JP2003194927A - ドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方式 - Google Patents

ドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方式

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JP2003194927A
JP2003194927A JP2001397255A JP2001397255A JP2003194927A JP 2003194927 A JP2003194927 A JP 2003194927A JP 2001397255 A JP2001397255 A JP 2001397255A JP 2001397255 A JP2001397255 A JP 2001397255A JP 2003194927 A JP2003194927 A JP 2003194927A
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Japan
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pulse
output
doppler
mixer
wave
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Application number
JP2001397255A
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Inventor
Kazusuke Yanagisawa
和介 柳沢
Takumi Yano
工 矢野
Heihachi Okano
平八 岡野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokowo Ube Giga Devices Co Ltd
Original Assignee
Yokowo Ube Giga Devices Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミクサを1個にして、回路を小形で、かつ、
安価にしながら、対象物のスピードとその対象物が近づ
いているのか遠ざかっているのかも知ることができるド
ップラーモジュールおよびそのドップラーレーダ方式を
提供する。 【解決手段】 パルス動作をする高周波発振器1の出力
側に、その出力を位相が90°異なる2つの線路2、9
に交互に切り替える第1のスイッチ回路61が設けら
れ、2つの線路2、9に切り替えられたパルス出力は、
一方の伝送線路2に統合され、たとえば3dBカップラ
5を介して送受信アンテナ3が接続されている。3dB
カップラ5の1つのポートには、送信波の一部と送受信
アンテナ3により受信した受信波とを混合する混合器7
としてのミクサダイオードが接続され、その出力側に第
2のスイッチ回路62が接続され、第1のスイッチ回路
61と同期して別々に出力1および出力2として、取り
出せるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドップラー効果を
利用して対象物の移動速度およびその移動が接近する方
向か遠ざかる方向かを検出する位相検出型ドップラーモ
ジュール(ドップラーレーダの送受信回路部)およびそ
のドップラーレーダ方式に関する。さらに詳しくは、送
信波を位相差がπ/2ラジアンとなる2種類のパルス波
とし、その2種類のパルス波と対象物により反射した受
信波とをそれぞれ1個の混合器により混合して信号処理
をするドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方
式(ドップラー効果を利用して、対象物の移動状況を検
出する方法、以下同じ)に関する。
【0002】
【従来の技術】電波によるドップラー効果を利用して、
対象物の移動する速度を検出する方法は、種々の方面で
利用されている。この場合、対象物の速度のみならず、
その移動が近づく方向か遠ざかる方向か(以下、遠近情
報ともいう)を知ることができれば、たとえば自動車の
速度を検出する場合に、対向車線の車のスピードを移動
方向が逆であるため除去して信号処理をすることができ
るため便利である。このような対象物のスピードのみな
らず移動方向まで検出するための従来のドップラーモジ
ュールは、たとえば図4に構成ブロック図が示されるよ
うな構成になっている。
【0003】すなわち、図4において、11は送信器兼
局部発振器で、その出力は伝送線路12を介してアンテ
ナ13から送信され、対象物14によって反射した反射
波は、アンテナ13により受信され、伝送線路12に接
続される方向性結合器15、16を経て第1および第2
のミクサ17、18に入力される。一方、送信器11の
出力はその一部が図示しない方向性結合器などによりさ
らに2か所に分岐され、そ一方はπ/2移相器19を介
して第1のミクサ17に、他方はそのまま第2のミクサ
18に入力され、それぞれ反射波と一方はπ/2ラジア
ン(90°)だけ位相をシフトして、他方は同相で混合
される構成になっている。この構成で、第1のミクサ1
7の出力1、および第2のミクサ18の出力2を検出す
ると、対象物14が近づくときは、図5(a)に示され
るように、出力1が出力2より90°だけ位相が遅れ、
対象物14が遠ざかる場合は、図5(b)に示されるよ
うに、出力2が出力1より90°だけ位相が遅れる。そ
のため、図4に示される構成で、第1および第2のミク
サ17、18の出力を信号処理することにより、対象物
14の速度のみならず、その遠近情報も知ることができ
る。なお、対象物14の速度は、図5に示されるドップ
ラー波の周波数から計算することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
対象物の速度およびその移動方向を検出するドップラー
モジュールは、送信器の出力から送信用とは別に局部発
振器用として2つの出力を取り出し、その2つの位相を
90°シフトさせ、それぞれ別々に設けられる第1およ
び第2のミクサに入力させなければならない。そのた
め、アンテナで受信した反射波を伝送線路からさらに2
か所に分岐しなければならず、方向性結合器を2個と、
ミクサも2個必要とし、しかもミクサの位置が離れざる
を得ず、回路が大掛かりになると共に信号処理回路への
配線が複雑となり、部品個数が増加し、コストアップに
なるという問題がある。
【0005】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、ミクサを1個にして、回路を小形
で、かつ、安価にしながら、対象物のスピードとその対
象物が近づいているのか遠ざかっているのか(遠近情
報)も知ることができるドップラーモジュールおよびそ
のドップラーレーダ方式を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるドップラー
モジュールは、パルス動作をする高周波発振器と、該高
周波発振器のパルス出力を位相がπ/2ラジアン異なる
2つの線路に交互に切り替える第1のスイッチ回路と、
前記2つの線路に切り替えられたパルス出力の両方を送
信すると共に対象物により反射した反射波を受信する送
受信アンテナと、前記2つの線路に切り替えられたパル
ス出力の一部および前記送受信アンテナにより受信され
る受信波とを混合する1個の混合器と、該混合器の出力
を前記第1のスイッチ回路と同期させて前記異なる2つ
の位相に対応する第1の出力および第2の出力に分離す
る第2のスイッチ回路とからなっている。
【0007】この構成にすることにより、送信波が、パ
ルスによってその初期位相が異なっていても、反射波と
合成するドップラー波は、送信波の初期位相に関係しな
くなるため、反射波の連続性が維持される。一方、反射
波と混合する局部発振器としての送信器から分岐された
出力は、パルスによってその位相が90°異なっている
ため、混合器によって生成されたドップラー波を分離し
て局部発振器の位相の同じドップラー波のみを別々に取
り出すことによりそれぞれのドップラー波が得られる。
その結果、位相が90°異なる局部発振器に対応したド
ップラー波同士を比較する信号処理をすることにより、
対象物の速度のみならずその遠近情報も知ることができ
る。
【0008】たとえば前記高周波発振器が、パルス発生
器により生成されるパルスにより駆動され、かつ、該パ
ルスにより前記第1および第2のスイッチ回路が切り替
えられることにより、前記第1および第2のスイッチ回
路が同期される。
【0009】本発明によるドップラーレーダ方式は、高
周波発振器をパルス動作させると共に、該パルスごとに
π/2ラジアンだけ位相を異ならせた2種類のパルス出
力を送信し、該送信されたパルス出力が対象物により反
射して受信される受信波と前記2種類のパルス出力それ
ぞれの一部とを混合し、混合された出力を前記2種類の
パルス出力に対応させて分離して取り出すことにより、
前記対象物の移動速度およびその移動方向が近づく方向
か遠ざかる方向かを検出するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方式
について説明をする。本発明によるドップラーモジュー
ルは、図1にその一実施形態の構成ブロック図が示され
るように、パルス動作をする高周波発振器1の出力側
に、その出力を位相が90°異なる2つの線路2、9に
交互に切り替える第1のスイッチ回路61が設けられ、
2つの線路2、9に切り替えられたパルス出力は、一方
の伝送線路2に統合され、たとえば3dBカップラ5を
介して送受信アンテナ3に接続されている。3dBカッ
プラ5の1つのポートには、送信波の一部と送受信アン
テナ3により受信した受信波とを混合する混合器7とし
てのミクサダイオードが接続され、その出力側に高周波
カット用のコイル10を介して第2のスイッチ回路62
が接続されている。第2のスイッチ回路62の出力側に
は、第1の増幅器81および第2の増幅器82がそれぞ
れ接続され、それぞれの出力を出力1および出力2とし
て、信号処理回路に送られるようになっている。
【0011】第1のスイッチ回路61と第2のスイッチ
回路62とは、同期してスイッチングされるように構成
され、たとえば第1のスイッチ回路61がπ/2移相器
9側に接続されるとき、混合器7の出力は第1の増幅器
81側に接続されて出力1として出力され、第1のスイ
ッチ回路61が伝送線路2に接続されるときは、混合器
7の出力が第2の増幅器82側に接続されて出力2とし
て出力されるように構成されている。スイッチ回路6
1、62としては、たとえばPINダイオードやFET
などの半導体素子などからなる電子的なスイッチを用い
ることができる。この両方のスイッチ61、62を同期
させるには、たとえば高周波発振器1aをパルス動作さ
せるパルスにより第1および第2のスイッチ回路61、
62をオンオフさせることにより、両スイッチ61、6
2を同期させることができる。
【0012】高周波発振器1aとしては、たとえばガン
発振器、インパット発振器、FETなどの半導体発振器
を用いることができるが、真空管でも構わない。この高
周波発振器1aをパルス発生器1bにより発生するパル
スで駆動させることにより、または連続的に発振する高
周波をパルスによりオンオフさせることにより、パルス
変調された高周波発振器1として、パルスで出力するこ
とができる。なお、パルスとしては、パルス幅が1〜1
0μsec程度で、デューティサイクルは、0.01〜
0.001程度にすることができる。
【0013】3dBカップラ5は、メインの伝送線路2
から送信波の一部および送受信アンテナ3により受信し
た受信波を混合器7側に分岐させるためのもので、通常
の方向性結合器でもよい。また、混合器7としては、ミ
クサダイオードが用いられるが、バイポーラトランジス
タまたはFETなどでもよい。混合器7や送受信アンテ
ナ3としては、従来のドップラーモジュールで用いられ
ているものと同じ物を使用することができるが、本発明
では、90°位相が異なる局部発振器と受信波とをそれ
ぞれ混合するのに、1個の混合器で行い、その出力を位
相の異なるもの同士で分離することに特徴がある。
【0014】つぎに、このドップラーモジュールの動作
について説明をする。まず、パルス動作をするドップラ
ーモジュールについて説明をする。一般にドップラーレ
ーダの送信波は、 PT=A1sin(ωt+θi) (1) で表され、図4に示される構成で、アンテナ13と対象
物14との距離をLとすると、受信波は、 PR=A2sin(ωt+2βL) (2) となる。ここで、高周波発振器の波長をλとすると、β
=2π/λで、θiは初期位相を示す。混合器の出力P
Mは、式(1)と(2)の合成であるため、 PM=A3sin2βL (3) となる。すなわち、式(3)から明らかなように、混合
器の出力PMには、送信パルスの初期位相θiが入ってお
らず、送信パルスの初期位相θiには関係せず、パルス
出力によりドップラー波を形成しても、図3に示される
ように、その連続性が維持される。この場合、1つのパ
ルスの中に高周波の繰り返しが多数存在し、パルスの繰
り返し周波数は、ドップラー波の周波数より充分高い必
要がある。
【0015】したがって、本発明の図1に示される構成
で、第1のスイッチ回路61により90°位相の異なる
2つの線路9と2に切り替えて送信出力としても、混合
器7に入力される受信波にはその位相の相違は現れず、
通常の同じ位相の出力で送信した場合の受信波形と同様
の受信波形が得られる。一方、混合器7により混合され
る局部発振器としての送信波の一部は、90°位相が異
なるパルスと混合されることになる。たとえば1個のパ
ルスごとに90°位相を異ならせれば、受信波は常に連
続した受信波が得られ、ドップラー波は交互に90°異
なる局部発振器のパルスと合成されることになる。その
結果、混合器の出力をパルスごとに交互に分離して、そ
れぞれ第1および第2の増幅器81、82を介して取り
出すことにより、図2(a)および(b)に、それぞれ
対象物が近づく場合と遠ざかる場合の出力1および出力
2両方のドップラー波が示されるように、従来の図5に
示される2つの混合器から出力される2つのドップラー
波と同様の関係が1個の混合器から得られ、その2つの
出力1および出力2との関係から、速度のみならず遠近
情報が得られる。なお、図2において、混合器から得ら
れるパルス出力を幅をもたせない線で示し、その包絡線
を出力1、出力2として示してある。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、1個の混合器によりド
ップラー効果による速度情報と対象物が近づいているの
かまたは遠ざかっているのかの遠近情報の両方を得るこ
とができる。その結果、非常にコンパクトなドップラー
モジュールを構成することができると共に、その信号処
理も、1個の混合器の出力から得られるため、非常に簡
潔な信号処理回路を構成することができ、安価なドップ
ラーモジュールおよびドップラーレーダ装置が得られ
る。さらに、発振器をパルス動作させるため、パルス駆
動をすることにより、発振器の動作時間を非常に短くす
ることができ、消費電力を非常に少なくすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるドップラーモジュールの一実施形
態の構成説明図である。
【図2】図1の混合器の出力1と出力2とを同時に示し
た概念図である。
【図3】一般的なドップラーモジュールをパルス動作さ
せた場合に得られるドップラー波の説明図である。
【図4】従来のドップラーモジュールの構成説明図であ
る。
【図5】図4の構成のドップラーモジュールで対象物の
遠近情報を知る場合の説明図である。
【符号の説明】
1 パルス動作をする高周波発振器 1a 高周波発振器 1b パルス発生器 2 伝送線路 3 送受信アンテナ 61 第1のスイッチ回路 62 第2のスイッチ回路 7 混合器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年3月18日(2002.3.1
8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
フロントページの続き (72)発明者 岡野 平八 東京都港区芝浦1丁目7番14号 株式会社 ヨコオ・ウベギガデバイス内 Fターム(参考) 5J070 AB01 AC06 AC15 AD01 AE09 BA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パルス動作をする高周波発振器と、該高
    周波発振器のパルス出力を位相がπ/2ラジアン異なる
    2つの線路に交互に切り替える第1のスイッチ回路と、
    前記2つの線路に切り替えられたパルス出力の両方を送
    信すると共に対象物により反射した反射波を受信する送
    受信アンテナと、前記2つの線路に切り替えられたパル
    ス出力の一部および前記送受信アンテナにより受信され
    る受信波とを混合する1個の混合器と、該混合器の出力
    を前記第1のスイッチ回路と同期させて前記異なる2つ
    の位相に対応する第1の出力および第2の出力に分離す
    る第2のスイッチ回路とからなるドップラーモジュー
    ル。
  2. 【請求項2】 前記高周波発振器が、パルス発生器によ
    り生成されるパルスにより駆動され、かつ、該パルスに
    より前記第1および第2のスイッチ回路が切り替えられ
    ることにより、前記第1および第2のスイッチ回路が同
    期されてなる請求項1記載のドップラーモジュール。
  3. 【請求項3】 高周波発振器をパルス動作させると共
    に、該パルスごとにπ/2ラジアンだけ位相を異ならせ
    た2種類のパルス出力を送信し、該送信されたパルス出
    力が対象物により反射して受信される受信波と前記2種
    類のパルス出力それぞれの一部とを混合し、混合された
    出力を前記2種類のパルス出力に対応させて分離して取
    り出すことにより、前記対象物の移動速度およびその移
    動方向が近づく方向か遠ざかる方向かを検出するドップ
    ラーレーダ方式。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308646A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Yupiteru Ind Co Ltd 2周波測距装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005308646A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Yupiteru Ind Co Ltd 2周波測距装置

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