CN111051918A - 雷达装置以及具备该雷达装置的汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够不使用时间分辨率较高的检测电路、AD转换电路，而以简单的电路低成本且精度良好地测定目标物的俯仰角的雷达装置、以及具备该雷达装置的汽车。从发送天线(Tx)发送通过多值FSK调制得到的发送信号波(Stx)，且在目标物(7)反射并返回的反射波作为接收信号波(Srx)被接收天线(Rx(1)、…、Rx(n‑1)、Rx(n))接收。通过使用多值FSK作为调制方式，从而来自目标物(7)的接收信号波(Srx)与发送信号波(Stx)的差频成为目标物(7)的多普勒频率。因此，目标物(7)的俯仰角
Figure DDA0002397083400000011
不根据以往的接收信号波的频率，而根据发送信号波(Stx)的频率(fi)由运算器(6)运算。

Description

雷达装置以及具备该雷达装置的汽车
技术领域
本发明涉及具备计算目标物的俯仰角的功能的雷达装置以及具备该雷达装置的汽车。
背景技术
以往，作为这种雷达装置，例如有专利文献1所公开的船舶用雷达装置。在该雷达装置中，从天线发送发送波束，所以发送信号经由包含移相器等而成的俯仰角方向扫描部送至天线。天线通过在高度方向上层叠许多的天线元件而构成，并绕旋转轴旋转。发送信号是线性调频脉冲信号，被施加了直线状的频率调制。对于一个脉冲的发送波束来说，主波束的放射方向在频率较低的脉冲初始朝向最下方的俯角方向，随着发送信号的频率的增加朝向上方变化。在频率最高的脉冲终止期，其放射方向朝向最上方的仰角方向。由天线接收到的反射回波的接收信号成分通过俯仰角方向扫描部，且接收波束的俯仰角方向的角度与发送波束的角度一致的部分被送至接收部。
在接收部中，使用傅立叶转换等解析方法，检测各时间的接收信号的频率成分。根据检测出的接收信号的频率成分，可知是发送信号的对应的频率成分的反射回波，并求出发送波束的主波束朝向的俯仰角。另外，根据接收时间求出发送波束的电磁波往复的距离。在如这样的专利文献1所公开的船舶用雷达装置那样，对位于远距离的船舶那样的目标物进行测距的雷达装置中，即使是粗略的距离分辨率，若考虑目标物的大小则也不成为问题，所以能够延长线性调频脉冲期间。因此，也能够利用简单的电路构成实现与距离对应的时间差的测定。另外，随着每仰角方向的电力增加，接收灵敏度也提高。
另外，以往，也有专利文献2所公开的雷达装置。该雷达装置通过发送天线Tx1、Tx2和接收天线Rx1、Rx2、Rx3、Rx4全部将开口面的长边方向沿垂直方向配置而构成。两个接收天线Rx1、Rx2隔开元件间隔Lh沿水平方向配置，两个发送天线Tx1、Tx2沿水平方向配置为隔着两个接收天线Rx1、Rx2。并且，两个接收天线Rx3、Rx4以元件间隔Lv沿垂直方向配置，并且，与发送天线Tx2相邻地沿水平方向配置。根据沿水平方向配置的两个接收天线Rx1、Rx2的相位差求出目标物的方位角，根据沿垂直方向配置的两个接收天线Rx3、Rx4的相位差求出目标物的俯仰角。
专利文献1：日本特开2012-108075号公报
专利文献2：日本特开2012-98107号公报
相对于如专利文献1所公开的雷达装置那样，对位于远距离的船舶那样的目标物进行测距的雷达装置，在如车载雷达那样的检测比较近距离并且小型的目标物的情况下，与船舶那样的远距离的目标物相比需要提高距离分辨率和接收系统的时间分辨率。其结果，发送信号的线性调频脉冲期间变短，目标物的检测灵敏度与使发送信号成为频率偏移调制(FSK)波那样的连续波并发送的情况相比较劣化。另外，由于到达目标物的距离较短，所以为了检测发送信号波与反射波的时间差，需要时间分辨率较高的检测电路。例如，若将光速设为c，则到达目标物的距离R为6[m]的情况下的该时间差Δt为Δt＝2R/c＝40[nsec]。为了精度良好地测定该时间差，需要具备较高的取样频率的检测电路、AD(模拟/数字)转换电路的装置。另外，由于在仰角方向配置天线、或者追加接收系统(LNA、MIXER、IFAMP、FILTER)，而存在电路变得复杂，成本提高这样的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供能够不使用时间分辨率较高的检测电路、AD转换电路，而以简单的电路低成本且精度良好地测定目标物的俯仰角的雷达装置、以及具备该雷达装置的汽车。
因此，本发明构成一种雷达装置，具备：信号产生器，产生已偏移调制到多个频率的发送信号；阵列天线，发送将波束倾斜为与在信号产生器产生的发送信号的频率对应的俯仰角的发送信号波，并接收在目标物反射已发送的发送信号波并返回的反射波作为接收信号波；混合器，将发送信号波的评率以及接收信号波的频率转换为中间频率；运算器，根据发送信号波的频率计算目标物的俯仰角，并且按被偏移调制得到的多个频率中的每个频率来获取被转换为中间频率的发送信号波与接收信号波的相乘信号，并根据获取的相乘信号间的相位差计算到达目标物的距离，根据获取的相乘信号的频率计算与目标物的相对速度。
根据本构成，从阵列天线发送已偏移调制到多个频率的发送信号，且在目标物反射并返回的反射波作为接收信号波被阵列天线接收。因此，目标物的俯仰角不根据以往的接收信号波的频率，而根据发送信号波的频率由运算器运算。另外，发送信号被偏移调制到多个频率并从阵列天线发送，基于已知的多个发送频率对目标物的俯仰角进行运算。因此，即使在到达目标物的距离较短的情况下，也能够不使用时间分辨率较高的检测电路、AD转换电路，而利用简单的电路低成本且精度良好地测定目标物的俯仰角。
另外，根据本构成，通过按被偏移调制得到的多个频率中的每个频率来获取被转换为中间频率的发送信号波与接收信号波的相乘信号，从而除了目标物的俯仰角之外，还能够以简单的电路低成本且精度良好地测定到达目标物的距离以及与目标物的相对速度。
另外，本发明构成具备上述的雷达装置的汽车。
根据本发明，能够提供即使在到达目标物的距离较短的情况下，也能够不使用时间分辨率较高的检测电路、AD转换电路，而以简单的电路低成本且精度良好地测定目标物的俯仰角的雷达装置、以及具备该雷达装置的汽车。
附图说明
图1(a)是本发明的一实施方式所涉及的雷达装置的概略结构图，图1(b)是目标物的坐标。
图2是构成一实施方式所涉及的雷达装置的阵列天线的俯视图。
图3(a)是构成图2所示的阵列天线的单位天线的俯视图，图3(b)是表示从发送天线发送的发送信号波的俯仰角的说明图。
图4(a)是表示使从发送天线发送的发送信号波的频率变化时的俯仰角方向的指向性变化的图表，图4(b)是将图4(a)所示的图表中的各特性线的峰值附近的特性局部放大并表示的图表。
图5是表示图4所示的图表中的各特性线的取得峰值的俯仰角与取得该俯仰角的特性线的频率的关系的图表。
图6是表示一实施方式所涉及的雷达装置的发送信号的频率与俯仰角的相关关系的图表。
图7是按时间序列示出使一实施方式所涉及的雷达装置的发送信号的频率阶梯状地增加时的发送信号的频率变化的图表。
图8是表示构成一实施方式所涉及的雷达装置的阵列天线接收到的接收信号波的方位角的说明图。
图9是表示在一实施方式所涉及的雷达装置中得到目标物的俯仰角、方位角、距离、相对速度的流程的流程图。
图10是具备一实施方式所涉及的雷达装置的汽车的侧视图。
图11是具备一实施方式所涉及的雷达装置的其它状况的汽车的侧视图。
具体实施方式
接下来，对用于实施本发明的雷达装置的方式进行说明。
图1(a)是本发明的一实施方式所涉及的雷达装置1的概略结构图。
雷达装置1构成为具备RF(Radio Frequency：射频)信号产生器2、阵列天线3、混合器4、ADC(Analog to Digital Converter:模拟/数字转换器)5以及运算器6。RF信号产生器2是能够使信号频率按时间变化的信号产生器，产生已偏移调制到多个频率，也就是通过多值FSK(Frequency Shift Keying：频移键控)调制得到的发送信号。阵列天线3由发送天线Tx和接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)构成。发送天线Tx发送将波束倾斜为与在RF信号产生器2产生的发送信号的频率对应的俯仰角的发送信号波。接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)接收在目标物反射从发送天线Tx发送出的发送信号波并返回的反射波作为接收信号波。混合器4将发送信号波以及接收信号波的频率转换为中间频率IF(IntermediateFrequency)。ADC5将所输入的模拟信号转换为数字信号并输出。运算器6如后述那样，基于发送信号波以及接收信号波，计算目标物的俯仰角、目标物的方位角、到达目标物的距离以及与目标物的相对速度。
图1(b)是表示目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000041
目标物的方位角θ以及到目标物7为止的距离R的坐标。目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000042
是实线的箭头所示的目标物向量与xy平面在z轴方向上所成的角度，从xy平面仰视的角度为仰角，俯视的角度为俯角。方位角θ是在图中以虚线表示的目标物向量的向xy平面的投影向量与x轴所成的角度。到目标物7为止的距离R是从位于坐标的原点的雷达中心到目标物7为止的距离。
图2是表示阵列天线3的构成的俯视图。阵列天线3构成为被形成在同一平面上。一个发送天线Tx以及n个各接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)分别由图3(a)所示的单位天线3(i)构成，由配置为直线状的四个贴片天线元件p1、p2、p3、p4、和一个天线供电点Q构成。
发送天线Tx通过贴片天线元件p1、p2、p3、p4沿列方向直线状地配置，并使分别从天线供电点Q供电的信号频率的相位不同，来向俯仰角方向发送电波。另外，通过接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)在行方向上并排地配置，从而根据相邻的各接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)接收到的信号波的相位差，如后述那样计算目标物7的方位角θ。并且，根据供电到发送天线Tx的已知的发送信号的频率，如后述那样计算目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000053
构成单位天线3(i)的各贴片天线元件p1、p2、p3、p4隔开距离d的间隔在未图示的基板上形成。若将信号波的基板内的波长设为λ(f)，并将天线编号设为m，则从各贴片天线元件p1、p2、p3、p4发送的信号波的相位η1(0≤η1≤π)由下面的(1)式表示。
[数1]
Figure BDA0002397083380000051
这里，对于天线编号m来说，贴片天线元件p1为1，贴片天线元件p2为2，贴片天线元件p3为3，贴片天线元件p4为4。由于基板所具有的介电常数εS，信号波的基板内的波长λ(f)由以下的(2)式表示，与自由空间内的波长λ0(f)相比较短。
[数2]
Figure BDA0002397083380000052
另外，从各贴片天线元件p1、p2、p3、p4发送的信号波的相位η2使用发送信号波被发送的俯仰角
Figure BDA0002397083380000054
由以下的(3)式表示。
[数3]
Figure BDA0002397083380000061
图3(b)是表示该俯仰角
Figure BDA0002397083380000062
的说明图。从各贴片天线元件p1、p2、p3、p4分别发送(3)式所表示的相位η2的信号波Stx。发送信号波Stx被向相对于水平方向H角度
Figure BDA00023970833800000610
的俯仰角方向发送。若如图3(a)所示在贴片天线元件p1取发送信号波Stx的相位零点O，则连接各发送信号波Stx的相位零点O的直线L与各贴片天线元件p1、p2、p3、p4的配置方向成角度
Figure BDA0002397083380000063
并与各发送信号波Stx的发送方向正交。根据将贴片天线元件p1、p2、p3、p4间的距离d·(m-1)作为斜边的直角三角形的
Figure BDA00023970833800000611
以几何方式如(3)式那样表示相位η2。
因为由(1)式表示的各贴片天线元件p1、p2、p3、p4的相位η1与由(2)式表示的各贴片天线元件p1、p2、p3、p4的相位η2应该相同，所以通过以下的公式转换导出(4)式。
[数4]
η2＝η1
Figure BDA0002397083380000064
Figure BDA0002397083380000065
Figure BDA0002397083380000066
即，发送信号波Stx的俯仰角
Figure BDA0002397083380000067
被表示为频率f的函数
Figure BDA0002397083380000068
图4(a)是表示使从发送天线Tx发送的发送信号波Stx的频率f变化时的俯仰角方向的指向性变化的图表。该图表的横轴是俯仰角
Figure BDA0002397083380000069
纵轴是信号强度dB(arb.unit)。另外，21根特性线表示使发送信号波Stx的频率f在70GHz～90GHz每1GHz变化时的发送天线Tx的指向性变化。图4(b)是将该图(a)所示的图表中的各特性线的峰值附近的特性局部放大并表示的图表，该图表的横轴以及纵轴与该图(a)的图表相同。
图5所示的图表是表示图4所示的图表中的各特性线的取得峰值的俯仰角
Figure BDA0002397083380000071
与取得该俯仰角
Figure BDA0002397083380000072
的特性线的频率f的关系的图表，是相对于发送频率f将俯仰角
Figure BDA0002397083380000073
曲线化后的图表。该图表的横轴是频率f(GHz)，纵轴是俯仰角
Figure BDA0002397083380000074
(deg)。根据该图表以及(4)式，可以理解能够进行根据施加给发送天线Tx的发送信号的频率f使波束向俯仰角方向倾斜的设计。
在雷达装置中进行的发送信号的调制方式已知有各种方式，但在本实施方式中，通过多值FSK的方式对发送信号实施调制。在多值FSK中，如图6的图表所示，使发送信号的频率f离散地变化为f(1)、f(2)、…、f(n-1)、f(n)，使根据频率f由(4)式运算出的俯仰角
Figure BDA0002397083380000075
变化为
Figure BDA0002397083380000076
Figure BDA0002397083380000077
该图表的横轴是发送信号的频率f(Hz)，纵轴是俯仰角
Figure BDA0002397083380000078
(deg)。在一般的FSK中使用切换二值(f1，f2)的方法，但在本实施方式中频率f如上述那样取为多值。
图7的图表是按时间序列示出在一次的测定中使发送信号的频率f从f(1)分n次阶梯状地增加至f(n)时的发送信号的频率变化的图表。该图表的横轴是时间(sec)，纵轴是发送信号的频率f(Hz)。离散地在区间(1)发送频率f(1)的信号，在区间(2)发送频率f(2)的信号，在区间(n-1)发送频率f(n-1)的信号，在区间(n)发送频率f(n)的信号。而且，在各区间，在运算器6中进行从发送天线Tx发送的以下的(5)式所示的发送信号波电压Vtx与接收天线Rx接收到的以下的(6)式所示的接收信号波电压Vrx的相乘。
这里，Atx是发送信号波电压Vtx的振幅，Arx是接收信号波电压Vrx的振幅，
Figure BDA0002397083380000079
是发送信号波电压Vtx的相位，ω1(＝2πf1)是发送信号波电压Vtx的角频率，R是到目标物7为止的距离，v是与目标物7的相对速度，c是光速。
[数5]
Vtx＝Atx cos(ω1t+φ1)…(5)
Figure BDA00023970833800000710
以下的(7)式示出在混合器4中转换为中间频率if并由未图示的低通滤波器(LPF)实施了滤波后，通过运算器6在各区间中进行的发送信号波电压Vtx与接收信号波电压Vrx的相乘信号Vtx×Vrx。这里，c是光速。
[数6]
Figure BDA0002397083380000081
上述的(7)式是时间TCPI(参照图7)的if(1)信号～if(n)信号的n个组，第一项表示基于与目标物7的相对速度v的多普勒频率，第二项表示基于距离R的相位。另外，第i个if(i)信号中的第一项的(2fiv/c)表示if(i)信号的频率fif,i，第二项的(2Ri/2fi/c)表示if(i)信号的相位
Figure BDA0002397083380000082
通过使用该if信号的组和已知的频率f(f(1)、f(2)、…、f(n-1)、f(n))，能够根据第一项通过以下的(8)式得到与目标物7的相对速度v，并根据第二项通过以下的(9)式得到距离R。
[数7]
Figure BDA0002397083380000083
Figure BDA0002397083380000084
即，运算器6按被偏移调制得到的多个频率中的各频率f(1)、f(2)、…、f(n-1)、f(n)来获取被转换为中间频率if的发送信号波电压Vtx与接收信号波电压Vrx的相乘信号Vtx×Vrx，并根据获取的相乘信号if(1)、if(2)、…、if(n-1)、if(n)间的相位
Figure BDA0002397083380000085
之差通过(9)式计算到目标物7为止的距离R，并根据获取的相乘信号if(1)、if(2)、…、if(n-1)、if(n)的频率fif,i通过(8)式计算与目标物7的相对速度v。
另外，与图3(b)所示的俯仰角
Figure BDA0002397083380000086
相同地在图8表示目标物7的方位角，在各接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)分别接收以下的(10)式所表示的相位ξn的信号波Srx。这里，d是接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)间的距离，n是接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)的系统编号。
[数8]
Figure BDA0002397083380000091
接收信号波Srx从相对于水平方向H角度θ的方位角方向到来。若在接收天线Rx(1)取为接收信号波Srx的相位零点O，则连接各接收信号波Srx的相位零点O的直线L与各接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)的配置方向成角度θ，并与各接收信号波Srx的到来方向正交。根据将接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)间的距离d·(n-1)作为斜边的直角三角形的sinθ，以几何方式如(10)式那样表示相位ξn。根据构成阵列天线3的各接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)接收到的接收信号波Srx间的相位ξn之差，通过运算器6根据以下的(11)式计算目标物7的方位角。这里，ξi、ξi+1是系统编号i、i+1的接收天线Rx(i)、Rx(i+1)中的接收信号波Srx的相位。
[数9]
Figure BDA0002397083380000092
另外，FSK频率(f(1)、f(2)、…、f(n-1)、f(n))如(4)式所示那样相当于发送信号波Stx的俯仰角，所以若将供电至系统编号i的发送天线Tx的发送信号波Stx的发送频率设为fi，则由以下的(12)式表示目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000095
[数10]
Figure BDA0002397083380000093
即，目标物7的俯仰角通过运算器6根据发送信号波Stx的频率fi从(12)式计算。
图9是表示得到上述的目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000094
方位角θ、距离R、相对速度v的流程的流程图。根据已知的发送信号波Stx的发送频率fi由(12)式得到目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000101
另外，根据对作为时间的函数的中间信号if(1、2、…、n-1、n)(t)进行傅立叶转换(FFT)作为频率的函数得到的中间频率信号IF(f)的相位差∠IF(f)由(9)式得到到目标物7为止的距离R。另外，根据接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)接收到的接收信号波Srx间的相位ξn之差由(11)式得到目标物7的方位角。另外，根据中间频率信号IF(f)的峰值│IF(f)│由(8)式得到与目标物7的相对速度v。
根据这样的本实施方式所涉及的雷达装置1，从发送天线Tx发送通过多值FSK进行调制后的发送信号波Stx，且在目标物7反射并返回的反射波作为接收信号波Srx被接收天线Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)接收。这样通过使用多值FSK作为调制方式，从而来自目标物7的接收信号波Srx与发送信号波Stx的差频成为目标物7的多普勒频率。因此，目标物7的俯仰角不根据以往的接收信号波的频率而如上述那样根据发送信号波Stx的频率fi由运算器6运算。
另外，发送信号波Stx被偏移调制为多个频率f(1)、f(2)、…、f(n-1)、f(n)并从阵列天线3发送，并基于已知的多个发送频率f(1)、f(2)、…、f(n-1)、f(n)对目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000102
进行运算。因此，即使在到目标物7为止的距离R较短的情况下，也能够不使用纳秒量级的时间分辨率较高的检测电路、AD转换电路，而利用简单的电路低成本且精度良好地测定目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000103
例如，目标物7的多普勒频率在目标物7以速度10m/sec进行移动的情况下，在发送频率24GHz下成为1.6KHz。因此，能够使用来自低速的ADC5的运算结果，在运算器6中，以目标物7的上述俯仰角
Figure BDA0002397083380000104
为首，简单地得到方位角θ、距离R以及相对速度v。
另外，能够通过施加给发送天线Tx的信号的频率将发送波束的俯仰角
Figure BDA0002397083380000105
限制在任意的范围，所以能够抑制由于来自地面等的杂波受到的影响。另外，与使用进行频率调制得到的连续波的FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave：调频连续波)雷达进行比较，在本实施方式所涉及的雷达装置1中，通过多值FSK调制以离散的频率发送信号，所以能够以较高的分辨率进行目标物7的检测。
另外，根据本实施方式所涉及的雷达装置1，通过按被偏移调制得到的多个频率中的各频率f来获取被转换为中间频率的发送信号波电压Vtx与接收信号波电压Vrx的相乘信号Vtx×Vrx，从而除了目标物7的俯仰角
Figure BDA0002397083380000106
之外，还能够利用简单的电路低成本且精度良好地测定到目标物7为止的距离R以及与目标物7的相对速度v。
另外，目标物7的方位角θ也能够通过单脉冲相位方式、波束形成器、Capon法、MUSIC等精度良好地进行计算，但通过本实施方式所涉及的雷达装置1，根据接收信号波Srx间的相位ξn之差计算目标物7的方位角，从而能够利用简单的算法不增大电路规模，而简单并低成本地计算目标物7的方位角。
另外，根据本实施方式所涉及的雷达装置1，能够通过使施加给形成在同一平面上的阵列天线3的发送信号的频率f可变，来使波束向俯仰角方向倾斜并对发送信号进行发送。因此，即使不如专利文献1所记载的雷达装置那样，为了使波束向俯仰角方向倾斜而附加与阵列天线3不同的移相器等，也能够使用形成在同一平面上的阵列天线3使波束向俯仰角方向倾斜。
并且，根据本实施方式所涉及的雷达装置1，能够根据由形成在同一平面上的阵列天线3发送的发送信号波Stx的频率fi，检测目标物7的俯仰角。因此，不需要如专利文献2所记载的雷达装置那样，为了检测目标物7的俯仰角，而设置沿垂直方向配置的接收天线Rx3、Rx4，能够使阵列天线3小型化。因此，不会有由于为了维持天线的安装面积，而减少检测水平方向的方位角θ的天线面积，确保检测俯仰角
Figure BDA0002397083380000111
的天线面积，从而水平方向的角度分辨率产生与减少的水平方向的天线对应的劣化的情况。另外，也没有由于新追加检测俯仰角的天线面积，且随着天线的追加而低噪声放大器(LNA)、乘法器(MIXER)、中间频率放大器(IFAMP)、滤波器等接收系统也追加，而装置的占有面积增加，阻碍雷达装置1的小型化以及低消耗电力化的情况。
此外，虽然在本实施方式中，对由四个贴片天线元件p1、p2、p3、p4构成阵列天线3的单位天线3(i)的情况进行了说明，但也可以增加构成单位天线3(i)的贴片天线元件的元件数。该情况下，发送信号波Stx的波束宽度变窄，目标物7的检测分辨率提高。另外，虽然在本实施方式中，对由贴片天线元件p1、p2、p3、p4构成阵列天线3的情况进行了说明，但也可以将喇叭天线等配置为阵列状来构成。通过这样的各构成也能够起到与本实施方式所涉及的雷达装置1相同的作用效果。
本发明所涉及的雷达装置1适合利用于检测比较近距离的目标物的车载雷达等。
图10是具备上述的雷达装置1作为车载雷达的汽车11的侧视图。雷达装置1安装于汽车11的车体的例如前方等，并从发送天线Tx朝向汽车11的行进方向前方发送发送信号波Stx。接收天线Rx接收在目标物例如在前方行驶的汽车12反射从发送天线Tx发送的发送信号波Stx并返回的反射波作为接收信号波Srx。运算器6基于发送信号波Stx以及接收信号波Srx，计算目标物的俯仰角、目标物的方位角、到达目标物的距离以及与目标物的相对速度。
另外，图11是具备上述的雷达装置1作为车载雷达的其它状况下的汽车11的侧视图。在该状况下，窨井的盖14在路面13异常地突出。从雷达装置1朝向汽车11的行进方向前方发送的发送信号波Stx被窨井的盖14反射，并作为接收信号波Srx被接收天线Rx接收。运算器6基于发送信号波Stx以及接收信号波Srx，将窨井的盖14作为目标物，计算其俯仰角等。
根据本构成，能够提供具备即使在到达目标物的距离较短的情况下，也能够不使用时间分辨率较高的检测电路、AD转换电路，而利用简单的电路低成本且精度良好地测定目标物的俯仰角等的雷达装置1的汽车12。因此，能够迅速地检测在汽车11的紧前面行驶的汽车12、在汽车11的前方的路面13异常地突出的窨井的盖14等，预先避免危险。
附图标记说明
1…雷达装置，2…RF信号产生器，3…阵列天线，Tx…发送天线，Rx(1)、…、Rx(n-1)、Rx(n)…接收天线，3(i)…单位天线，p1、p2、p3、p4…贴片天线元件，4…混合器，5…ADC，6…运算器，7…目标物，11、12…汽车，13…路面，14…窨井的盖。

Claims (4)

1.一种雷达装置，具备：
信号产生器，产生已偏移调制到多个频率的发送信号；
阵列天线，发送将波束倾斜为与在上述信号产生器产生的发送信号的频率对应的俯仰角的发送信号波，并接收在目标物反射已发送的发送信号波并返回的反射波作为接收信号波；
混合器，将发送信号波的频率以及接收信号波的频率转换为中间频率；以及
运算器，根据发送信号波的频率计算目标物的俯仰角，并且按被偏移调制得到的多个频率中的每个频率来获取被转换为中间频率的发送信号波与接收信号波的相乘信号，并根据获取的相乘信号之间的相位差计算到达目标物的距离，根据获取的相乘信号的频率计算与目标物的相对速度。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，
具备根据构成上述阵列天线的各天线所接收到的接收信号波之间的相位差计算目标物的方位角的运算器。
3.根据权利要求1或者2所述的雷达装置，其特征在于，
上述阵列天线构成为各天线被形成在同一平面上。
4.一种汽车，其特征在于，
具备权利要求1～3中任意一项所述的雷达装置。
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