTs至开关单元11的各系统间存在的固定的相位误差E(s)，存储该相位误差E(s)。该相位误差E(s)，例如对各个接收天线ANTs的每个接收天线进行测定，对应于该接收天线ANT以表形式来存储。
相位偏移量运算单元22在运算该各个接收天线ANTs中的相位偏移量时，取代上述式(2)，根据包含了系统间固定相位误差存储单元30中存储的、与该接收天线ANTs对应的系统间的固定的相位误差E(s)的式(6)，运算相位偏移量Δθ(s)。该运算后的处理与第1实施方式是同样的。
Δθ(s)＝∠[AC(s，Nr)AC*(s0，Nr)]-E(s)    ...(6)
由此，根据第1实施方式的变形例4的雷达装置1d，包含在从各个接收天线ANTs起至开关单元11的各系统间存在的固定的相位误差，可以更正确地校正该各个接收天线ANTs中的相位偏移量。因此，根据雷达装置1d，可以抑制目标的到来角度及距离的测定精度的劣化。
[第2实施方式]
在第2实施方式中，使用发送天线ANT0的指向性模式(pattern)的旁瓣或接收天线ANT1～ANT4的旁瓣等，在各个接收天线ANT1～ANT4可直接接收从发送天线ANT0发送的高频发送信号的位置，配置该发送天线ANT0及各接收天线ANT1～ANT4。而且，在第2实施方式中，将基准相位更新期间和通常期间构成的两个测定期间定期地重复，进行各个接收天线ANTs中的相位偏移量的运算及基于该运算出的相位偏移量的相关值的相位分量的校正。
在基准相位更新期间，与第1实施方式同样，通过使第2开关单元31成为接通(ON)状态而进行对信号合成单元13输入由衰减器4衰减的高频发送信号。而且，在输入到该信号合成单元13后，各个接收天线ANTs中的相关值的相位分量得到校正。此后，通过使第2开关单元31成为关断(OFF)状态而中断对信号合成单元13输入该衰减后的高频发送信号。在该状态下，该接收天线ANTs使用从发送天线ANT0直接接收的串扰信号，将在从该接收天线ANTs至开关单元11的各系统间存在的固定的相位误差作为基准相位Δθ(s)来运算。
在通常期间，在基准相位更新期间运算了基准相位Δθ(s)后，通过使第2开关单元31成为关断状态来中断对信号合成单元13输入由衰减器4衰减的高频发送信号。在该状态下，包含在基准相位更新期间之中运算的基准相位Δθ(s)，各个接收天线ANTs中的相关值的相位分量得到校正。
(第2实施方式的雷达装置1e中的基准相位更新期间的动作)
以下，说明第2实施方式的雷达装置1e的结构及基准相位更新期间的动作。
参照图8及图9说明有关第2实施方式的雷达装置1e的结构及动作。图8是表示第2实施方式的雷达装置1e的内部结构的方框图。图9是表示与雷达装置1e的基准相位更新期间的动作有关的定时图。
该图(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图。该图(b)是表示输入到信号合成单元13的高频发送信号的定时图的说明图。该图(c)是表示高频发送信号直接串扰到接收天线ANTs的情况下的串扰信号的定时图的说明图。该图(d)是表示各个接收天线ANTs的测定期间的说明图。
该图(e)是表示来自开关单元11的接收信号的输出和各个接收天线ANTs的测定期间的说明图。该图(f)是表示来自信号合成单元13的输出和各个接收天线ANT的测定期间及运算相位偏移量的定时的说明图。该图(g)是表示存储发送信号和接收信号之间的相关值的期间的说明图。
如图8所示，雷达装置1e包括：振荡器Lo；雷达发送单元2；雷达接收单元3e；发送天线ANT0；接收天线ANT1～ANT4；以及衰减器4。雷达发送单元2的结构及动作(参照图9(a))与第1实施方式是同样的，所以省略该雷达发送单元2的结构及动作的说明。此外，衰减器4的动作(参照图9(b))与第1实施方式是同样的，所以省略该衰减器4的动作的说明。
雷达接收单元3e包括：四个接收天线ANT1～ANT4；开关单元11；第2开关单元31；开关控制单元12e；信号合成单元13；射频接收单元14；以及信号处理单元17e。
射频接收单元14包括：功率放大器15；以及变频单元16。信号处理单元17e包括：A/D变换单元18；基准发送信号生成单元19；相关值运算单元20；定时控制单元21；基准相位存储单元32；相位偏移量运算单元22；相位校正单元23；存储单元24；以及到来角度距离估计单元25。
接收天线ANT1～ANT4构成基于四个接收天线ANT1～ANT4的阵列天线。接收天线ANT1～ANT4接收从雷达发送单元2发送的高频发送信号被目标反射的信号、以及从发送天线ANT0发送并直接串扰到该接收天线ANT1～ANT4中的微弱的高频发送信号(参照图9(c))。
直接串扰到该接收天线ANT1～ANT4中的微弱的高频发送信号，是基于发送天线ANT0的指向性模式的旁瓣或接收天线ANT1～ANT4的旁瓣等的信号。
如图8所示，第2实施方式的雷达装置1e的阵列天线的单元数设为4来说明，但该阵列天线的单元数不限定为4。
在开关单元11中，设置与每个该接收天线ANT1～ANT4对应的开关端口，以使该开关单元11和四个接收天线ANT1～ANT4分别连接。开关单元11根据开关控制单元12e的控制，依次切换接收被目标反射的信号的四个接收天线ANT1～ANT4的各开关端口，选择单一的开关端口，连接到与该开关端口对应的接收天线。开关单元11将从该选择出的接收天线接收的接收信号输出到信号合成单元13。
第2开关单元31根据开关控制单元12e来切换对信号合成单元13有无输入由衰减器4衰减的高频发送信号。
开关控制单元12e控制开关单元11，以在从发送天线ANT0发送的高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍N(N：整数)的周期中，依次地切换四个接收天线ANT1～ANT4。
在第2实施方式的基准相位更新期间，开关控制单元12e控制开关单元11，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍以上的周期N(N≥2的整数)中，依次地切换四个接收天线ANT1～ANT4。图9(d)是表示控制开关单元11，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期(N＝2)中依次地切换四个接收天线ANT1～ANT4的例子。
此外，开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期(2Tr)中，在前半部分的周期中的高频发送信号的发送期间中，对信号合成单元13输入由衰减器4衰减的高频发送信号。
开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期(2Tr)中，在后半部分的周期中的高频发送信号的发送期间中，对信号合成单元13不输入由衰减器4衰减的高频发送信号。
具体地说，如图9(b)及该图(d)所示，开关控制单元12e将接收由目标反射的信号的接收天线在时刻t0～t1期间切换为接收天线ANT1。而且，开关控制单元12e控制开关单元11，以在时刻t1～t2期间对信号合成单元13输出由接收天线ANT1接收的接收信号。
而且，开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期中，在前半部分的周期中的高频发送信号的发送期间即时刻t0～t1期间对信号合成单元13输入由衰减器4衰减的高频发送信号。
由此，时刻t1～t2期间，与第1实施方式同样成为接收天线ANT1的测定期间。而且，开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期(2Tr)中，在后半部分的周期中的高频发送信号的发送期间即时刻t1～t2期间对信号合成单元13不输入由衰减器4衰减的高频发送信号。
此外，时刻t0～t1及时刻t2～t3期间，与高频发送信号的发送期间同步，由接收天线ANT1接收因从发送天线ANT0发送的高频发送信号的发送天线ANT0的指向性模式的旁瓣或接收天线ANT1～ANT4的旁瓣等而串扰的串扰信号。该串扰信号的信号功率相比被衰减的高频发送信号的信号功率相当小。
由此，关于接收天线ANT1，在时刻t0～t2期间与第1实施方式同样，基于该接收天线ANT1中的基准发送信号和接收信号之间的相关值，运算相位偏移量得到校正的相关值。而且，关于接收天线ANT1，在时刻t2～t4期间起因于该接收天线ANT1中的该串扰信号的接收的系统间固定相位差作为基准相位Δφ(1)来运算。
此外，开关控制单元12e控制开关单元11，以在时刻t4～t5期间切换为接收天线ANT2，在时刻t5～t6期间由接收天线ANT2接收的接收信号输出到信号合成单元13。
而且，开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期中，在前半部分的周期中的高频发送信号的发送期间即时刻t4～t5期间中，对信号合成单元13输入由衰减器4衰减的高频发送信号。由此，时刻t5～t6期间，与第1实施方式同样成为接收天线ANT2的测定期间。
而且，开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍的周期中，在后半部分的周期中的高频发送信号的发送期间即时刻t6～t7期间中，对信号合成单元13不输入由衰减器4衰减的高频发送信号。
此外，时刻t4～t5及时刻t6～t7期间，与高频发送信号的发送期间同步，由接收天线ANT2接收因从发送天线ANT0发送的高频发送信号的发送天线ANT0的指向性模式的旁瓣或接收天线ANT1～ANT4的旁瓣等而串扰的串扰信号。该串扰信号的信号功率相比被衰减的高频发送信号的信号功率相当小。
由此，关于接收天线ANT2，在时刻t4～t5期间与第1实施方式同样，基于该接收天线ANT2中的基准发送信号和接收信号之间的相关值，运算相位偏移量得到校正的相关值。而且，关于接收天线ANT2，在时刻t6～t8期间起因于该接收天线ANT2中的该串扰信号的接收的系统间固定相位差作为基准相位Δφ(2)来运算。以后的其他接收天线ANT3及ANT4也是同样。
再有，如图9(e)所示，从开关单元11输出的接收信号，表示在时刻t0～t1、时刻t2～t3、时刻t4～t5、时刻t6～t7及时刻t8～t9中雷达装置1周围的噪声信号和上述串扰信号的合成信号。再有，该噪声信号的信号功率相比该串扰信号的信号功率非常微弱，从开关单元11输出的接收信号可以近似为该串扰信号。
此外，从开关单元11输出的接收信号，表示在时刻t1～t2、时刻t3～t4、时刻t5～t6及时刻t7～t8中该串扰信号和各测定期间(时刻t1～t2、时刻t3～t4、时刻t5～t6及时刻t7～t8)对应的接收信号(未图示)的合成信号。
信号合成单元13将通过第2开关单元31接通或关断了由衰减器4输出的高频发送信号的输入的信号、以及由开关单元11输出的接收信号进行合成，将该合成的合成信号输出到射频接收单元14的功率放大器15。
在第2开关单元31为接通状态的情况下，信号合成单元13将衰减器4的输出和来自开关单元11的输出进行合成。该情况下，开关单元11的输出中，包含通过发送或接收天线的旁瓣串扰的信号，在该信号的平均功率为Z[dB]的情况下，从信号合成单元输出的信号功率为(Y+Z)[dB]。
通过发送或接收天线的旁瓣串扰的信号的平均功率Z[dB]，通过进行包含了发送接收天线的旁瓣电平的天线模式设计，设为由射频接收单元14可接收的信号功率。再有，雷达发送信号的衰减器输出的信号功率Y，衰减到相比该区间的接收信号电平Z仍为足够高的电平(3dB～10dB)程度后，由雷达接收单元的信号合成单元进行混合。
但是，在雷达发送信号的自相关特性中有旁瓣的情况下，该旁瓣电平是在雷达测定期间未受到影响的电平，使雷达发送信号的衰减器输出的信号功率Y减小。此外，将雷达发送信号的衰减器输出进行混合的定时，与雷达发送信号同步，并且减少时间延迟来进行。
射频接收单元14的动作与第1实施方式是同样的，所以省略该射频接收单元14的动作的说明。
A/D变换单元18的动作与第1实施方式是同样的，所以省略该A/D变换单元18的动作的说明。
基准发送信号生成单元19的动作与第1实施方式是同样的，所以省略该基准发送信号生成单元19的动作的说明。
相关值运算单元20运算由接收天线ANTs接收的接收信号的复数信号x(s、k)和由基准发送信号生成单元19输出的基准发送信号r(n)之间的相关值AC(s、k)。这里，作为相关值，也假设如上述式(1)那样运算可调整相关值。
再有，在上述可调整相关值AC(s、k)的运算中，在由发送信号生成单元5生成的发送信号是由实数构成的基带的信号r(n)的情况下，基准发送信号使用该信号r(n)。此外，在由该发送信号生成单元5生成的发送信号是同相信号及正交信号构成的基带的信号r(n)的情况下，使用该信号r(n)的复数共轭值。
定时控制单元21基于通过衰减器4输入到信号合成单元13的从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒]结束的定时k0，该定时k0是结束相关值运算单元20的可调整相关值AC(s、k0)的运算的定时，将该可调整相关值的运算结束的定时信息通知给相位偏移量运算单元22。
如图9(f)所示，通过衰减器4，输入到信号合成单元13的从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒]结束的定时k0是时刻t1、t5及t9，相当于离散时刻k＝Nr。
此外，定时控制单元21对由接收天线ANTs接收的接收信号的复数信号x(s、k)和由基准发送信号生成单元19输出的基准发送信号r(n)之间的可调整相关值AC(s、k)，将由相位校正单元23校正的该可调整相关值AC(s、k)存储在存储单元24中的意旨的定时信息通知给相位校正单元23。其中，离散时刻k＝2Nr～(Nr+Nu)、及(Nr+Nu)+2Nr～(Nr+Nu)(参照图9(f))。
相位偏移量运算单元22基于通过衰减器4输入到信号合成单元13的从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒]已结束的来自定时控制单元21的定时信息(例子：时刻t1、t5及t9)，提取接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)、以及后述的基准接收天线ANTs0中的可调整相关值AC(s0、Nr)。
这里，在图8所示的四个接收天线ANT1～ANT4中，将作为用于运算相位偏移量基准的接收天线ANTs0记载为基准接收天线。而且，假设该基准接收天线ANTs0中的可调整相关值AC(s0、Nr)和该接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)是由相关值运算单元20已经运算的相关值。
相位偏移量运算单元22根据接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)和基准接收天线ANTs0中的可调整相关值AC(s0、Nr)，根据上述式(2)来运算该接收天线ANTs中的相位偏移量Δθ(s)。相位偏移量运算单元22将该运算出的相位偏移量Δθ(s)输出到相位校正单元23。
而且，相位偏移量运算单元22基于可调整相关值的运算结束这样的来自定时控制单元21的定时信息(例子：时刻t3、t7)，提取由相关值运算单元20运算出的串扰信号中的相关值AC(s、Nr+Nu+Nr+dt)。相位偏移量运算单元22从该提取出的相关值AC(s、Nr+Nu+Nr+dt)中，根据式(7)来校正上述相位偏移量Δθ(s)。而且，相位偏移量运算单元22将该接收天线ANTs(时刻t3的情况下为接收天线ANT1)和开关单元11之间的系统间的固定的相位误差，作为该接收天线ANTs中的基准相位Δφ(s)来运算。
这里，假设该接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr+Nu+Nr+dt)是由相关值运算单元20已经运算的相关值。
ΔΦ(s)＝∠[AC(s，Nr+Nu+Nr+dt)]-Δθ(s)    ...(7)
这里，如上所述，离散时刻k＝Nr+Nu+Mr+dt表示上述串扰信号由接收天线ANTs接收时的定时。这里dt[秒]表示从发送天线ANT0的旁瓣起通过接收天线的旁瓣直接地串扰并被接收的信号的到来时间的延迟。dt依赖于发送天线ANT0及接收天线ANT1～ANT4的配置(发送天线及接收天线间的距离)。但是，期望dt大于脉冲串中的一个脉冲宽度以上。
该情况下，基于通过衰减器4输入到信号合成单元13的来自发送天线ANT0的高频发送信号存在的期间Tw[秒]结束的定时信息，运算接收天线ANTs中的可调整相关值AC(s、Nr)时，可以减小重叠接收的串扰信号产生的影响来获得相关值。由此，可以更正确地运算基准相位。
相位校正单元23基于从相位偏移量运算单元22输出的相位偏移量，根据上述式(4)来校正由相关值运算单元20运算出的可调整相关值AC(s、k)。相位校正单元23将该校正过的可调整相关值AC(s、k)的相位分量存储在存储单元24中。
此外，相位校正单元23基于将由定时控制单元21输出的校正后的可调整相关值存储的意旨的定时信息，将在离散时刻k＝2Nr～(Nr+Nu)及(Nr+Nu+Nr)～2(Nr+Nu)的接收天线ANTs中具有该校正过的相位分量的可调整相关值(参照式(5))存储在存储单元24中。
到来角度距离估计单元25的动作与第1实施方式是同样的，所以省略该到来角度距离估计单元25的动作的说明。
(第2实施方式的雷达装置1e中的通常期间中的动作)
接着，有关第2实施方式的雷达装置1e的通常期间的动作，说明与上述基准相位更新期间的动作不同的内容，省略与该基准相位更新期间的动作相同的内容的说明。
开关控制单元12e控制开关单元11，以在从发送天线ANT0发送的高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍N(N：整数)的周期中，依次地切换四个接收天线ANT1～ANT4。在第2实施方式的通常期间中，与图9(d)同样，开关控制单元12e控制开关单元11，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的2倍(N＝2)的周期中，依次地切换四个接收天线ANT1～ANT4。
此外，开关控制单元12e控制第2开关单元31，以在通常期间中，中断对信号合成单元13输入由衰减器4衰减过的高频发送信号。
与第1实施方式的相关值运算单元20同样，相关值运算单元20运算接收天线ANTs中的上述串扰信号和基准发送信号之间的可调整相关值AC(s、Nr+dt)。
相位偏移量运算单元22基于由定时控制单元21输出的可调整相关值的运算结束的定时，提取接收天线ANTs中的上述串扰信号和基准发送信号之间的相关值AC(s、Nr+dt)，基于由基准相位存储单元32存储的基准相位Δφ(s)，根据式(8)来校正该接收天线ANTs的相位偏移量。
Δθ(s)＝∠[AC(s，Nr+dt)]-ΔΦ(s)    ...(8)
相位校正单元23基于由相位偏移量运算单元22输出的相位偏移量，根据上述式(4)来校正由相关值运算单元20运算出的可调整相关值AC(s、k)。相位校正单元23将该校正过的可调整相关值AC(s、k)的相位分量存储在存储单元24中。
此外，相位校正单元23基于将由定时控制单元21输出的校正后的可调整相关值存储的意旨的定时信息，将在离散时刻＝2Nr～(Nr+Nu)的接收天线ANTs中具有该校正过的相位分量的可调整相关值(参照式(5))存储在存储单元24中。
由以上，根据第2实施方式的雷达装置1e，与第1实施方式的雷达装置1同样，可以基于由目标反射而被接收天线ANTs接收的接收信号和基准发送信号之间的相关值，适当地运算该接收天线中的相位偏移量。
而且，根据该雷达装置1e，可以基于从发送天线ANT0直接串扰到接收天线ANTs中的串扰信号和基准发送信号之间的相关值，适当地运算该接收天线ANTs中的系统间的固定的相位误差。
由此，根据雷达装置1e，可以抑制对雷达装置的测定性能的影响而适当地运算接收天线ANTs和开关单元11之间的系统间的固定的相位误差、以及基于基准发送信号和接收信号之间的相关值的相位偏移量。
而且，根据雷达装置1e，即使在信号合成单元13的前级中接收天线ANTs和开关单元11之间的系统间的相位误差时间性变动的情况下，也可以实时地校正该相位误差。
此外，雷达装置1e基于该适当地运算出的相位误差及相位偏移，适当地校正各接收天线ANTs中的相关值的相位分量，从而可以抑制目标的到来角度及距离的测定精度的劣化。
而且，根据雷达装置1e，与第1实施方式的雷达装置1同样，与从前的雷达装置相比，不需要在开关单元11中设置用于校准的开关端口。由此，由于雷达装置1可以对每个高频发送信号的发送进行对接收天线ANTs的校准，所以与从前的雷达装置相比，可以进行高精度的测定。
[第3实施方式]
参照图11及图12说明第3实施方式的雷达装置1f的结构及动作。图11是表示第3实施方式的雷达装置1f的内部结构的方框图。
图12是与第3实施方式的雷达装置1f的动作有关的定时图。该图(a)是表示高频发送信号的定时图的说明图。该图(b)是表示从衰减器4输入到信号合成单元13的高频发送信号的定时图的说明图。该图(c)是表示各个接收天线ANT1～ANT4的测定期间的说明图。该图(d)是表示从信号合成单元13f输出的接收信号和各个接收天线ANT1～ANT4的测定期间的说明图。
该图(e)是表示来自信号合成单元13的输出和各个接收天线ANT1～ANT4的测定期间及运算相位偏移量的定时的说明图。该图(f)是表示存储发送信号和接收信号之间的相关值的期间的说明图。
如图11所示，雷达装置1f包括：振荡器Lo；雷达发送单元2；雷达接收单元3f；发送天线ANT0；接收天线ANT1～ANT4；以及衰减器4。雷达装置1f的结构除雷达接收单元3f外，与第1实施方式是同样的，所以省略它们的说明。以下，对于雷达装置1f中的雷达接收单元3f的结构，主要对不同的结构和动作进行说明。
如图12(a)所示，在通过雷达发送单元2从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒]中，作为基带的发送信号r(n)，假设存在Nr[个]的离散时间样本。而且，在不存在高频发送信号的期间(Tr-Tw)[秒]中，假设作为基带的发送信号r(n)存在Nu[个]的离散时间样本。
参数Tr是从发送天线ANT0发送的高频发送信号的发送周期[秒]。此外，如图12(a)所示，在时刻t0～t1期间、时刻t2～t3期间、时刻t4～t5期间、时刻t6～t7期间及时刻t8～t9期间中根据发送周期Tr而被周期性地发送，在时刻t1～t2期间、时刻t3～t4期间、时刻t5～t6期间及时刻t7～t8期间中不被发送。在时刻t9以后，高频发送信号的发送同样地重复。
如图12(b)所示，衰减器4与高频发送信号的发送期间同步，将从方向性耦合器10输出的高频发送信号的信号功率衰减到规定的信号功率Y[dB]。
雷达接收单元3f包括：四个接收天线ANT1～ANT4；发送信号切换单元40；开关控制单元12f；信号合成单元13f1～13f4；射频接收单元14f1～14f4；相位控制单元41；移相单元(PS：Phase Shift)42-1～42-4；信号加法运算单元33以及信号处理单元。射频接收单元14f包括：功率放大器15；以及变频单元16。信号处理单元17包括：A/D变换单元18；基准发送信号生成单元19；相关值运算单元20；定时控制单元21；相位偏移量运算单元22；相位校正单元23；存储单元24；以及到来角度距离估计单元25。
接收天线ANT1～ANT4构成基于四个接收天线ANT1～ANT4的阵列天线。接收天线ANT1～ANT4将被目标反射了从雷达发送单元2发送的高频发送信号后的信号和该雷达装置1周围的噪声信号作为接收信号接收。如图11所示，将第1实施方式的雷达装置1的阵列天线的单元数设为4来说明，但该阵列天线的单元数不限定为4。
在发送信号切换单元40中，通过开关控制单元12f的控制，依次地切换四个信号合成单元13f1～13f4的各开关端口。通过该切换，选择单一的开关端口，与该开关端口对应的信号合成单元13fq和发送信号切换单元40连接。这里，参数q取直至接收天线数的自然数，图11的情况下，q＝1～4。发送信号切换单元40对该选择出的信号合成单元13fq输出来自衰减器4的高频发送信号。
开关控制单元12f以高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍N(N：整数)的周期，依次地切换发送信号切换单元40的四个信号合成单元13f1～13f4的各开关端口。在第3实施方式中，表示了开关控制单元12控制发送信号切换单元40，以与高频发送信号的发送周期Tr[秒]相同的周期(N＝1)依次切换发送信号切换单元40的四个信号合成单元13f1～13f4的各开关端口的例子，但不限于此。
具体地说，开关控制单元12在时刻t0～t1期间进行切换，以使来自衰减器4的高频发送信号即发送信号切换单元40的输出被输入到该选择出的信号合成单元13f1。这里，考虑发送信号切换单元40中的切换转移时间ΔTsw，假设从早于时刻t0-ΔTsw的时刻进行切换动作。
开关控制单元12在时刻t2～t3期间进行切换，以使来自衰减器4的高频发送信号即发送信号切换单元40的输出被输入到该选择出的信号合成单元13f2。
开关控制单元12在时刻t4～t5期间进行切换，以使来自衰减器4的高频发送信号即发送信号切换单元40的输出被输入到该选择出的信号合成单元13f3。
开关控制单元12在时刻t6～t7期间进行切换，以使来自衰减器4的高频发送信号即发送信号切换单元40的输出被输入到该选择出的信号合成单元13f4。
以后，开关控制单元12同样地进行切换，以在高频发送信号的发送周期Tr[秒]和整数倍N(N：整数)的周期中输入到信号合成单元13fq。在信号合成单元13fq中，在通过发送信号切换单元40的结果不包含由衰减器4输出的高频发送信号的情况下，如图12(c)所示，成为仅从接收ANTq输出的接收信号。
另一方面，在信号合成单元13fq中，在通过发送信号切换单元40，包含由衰减器4输出的高频发送信号的情况下，如图12(d)所示，将从接收ANTq输出的接收信号和从衰减器4输出的高频发送信号进行合成，并将该合成的合成信号输出到射频接收单元14fq。这里，在从接收ANTq输出的接收信号的平均信号功率为Z[dB]的情况下，从信号合成单元13fq输出的合成信号的信号功率为(Y+Z)[dB]。
再有，通过发送信号切换单元40，在信号合成单元13fq中包含由衰减器4输出的高频发送信号的信号功率Y[dB]的情况下，优选衰减到相比在高频发送信号发送的时间(例子：时刻t0～t1等)中的由接收天线ANTs接收的信号功率仍为足够高的信号功率(例子：3[dB]～10[dB])的程度。因此，在从衰减器4输出的高频发送信号的功率不足的情况下，设置调整到规定的电平的电平调整单元取代衰减器4，通过包含在电平调整单元中的放大电路进行放大来应对。此外，电平调整单元也可以使用衰减器4来构成。
此外，在高频发送信号的自相关特性中存在旁瓣的情况下，优选衰减器4将从方向性耦合器10输出的高频发送信号的信号功率衰减到该旁瓣的电平对雷达装置1的测定期间不产生影响的信号功率。
射频接收单元14f1～14f4基于由振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍的定时时钟。射频接收单元14f1～14f4基于该生成的定时时钟进行动作。射频接收单元14f1～14f4将信号合成单元13f1～13f4合成的合成信号作为输入，将该输入的合成信号的信号功率放大到规定的信号功率，分别变频为基带信号。
而且，射频接收单元14f1～14f4通过正交检波而将一部分合成信号的相位分量移相90[度]，从而生成由同相信号及正交信号构成的基带的接收信号，并将生成的接收信号输出到移相单元(PS：Phase shifter)32。这里，将时刻t中的射频接收单元14fq的输出即同相信号I(t)及正交信号Q(t)构成的基带的接收信号记载为复数信号xq(t)＝Iq(t)+Qq(t)。
移相单元42-1～42-4将射频接收单元14f1～14f4的输出信号作为各自的输入，在输入的射频接收单元14f1～14f4的输出信号中分别附加相位控制单元41指示的相位旋转φ1～φ4。
信号加法运算单元33对移相单元42-1～42-4的各输出进行加法运算处理。这里，信号加法运算单元33的时刻t中的输出信号OS(t)可以如式(9)所示。再有，j是虚数单位。
OS ( t ) = Σ q = 1 4 x q ( t ) exp ( j φ q ) - - - ( 9 )
通过移相单元42-1～42-4及信号加法运算单元33的动作，雷达接收单元3f可以在规定方向上形成接收阵列天线的指向性。例如，在接收天线配置在间隔Dant中等间隔的直线上的情况下，φq＝(q-1)Dant·sinθ·2π/λ时，在θ方向上可以形成接收波束(接收阵列天线的指向性)。
相位控制单元41基于开关控制单元12f中的高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍N2(N2：整数)的每周期的控制信号，使相位旋转φ1～φ4周期性地可变。由此，在发送周期Tr[秒]的整数倍N2(N2：整数)的每周期中使接收波束可变。
A/D变换单元18对于信号加法运算单元33的输出进行离散时间k中的采样，从而将该接收信号变换为数字数据。这里，将在从衰减器4输出的高频发送信号通过发送信号切换单元40包含在信号合成单元13fq的情况下的、信号加法运算单元33输出的离散时间k中的接收信号，使用信号加法运算单元33输出的同相信号分量I(q、k)及正交信号分量Q(q、k)，表示为复数x(q、k)＝I(q、k)+jQ(q、k)的复数信号。再有，j是虚数单位。
而且，参数k表示与在高频发送信号中包含的基带的发送信号r(n)的样本数对应的离散时刻，在第3实施方式中，假设将发送信号发送的定时设为k＝1，k＝1～(Nr+Nu)。因此，如图12(e)所示，在时刻t0、时刻t2、时刻t4、时刻t6及时刻t8的定时中参数k＝1。而且，在时刻t1、时刻t3、时刻t5、时刻t7及时刻t9的定时中参数k＝Nr。
基准发送信号生成单元19与发送信号生成单元5的动作同步，与该发送信号生成单元5同样，基于由振荡器Lo生成的参考信号，生成将该参考信号倍增到规定倍的定时时钟。基准发送信号生成单元19基于该生成的参考信号，周期性地生成与发送信号生成单元5生成的发送信号相同的基带的基准发送信号r(n)。基准发送信号生成单元19将该生成的基准发送信号r(n)输出到相关值运算单元20。
相关值运算单元20运算信号加法运算单元33输出的离散时间k中的接收信号即复数信号x(q、k)和由基准发送信号生成单元19输出的基准发送信号r(n)之间的相关值AC(q、k)。这里，作为相关值，假设如式(1)那样运算可调整相关值。
可调整相关值AC(q、k)是信号加法运算单元33输出的离散时间k中的接收信号、即用具有规定方向的接收波束接收的接收信号(包含反射信号及噪声信号)和基准发送信号之间的离散时刻k中的相关值，式(1)中的星号(*)表示复数共轭运算符。可调整相关值AC(q、k)在k＝1～(Nr+Nu)的整个时间中都被运算。即，在从时刻t0至时刻t2、从时刻t2至时刻t4、从时刻t4至时刻t6、从时刻t6至时刻t8...的整个时间中都被运算。
再有，在上述可调整相关值AC(q、k)的运算中，在由发送信号生成单元5生成的发送信号是以实数构成的基带的信号r(n)的情况下，基准发送信号使用该信号r(n)。此外，在由该发送信号生成单元5生成的发送信号是同相信号及正交信号构成的基带的信号r(n)的情况下，基准发送信号使用该信号r(n)的复数共轭值。
定时控制单元21基于从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒](发送期间)结束的定时k0，将该可调整相关值AC(s、k0)的运算结束的定时信息通知给相位偏移量运算单元22，该定时作为相关值运算单元20的可调整相关值AC(s、k0)的运算结束的定时。
此外，定时控制单元21在高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍(N：整数)的周期中，将选定为依次切换发送信号切换单元40的四个信号合成单元13f1～13f4的各开关端口的定时的信号合成单元13f的信息通知给相位偏移量运算单元22和相位校正单元23。此外，定时控制单元21基于高频发送信号的发送周期Tr[秒]的整数倍N2(N2：整数)的周期的控制信号，将相位控制单元32中的相位旋转φ1～φ4周期性可变的定时和该相位的相位旋转量通知给相位偏移量运算单元22。
如图12(c)及该图(e)所示，从发送天线ANT0发送的高频发送信号存在的期间Tw[秒]结束的定时k0、以及相关值运算单元20的可调整相关值AC(q、k0)的运算结束的定时都在时刻t1、t3、t5、t7及t9，为相同的时刻，相当于离散时刻k0＝Nr。
此外，定时控制单元21对信号加法运算单元33输出的离散时间k中的接收信号、即以具有规定方向的接收波束接收的接收信号的复数信号x(q、k)和从基准发送信号生成单元19输出的基准发送信号r(n)之间的可调整相关值AC(q、k)，将由相位校正单元23校正的该可调整相关值AC(q、k)存储在存储单元24中的意旨的定时信息通知给相位校正单元23。其中，离散时刻k＝2Nr～(Nr+Nu)(参照图2(f))。
再有，离散时间k也可在k＝(Nr+1)～(Nr+Nu)的范围内设定。这里，定时控制单元21中的可调整相关值AC(q、k)存储在存储单元24中的离散时刻k的开始定时，假定不是检测在雷达装置1跟前存在的目标而是检测离开了规定距离[m]以上的目标，从而不是k＝Nr而设为k＝2Nr。
由此，由于不考虑无失真地接收来自在雷达装置1跟前存在的目标的较强的接收电平，所以可以将雷达装置1的雷达接收单元3的动态范围抑制得低。有关在存储单元24中存储定时控制单元21中的可调整相关值AC(q、k)的离散时刻k的开始定时，在以下各实施方式中也是同样的。
或者，离散时间k也可以在k＝(Nr+1)～(Nu)的范围内设定。由此，可调整相关值AC(q、k)中可以没有重叠高频发送信号的时间范围，可以防止发送信号直接地串入到雷达接收单元的情况下的雷达测定性能的劣化。
相位偏移量运算单元22基于可调整相关值的运算结束这样的、来自定时控制单元21的定时信息，在信号合成单元13fq中，通过发送信号切换单元40提取包含从衰减器4输出的高频发送信号的可调整相关值AC(q、Nr)、以及后述的基准接收天线ANTq0中的可调整相关值AC(q0、Nr)。
这里，在图11所示的四个接收天线ANT1～ANT4中，将包含作为用于运算相位偏移量的基准的信号合成单元13fq0的接收天线q0记载为基准接收天线。而且，假设该基准接收天线ANTq0中的可调整相关值AC(q0、Nr)、以及该接收天线ANTq中的可调整相关值AC(q、Nr)是由相关值运算单元20已经运算的相关值。
相位偏移量运算单元22从接收天线ANTq中的可调整相关值AC(q、Nr)和基准接收天线ANTq0中的可调整相关值AC(q0、Nr)中，根据式(10)运算该接收天线ANTq中的相位偏移量Δθ(q)。相位偏移量运算单元22将该运算出的相位偏移量Δθ(q)输出到相位校正单元23。
Δθ(q)＝∠[AC(q，Nr)AC*(q0，Nr)]    ...(10)
在式(10)中，参数q及参数q0表示接收天线的个数以下的自然数，参数s及s0表示1、2、3及4中的其中一个，星号(*)表示复数共轭运算符。
相位校正单元23基于从相位偏移量运算单元22输出的相位偏移量，根据式(11)校正由相关值运算单元20运算出的接收天线ANTs中的可调整相关值AC(q、k)的相位分量。
∠[AC(q，k)]-Δθ(q)-φq    ...(11)
此外，相位校正单元23基于存储从定时控制单元21输出的校正后的可调整相关值的意旨的定时信息，将具有在离散时刻k＝2Nr～(Nr+Nu)情况下的接收天线ANTq中的该校正后的相位分量的可调整相关值(参照式(12))存储在存储单元24中。
|AC(q，k)|exp(j{∠[AC(q，k)]-Δθ(q)-φq})    ...(12)
到来角度距离估计单元25基于具有在存储单元24中存储的各接收天线ANTq中的校正后的相位分量的可调整相关值AC(q、k)，进行目标的到来角度及距该目标的距离的估计运算。到来角度距离估计单元25的到来角度的估计运算，已经是公知的技术，例如通过参照上述非专利文献2就可实现。而且，到来角度距离估计单元25的距目标的距离的估计运算，通过参照上述参考非专利文献1就可实现。
例如，到来角度距离估计单元25，对于目标的到来角度，基于接收天线ANTq中的相位分量得到校正的相关值，计算该接收天线中的接收信号功率。在该接收信号功率中，包含目标的到来角度的相位分量。到来角度距离估计单元25将该接收信号功率取最大值情况下的相位分量的角度估计作为该目标的到来角度。
此外，例如，到来角度距离估计单元25，对于距目标的距离，基于接收天线ANTs中的相位分量得到校正的相关值，基于该相关值取最大值时的离散时刻和高频发送信号的发送时间之间的时间差，估计距该目标的距离。
从以上，根据第3实施方式的雷达装置1f，可以抑制对作为雷达装置的测定性能例如测定时间或测定距离的范围产生影响而适当地运算用多个接收天线分别接收的接收信号和发送信号之间的相关值中的相位分量的相位偏移量。
此外，雷达装置1f基于该适当地运算出的相位偏移量，校正各接收天线ANTq中的相关值的相位分量，从而可以抑制目标的到来角度及距离的测定距离的劣化。
此外，根据雷达装置1f，由于用于校准的发送信号和用于测定的发送信号相同，所以在信号处理单元17中不追加用于校准的相关运算单元就可以实施，可电路结构不复杂地实施。
再有，在第3实施方式中，移相单元42-q对射频接收单元14fq的输出即基带信号赋予相位旋转，但不限定于此，即使是对由射频接收单元14fq得到的高频信号、或中频信号赋予相位旋转的结构，也可得到同样的效果。或者，即使是在输入到射频接收单元14fq的振荡器Lo的信号中赋予相位旋转的结构，也可得到同样的效果。
再有，在第3实施方式中，移相单元42对射频接收单元14fq的输出即基带信号模拟地赋予相位旋转，但不限于此。图13是表示第3实施方式的变形例1的雷达装置1g的内部结构的方框图。
例如，图13所示的雷达接收单元3g使用多个A/D变换单元18-1～18-4，将由射频接收单元14f1～14f4得到的各自的基带信号变换为离散地采样的数字信号。而且，在雷达接收单元3g中，移相单元42-1～42-4对于离散地采样的数字信号赋予相位旋转。而且，与第3实施方式的雷达装置1f同样，信号加法运算单元33将移相单元42的输出进行加法运算。
根据以上那样的结构，在雷达装置1g中，也可以得到与第3实施方式的雷达装置1f同样的效果。在第3实施方式的变形例1中需要更多的A/D变换器，但可以数字式地赋予相位控制，所以可以进行精度高于模拟的相位控制的高精度的相位控制。
以上参照附图说明了各种实施方式，但不言而喻，本发明的雷达装置不限定于这样的例子。只要是本领域技术人员，则很清楚地知道在权利要求的范围所记载的范畴内，显然可想到各种变更实例或修正实例，这些实例当然属于本发明的技术范围。
再有，在本发明中，根据雷达装置1中的周围的测定环境等，在切换接收天线ANTs时该接收天线ANTs中的平均的接收信号功率的变动大的情况下，衰减器4也可以根据该平均的接收信号功率而使衰减量可变。
再有，本申请基于2010年7月16日提交的日本专利申请(特愿2010-161799)，其内容在这里作为参照而被引用。
工业实用性
本发明的雷达装置，作为对测定时间或测定距离的范围不产生影响而适当地校正多个天线中的相位偏移量，并抑制目标的到来角的估计精度的劣化的雷达装置是有用的。

Claims (13)

1.雷达装置，其以规定的发送期间和非发送期间构成的发送周期间歇地发送高频发送信号，使用多个接收天线接收被目标反射的信号，并从所述反射的信号来检测所述目标，该雷达装置包括：
发送信号生成单元，生成基带的发送信号；
射频发送单元，将所述发送信号生成单元生成的发送信号变换为高频发送信号；
方向性耦合器，根据规定的信号功率比分配由所述射频发送单元变换的高频发送信号；
电平调整单元，将所述方向性耦合器分配的高频发送信号调整到规定电平；
信号合成单元，将所述电平调整单元的输出信号和通过所述接收天线接收的接收信号进行合成；
射频接收单元，将所述信号合成单元所合成的信号变换为基带的接收信号；
基准发送信号生成单元，生成与所述发送信号生成单元生成的发送信号相同的基准发送信号；
相关值运算单元，运算所述基准发送信号生成单元生成的基准发送信号和所述射频接收单元变换的接收信号之间的相关值；
相位偏移量运算单元，根据所述多个接收天线中的特定的基准接收天线中的所述相关值和其他任何一个接收天线中的所述相关值，运算所述多个天线中的任意的接收天线中的相位偏移量；以及
相位校正单元，基于所述相位偏移量运算单元运算出的相位偏移量，校正所述任意的接收天线中的相关值的相位分量。
2.权利要求1所述的雷达装置，还包括：
开关单元，依次地切换所述多个接收天线，在所述多个接收天线中选择单一的接收天线，
所述信号合成单元在所述发送期间中将所述电平调整单元的输出信号和由所述开关单元选择的所述单一的接收天线接收的接收信号进行合成。
3.权利要求1所述的雷达装置，
所述信号合成单元具有
将所述电平调整单元的输出信号和用所述接收天线接收的接收信号进行合成的多个信号合成装置，
还具有在所述多个信号合成装置中选择一个装置，对所述选择出的信号合成装置输入所述电平调整单元的输出信号的发送信号切换单元。
4.权利要求2所述的雷达装置，还包括：
开关控制单元，与所述发送信号生成单元生成的发送信号的发送周期同步来控制所述开关单元。
5.权利要求4所述的雷达装置，还包括：
开关控制单元，与所述发送信号生成单元生成的发送信号的发送周期同步，控制依次切换所述多个信号合成装置的所述发送信号切换单元。
6.权利要求4或5所述的雷达装置，
所述电平调整单元将从所述方向性耦合器输出的高频发送信号衰减到仍充分高于所述发送期间中的接收信号的程度。
7.权利要求4至6中任何一项所述的雷达装置，还包括：
A/D变换单元，将所述射频接收单元变换的接收信号变换为数字数据。
8.权利要求4所述的雷达装置，还包括：
定时控制单元，通知由所述开关控制单元通过所述开关单元完成了所述接收天线的切换的定时，
所述相位偏移量运算单元基于所述定时控制单元的所述定时的通知，并基于所述相关值运算单元运算出的所述基准接收天线中的相关值和所述其他任何一个接收天线中的相关值，运算所述其他任何一个接收天线中的相位偏移量。
9.权利要求8所述的雷达装置，还包括：
存储单元，对每个所述接收天线存储由所述相位校正单元校正了所述相位分量的所述相关值；以及
到来角度距离估计单元，基于所述存储单元中存储的所述相关值，运算所述目标的到来角度及距离。
10.权利要求8或9所述的雷达装置，还包括：
第2开关单元，切换对所述信号合成单元有无中断输入由所述电平调整单元衰减的高频发送信号，
所述开关控制单元与依次切换所述多个接收天线的周期相匹配地控制所述第2开关单元，以使其切换对所述信号合成单元有无中断输入所述高频发送信号。
11.权利要求8或9所述的雷达装置，还包括：
系统间固定相位误差存储单元，存储从各个所述接收天线到所述开关单元为止的系统间固定相位误差，
所述相位偏移量运算单元包含在所述系统间固定相位误差存储单元中存储的系统间固定相位误差，来校正所述其他任何一个接收天线中的相位偏移量。
12.权利要求9所述的雷达装置，还包括：
第2开关单元，切换对所述信号合成单元有无中断输入由所述电平调整单元衰减的高频发送信号，
用所述接收天线接收的接收信号，包含所述发送的高频发送信号串扰到所述接收天线中的串扰信号，
所述相关值运算单元运算被所述第2开关单元中断对所述信号合成单元输入所述衰减的高频发送信号的、所述串扰信号到来的定时的所述接收天线中的所述相关值，
所述相位偏移量运算单元根据所述串扰信号到来的定时中所述相关值运算单元运算出的相关值的相位分量、以及完成了所述接收天线的切换的定时的所述接收天线中的相位偏移量，运算从所述接收天线到所述开关单元为止的系统间相位误差。
13.权利要求12所述的雷达装置，还包括：
基准相位存储单元，对每个所述接收天线存储由所述相位偏移量运算单元运算出的系统间相位误差作为基准相位值，
所述相关值运算单元运算串扰到所述接收天线中的串扰信号到来的定时的所述接收天线中的相关值，
所述相位偏移量运算单元根据所述串扰信号到来的定时的所述接收天线中的相关值的相位分量、以及所述基准相位存储单元中存储的所述基准相位值，运算所述接收天线中的相位偏移量，
所述相位校正单元基于所述相位偏移量运算单元运算出的相位偏移量，校正由所述相关值运算单元运算出的所述接收天线中的相关值的相位分量。
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