JP2005504297A - パルスレーダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、殊に自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置に関する。
【0002】
従来技術
自動車技術ではレーダセンサが車両外のターゲットまでの距離及び/又はそのようなターゲットに関する相対速度を測定するために使用される。ターゲットとしては例えば前方を走行している自動車または駐車された自動車、歩行者、自転車運転者または自動車周辺の建造物が挙げられる。パルスレーダは例えば24.125GHzで動作し、またストップ・アンド・ゴー、プリクラッシュ、死角検出、駐車補助及び後進走行支援の機能に使用することができる。
【0003】
図1は従来技術の相関受信器を備えたレーダ機構の概略図を示す。送信器300はパルス形成部302により指示され、アンテナ304を介して送信信号306を送出する。送信信号306はターゲット対象308に衝突し、このターゲット対象308において反射される。受信信号310がアンテナ312によって受信される。このアンテナ312はアンテナ304と同一でも良い。アンテナ312による受信信号310の受信後に、この受信信号は受信器314に伝送され、続けてローパスフィルタ及びアナログ/ディジタル変換器を有するユニット316を介して信号評価部318に供給される。相関受信器における特徴は、受信器314がパルス形成部302から基準信号320を受け取ることにある。受信器314によって受信された受信信号310は受信器314において、基準信号320と混合される。相関によって、レーダパルスの送出から受信までの時間遅延に基づき、例えばターゲット対象との距離を推量することができる。
【0004】
DE 199 26 787から類似するレーダ機構が公知である。そこでは、送信スイッチが発信器のパルスによってオンオフされ、その結果パルス持続時間中には発振器から生じ、分岐回路によって送信スイッチへと案内される高周波が送信アンテナに印加される。受信部は同様に発信器の出力信号を受け取る。受信信号すなわち対象において反射されたレーダパルスは、受信スイッチを介してミキサに達する発振器信号と所定の時間窓の間に混合されて評価される。
【0005】
US 6,067,040も発信器のパルスによってオンオフされる送信スイッチにより動作する。反射されたレーダパルスを受信するためにIQ信号に対して別個の経路が設けられている。ここにおいても受信信号は所定の時間窓の間のみ混合されて評価される。DE199 26 787によるレーダ装置においても、US 6,067,040によるレーダ装置においても、ジェネレータ信号は先ず受信スイッチ/パルス変調器に達する。
【0006】
発明の利点
本発明による措置を用いることにより受信側の1つまたは複数のミキサの連続的な制御が可能であり、このことはレーダパルスの変更ないしレーダパルスのサンプリングがミキサないしミキサの動作点に不利に影響することはないという利点を有する。
【0007】
ミキサは直接に高周波源から連続的に制御されるので、DE199 26 787及びUS 6,067,040による解決手段に比べ、LO(局部発振器)変調器またはLO高周波スイッチが省略され、LOパルスは存在しない。したがってパルス変調器の変更、ないしパルス変調器の制御はミキサないしミキサの動作点には作用しない。
【0008】
本発明によるパルスレーダ装置は簡単なやり方で複数の受信経路に拡張することができ、ここで受信側のミキサを制御するための高周波源は1つだけ設けられていればよい。
【0009】
複数の受信経路を備えた構成によって種々の距離セルを同時に評価することができる。動作様式をフレキシブルに変更することができる。すなわち以下のことが可能である。
−複数の受信チャネルが並行して動作する。
−IQ復調動作と単一動作を実現する。
−複数のアンテナが並行して動作する(マルチ受信原理)。
−送信経路と受信経路とで異なるデューティ比を選択する。
−受信領域におけるデューティ比を1にする(純粋なパルスドップラレーダ)。
−レーダパルスを反復周波数及び/又はパルス持続時間で雑音余裕度を高めるために可変する。
−近距離領域においてターゲットが過度に強力である場合には、受信パルスの電力を複数の受信経路に分割することができ、後続の受信信号増幅器は過制御されない。
−PN符号化を行い、合わせられた距離に対応する受信列が生じる。
−クロスエコー評価を実現する。
−送信経路において2つの直交符号を重畳し、受信側では送信された直交符号のうちの1つを受信経路毎にそれぞれ評価する。
【0010】
図面
別の図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。ここで、
図2は本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図であり、
図3は共通のパルス処理部を有するパルスレーダ装置のブロック回路図であり、
図4は複数の受信経路を有する本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
【0011】
実施例の説明
図2に示された本発明によるレーダセンサは高周波源1を有し、この高周波源1は連続的な高周波信号(CW信号)を供給する。分配回路2の形態の信号分配器を介して、この高周波信号は一方ではレーダパルスを送信アンテナ61に送出するために送信側のパルス変調器3に到達し、他方では別の信号分配器8を介して2つのミキサ4及び5に直接到達する。これらのミキサの別の入力側は電力分配器9、例えば3dB信号分配器を介して受信アンテナ6と接続されている。この実施例では、レーダ装置のI/Q(同相/直角位相)能力を達成するために、2つのミキサ4及び5が設けられている。信号分配器9は受信側におけるアンテナ信号の直交成分信号I及びQへの分割に使用される。I/Q能力を省略しようとするのであれば、1つのミキサで十分である。勿論この場合にはモジュール8及び9も必要ない。ミキサ4及び5は例えばラットレース・ハイブリッドの形態のバランスミキサとして実現されている(これに関してはそのようなラットレース・ハイブリッドの構造が記載されているEP 685 9 30 A1を参照されたい)。
【0012】
送信側のパルス変調器/パルス変調スイッチはパルス信号源10及び送信ゲート回路101を介して制御される。2つのミキサ4及び5には共通のパルス変調器7が配属されており、この共通のパルス変調器7はアンテナ6と別の信号分配器9との間の受信経路に配置されている。このパルス変調器7の制御はパルス信号源111から遅延回路211及び受信ゲート回路212を介して行われる。
【0013】
対象において反射されたレーダパルスがアンテナ6から電力分配器9を介してミキサ4ないし5に到達していると、高周波源1の連続的な信号と反射されたレーダパルスとから受信パルス(ZF信号)の包絡線が形成される。この混合信号/包絡線は例えば1MHzから1GHzの帯域幅のZF増幅器411ないし412によって増幅され、受信サンプラ413ないし414に供給される。このことはIチャネル及びQチャネルに対して別個に行われる(I受信信号及びQ受信信号に対する別個の受信ブランチ及び評価ブランチ)。ミキサ4ないし必要に応じてミキサ5も、反射されたレーダパルスを伝播させない、したがって対象解像度を落とさないようにするために、同様に1GHzのZF帯域幅を有する必要がある。
【0014】
受信されたレーダパルスの経過時間を比較できるようにし、この比較から距離情報を得るために遅延回路211が必要である。所望の距離セルに関するパルス経過時間に対応する、送信パルス生成後の所定の時間後に、広帯域サンプラ413ないし414に非常に短いサンプリングパルスが印加され、この広帯域サンプラ413ないし414が選択された距離セルにあるZF増幅器411ないし412の出力信号をサンプリングする。サンプリングパルスの長さは送信パルス及びZFパルス幅のオーダである。このことは、単に相応に遅延される、送信パルスを形成する割合で行われる。遅延時間の変更はSRR(短距離レーダ)と等しい所望の距離領域のサンプリングを可能にする。サンプラは0とは異なる電圧を検出し、したがって所望の経過時間後にパルスが戻ってきたことを識別する。信号ノイズ比をSQRT(n)に比例して改善する干渉性のないパルス積分が可能であり、ここでnは積分されたパルスの数である。
【0015】
サンプラ413及び414に対するサンプリングパルスの処理並びにパルス変調器3及び7に対する制御パルスの処理を図3のように共通のパルス信号源100によって共通して行うこともできる。
【0016】
本発明によるパルスレーダ装置のアーキテクチャによって以下のさらなる利点が生じる:
CW信号としての高周波源1の信号が恒常的にミキサ4ないし5に印加され、またSRRのようにパルス化されないことによって、雑音指数を実質的に改善することができ、したがって検出領域を効率的に拡張できる。さらには、パルス変調器/パルス変調スイッチが前置接続されることによってミキサの動作点が不利にずれることはない。
【0017】
図4は複数の受信経路、ここでは特に2つの受信経路を備えた実施例を示す。個々の受信経路は図2または3と同様に構成することができる。しかしながら本発明のさらに別の実施形態を示すために、図4に示された受信経路は図2及び図3とは異なり以下の相違点を有する。すなわち、受信側の共通のパルス変調器7の代わりに各ミキサ4、5ないし41、51は別個のパルス変調器71、72ないし711、721を有し、このパルス変調器を同一の受信経路の他のそれぞれのミキサに依存せずに相応のパルス信号源11、12ないし111、121、遅延回路21、22ないし211、221及び受信ゲート212、213ないし214、215を介して制御することができる。個々の受信経路は共通の受信アンテナ61を有しても良く、またはそれぞれ別個の受信アンテナ61、62、63を有しても良い。別の受信経路のミキサ41、51を全ての受信経路に共通の高周波源1に接続するために、この高周波源1に後置されている別の信号分配器81、82が必要である。
【0018】
少なくとも2つの受信経路と、異なる遅延時間にそれぞれ調節可能な遅延回路21、22、211、221を用いた受信側のパルス変調器71、72ないし711、712の個別の制御とによって異なる動作様式が可能であり、車両ドライバの要求に応じてこれらの異なる動作様式を迅速に切り替えることも可能である。したがって殊に以下のことが可能である。
−複数のチャネル(ミキサ)が並行して動作する。
−複数のアンテナが並行して動作する(マルチ受信原理)。
−送信経路と受信経路とで異なるデューティ比を選択する。
−デューティ比を1とする(純粋なパルスドップラレーダ)。
−送信パルスを反復周波数及び/又はパルス持続時間で殊に雑音余裕度を高めるために可変する。
−I/Q復調動作と単一チャネル動作を実現する。
−2倍または3倍の送信パルス電力を使用する際に、ターゲットを発見するための相応のアルゴリズムを用いて、同一の感度で複数の受信セルを同時に評価する。
−距離セルを受信信号のサンプリングないし除去によって合わせる。
−近距離領域において対象が過度に強力である場合には、受信パルス電力を分割することができ、殊に後続の増幅器は過制御されない。
−クロスエコー評価を実現する。
【0019】
符号化されたパルス列(PN符号化)が送出される場合には、受信経路における変調、この場合においては例えば相回転が、合わせられた距離に対応する受信列でもって制御される。このことは誤ったターゲットの抑制に大いに貢献する。チャネルは種々の距離領域を監視する。受信側の機器が隣接する機器のPN符号に合わせられる場合には、クロスエコー評価が可能である。
【0020】
送信経路においては2つの直交符号を重畳することができ、受信経路毎に送信された直交信号のうちのそれぞれ1つを評価することができる。
【0021】
送信側及び受信側のパルス信号源10、100、11、12、111、121または相互に並んだ受信側だけのパルス信号源11、12、111、121は殊に複数の受信経路において位相的に結合されており、殊に複数の受信セルを同時に監視するために所定の時間関係を達成する。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】従来技術によるパルスレーダ機構の概略図である。
【図2】本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
【図3】共通のパルス処理部を有するパルスレーダ装置のブロック回路図である。
【図4】複数の受信経路を有する本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
Claims (14)
- 自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置において、
連続的に高周波信号を送出する高周波源(1)には信号分配器(2)が接続されており、該信号分配器(2)は一方ではレーダパルスを送出する送信側のパルス変調器(3)と接続されており、他方では前記高周波源(1)の連続的な信号によって制御される、少なくとも1つの受信経路における少なくとも1つのミキサ(4、5)と接続されており、該ミキサ(4、5)は対象において反射されたレーダパルスからなる少なくとも1つの受信信号を評価し、
前記少なくとも1つのミキサ(4、5)には受信アンテナ(6)との接続に関して受信側のパルス変調器(7)が前置接続されていることを特徴とする、パルスレーダ装置。 - 前記受信経路には2つのミキサ(4、5)が設けられており、該ミキサ(4、5)には受信アンテナ(6)との接続に関して共通の受信側のパルス変調器(7)が前置接続されており、該2つのミキサ(4、5)は別の信号分配器(8)を介して前記高周波源(7)と接続されている、請求項1記載のパルスレーダ装置。
- 前記2つのミキサ(4、5)には受信アンテナ(6)との接続に関して、例えば直角成分信号(I/Q)を送出する信号分配器(9)が前置接続されている、請求項2記載のパルスレーダ装置。
- 前記2つのミキサ(4、5)には前記受信経路において、受信アンテナ(6)との接続に関して個別の受信側のパルス変調器(71、72)がそれぞれ1つ前置接続されている、請求項2記載のパルスレーダ装置。
- 前記受信側のパルス変調器(71、72)は例えば個別のパルス信号源(11、12)を介して制御され、前記パルス信号源(11、12)と該パルス信号源(11、12)に対応する受信側のパルス変調器(71、72)との間には、例えば異なる遅延時間を有する遅延素子(21、22)が設けられている、請求項4記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信側のパルス変調器(3)はパルス信号源(10)によって制御され、該パルス信号源(10)の反復周波数及び/又はパルス持続時間は雑音余裕度を高めるために可変である、請求項1から5までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 少なくとも1つの別の受信経路には、相応の受信アンテナ(62、62、...)、受信側のミキサ(41、51、...)、受信側のパルス変調器(711、722、...)並びに必要に応じて要求される信号分配器(91、81、...)及びパルス信号源(111、121、...)が設けられている、請求項1から6までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記別の受信経路の受信側のミキサ(41、51、...)の接続を付加的な信号分配器(81、82、...)を介して行い、該付加的な信号分配器(81、82、...)は前記高周波信号源(1)に後置されている、請求項7記載のパルスレーダ装置。
- 複数の受信経路において、複数の距離セルが相応の評価装置を介して同時に評価される、請求項7または8記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信側及び受信側のパルス信号源(10、100、11、12、111、121)または相前後する受信側だけのパルス信号源(111、121)は、例えば複数の受信経路が設けられている場合には、相互に位相的に結合されている、請求項1から9までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信経路及び受信経路ないし複数の受信経路における前記レーダパルスのデューティ比は異なるように選択されている、請求項1から10までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記レーダパルスのPN符号化において前記受信側のパルス変調器(71、72、711、721)は、合わせられた距離に対応する受信列を用いて制御される、請求項1から11までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- クロスエコー評価が行われる、すなわち複数の受信経路において受信側の機器が隣接する機器のPN符号に合わせられる、請求項12記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信経路において2つの直交符号を重畳し、前記送信された直交信号のうちの1つを受信経路がそれぞれ評価する、請求項1から13までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
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