JP2006275658A - パルス波レーダー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明では、送信側からの送信パルス波の漏れ込みにより送信パルス波と受信パルス波との重なりが存在しても対象物を正確に検出することが可能なパルス波レーダー装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
上記目的を達成するため、本願第一発明は、送信回路と、送信アンテナと、受信アンテナと、受信回路と、該受信回路からの受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して前記大小関係に対応した２値化信号を出力する比較回路と、前記送信回路による送信パルス波の送出中は前記比較回路の閾値を前記受信回路が飽和か否かを検出する第一の閾値とし且つ前記送信パルス波の送出待機中は前記比較回路の閾値を前記対象物からの前記受信パルスを検出する第二の閾値とし、さらに前記送信パルス波の送出中と送出待機中とで前記比較回路の出力極性を反転させる制御回路と、を備えるパルス波レーダー装置である。
【選択図】図１

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、送信パルス波を放射してから対象物で反射した受信パルス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、送信パルス波を放射してから対象物からの受信パルス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、送信パルス波を放射後、至近距離にある対象物で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。

また、従来から、パルス波レーダー装置では、対象物からの受信パルス波の受信に際して、送信パルス波が送信側から受信側に漏れ込むことが知られている。そのため、近距離の対象物を検出する場合、受信パルス波と漏れ込んだ送信パルス波とが重なるため、正しく対象物を検出できないという問題がある。

この問題を解決する方法として、例えば、送信パルス波のパルス幅を短パルスとして、送信パルス波と受信パルス波との重なりをなくす方法がある。また、次のような方法もある。まず、送信パルス波に同期したノコギリ波形信号を生成しておき、該ノコギリ波形信号の線形に減少する電圧値から、送信パルス波を送信してからの経過時間を計算する。一方、受信パルス波を復調した受信パルスを微分して受信パルスの立ち上がり時（又は立ち下がり時）を検出する。計算した経過時間と検出した立ち上がり時とから対象物までの距離を算出する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３６５３６２号公報。

しかし、短パルスを適用する方法では、例えば１０ｃｍ程度に存在する対象物を検出する場合、送信パルス波のパルス幅を１ｎｓ以下としなければならず、実用上困難である。一方、特許文献１に記載された方法では、微分回路やリミットアンプ回路、ノコギリ波発生回路を設けなければならず、回路構成及びその制御が共に複雑になる。

そこで、本発明では、送信側からの送信パルス波の漏れ込みにより送信パルス波と受信パルス波との重なりが存在しても対象物を正確に検出することが可能なパルス波レーダー装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、発明者は、復調後の受信パルスを所定の閾値と大小関係を判定して２値化する際に、基準となる閾値を送信パルス波の送信タイミングに合わせて変化させることとした。

具体的には、本願第一発明は、送信パルス波を送出する送信回路と、該送信回路からの前記送信パルス波を放射する送信アンテナと、該送信アンテナからの前記送信パルス波のうち対象物で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前記受信パルス波を復調して受信パルスを出力する受信回路と、該受信回路からの前記受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して前記大小関係に対応した２値化信号を出力する比較回路と、前記送信回路による前記送信パルス波の送出中は前記比較回路の閾値を前記受信回路が飽和か否かを検出する第一の閾値とし且つ前記送信パルス波の送出待機中は前記比較回路の閾値を前記対象物からの前記受信パルスを検出する第二の閾値とし、さらに前記送信パルス波の送出中と送出待機中とで前記比較回路の出力極性を反転させる制御回路と、を備えるパルス波レーダー装置である。

受信パルス波の受信側での増幅により、送信側から受信側に漏れ込んだ送信パルス波は受信回路の出力を飽和させる場合がある。この場合、受信回路から出力される受信パルスの振幅は、漏れ込んだ送信パルス波のみを復調する期間では飽和し、対象物からの受信パルス波のみを復調する期間では増幅度に応じた値となる。一方、漏れ込んだ送信パルス波と対象物からの受信パルス波とが重なる期間では飽和出力に満たない値となる。そのため、上記制御回路を設けることにより、第一の閾値により対象物からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第二の閾値により受信パルス波の受信終了を検出できる。そのため、本発明に係るパルス波レーダー装置では、受信側において受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物を正確に検出することが可能となる。

また、本願第二発明は、送信パルス波を送出する送信回路と、該送信回路からの前記送信パルス波を放射する送信アンテナと、該送信アンテナからの前記送信パルス波のうち対象物で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前記受信パルス波を復調して受信パルスを出力する受信回路と、該受信回路からの前記受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して前記大小関係に対応した２値化信号を出力する比較回路と、前記送信回路による前記送信パルス波の送出中は前記比較回路の閾値を前記受信回路の出力が最大か否かを検出する第三の閾値とし且つ前記送信パルス波の送出待機中は前記比較回路の閾値を前記対象物からの前記受信パルスを検出する第四の閾値とする制御回路と、を備えるパルス波レーダー装置である。

受信パルス波の受信側での増幅により、送信側から受信側に漏れ込んだ送信パルス波の受信回路での出力は、増幅度に応じた出力となる。この場合、受信回路から出力される受信パルスの振幅は、漏れ込んだ送信パルス波のみを復調する期間又は対象物からの受信パルス波のみを復調する期間ではそれぞれ増幅度に応じた値となる。一方、漏れ込んだ送信パルス波と対象物からの受信パルス波とが重なる期間では２つのパルス波が加算された最大の値となる。そのため、上記制御回路を設けることにより、第三の閾値により対象物からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第四の閾値により受信パルス波の受信終了を検出することができる。そのため、本発明に係るパルス波レーダー装置では、受信側において受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物を正確に検出することが可能となる。

上記第一発明又は第二発明のパルス波レーダー装置において、前記受信回路は、前記受信パルス波を互いに位相が９０°異なる２つのパルス波に分離した上でローカル信号に基づいてそれぞれ同期検波することが望ましい。

受信回路において、受信パルス波を位相が互いに９０°異なる２つのパルス波に分離した上でローカル信号に基づいてそれぞれ同期検波することによって、受信パルス波を確実に検波することができる。また、受信パルス波が他の周波数帯域の信号波と混信する場合でも、混信を除去して検波することができる。そのため、受信パルスの検出精度を向上させることができる。

また、上記第一発明又は第二発明のパルス波レーダー装置において、前記送信回路が送信パルス波を送出してから前記受信回路が受信パルス波を復調するまでの時間から前記対象物までの伝搬往復時間を算出する算出回路をさらに備えることが望ましい。

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。

本発明では、送信側からの送信パルス波の漏れ込みにより送信パルス波と受信パルス波との重なりが存在しても対象物を正確に検出することが可能なパルス波レーダー装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

図１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１において、１２は所定の周期の送信パルスを発生するパルス発生回路、１３は変調周波数で発振する発振器、１４は送信パルスに基づいて変調周波数のローカル信号を振幅変調する変調回路、１５は送信パルス波を放射する送信アンテナ、２１は対象物５からの受信パルス波を受信する受信アンテナ、２２は一方の受信パルス波の位相を９０°シフトさせる移相回路、２３は受信パルス波の他方を復調する復調回路、２４は復調回路２３からの受信パルスを所定の閾値と比較する比較回路、２５は移相回路２２からの受信パルス波を復調する復調回路、２６は復調回路２５からの受信パルスを所定の閾値と比較する比較回路、２８は比較回路２４、２６の閾値を変化させるか、或いは比較回路２４、２６の閾値及び出力極性を変化させる制御回路、３０は対象物５までの伝搬往復時間を算出する伝搬往復時間算出回路である。

送信回路には、パルス発生回路１２、発振器１３、変調回路１４が含まれる。受信回路には、発振器１３、復調回路２３、２５、移相回路２２が含まれる。

まず、図１において、パルス波レーダー装置１００の送信系の構成を説明する。パルス発生回路１２は、所定の送信パルスを発生する。この送信パルスの発生は、周期的でも非周期的でもよい。送信パルスの発生間隔は、パルス波レーダー装置１００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。変調回路１４は、パルス発生回路１２からの送信パルスと発振器１３からの変調波を混合して、送信パルス波を出力する。送信アンテナ１５は、変調回路１４からの送信パルス波を放射する。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。

次に、図１において、パルス波レーダー装置１００の受信系の構成を説明する。受信アンテナ２１は、対象物５で反射した受信パルス波を受信する。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。また、送受兼用アンテナであってもよい。復調回路２３は、受信アンテナ２１からの受信パルス波を復調して受信パルスを出力する。復調に際しては、例えば、同期検波や包洛線検波等の非同期検波の通常の技術で実現できる検波方式を適用することができる。本実施形態では、パルス波レーダー装置１００の使用する周波数帯のローカル信号を発振器１３で発生させ、発生させたローカル信号により同期検波することとした。一方、復調回路２５についても、受信アンテナ２１からの受信パルス波を復調して受信パルスを出力する。本実施形態では、移相回路２２を設けて、復調回路２３及び復調回路２５により、受信アンテナ２１からの受信パルス波を位相が互いに９０°異なる２つのパルス波に分離した上で発振器１３からのローカル信号に基づいてそれぞれ同期検波する。また、パルス波レーダー装置の他の例を、図２に示す。図２において、図１と同じ符号は同じ意味を表す。図２に示すパルス波レーダー装置１０１では、移相回路２７は、発振器１３からのローカル信号の一方の位相を９０°シフトさせる。このように、発振器１３からのローカル信号の位相を互いに９０°異なる２つのローカル信号に分離した上で、受信アンテナ２１からの受信パルス波を復調回路２３及び復調回路２５によりそれぞれ同期検波してもよい。なお、移相回路２７は、パルス波レーダー装置１０１の受信回路に含まれる。

ここで、図１におけるＤ、Ｄ´点及び図２におけるＡ、Ａ´点での信号波形の概略図を、図３に示す。図３において、（Ａ）、（Ａ´）、（Ｄ）及び（Ｄ´）は、図１又は図２に示すＡ、Ａ´、Ｄ及びＤ´の点における信号波形を示す。図３に示すように、図１のＤ、Ｄ´点及び図２のＡ、Ａ´点では、位相が互いに９０°ずれており、上記同期検波の際に、図１においてＡのローカル信号をＤ、Ｄ´の受信パルス波にそれぞれ掛け合わせることと、図２においてＡ、Ａ´のローカル信号のそれぞれをＤの受信パルス波に掛け合わせることとは、実質的に同一である。そのため、図１に示すように、受信パルス波を２つに分離して、移相回路２２により位相が互いに９０°異なる２つの受信パルス波とし、各受信パルス波を復調回路２３及び復調回路２５によりそれぞれ同期検波することと、図２に示すように、受信パルス波を２つに分離して、移相回路２７により位相が互いに９０°異なる２つの信号に分離させたローカル信号により各受信パルス波を復調回路２３及び復調回路２５でそれぞれ同期検波することは、いずれを適用しても得られる効果は同一である。

図１に示す受信アンテナ２１からの受信パルス波は、復調回路２３で復調する際に、変調信号の位相が発振器１３からのローカル信号の位相と−９０°から９０°の範囲でずれることが予測される。ここで、受信アンテナ２１からの受信パルス波の位相が発振器１３からのローカル信号の位相に対して９０°ずれると、復調回路２３では、受信アンテナ２１からの受信パルス波を復調できないこととなる。そこで、移相回路２２を設けて、受信パルス波の一方の位相を９０°シフトさせることにより、受信アンテナ２１からの受信パルス波のうち何れか一方は確実に復調することができる。また、受信パルス波が他の周波数帯域の信号波と混信する場合でも、混信を除去して検波することができる。この場合、復調回路２３、２５からそれぞれ出力される受信パルスの一方の位相を９０°シフトさせて加算することにより混信を除去することができる。

比較回路２４は、復調回路２３からの復調した受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して、大小関係に対応する２値化信号を出力する。また、比較回路２６は、復調回路２５からの復調した受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して、大小関係に対応する２値化信号を出力する。本実施形態では、比較回路２４、２６のうち少なくとも何れか一方から２値化信号が出力される。また、制御回路２８は、比較回路２４、２６の閾値又は／及び出力極性を変化させる。

図４を用いて、制御回路２８及び比較回路２４の動作について説明する。図４において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）は、図１に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの点における信号波形の一例を示す。以下、図１に示した符号を適宜用いて説明する。なお、図２に示すパルス波レーダー装置１０１の上記Ｅ及びＦの点における信号波形は、図１に示すパルス波レーダー装置１００のＥ及びＦの点における信号波形と同一であるため、図２に示す制御回路２８及び比較回路２４の動作は、図１に示す制御回路２８及び比較回路２４の動作と全く同様である。

図４（Ａ）は、発振器１３が変調回路１４に向けて出力するローカル信号である。発振器１３は、変調周波数で発振している。また、図４（Ｂ）は、パルス発生回路１２が変調回路１４に向けて出力する送信パルスである。送信パルスの送信間隔は、パルス波レーダー装置１００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５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４（Ｃ）は、変調回路１４が（Ａ）に示すローカル信号を（Ｂ）に示す送信パルスに基づいて振幅変調した後の送信パルス波である。

図４（Ｄ）は、受信アンテナ２１が受信する受信パルス波である。図４（Ｄ）に示すように、受信パルス波は、送信アンテナ１５からの送信パルス波が対象物５で反射して戻ってきたものであるため、図４（Ｃ）に示す送信パルス波に対して遅延時間ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３を有している。図４では、異なる３つの対象物からの受信パルス波を受信している。図４（Ｅ）は、復調回路２３から比較回路２４に向けて出力される受信パルスである。

ここで、図４（Ｄ）に示す受信パルス波のうち最も近い対象物からの受信パルス波の受信時間の一部は、送信パルス波の送信時間と重なる（この重なり部分をΔＴｏとする。）。前述したように、送信パルス波は受信側へ漏れ込むことが多い。そのため、送信パルス波が受信側に漏れ込むと、送信側からの漏れ込み信号は受信回路の出力を飽和させる場合がある。受信パルス波を増幅させるために設けられる増幅器（不図示）が飽和するためである。この場合、受信回路から出力される受信パルスの振幅は、漏れ込んだ送信パルス波のみを復調する期間ΔＴ１では飽和し、対象物５からの受信パルス波のみを復調する期間ΔＴ１´（ΔＴ１＝ΔＴ１´）では増幅度に応じた値となる。一方、漏れ込んだ送信パルス波と対象物５からの受信パルス波とが重なる期間ΔＴｏでは、増幅器（不図示）の飽和領域での増幅による利得低下、位相変化及び出力インピーダンスの低下により、受信回路から出力される受信パルスの振幅は、飽和出力に満たない値となる。そのため、復調回路２３から出力される受信パルスの振幅は、図４（Ｅ）に示すように受信パルス波を受信するまで飽和し、送信パルス波と受信パルス波とが重なる期間では飽和に満たない出力となる。そして、受信パルスは、送信パルス波の送信が終了すると、所定の増幅率で出力される。

そこで、本実施形態では、制御回路２８は、送信回路による送信パルス波の送出中は比較回路２４の閾値を図４（Ｅ）に示すように受信回路が飽和か否かを検出する第一の閾値とし且つ送信パルス波の送出待機中は比較回路２４の閾値を対象物５からの受信パルスを検出する第二の閾値とする。ここで、送信パルス波の送出待機中とは、送信回路が送信パルス波を送出していないときを意味する。即ち、図４においては、（Ｂ）に示す送信パルスが立ち上がっていない期間をいうこととする。さらに制御回路２８は、送信パルス波の送出中と送出待機中とで比較回路２４の出力極性を反転させる。ここで、比較回路２４の出力極性とは、閾値と受信パルスとの大小関係を比較する比較基準を意味する。図４においては、例えば、第一の閾値では、受信パルスの値が第一の閾値未満であれば比較回路２４から出力する２値化信号を“１”とし、第二の閾値では、受信パルスの値が第二の閾値より大きければ比較回路２４から出力する２値化信号を“１”とする。なお、“０”及び“１”の出力は逆であってもよい。このように、制御回路２８を設けることにより、送信パルスの受信側への漏れ込みにより受信回路が飽和する限り、図４（Ｅ）に示す第一の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第二の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信終了を検出できる。そのため、本実施形態に係るパルス波レーダー装置１００では、受信側で受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能となる。

次に、図５を用いて、制御回路２８及び比較回路２６の動作について説明する。図５において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｇ）及び（Ｈ）は、図１に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ及びＨ点における信号波形の一例を示す。図５において、図４と同じ箇所の波形は図５においても同じである。また、図５において、図４と同じ記号は同じ意味を表す。なお、図２に示すパルス波レーダー装置１０１の上記Ｇ及びＨの点における信号波形は、図１に示すパルス波レーダー装置１００のＧ及びＨの点における信号波形と同一であるため、図２に示す制御回路２８及び比較回路２６の動作は、図１に示す制御回路２８及び比較回路２６の動作と全く同様である。

図５（Ｇ）は、復調回路２５から比較回路２６に向けて出力される受信パルスである。復調回路２５では、受信アンテナ２１からの受信パルス波のうち移相回路２２で位相を９０°シフトさせたパルス波を同期検波するため、復調回路２５から出力される受信パルスは、図４（Ｅ）に示す受信パルスが反転した波形となる。そこで、本実施形態では、制御回路２８は、送信回路による送信パルス波の送出中は比較回路２６の閾値を図５（Ｇ）に示すように受信回路が飽和か否かを検出する第一の閾値とし且つ送信パルス波の送出待機中は比較回路２６の閾値を対象物５からの受信パルスを検出する第二の閾値とする。ここで、送信パルス波の送出待機中とは、送信回路が送信パルスを送出していないときを意味する。即ち、図５においては、（Ｂ）に示す送信パルスが立ち上がっていない期間をいうこととする。さらに制御回路２８は、送信パルス波の送出中と送出待機中とで比較回路２６の出力極性を反転させる。ここで、比較回路２６の出力極性とは、閾値と受信パルスとの大小関係を比較する比較基準を意味する。図５においては、例えば、第一の閾値では、受信パルスの値が第一の閾値より大きければ比較回路２６から出力する２値化信号を“１”とし、第二の閾値では、受信パルスの値が第二の閾値未満であれば比較回路２６から出力する２値化信号を“１”とする。なお、“０”及び“１”の出力は逆であってもよい。このように、制御回路２８を設けることにより、送信パルスの受信側への漏れ込みにより受信回路が飽和する限り、図５（Ｇ）に示す第一の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第二の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信終了を検出できる。そのため、本実施形態に係るパルス波レーダー装置１００では、受信側で受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能となる。

次に、図６を用いて、制御回路２８及び比較回路２４の動作の他の例について説明する。図６において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）は、図１に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの点における信号波形の一例を示す。図６において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｆ）に示す波形は、図４に示す（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｆ）と同じである。また、図６において、図４と同じ記号は同じ意味を表す。なお、図２に示すパルス波レーダー装置１０１の上記Ｅ及びＦの点における信号波形は、図１に示すパルス波レーダー装置１００のＥ及びＦの点における信号波形と同一であるため、図２に示す制御回路２８及び比較回路２４の動作は、図１に示す制御回路２８及び比較回路２４の動作と全く同様である。

図６（Ｅ）は、復調回路２３から比較回路２４に向けて出力される受信パルスである。前述したように、送信パルス波は受信側へ漏れ込むことが多い。この場合、受信回路から出力される受信パルスの振幅は、漏れ込んだ送信パルス波のみを復調する期間ΔＴ１又は対象物５からの受信パルス波のみを復調する期間ΔＴ１´（ΔＴ１＝ΔＴ１´）ではそれぞれ増幅度に応じた値となる。一方、送信側から漏れ込んだ送信パルス波と対象物５からの受信パルス波とが重なり合う期間ΔＴｏにおいて復調回路２３から出力される受信パルスの振幅は、２つのパルス波が加算された最大の値となる。

そこで、本実施形態では、制御回路２８は、送信回路による送信パルス波の送出中は比較回路２４の閾値を図６（Ｅ）に示すように受信回路の出力が最大か否かを検出する第三の閾値とし且つ送信パルス波の送出待機中は比較回路２４の閾値を対象物５からの受信パルスを検出する第四の閾値とする。ここで、送信パルス波の送出待機中とは、送信回路が送信パルスを送出していないときを意味する。即ち、図６においては、（Ｂ）に示す送信パルスが立ち上がっていない期間をいうこととする。このように、制御回路２８を設けることにより、図６（Ｅ）に示す第三の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第四の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信終了を検出することができる。そのため、本実施形態に係るパルス波レーダー装置１００では、受信側において受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能となる。

次に、図７を用いて、制御回路２８及び比較回路２６の動作の他の例について説明する。図７において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｇ）及び（Ｈ）は、図１に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ及びＨの点における信号波形の一例を示す。図７において、図６と同じ箇所の波形は図７においても同じである。また、図７において、図６と同じ記号は同じ意味を表す。なお、図２に示すパルス波レーダー装置１０１の上記Ｇ及びＨの点における信号波形は、図１に示すパルス波レーダー装置１００のＧ及びＨの点における信号波形と同一であるため、図２に示す制御回路２８及び比較回路２６の動作は、図１に示す制御回路２８及び比較回路２６の動作と全く同様である。

図７（Ｇ）は、復調回路２５から比較回路２６に向けて出力される受信パルスである。復調回路２５では、受信アンテナ２１からの受信パルス波のうち移相回路２２で位相を９０°シフトさせたパルス波を同期検波するため、復調回路２５から出力される受信パルスは、図６（Ｅ）に示す受信パルスが反転した波形となる。そこで、本実施形態では、制御回路２８は、送信回路による送信パルス波の送出中は比較回路２６の閾値を図７（Ｇ）に示すように受信回路の出力が最大か否かを検出する第三の閾値とし且つ送信パルス波の送出待機中は比較回路２６の閾値を対象物５からの受信パルスを検出する第四の閾値とする。ここで、送信パルス波の送出待機中とは、送信回路が送信パルスを送出していないときを意味する。即ち、図７においては、（Ｂ）に示す送信パルスが立ち上がっていない期間をいうこととする。このように、制御回路２８を設けることにより、図７（Ｇ）に示す第三の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第四の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信終了を検出することができる。そのため、本実施形態に係るパルス波レーダー装置１００では、受信側において受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能となる。

伝搬往復時間算出回路３０は、送信回路からの送信パルスを出力したタイミングと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５までの伝搬往復時間を算出する。図１では、パルス発生回路１２が送信パルスを出力したタイミングと比較回路２４、２６のいずれかが２値化信号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１５、受信アンテナ２１、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３０は予め測定した当該遅延時間を差し引いて、対象物５までの伝搬往復時間を補正することが好ましい。なお、本実施形態では、伝搬往復時間算出回路３０は、パルス発生回路１２から直接送信パルスを取得しているが、送信側から受信側へ漏れ込む送信パルス波を利用してもよい。即ち、伝搬往復時間算出回路３０は、漏れ込んだ送信パルス波が復調回路２３、２５で復調され比較回路２４、２６で比較されて出力される２値化信号としての送信パルスを取得してもよい。

ここでは図示していないが、伝搬往復時間算出回路３０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５までの距離が算出される。

図１又は図２に示した伝搬往復時間算出回路３０の構成としては、パルス発生回路１２が送信パルスを出力するタイミングをセット入力とし、比較回路２４、２６のいずれかが２値化信号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８に伝搬往復時間算出回路の構成例を示す。以下、図１又は図２に示した符号を適宜用いて説明する。

図８において、３０は伝搬往復時間算出回路、３１はＳ−Ｒ型フリップフロップ回路、３２は低域通過フィルタである。

図８において、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３１は、パルス発生回路１２が送信パルスを出力するタイミングをセット入力（図８におけるＳｅｔ）とし、比較回路２４、２６のいずれかが２値化信号を出力するタイミングをリセット入力（図８におけるＲｅｓｅｔ）とする。なお、以下、比較回路２４が２値化信号を出力する場合について説明するが、比較回路２６が２値化信号を出力する場合においても全く同様の説明となる。Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３１は、パルス発生回路１２が送信パルスを出力するタイミングから比較回路２４が２値化信号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１２が送信パルスを出力するタイミングから比較回路２４が２値化信号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３２は、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３１の出力の低周波成分を抽出する。即ち、パルス発生回路１２が送信パルスを出力するタイミングから比較回路２４が２値化信号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３２の出力は低周波成分が大きく、パルス発生回路１２が送信パルスを出力するタイミングから比較回路２４が２値化信号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３２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３２の出力を検出すれば、対象物５までの伝搬往復時間を算出することができる。対象物５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３２の出力をディジタル変換すればよい。

対象物５までの距離の算出に当たっては、パルス波レーダー装置１００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３０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３０の出力から対象物５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１２が送信パルスを出力するタイミングをセット入力とし、比較回路２４が２値化信号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５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５までの距離を算出することができる。

図１、図２、図４、図５、図６、図７及び図８を用いて、パルス波レーダー装置１００の動作を説明する。以下、図１、図２、図４、図５、図６、図７又は図８に示した符号又は記号を適宜用いて説明する。

まず、送信回路の変調回路１４は、発振器１３から出力されたローカル信号をパルス発生回路１２から出力された送信パルスに基づいて振幅変調して送信パルス波を送出する。そして、送信回路は、変調回路１４から送出された送信パルス波を送信アンテナ１５により対象物５に向けて放射する。

対象物５に向けて放射された送信パルス波は、対象物５で反射し、受信パルス波として受信アンテナ２１に受信される。図１に示す受信回路では、受信アンテナ２１により受信した受信パルス波の一方を移相回路２２を介して位相を９０°シフトさせた上で復調回路２５に入力し、他方をそのまま復調回路２３に入力する。復調回路２３は、受信アンテナ２１からの受信パルス波を発振器１３からのローカル信号により同期検波で復調して受信パルスを出力する。一方、復調回路２５は、移相回路２２からの受信パルス波を発振器１３からのローカル信号により同期検波で復調して受信パルスを出力する。このように、移相回路２２を設けて、受信パルス波の一方の位相を９０°シフトさせることにより、受信アンテナ２１からの受信パルス波のうち何れか一方は確実に復調することができる。また、受信パルス波が他の周波数帯域の信号波と混信する場合でも、混信を除去して検波することができる。

一方、図２に示す受信回路では、受信アンテナ２１により受信した受信パルス波の一方を復調回路２５に入力し、他方を復調回路２３に入力する。復調回路２３は、受信アンテナ２１からの受信パルス波を発振器１３からのローカル信号により同期検波で復調して受信パルスを出力する。一方、復調回路２５は、受信アンテナ２１からの受信パルス波を発振器１３から出力され移相回路２７を介して位相を９０°シフトさせたローカル信号により同期検波で復調して受信パルスを出力する。このように、移相回路２７を設けて、ローカル信号の一方の位相を９０°シフトさせることにより、受信アンテナ２１からの受信パルス波のうち何れか一方は確実に復調することができる。また、受信パルス波が他の周波数帯域の信号波と混信する場合でも、混信を除去して検波することができる。

そして、比較回路２４により、復調回路２３からの受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して、大小関係に対応する２値化信号を出力する。一方、比較回路２６により、復調回路２５からの受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して、大小関係に対応する２値化信号を出力する。

ここで、比較回路２４、２６における閾値は、制御回路２８により制御される。送信側から受信側への漏れ込み信号により受信回路が飽和する場合、制御回路２８は、送信回路による送信パルス波の送出中は比較回路２４、２６の閾値を図４（Ｅ）又は図５（Ｇ）に示すように受信回路が飽和か否かを検出する第一の閾値とし且つ送信パルス波の送出待機中は比較回路２４、２６の閾値を図４（Ｅ）又は図５（Ｇ）に示すように対象物５からの受信パルスを検出する第二の閾値とする。そして、さらに制御回路２８は、送信パルス波の送出中と送出待機中とで比較回路２４、２６の出力極性を反転させる。このように、制御回路２８を設けることにより、送信パルス波の受信側への漏れ込みにより受信回路が飽和する限り、図４（Ｅ）又は図５（Ｇ）に示す第一の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第二の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信終了を検出できる。そのため、本実施形態に係るパルス波レーダー装置１００では、受信側で受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能となる。

一方、送信側からの漏れ込み信号と受信パルス波との重なり合う期間において復調回路２３から出力される受信パルスの値が局所的に増加する場合、制御回路２８は、送信回路による送信パルス波の送出中は比較回路２４、２６の閾値を図６（Ｅ）又は図７（Ｇ）に示すように受信回路の出力が最大か否かを検出する第三の閾値とし且つ送信パルス波の送出待機中は比較回路２４、２６の閾値を図６（Ｅ）又は図７（Ｇ）に示すように対象物５からの受信パルスを検出する第四の閾値とする。このように、制御回路２８を設けることにより、図６（Ｅ）又は図７（Ｇ）に示す第三の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信開始を検出でき、第四の閾値により対象物５からの受信パルス波の受信終了を検出できる。そのため、本実施形態に係るパルス波レーダー装置１００では、受信側において受信パルス波と送信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能となる。

比較回路２４、２６の何れか一方から出力された２値化信号は、伝搬往復時間算出回路３０のＳ−Ｒ型フリップフロップ回路３１のＲｅｓｅｔに入力される。また、伝搬往復時間算出回路３０では、パルス発生回路１２からの送信パルスがＳｅｔに入力される。Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３１は、パルス発生回路１２が送信パルスを出力するタイミングから比較回路２４、２６の何れか一方が２値化信号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１２が送信パルスを出力するタイミングから比較回路２４、２６の何れか一方が２値化信号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３２は、Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路３１の出力の低周波成分を抽出して出力する。伝搬往復時間算出回路３０は、この低域通過フィルタ３２の出力を検出して、対象物５までの伝搬往復時間を算出する。そして、伝搬往復時間を光速の二倍で除算すれば、対象物５までの距離を算出することができる。

以上説明したように、パルス波レーダー装置１００、１０１は、送信側からの送信パルス波の漏れ込みにより送信パルス波と受信パルス波との重なりが存在しても対象物５を正確に検出することが可能である。

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。

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。 図１におけるＤ、Ｄ´点及び図２におけるＡ、Ａ´点での信号波形の概略図である。 本発明に係るパルス波レーダー装置の動作の一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の一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の別の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の別の例を説明する図である。 伝搬往復時間算出回路の構成例を説明する図である。

符号の説明

５：対象物、１２：パルス発生回路、１３：発振器、１４：変調回路、１５：送信アンテナ、２１：受信アンテナ、２２：移相回路、２３：復調回路、２４：比較回路、２５：復調回路、２６：比較回路、２７：移相回路、２８：制御回路、３０：伝搬往復時間算出回路、３１：Ｓ−Ｒ型フリップフロップ回路、３２：低域通過フィルタ、１００：パルス波レーダー装置、１０１：パルス波レーダー装置

Claims (4)

1. 送信パルス波を送出する送信回路と、
   該送信回路からの前記送信パルス波を放射する送信アンテナと、
   該送信アンテナからの前記送信パルス波のうち対象物で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前記受信パルス波を復調して受信パルスを出力する受信回路と、
   該受信回路からの前記受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して前記大小関係に対応した２値化信号を出力する比較回路と、
   前記送信回路による前記送信パルス波の送出中は前記比較回路の閾値を前記受信回路が飽和か否かを検出する第一の閾値とし且つ前記送信パルス波の送出待機中は前記比較回路の閾値を前記対象物からの前記受信パルスを検出する第二の閾値とし、さらに前記送信パルス波の送出中と送出待機中とで前記比較回路の出力極性を反転させる制御回路と、
   を備えるパルス波レーダー装置。
2. 送信パルス波を送出する送信回路と、
   該送信回路からの前記送信パルス波を放射する送信アンテナと、
   該送信アンテナからの前記送信パルス波のうち対象物で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前記受信パルス波を復調して受信パルスを出力する受信回路と、
   該受信回路からの前記受信パルスを所定の閾値と大小関係を比較して前記大小関係に対応した２値化信号を出力する比較回路と、
   前記送信回路による前記送信パルス波の送出中は前記比較回路の閾値を前記受信回路の出力が最大か否かを検出する第三の閾値とし且つ前記送信パルス波の送出待機中は前記比較回路の閾値を前記対象物からの前記受信パルスを検出する第四の閾値とする制御回路と、
   を備えるパルス波レーダー装置。
3. 前記受信回路は、前記受信パルス波を互いに位相が９０°異なる２つのパルス波に分離した上でローカル信号に基づいてそれぞれ同期検波す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。
4. 前記送信回路が送信パルス波を送出してから前記受信回路が受信パルス波を復調するまでの時間から前記対象物までの伝搬往復時間を算出する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３のいずれかに記載のパルス波レーダー装置。

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