CN1396464A - 雷达装置 - Google Patents

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Abstract

一种雷达装置，调制信号生成电路29，用(b)中所示的三角波对VCO24进行频率调制，从而进行FM－CW方式雷达21的动作。信号处理电路30，由调制信号生成电路29生成(c)中所示的检测用调制信号并供给VCO24。在VCO24受到频率调制的高频信号，由发射天线22作为电波发射，经目标物的反射由接收天线23接收。在混频器26中由接收信号和高频信号产生差拍信号，通过差拍信号的频率，检测对应电压V1的频率偏移。若切换检测用调制信号得到压V1，就可得到对应不同电压V1的频率偏移，从而可以检测频率调制特性。

Description

雷达装置
技术领域
本发明涉及一种利用FM-CW方式等频率调制(FM)的雷达装置，特别是涉及到其频率调制特性的检测或校正。
背景技术
以往，具有如图16所示基本构成的FM-CW方式雷达1，主要安装在汽车上，应用于相撞报警、相撞防止或减轻、自动慢行控制(Auto-cruisecontrol)的车间距控制、以及自动驾驶等。图16(a)表示简要的电路结构，图16(b)表示调制信号波形。关于FM-CW方式的雷达的现有技术，例如公开在特开平5-40169号公告、特开平7-55942号公告、及特开平8-327728号公告等中。在特开平5-40169号公告中，公开了利用第2频率调制改善接受S/N比的技术。
如图16(a)所示，FM-CW方式雷达1的基本构成是，由发射天线2发射电波，通过接收天线3接收来自目标物等的反射电波。在发射天线2上，施加了由压控振荡器的VCO4所产生的毫米波段的高频信号。来自VCO4的激励发射天线2的高频信号的一部分，经耦合器5分支，在混频器6与来自接收天线3的接收信号混频。混频器6的输出信号，经带通滤波器的B.P.F.7选择后，在放大器8中被放大。由VCO4所产生的高频信号，相应来自调制信号生成电路9的调制信号电压电平而受到频率调制。
例如在毫米波段的FM-CW方式雷达1中，使用如图16(b)所示的几百Hz左右的三角波调制信号，产生最大频率偏移量为几十～几百MHz左右的FM调制波。作为调制信号，有时也采用锯齿波(线性脉冲波)。若VCO4的频率调制特性相对于调制信号电压电平的变化的线性良好时，由VCO4所产生的高频信号的频率也相应图16(b)线性地产生变化。接收天线3所接收的反射电波的频率，仅比施加到发射天线2的高频信号的频率，只滞后电波在到目标物的距离内往复的时间份。由VCO4产生对应图16(b)的三角波形的频率产生变化的高频信号，若到目标物的距离为一定时，在由混频器6所输出的信号中，含有对应电波在该距离内进行往复的时间的一定频率的差拍信号成分。通过B.P.F.7选择该差拍信号成分，并在放大器8中放大后，输入信号处理电路10，就可以计算出到目标物的距离。另外，当到目标物的距离产生变化时，在差拍信号的频率中会出现多普勒频移的影响，通过信号处理也可以算出相对速度。若设差拍信号的频率为fb、随距离而变的频率为fx、随相对速度而变的频率为fd，则
fb＝fx+fd。
在FM-CW方式雷达1中，在VCO4的频率调制特性对计测精度具有重要的影响。在特开平7-55924号公告中，公开了通过预测产生FM-CW雷达高频信号的压控振荡器的频率调制特性，用所计测的特性的逆函数进行校正，从而改善线性的技术。在特开平8-327728号公告中，公开了对调制信号进行校正，使FM-CW雷达装置所产生的高频信号频率变成三角波的技术。另外，在特开平6-34756号公告中，公开了当接收到来自雷达的电波时，通过发射经频率调制的电波进行应答的发射机应答器，对产生作为发射电波源的高频信号的压控振荡器的线性，用事先存储在存储器中的数据进行校正的技术。但是，在这些现有技术中，都没有关于如何对频率调制特性进行计测的直接的叙述。
图17表示在图16(a)所示的以往的FM-CW方式雷达1中用于计测调制频率特性，检测是否保持线性的简要构成。设置别的信号源11，通过耦合器12将来自VCO4的高频信号分支，在混频器13混合后进行下变换，由计数器14对与信号源11的频率差进行计数。除了这种下变换之外，还有对来自VCO的高频信号频率进行计数的方法。
安装在汽车上的FM-CW方式雷达1等，就震动或温度而言，是使用在苛刻的环境中。因此，频率调制的线性，即使在初期时良好，但存在在使用过程中产生劣化的可能性。当采用如图17所示的下变换器，作为安装在FM-CW方式雷达1自身中的、检测频率特性的线性的构成时，需要昂贵的毫米波频带的高频用信号源11和混频器13等。在对来自VCO4的高频信号的频率进行计数时，由于无法直接对毫米波频带进行计数，所以需要用分频器，但在毫米波频带进行动作的分频器非常昂贵，并且当分频比变大时计测精度将下降。
也就是说，要用图17所示的以往的方式，进行频率调制特性的检测或校正时，存在下列问题。
①发射频率越高，例如检波器和分频器等组成零件的价格变得越贵。
②发射频率越高，分频比越大则计测精度越差。
发明内容
本发明的目的是，提供一种能够以简单的构成实现频率调制特性的检测或校正的雷达装置。
本发明是发射经频率调制的高频信号，通过接收反射电波进行目标物的探测的雷达装置，其特征在于，包括：
生成可以控制变化状态的调制信号、供给高频发生装置的调制信号生成装置；
将高频发生装置所生成的高频信号、与反射电波的接收信号进行混合的混频装置；
控制调制信号生成装置，在事先给定的多个信号电平之间进行变化，并在各信号电平的事先给定的时间将所保持的检测用调制信号供给高频发生装置，输入来自混频装置的高频信号与接收信号的差拍信号并检测频率，并且，根据检测用调制信号的信号电平与频率之间的关系检测高频发生装置的频率调制特性的信号处理装置。
根据本发明，发射经频率调制的高频信号，并通过接收反射电波进行目标物的探测的雷达装置，包括调制信号生成装置、混频装置、及信号处理装置。调制信号生成装置，生成可以控制变化状态的调制信号、供给高频发生装置。混频装置，将高频发生装置所生成的高频信号、与反射电波的接收信号进行混合。信号处理装置，在事先给定的多个信号电平之间进行变化，并在各信号电平的事先给定的时间将所保持的检测用调制信号供给高频发生装置，输入来自混频装置的高频信号与接收信号的差拍信号并检测频率，并且，根据检测用调制信号的信号电平与频率之间的关系检测高频发生装置的频率调制特性。使调制信号生成装置所生成的检测用调制信号，在事先给定的多个信号电平之间进行变化，并在混频装置中与来自目标物的接收信号进行混频，检测出差的成分的信号的频率，求得检测用调制信号的信号电平与频率之间的关系，可以检测高频发生装置的频率调制特性。由于可以利用接收信号作为用于频率特性检测的高频信号源，混频装置也共用接收用的，所以能够以廉价的构成方便地检测频率调制特性。
另外，本发明的特征在于，还包括根据所述信号处理装置所检测的频率调制特性，对所述调制信号进行校正，使该频率调制特性不会超出事先给定的正常范围的调制特性校正装置。
依据本发明，由于是对调制信号进行校正使以廉价的构成能够方便地检测的调制频率特性不会超出事先给定的正常范围，所以也可以以廉价的构成，方便地进行频率调制特性的校正。
另外，本发明的特征在于，还包括根据所述信号处理装置所检测的频率调制特性，计算所述调制信号的信号电平为最大值时的频率、与最小值时的频率之间的差拍信号的频率调制幅度的幅度计算装置。
依据本发明，根据作为多个信号电平间的频率变化所检测的频率调制特性，可以计算出调制信号的信号电平为最大值时与最小值时的频率之差即频率调制幅度。
另外，本发明的特征在于，所述幅度计算装置，包括对所述差拍信号的频率进行计数的计数器。
依据本发明，由于用计数器对多个信号电平之间的频率变化进行计数，所以可以方便地计测频率的变化。
另外，本发明的特征在于，还包括根据所述幅度计算装置所算出的频率调制幅度，对所述调制信号进行校正，使该频率调制幅度成为事先给定的值的幅度校正装置。
依据本发明，也可以将频率调制特性的频率调制幅度，校正为事先给定的值。另外，在信号处理部进行距离运算时，也可以进行运算上的校正。
另外，本发明的特征在于，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在所述反射电波接收信号的电平高于事先给定的电平时进行校正。
依据本发明，由于是在接收信号的电平高于事先给定的电平时进行校正，所以可以稳定地进行校正。
另外，本发明的特征在于，还包括温度检测装置，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在温度检测装置检测出的温度为事先给定的温度时进行校正。
依据本发明，由于即使在由高频发生装置产生的高频信号的频率随温度产生变化时，当到达事先给定的温度时温度检测装置会进行校正，所以也可以降低温度的影响，使频率调制特性的精度提高。
另外，本发明的特征在于，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在所述目标物的距离为事先给定的距离范围时进行校正。
依据本发明，由于把接收信号的信号电平变低的可能性大的距离范围等，排除在事先给定的距离范围之外，使其不会进入校正处理，所以可以避免校正精度的下降。
另外，本发明的特征在于，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在所述目标物的相对速度为事先给定的速度范围内时进行校正。
依据本发明，由于是根据目标物的相对速度，并在其到达事先给定的速度范围时进行校正，所以可以提高校正精度。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，进行通常的雷达动作时，当接收来自所述目标物的反射电波的输入电平高于事先给定的基准电平时，进行所述频率特性的检测。
依据本发明，由于是在接收信号的输入电平高于事先给定的基准电平时进行频率调制特性的检测，所以可以专心于通常目标物的检测处理。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，当所述目标物的距离为事先给定的距离范围时，进行所述频率特性的检测。
依据本发明，由于是当到目标物的距离不在事先给定的距离范围内，就不进行频率调制特性的检测，所以可以专心于通常目标物的检测处理。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，当雷达开始动作后，在紧接着最初探测出所述目标物的时候，进行所述频率特性的检测，从而判断所述高频率发生装置是否在进行正常的调制动作。
依据本发明，由于是当最初探测到目标物可以接受反射电波时，判定频率生成装置的频率调制特性是否正常，所以如果发生异常可以在早期发现。
另外，本发明的特征在于，还包括针对由所述混频装置输入信号处理装置的所述高频信号与接收信号的差拍信号，产生用于降低频率的基准信号的基准信号源，
信号处理装置，根据基准信号输入经降低频率的差拍信号，检测所述频率特性。
依据本发明，由于是对通过混频装置所得到的高频信号与接收信号之间的差的成分，与基准信号源所产生的基准信号进行外差处理，从而降低频率，所以可以便于频率计测的进行。
另外，本发明的特征在于，所述基准信号源，包括产生作为所述基准信号的源头的基本信号发生装置，和
以多个可以切换的分频比，对由基本信号发生装置所产生的基本信号的频率进行分频，从而将其转换成基准信号的分频装置。
依据本发明，通过切换分频装置的分频比，切换对由基本信号发生装置产生的基本信号进行分频而得到的基准信号的频率，从而可以降低频率从而提高频率计测的精度。
另外，本发明的特征在于，所述基准信号源，包括多个基准信号生成装置，
选择其中任意一个基准信号生成装置，
通过所选择的基准信号生成装置生成所述基准信号。
依据本发明，通过切换多个基准信号生成装置，生成基准信号，并对通过切换所得到的信号成分进行比较能够断定计测的频率，因而可以提高精度。
另外，本发明的特征在于，所述基准信号源，包括根据事先设定的程序的运算处理产生所述基准信号的信号运算装置。
依据本发明，生成适合于频率计测的频率的基准信号，可以提高计测精度。
另外，本发明的特征在于，所述基准信号源，向所述信号处理装置供给用于信号运算处理的时钟信号。
依据本发明，由于可以通过共同的基准信号源，产生基准信号和向信号处理装置供给时钟信号，所以可以节省空间并将低成本。
另外，本发明的特征在于，所述基准信号的频率设定为，与来自所述目标物的接收信号的频率之差，处于雷达动作时的差拍信号频带内。
依据本发明，由于是用设定在差拍信号频带内的基准信号，所以降低了通过外差方式所得到的差拍信号的频率的频带，从而可以提高计测精度。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，至少进行局部的所述差拍信号的处理。
依据本发明，由于至少共用局部装置进行差拍信号的处理和频率特性检测的处理，所以可以简化、并廉价地实现整体构成。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，使保持所述检测用调制信号的信号电平的事先给定的时间，对应与所述目标物之间的距离进行变化。
依据本发明，对应与所述目标物之间的距离实现最佳频率调制特性的检测，可以提高检测精度。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，使保持所述检测用调制信号的信号电平的事先给定的时间，对应与所述目标物的相对速度产生变化。
依据本发明，根据与目标物的相对速度，可以提高频率特性的检测精度。
另外，本发明的特征在于，所述信号处理装置，根据因所述目标物的相对速度而产生的多普勒频移，检测所述高频信号与接收信号之间的差的成分的频率。
依据本发明，在安装于汽车等情况下，即使寻找相对静止状态的目标物较困难，但根据多普勒频移，可以高精度地检测频率调制特性。
附图说明
图1表示本发明实施例1的FM-CW方式雷达21的简略电路结构的方框图，以及调制信号及检测用调制信号的波形图。
图2表示在图1的实施例中，根据检测用调制信号，可以求得频率偏移的原理的时序图。
图3表示图1中的VCO24的频率调制特性一例的曲线。
图4是用图1中的调制信号生成电路29所生成的检测用调制信号的波形图及所得到的差拍信号的时序图。
图5是用图1中的调制信号生成电路29所生成的检测用调制信号的波形图及所得到的差拍信号的时序图。
图6表示本发明实施例2的FM-CW方式雷达31的简略电路结构的方框图。
图7表示本发明实施例3的FM-CW方式雷达41的简略电路结构的方框图。
图8表示本发明实施例4的FM-CW方式雷达61的简略电路结构的方框图。
图9表示本发明实施例5的FM-CW方式雷达71的简略电路结构的方框图。
图10表示在图8及图9的实施例中处理过程的流程图。
图11表示本发明实施例6的FM-CW方式雷达81的简略电路结构的方框图。
图12表示本发明实施例7的FM-CW方式雷达81的信号处理电路100的电路结构的方框图。
图13表示本发明实施例8的FM-CW方式雷达111的简略电路结构的方框图。
图14表示图13中的实施例的信号源12的构成一例的方框图。
图15表示本发明实施例9的FM-CW方式雷达121的简略电路结构的方框图。
图16表示现有的FM-CW方式雷达1的简略电路结构的方框图，以及调制信号的波形图。
图17表示在图16的FM-CW方式雷达中用于检测频率调制特性的电路结构方框图。
图中符号：21、31、41、61、71、81、111、121-FM-CW方式雷达；22-发射天线；23-接收天线；24-VCO；26、113、127-混频器；29、49-调制信号生成电路；30、40、50、70、80、90、100、120、130-信号处理电路；32-调制信号校正电路；42-D/A转换器；51-存储器；62、72、102、122-A/D转换器；63、124-DSP；73、103-微型计算机；74-检波电路；75-比较器；82-温度传感器；104-频率计数器；112、125-信号源；114-切换开关；116、117、118、119-振荡器；126-选通开关。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的各个实施例进行说明。在该实施例中，相应在先所说明的实施例的部分附加了相同的符号，并省略重复的说明。另外，在相互不重复的范围，也可以将多个实施例进行组合。也有进一步省略与在先的实施例相同的部分的叙述的情况。
图1表示本发明实施例1的FM-CW方式雷达21的简略电路结构，以及调制信号及检测用调制信号的波形。本实施例的FM-CW方式雷达21的基本构成，与图16所示的现有的FM-CW方式雷达1相同。也就是说，包括发射天线22、接收天线23、VCO24、耦合器25、混频器26、B.P.F.27、放大器28、调制信号生成电路29、以及信号处理电路30。发射天线22发射电波，接收天线23接收来自目标物的反射电波。在发射天线22上，施加有由压控振荡器的VCO24所产生的毫米波段的高频信号。来自VCO4的激励发射天线22的高频信号的一部分，经耦合器25分支，在混频器26与来自接收天线23的接收信号混频。混频器26的输出信号中的差拍信号，经带通滤波器的B.P.F.27选择后，在放大器28中被放大。由VCO24所产生的高频信号，根据来自调制信号生成电路29的调制信号电压电平受到频率调制。差拍信号，在信号处理电路30中经处理，算出目标物的距离或相对速度。
例如，在毫米波段的FM-CW方式雷达21中，使用如图1(b)所示的几百Hz的三角波调制信号，产生最大频率偏移量为几十～几百MHz左右的FM调制波。作为调制信号，有时也使用锯齿波(线性脉冲波)。FM-CW方式雷达21的通常动作，与图16所示的现有的FM-CW方式雷达1相同。在本实施例中，把来自调制信号生成电路29的、按如图1(c)所示的电压V1进行变化的矩形波检测用调制信号施加到VCO24，就可以检测VCO24的频率调制特性，相对于调制信号电压电平变化的线性是否良好。
图2表示获得相应图1(c)所示的矩形波检测用调制信号的频率调制偏移成分的原理。对应图1(c)所示的电压V1的变化，由VCO24可以获得频率偏移成分ΔF。该频率偏移成分ΔF，在图1(a)的A点可得到如图2(a)所示的信号波形，与发射天线22所发射的波形大致相同。在受到目标物反射在接收天线23所接收的图1(a)的B点，因电波的传播延迟，如图2(b)所示，相位产生滞后。在图1(a)所示的混频器26的输出一侧的C点，如图2(c)所示，只在传播延迟的期间，得到ΔF频率的差拍信号。如果与目标物之间的相对速度不为0，即使包括多普勒频移成分，也只有几kHz左右。由于差拍信号的频率ΔF，是几MHz～几十MHz，所以多普勒频移成分的影响很小。
图3表示图1(a)中的VCO24的频率调制特性一例。在调制信号的下限电压的最小值V1，与上限电压的最大值V2之间的频率偏移量，可以通过累加对应区间电压ΔVn的频率偏移ΔFn得出。作为使检测用调制信号的电压电平在V1与V2之间进行变化的方法，一般有如图4所示的阶梯状地进行变化的方法，和如图5所示的使脉冲状的峰值进行变化的方法。
图4(a)表示阶梯状变化的检测用调制信号的波形，(b)表示差拍信号的频率偏移。图5(a)表示脉冲状变化的检测用调制信号的波形，(b)表示差拍信号的频率偏移。在对应图4(a)的阶梯状电压变化的图4(b)的频率偏移中，调制幅度如下列式(1)所示，可通过累加各频率偏移成分求得。而对于如图5(a)所示的脉冲状的电压变化，图5(b)所示的最后的频率偏移成分就是累加值。调制幅度 ( Δf ) = Σ n = 1 m Δfn 式(1)
在本实施例中，将三角波调制信号，输入作为高频发生电路的VCO24，产生频率在变化的高频信号，通过发射天线22发射依据所生成的高频信号的无线电波，并接收反射电波进行目标物探测的这种FM-CW方式雷达21装置，包括作为调制信号生成装置的调制信号生成电路29、作为混频电路的混频器26、以及作为信号处理装置的信号处理电路30。调制信号生成电路29，生成可以控制变化状态的检测用调制信号供给VCO24。混频器26，将VCO24所产生的高频信号与反射电波的接收信号混频。信号处理电路30，如图4(a)或图5(a)所示，控制调制信号生成电路29，在事先给定的多个信号电平之间进行变化，并在各信号电平事先给定的时间将所保持的检测用调制信号供给VCO24。信号处理电路30，输入来自混频器26的高频信号与接收信号的差拍信号，对频率进行检测，根据检测用调制信号的信号电平与频率之间的关系，检测VCO24的频率调制特性。由于可以利用接收信号作为用于频率特性检测的高频信号源，混频器26也可共用接收用的，所以能够以廉价的构成方便地检测频率调制特性。
图6表示本发明实施例2的FM-CW方式雷达31的简略电路结构的方框图。在本实施例中，把在调制信号生成电路29生成的三角波等调制信号，在调制信号校正电路32中进行校正后供给VCO24。调制信号校正电路32，根据从信号处理电路40所得到的校正信号对调制信号进行校正。信号处理电路40，生成校正信号，与实施例1同样，使检测的频率调制特性不超出事先给定的正常范围。频率调制特性，对表示线性范围的线性度、和表示上下限的调制幅度进行校正。作为用于线性校正的电路，可以用曲线电路等。而对于调制幅度的校正，可以使用增益控制放大器或增益控制器等。调制信号校正电路32，若进行线性校正时则起到范围校正装置的作用，若对调制幅度进行校正时则起到调制特性校正装置的作用。
图7表示本发明实施例3的FM-CW方式雷达41的简略电路结构的方框图。在本实施例中，将D/A转换器42加入调制信号生成电路49，将代表从信号处理电路50得到的调制用数据的数字信号，转换成模拟信号后生成调制信号。信号处理电路50，与实施例1同样，检测频率调制特性，将对该特性进行校正的调制用数据存储于内部存储器51。在本实施例中，存储器51起到范围校正装置及幅度校正装置的作用。
在图6及图7所示的实施例中，由于是对调制信号进行校正，从而使以廉价的构成方便地可以检测的调制频率特性不超出事先给定的正常范围，所以也就能够以廉价的构成方便地进行频率调制特性的校正。
图8表示本发明实施例4的FM-CW方式雷达61的简略电路结构。在本实施例中，把由放大器28输出的差拍信号在A/D转换器62中转换成数字信号，通过作为数字信号处理器的DPS64或微型计算机的FFT处理63得到信号电平。FFT处理63是高速傅里叶变换处理，通过DSP64等的程序动作来实现。本实施例的信号处理电路70，包括A/D转换器62和DSP64。差拍信号的信号电平，可以通过任意的基准电平进行判定。
图9表示本发明实施例5的FM-CW方式雷达71的简略电路结构。在本实施例中，在检波电路74中对差拍信号进行检波，在比较器75中与基准信号进行比较后判断信号电平。输入比较器75的基准信号，是将差拍信号在A/D转换器72中转换成数字信号，并通过微型计算机73或DSP等运算处理进行设定的。本实施例的信号处理电路80，包括A/D转换器72和微型计算机73等。
图10表示在图8及图9的实施例中，对应接收信号的信号电平检测频率调制特性的处理过程。从步骤a0开始进行，在步骤a1进行作为通常的FM-CW雷达的差拍信号电平的计算。在步骤a2，判断差拍信号电平是否大于所设定的基准电平。当做出差拍信号电平大于所设定的电平的判断时，在步骤a3判断是否进行频率调制特性的检测。频率特性的检测，例如可以在启动电源后对最初检测的目标物进行，并没有必要一直进行。当在步骤a3得出要进行调制特性的检测的判断时，在步骤a4与实施例1同样，进行频率调制特性的检测处理。在步骤a5，判断检测结果中是否存在问题。如果有问题，在步骤a6，进行如实施例2或实施例3中的校正处理，或进行报警等的警报处理。如果在步骤a2得出不大于所设定的电平的判断、或在步骤a3得出不进行调制特性的检测的判断、或在步骤a5得出没有问题的判断时，则在步骤a7进行通常的FM-CW雷达处理。由于是在接收信号的输入电平大于事先给定的基准电平时进行校正，所以可以稳定地进行校正。
另外，在步骤a3，在最初探测到目标物能够接收到反射电波时，通过判断VCO24的频率调制特性是否正常，可以在早期发现是否产生异常。
图11表示本发明实施例6的FM-CW方式雷达81的简略电路结构。在本实施例中，用热敏电阻等温度传感器82检测VCO24附近等的温度，当VCO24的频率调制特性随温度变化时，也可以对应任意的温度进行校正，因而可以提高调制特性的精度。温度传感器82检测出的温度，送到信号处理电路90，可以进行与图6或图7的实施例同样的校正。另外，也可以当作为温度检测装置的温度传感器82检测出的温度为事先给定的温度时进行校正。即使在VCO24产生的高频信号的频率随温度产生变化的情况下，由于到达事先给定的温度时会进行校正，所以可以降低温度的影响，提高频率调制特性的精度。
另外，在本发明的各实施例中，最好使目标物的距离处于事先给定的距离范围时进行频率调制特性的检测或校正，使目标物的相对速度处于事先给定的速度范围时进行频率调制特性的检测或校正。通过把接收信号的信号电平变低的可能性大的距离范围等排除在事先给定的距离范围之外，所以在那种距离时不进行检测处理或校正处理，因而可以避免检测或校正的精度下降。对于相对速度也一样，根据目标物的相对速度，在进入事先给定的速度范围时进行检测或校正，因而可以提高精度。
图12表示本发明实施例7的FM-CW方式雷达81的信号处理电路100的局部电路结构。在本实施例中，与图9的实施例同样，将差拍信号在A/D转换器102中转换成数字信号后输入微型计算机103的同时，将在频率计数器104中对频率进行计数的结果输入微型计算机103。由于使用频率计数器104，所以可以方便地进行差拍信号的频率计测。
图13表示本发明实施例8的FM-CW方式雷达111的简略电路结构。在本实施例中，将FM-CW方式雷达的差拍信号，与信号源112所产生的基准信号在混频器113中进行外差式混频，可以进一步降低频率使频率计测变得简单。混频器113的输出，经B.P.F.114选择、放大器115放大后送到信号处理电路120。信号处理电路120，与上述各实施例同样，进行频率调制特性的检测或校正。
图14表示图13中的实施例的信号源12的构成一例。图14(a)包括切换开关114、分频器115’及振荡器116。振荡器116，是生成作为基准信号的源头的基本信号的基本信号发生装置。分频器115’，是通过切换开关114以能够切换的多个分频比对基本信号进行分频将其转换成基准信号的分频装置。在图14(b)中，是通过切换开关114切换多个振荡器117、118、119的输出。在图14(c)中，由信号处理电路120通过程序处理直接生成基准信号，送到混频器113。另外，也可以共同生成基准信号、和作为信号处理电路120动作基准的时钟信号。
如图14(a)所示，通过切换分频比，切换对基本信号发生装置所产生的基本信号进行分频而得到的基准信号频率，可以提高频率计测的精度。如图14(b)所示，具有多个振荡器117、118、119，当选择其中任意一个生成基准信号时，能够断定计测的频率，因而可以提高精度。如图14(c)所示，若通过根据事先给定的程序的运算处理生成基准信号，产生适合于频率计测的频率基准信号，因而可以提高计测精度。另外，若将基准信号、和信号处理电路120的时钟信号共用，就不需要再设置信号源113，因而可以节省空间并降低成本。
在图13的实施例中，基准信号的频率设定为，与来自目标物的接收信号频率之差处于雷达动作时的差拍信号带宽内。由于是用设定在差拍信号带宽内的基准信号，所以降低了经外差所得到的差拍信号的频率的频段，因而可以提高计测精度。另外，在图13中，信号处理电路120，至少部分地进行FM-CW方式雷达的差拍信号处理。由于是至少共用局部电路进行差拍信号的处理和频率调制特性的检测处理，所以可以简化、并廉价地实现整体的构成。
图15表示本发明实施例9的FM-CW方式雷达121的简略电路结构。在本实施例中，应用在特开平5-40169号公告中作为实施例2所公开的方法，可以提高接收信号的S/N。差拍信号的处理，是在A/D转换器122中进行数字转换后，在DSP124等进行FFT处理123。差拍信号，是通过将来自信号源125的调制信号送到选通开关126对接收信号进行频率调制后，从混频器26得到的，进而该差拍信号在混频器127中与调制信号混合并检波。本实施例的信号处理电路130，包括A/D转换器122及DSP124。
在上述所说明的各实施例中，最好使用图4(a)或图5(b)所示的检测用调制信号，使电压电平保持在V1～V2的范围的多个值的时间(t1、t2、t3、…、tn)，对应与目标物之间的距离或相对速度进行变化。由此，可以对应与目标物的距离或相对速度实施最佳频率调制特性的检测，从而提高检测精度。
另外，各实施例的信号处理电路，最好根据由目标物的相对速度而产生的多普勒频移，检测高频信号与接收信号的差的差拍信号成分的频率。在安装于汽车等情况下，即使寻找相对静止状态的目标物较困难，但根据多普勒频移，可以高精度地检测频率调制特性。
另外，在上述各实施例中，虽然对FM-CW方式的雷达进行了说明，但只要是利用频率调制的雷达，同样地可以应用本发明。
综上所述，根据本发明，利用来自目标物的接收信号，可以检测高频发生装置的频率调制特性。由于是利用接收信号作为用于频率特性检测的高频信号源，混频装置也共用接收用的，因而可以以廉价的构成方便地检测频率调制特性。
另外，根据本发明，由于是对调制信号进行校正使调制频率特性不超出事先给定的正常范围，所以可以以廉价的构成方便地进行频率调制特性的校正。
另外，根据本发明，由多个信号电平之间的频率变化可以算出频率调制幅度。
另外，根据本发明，由于是用计数器进行计数，所以可以方便地计测频率的变化。
另外，根据本发明，可以把频率调制特性的频率调制幅度，校正到事先给定的值。
另外，根据本发明，当接收信号的电平大于事先给定的电平时，可以进行稳定的校正。
另外，根据本发明，可以降低温度的影响，提高频率调制特性的精度。
另外，根据本发明，由于当目标物的距离处于正常的范围之外时不进行校正处理，所以可以避免校正精度的降低。
另外，根据本发明，根据目标物的相对速度，可以提高校正精度。例如通过将产生像路边的物体或对向汽车这种高相对速度成分的目标物排除在处理对象外，因而可以提高精度。
另外，根据本发明，在接收信号的输入电平不大于事先给定的基准电平时，可以专心于通常目标物的检测处理。因为是用通常的雷达动作时的信号电平判断是否进行频率调制特性的检测处理，所以可以减少检测处理的次数。
另外，根据本发明，在到目标物的距离超出事先给定的距离范围时，可以专心于通常的目标物检测处理。
另外，根据本发明，当高频发生装置的频率调制特性产生异常时，可以做到早期发现。
另外，根据本发明，由于是在混频装置得到的高频信号与接收信号之间的差的成分即差拍信号中，将基准信号源生成的基准信号进行外差化而降低频率，因而可以方便差拍信号的频率计测。
另外，根据本发明，通过切换多个分频比，可以降低频率，并可以提高频率计测的精度。
另外，根据本发明，通过切换多个基准信号，并对通过切换所得的信号成分进行比较，可以断定计测的频率，并可以提高精度。
另外，根据本发明，生成适于频率计测的频率基准信号，可以提高计测精度。
另外，根据本发明，共同地进行基准信号的产生和向信号处理装置的时钟信号供给，可以节省空间并将低成本。
另外，根据本发明，用设定在差拍信号频带内的基准信号，可以提高计测精度。
另外，根据本发明，至少共用局部装置进行差拍信号的处理和频率特性检测的处理，可以实现整体结构的简化、或降低成本等。
另外，根据本发明，对应与目标物的距离实施最佳频率调制特性的检测，可以提高检测精度。
另外，根据本发明，根据与目标物的相对速度，可以提高频率特性的检测精度。
另外，根据本发明，即使寻找相对静止状态的目标物很困难，根据多普勒频移，可以高精度地检测频率调制特性。

Claims (22)

1.一种雷达装置，发射经频率调制的高频信号，通过接收反射电波进行目标物的探测，其特征在于，包括：
生成调制信号、供给生成高频信号的高频发生装置，对高频信号进行调制的调制信号生成装置；
将高频发生装置所生成的高频信号、与反射电波的接收信号进行混合的混频装置；
控制调制信号生成装置，在事先给定的多个信号电平之间进行变化，并在各信号电平的事先给定的时间将所保持的检测用调制信号供给高频发生装置，检测由混频装置输入的高频信号与接收信号的差拍信号的频率，并且，根据检测用调制信号的信号电平与差拍信号的频率之间的关系检测高频发生装置的频率调制特性的信号处理装置。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，还包括根据所述信号处理装置所检测的频率调制特性，对所述调制信号进行校正，使该频率调制特性不会超出事先给定的正常范围的调制特性校正装置。
3.根据权利要求1或2所述的雷达装置，其特征在于，还包括根据所述信号处理装置所检测的频率调制特性，计算所述调制信号的信号电平为最大值时的频率、与最小值时的频率之间的差即频率调制幅度的幅度计算装置。
4.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，所述幅度计算装置，包括对所述差拍信号的频率进行计数的计数器。
5.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于，还包括根据所述幅度计算装置所算出的频率调制幅度，对所述调制信号进行校正，使该频率调制幅度成为事先给定的值的幅度校正装置。
6.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在所述反射电波接收信号的电平大于事先给定的电平时进行校正。
7.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，还包括温度检测装置，
所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在温度检测装置检测出的温度为事先给定的温度时进行校正。
8.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在所述目标物的距离为事先给定的距离范围时进行校正。
9.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，所述调制特性校正装置或所述幅度校正装置，在所述目标物的相对速度为事先给定的速度范围内时进行校正。
10.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，进行通常的雷达动作时，当接收来自所述目标物的反射电波的输入电平大于事先给定的基准电平时，进行所述频率特性的检测。
11.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，当所述目标物的距离处于事先给定的距离范围时，进行所述频率特性的检测。
12.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，当雷达开始动作后，在最初探测出所述目标物的时，立刻进行所述频率特性的检测，并判断所述高频率发生装置是否在进行正常的调制动作。
13.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，还包括针对由所述混频装置输入信号处理装置的所述高频信号与接收信号的差拍信号，产生用于降低频率的基准信号的基准信号源，
信号处理装置，根据基准信号输入经降低频率的差拍信号，检测所述频率特性。
14.根据权利要求13所述的雷达装置，其特征在于，所述基准信号源，包括产生作为所述基准信号的源头的基本信号发生装置，和
以多个可以切换的分频比，对由基本信号发生装置所产生的基本信号的频率进行分频，从而将其转换成基准信号的分频装置。
15.根据权利要求13所述的雷达装置，其特征在于，所述基准信号源，包括多个基准信号生成装置，
选择其中任意一个基准信号生成装置，
通过所选择的基准信号生成装置生成所述基准信号。
16.根据权利要求13所述的雷达装置，其特征在于，所述基准信号源，包括根据事先设定的程序的运算处理产生所述基准信号的信号运算装置。
17.根据权利要求13所述的雷达装置，其特征在于，所述基准信号源，向所述信号处理装置供给用于信号运算处理的时钟信号。
18.根据权利要求13所述的雷达装置，其特征在于，所述基准信号的频率设定为，与来自所述目标物的接收信号的频率之差，处于雷达动作时的差拍信号频带内。
19.根据权利要求18所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，至少进行局部的所述差拍信号的处理。
20.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，使保持所述检测用调制信号的信号电平的事先给定的时间，对应与所述目标物之间的距离进行变化。
21.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，使保持所述检测用调制信号的信号电平的事先给定的时间，对应与所述目标物的相对速度进行变化。
22.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，所述信号处理装置，根据所述目标物的相对速度而产生的多普勒频移，检测所述高频信号与接收信号的差拍信号的频率。
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