JP2003302463A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス状のレーダ波を送受信することによ
り、ターゲットの距離を検出するレーダ装置において、
レーダ波の占有帯域幅を増大させることなく、距離分解
能を向上させる。 【解決手段】 受信部２０では、レーダ波の受信信号を
復調してなる復調信号を、微分回路２７が微分すること
で、復調信号の信号レベルの変化点を表す微分信号を生
成し、この微分信号に基づいて、トリガ信号生成回路２
８が変化点のタイミング毎に信号レベルが反転するトリ
ガ信号を生成する。そして、制御部３０の時間差計測回
路３２では、送信パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジか
ら、トリガ信号の各エッジまでの時間を測定し、往復時
間選択部３３は、両者の時間差が送信パルス信号Ｐｓの
パルス幅にほぼ等しくなる測定結果を組み合わせ、その
一対の測定結果のうち値の小さい方を、往復時間を表す
時間データとして抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス状のレーダ
波を送受信してターゲットの検出を行うレーダ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーダ波を送受信してターゲ
ットを検出するレーダ装置の一つとして、パルス方式の
レーダ装置（以下「パルスレーダ」と称する）が知られ
ている。

【０００３】ここで図３は、パルスレーダ１００の一般
的な構成を表すブロック図である。図３に示すように、
パルスレーダは、送信アンテナ１１，スイッチ１２，発
振器１３からなる送信部１１０と、受信アンテナ２１，
ローノイズアンプ２２，ミキサ２３，ローカル発振器２
４，ＩＦアンプ２５，検波器２６，コンパレータ２９か
らなる受信部１２０と、パルス発生器３１，時間差計測
回路３２からなる制御部１３０とにより構成されてい
る。

【０００４】そして、送信部１１０では、制御部１３０
のパルス発生器３１が発生させた送信パルス信号Ｐｓに
従ってスイッチ１２が作動し、その送信パルス信号Ｐｓ
のパルス幅の期間だけ、発振器１３が生成した高周波信
号を送信アンテナ１１に供給することにより、送信アン
テナ１１にパルス状のレーダ波を送信させる。

【０００５】また、受信部１２０では、受信アンテナ２
１が受信したレーダ波の受信信号を、ローノイズアンプ
２２が増幅し、これをローカル発振器２４からのローカ
ル信号とミキサ２３にて混合することにより、中間周波
数帯の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートする。その
ＩＦ信号を、ＩＦアンプ２５にて増幅した後、検波器２
６が包絡線検波を行うことで復調し、更にこの復調した
信号をコンパレータ２９にて波形整形することで受信パ
ルス信号Ｐｒを生成する。

【０００６】また、制御部１３０では、パルス発生器３
１が、送信パルス信号Ｐｓを送信部１１０に供給すると
共に時間差計測回路３２にも供給し、時間差計測回路３
２は、パルス発生器３１からの送信パルス信号Ｐｓと、
受信部１２０からの受信パルス信号Ｐｒとの時間差を、
レーダ波がターゲットまでの距離を往復するのに要した
往復時間として計測する。

【０００７】そして、この往復時間の計測結果ｔから、
次式（１）を用いてターゲットまでの距離Ｒを求めてい
る。 Ｒ＝Ｃ・（ｔ−ｔ０）／２ （１） 但し、Ｃは光速でＣ＝３×１０⁸ ｍ／ｓ、ｔ０は回路内
の信号遅延である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パルスレー
ダを、例えば、周辺監視用車載レーダとして使用する場
合は、衝突判定を行う必要があるため、高い距離分解能
（少なくとも数十ｃｍ）が必要とされる。そして、パル
スレーダでは、レーダ波（送信パルス信号Ｐｓ）のパル
ス幅を短くするほど距離分解能を高めることができる
が、その一方で、パルス幅を短くするほどレーダ波の占
有帯域幅は増大する。例えば、１０ｃｍ程度の距離分解
能を得ようとすると、その占有帯域幅は数ＧＨｚにも達
する。

【０００９】これに対して、特定小電力無線局移動体検
知センサ用無線設備に関する規格（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−
Ｔ７３）では、このような車載レーダに適用される２４
ＧＨｚ帯での帯域条件が７６ＭＨｚ以下となっている。
つまり、この帯域条件を満たそうとすると、距離分解能
が数ｍオーダーとなってしまい、車載レーダ等、高い分
解能を必要とする用途には、使用することができないと
いう問題があった。

【００１０】即ち、二つのターゲットが存在し、各ター
ゲットまでの距離差が距離分解能より短い場合、図４に
示すように、これらのターゲットからの反射波は、送信
パルス信号Ｐｓのパルス幅より短い時間間隔で受信さ
れ、その受信信号を検波器２６にて復調してなる復調信
号は、各ターゲットからの信号が互いに重なり合ったも
のとなる。そして、この信号を、コンパレータ２９にて
波形整形すると、パルス幅の大きい単一の受信パルス信
号Ｐｒが生成され、遅れて受信した反射波の受信タイミ
ングが消失してしまい、その反射元となったターゲット
の距離を検出できないのである。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するために、
パルス状のレーダ波を送受信することにより、ターゲッ
トの距離を検出するレーダ装置において、レーダ波の占
有帯域幅を増大させることなく、距離分解能を向上させ
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載のレーダ装置では、送受信手
段が、入力された送信パルス信号に従ってパルス状のレ
ーダ波を送信し、受信したレーダ波に基づく復調信号を
生成すると、変化点検出手段が、その復調信号の信号レ
ベルの変化点を検出し、計時手段が、送信パルス信号に
よるレーダ波の送信タイミングから、変化点検出手段に
て検出された変化点までの時間を計測する。そして、時
間データ抽出手段が、その計測結果の中から、ターゲッ
トまでのレーダ波の往復時間を表す時間データを抽出す
る。

【００１３】つまり、送信パルス信号のパルス幅より短
い間隔で受信された二つのレーダ波に基づく復調信号
は、二つのパルスを合成した波形を有しており、先に受
信したレーダ波の受信タイミングで信号が立ち上がり、
後で受信したレーダ波の受信タイミングで信号レベルが
変化し、その後、先に受信したレーダ波の消失タイミン
グで信号レベルが再び変化し、後で受信したレーダ波の
消失タイミングで信号が立ち下がる。

【００１４】このように、復調信号の信号レベルが変化
する変化点には、両レーダ波の受信タイミングが含まれ
ているため、計時手段に、これらの変化点のタイミング
で計測を行わせることにより、距離分解能以下の距離差
にある複数のターゲットの距離を個々に検出することが
可能となる。

【００１５】従って、本発明のレーダ装置によれば、レ
ーダ波のパルス幅を短くしてレーダ波の占有帯域幅を増
大させることなく、実質的な距離分解能を向上させるこ
とができる。なお、時間データ抽出手段は、例えば請求
項２記載のように、送信パルス信号のパルス幅だけ時間
差を有する計測結果を組合せて、組み合わせた両計測結
果のうち値の小さい方を時間データとして抽出するよう
に構成すればよい。

【００１６】つまり、復調信号は、各パルスの立ち上が
りエッジと立ち下がりエッジにて変化点が現れるため、
対になる相手のない孤立した変化点はノイズであると考
えられ、これを除去することにより、時間データの信頼
性を向上させることができる。

【００１７】また、変化点検出手段としては、例えば請
求項４記載のように、微分回路を用いることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。図１は、本発明が適用された周辺監視用
車載レーダ（以下単に「レーダ装置」という）の構成を
示すブロック図である。なお、本実施形態のレーダ装置
は、図３に示す従来装置とは、一部構成が異なっている
だけであるため、同一の構成部分については同一符号を
付して説明を省略し、構成の相異する部分を中心に説明
する。

【００１９】本実施形態のレーダ装置１は、図１に示す
ように、送信アンテナ１１，スイッチ１２，発振器１３
からなる送信部１０と、受信アンテナ２１，ローノイズ
アンプ２２，ミキサ２３，ローカル発振器２４，ＩＦア
ンプ２５，検波器２６，微分回路２７，トリガ信号生成
回路２８からなる受信部２０と、パルス発生器３１，時
間差計測回路３２，往復時間選択部３３からなる制御部
３０とにより構成されている。

【００２０】つまり、従来装置１００と比較して、受信
部２０では、コンパレータ２９の代わりに微分回路２
７，トリガ信号生成回路２８が設けられ、制御部３０で
は、往復時間選択部３３が追加されている。そして、図
２に示すように、受信部２０では、検波器２６によって
復調された復調信号を、微分回路２７が微分することに
より、復調信号の信号レベルが瞬時的に変化する変化点
を表す微分信号を生成し、トリガ信号生成回路２８が、
この微分信号が表す変化点のタイミング毎に信号レベル
が反転するトリガ信号を生成する。

【００２１】このトリガ信号に基づき、制御部３０の時
間差計測回路３２では、送信パルス信号Ｐｓの立ち上が
りエッジから、トリガ信号の信号レベルが反転する各エ
ッジ（即ち、復調信号の変化点）までの時間（Ｔ１〜Ｔ
４）をそれぞれ測定し、その測定結果に基づき、往復時
間選択部３３は、各測定結果を、両者の時間差が送信パ
ルス信号Ｐｓのパルス幅とほぼ同じとなるようなもの同
士で組み合わせ、その組み合わせた一対の測定時間のう
ち値の小さい方を、レーダ波がターゲットまでの距離を
往復するのに要した往復時間を表す時間データとして抽
出する。

【００２２】即ち、図２では、Ｔ１とＴ３、Ｔ２とＴ４
が組み合わされ、そのうち値の小さいＴ１，Ｔ２が、時
間データとして抽出されることになる。以上説明したよ
うに、本実施形態のレーダ装置１では、レーダ波の受信
信号（ＩＦ信号）を復調してなる復調信号を、単純に波
形整形するのではなく、復調信号の信号レベルが変化す
る変化点を抽出し、この変化点のタイミングで、時間の
計測を行うようにされている。つまり、複数のレーダ波
が重なり合って受信された時には、レーダ波の重なりが
始まったタイミング（即ち、後で受信したレーダ波の受
信タイミング）や重なりが終わったタイミング（即ち、
先に受信したレーダ波が消滅したタイミング）も、この
変化点として検出される。

【００２３】このように、本実施形態のレーダ装置１に
よれば、複数のレーダ波が重なり合って受信されたとし
ても、各レーダ波の受信タイミングを個別に抽出でき、
それぞれについて時間測定を行うことが可能なため、レ
ーダ波（送信パルス信号Ｐｓ）のパルス幅を短くするこ
となく、実質的な距離分解能を向上させることができ
る。

【００２４】しかも本実施形態のレーダ装置１では、送
信パルス信号Ｐｓのパルス幅分の時間差を有する測定結
果を組み合わせることにより、組み合わせる相手のない
孤立したタイミングがノイズとして除去されるため、時
間データの信頼性を向上させることができる。

【００２５】なお、本実施形態において、トリガ信号生
成回路２８は、微分信号のタイミングで信号レベルが反
転するトリガ信号を生成しているが、例えば、図２
（ｆ）に示すように、微分信号を整流して波形整形する
ことで生成される信号を、トリガ信号としてもよい。但
し、この場合、時間差計測回路３２は、トリガ信号の立
ち上がりエッジのみを時間差計測に用いるように構成す
る必要がある。

【００２６】また、上記実施形態において、送信部１０
及び受信部２０の受信アンテナ２１〜検波器２６までの
構成が送受信手段、微分回路２７，トリガ信号生成回路
２８が変化点検出手段、時間差計測回路３２が計時手
段、往復時間選択部３３が時間データ抽出手段に相当す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態のレーダ装置の構成を表すブロック
図である。

【図２】 主要部の動作を説明するためのタイミング図
である。

【図３】 従来装置の構成を表すブロック図である。

【図４】 従来装置の問題点を説明するためのタイミン
グ図である。

【符号の説明】

１…レーダ装置、１０…送信部、１１…送信アンテナ、
１２…スイッチ、１３…発振器、２０…受信部、２１…
受信アンテナ、２２…ローノイズアンプ、２３…ミキ
サ、２４…ローカル発振器、２５…ＩＦアンプ、２６…
検波器、２７…微分回路、２８…トリガ信号生成回路、
２８…波形整形回路、２９…コンパレータ、３０…制御
部、３１…パルス発生器、３２…時間差計測回路、３３
…往復時間選択部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H180 AA01 BB15 CC12 CC14 LL01 LL02 5J070 AB01 AC02 AE01 AF03 AH08 AH09 AK15 AK22 AK32

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信パルス信号の入力によりパルス状の
   レーダ波を送信し、レーダ波を受信すると、その受信信
   号を復調してなる復調信号を生成する送受信手段と、 該送受信手段が生成する復調信号の信号レベルの変化点
   を検出する変化点検出手段と、 前記送信パルス信号によるレーダ波の送信タイミングか
   ら、前記変化点検出手段が検出した各変化点までの時間
   を計測する計時手段と、 該計時手段での計測結果の中から、ターゲットまでのレ
   ーダ波の往復時間を表す時間データを抽出する時間デー
   タ抽出手段と、 を備えることを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】 前記時間データ抽出手段は、前記計時手
   段での計測結果を前記送信パルス信号のパルス幅だけ時
   間差を有するもの同士で組合せ、組み合わされた一対の
   計測結果のうち値の小さい方を前記時間データとして抽
   出することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 【請求項３】 前記変化点検出手段は、微分回路からな
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーダ
   装置。