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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine FM-CW-Radarvorrichtung, die eine frequenzmodulierte
(FM) kontinuierliche Welle (CW) als Signal zum Senden verwendet,
und speziell eine DBF-Radarvorrichtung, die digitale Strahlenformung
durchführt.
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Eine
konventionelle DBF-Radarvorrichtung umfasst Folgendes: einen Senderteil
zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle als Sendesignal; eine
Array-Antenne, die
eine Mehrzahl von Antennenelementen zum Empfangen der von einem
Objekt reflektierten elektromagnetischen Welle als empfangenes Signal
umfasst; eine Mehrzahl von mit den jeweiligen Antennenelementen
verbundenen Eingangsanschlüssen;
einen Ausgangsanschluss, der durch ein Schaltmittel mit einem von
einer Mehrzahl von Eingangsanschlüssen selektiv verbunden ist; und
einen Empfängerteil,
in dem das von dem Ausgangsanschluss erhaltene empfangene Signal
abwärtsgewandelt
wird, indem ein Abschnitt des gesendeten Signals und das resultierende
Differenzsignal, das die Differenz zwischen dem gesendeten Signal und
dem empfangenen Signal repräsentiert,
in ein digitales Signal umgewandelt wird, wobei der Abstand zum
Objekt oder seine relative Geschwindigkeit durch vorgeschriebenes
Verarbeiten des von dem Empfängerteil
erhaltenen digitalen Signals erkannt wird (siehe z.B. Veröffentlichung
der japanischen ungeprüften
Patentanmeldung Nr. 11-160423).
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Ein
weiteres Beispiel für
ein derartiges System wird in EP-A-1076244 offengelegt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine DBF-Radarvorrichtung
bereitzustellen, die hochgenaue Messungen erzielen kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine frequenzmodulierte Dauerstrichradarvorrichtung
vorgesehen, die Doppler-Strahlenformung durchführt und welche ein Sendesignal
von einem Senderteil abstrahlt und das von einem Objekt reflektierte
genannte Sendesignal durch Umschalten zwischen einer Mehrzahl von
Antennen empfängt,
wobei
die genannte Mehrzahl von Antennen in eine Mehrzahl von
Gruppen aufgeteilt ist, und wobei
die genannte Radarvorrichtung
Folgendes umfasst:
einen Wahlschalterteil mit einer Mehrzahl
von Wahlschaltern, jeweils zum sequentiellen und selektiven Schalten
von Ausgangsanschlüssen
der genannten Mehrzahl von Antennen, die in einer entsprechenden der
genannten Gruppen enthalten ist, zum Verbinden mit einem Eingangsanschluss;
eine Mehrzahl von Kanälen,
die jeweils einen A-D-Wandler und einen Abwärtswandlungsteil zum Abwärtswandeln
eines empfangenen Signals haben, das von jeder der genannten Antennen über einen
entsprechenden der genannten Mehrzahl von Wahlschaltern an den genannten
Eingangsanschluss angelegt wurde; und einen digitalen Signalverarbeitungsteil
zum Empfangen eines Ausgangs von dem genannten A-D-Wandler von jedem
der genannten Kanäle,
um den Abstand zu dem genannten Objekt oder seine relative Geschwindigkeit
zu erkennen; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Mehrzahl
von Antennen, die in jeder der genannten Gruppen enthalten sind,
eine gemeinsame Antenne ist, wobei die oder jede gemeinsame Antenne
Teil von wenigstens zwei der genannten Gruppen bildet, und dadurch,
dass der digitale Signalverarbeitungsteil ferner ausgeführt ist,
um Korrekturen auf der Basis der Korrelation zwischen den jeweiligen
Ausgängen
von jedem der genannten Kanäle
anzuwenden, die das gleiche Signal von der genannten wenigstens
einen gemeinsamen Antenne empfingen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können, weil
wenigstens eine der Mehrzahl von Antennen von der Mehrzahl von Kanälen gemeinsam
benutzt wird, durch Anwenden von Korrekturen hoch genaue Messungen
erzielt werden.
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Die
obige Aufgabe und die obigen Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen
in Bezug auf die Begleitzeichnungen offensichtlicher, wobei:
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1A, 1B und 1C Darstellungen zum
Erläutern
des Prinzips von FM-CW-Radar sind, wenn die relative Geschwindigkeit
in Bezug auf das Ziel 0 ist;
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2A, 2B und 2C Darstellungen zum
Erläutern
des Prinzips von FM-CW-Radar sind, wenn die relative Geschwindigkeit
in Bezug auf das Ziel v ist;
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3 eine
Darstellung ist, die ein Konfigurationsbeispiel für das FM-CW-Radar
zeigt;
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4 eine
Darstellung ist, die die Grundkonfiguration eines DBF-Radars (DBF:
digitale Strahlenformung) zeigt;
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5 eine
Darstellung ist, die ein modifiziertes Beispiel für das DBF-Radar
zeigt;
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6 eine
Darstellung ist, die einen Signalausgang von einem Schaltsignalgenerator
und eine Wellenform zum Erläutern
des Antennenschaltbetriebs zeigt;
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7 eine
Darstellung ist, die die Wellenformen von abwärtsgewandelten Signalen zeigt;
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8 eine
Darstellung ist, die eine Ausgestaltung einer Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9 eine
Darstellung ist, die die Konfiguration eines Verzweigungsmittels
zeigt;
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10 eine
Darstellung ist, die eine Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
für den
Fall zeigt, in dem die Zahl der Kanäle 3 ist;
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11A und 11B Darstellungen
zum Erläutern
sind, wie Korrekturen angewendet werden.
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Bevor
die Radarvorrichtung der vorlegenden Erfindung beschrieben wird,
wird das Prinzip von FM-CW-Radar und das Prinzip von DBF-Radar beschrieben.
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Ein
FM-CW-Radar (frequenzmoduliertes Dauerstrichradar) misst den Abstand
zu einem Zielobjekt, wie einem vorausfahrenden Fahrzeug, durch Senden
einer kontinuierlichen Welle, die z.B. in einem Dreieckmuster frequenzmoduliert
ist. Spezieller wird die gesendete Welle vom Radar von dem voraus befindlichen
Fahrzeug reflektiert und das reflektierte Signal wird empfangen
und mit dem gesendeten Signal gemischt, um ein Überlagerungssignal (Radarsignal)
zu erzeugen. Dieses Überlagerungssignal
wird zum Analysieren der Frequenz mit schneller Fourier-Transformation berechnet.
Das frequenzanalysierte Überlagerungssignal
weist eine Spitze auf, bei der die Leistung dem Ziel entsprechend
groß wird. Die
dieser Spitze entsprechende Frequenz wird Spitzenfrequenz genannt.
Die Spitzenfrequenz trägt
Informationen über
Abstand, und die Spitzenfrequenz unterscheidet zwischen dem steigenden
Abschnitt und dem fallenden Abschnitt der FM-CW-Dreieckwelle auf
Grund des Doppler-Effekts, der mit der relativen Geschwindigkeit
in Bezug auf das voraus befindliche Fahrzeug assoziiert ist. Den
Abstand und die relative Geschwindigkeit in Bezug auf das voraus
befindliche Fahrzeug erhält
man aus den Spitzenfrequenzen in dem steigenden und fallenden Abschnitt. Wenn
mehr als ein Fahrzeug vorausfährt,
wird für
jedes Fahrzeug ein Paar Spitzenfrequenzen im steigenden und fallenden
Abschnitt erzeugt. Das Bilden von Paaren von Spitzenfrequenzen im
steigenden und fallenden Abschnitt wird Paarbildung genannt.
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1A, 1B und 1C sind
Darstellungen zum Erläutern
des Prinzips von FM-CW-Radar, wenn die relative Geschwindigkeit
in Bezug auf das Ziel 0 ist. Die gesendete Welle ist eine Dreieckwelle,
deren Frequenz sich wie von einer durchgezogenen Linie in 1A gezeigt ändert. In
der Figur ist f0 die Mittenfrequenz der gesendeten Welle, ?f ist
die FM-Modulationsbreite und Tm ist die Wiederholungsperiode. Die
gesendete Welle wird vom Ziel reflektiert und von einer Antenne
empfangen; die empfangene Welle ist in 1A mit
einer gestrichelten Linie dargestellt. Die Umlaufzeit T zu und von
dem Ziel wird mit T = 2r/C angegeben, worin r der Abstand (Reichweite)
des Ziels und C die Geschwindigkeit der Funkwellenausbreitung ist.
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Hier
ist die empfangene Welle gegenüber dem
gesendeten Signal gemäß dem Abstand
zwischen dem Radar und dem Ziel frequenzverschoben (d.h. erzeugt
eine Überlagerung).
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Die
Frequenzkomponente fb des Überlagerungssignals
kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: fb
= fr = (4??f/C?Tm) rworin fr die reichweitenbedingte (abstandsbedingte) Frequenz
ist.
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2A, 2B und 2C sind
dagegen Darstellungen zum Erläutern
des Prinzips von FM-CW-Radar, wenn die relative Geschwindigkeit
in Bezug auf das Ziel v ist. Die Frequenz der gesendeten Welle ändert sich
wie mit einer durchgezogenen Linie in 2A gezeigt.
Die gesendete Welle wird vom Ziel reflektiert und von der Antenne
empfangen; die empfangene Welle ist in 2A mit
einer gestrichelten Linie dargestellt. Hier ist die empfangene Welle
gegenüber
dem gesendeten Signal gemäß dem Abstand
zwischen dem Radar und dem Ziel frequenzverschoben (d.h. erzeugt
eine Überlagerung). In
diesem Fall findet eine Doppler-Verschiebung statt, weil die relative
Geschwindigkeit in Bezug auf das Ziel v ist, und die Überlagerungsfrequenzkomponente
fb kann mit der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: Fb
= fr ± fd
= (4??f/C?Tm) r ± (2?f0/C)
vworin fr die abstandsbedingte Frequenz ist und fd die geschwindigkeitsbedingte
Frequenz ist.
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Die
Symbole in der obigen Gleichung haben die folgenden Bedeutungen:
- fb:
- Sendeüberlagerungsfrequenz
- fr:
- Reichweitenfrequenz
(Abstandsfrequenz)
- fd:
- Geschwindigkeitsfrequenz
- f0:
- Mittenfrequenz der
gesendeten Welle
- ?f:
- Frequenzmodulationsbreite
- Tm:
- Modulationswellenperiode
- C:
- Lichtgeschwindigkeit
(Geschwindigkeit der Funkwelle)
- T:
- Umlaufzeit der Funkwelle
zu und vom Zielobjekt
- r:
- Reichweite (Abstand)
zum Zielobjekt
- v:
- Relative Geschwindigkeit
in Bezug auf das Zielobjekt
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3 ist
eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel für das FM-CW-Radar
zeigt. Wie gezeigt, legt ein Modulationssignalgenerator MOD ein Modulationssignal
an einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO zur Frequenzmodulation
an und die frequenzmodulierte Welle wird von einer Sendeantenne
AT abgestrahlt, während
ein Abschnitt des gesendeten Signals getrennt und in einen Mischer
MIX gespeist wird. Das vom Ziel reflektierte Signal wird von einer
Empfangsantenne AR empfangen und das empfangene Signal wird im Mischer
MIX mit dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
VCO gemischt, um ein Überlagerungssignal
zu erzeugen. Das Überlagerungssignal
wird durch einen Filter F geschickt und von einem A-D-Wandler in
ein digitales Signal umgewandelt; das digitale Signal wird dann
an einen digitalen Signalprozessor DSP angelegt, in dem Signalverarbeitung
wie eine schnelle Fourier-Transformation
auf das digitale Signal angewendet wird, um den Abstand und die
relative Geschwindigkeit zu erhalten.
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Digitale
Strahlenformung ist eine Technologie, in der von einer Array-Antenne
mit einer Mehrzahl von Empfangsantennen empfangene Signale jeweils
A-D-umgewandelt
werden und in einen digitalen Signalverarbeitungsteil gespeist werden
und in dem digitalen Signalverarbeitungsteil Einstellungen von charakteristischen
Strahlenabtast- und Nebenkeuleneigenschaften usw. durchgeführt werden.
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Ein
DBF-Radar erzielt die Funktion von Phasenschiebern in einem Phased-Array-Antennen-Radar
durch digitale Signalverarbeitung; die Grundkonfiguration des DBF-Radars
ist in 4 dargestellt.
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Wie
gezeigt, legt ein Modulationssignalgenerator MOD ein Modulationssignal
an einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO zur Frequenzmodulation
an und die frequenzmodulierte Welle wird von einer Sendeantenne
AT abgestrahlt, während
ein Abschnitt des gesendeten Signals getrennt und in eine Mehrzahl
von Mischern MIX1 bis MIXn gespeist wird. Von den Objekten reflektierte
Signale werden von einer Mehrzahl von Empfangsantennen AR1 bis ARn
empfangen und die empfangenen Signale von den jeweiligen Empfangsantennen
werden über
jeweilige Verstärker
AMP1 bis AMPn in die jeweiligen Mischer MIX1 bis MIXn gespeist,
wo die empfangenen Signale jeweils mit dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators VCO gemischt werden, um Überlagerungssignale zu erzeugen.
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Die
so erzeugten Überlagerungssignale
werden durch jeweilige Filter F1 bis Fn geschickt und von jeweiligen
A-D-Wandlern A/D1
bis A/Dn in digitale Signale umgewandelt, die an einen digitalen
Signalprozessor DSP angelegt werden. Im DSP wird eine Phasenverschiebung
(PH-SFT) auf das digitale Signal aus jedem Kanal angewendet und
alle Kanäle
werden kombiniert.
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Das
Merkmal der DBF ist, dass in einem einzigen Erfassungsprozess eine
Mehrzahl von Strahlen geschaffen werden können, weil der Strahl, wenn die
Signale von allen Empfangsantennen als digitale Signale aufgenommen
worden sind, in jeder gewünschten
Richtung auf der Basis der digitalen Signale synthetisiert werden
kann.
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Andererseits
beschreibt die Veröffentlichung der
japanischen ungeprüften
Patentanmeldung Nr. 11-160423 eine DBF-Radarvorrichtung, in der
ein für jede
Antenne der in 4 gezeigten DBF-Radarvorrichtung
bereitgestellter Verstärker,
Mischer, Filter usw. zusammengelegt sind. Um die vorliegende Erfindung
leicht verständlich
zu machen, wird eine derartige Radarvorrichtung in Bezug auf 5 erläutert.
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In 5 ist
Bezugsnummer 1 ein Senderteil, 2 ist ein Antennenteil, 3 ein
Wahlschalterteil, 4 ein Empfängerteil und 5 ein
digitaler Signalverarbeitungsteil. Im Senderteil 1 legt
der Modulationssignalgenerator MOD ein Modulationssignal an den
spannungsgesteuerten Oszillator VCO zur Frequenzmodulation an und
die frequenzmodulierte Welle von f0 ± ?f/2 wird von der Sendeantenne
AT abgestrahlt, während
ein Abschnitt des gesendeten Signals getrennt und in einen Mischer 42 im
Empfängerteil 4 gespeist
wird. Von Objekten reflektierte Signale werden von der Mehrzahl
von Empfangsantennen AR1 bis ARn im Antennenteil 2 empfangen
und die empfangenen Signale von den jeweiligen Empfangsantennen
werden über
den Wahlschalterteil 3 in den Empfängerteil 4 gespeist.
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Die
Empfangsantennen umfassen n Empfangsantennen AR1 bis ARn, die dem
ersten Kanal ch1 bis n-ten Kanal chn entsprechen. Der Wahlschalterteil 3 umfasst
n Anschlussausgänge
t1 bis tn, die den n Antennen entsprechen, und einen Eingangsanschluss
T, der mit einem der Anschlüsse
t1 bis tn verbunden ist, wobei die Verbindung von einem Schaltsignal,
das von einem Schaltsignalgenerator 46 angelegt wird, zyklisch
geschaltet wird. Die von den Empfangsantennen empfangenen Signale
werden jeweils von einem Verstärker 41 verstärkt und
im Mischer 42 mit einem Abschnitt des gesendeten Signals
gemischt. Bei diesem Mischen wird das empfangene Signal abwärtsgewandelt,
um ein Überlagerungssignal
zu erzeugen, das die Differenz zwischen dem gesendeten Signal und
dem empfangenen Signal bildet. Das Überlagerungssignal wird dann
durch einen Verstärker 43 und
einen Filter 44 geschickt und an einen A-D-Wandler 45 angelegt,
wo es in Synchronismus mit der zeitlichen Steuerung des Schaltsignalausgangs
aus dem Schaltsignalgenerator 46 in ein digitales Signal
umgewandelt wird. Der digitale Signalverarbeitungsteit (DSP) 5 führt eine
digitale Strahlenformung durch, indem er das digitale Überlagerungssignal
vom A-D-Wandler 45 als ein Eingangssignal nimmt.
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Verbindungsschalten
wird unter Verwendung des Signalausgangs vom Schaltsignalgenerator 46 durchgeführt. Wie
in 6 gezeigt wird, ist dieses Schaltsignal ein Taktsignal
mit der Frequenz fsw und Kanalschalten erfolgt an jeder steigenden
und fallenden Flanke des Schaltsignals mit der Frequenz fsw, wie
von p1 bis pn auf ch1 bis chn gezeigt wird. Bei diesem Schalten
wird ch1 während
p1 (Zeit t1 bis t2) ausgewählt,
ch2 wird während
p2 (Zeit t2 bis t3) ausgewählt
und chn wird gleichermaßen
während
pn (Zeit tn bis tn + 1) ausgewählt,
aufeinanderfolgend zur Verbindung mit dem Verstärker 41. Das Zeitintervall
jeder der Perioden p1 bis pn ist das gleiche, d.h. T1 und die Kanäle werden
nacheinander mit der Periode T1 geschaltet, wie in 6 gezeigt
wird.
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Die
Wellenformen der vom Mischer 42 abwärtsgewandelten Signale sind
in 7 abgebildet. In 7 ist die
Zeit entlang der Abszisse und die Spannung entlang der Ordinate
aufgezeichnet. Vertikale Linien sind mit einer Beabstandung gleich
der Kanalschaltperiode T1 gezeichnet, mit der der Wahlschalter das
Schalten durchführt.
Die Figur zeigt den Fall, bei dem die Zahl von Empfangskanälen n =
8 ist; wie gezeigt, werden die Phasen der von den jeweiligen Kanälen ch1
bis ch8 empfangenen Überlagerungssignale
gegeneinander leicht verschoben. Die acht Kurven zeigen die durch
Abwärtswandeln
der auf den jeweiligen Kanälen
empfangenen Signale erzeugten Überlagerungssignale.
In dieser Ausgestaltung haben die vom Mischer 42 ausgegebenen
Signale, weil das Kanalschalten mit der Periode T1 auf der Basis
des Ausgangssignals vom Schaltsignalgenerator 46 durchgeführt wird,
die in 7 mit dicken Linien gezeigten Wellenformen. Jedes Überlagerungssignal
wird durch den Verstärker 43 und
den Filter 44 geschickt und an den A-D-Wandler 45 angelegt. Im A-D-Wandler 45 wird
das Überlagerungssignal
in ein digitales Signal umgewandelt, das an den digitalen Signalprozessor
(DSP) 5 angelegt wird. Im DSP wird auf das digitale Signal
von jedem Kanal eine Phasenverschiebung (PH-SFT) angewendet und
alle Kanäle
werden kombiniert.
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[Ausgestaltung 1]
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8 zeigt
eine Ausgestaltung der Radarvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Diese Radarvorrichtung unterscheidet sich dadurch von der Radarvorrichtung
von 5, dass im Empfängerteil 4 eine Mehrzahl
von Kanälen
bereitgestellt sind, die jeweils einen Abwärtswandlungsteil haben, wobei
die Möglichkeit
gegeben ist, dass die Mehrzahl von Kanälen wenigstens eine der Mehrzahl
von Antennen gemeinsam nutzt.
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In 8 sind
zwei Abwärtswandlungsteile bereitgestellt
und Bezugsnummer 1 gibt den Senderteil an, 2 den
Antennenteil, 3 den Wahlschalterteil, 4 den Empfängerteil
und 5 den digitalen Signalverarbeitungsteil (DSP) an. Im
Senderteil 1 legt der Modulationssignalgenerator MOD ein
Modulationssignal zur Frequenzmodulation an den spannungsgesteuerten
Oszillator VCO an und die frequenzmodulierte Welle von f0 ± ?f/2
wird von der Sendeantenne AT abgestrahlt, während ein Abschnitt des gesendeten Signals
getrennt und in Mischer 42A und 42B im Empfängerteil 4 gespeist
wird. Von den Objekten reflektierte Signale werden von der Mehrzahl
von Empfangsantennen im Antennenteil 2 empfangen und die empfangenen
Signale von den jeweiligen Empfangsantennen werden über den
Wahlschalterteil 3 in den Empfängerteil 4 gespeist.
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Die
Empfangsantennen sind in zwei Gruppen geteilt, wobei Gruppe A aus
n Empfangsantennen AR11 bis AR1n besteht und Gruppe B aus n Empfangsantennen
AR21 bis AR2n besteht. Der Atennenteil 2 weist ferner eine
gemeinsame Antenne AR0 auf, die mit einem im Folgenden beschriebenen Verzweigungsmittel
verbunden ist.
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Der
Wahlschalterteil 3 weist Ausgangsanschlüsse t11 bis t1n der Antennen
in der Gruppe A, Ausgangsanschlüsse
t21 bis t2n der Antennen in der Gruppe B und Anschlüsse t01
und t02 des Verzweigungsmittels 31 auf. SW1 ist ein Wahlschalter
für die Gruppe
A, mit dem die Verbindung zu den Anschlüssen t11 bis t1n und t01 mit
einer vorgeschriebenen Periode sequentiell geschaltet wird, um die
empfangenen Signale von den jeweiligen Antennen AR11 bis AR1n und
der gemeinsamen Antenne AR0 sequentiell an den Empfängerteil
anzulegen. Desgleichen ist SW2 ein Wahlschalter für Gruppe
B, mit dem die Verbindung zu den Anschlüssen t21 bis t2n und t02 mit einer
vorgeschriebenen Periode sequentiell geschaltet wird, um die empfangenen
Signale von den jeweiligen Antennen AR21 bis AR2n und der gemeinsamen
Antenne AR0 sequentiell an den Empfängerteil anzulegen.
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Das
Verzweigungsmittel 31, das in 9 gezeigt
wird, weist einen Wahlschalter SW0 auf, durch den der Ausgang der
gemeinsamen Antenne AR0 zwischen Anschluss t01 und Anschluss t02
geschaltet wird. Alternativ kann eine Hybridschaltung als Verzweigungsmittel
verwendet werden.
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Andererseits
umfasst der Empfängerteil 4 zwei
Kanäle:
Kanal
A weist einen Verstärker 41A,
einen Mischer 42A als Abwärtswandler, einen Verstärker 43A,
einen Filter 44A und einen A-D-Wandler 45A auf
und Kanal B weist einen Verstärker 41B,
einen Mischer 42B als Abwärtswandler, einen Verstärker 43B,
einen Filter 44B und einen A-D-Wandler 45B auf.
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In 8 beträgt die Zahl
der Kanäle
2, es können
aber drei oder mehr Kanäle
bereitgestellt sein. In diesem Fall sind die Empfangsantennen in
so viele Gruppen geteilt wie es Kanäle gibt und mit zunehmender
Kanalzahl wird auch die Zahl der gemeinsamen Antennen und Verzweigungsmittel
erhöht.
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Die
von den Antennen AR11 bis AR1n und der gemeinsamen Antenne AR0 im
Antennenteil 2 angelegten empfangenen Signale werden von
SW1 sequentiell und selektiv zum Anlegen an den Kanal A im Empfängerteil 4 geschaltet
und desgleichen werden die von den Antennen AR21 bis AR2n und der gemeinsamen
Antenne AR0 angelegten empfangenen Signale von SW2 sequentiell und
selektiv zum Anlegen an den Kanal B im Empfängerteil 4 geschaltet.
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Die
Schaltvorgänge
von SW1 und SW2 werden von dem z.B. in 6 gezeigten
Taktsignal mit Frequenz fsw gesteuert, das vom Schaltsignalgenerator 46 ausgegeben
wird. Das Umschalten von einer Antenne auf die nächste erfolgt an jeder der
steigenden und fallenden Flanken des Taktsignals, d.h. das Kanalschalten
wird mit der Periode T1 durchgeführt.
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Die
Signalausgabe vom Verstärker 41A wird in
den als Abwärtswandler
funktionierenden Mischer 42A gespeist, wo das Signal abwärtsgewandelt
wird, indem es mit dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
VCO gemischt wird, und so ein Überlagerungssignal
erzeugt wird. Die Wellenform des abwärtsgewandelten Signals ist
die gleiche wie die in 7 gezeigte. Das Überlagerungssignal, dessen
Wellenform in 7 mit einer dicken Linie gezeigt
wird, wird dann durch den Verstärker 43A und
den Filter 44A geschickt und an den A-D-Wandler 45A angelegt.
Im A-D-Wandler 45A wird das Überlagerungssignal in ein digitales
Signal umgewandelt, das an den digitalen Signalprozessor (DPS) 5 angelegt
wird.
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Die
von den Antennen AR21 bis AR2n und der gemeinsamen Antenne AR0 im
Antennenteil 2 angelegten empfangenen Signale werden von
SW2 sequentiell und selektiv zum Anlegen an den Kanal B im Empfängerteil 4 geschaltet.
Der Rest des Vorgangs ist wie der für den Kanal A beschriebene.
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Wie
in 8 gezeigt wird, wird von der Mehrzahl von Antennen
die gemeinsame Antenne AR0 von den zwei Kanälen A und B, die jeweils einen
Abwärtswandler
haben, gemeinsam benutzt. In der Ausgestaltung von 8 wird
eine Antenne gemeinsam benutzt, es können aber auch zwei oder mehr Antennen
gemeinsam benutzt werden.
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Im
Folgenden wird der Betrieb der in 8 gezeigten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das über den
Schalter SW1 erhaltene empfangene Signal wird auf dem Kanal A abwärtsgewandelt
und im A-D-Wandler umgewandelt und zur Verarbeitung an den DSP 5 angelegt.
Desgleichen wird das über
den Schalter SW2 angelegte empfangene Signal auf dem Kanal B abwärtsgewandelt
und im A-D-Wandler umgewandelt und zur Verarbeitung an den DSP 5 angelegt.
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In
einer Radarvorrichtung variieren die charakteristischen Eigenschaften
der Mischer usw. je nach der Umgebung, wie z.B. der Temperatur,
und eine genaue Messung ist eventuell nicht möglich. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Messgenauigkeit verbessert werden, da in solchen Fällen Korrekturen
angewendet werden.
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Bezugnehmend
auf 10 und 11A und 11B wird unten beschrieben, wie in der Radarvorrichtung
der vorliegenden Erfindung Korrekturen angewendet werden. 10 zeigt
den Fall, in dem die Zahl der Kanäle in der Radarvorrichtung
der vorliegenden Erfindung 3 beträgt. Antennen (1) bis (9) sind
in drei Gruppen (A), (B) und (C) eingeteilt und der Empfängerteil
umfasst drei Kanäle
(A), (B) und (C). In der Figur beträgt die Zahl der Antennen in
jeder Gruppe drei oder vier, die Erfindung ist aber nicht auf diese
spezielle Zahl begrenzt.
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11A und 11B zeigen,
wie Korrekturen angewendet werden. 11A zeigt
die über
die Schalter SW1 bis SW3 an die jeweiligen Kanäle (A), (B) und (C) angelegten
empfangenen Signale für
den Fall, in dem Korrekturen angewendet werden. Wie in 11A gezeigt wird, werden die empfangenen Signale
von den Antennen (1) bis (3) an den Kanal (A) angelegt, die empfangenen
Signale von den Antennen (3) bis (6) werden an den Kanal (B) angelegt
und die empfangenen Signale von den Antennen (6) bis (9) werden
an den Kanal (C) angelegt.
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Hier
wird das empfangene Signal von der Antenne (3) an die beiden Kanäle (A) und
(B) angelegt und das empfangene Signal von der Antenne (6) wird
an die beiden Kanäle
(B) und (C) angelegt.
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Wenn
eine bezeichnete der Mehrzahl von Antennen von jedem der Mehrzahl
von Kanälen
gemeinsam benutzt wird, wie oben gezeigt, kann man Korrelationen
der Phasen- und Amplitudencharakteristik zwischen den jeweiligen
Kanälen
erhalten, indem auf verschiedenen Kanälen Überlagerungssignale für das gleiche
empfangene Signal erzeugt werden, und Korrekturen können auf
der Basis der Korrelationen angewendet werden. Infolgedessen nimmt die
Messgenauigkeit nicht ab, selbst wenn sich die Umgebung ändert.
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Andererseits
zeigt 11B die über die Schalter SW1 bis SW3
an die jeweiligen Kanäle
(A), (B) und (C) angelegten empfangenen Signale für den Fall,
in dem keine Korrekturen angewendet werden. Wie in 11B gezeigt wird, teilen sich die jeweiligen Kanäle keine
Antennen.
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Da
sich die Umgebung gewöhnlich
langsam genug ändert,
verglichen mit der Beobachtungszeit, braucht die Datenerfassung
für Korrekturen
zwischen Kanälen
nicht für
jede Beobachtung durchgeführt
zu werden. Dementsprechend können
Korrekturen angewendet werden, wenn ein Temperaturwechsel erkannt
wird, oder in vorbestimmten Zeitintervallen.
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Wenn
nur ein den Abwärtswandler,
Mischer usw. umfassender Kanal für
die Mehrzahl von Antennen-Arrays bereitgestellt ist, wie in der
Konfiguration von 5, muss das Schalten bei hoher
Geschwindigkeit innerhalb des Messsektors durchgeführt werden,
damit die Korrelation zwischen den jeweiligen Antennen-Arrays nicht
gestört
wird, und die resultierenden Signale sind wie in 7 gezeigt.
Wenn jede Signalwellenform, die die Folge eines solchen Hochgeschwindigkeitsschaltens
ist, gewissenhaft an den A-D-Wandler angelegt werden soll, wird
die Bandbreite viel breiter als die tatsächliche Überlagerungsbandbreite und
dies kann zu einer Verschlechterung des Rauschabstands führen.
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Ein
Verfahren zum Verringern der Zahl von zu schaltenden Kanälen innerhalb
eines Datenerfassungssektors (Messsektors) für die gleiche Zahl von Antennen-Arrays
wird z.B. in der Veröffentlichung
der japanischen ungeprüften
Patentanmeldung Nr. 11-311668 beschrieben. In diesem Fall müssen, nachdem
zunächst
der Referenzkanal eingestellt wird, Kombinationen erwogen werden
und die Verarbeitung der Synthese muss mit Daten von einer Mehrzahl
von Sektoren (einer Mehrzahl von Frequenzmodulationen) durchgeführt werden.
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Wenn
Anwendungen wie kraftfahrzeugtechnisches Radar betrachtet werden,
gibt es viele Zielobjekte mit großen Pegelschwankungen und großer relativer
Geschwindigkeit und es ist schwierig, Gleichzeitigkeit zu gewährleisten;
zudem ist die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von mit Messfehlern
oder Empfindlichkeit assoziierten Problemen sehr groß. Selbst
in Anwendungen, wo derartige Probleme nicht auftreten, nimmt, wenn
die Zahl der Beobachtungssektoren verringert werden kann, die Zahl von
Erkennungsergebnissen (erkannte Informationen) zu, die man innerhalb
der gesamten Beobachtungszeit erreichen kann; infolgedessen wird
es möglich,
Verarbeitungsverfahren wie Mittelwertbildung anzuwenden, und das
dient dazu, die Erkennungsgenauigkeit und -empfindlichkeit zu verbessern.
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Wenn
die Zahl der Kanäle
aber einfach vergrößert wird
(z.B. die Konfiguration von 4), wird das
System wegen der in jedem Kanal bereitgestellen Temperatur- und
Frequenzcharakteristik des Mischers usw. Änderungen in der Umgebung gegenüber empfindlicher
und die Genauigkeit nimmt bei Änderung
der Phasen- und Amplitudenbeziehungen zwischen den jeweiligen Kanälen ab.
Um dieses Problem zu lösen,
benutzen in der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Kanälen ein
Antennen-Array und Überlagerungssignale
werden auf verschiedenen Kanälen
für dasselbe
empfangene Signal erzeugt, wobei man, auf der Basis der Analyseergebnisse
von diesen, die Korrelationen der Phasen- und Amplitudencharakteristik
zwischen den jeweiligen Empfangskanälen erhält; diese Konfiguration dient zum
Verhindern eines Genauigkeitsrückgangs
selbst bei sich ändernder
Umgebung.