JP2005156440A - Doppler radar apparatus - Google Patents

Doppler radar apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2005156440A
JP2005156440A JP2003397438A JP2003397438A JP2005156440A JP 2005156440 A JP2005156440 A JP 2005156440A JP 2003397438 A JP2003397438 A JP 2003397438A JP 2003397438 A JP2003397438 A JP 2003397438A JP 2005156440 A JP2005156440 A JP 2005156440A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
pulse
doppler
frequency
waveform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003397438A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ikeda
博 池田
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2003397438A priority Critical patent/JP2005156440A/en
Publication of JP2005156440A publication Critical patent/JP2005156440A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Doppler radar system of simple circuit configuration capable of measuring a velocity of an object stably against a temperature, by solving a problem wherein a conventional Doppler radar apparatus has a large-scaled circuit and a problem wherein measurement precision is varied greatly by a temperature in the conventional Doppler radar apparatus. <P>SOLUTION: In this Doppler radar apparatus for transmitting a transmission wave to receive a reception wave reflected from the object, and for detecting a frequency difference between the transmission wave and the reception wave to measure the velocity of the object, the reception signal is detected to extract a Doppler signal, the Doppler signal is pulse-shaped into a fixed amplitude and a fixed pulse width of pulse waveform by a pulse shaping circuit, and the pulse waveform is smoothed to obtain velocity information. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ミリ波、又は準ミリ波帯を用いたドプラーレーダー装置に関する。特に、温度に対して安定に動作する車載用ドプラーレーダー装置に関する。   The present invention relates to a Doppler radar device using a millimeter wave or quasi-millimeter wave band. In particular, the present invention relates to an on-vehicle Doppler radar device that operates stably with respect to temperature.

近年、衝突防止やオートクルーズを目的として車両にドプラーレーダー装置が搭載されている。このような車載用ドプラーレーダー装置は、対象物から反射した受信波がドプラー効果の影響を受けているため、放射した送信波と受信した受信波との差周波数を検知することによって、対象物の速度を測定するものである。   In recent years, Doppler radar devices are mounted on vehicles for the purpose of collision prevention and auto cruise. In such a vehicle-mounted Doppler radar device, since the received wave reflected from the object is affected by the Doppler effect, by detecting the difference frequency between the radiated transmitted wave and the received received wave, It measures speed.

ドプラー効果の影響を受けた受信波は、検波することによってドプラー信号として抽出することができる。検波方法として、例えば、送信波と受信波とを混合することによって、送信波と受信波との差周波数成分を取り出すことができる。差周波数成分がドプラー信号である。   A received wave affected by the Doppler effect can be extracted as a Doppler signal by detection. As a detection method, for example, the difference frequency component between the transmission wave and the reception wave can be extracted by mixing the transmission wave and the reception wave. The difference frequency component is a Doppler signal.

ドプラー信号を速度情報に変換するには、ドプラー信号を周波数カウンターで直接、周波数を読み出す方法がある(例えば、特許文献1参照。)。しかし、周波数カウンターを用いて速度情報に変換する方法は、回路規模が大きくなり、さらに、測定精度は周波数カウンターの内臓する発振器で決定される。発振器は温度による変化が大きく、オーブン等に入れた水晶発振器等が用いられる。   In order to convert the Doppler signal into speed information, there is a method of reading the frequency directly from the Doppler signal with a frequency counter (see, for example, Patent Document 1). However, the method of converting to speed information using a frequency counter increases the circuit scale, and the measurement accuracy is determined by an oscillator built in the frequency counter. The oscillator varies greatly with temperature, and a crystal oscillator placed in an oven or the like is used.

ドプラー信号を速度情報に変換する他の方法として、ドプラー信号を周波数−電圧変換回路を使って電圧に変換する方法がある。周波数−電圧変換回路には、共振回路又はフィルタの減衰域を用いた回路がある。低域通過フィルタを利用した周波数−電圧変換回路を使ってドプラー信号を電圧に変換する動作原理を図1に示す。図1(1)はドプラー信号の周波数成分、図1(2)は低域通過フィルタの周波数特性、図1(3)は低域通過フィルタを通過した信号電圧の時間経過特性を表す。ドプラー信号を一定振幅に変換すると、図1(1)に示すように、対象物の速度によって、周波数のみが変動する。このドプラー信号を図1(2)に示す周波数特性を持つ低域通過フィルタに入力する。図1(2)に示す周波数特性はドプラー信号の周波数成分が低域通過フィルタの減衰域にあるため、ドプラー信号は、周波数に応じた振幅に変換される。この振幅の時間的経過の例として図1(3)のようになる。図1(3)に示す振幅値を速度に換算することによって、対象物の速度を知ることが出来る。   As another method of converting the Doppler signal into speed information, there is a method of converting the Doppler signal into a voltage using a frequency-voltage conversion circuit. The frequency-voltage conversion circuit includes a resonance circuit or a circuit using a filter attenuation region. FIG. 1 shows an operation principle of converting a Doppler signal into a voltage using a frequency-voltage conversion circuit using a low-pass filter. 1 (1) shows the frequency component of the Doppler signal, FIG. 1 (2) shows the frequency characteristic of the low-pass filter, and FIG. 1 (3) shows the time-lapse characteristic of the signal voltage that has passed through the low-pass filter. When the Doppler signal is converted into a constant amplitude, only the frequency varies depending on the speed of the object, as shown in FIG. This Doppler signal is input to a low-pass filter having a frequency characteristic shown in FIG. In the frequency characteristic shown in FIG. 1 (2), since the frequency component of the Doppler signal is in the attenuation region of the low-pass filter, the Doppler signal is converted into an amplitude corresponding to the frequency. An example of the time course of this amplitude is shown in FIG. By converting the amplitude value shown in FIG. 1 (3) into a speed, the speed of the object can be known.

しかし、低域通過フィルタの減衰域の特性は温度によって影響され、特に、温度変動の激しい車載用のドプラーレーダー装置では温度による補正回路が必要になる。補正回路は、個々の低域通過フィルタの温度特性に合わせるため、調整に多くの労を要することになる。
特開平6−75045号公報
However, the characteristics of the attenuation region of the low-pass filter are affected by temperature, and in particular, a vehicle-mounted Doppler radar device having a large temperature fluctuation requires a temperature correction circuit. Since the correction circuit is adapted to the temperature characteristics of each low-pass filter, much adjustment is required.
JP-A-6-75045

このように、従来のドプラーレーダー装置は、回路規模が大きく、また、測定精度は温度によって大きく変化する。本願発明は、温度に対して安定に対象物の速度を測定することができ、回路構成の簡単なドプラーレーダー装置を提供することを目的とする。   Thus, the conventional Doppler radar device has a large circuit scale, and the measurement accuracy varies greatly with temperature. An object of the present invention is to provide a Doppler radar device that can measure the speed of an object stably with respect to temperature and has a simple circuit configuration.

本願発明は、上記目的を達成するために、送信波を放射して、対象物から反射した受信波を受信し、送信波と受信波との周波数差を検知することによって、対象物の速度を測定するドプラーレーダー装置であって、受信波を検波してドプラー信号を抽出し、ドプラー信号をパルス整形回路によって、一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にパルス整形し、そのパルス波形を平滑化することによって、速度情報を得るドプラーレーダー装置である。このような、回路構成とすることによって、ドプラーレーダー装置を温度に対して安定に動作させることができる。   In order to achieve the above object, the present invention radiates a transmission wave, receives a reception wave reflected from the object, and detects the frequency difference between the transmission wave and the reception wave, thereby reducing the speed of the object. A Doppler radar device for measuring, detecting a received wave, extracting a Doppler signal, shaping the Doppler signal into a pulse waveform with a constant amplitude and a constant pulse width by a pulse shaping circuit, and smoothing the pulse waveform This is a Doppler radar device that obtains speed information. With such a circuit configuration, the Doppler radar device can be stably operated with respect to temperature.

ドプラー信号とは、移動する対象物に放射した電波の反射波を復調して得られる信号をいう。一般的に、ドプラー効果による周波数シフト及び対象物の反射率の変動等による振幅変動を少なくとも含んでいる。   A Doppler signal is a signal obtained by demodulating a reflected wave of a radio wave radiated to a moving object. Generally, it includes at least an amplitude fluctuation due to a frequency shift due to the Doppler effect and a reflectance fluctuation of the object.

具体的には、本願発明は、送信波を送出する送信回路と、該送信回路からの送信波を放射する送信アンテナと、対象物から反射した受信波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナからの受信波を検波してドプラー信号を出力する受信回路と、該受信回路からのドプラー信号を一定振幅、一定パルス幅のパルス波形を有し、該ドプラー信号の周波数に応じた頻度で出現するパルス列にパルス整形するパルス整形回路と、該パルス整形回路からのパルス波形を平滑化する低域通過フィルタと、を備えるドプラーレーダー装置である。   Specifically, the present invention includes a transmission circuit for transmitting a transmission wave, a transmission antenna for radiating a transmission wave from the transmission circuit, a reception antenna for receiving a reception wave reflected from an object, and the reception antenna. A receiving circuit that detects a received wave of the received signal and outputs a Doppler signal, and a pulse train that has a pulse waveform with a constant amplitude and a constant pulse width from the receiving circuit, and that appears at a frequency corresponding to the frequency of the Doppler signal A Doppler radar device comprising: a pulse shaping circuit that performs pulse shaping; and a low-pass filter that smoothes a pulse waveform from the pulse shaping circuit.

本願発明には、前記送信回路の送出する送信波が一定周波数であることを特徴とするドプラーレーダー装置も含まれる。一定周波数の送信波とすることにより、受信回路での検波動作を容易にすることができる。   The present invention includes a Doppler radar device characterized in that a transmission wave transmitted from the transmission circuit has a constant frequency. By using a transmission wave having a constant frequency, the detection operation in the receiving circuit can be facilitated.

本願発明には、前記パルス整形回路が、前記受信回路からのドプラー信号を一定振幅のパルス波形にする振幅制限回路と、該振幅制限回路からの出力を微分して立上り又は立下り波形を出力する微分回路と、該微分回路からの出力をトリガーとして一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にする単安定マルチバイブレータ回路と、を有することを特徴とするドプラーレーダー装置も含まれる。パルス整形回路を簡易な構成とし、又、ドプラーレーダー装置を温度に対して安定に動作させることができる。   In the present invention, the pulse shaping circuit differentiates the output from the amplitude limiting circuit into a pulse waveform having a constant amplitude from the Doppler signal from the receiving circuit, and outputs a rising or falling waveform. Also included is a Doppler radar device characterized by having a differentiating circuit and a monostable multivibrator circuit that uses the output from the differentiating circuit as a trigger to generate a pulse waveform with a constant amplitude and a constant pulse width. The pulse shaping circuit has a simple configuration, and the Doppler radar device can be stably operated with respect to temperature.

本願発明には、前記単安定マルチバイブレータ回路からのパルス波形のパルス幅が、前記ドプラー信号の最小周期よりも短いことを特徴とするドプラーレーダー装置も含まれる。ドプラーレーダー装置の速度の最大測定範囲まで精度良く測定することができる。   The present invention also includes a Doppler radar device characterized in that the pulse width of the pulse waveform from the monostable multivibrator circuit is shorter than the minimum period of the Doppler signal. It can accurately measure the maximum measurement range of the speed of the Doppler radar device.

本願発明には、前記低域通過フィルタの低域カットオフ周波数が、前記ドプラー信号の最大周波数よりも低いことを特徴とするドプラーレーダー装置も含まれる。ドプラーレーダー装置の速度の最小測定範囲まで精度良く測定することができる。
なお、低域通過フィルタの低域カットオフ周波数とは、低域通過フィルタの周波数特性が3dB減衰する周波数をいう。
The present invention also includes a Doppler radar device characterized in that a low-pass cutoff frequency of the low-pass filter is lower than a maximum frequency of the Doppler signal. It is possible to measure accurately to the minimum measurement range of the speed of the Doppler radar device.
Note that the low-pass cutoff frequency of the low-pass filter is a frequency at which the frequency characteristic of the low-pass filter attenuates by 3 dB.

本願発明のドプラーレーダー装置は、簡易な回路構成で、温度に対して安定に動作させることができる。   The Doppler radar device of the present invention can be stably operated with respect to temperature with a simple circuit configuration.

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図2は、本願発明であるドプラーレーダー装置の実施形態を説明する図であって、ドプラーレーダー装置のブロック図である。図2において、11は発振器であって、ドプラー波レーダー装置の使用する周波数帯の範囲内において一定周波数で発振する。12は分配器である。14は電力増幅回路であって、ドプラー波レーダー装置の放射する送信波を電力増幅する。発振器11、分配器12及び電力増幅回路14で送信回路を構成する。15は送信アンテナであって、送信波を放射する。送信アンテナ15は複数のアンテナから構成されるものでもよい。21は受信アンテナであって、対象物から反射した受信波を受信する。受信アンテナ21も複数のアンテナから構成されるものでもよい。22は前置増幅回路であって、微弱な受信波を増幅する。23は混合回路であって、受信波をドプラーレーダー装置の使用する周波数帯の周波数で検波してドプラー信号を出力する。24はパルス整形回路であって、ドプラー信号を一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にパルス整形する。25は低域通過フィルタであって、パルス波形を平滑化する。前置増幅回路22、混合回路23、発振器11及び分配器12で受信回路を構成する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the Doppler radar device according to the present invention, and is a block diagram of the Doppler radar device. In FIG. 2, reference numeral 11 denotes an oscillator which oscillates at a constant frequency within a frequency band used by the Doppler wave radar device. Reference numeral 12 denotes a distributor. Reference numeral 14 denotes a power amplification circuit, which amplifies the power of the transmission wave radiated by the Doppler wave radar device. The oscillator 11, the distributor 12, and the power amplifier circuit 14 constitute a transmission circuit. A transmission antenna 15 radiates a transmission wave. The transmission antenna 15 may be composed of a plurality of antennas. Reference numeral 21 denotes a receiving antenna that receives a received wave reflected from an object. The receiving antenna 21 may also be composed of a plurality of antennas. A preamplifier circuit 22 amplifies a weak received wave. A mixing circuit 23 detects a received wave at a frequency in a frequency band used by the Doppler radar device and outputs a Doppler signal. A pulse shaping circuit 24 shapes the Doppler signal into a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width. A low-pass filter 25 smoothes the pulse waveform. The preamplifier circuit 22, the mixing circuit 23, the oscillator 11, and the distributor 12 constitute a receiving circuit.

図2、図3、図4を使用して、本実施の形態のドプラーレーダー装置の動作を説明する。図3、図4は、本実施の形態のドプラーレーダー装置の各回路における波形であって、図中の(A)、(B)、(C)、(F)、(G)は図2で示すA、B、C、F、Gにおける各波形を表す。図3、図4において、横軸は時間を表す。図2の発振器11は、ドプラー波レーダー装置の使用する周波数帯の範囲内で一定周波数の送信波を発振する。一定周波数での発振波形を図3(A)に示す。図2の分配器12は、発振器11からの送信波を2分配し、一方を電力増幅回路14に、他方を混合回路23に出力する。電力増幅回路14では分配器12からの送信波を電力増幅し、送信アンテナ15に送出する。送信アンテナ15は電力増幅回路14からの送信波を対象物に向けて放射する。   The operation of the Doppler radar device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are waveforms in each circuit of the Doppler radar device of the present embodiment, and (A), (B), (C), (F), and (G) in FIG. Each waveform in A, B, C, F, and G shown is represented. 3 and 4, the horizontal axis represents time. The oscillator 11 in FIG. 2 oscillates a transmission wave having a constant frequency within a frequency band used by the Doppler wave radar device. An oscillation waveform at a constant frequency is shown in FIG. The distributor 12 of FIG. 2 distributes the transmission wave from the oscillator 11 into two, and outputs one to the power amplifier circuit 14 and the other to the mixing circuit 23. The power amplification circuit 14 amplifies the transmission wave from the distributor 12 and sends it to the transmission antenna 15. The transmission antenna 15 radiates the transmission wave from the power amplification circuit 14 toward the object.

対象物で反射すると、ドプラー効果により、対象物の速度に依存した周波数シフトが発生する。対象物で反射した受信波を受信アンテナ21で受信し、前置増幅回路22で所定の増幅度で増幅する。前置増幅回路22は受信アンテナ21とのインピーダンス整合を図りつつ、低雑音の増幅回路であることが望ましい。前置増幅回路22からの出力波形を図3(B)に示す。図3(B)から分かるように、図3(A)に比較してドプラー効果による周波数シフトが発生している。又、対象物の反射率や対象物までの伝搬特性の変動により振幅も変動している。次に、図2の混合回路23において、前置増幅回路22からの出力を分配器12からの送信波で検波してドプラー信号を出力する。ドプラー信号を図3(C)に示す。図3(C)から分かるように、ドプラー信号にも対象物の速度に応じたドプラー効果による周波数シフト及び対象物の反射率や対象物までの伝搬特性の変動による振幅の変動が現れている。なお、図3(A)及び図3(B)と図3(C)との関係では、周波数は必ずしも正確には表示されていない。   When reflected from the object, a frequency shift depending on the speed of the object occurs due to the Doppler effect. The reception wave reflected by the object is received by the reception antenna 21 and amplified by the preamplifier circuit 22 with a predetermined amplification degree. The preamplifier circuit 22 is preferably a low noise amplifier circuit while matching impedance with the receiving antenna 21. An output waveform from the preamplifier circuit 22 is shown in FIG. As can be seen from FIG. 3B, a frequency shift due to the Doppler effect occurs compared to FIG. In addition, the amplitude varies due to variations in reflectance of the object and propagation characteristics to the object. Next, in the mixing circuit 23 of FIG. 2, the output from the preamplifier circuit 22 is detected by the transmission wave from the distributor 12, and a Doppler signal is output. The Doppler signal is shown in FIG. As can be seen from FIG. 3C, the Doppler signal also shows a frequency shift due to the Doppler effect according to the velocity of the object, and an amplitude variation due to a variation in the reflectance of the object and propagation characteristics to the object. In addition, in the relationship between FIG. 3 (A), FIG. 3 (B), and FIG. 3 (C), the frequency is not necessarily displayed correctly.

得られたドプラー信号はパルス整形回路24で一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にパルス整形される。ドプラー信号を図4(C)に、パルス整形されたパルス波形を図4(F)に示す。パルス整形回路24からのパルス波形(図4(F))には、ドプラー信号(図4(C))から対象物の反射率や対象物までの伝搬特性の変動による振幅変動情報が除去され、ドプラー効果による周波数シフト情報のみが、パルス密度として抽出されている。即ち、近づく速度が速いとパルス密度が高く、近づく速度が遅いとパルス密度が低くなる。   The obtained Doppler signal is pulse-shaped by a pulse shaping circuit 24 into a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width. FIG. 4C shows the Doppler signal, and FIG. 4F shows the pulse waveform after pulse shaping. In the pulse waveform (FIG. 4 (F)) from the pulse shaping circuit 24, amplitude fluctuation information due to fluctuations in the reflectance of the object and the propagation characteristics from the Doppler signal (FIG. 4 (C)) to the object is removed. Only the frequency shift information due to the Doppler effect is extracted as the pulse density. That is, when the approaching speed is fast, the pulse density is high, and when the approaching speed is slow, the pulse density is low.

パルス整形回路24からのパルス波形(図4(F))のパルス幅は、ドプラー信号(図4(C))の周期よりも短いことが好ましい。つまり、ドプラー信号の最大周波数での周期よりもパルス整形回路24からのパルス波形のパルス幅を短くすることによって、パルス整形回路24でパルス整形されたパルス波形の後縁とその隣接するパルスのパルス波形の前縁とが重ならないようになるため、ドプラーレーダー装置の測定精度の劣化を防止できる。   The pulse width of the pulse waveform (FIG. 4F) from the pulse shaping circuit 24 is preferably shorter than the period of the Doppler signal (FIG. 4C). In other words, the pulse width of the pulse waveform from the pulse shaping circuit 24 is made shorter than the period at the maximum frequency of the Doppler signal, so that the trailing edge of the pulse waveform pulse-shaped by the pulse shaping circuit 24 and the pulse of the pulse adjacent to it. Since the leading edge of the waveform does not overlap, the measurement accuracy of the Doppler radar device can be prevented from deteriorating.

図2のパルス整形回路24からのパルス波形を低域通過フィルタ25で平滑化すると、対象物の速度に応じた出力レベルが得られる。出力レベルの波形を図4(G)に示す。即ち、パルス密度が高いと出力レベルも高く、パルス密度が低いと出力レベルも低くなるため、低域通過フィルタ25の出力レベルは対象物の速度に対応することになる。ドプラー信号と低域通過フィルタの周波数特性との関係を図7に示す。図7(1)はドプラー信号の周波数特性の例を、図7(2)は低域通過フィルタの周波数特性の例を表す。図7(2)のfcは低域通過フィルタの周波数特性が3dB減衰する低域カットオフ周波数である。低域通過フィルタ25の低域カットオフ周波数は、ドプラー信号の最大周波数よりも低くすることが好ましい。パルス整形回路が出力するパルス波形の基本周波数は、ドプラー信号の最大周波数よりも低く、低域通過フィルタの低域カットオフ周波数をドプラー信号の最大周波数よりも低く設定すると、低域通過フィルタでパルス波形の基本周波数を除去することができ、パルス波形を平滑化することができる。パルス整形されたパルス波形の高域成分を平滑化できれば、測定精度の劣化を防止できる。   When the pulse waveform from the pulse shaping circuit 24 of FIG. 2 is smoothed by the low-pass filter 25, an output level corresponding to the speed of the object is obtained. A waveform of the output level is shown in FIG. That is, when the pulse density is high, the output level is high, and when the pulse density is low, the output level is low. Therefore, the output level of the low-pass filter 25 corresponds to the speed of the object. FIG. 7 shows the relationship between the Doppler signal and the frequency characteristics of the low-pass filter. FIG. 7A shows an example of the frequency characteristic of the Doppler signal, and FIG. 7B shows an example of the frequency characteristic of the low-pass filter. Fc in FIG. 7 (2) is a low-pass cutoff frequency at which the frequency characteristic of the low-pass filter attenuates by 3 dB. The low-pass cutoff frequency of the low-pass filter 25 is preferably set lower than the maximum frequency of the Doppler signal. The basic frequency of the pulse waveform output from the pulse shaping circuit is lower than the maximum frequency of the Doppler signal, and if the low-pass cutoff frequency of the low-pass filter is set lower than the maximum frequency of the Doppler signal, the low-pass filter pulses The fundamental frequency of the waveform can be removed, and the pulse waveform can be smoothed. If the high frequency component of the pulse waveform that has been pulse-shaped can be smoothed, deterioration of measurement accuracy can be prevented.

図4(G)に示す出力レベルを速度に換算すれば、速度表示を得ることができる。図4(G)の出力レベルをアナログ信号として速度に対応させても、図4(G)の出力レベルをA/D変換してディジタル処理により速度に対応させてもよい。   If the output level shown in FIG. 4G is converted into a speed, a speed display can be obtained. The output level shown in FIG. 4G may correspond to the speed as an analog signal, or the output level shown in FIG. 4G may correspond to the speed by digital processing after A / D conversion.

図2に示す構成のドプラーレーダー装置は、低域通過フィルタの減衰域を利用しないため、温度に対しても安定な特性が得られる。従って、本形態のドプラーレーダー装置は、対象物の速度を温度に対して安定に測定することができる。   Since the Doppler radar device having the configuration shown in FIG. 2 does not use the attenuation region of the low-pass filter, stable characteristics with respect to temperature can be obtained. Therefore, the Doppler radar device of this embodiment can stably measure the speed of the object with respect to the temperature.

図2に示す発振器11に替えて、ドプラー波レーダー装置の使用する周波数帯の範囲内において一定の周期でパルス的に発振するパルス発振器としてもよい。この場合、一定の周期で送信アンテナから送信波を放射後、対象物までの往復時間に応じた時間後に、対象物から反射した受信波を受信し、図2に示す混合回路23は、一定の周期でドプラー信号を出力することになる。   Instead of the oscillator 11 shown in FIG. 2, it may be a pulse oscillator that oscillates in a pulse with a constant period within a frequency band used by the Doppler wave radar device. In this case, after radiating the transmission wave from the transmission antenna at a constant cycle, the reception wave reflected from the object is received after a time corresponding to the round trip time to the object, and the mixing circuit 23 shown in FIG. A Doppler signal is output at a period.

図2に示す発振器11に替えて、ドプラー波レーダー装置の使用する周波数帯の範囲内において鋸歯状波で周波数変調して発振する周波数変調発振器としてもよい。この場合、対象物から反射した受信波を受信すると、図2に示す混合回路23は、対象物までの往復時間に応じた周波数シフトを有する周波数の信号を出力することになる。   Instead of the oscillator 11 shown in FIG. 2, a frequency modulation oscillator that oscillates by frequency-modulating with a sawtooth wave within a frequency band used by the Doppler wave radar device may be used. In this case, when the received wave reflected from the object is received, the mixing circuit 23 shown in FIG. 2 outputs a signal having a frequency having a frequency shift corresponding to the round trip time to the object.

前述したパルス整形回路の具体例について説明する。図2のパルス整形回路の構成例を図5に示す。図5において、24はパルス整形回路であって、ドプラー信号を一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にパルス整形する。31は振幅制限回路であって、ドプラー信号を一定振幅のパルス波形にする。32は微分回路であって、信号を微分して立上り又は立下り波形を出力する。33は単安定マルチバイブレータ回路であって、信号を一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にする。   A specific example of the above-described pulse shaping circuit will be described. A configuration example of the pulse shaping circuit of FIG. 2 is shown in FIG. In FIG. 5, reference numeral 24 denotes a pulse shaping circuit, which pulses a Doppler signal into a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width. Reference numeral 31 denotes an amplitude limiting circuit, which makes the Doppler signal a pulse waveform with a constant amplitude. A differentiation circuit 32 differentiates the signal and outputs a rising or falling waveform. Reference numeral 33 denotes a monostable multivibrator circuit which converts a signal into a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width.

図5、図6を使用して、本願発明のパルス整形回路の動作を説明する。図6は、本実施の形態のパルス整形回路の各部における波形であって、図中の(C)、(D)、(E)、(F)は図5で示すC、D、E、Fにおける各波形を表す。図6において、横軸は時間を表す。図5の振幅制限回路31は、図2に示す混合回路23からのドプラー信号を一定振幅のパルス波形にして、微分回路32に出力する。振幅制限回路としては、一定値を閾値として2値信号に変換する比較回路を適用することができる。比較回路は、回路構成が簡単で温度に対しても安定した特性を有する。振幅制限回路としては、他に、2つの閾値で2値信号に変換するシュミットトリガー回路を適用することができる。シュミットトリガー回路は、入力信号に対してヒステリシスも持つため、雑音に強い回路とすることができる。   The operation of the pulse shaping circuit of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a waveform in each part of the pulse shaping circuit of the present embodiment, and (C), (D), (E), and (F) in the figure are C, D, E, and F shown in FIG. Each waveform in is represented. In FIG. 6, the horizontal axis represents time. The amplitude limiting circuit 31 shown in FIG. 5 converts the Doppler signal from the mixing circuit 23 shown in FIG. As the amplitude limiting circuit, a comparison circuit that converts a constant value into a binary signal can be applied. The comparison circuit has a simple circuit configuration and stable characteristics with respect to temperature. As the amplitude limiting circuit, a Schmitt trigger circuit that converts to a binary signal with two threshold values can be applied. Since the Schmitt trigger circuit also has hysteresis with respect to the input signal, it can be a circuit that is resistant to noise.

混合回路23からのドプラー信号の波形を図6(C)に、振幅制限回路31からの一定振幅のパルス波形を図6(D)に示す。混合回路23では、送信波と受信波とのビートを出力するため、図6(C)に示すように、振幅も不揃いで、周波数も変調されている。この波形から周波数情報だけを抽出するために、振幅制限回路31で図6(D)に示すような一定振幅のパルス波形とする。   The waveform of the Doppler signal from the mixing circuit 23 is shown in FIG. 6C, and the pulse waveform of a constant amplitude from the amplitude limiting circuit 31 is shown in FIG. 6D. Since the mixing circuit 23 outputs beats of the transmission wave and the reception wave, the amplitude is uneven and the frequency is modulated as shown in FIG. In order to extract only frequency information from this waveform, the amplitude limiting circuit 31 generates a pulse waveform having a constant amplitude as shown in FIG.

図5に示す微分回路32では、一定振幅のパルス波形を微分して立上り又は立下り波形を出力する。微分回路32からの出力波形を図6(E)に示す。微分回路32では、後述する単安定マルチバイブレータ回路を駆動するために、微分波形を得る。ここでは、図6(E)に示すように、微分波形のうち、立上り波形のみを利用する。   In the differentiating circuit 32 shown in FIG. 5, a pulse waveform having a constant amplitude is differentiated and a rising or falling waveform is output. An output waveform from the differentiation circuit 32 is shown in FIG. The differentiation circuit 32 obtains a differentiated waveform in order to drive a monostable multivibrator circuit described later. Here, as shown in FIG. 6E, only the rising waveform of the differential waveform is used.

次に、図5に示す単安定マルチバイブレータ回路33で、微分回路32からの微分波形をトリガーとして、一定振幅、一定パルス幅のパルス波形を出力する。単安定マルチバイブレータ回路は、トリガー信号を起点として、一定振幅、一定パルス幅のパルス発生に用いられる。単安定マルチバイブレータ回路33の出力するパルス波形を図6(F)に示す。図6(E)の微分波形をトリガーとして単安定マルチバイブレータを駆動すると、図6(F)に示すように、微分波形の周期に応じた一定振幅、一定パルス幅のパルス波形が得られる。図6(F)に示すパルス波形を、図2の低域通過フィルタ25で平滑化すると、図4(G)に示すように、対象物の速度に応じた出力レベルが得られる。即ち、パルス密度が高いと出力レベルも高く、パルス密度が低いと出力レベルも低くなるため、出力レベルは対象物の速度に対応することになる。   Next, the monostable multivibrator circuit 33 shown in FIG. 5 outputs a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width using the differential waveform from the differentiation circuit 32 as a trigger. The monostable multivibrator circuit is used for generating a pulse having a constant amplitude and a constant pulse width starting from a trigger signal. The pulse waveform output from the monostable multivibrator circuit 33 is shown in FIG. When the monostable multivibrator is driven using the differential waveform of FIG. 6E as a trigger, a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width corresponding to the period of the differential waveform is obtained as shown in FIG. 6F. When the pulse waveform shown in FIG. 6F is smoothed by the low-pass filter 25 shown in FIG. 2, an output level corresponding to the speed of the object is obtained as shown in FIG. 4G. That is, when the pulse density is high, the output level is high, and when the pulse density is low, the output level is also low. Therefore, the output level corresponds to the speed of the object.

図5で説明したパルス整形回路は、温度に対して敏感な回路を使用しないので、温度に対して安定に動作する。従って、本パルス整形回路を図2のドプラーレーダー装置に適用することによって、ドプラーレーダー装置が温度に対して安定に対象物の速度を測定することができる。   The pulse shaping circuit described in FIG. 5 does not use a circuit sensitive to temperature, and thus operates stably with respect to temperature. Therefore, by applying this pulse shaping circuit to the Doppler radar device of FIG. 2, the Doppler radar device can measure the velocity of the object stably with respect to temperature.

以上、説明したように、本形態のドプラーレーダー装置は、簡単な回路構成で実現することができ、また、温度に対して不安定な部品を使用しないため、温度に対しても安定に対象物の速度を測定することができる。本形態のドプラーレーダー装置は温度に対しても安定に動作するため、車両に搭載すると、対象物が固定物であれば、対象物に対する速度を、対象物が移動体であれば、搭載した車両と対象物との相対速度を精度良く測定することが可能となる。    As described above, the Doppler radar device according to the present embodiment can be realized with a simple circuit configuration, and does not use a temperature unstable component, so that the object is stable with respect to temperature. Can be measured. Since the Doppler radar device of the present embodiment operates stably even with respect to temperature, when mounted on a vehicle, the speed of the object is fixed if the target is a fixed object, and the mounted vehicle if the target is a moving object. It is possible to accurately measure the relative speed between the object and the object.

本願発明のドプラーレーダー装置は、車両の衝突防止やオートクルーズを目的とした車載用装置に適用することができるほか、固定のドプラーレーダー装置としても使用することができる。   The Doppler radar device of the present invention can be applied to a vehicle-mounted device for vehicle collision prevention and auto cruise purposes, and can also be used as a fixed Doppler radar device.

ドプラー信号を低域通過フィルタを利用して周波数−電圧変換回路を使って電圧に変換する動作原理を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement principle which converts a Doppler signal into a voltage using a frequency-voltage conversion circuit using a low-pass filter. 本願発明であるドプラーレーダー装置の実施形態を説明する図であって、ドプラーレーダー装置の構成を説明するブロック図である。It is a figure explaining embodiment of the Doppler radar apparatus which is this invention, Comprising: It is a block diagram explaining the structure of a Doppler radar apparatus. 本実施の形態のドプラーレーダー装置の各回路における波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform in each circuit of the Doppler radar apparatus of this Embodiment. 本実施の形態のドプラーレーダー装置の各回路における波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform in each circuit of the Doppler radar apparatus of this Embodiment. 本願発明であるパルス波レーダー装置に適用するパルス整形回路の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of the pulse shaping circuit applied to the pulse wave radar apparatus which is this invention. 本実施の形態のパルス整形回路の各部における波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform in each part of the pulse shaping circuit of this Embodiment. 本実施の形態で使用する低域通過フィルタの周波数特性とドプラー信号の周波数特性との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the frequency characteristic of the low-pass filter used in this Embodiment, and the frequency characteristic of a Doppler signal.

符号の説明Explanation of symbols

11 発振器
12 分配器
14 電力増幅回路
15 送信アンテナ
21 受信アンテナ
22 前置増幅回路
23 混合回路
24 パルス整形回路
25 低域通過フィルタ
31 振幅制限回路
32 微分回路
33 単安定マルチバイブレータ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Oscillator 12 Divider 14 Power amplifier circuit 15 Transmitting antenna 21 Reception antenna 22 Preamplifier circuit 23 Mixing circuit 24 Pulse shaping circuit 25 Low-pass filter 31 Amplitude limiting circuit 32 Differentiating circuit 33 Monostable multivibrator circuit

Claims (5)

送信波を送出する送信回路と、
該送信回路からの送信波を放射する送信アンテナと、
対象物から反射した受信波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナからの受信波を検波してドプラー信号を出力する受信回路と、
該受信回路からのドプラー信号を一定振幅、一定パルス幅のパルス波形を有し、該ドプラー信号の周波数に応じた頻度で出現するパルス列にパルス整形するパルス整形回路と、
該パルス整形回路からのパルス波形を平滑化する低域通過フィルタと、
を備えるドプラーレーダー装置。
A transmission circuit for transmitting a transmission wave;
A transmission antenna that radiates a transmission wave from the transmission circuit;
A receiving antenna for receiving a received wave reflected from an object;
A receiving circuit for detecting a received wave from the receiving antenna and outputting a Doppler signal;
A pulse shaping circuit for shaping the Doppler signal from the receiving circuit into a pulse train having a pulse waveform having a constant amplitude and a constant pulse width and appearing at a frequency according to the frequency of the Doppler signal;
A low-pass filter for smoothing a pulse waveform from the pulse shaping circuit;
Doppler radar device.
前記送信回路の送出する送信波が一定周波数であることを特徴とする請求項1に記載のドプラーレーダー装置。 The Doppler radar device according to claim 1, wherein a transmission wave transmitted from the transmission circuit has a constant frequency. 前記パルス整形回路が、
前記受信回路からのドプラー信号を一定振幅のパルス波形にする振幅制限回路と、
該振幅制限回路からの出力を微分して立上り又は立下り波形を出力する微分回路と、
該微分回路からの出力をトリガーとして一定振幅、一定パルス幅のパルス波形にする単安定マルチバイブレータ回路と、を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のドプラーレーダー装置。
The pulse shaping circuit comprises:
An amplitude limiting circuit for converting the Doppler signal from the receiving circuit into a pulse waveform having a constant amplitude;
A differentiating circuit for differentiating the output from the amplitude limiting circuit and outputting a rising or falling waveform;
The Doppler radar device according to claim 1, further comprising: a monostable multivibrator circuit that uses an output from the differentiating circuit as a trigger to generate a pulse waveform with a constant amplitude and a constant pulse width.
前記パルス整形回路からのパルス波形のパルス幅が、前記ドプラー信号の最小周期よりも短いことを特徴とする請求項1から3に記載のいずれかのドプラーレーダー装置。 4. The Doppler radar device according to claim 1, wherein a pulse width of a pulse waveform from the pulse shaping circuit is shorter than a minimum period of the Doppler signal. 5. 前記低域通過フィルタの低域カットオフ周波数が、前記ドプラー信号の最大周波数よりも低いことを特徴とする請求項1から4に記載のいずれかのドプラーレーダー装置。
5. The Doppler radar device according to claim 1, wherein a low-frequency cutoff frequency of the low-pass filter is lower than a maximum frequency of the Doppler signal.
JP2003397438A 2003-11-27 2003-11-27 Doppler radar apparatus Pending JP2005156440A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003397438A JP2005156440A (en) 2003-11-27 2003-11-27 Doppler radar apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003397438A JP2005156440A (en) 2003-11-27 2003-11-27 Doppler radar apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005156440A true JP2005156440A (en) 2005-06-16

Family

ID=34722595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003397438A Pending JP2005156440A (en) 2003-11-27 2003-11-27 Doppler radar apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005156440A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106569202A (en) * 2015-10-08 2017-04-19 株式会社友华 Radar device
CN113092810A (en) * 2021-05-08 2021-07-09 无锡航征科技有限公司 High-sensitivity radar current meter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106569202A (en) * 2015-10-08 2017-04-19 株式会社友华 Radar device
CN113092810A (en) * 2021-05-08 2021-07-09 无锡航征科技有限公司 High-sensitivity radar current meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5694130A (en) Vehicle-mounted radar system and detection method
US5115242A (en) In-furnace slag level measuring apparatus
CN201177666Y (en) Ultrasonic distance measuring apparatus based on phase difference comparison
KR101092567B1 (en) Frequency modulated continuous wave rader and detecting method for distance and velocity of moving object using it
JP2015108557A (en) Laser radar device
JP6212860B2 (en) In-vehicle radar system
CA2454612A1 (en) Ultrasonic doppler effect speed measurement
KR102305079B1 (en) Impulse radar transceiver for compensating path loss
US8639462B2 (en) Method and system for determining the time-of-flight of a signal
JP2008107158A (en) On-vehicle radar device
US10036807B2 (en) Radio altimeter
JP2011232053A (en) Distance measuring device
JP4549587B2 (en) FMCW radar equipment
KR20180068600A (en) Moving object detection and velocity measurement system based on motion sensor
JP2005156440A (en) Doppler radar apparatus
JP2010038832A (en) Pulse radar apparatus
JP3473577B2 (en) Radar equipment
JP2011232054A (en) Distance measuring device
JP3860570B2 (en) Pulse wave radar device
KR101359344B1 (en) Distance measuring apparatus based on FMCW
JP3930376B2 (en) FMCW radar equipment
JP2006275658A (en) Pulse-wave radar device
JP4924980B2 (en) Distance measuring device
JP2762143B2 (en) Intermittent FM-CW radar device
JP2016003870A (en) Distance measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060822

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070104