JP2006064644A

JP2006064644A - パルス波レーダー装置

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Publication number: JP2006064644A
Application number: JP2004250270A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikeda; 博池田; Hideaki Shimoda; 秀昭下田; Takeshi Yokoyama; 健横山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-09
Also published as: TWI285748B; US7145500B2; US20060044180A1; KR20060050637A; TW200613760A; EP1630571A1; KR100796548B1

Abstract

【課題】車載用等のパルス波レーダー装置は、数十ｃｍから数十ｍまでの広い範囲で対象物を検知する必要があることから、受信回路は大きな信号の受信パルス波から小さな信号の受信パルス波までダイナミックレンジの広い増幅回路が要求される。
【解決手段】本発明に係るパルス波レーダー装置は、近距離にある対象物を測定するとき、即ち、送信パルス波を送出直後は受信回路の増幅度が小さくなるように制御し、遠距離にある対象物を測定するとき、即ち、送信パルス波を送出して時間経過と共に受信回路の増幅度が大きくなるように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ミリ波、又は準ミリ波帯を用いたパルス波レーダー装置に関する。特に、近距離での対象物からの反射波に対して、検知能力を向上させたパルス波レーダー装置に関する。

近年、衝突防止やオートクルーズを目的として車両にレーダー装置が搭載されている。このような車載用レーダー装置は、対象物までの往復距離が、パルス送信波を送出してから対象物からの反射波を受信する迄の時間に光速を積算することにより求められることから、パルス送信波を送出してから対象物からの反射波を受信する迄の時間を測定し、対象物までの距離を算出するものである。

このようなパルス波レーダー装置では、送信パルス波を送出後、至近距離にある対象物から反射した受信パルス波を受ける用意を行う。車載用等のパルス波レーダー装置は、数十ｃｍから数十ｍまでの広い範囲で対象物を検知する必要があることから、受信回路は大きな信号の受信パルス波から小さな信号の受信パルス波までダイナミックレンジの広い増幅回路が要求される。

従来、広いダイナミックレンジを要求されるパルス波レーダー装置の受信回路では、ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路を利用していた。ＡＧＣ回路を利用した従来のパルス波レーダー装置の構成を図１に示す（例えば、特許文献１参照。）。

図１において、１１はパルス発生回路、１２は発振器、２１は混合回路、２２は電力増幅回路、２３は送信アンテナ、３１は受信アンテナ、８２は前置増幅回路、８３は混合回路、８４は中間周波増幅回路、８５は検波回路、８６はＡＧＣ制御回路である。混合回路２１においてパルス発生回路１１からのパルスを発振器１２からの発振波で変調し、電力増幅回路２２で増幅した後、送信アンテナ２３から送信パルス波を放射する。

混合回路８３において受信アンテナ３１で受信した受信パルス波を発振器１２からの発振波で復調し、中間周波増幅回路８４で増幅する。増幅する際に検波回路８５での出力が一定になるように、ＡＧＣ制御回路８５で負帰還制御する。

また、利得可変増幅回路には、図２に示すようなＰＩＮダイオードを利用した可変減衰回路を使用していた。図２において、Ｒ７１からＲ７６はそれぞれ抵抗、Ｃ７１からＣ７４はそれぞれコンデンサ、Ｄ７１からＤ７３はそれぞれＰＩＮダイオードである。

ＰＩＮダイオードＤ７１からＤ７３は、それぞれコンデンサＣ７１からＣ７４によって直流遮断され、直流電源によってバイアスを付与されてその抵抗値が可変制御される。当該ＰＩＮダイオードの抵抗値が可変制御されると、可変減衰回路の減衰量が変化し、利得可変増幅回路自体の増幅度が制御されることになる。
特開平６−１７４８２６号公報。

距離分解能を１ｍ以下にするためには、送信パルスのパルス幅をナノ秒程度まで狭くする必要がある。前述したＡＧＣ制御回路は、受信パルスの幅がナノ秒になると、極めて短時間のうちに帰還制御する必要があるため、本来負帰還制御系であるＡＧＣ制御が不安定になり、安定な回路動作が望めなくなる。

上記問題に対して、本発明は、距離分解能を高くして、かつ、近距離にある対象物からの大きな信号の受信パルス波から遠距離にある対象物からの小さな信号の受信パルス波まで、受信レベル差の大きい受信パルスを精度よく受信して距離測定ができるパルス波レーダー装置を提供することを目的とする。

また、利得増幅回路に利用する従来の可変減衰回路では、それぞれのＰＩＮダイオードを制御するために直流電源を別個に持つ必要があり、さらに、電流経路も３系統あるために消費電力も大きいという欠点があった。

上記問題に対して、本発明は、簡単で消費電力の少ない回路構成で利得可変増幅及び検波できる受信回路を備えるパルス波レーダー装置を提供することも目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るパルス波レーダー装置は、近距離にある対象物を測定するとき、即ち、送信パルス波を送出直後は受信回路の増幅度が小さくなるように制御し、遠距離にある対象物を測定するとき、即ち、送信パルス波を送出して時間経過と共に受信回路の増幅度が大きくなるように制御する。

このように受信回路の増幅度を制御すると、近距離にある対象物からは信号レベルの大きな受信パルス波が反射してくるため、小さい増幅度で受信すると適切な信号レベルで増幅したり検波したりすることができる。一方、遠距離にある対象物からは信号レベルの小さな受信パルス波が反射してくるため、大きい増幅度で受信すると適切な信号レベルで増幅したり検波したりすることができる。また、増幅に関して帰還経路を持たないため、安定して増幅することができる。

具体的には、本発明は、送信パルスを変調した送信パルス波を周期的に送出する送信回路と、該送信回路からの送信パルス波を放射する送信アンテナと、対象物から反射した受信パルス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パルス波を利得可変増幅及び検波する受信回路と、前記受信回路の増幅度を制御する利得制御回路とを備え、前記利得制御回路は、前記送信回路が前記送信パルス波を送出する周期に合わせて、前記受信回路の増幅度を周期的に制御すると共に、前記送信回路が前記送信パルス波を送出後、前記受信回路の増幅度が増加するように制御することを特徴とするパルス波レーダー装置である。

本発明により、近距離にある対象物からの大きな信号の受信パルス波から遠距離にある対象物からの小さな信号の受信パルス波まで、受信レベル差の大きい受信パルス波を精度よく受信して距離測定ができるパルス波レーダー装置とすることができる。

本発明のパルス波レーダー装置は、前記送信回路が前記送信パルス波を送出している期間は、前記利得制御回路は前記受信回路の増幅度を減少させてもよい。

送信パルス波がパルス波レーダー装置内で漏洩したり、送信パルス波が送信アンテナから受信アンテナへ漏れたりすることによって過大な受信パルス波が入力しても、受信回路が飽和することから保護することができる。

本発明のパルス波レーダー装置は、前記送信回路が前記送信パルス波を送出する周期のうち前記送信パルス波の送出後一定時間経過した後に、前記利得制御回路は前記受信回路の増幅度を減少させてもよい。

パルス波レーダー装置が送信パルス波を送出後、パルス波レーダー装置の最大検出距離に対応する伝搬往復時間を経過した後は、送信パルス波のエコーや多重反射を受信することとなるため、不要な受信パルス波によって誤作動することを防止することができる。

本発明のパルス波レーダー装置は、前記送信回路が前記送信パルス波を送出後の経過時間の４乗に比例して、前記利得制御回路は前記受信回路の増幅度が増加するように制御してもよい。

対象物での反射率が一定とすると、対象物からの受信パルス波の強度は対象物までの距離の４乗に反比例するため、送信パルス波を送出後の経過時間の４乗に比例して、利得制御回路の受信回路の増幅度を増加させると、ほぼ一定の信号レベルで増幅したり検波したりすることができる。

本発明のパルス波レーダー装置の前記受信回路は、入力端子と出力端子との間に前記入力端子側をＮ極性として縦続接続された第一のＰＩＮダイオード及び第二のＰＩＮダイオードと、前記第一のＰＩＮダイオード及び前記第二のＰＩＮダイオードの接続点と共通端子との間に当該共通端子側をＰ極性として接続された第三のＰＩＮダイオードと、前記入力端子と前記共通端子との間に接続された入力抵抗と、前記出力端子と制御電源端子との間に接続された出力抵抗と、を含む可変減衰回路を有し、前記制御電源端子に印加する電圧を制御することによって、前記受信回路の増幅度を制御することでもよい。

簡単で消費電力の少ない回路構成で利得可変増幅及び検波できる受信回路を備えるパルス波レーダー装置とすることができる。

本発明のパルス波レーダー装置は、前記送信回路からの送信パルスを出力したタイミングと前記受信回路からの受信パルスを検波したタイミングとの時間差から、対象物までの伝搬往復時間を算出する伝搬往復時間算出回路をさらに備えてもよい。

伝搬往復時間算出回路を備えることによって、伝搬往復時間を算出することができる。伝搬往復時間が算出できれば、算出した伝搬往復時間から対象物までの距離も算出できるようになる。

本発明により、距離分解能を高くしつつ、近距離にある対象物からの大きな信号の受信パルス波から遠距離にある対象物からの小さな信号の受信パルス波まで、受信レベル差の大きい受信パルス波を精度よく受信して距離測定ができるパルス波レーダー装置を提供することができる。

また、本発明により、簡単で消費電力の少ない回路構成で利得可変増幅及び検波できる受信回路を備えるパルス波レーダー装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。

図３は、本発明に係るパルス波レーダー装置の実施形態の一例を説明するブロック図であって、パルス波レーダー装置の構成を説明するブロック図である。図３において、１１は所定の周期の送信パルスを発生するパルス発生回路、１２は変調周波数で発振する発振器、２１は送信パルスを変調周波数で変調する混合回路、２２は送信パルス波を電力増幅する電力増幅回路、２３は送信パルス波を放射する送信アンテナ、３１は受信パルス波を受信する受信アンテナ、３２は受信パルス波を増幅する前置増幅回路、３３は受信パルス波を復調する混合回路、３４は復調した受信パルスを増幅する中間周波増幅回路、３５は復調した受信パルスを検波する検波回路、３６は対象物までの伝搬往復時間を算出する伝搬往復時間算出回路、４１は受信回路の増幅度を周期的に制御する利得制御回路である。

送信回路には、パルス発生回路１１、発振器１２、混合回路２１及び電力増幅回路２２が含まれる。受信回路には、発振器１２、前置増幅回路３２、混合回路３３、中間周波増幅回路３４及び検波回路３５が含まれる。

まず、図３において、パルス波レーダー装置の送信系の構成を説明する。パルス発生回路１１は、所定の周期の送信パルスを発生する。所定の周期は、本パルス波レーダー装置の最大検出距離に対応する電波の伝搬往復時間よりも長く設定することが好ましい。混合回路２１は、パルス発生回路１１からの送信パルスと発振器１２からの変調波を混合して、送信パルス波を出力する。電力増幅回路２２は、混合回路２１からの送信パルス波を電力増幅し、送信アンテナ２３は、電力増幅回路２２からの送信パルス波を放射する。送信アンテナ２３は複数のアンテナから構成されるものでもよい。

次に、図３において、パルス波レーダー装置の受信系の構成を説明する。受信アンテナ３１は、対象物から反射した受信パルス波を受信する。受信アンテナ３１も複数のアンテナから構成されるものでもよい。また、送受兼用アンテナであってもよい。前置増幅回路３２は、微弱な受信パルス波を増幅する。混合回路３３は、パルス波レーダー装置の使用する周波数帯の発振波で検波して受信パルス波から受信パルスを復調する。中間周波増幅回路３４は、利得制御回路４１で増幅度を制御され、混合回路３３からの復調した受信パルスを検波するのに適した信号レベルに増幅する。検波回路３５は、中間周波増幅回路３４からの復調した受信パルスを検波して受信パルスを再生する。

伝搬往復時間算出回路３６は、前記送信回路からの送信パルスを出力したタイミングと前記受信回路からの受信パルスを検出したタイミングとの時間差から、対象物までの伝搬往復時間を算出する。図３では、パルス発生回路１１が送信パルスを出力したタイミングと検波回路３５が受信パルスを出力したタイミングとの時間差となる。送信回路、送信アンテナ、受信アンテナ、受信回路での遅延時間を予め測定しておき、伝搬往復時間算出回路３６は予め測定した当該遅延時間を差し引いて、対象物までの伝搬往復時間を補正することが好ましい。

ここでは図示していないが、伝搬往復時間算出回路３６の後段には、演算回路が設けられており、当該演算回路において伝搬往復時間と伝搬速度を基に対象物までの距離が算出される。

図３に示すパルス波レーダー装置では、利得制御回路４１は、パルス発生回路１１が送信パルス波を送出する周期に合わせて、中間周波増幅回路３４の増幅度を周期的に制御する。つまり、近距離にある対象物からの受信パルス波は、送信パルス波を放射してから短い時間のうちに、かつ大きな信号レベルで受信される。一方、遠距離にある対象物からの受信パルス波は、送信パルスを放射してから長い時間が経過後に、かつ小さな信号レベルで受信される。そのため、利得制御回路４１は、パルス発生回路１１が送信パルスを出力後、時間経過と共に中間周波増幅回路３４の増幅度が増加するように制御する。

このように、制御すると、近距離にある対象物からの受信パルス波に対しても、遠距離にある対象物からの受信パルス波に対しても、中間周波増幅回路３４は、ほぼ一定の信号レベルの受信パルスを出力することになるため、小さなダイナミックレンジの検波回路３５でも精度よく動作させることができる。また、本パルス波レーダー装置は帰還制御でないため、距離分解能を高くしつつ、安定して動作させることができる。

パルス波レーダー装置の他の例を、図４に示す。図４において、図３と同じ符号は同じ意味を表す。図４に示すパルス波レーダー装置では、利得制御回路４１は、パルス発生回路１１が送信パルス波を送出する周期に合わせて、前置増幅回路３２の増幅度を周期的に制御する点が、図３に示すパルス波レーダー装置と異なる。利得制御回路４１は、パルス発生回路１１が送信パルスを出力後、前置増幅回路３２の増幅度が増加するように制御する。

このように、制御すると、近距離にある対象物からの受信パルス波に対しても、遠距離にある対象物からの受信パルス波に対しても、前置増幅回路３２は、ほぼ一定の信号レベルの受信パルスを出力することになるため、小さなダイナミックレンジの混合回路３３、中間周波増幅回路３４、検波回路３５でも正常に動作させることができる。図３で説明したパルス波レーダー装置よりも、混合回路３３や中間周波増幅回路３４のダイナミックレンジの大きさが緩和できる点で有利である。また、本パルス波レーダー装置は帰還制御でないため、距離分解能を高くしつつ、安定して動作させることができる。

図３又は図４に示した伝搬往復時間算出回路の構成としては、パルス発生回路１１が送信パルスを出力するタイミングをセット入力とし、検波回路３５が受信パルスを出力するタイミングをリセット入力とするＳ−Ｒ型フリップフロップ回路及び当該Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路の出力の低周波成分を抽出する低域通過フィルタの組み合わせがある。図５に伝搬往復時間算出回路の構成例を示す。図５において、３６は伝搬往復時間算出回路、３７はＳ−Ｒ型フリップフロップ回路、３８は低域通過フィルタである。

図５において、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３７は、パルス発生回路が送信パルスを出力するタイミングをセット入力（図５におけるＳｅｔ）とし、検波回路が受信パルスを出力するタイミングをリセット入力（図５におけるＲｅｓｅｔ）とする。Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３７は、パルス発生回路が送信パルスを出力するタイミングから検波回路が受信パルスを出力するタイミングまでの時間が長いと、オン時間が長く、パルス発生回路が送信パルスを出力するタイミングから検波回路が受信パルスを出力するタイミングまでの時間が短いと、オン時間が短くなるように出力する。

低域通過フィルタ３８は、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３８の出力の低周波成分を抽出する。即ち、パルス発生回路が送信パルスを出力するタイミングから検波回路が受信パルスを出力するタイミングまでの時間が長いと、低域通過フィルタ３８の出力は低周波成分が大きく、パルス発生回路が送信パルスを出力するタイミングから検波回路が受信パルスを出力するタイミングまでの時間が短いと、低域通過フィルタ３８の出力は低周波成分が小さくなる。この低域通過フィルタ３８の出力を検出すれば、対象物までの伝搬往復時間を算出することができる。対象物までの距離をディジタル表示するには、低域通過フィルタ３８の出力をディジタル変換すればよい。

対象物までの距離の算出に当たっては、パルス波レーダー装置内部の送信回路や受信回路での遅延時間を伝搬往復時間算出回路の出力レベルのバイアスを遅延時間に相当するだけシフトすることでもよいし、伝搬往復時間算出回路の出力から対象物までの距離を算出する際に、補正してもよい。

他の伝搬往復時間算出回路としては、パルス発生回路が送信パルスを出力するタイミングをセット入力とし、検波回路が受信パルスを出力するタイミングをリセット入力とするパルスカウント回路でもよい。セット入力からリセット入力までの時間で一定周期のパルスを発生させ、パルスカウント回路がその時間でのパルス数を計測することにより、対象物までの伝搬往復時間を算出することができる。

いずれの伝搬往復時間算出回路であっても、その出力である伝搬往復時間を光速の二倍で除算すれば、対象物までの距離を算出することができる。

図６、図７を用いて、パルス波レーダー装置の動作を説明する。図６、図７において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｇ）及び（Ｆ）は、図３、図４、図５に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ及びＦの点における信号波形を示す。以下、図３、図４、図５に示した符号を適宜用いて説明する。

図６（Ａ）は、パルス発生回路１１が混合回路２１に向けて出力する送信パルスである。送信パルスの周期は、パルス波レーダー装置の最大検出距離に対応する伝搬往復時間よりも長く設定する。送信パルス幅は、対象物に対する距離分解能に相当する時間よりも短くすることが好ましい。

図６（Ｂ）は、パルス発生回路１１が利得制御回路４１に向けて出力する信号である。送信パルス波を送出する周期のうち送信パルス波の送出後、パルス波レーダー装置の最大検出距離に相当する伝搬往復時間経過後に、利得制御回路４１が受信回路の増幅度を減少させるように、送信パルス波の送出前の一定時間は受信回路の増幅度を減少させることが望ましい。この一定時間内の増幅度は最小にする事が好ましい。最大検出距離にある対象物からの受信パルス波を受信してから、迂回経路を経由した不要な受信パルス波や多重反射による不要な受信パルス波に対して、感度を落とすことによって誤動作を防止することができる。

また、パルス発生回路１１が送信パルスを送出している期間は、利得制御回路４１が受信回路の増幅度を減少させることが望ましい。この期間内の増幅度は最小にする事が好ましい。送信パルス波のパルス波レーダー装置内の漏洩や、送信アンテナ２３から受信アンテナ３１への漏れこみによって、受信回路が飽和することを防止することができる。受信回路が飽和すると、飽和から回復するまでの時間は対象物からの受信パルス波を正常に受信することができなくなる。

図６（Ｃ）は、利得制御回路４１が受信回路の増幅度を制御する信号である。中間周波増幅回路３４又は前置増幅回路３２の増幅度は、図６（Ｃ）のように制御される。即ち、送信パルス波を送信後、時間の経過と共に中間周波増幅回路３４又は前置増幅回路３２の増幅度が徐々に増加するように制御する。対象物までの距離が長いと電波の伝搬往復時間が長くなり、距離に伴って受信パルス波の信号レベルも減少することから、増幅度を徐々に増加することによって、増幅後の受信パルス波の信号レベルの変動を小さくすることができる。これによって、受信回路のダイナミックレンジを小さくすることができる。

また、利得制御回路４１は、送信パルス波を送信後の経過時間の４乗に比例して、受信回路の増幅度が増加するように制御することが望ましい。送信アンテナ２３から送信パルス波を放射すると、伝搬距離の２乗に反比例して信号レベルが減少し、対象物からの受信パルス波も伝搬距離の２乗に反比例して信号レベルが減少する。このことから、送信パルス波を送信後の経過時間の４乗に比例して、受信回路の増幅度が増加するように制御すると、受信回路での信号レベルの変動をできる限り小さくすることができる。

図６では、パルス発生回路が図６（Ｂ）に示す信号を出力するようにしたが、パルス発生回路が図６（Ａ）に示す信号を出力して、利得制御回路４１が図６（Ｃ）に示す信号を出力するようにしてもよい。

図７（Ｄ）は、パルス発生回路１１が、送信パルスを出力するタイミングに合わせて、伝搬往復時間算出回路に向けて出力するパルス波形である。図７（Ｄ）のパルスを図６（Ａ）のパルスのタイミングと一致させてもよいし、パルス波レーダー装置の送信回路や受信回路での遅延を考慮して、図６（Ａ）のパルスのタイミングより遅らせてもよい。図７（Ｄ）のパルスを図６（Ａ）のパルスのタイミングと一致させる場合は、伝搬往復時間算出回路又はその後段で遅延を補正すれば足りる。

図７（Ｅ）は、検波回路３５からの受信パルスである。図７（Ｄ）のパルス波形と図７（Ｅ）のパルス波形のタイミングの時間差がレーダー電波の伝搬往復時間に相当する。この伝搬往復時間から対象物までの距離を算出することができる。

図７（Ｇ）、図７（Ｆ）は、図５に示すＳ−Ｒ型フリップフロップ回路３７及び低域通過フィルタ３８を組み合わせた伝搬往復時間算出回路３６での動作波形である。パルス発生回路１１からのパルス（図７（Ｄ））が入力されたタイミングから、検波回路３５からの受信パルス（図７（Ｅ））が入力されたタイミングまでの時間が、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３７から出力されるパルス信号（図７（Ｇ））のパルス幅となる。パルス信号（図７（Ｇ））のパルス幅は、対象物との距離が短いときに狭く、対象物との距離が長いときに広くなる。

Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３７から出力されるパルス信号（図７（Ｇ））は、信号電圧が一定で、パルス幅のみが対象物までの伝搬往復時間によって変化する。低域透過フィルタ３８は、図７（Ｆ）に示すように、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３７から出力された電圧一定でパルス幅が異なるパルス信号の直流成分を抽出する。つまり、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３７から出力されたパルス信号(図７（Ｇ）)のパルス幅に対応した信号レベルを有する直流信号（図７（Ｆ））に変換する。この直流信号の信号電圧は対象物までの伝搬往復時間に対応した信号レベルとなる。

以上説明したように、ダイナミックレンジの小さい受信回路であっても、近距離にある対象物からの大きな信号の受信パルス波から遠距離にある対象物からの小さな信号の受信パルス波まで、受信レベル差の大きい受信パルス波を精度よく受信することができるため、近距離から遠距離まで広い範囲で距離測定ができるパルス波レーダー装置を提供することができる。

次に、増幅度を制御する増幅回路について説明する。増幅度を制御するには、増幅回路の増幅度を直接可変することによってもできるし、増幅回路に可変減衰回路を備えて可変減衰回路の減衰量を制御することによって増幅回路全体として増幅度を可変することもできる。本実施の形態では、後者に使用する可変減衰回路について説明する。

図８、図９は可変減衰回路の構成を示す接続図である。図８、図９において、Ｃ４１、Ｃ４２は、可変減衰回路と外部とを電気的に直流遮断するコンデンサである。Ｒ４１は、入力インピーダンス整合をとるための抵抗である。Ｒ４３は負荷抵抗である。Ｄ４１、Ｄ４２及びＤ４３は減衰量を調整するＰＩＮダイオードである。

図８、図９において、入力端子（図中Ｉｎ）と出力端子（図中Ｏｕｔ）との間に入力端子（Ｉｎ）側をＮ極性としてＰＩＮダイオードＤ４１及びＰＩＮダイオードＤ４３を縦続接続し、ＰＩＮダイオードＤ４１及びＰＩＮダイオードＤ４３の接続点と共通端子（接地側）との間に共通端子側をＰ極性としてＰＩＮダイオードＤ４２を接続する。抵抗Ｒ４１を入力端子（Ｉｎ）と共通端子との間に接続し、抵抗Ｒ４３を出力端子と制御電源端子との間に接続する。

図８において、抵抗Ｒ４３の一端を接続する制御電源端子に、共通端子に対してプラスとなる電圧を印加すると、電流は抵抗Ｒ４３からＰＩＮダイオードＤ４３、ＰＩＮダイオードＤ４１、抵抗Ｒ４１へと流れる。印加する電圧を大きくしてＰＩＮダイードＤ４３及びＰＩＮダイオードＤ４１に流れる電流を大きくすると、ＰＩＮダイオードＤ４１及びＰＩＮダイオードＤ４３のインピーダンスが減少する。入力端子（Ｉｎ）から入力された信号の大部分が抵抗Ｒ４３に負荷され、出力端子（Ｏｕｔ）での信号レベルが減衰しないため、可変減衰回路の減衰量は小さくなる。

印加する電圧を小さくすると、ＰＩＮダイードＤ４３及びＰＩＮダイオードＤ４１に流れる電流が小さくなり、ＰＩＮダイオードＤ４１及びＰＩＮダイオードＤ４３のインピーダンスが増加する。入力端子（Ｉｎ）から入力された信号が主にＰＩＮダイオードＤ４１及びＰＩＮダイオードＤ４３に負荷され、出力端子（Ｏｕｔ）での信号レベルが減衰するため、可変減衰回路の減衰量は大きくなる。

図９において、抵抗Ｒ４３の一端を接続する制御電源端子に、共通端子に対してマイナスとなる電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ４３のインピーダンスはさらに増加するが、僅かな電流がＰＩＮダイオードＤ４２、ＰＩＮダイオードＤ４３、抵抗Ｒ４３へと流れる。ＰＩＮダイオードＤ４２のインピーダンスは減少し、ＰＩＮダイオードＤ４３のインピーダンスが増加して、入力端子（Ｉｎ）から入力された信号の大部分がＰＩＮダイオードＤ４１及びＰＩＮダイオードＤ４３に負荷され、出力端子（Ｏｕｔ）での信号レベルがさらに減衰するため、可変減衰回路の減衰量はさらに大きくなる。

このような構成にすると、抵抗Ｒ４１で入力インピーダンス整合をとりつつ、大きな変化の減衰量を達成できる可変減衰回路とすることができる。また、電流経路が一つのため、消費電力も小さくすることができる。さらに、周波数特性を持つリアクタンス素子を構成要素に持たないので、広帯域な動作範囲とすることができる。

従って、このような可変減衰回路を有する受信回路とすることによって、制御電源端子に印加する電圧を制御して、受信回路の増幅度を制御することができる。

出力インピーダンス整合をとるには、抵抗Ｒ４３のインピーダンスを出力抵抗に一致させればよい。また、出力インピーダンス整合だけをとる場合は、入力端子（Ｉｎ）の側を出力に、出力端子（Ｏｕｔ）の側を入力に入れ替えた構成としてもよい。

以上説明したように、距離分解能を高くしつつ、近距離にある対象物からの大きな信号の受信パルス波から遠距離にある対象物からの小さな信号の受信パルス波まで、受信レベル差の大きい受信パルスを精度よく受信して距離測定ができるパルス波レーダー装置を提供することができる。

また、簡単で消費電力の少ない回路構成で利得可変増幅及び検波できる受信回路を備えるパルス波レーダー装置を提供することができる。

本発明のパルス波レーダー装置は、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、固定のパルス波レーダー装置としても使用することができる。

従来のＡＧＣ回路を利用したパルス波レーダー装置の構成を説明するブロック図である。従来のＰＩＮダイオードを利用した可変減衰回路の構成を説明するブロック図である。本発明に係るパルス波レーダー装置の実施形態の例を説明するブロック図である。本発明に係るパルス波レーダー装置の他の実施形態の例を説明するブロック図である。伝搬往復時間算出回路の構成例を説明する図である。本発明に係るパルス波レーダー装置の動作を説明する図である。本発明に係るパルス波レーダー装置の動作を説明する図である。本発明のパルス波レーダー装置の受信回路に使用する可変減衰回路の動作を説明する図である。本発明のパルス波レーダー装置の受信回路に使用する可変減衰回路の動作を説明する図である。

信号の説明

１１：パルス発生回路、１２：発振器、
２１：混合回路、２２：電力増幅回路、２３：送信アンテナ、
３１：受信アンテナ、３２：前置増幅回路、３３：混合回路、３４：中間周波増幅回路、３５：検波回路、

３６：伝搬往復時間算出回路、３７：Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路、３８：低域通過フィルタ、４１：利得制御回路、８２：前置増幅回路、８３：混合回路、８４：中間周波増幅回路、８５：検波回路、８６：ＡＧＣ制御回路

Claims

送信パルスを変調した送信パルス波を周期的に送出する送信回路と、
該送信回路からの送信パルス波を放射する送信アンテナと、
対象物から反射した受信パルス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パルス波を利得可変増幅及び検波する受信回路と、
前記受信回路の増幅度を制御する利得制御回路とを備え、
前記利得制御回路は、前記送信回路が前記送信パルス波を送出する周期に合わせて、前記受信回路の増幅度を周期的に制御すると共に、前記送信回路が前記送信パルス波を送出後、前記受信回路の増幅度が増加するように制御することを特徴とするパルス波レーダー装置。
前記送信回路が前記送信パルス波を送出している期間は、前記利得制御回路は前記受信回路の増幅度を減少させることを特徴とする請求項１に記載のパルス波レーダー装置。
前記送信回路が前記送信パルス波を送出する周期のうち前記送信パルス波の送出後一定時間経過した後に、前記利得制御回路は前記受信回路の増幅度を減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載のパルス波レーダー装置。
前記送信回路が前記送信パルス波を送出後の経過時間の４乗に比例して、前記利得制御回路は前記受信回路の増幅度が増加するように制御することを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかのパルス波レーダー装置。
前記受信回路は、
入力端子と出力端子との間に前記入力端子側をＮ極性として縦続接続された第一のＰＩＮダイオード及び第二のＰＩＮダイオードと、
前記第一のＰＩＮダイオード及び前記第二のＰＩＮダイオードの接続点と共通端子との間に当該共通端子側をＰ極性として接続された第三のＰＩＮダイオードと、
前記入力端子と前記共通端子との間に接続された入力抵抗と、
前記出力端子と制御電源端子との間に接続された出力抵抗と、
を含む可変減衰回路を有し、
前記制御電源端子に印加する電圧を制御することによって、前記受信回路の増幅度を制御することを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかのパルス波レーダー装置。
前記送信回路からの送信パルスを出力したタイミングと前記受信回路からの受信パルスを検波したタイミングとの時間差から、対象物までの伝搬往復時間を算出する伝搬往復時間算出回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から５に記載のいずれかのパルス波レーダー装置。