JP2006112915A - Short pulse radar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、幅の狭いパルス波(短パルス波)を所定周期で空間に放射し、空間にある物体からの反射波を受信して検波し、その検波出力に基づいて空間にある物体の解析を行う短パルスレーダのうち、特に車載レーダや視覚障害者の歩行支援用レーダ等のために割り当てられている22〜29GHzの準ミリ波帯(UWB)で用いる短パルスレーダを、低消費電力化するための技術に関する。 The present invention radiates a narrow-width pulse wave (short pulse wave) to a space at a predetermined period, receives a reflected wave from an object in the space, detects it, and analyzes the object in the space based on the detection output Among the short-pulse radars used in the 22-29 GHz quasi-millimeter wave band (UWB), which is allocated for in-vehicle radars and radars for assisting the walking of visually handicapped persons. It relates to technology.
パルス波を用いて空間の物体を探査するパルスレーダは、基本的に図9に示す構成を有している。 A pulse radar that searches for an object in space using a pulse wave basically has the configuration shown in FIG.
即ち、送信部11は、後述する制御部16から所定周期Tgで出力されるトリガ信号Gを受け、所定のキャリア周波数を有し、トリガ信号Gに同期した所定幅のパルス波Ptを生成して送信アンテナ11aを介して空間へ放射する。
That is, the
このパルス波Ptは空間1にある物体1aによって反射され、その反射波Prが、受信部12の受信アンテナ12aで受信されて、検波される。
The pulse wave Pt is reflected by the object 1a in the
信号処理部15は、例えば送信部11からパルス波が送出されたタイミングを基準タイミングとし、受信部12から検波出力Dが出力されるタイミングや、その出力波形を求めて、空間1に存在する物体1aの解析を行う。制御部16は、信号処理部15の処理結果等に基づいて、送信部11および受信部12に対する各種制御を行う。
The signal processing unit 15 uses, for example, the timing at which a pulse wave is transmitted from the
なお、このようなパルスレーダの基本的な構成は、次の特許文献1、2に開示されている。
The basic structure of such a pulse radar is disclosed in the following
このような基本構成を有するパルスレーダのうち、近年実用化されつつある車載用のものとしては、ミリ波帯(77GHz)を用い、高出力で、遠距離の狭い角度範囲を探査して、衝突防止や走行制御等の高速走行時の支援を目的とするものと、準ミリ波(22〜29GHz)を用い、低出力で近距離の広い角度範囲を探査し、死角補助、車庫入れ補助等、低速走行時の支援を目的とするものとがある。 Among the pulse radars having such a basic configuration, those for in-vehicle use, which are being put into practical use in recent years, use a millimeter wave band (77 GHz), search for a high-output, narrow angular range at a long distance, and perform collisions. Use the quasi-millimeter wave (22-29 GHz) for the purpose of supporting high speed driving such as prevention and driving control, and search for a wide range of angles with low power and short distance, blind spot assistance, garage parking assistance, etc. Some are intended for assistance during low-speed driving.
この準ミリ波帯は、将来UWB(Ultra Wide Band)無線通信に使われる計画があり、車載レーダだけでなく、視覚障害者の歩行支援用レーダや近距離通信システム等にも使用されると考えられる。 This quasi-millimeter wave band is planned to be used for UWB (Ultra Wide Band) wireless communications in the future, and is considered to be used not only for in-vehicle radars but also for walking aid radars and short-range communication systems for visually impaired persons. It is done.
UWBは広帯域であるので、レーダシステムにおいては、幅1ns以下の短パルスを用いることができ、距離分解能が高いレーダを実現できる。 Since UWB has a wide band, a radar system can use a short pulse with a width of 1 ns or less, and can realize a radar with high distance resolution.
しかし、このUWBを用いた短パルスレーダを実現するために、解決すべき種々の課題がある。 However, there are various problems to be solved in order to realize a short pulse radar using this UWB.
その重要な課題の一つは、各種車両への組み込みや携帯利用などを考慮した低消費電力化であり、特に、歩行支援用システムの場合、携帯が容易となるように、装置全体を小型にかつ軽量にする必要があり、必然的に小型の電池で装置を長時間駆動する必要がある。 One of the important issues is low power consumption considering the incorporation into various vehicles and portable use. Especially in the case of a walking support system, the entire device is made small so that it is easy to carry. In addition, it is necessary to reduce the weight, and it is inevitably necessary to drive the apparatus with a small battery for a long time.
これに対し、上記UWBのような高い周波数帯で用いる半導体素子は、低い周波数帯用の半導体素子に比べて消費電力が大きく、たとえ装置の回路構成を簡素化しても、上記要求に応えられない。 On the other hand, a semiconductor element used in a high frequency band such as the UWB consumes more power than a semiconductor element for a low frequency band, and even if the circuit configuration of the device is simplified, the above requirement cannot be met. .
本発明は、この課題を解決して、低消費電力の短パルスレーダを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve this problem and provide a short pulse radar with low power consumption.
前記目的を達成するために、本発明の請求項1の短パルスレーダは、
短パルス波を空間へ繰り返し放射する送信部(21)と、前記空間に放射された短パルス波の反射波を受信して検波する受信部(30)と、前記受信部の検波出力に基づいて、前記空間に存在する物体の解析処理を行う信号処理部(45)と、前記信号処理部の解析結果に基づいて、前記送信部および受信部の制御を行う制御部(50)とを有する短パルスレーダにおいて、
前記制御部は、
前記送信部が短パルス波を空間に放射してから次の短パルス波を放射するまでの期間内に、前記送信部への電源供給を停止させることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the short pulse radar according to
Based on a transmission unit (21) that repeatedly radiates a short pulse wave into space, a reception unit (30) that receives and detects a reflected wave of the short pulse wave radiated into the space, and a detection output of the reception unit And a signal processing unit (45) that performs analysis processing of an object existing in the space, and a control unit (50) that controls the transmission unit and the reception unit based on the analysis result of the signal processing unit. In pulse radar,
The controller is
The power supply to the transmission unit is stopped within a period from when the transmission unit emits a short pulse wave to the space until the next short pulse wave is emitted.
また、本発明の請求項2の短パルスレーダは、請求項1記載の短パルスレーダにおいて、
前記制御部は、
前記送信部が短パルス波を空間に放射してから次の短パルス波を放射するまでの期間内で、且つ放射された短パルス波についての反射波を受信するための期間を除く期間に、前記受信部への電源供給を停止させることを特徴としている。
The short pulse radar according to
The controller is
Within a period from when the transmitting unit emits a short pulse wave to space until it emits the next short pulse wave, and during a period excluding a period for receiving a reflected wave of the emitted short pulse wave, The power supply to the receiving unit is stopped.
また、本発明の請求項3の短パルスレーダは、請求項1または請求項2記載の短パルスレーダにおいて、
前記制御部は、
前記送信部に電源の供給を開始してから所定時間経過後に前記短パルス波を空間に放射させ、該短パルス波の放射後に電源の供給を停止させることを特徴としている。
The short pulse radar according to
The controller is
The short pulse wave is radiated to the space after a predetermined time has elapsed since the start of power supply to the transmitter, and the power supply is stopped after the short pulse wave is emitted.
また、本発明の請求項4の短パルスレーダは、請求項3記載の短パルスレーダにおいて、
前記制御部は、
前記送信部に対する電源の供給開始にあわせて前記受信部に電源の供給を開始し、前記送信部が空間に放射した短パルス波についての反射波を受信するための期間が経過した後に前記受信部への電源供給を停止させることを特徴としている。
The short pulse radar according to
The controller is
The receiving unit starts supplying power to the receiving unit in accordance with the start of power supply to the transmitting unit, and after the period for receiving the reflected wave of the short pulse wave radiated into the space by the transmitting unit has elapsed. It is characterized in that the power supply to is stopped.
また、本発明の請求項5の短パルスレーダは、請求項3または請求項4記載の短パルスレーダにおいて、
前記制御部は、
前記送信部または受信部に対して電源を供給する前に、バイアス電源の供給を行うことを特徴としている。
The short pulse radar according to
The controller is
Bias power is supplied before supplying power to the transmitter or receiver.
また、本発明の請求項6の短パルスレーダは、請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5記載の短パルスレーダにおいて、
前記制御部は、
前記信号処理部から前記空間に物体が存在しないことを示す解析結果を受けたとき、前記送信部による短パルス波の放射間隔が長くなるように制御することを特徴としている。
The short pulse radar according to
The controller is
When an analysis result indicating that no object is present in the space is received from the signal processing unit, control is performed such that the short pulse wave radiation interval by the transmission unit is increased.
また、本発明の請求項7の短パルスレーダは、請求項1記載の短パルスレーダにおいて、
温度センサを有し、
前記制御部は、
前記温度センサが検出した温度に応じて、前記送信部に対する電源供給の停止期間を変化させることを特徴としている。
The short pulse radar according to
Have a temperature sensor,
The controller is
The period for stopping the power supply to the transmission unit is changed according to the temperature detected by the temperature sensor.
また、本発明の請求項8の短パルスレーダは、請求項1記載の短パルスレーダにおいて、
温度センサを有し、
前記制御部は、
前記温度センサが検出した温度に応じて、前記受信部に対する電源供給の停止期間を変化させることを特徴としている。
The short pulse radar according to claim 8 of the present invention is the short pulse radar according to
Have a temperature sensor,
The controller is
The power supply stop period for the receiving unit is changed in accordance with the temperature detected by the temperature sensor.
このように、本発明の短パルスレーダでは、短パルス波を送信してから次の短パルス波を送信するまでの期間内に、少なくとも送信部に対する電源供給を停止させるようにしたので、電力消費の極めて少ないレーダシステムを実現できる。 As described above, in the short pulse radar according to the present invention, the power supply to the transmitter is stopped at least within the period from the transmission of the short pulse wave to the transmission of the next short pulse wave. Can be realized.
また、受信部に対する電源供給も間欠的に行うことで、さらに低消費電力化が可能になる。 In addition, the power supply to the receiving unit is intermittently performed, thereby further reducing power consumption.
また、温度センサによって検出した温度に応じて、送信部または受信部への電源供給の停止期間を変化させる構成では、環境温度の大きな変化に対するデバイスの特性変化を防ぐことができ、安定に動作させることができる。 In addition, the configuration in which the power supply stop period to the transmission unit or the reception unit is changed according to the temperature detected by the temperature sensor can prevent a change in device characteristics with respect to a large change in environmental temperature, and can operate stably. be able to.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用した短パルスレーダ20の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a
この短パルスレーダ20は、送信部21、受信部30、信号処理部45および制御部50によって構成されている。
The
送信部21は、制御部50から所定周期Tgで出力されるトリガ信号Gを受ける毎に、所定幅Tp(例えば1ns)で所定キャリア周波数Fc(例えば26GHz)の短パルス波Ptを生成して送信アンテナ22から空間1へ放射する。なお、送信アンテナ22を受信アンテナ31と共用する場合もある。
The transmission unit 21 generates and transmits a short pulse wave Pt having a predetermined carrier frequency Fc (for example, 26 GHz) with a predetermined width Tp (for example, 1 ns) every time the trigger signal G output from the control unit 50 with a predetermined period Tg is received. Radiates from the antenna 22 to the
この送信部21は、図1に示しているように、トリガ信号Gに同期した幅Tpのパルス信号Paを発生するパルス発生器23、パルス信号Paを受けている間Tpだけキャリア周波数Fcの信号を発振出力する発振器24と、発振器24の出力信号を増幅して送信アンテナ22に供給する電力増幅器25と、帯域外不要放射を抑圧するバンドリジェクションフィルタ(BRF)26とを有している。
As shown in FIG. 1, the transmission unit 21 includes a pulse generator 23 for generating a pulse signal Pa having a width Tp synchronized with the trigger signal G, and a signal having a carrier frequency Fc for Tp while receiving the pulse signal Pa. An
ここで、発振器24は、MMICにより1チップ化され、その内部には、図2に示すように、入力共通のAND回路とNAND回路とが一体化されたゲート回路24a、そのゲート回路24aの入力部に接続されたエミッタフォロア型の入力バッファ24b、24c、ゲート回路24aの出力部に接続された出力バッファ24dおよびゲート回路24aの反転出力を遅延して一方の入力バッファ24bに入力する遅延回路24eとを有している。
Here, the
この構成の発振器24では、図3の(a)に示す周期Tgのパルス信号Paが入力バッファ24cに入力されている間、図3の(b)のように、所定周波数(キャリア周波数)の矩形波の信号Pbがバースト状に発振出力される。
In the
この出力信号Pbの周波数は、入力バッファ24bおよびゲート回路24aの入出力遅延時間と、遅延回路24eの遅延時間との合計で決まるが、入力バッファ24bおよびゲート回路24aの入出力遅延時間は一般的に回路素子に依存して決まる固定値であるので、ここでは、遅延回路24eの定数の一部を可変できるように構成し、この定数を調整して、発振周波数を前記UWBのほぼ中心(例えば26GHz)に設定している。 The frequency of the output signal Pb is determined by the sum of the input / output delay time of the input buffer 24b and the gate circuit 24a and the delay time of the delay circuit 24e, but the input / output delay time of the input buffer 24b and the gate circuit 24a is general. Therefore, in this case, a part of the constant of the delay circuit 24e is configured to be variable, and this constant is adjusted so that the oscillation frequency is approximately the center of the UWB (for example, 26 GHz).
この送信部21は、上記のようにパルス信号Paによって発振器24の発振動作そのものを制御する構成であるので、原理的にキャリア漏れは発生しない。したがって、UWBの使用に際して規定されている電力密度の制限は、発振時に出力される短パルス波の瞬時パワーについてのみ考慮すればよく、規定されている電力を最大限有効に使用できる。
Since the transmission unit 21 is configured to control the oscillation operation of the
なお、上記した図2の発振器24の構成は一例であり、他の回路構成であってもよい。その場合でも、発振のための帰還ループをパルス信号Paによって開閉したり、発振回路の電源(電流源等)をパルス信号Paによりオンオフすることで、上記のようなキャリア漏れのないバースト波を得ることができる。
The configuration of the
発振器24から出力される信号Pbは、パワーFET等からなる電力増幅器25により増幅され、BRF26を介して送信アンテナ22に供給される。このため、送信アンテナ22からは前記した短パルス波Ptが探査対象の空間1に放射される。電力増幅器25の利得は、制御部50によって可変できるようになっている。
A signal Pb output from the
送信部21のパルス発生器23、発振器24および電力増幅器25に対する電源Btは、電源スイッチ27を介して供給される。この電源スイッチ27は、制御部50によりオンオフ制御される。
A power source Bt for the pulse generator 23, the
一方、受信部30は、空間1の物体1aからの反射波Prを受信アンテナ31を介して受信し、その受信信号RをLNA(低雑音増幅器)32により増幅した後、帯域幅2GHz程度のバンドパスフィルタ(BPF)41により帯域制限し、その帯域制限された反射信号R′を検波回路33によって検波する。LNA32の利得は、制御部50によって可変できるようになっている。
On the other hand, the receiving
検波回路33は、BPF41から出力される反射信号R′を同相(0°)分岐する分岐回路34と、その同相分岐された反射信号同士を線形乗算する線形乗算器35と、線形乗算器35の出力信号からベースバンド成分Wを抽出する低域通過フィルタ(LPF)36とによって構成されている。
The detection circuit 33 includes a
線形乗算器35には、二重平衡ミキサを用いる等いくつかの方式があるが、高速動作をするものとして、ギルバートミキサを用いて構成する方法が考えられる。
There are several methods for the
ギルバートミキサは、図4に示すように、3組の差動増幅器35a、35b、35cからなり、差動増幅器35aに第1信号V1を差動入力し、その負荷側に接続された2組の差動増幅器35b、35cに第2信号V2を差動入力すると、第1信号V1と第2信号V2の積に等しい信号成分のみを負荷抵抗R3、R4から出力する。 As shown in FIG. 4, the Gilbert mixer includes three sets of differential amplifiers 35a, 35b, and 35c. The first signal V1 is differentially input to the differential amplifier 35a, and two sets of differential amplifiers 35a are connected to the load side. When the second signal V2 is differentially input to the differential amplifiers 35b and 35c, only the signal component equal to the product of the first signal V1 and the second signal V2 is output from the load resistors R3 and R4.
この構成の線形乗算器35に、例えば図5の(a)のような正弦状の信号S(t)を同相でバースト状に入力すると、その出力信号は、図5の(b)のように、入力信号S(t)を2乗した波形となり、その包絡線(ベースバンド)Wは、入力信号S(t)の電力に比例している。
When, for example, a sinusoidal signal S (t) as shown in FIG. 5A is input in a burst in the same phase to the
このように複数の差動増幅器からなる線形乗算器35は、MMICで極めて小型に構成することができ、しかも、ローカル信号を供給する必要がないので、電力消費が少なくて済む。
As described above, the
検波回路33で得られたベースバンド信号Wは、サンプルホールド回路37に入力される。サンプルホールド回路37は、図6にその原理図を示すように、抵抗37aとコンデンサ37bによる積分回路にスイッチ37cを介してベースバンド信号Wを入力する構成を有しており、パルス発生器38からのパルス信号Pcがハイレベル(ローレベルでもよい)の間、スイッチ37cを閉じてベースバンド信号Wを積分し、パルス信号Pcがローレベルになると、スイッチ37cを開いて積分結果を保持する。
The baseband signal W obtained by the detection circuit 33 is input to the sample and hold
なお、ここではサンプルホールド回路37のサンプリングの周期、即ち、パルス信号Pcの周期をトリガ信号Gの周期に等しいものとして説明するが、サンプリングの周期は、トリガ信号Gの周期Tgの整数倍であってもよい。
Here, the sampling period of the
パルス発生器38は、トリガ信号Gに同期する信号G′(トリガ信号Gそのものであってもよい)を受け、信号Gに対して制御部50で指定された時間Tdだけ遅延し、且つ制御部50で指定された幅Tcのパルス信号Pcを生成して、サンプルホールド回路37に出力する。
The pulse generator 38 receives a signal G ′ (which may be the trigger signal G itself) synchronized with the trigger signal G, delays the signal G by a time Td designated by the control unit 50, and the control unit A pulse signal Pc having a width Tc designated by 50 is generated and output to the sample and hold
サンプルホールド回路37で積分されて保持された信号Hは、その保持直後にA/D変換器39によってデジタル値に変換され、信号処理部45に入力される。
The signal H integrated and held by the sample-and-
受信部30のLNA32、検波回路33、サンプルホールド回路37およびパルス発生器38に対する電源Brは、電源スイッチ40を介して供給される。この電源スイッチ40は、制御部50によりオンオフ制御される。
The power supply Br for the LNA 32, the detection circuit 33, the
信号処理部45は、受信部30で得られた信号Hに基づいて、空間1に存在する物体1aについての解析を行い、その解析結果を図示しない出力機器(例えば表示器、音声発生器)によって報知し、また制御に必要な情報を制御部50に通知する。
The signal processing unit 45 analyzes the object 1a existing in the
制御部50は、この短パルスレーダ20について予め決められたスケジュールにしたがって、あるいは、信号処理部45の処理結果に応じて、送信部21および受信部30に対する各種制御を行う。
The control unit 50 performs various controls on the transmission unit 21 and the
また、この制御部50は、送信部21が短パルス波を空間1に放射してから次の短パルス波を放射するまでの期間内に、送信部21への電源供給を停止させるとともに、送信部21が短パルス波を空間に放射してから次の短パルス波を放射するまでの期間内で、且つ放射された短パルス波についての反射波を受信するための期間を除く期間に、受信部30への電源供給を停止させて、電力消費を低減させている。
Further, the control unit 50 stops the power supply to the transmission unit 21 and transmits the transmission within a period from when the transmission unit 21 radiates the short pulse wave to the
なお、送信部21と受信部30に、主電源Bt、Brの供給前にバイアス電源の供給を必要とする回路がある場合で、そのバイアス電源の消費電力が少ない(例えばFETのゲートバイアスように電流を流さなくてもよい場合)には、そのバイアス電源を常時供給しておけばよい。また、バイアス電源の消費電力が大きい場合には、そのバイアス電源供給用のスイッチを別途設け、バイアス電源を供給してから主電源を供給すればよい。
Note that when the transmitter 21 and the
次に、この短パルスレーダ20の一つの動作例について説明する。
制御部50は、探査初期において、図7の(a)のように、電源スイッチ27、40を、一定周期Tg(例えば10μs)で、一定時間Tw(例えば400ns)ずつオンさせ、送信部21と受信部30に電源を供給する(ここでは、上記バイアス電源の制御は不要として説明する)。
Next, an operation example of the
At the initial stage of exploration, the control unit 50 turns on the power switches 27 and 40 at a constant cycle Tg (for example, 10 μs) every predetermined time Tw (for example, 400 ns) as shown in FIG. Power is supplied to the receiving unit 30 (here, it is described that the control of the bias power source is unnecessary).
ここで、電源スイッチ27、40のオン時間Twは、送信部21と受信部30に供給された電源の電圧が安定するために必要な時間Tw1(例えば200ns)と、最長探査距離(例えば15m)を往復した電波に対する検波処理およびサンプルホールド処理が完了するための時間Tw2(例えば200ns)との合計時間である。
Here, the on time Tw of the power switches 27 and 40 is the time Tw1 (for example, 200 ns) required for stabilizing the voltage of the power source supplied to the transmitting unit 21 and the receiving
そして、電源スイッチ27、40がオンしたタイミングから時間Tw1が経過したタイミングに、電力増幅器25の利得を規定値に設定し、LNA32の利得を例えば最大に設定するとともに、周期Tgのトリガ信号Gを送信部21に与えて、図7の(b)のような、幅Tp(例えば1ns)のパルス信号Paを発振器24に入力させ、送信部21から図7の(c)に示すように、キャリア周波数Fc(例えば26GHz)で幅Tpの短パルス波Ptを空間1へ放射させる。
Then, at the timing when the time Tw1 has elapsed from the timing when the power switches 27 and 40 are turned on, the gain of the
送信部21から放射された短パルス波Ptは、空間1に存在する物体1aで反射し、その反射波Prが、例えば図7の(d)のように、各短パルス波Ptの送信タイミングから物体1aまでの往復距離に応じた時間Txだけ遅延して受信アンテナ31で受信される。
The short pulse wave Pt radiated from the transmitter 21 is reflected by the object 1a existing in the
受信部30では、この受信信号RをLNA32によって増幅した後、BPF41により帯域制限して雑音電力を低減し、その出力信号R′を検波回路33の線形乗算器35と低域通過フィルタ36により検波して、図7の(e)のようなベースバンド成分Wを検出する。
In the receiving
一方、サンプルホールド回路37には、図7の(f)のように、幅Tc(例えば1ns)のパルス信号Pcが、短パルス波Ptの各送信タイミングからTd、2Td、3Td、…ずつ遅れて入力される。なお、ここでは、遅延時間TdがパルスPcの幅と等しい場合で説明する。
On the other hand, a pulse signal Pc having a width Tc (for example, 1 ns) is delayed in the
前記したように、探査対象の空間1の遠端までの距離を15m以内とするとその15mを電波が往復するための時間はほぼ100nsであるので、短パルス波Ptの送信タイミングから最大で100Tdまで遅延することで、15m以内からの反射波をカバーすることができる。
As described above, if the distance to the far end of the
なお、短パルス波Ptの各送信タイミングから時間Tw2が経過するまでの間に所定探査距離からの反射波が到達して受信検波されることになり、その時間Tw2が経過した後からTg−Tw2が経過するまでの間、図7の(a)に示しているように、送信部21および受信部30に対する電源供給が停止される。
Note that a reflected wave from a predetermined exploration distance arrives and is detected for detection until the time Tw2 elapses from each transmission timing of the short pulse wave Pt, and Tg−Tw2 after the time Tw2 elapses. Until the time elapses, the power supply to the transmission unit 21 and the
ここで、前記のように時間Tgを10μs、時間Twを400nsとすれば、パルス送信周期Tgに対する電源供給時間の割合Tw/Tgは、0.04(4パーセント)であり、常時電源を供給する場合に比べて単純計算で96パーセント省電力化される。 Here, if the time Tg is 10 μs and the time Tw is 400 ns as described above, the ratio Tw / Tg of the power supply time to the pulse transmission cycle Tg is 0.04 (4 percent), and the power is always supplied. Compared to the case, 96% of power can be saved by simple calculation.
そして、図7に示しているように、1回目から3回目までのパルス信号Pcは、ベースバンド成分Wと重なり合わないため、サンプルホールド回路37はノイズ成分のみを積分することになり、その積分結果および保持値はほぼゼロとなる。
As shown in FIG. 7, since the first to third pulse signals Pc do not overlap with the baseband component W, the sample-and-
そして、4回目および5回目のパルス信号Pcがベースバンド成分Wと重なり合うと、図7の(g)のように、パルス信号Pcのハイレベル期間内でベースバンド信号Wが積分され、その積分結果H1、H2が保持され、図7の(h)のように、デジタル値に変換されて信号処理部45に出力される。 When the fourth and fifth pulse signals Pc overlap with the baseband component W, the baseband signal W is integrated within the high level period of the pulse signal Pc as shown in FIG. H1 and H2 are held and converted into digital values as shown in (h) of FIG.
信号処理部45は、この保持値H1、H2に基づいて、物体1aまでの距離、物体の大きさなどを検出する。 The signal processing unit 45 detects the distance to the object 1a, the size of the object, and the like based on the hold values H1 and H2.
例えば、所定レベル以上の保持値Hが入力されたとき、それが何回目のサンプリングで得られたかにより、物体までの距離を検出する。また、所定レベル以上の保持値Hが連続する場合には、その連続する回数などにより、物体の大きさを検出する。 For example, when a holding value H of a predetermined level or higher is input, the distance to the object is detected depending on how many times the sampling is obtained. In addition, when the holding value H of a predetermined level or higher continues, the size of the object is detected based on the number of consecutive times.
この検出情報は制御部50に通知される。制御部50は、例えば通知された検出情報が、物体までの距離が近く、反射波Prの強度が大きいことを示しているときには、検波回路33の入力レベルが、線形乗算器35の線形動作範囲内となるように、LNA32の利得を下げ、また、必要であれば電力増幅器25の利得も下げて、次の探査において、より正確なベースバンド成分Wを検出させる。
This detection information is notified to the control unit 50. For example, when the notified detection information indicates that the distance to the object is close and the intensity of the reflected wave Pr is large, the control unit 50 determines that the input level of the detection circuit 33 is the linear operation range of the
また、探査空間1の遠端近傍からの弱い反射波を解析する必要がある場合には、電力増幅器25の利得を上げる。
Further, when it is necessary to analyze a weak reflected wave from the vicinity of the far end of the
また、サンプルホールド回路37の積分時間Tcについても探査対象の空間1の状態や物体1の大きさなどに応じ適宜可変して、必要な探査情報を得る。
Further, the integration time Tc of the sample and hold
なお、ここでは、送信部21と受信部30に対して、電源電圧の安定時間Tw1と所定探査距離についての反射波を受信するのに必要な時間Tw2との合計時間だけ電源供給していたが、図8の(a)のように、送信部21に対して、安定時間Tw1と、図8の(c)のパルス信号Paの幅Tpの合計時間だけ電源供給し、受信部30に対しては、図8の(b)のように、安定時間Tw1と所定探査距離についての反射波を受信検波するのに必要な時間Tw2との合計時間だけ電源供給すれば、さらに消費電力を少なくすることができる。
Here, power is supplied to the transmission unit 21 and the
また、電源供給時間を可変する必要があるが、受信部30に対する電源供給を、サンプルホールド終了後に直ちに停止させてしまうことで、さらに消費電力を少なくすることができる。
Further, although it is necessary to vary the power supply time, the power consumption can be further reduced by stopping the power supply to the receiving
また、状況によっては、送信部21と受信部30に対する電源供給を、前記周期Tgより長い時間停止させることで、さらに省電力化する場合もある。
Further, depending on the situation, the power supply to the transmission unit 21 and the
例えば100回の短パルス波Ptの放射で、所定レベル以上の保持出力Hが得られない場合、信号処理部45は探査範囲内に障害となる物体がないと判断し、これを制御部50に通知する。この通知を受けた制御部50は、一定期間(例えば1ms)、送信部21および受信部30への電源供給を停止させ、その一定時間経過後に再び上記の動作を繰り返す。
For example, when the holding output H of a predetermined level or more cannot be obtained by 100 short pulse waves Pt, the signal processing unit 45 determines that there is no obstructing object within the search range, and sends this to the control unit 50. Notice. Receiving this notification, the control unit 50 stops supplying power to the transmission unit 21 and the
このような電源の供給制御により、消費電力を極めて小さくすることができ、電池による長時間駆動が可能となり、携帯利用が可能となる。 By such power supply control, the power consumption can be extremely reduced, the battery can be driven for a long time, and portable use is possible.
なお、この実施形態の短パルスレーダ20では、ローカル信号を用いないで、短パルス波の発生や検波を行っているので、ローカル信号発生器やローカル信号の増幅器による電力消費が無く、構成上の点でも省電力化でき、さらに、ローカル信号の引き回しやシールドなどが不要で小型化できる。
In the
また、車載レーダの場合、その設置される環境温度の範囲は、−50°C〜80°Cと広く、送信部21や受信部30を構成するデバイスの特性の温度変化により、レーダ全体としての特性が大きく変化してしまうことが予想される。
In the case of an on-vehicle radar, the ambient temperature range in which the radar is installed is as wide as −50 ° C. to 80 ° C. Due to the temperature change of the characteristics of the devices constituting the transmitter 21 and the
このような場合には、上記した短パルスレーダ20に温度センサ(図示せず)を設け、制御部50が、この温度センサによって検出される温度に応じて、送信部21あるいは受信部30(両方でもよい)への電源供給の停止期間を変化させて、送信部21や受信部30を構成するデバイスの温度が大きく変化しないようにし、レーダ全体としての特性を安定化すればよい。
In such a case, the
即ち、温度センサによって検出される周囲温度が低くなるほど送信部21や受信部30の電源停止期間を短くしてデバイスの消費電力を増加させ、逆に周囲温度が高くなるほど電源停止期間を長くしてデバイスの消費電力を減少させて、デバイスの温度を恒温化する。
That is, the lower the ambient temperature detected by the temperature sensor, the shorter the power stop period of the transmitter 21 and the
また、送信部21または受信部30のデバイスのうち、温度変化による特性変動が特に大きいデバイスについては、その近傍に温度センサを配置し、その温度センサによって検出される温度が一定になるように、電源供給の停止期間の長さを可変制御すればよい。
In addition, among the devices of the transmission unit 21 or the
1……空間、1a……物体、20……短パルスレーダ、21……送信部、22……送信アンテナ、23……パルス発生器、24……発振器、25……電力増幅器、26……バンドリジェクションフィルタ(BRF)、27……電源スイッチ、30……受信部、31……受信アンテナ、32……LNA、33……検波回路、34……分岐回路、35……線形乗算器、36……低域通過フィルタ(LPF)、37……サンプルホールド回路、38……パルス発生器、39……A/D変換器、40……電源スイッチ、45……信号処理部、41……バンドパスフィルタ(BPF)、50……制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記制御部は、
前記送信部が短パルス波を空間に放射してから次の短パルス波を放射するまでの期間内に、前記送信部への電源供給を停止させることを特徴とする短パルスレーダ。 Based on a transmission unit (21) that repeatedly radiates a short pulse wave into space, a reception unit (30) that receives and detects a reflected wave of the short pulse wave radiated into the space, and a detection output of the reception unit And a signal processing unit (45) that performs an analysis process on an object existing in the space, and a control unit (50) that controls the transmission unit and the reception unit based on an analysis result of the signal processing unit. In pulse radar,
The controller is
A short pulse radar characterized in that the power supply to the transmission unit is stopped within a period from when the transmission unit emits a short pulse wave to space until the next short pulse wave is emitted.
前記送信部が短パルス波を空間に放射してから次の短パルス波を放射するまでの期間内で、且つ放射された短パルス波についての反射波を受信するための期間を除く期間に、前記受信部への電源供給を停止させることを特徴とする請求項1記載の短パルスレーダ。 The controller is
Within a period from when the transmitting unit emits a short pulse wave to space until it emits the next short pulse wave, and during a period excluding a period for receiving a reflected wave of the emitted short pulse wave, 2. The short pulse radar according to claim 1, wherein power supply to the receiving unit is stopped.
前記送信部に電源の供給を開始してから所定時間経過後に前記短パルス波を空間に放射させ、該短パルス波の放射後に電源の供給を停止させることを特徴とする請求項1または請求項2記載の短パルスレーダ。 The controller is
The power supply is stopped after the short pulse wave is radiated to the space after a predetermined time has elapsed from the start of the supply of power to the transmission unit. 2. The short pulse radar according to 2.
前記送信部に対する電源の供給開始にあわせて前記受信部に電源の供給を開始し、前記送信部が空間に放射した短パルス波についての反射波を受信するための期間が経過した後に前記受信部への電源供給を停止させることを特徴とする請求項3記載の短パルスレーダ。 The controller is
The receiving unit starts supplying power to the receiving unit in accordance with the start of power supply to the transmitting unit, and after the period for receiving the reflected wave of the short pulse wave radiated into the space by the transmitting unit has elapsed. 4. The short pulse radar according to claim 3, wherein the power supply to the power supply is stopped.
前記送信部または受信部に対して電源を供給する前に、バイアス電源の供給を行うことを特徴とする請求項3または請求項4記載の短パルスレーダ。 The controller is
5. The short pulse radar according to claim 3, wherein bias power is supplied before power is supplied to the transmitter or receiver.
前記信号処理部から前記空間に物体が存在しないことを示す解析結果を受けたとき、前記送信部による短パルス波の放射間隔が長くなるように制御することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5記載の短パルスレーダ。 The controller is
The control unit according to claim 1 or 2, wherein when the analysis result indicating that no object is present in the space is received from the signal processing unit, the transmission interval of the short pulse wave by the transmission unit is increased. The short pulse radar according to claim 2 or claim 3 or claim 4 or claim 5.
前記制御部は、
前記温度センサが検出した温度に応じて、前記送信部に対する電源供給の停止期間を変化させることを特徴とする請求項1記載の短パルスレーダ。 Have a temperature sensor,
The controller is
The short pulse radar according to claim 1, wherein a stop period of power supply to the transmission unit is changed according to a temperature detected by the temperature sensor.
前記制御部は、
前記温度センサが検出した温度に応じて、前記受信部に対する電源供給の停止期間を変化させることを特徴とする請求項2記載の短パルスレーダ。 Have a temperature sensor,
The controller is
3. The short pulse radar according to claim 2, wherein a stop period of power supply to the receiving unit is changed according to the temperature detected by the temperature sensor.
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