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Info
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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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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
態の構成説明図である。
た概念図である。
せた場合に得られるドップラー波の説明図である。
る。
遠近情報を知る場合の説明図である。
8)
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001397255A JP2003194927A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | ドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001397255A JP2003194927A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | ドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003194927A true JP2003194927A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27603109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001397255A Pending JP2003194927A (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | ドップラーモジュールおよびドップラーレーダ方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003194927A (ja) |
Cited By (1)
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 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001397255A patent/JP2003194927A/ja active Pending
Cited By (1)
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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A521 | Written amendment |
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