JP2007298283A - Pulse radar system - Google Patents

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聡 石井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse radar system using an FM-modulated wave which reduces FM-AM conversion noise. <P>SOLUTION: The pulse radar system using a transmission high-frequency signal for performing distance measurement in reception frequency conversion comprises an oscillation means which oscillates a non-modulated high-frequency signal in the measurement for a predetermined distance or less and oscillates a frequency-modulated high-frequency signal in the measurement for the predetermined distance or over, an amplitude modulation means which amplitude modulates the non-modulated high-frequency signal by a high-speed pulse signal amplitude modulated by a low-speed pulse signal and amplitude modulates the frequency-modulated high-frequency signal by the high-speed pulse signal, a transmitting means for radiating the high-frequency signal modulated by the frequency modulation means to the outside as a transmission signal, a receiving means for receiving the reflected wave of the transmission signal as a reception signal, a delay-time detection means for detecting the delay time of the reception signal, and a distance calculation means for determining the distance to an object using the delay time. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、パルスレーダ装置に関し、特に周波数変調によって生じた振幅変調成分を除去してレーダの検知感度を向上させるパルスレーダ装置に関する。   The present invention relates to a pulse radar device, and more particularly to a pulse radar device that improves the detection sensitivity of a radar by removing an amplitude modulation component generated by frequency modulation.

近年、交通路の障害物検知や通行車両の監視、自動車のACC(Adaptive Cruise Control)等の用途にミリ波レーダ技術が注目されている。これらのレーダ技術には、FM−CW(Frequency Modulated Continuos Wave)方式が用いられているが、数m以下の極近距離の計測は困難であった。   In recent years, millimeter-wave radar technology has attracted attention for applications such as obstacle detection on traffic roads, monitoring of passing vehicles, and ACC (Adaptive Cruise Control) of automobiles. In these radar technologies, an FM-CW (Frequency Modulated Continuous Wave) method is used, but it is difficult to measure an extremely short distance of several meters or less.

極近距離を計測するレーダとして、数nsec幅のパルスを利用するパルスレーダがある(特許文献1参照)。   As a radar that measures a very short distance, there is a pulse radar that uses a pulse with a width of several nsec (see Patent Document 1).

前記パルスレーダでは、送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置において、受信周波数変換におけるホモダイン検波においてヌル点が発生しないように、送信部の高周波発振器を周波数変調した後に、パルス振幅変調を行っている。   In the pulse radar, in the pulse radar device that uses the transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion, the pulse amplitude is modulated after the high-frequency oscillator of the transmission unit is frequency-modulated so as not to generate a null point in homodyne detection in the reception frequency conversion. Modulation is performed.

また、従来のFM−CWレーダの受信部においてもホモダイン検波が用いられ、送信部で発信した高周波がローカル信号として受信部の周波数変換器(以下ミキサ)に供給され、受信した高周波信号を低周波信号に周波数変換する。   Further, homodyne detection is also used in the reception unit of the conventional FM-CW radar, and the high frequency signal transmitted from the transmission unit is supplied as a local signal to a frequency converter (hereinafter referred to as a mixer) of the reception unit. Convert frequency to signal.

このような周波数変調(以下FM変調)を利用したレーダでは、高周波FM変調器や高周波回路の周波数対振幅特性が平坦で無い場合に、FM変調によって生じた振幅変調成分(以下FM−AM変換雑音)が発生する。FM−AM変換雑音は、レーダ装置において不要な干渉雑音となりレーダ計測の感度を下げる。   In a radar using such frequency modulation (hereinafter referred to as FM modulation), an amplitude modulation component (hereinafter referred to as FM-AM conversion noise) generated by FM modulation when the frequency-to-amplitude characteristics of the high frequency FM modulator and the high frequency circuit are not flat. ) Occurs. The FM-AM conversion noise becomes unnecessary interference noise in the radar apparatus and lowers the sensitivity of radar measurement.

前記FM−AM変換雑音を削減する対策として、FM変調された高周波信号をさらに振幅変調し、レーダ受信部のホモダイン検波出力において前記振幅変調周波数だけシフトした周波数のレーダ受信信号を選択して抽出し、必要なレーダ受信信号と不要なFM−AM変換雑音を周波数で分離する方法があった(特許文献2参照)。
特開2004−264067号公報 特開平5−40169号公報
As a measure for reducing the FM-AM conversion noise, the FM modulated high frequency signal is further amplitude-modulated, and a radar reception signal having a frequency shifted by the amplitude modulation frequency is selected and extracted from the homodyne detection output of the radar receiver. There is a method of separating necessary radar received signals and unnecessary FM-AM conversion noise by frequency (see Patent Document 2).
JP 2004-264067 A JP-A-5-40169

先に説明した背景技術において、FM変調された高周波信号をさらに振幅変調し、レーダ受信部でホモダイン検波する方法は、ホモダイン検波器出力においてFM−AM変換雑音を振幅検波した成分は除去できるが、ホモダイン検波出力における前記振幅変調の周波数だけシフトした成分にもFM−AM変換雑音は含まれ、必要なレーダ信号との分離が出来ないので完全な対策ではなかった。   In the background art described above, the method of further amplitude-modulating the FM-modulated high-frequency signal and performing homodyne detection at the radar receiver can remove the component obtained by amplitude-detecting the FM-AM conversion noise at the homodyne detector output. The component shifted by the frequency of the amplitude modulation in the homodyne detection output also includes FM-AM conversion noise and cannot be separated from the necessary radar signal, so it was not a complete measure.

従って、本発明の目的の1つは、FM−AM変換雑音を削減したパルスレーダ装置を提供することである。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a pulse radar device in which FM-AM conversion noise is reduced.

尚、上記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる結果であって従来の技術によっては得られない効果も、本発明の他の目的の1つとして位置付けることができる。   The present invention is not limited to the above-described object, and the effects derived from the respective configurations shown in the best mode for carrying out the invention to be described later and which cannot be obtained by conventional techniques are another object of the present invention. Can be positioned as

(1)本発明では、距離計測を行なうための送信高周波信号を受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、所定の距離以下の計測では無変調の高周波信号を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された高周波信号を発振する発振手段と、前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、前記振幅変調手段によって変調された前記高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置を用いる。 (1) In the present invention, a pulse radar apparatus that uses a transmission high-frequency signal for distance measurement for reception frequency conversion, oscillates an unmodulated high-frequency signal when measuring a predetermined distance or less, and exceeds the predetermined distance. In this measurement, an oscillation means that oscillates a frequency-modulated high-frequency signal, and amplitude-modulates the non-modulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal that is amplitude-modulated with a low-speed pulse signal, and the frequency-modulated high-frequency signal Amplitude modulation means for modulating the amplitude at the transmitter, transmission means for radiating the high-frequency signal modulated by the amplitude modulation means to the outside as a transmission signal, reception means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a reception signal, and the reception A delay time detecting means for detecting a delay time of the signal; and a distance calculating means for obtaining a distance to the target using the delay time. The pulse radar apparatus according to use.

好ましくは、前記パルスレーダ装置は、前記所定の距離以上の計測においては、前記パルスレーダ装置が計測する距離に応じて変調周波数と変調周波数幅を制御して、前記受信手段により得られるビート周波数が所定帯域内に入るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置を用いる。
(2)本発明では、前記送信高周波信号を無変調から周波数変調に切り替える所定の距離は、前記受信手段により得られる送信周波数と受信周波数の差の周波数が前記周波数変調する変調周波数より高い周波数に対応する距離であることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置を用いる。
Preferably, the pulse radar device controls a modulation frequency and a modulation frequency width according to a distance measured by the pulse radar device, and a beat frequency obtained by the receiving unit is determined in the measurement over the predetermined distance. 2. The pulse radar device according to claim 1, further comprising control means for controlling to enter a predetermined band.
(2) In the present invention, the predetermined distance for switching the transmission high-frequency signal from non-modulation to frequency modulation is such that the difference between the transmission frequency and the reception frequency obtained by the receiving means is higher than the modulation frequency for frequency modulation. The pulse radar apparatus according to claim 1, wherein the distance is a corresponding distance.

好ましくは、前記無変調の高周波信号を振幅変調する低速パルス信号は、擬似ランダム符号であることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置を用いる。
(3)本発明では、送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、前記高周波信号を高速パルスの第1の変調信号で振幅変調する第1の振幅変調手段と、前記振幅変調手段によって変調された高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、前記周波数変調を行う変調信号に同期して振幅と位相が制御された第2の変調信号により、前記受信信号を振幅変調する第2の振幅変調手段と、前記周波数変調を行う変調信号に同期して振幅と位相が制御された第3の変調信号により、前記受信周波数変換に用いるローカル信号を振幅変調する第3の振幅変調手段と、前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置を用いる。
(4)本発明では、前記受信信号を振幅変調する前記第2の振幅変調手段は、前記高周波信号発信手段から送信アンテナ、受信アンテナ、周波数変換手段までのレーダ信号伝送経路の周波数対振幅特性により発生する振幅変化成分を打ち消すことを特徴とする請求項3記載のパルスレーダ装置を用いる。
Preferably, the pulse radar device according to claim 1, wherein the low-speed pulse signal for amplitude-modulating the unmodulated high-frequency signal is a pseudo-random code.
(3) According to the present invention, there is provided a pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion, and oscillating means that oscillates the frequency-modulated high-frequency signal; First amplitude modulation means for modulating the amplitude with a modulation signal, transmission means for radiating the high-frequency signal modulated by the amplitude modulation means to the outside as a transmission signal, and reception means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a reception signal And second amplitude modulation means for amplitude-modulating the received signal by a second modulation signal whose amplitude and phase are controlled in synchronization with the modulation signal for frequency modulation, and a modulation signal for frequency modulation. Third amplitude modulation means for amplitude-modulating a local signal used for the reception frequency conversion by a third modulation signal whose amplitude and phase are controlled synchronously; and A delay time detecting means for detecting the delay time of the item, a pulse radar apparatus is characterized in that a distance calculation means for calculating the distance to the target using the delay time.
(4) In the present invention, the second amplitude modulation means for modulating the amplitude of the received signal is based on the frequency-to-amplitude characteristic of the radar signal transmission path from the high-frequency signal transmitting means to the transmitting antenna, receiving antenna, and frequency converting means. 4. The pulse radar device according to claim 3, wherein the generated amplitude change component is canceled out.

好ましくは、前記ローカル信号を振幅変調する第3の振幅変調手段は、前記高周波信号発信手段から周波数変換手段までのローカル信号伝送経路の周波数対振幅特性により発生する振幅変化成分を打ち消すことを特徴とする請求項3記載のパルスレーダ装置を用いる。   Preferably, the third amplitude modulating means for modulating the amplitude of the local signal cancels an amplitude change component generated by a frequency-to-amplitude characteristic of a local signal transmission path from the high frequency signal transmitting means to the frequency converting means. The pulse radar device according to claim 3 is used.

好ましくは、前記パルスレーダ装置は、所定の距離以下の計測では無変調の前記高周波を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、を備えたことを特徴とする請求項3記載のパルスレーダ装置を用いる。
(5)本発明では、送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、前記周波数変調を行う三角波又はのこぎり波の変調信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記高周波信号をパルス振幅変調する振幅変調手段と、前記振幅変調手段によって変調された高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、前記受信手段により得られる送信周波数と受信周波数の差の周波数を抽出する帯域通過濾波手段と、前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置を用いる。
Preferably, the pulse radar device oscillates the non-modulated high frequency when measuring a predetermined distance or less, and oscillating means for oscillating the high-frequency signal frequency-modulated when measuring the predetermined distance or more; And an amplitude modulation means for modulating the amplitude of the high frequency signal by a high-speed pulse signal amplitude-modulated by a low-speed pulse signal, and amplitude-modulating the frequency-modulated high-frequency signal by a high-speed pulse signal. 3 is used.
(5) In the present invention, a pulse radar apparatus that uses a transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion, an oscillation unit that oscillates the frequency-modulated high-frequency signal, and a triangular wave or a sawtooth wave that performs the frequency modulation. Band limiting means for band limiting the modulation signal, amplitude modulation means for pulse amplitude modulating the high frequency signal, transmission means for radiating the high frequency signal modulated by the amplitude modulation means to the outside as a transmission signal, and Receiving means for receiving a reflected wave as a received signal; band-pass filtering means for extracting a difference between a transmission frequency and a receiving frequency obtained by the receiving means; and a delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal; A pulse radar apparatus comprising: a distance calculation unit that obtains a distance to the target using the delay time; There.

好ましくは、前記周波数変調を行う三角波又はのこぎり波の変調信号に対する帯域制限手段は、前記ビート周波数を抽出する帯域通過手段の通過帯域を遮断する低域通過濾波器または帯域阻止濾波器であることを特徴とする請求項5記載のパルスレーダ装置を用いる。   Preferably, the band limiting means for the modulation signal of the triangular wave or sawtooth wave that performs the frequency modulation is a low-pass filter or a band rejection filter that cuts off a pass band of the band-pass means for extracting the beat frequency. A pulse radar device according to claim 5 is used.

好ましくは、前記パルスレーダ装置は、所定の距離以下の計測では無変調の前記高周波を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、備えたことを特徴とする請求項5記載のパルスレーダ装置を用いる。   Preferably, the pulse radar device oscillates the non-modulated high frequency when measuring a predetermined distance or less, and oscillating means for oscillating the high-frequency signal frequency-modulated when measuring the predetermined distance or more; 6. An amplitude modulation means for modulating the amplitude of the high frequency signal by a high-speed pulse signal amplitude-modulated by a low-speed pulse signal and amplitude-modulating the frequency-modulated high-frequency signal by a high-speed pulse signal. The described pulse radar device is used.

本発明により、FM−AM変換雑音を削減した高感度なパルスレーダ装置を提供することが出来る。   According to the present invention, a highly sensitive pulse radar device with reduced FM-AM conversion noise can be provided.

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
(実施例1)
実施例1においては、パルスレーダの計測周期内を、送信高周波をFM変調してパルス振幅変調する区間と、無変調の高周波をパルス振幅変調する区間に分けることとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
In the first embodiment, the measurement period of the pulse radar is divided into a section in which the transmission high frequency is FM modulated and pulse amplitude modulated, and a section in which the non-modulated high frequency is pulse amplitude modulated.

図1に、実施例1におけるパルスレーダ装置を用いたレーダシステムの構成を示す。   FIG. 1 shows a configuration of a radar system using the pulse radar device according to the first embodiment.

図1において、100はパルスレーダ装置、101は信号処理回路、102はFM変調信号発生回路、103はFM発振器、104は結合回路、105は増幅器、106は送信スイッチ、107は送信スイッチ駆動回路、108は送信アンテナ、109はレーダ反射体、110は受信アンテナ、111は受信スイッチ、112は受信スイッチ駆動回路、113は遅延スライディング回路、114は増幅器、115はローカルスイッチ、116は第1ミキサ、117は第2ミキサ、118はBPF(バンンドパスフィルタ)、119は複合パルス生成回路をそれぞれ示す。   In FIG. 1, 100 is a pulse radar device, 101 is a signal processing circuit, 102 is an FM modulation signal generation circuit, 103 is an FM oscillator, 104 is a coupling circuit, 105 is an amplifier, 106 is a transmission switch, 107 is a transmission switch drive circuit, 108 is a transmitting antenna, 109 is a radar reflector, 110 is a receiving antenna, 111 is a receiving switch, 112 is a receiving switch driving circuit, 113 is a delay sliding circuit, 114 is an amplifier, 115 is a local switch, 116 is a first mixer, 117 Denotes a second mixer, 118 denotes a BPF (bandpass filter), and 119 denotes a composite pulse generation circuit.

図2に、実施例1における各部の信号波形を示す。   In FIG. 2, the signal waveform of each part in Example 1 is shown.

図2において、図2(a)のD201は低速パルス信号、図2(b)のD202は複合パルス信号波形、図2(c)のD203はFM変調信号波形、図2(d)のD204はローカルスイッチ制御信号をそれぞれ示す。
・「パルスレーダの動作」
図1に示すシステム構成図と、図2に示す各部の信号波形を用いて、実施例1におけるパルスレーダ装置100の動作を説明する。
2, D201 in FIG. 2A is a low-speed pulse signal, D202 in FIG. 2B is a composite pulse signal waveform, D203 in FIG. 2C is an FM modulation signal waveform, and D204 in FIG. Each local switch control signal is shown.
・ "Operation of pulse radar"
The operation of the pulse radar device 100 according to the first embodiment will be described using the system configuration diagram shown in FIG. 1 and the signal waveforms of the respective units shown in FIG.

FM発振器103は、FM変調信号発生回路102より供給されたFM変調信号D203により、FM変調された高周波信号を出力する。   The FM oscillator 103 outputs a high-frequency signal that is FM-modulated by the FM modulation signal D203 supplied from the FM modulation signal generation circuit 102.

FM変調信号D203は図2(c)に示すように、周期Tm0における初めのTm1の区間は一定値であるので、FM発振器103は無変調の連続波(周波数をfとする)を出力する。周期Tm0の後の区間Tm2では、周期Tの三角波(繰り返し周波数f=1/T)であるので、FM発振器103は中心周波数がfであって、三角波でFM変調された(変調幅をΔfとする)FM−CW信号の高周波を出力する。 FM signal D203, as shown in FIG. 2 (c), since the interval of the beginning of the T m1 in period T m0 is a constant value, FM oscillator 103 is unmodulated continuous wave (a to f c frequency) Output. In the section T m2 after period T m0, since a triangular wave of period T m (repetition frequency f m = 1 / T m) , FM oscillator 103 center frequency a f c, which is FM-modulated by a triangular wave The high frequency of the FM-CW signal (with modulation width Δf) is output.

FM発振器103の出力は、結合回路104、増幅器105を介して送信スイッチ106に供給される。   The output of the FM oscillator 103 is supplied to the transmission switch 106 via the coupling circuit 104 and the amplifier 105.

信号処理回路101から発生した高速パルス信号(繰り返し周波数をfとする)は、複合パルス生成回路119において低速パルス信号D201(繰り返し周波数をfとする)により複合変調されて複合パルス信号D202が生成される。複合パルス信号D202は、送信スイッチ駆動回路107において短パルス化され、送信スイッチ106を駆動する。 The high-speed pulse signal (with repetition frequency f s ) generated from the signal processing circuit 101 is composite-modulated with the low-speed pulse signal D 201 (with repetition frequency f d ) in the composite pulse generation circuit 119, so that the composite pulse signal D 202 is generated. Generated. The composite pulse signal D202 is shortened in the transmission switch driving circuit 107 and drives the transmission switch 106.

その結果、送信スイッチ106の出力は、図2(b)〜(c)におけるTm1の区間は無変調の連続高周波が複合パルス信号D202によってパルス振幅変調された信号となり、Tm2の区間はD203の三角波でFM変調された高周波がさらにD202に示す高速パルス信号で振幅変調された信号となり、送信アンテナ108より放射される。 As a result, the output of the transmit switch 106, FIG. 2 (b) ~ interval T m1 in (c) is a signal the continuous high-frequency unmodulated is pulse amplitude modulated by a composite pulse signal D202, section T m2 is D203 The high-frequency wave modulated by the triangular wave is further amplitude-modulated by the high-speed pulse signal indicated by D202, and is radiated from the transmitting antenna.

レーダ反射体109で反射したレーダ反射波は、受信アンテナ110で受信され受信信号となる。受信信号は受信スイッチ111において短パルスでスイッチされる。受信スイッチ111を駆動するスイッチ信号は、送信スイッチを振幅変調した信号と同じ高速パルス信号の繰り返し周波数fであって、周波数fの高速パルス信号が、図1の遅延スライディング回路113において信号処理回路101からの遅延制御信号により、遅延時間(τとする)が順次変化するように制御され、受信スイッチ駆動回路112において短パルス化された信号である。 The radar reflected wave reflected by the radar reflector 109 is received by the receiving antenna 110 and becomes a received signal. The reception signal is switched by the reception switch 111 with a short pulse. Switch signal for driving the receiving switch 111, the transmission switches a repetition frequency f s of the same high-speed pulse signal and an amplitude modulated signal, high-speed pulse signal having the frequency f s is, the signal processing in the delay sliding circuit 113 of FIG. 1 the delay control signal from the circuit 101, the delay time (the tau c) is controlled so as to change sequentially in the reception switch drive circuit 112 is short-pulsed signal.

遅延時間τが順次変化するように制御された高速パルス信号の短パルス時間と、受信信号の短パルスの時間が一致した時のみに、受信スイッチ111の出力は繰り返し周波数fの高速パルス信号で振幅変調された高周波信号を出力する。 Only when the short pulse time of the high-speed pulse signal controlled so that the delay time τ c changes sequentially and the short pulse time of the reception signal coincide with each other, the output of the reception switch 111 is the high-speed pulse signal having the repetition frequency f s. The high-frequency signal amplitude-modulated with is output.

受信スイッチ111の出力は、増幅器114で高周波増幅され第1ミキサ116において、送信のFM発振器103出力を結合回路104で分岐したローカル信号と混合されホモダイン検波される。   The output of the reception switch 111 is amplified at a high frequency by the amplifier 114, and in the first mixer 116, the output of the FM oscillator 103 for transmission is mixed with a local signal branched by the coupling circuit 104 and subjected to homodyne detection.

図2(a)〜(d)におけるTm1の区間では、第1ミキサ116に入力する受信信号は、無変調の高周波が、D202のTm1の区間の波形で高速パルス信号(繰り返し周波数f)と低速パルス信号(繰り返し周波数f)で複合振幅変調された波形であり、第1ミキサ116に入力するもう一方のローカル信号は、ローカルスイッチ115が信号処理回路101からの制御信号D204によりオフになっているので第1ミキサ116に入力しない。したがってTm1の区間では、第1ミキサ116は受信信号のみを振幅検波し、第1ミキサ116出力ではD202のTm1区間の波形が中間周波数(以下IF:Intermediate Frequency)信号として得られる。 In the section of the T m1 in FIG. 2 (a) ~ (d) , the received signal input to the first mixer 116, a non-modulated high frequency, high-speed pulse signal at intervals of the waveform of T m1 of D202 (repetition frequency f s ) And a low-speed pulse signal (repetition frequency f d ), and the other local signal input to the first mixer 116 is turned off by the local switch 115 by the control signal D204 from the signal processing circuit 101. Therefore, the signal is not input to the first mixer 116. Therefore, in the section of T m1 , the first mixer 116 detects the amplitude of only the received signal, and at the output of the first mixer 116, the waveform of the T m1 section of D202 is obtained as an intermediate frequency (hereinafter referred to as IF: Intermediate Frequency) signal.

図2(a)〜(d)におけるTm2の区間では、第1ミキサ116に入力する受信信号は、高周波がD203の波形でFM変調され、さらにD202のTm2の区間の波形で振幅変調された波形である。第1ミキサ116に入力するもう一方のローカル信号は、ローカルスイッチ115が信号処理回路101からの制御信号D204によりオンになっているので、波形D203によりFM変調された信号となって第1ミキサ116に入力する。したがって、Tm2の区間では第1ミキサ116はホモダイン検波器として動作し、第1ミキサ116出力は、FM−CWレーダ方式におけるレーダ反射体までの距離に対応したビート周波数の正弦波で高速パルス信号(繰り返し周波数f)の振幅が変化するIF信号出力が得られる。 In the section of the T m2 in FIG. 2 (a) ~ (d) , the received signal input to the first mixer 116, a high frequency is FM-modulated by the waveform of D203, are further amplitude modulated in a section of the waveform of the T m2 of D202 It is a waveform. The other local signal input to the first mixer 116 is a signal that is FM-modulated by the waveform D203 because the local switch 115 is turned on by the control signal D204 from the signal processing circuit 101. To enter. Therefore, the first mixer 116 in a section of the T m2 operates as homodyne detector, first mixer 116 output is a fast pulse signal with a sine wave of the beat frequency corresponding to the distance to the radar reflector in the FM-CW radar system An IF signal output in which the amplitude of (repetition frequency f s ) changes is obtained.

前記第1ミキサ116出力のIF信号は、第2ミキサ117において、遅延スライディングされた高速パルス信号(繰り返し周波数f)を基準信号として同期検波される。 The IF signal output from the first mixer 116 is synchronously detected by the second mixer 117 using the delayed high-speed pulse signal (repetition frequency f s ) as a reference signal.

受信信号を通過させた受信スイッチ111の駆動パルス信号と、第2ミキサ117へ供給された高速パルス信号の基準信号は、遅延スライディング回路112により同一の遅延時間で順次変化するように制御された信号であるから、繰り返し周波数はfで完全に同期しており、遅延時間が順次変化するように制御されても位相差は0度であって変化しない。 The drive pulse signal of the reception switch 111 that has passed the reception signal and the reference signal of the high-speed pulse signal supplied to the second mixer 117 are signals controlled by the delay sliding circuit 112 so as to change sequentially with the same delay time. Therefore, the repetition frequency is completely synchronized with f s , and even if the delay time is controlled to change sequentially, the phase difference is 0 degree and does not change.

第2ミキサ117では、図2(a)〜(d)におけるTm1の区間では低速パルス信号D201が検波され、Tm2の区間では送信されたFM変調波と受信したFM変調波の差の周波数であるビート周波数fの正弦波が検波され、BPF118に出力する。 In the second mixer 117, a section of T m1 in FIG. 2 (a) ~ (d) a low-speed pulse signal D201 is detected, the frequency of the difference between the FM-modulated waves received with the transmitted FM modulated signal in a section of the T m2 sine wave of the beat frequency f b is detected is, and outputs the BPF118.

BPF118の通過帯域は、低速パルス信号D201の繰り返し周波数fおよび、ビート周波数fが通過する帯域幅に設計されている。ただし、従来のFM−CW方式では、(1)式で示されるように、レーダ反射体までの距離Rに比例してビート周波数fは変化する。 The pass band of the BPF 118 is designed to have a bandwidth through which the repetition frequency f d of the low-speed pulse signal D201 and the beat frequency f b pass. However, in the conventional FM-CW method, (1) as shown in the formula, the beat frequency f b in proportion to the distance R x to the radar reflector is changed.

Figure 2007298283

ただし、ΔfはFM変調の変調幅で、fはFM変調三角波の繰り返し周波数、Rはレーダ装置からレーダ反射体までの距離、cは光速である。
Figure 2007298283

However, Delta] f is the modulation width of FM modulation, f m is the repetition frequency of the FM modulated triangular wave, the distance from the R x radar apparatus to the radar reflector, c is the speed of light.

本パルスレーダでは、計測する距離Rに応じてΔfまたはfを変化させる。 In this pulse radar, changing the Δf or f m in accordance with the distance R x may be measured.

本パルスレーダにおいては、距離Rのレーダ反射体109からの反射波の受信信号は、遅延時間が順次変化する高速パルス信号に駆動された受信スイッチ111によりスイッチされ、受信信号の遅延時間τが受信スイッチ111を駆動する高速パルス信号の遅延時間(τcとする)に一致した時に、受信スイッチ111を通過し、周波数変換されBPF118に供給される。 In the present pulse radar, the reception signal of the reflected wave from the radar reflector 109 at the distance R x is switched by the reception switch 111 driven by the high-speed pulse signal whose delay time sequentially changes, and the delay time τ x of the reception signal When the signal coincides with the delay time (τ c ) of the high-speed pulse signal that drives the reception switch 111, it passes through the reception switch 111, is frequency-converted, and is supplied to the BPF 118.

なお、レーダ反射体までの距離Rに対応した受信信号の遅延時間τと一致する制御された遅延時間τの関係は(2)式で示される。 Note that the relationship of the controlled delay time τ c corresponding to the delay time τ x of the received signal corresponding to the distance R x to the radar reflector is expressed by equation (2).

Figure 2007298283

前記受信スイッチ111を駆動する高速パルス信号の遅延時間τに応じて、(1)式における(Δff)の値をRに対し反比例するように制御することにより、ビート周波数fは一定値fb0となる。
Figure 2007298283

The beat frequency f b is constant by controlling the value of (Δff m ) in the equation (1) so as to be inversely proportional to R x in accordance with the delay time τ c of the high-speed pulse signal that drives the reception switch 111. The value fb0 .

例えば、基準状態として、距離R=1.5mにおいて、Δf=100MHz、fm=6kHzとすると、(1)式によりビート周波数f=12kHzとなる。距離R=3mを計測する遅延時間では、距離の2倍に反比例してΔfを1/2にして、100MHz/2=50MHzに変化させれば、(1)式により、ビート周波数fは12kHzのままに維持される。 For example, if the reference state is Δf = 100 MHz and fm = 6 kHz at a distance R x = 1.5 m, the beat frequency f b = 12 kHz is obtained from the equation (1). In the delay time for measuring the distance R x = 3 m, if Δf is halved in inverse proportion to twice the distance and changed to 100 MHz / 2 = 50 MHz, the beat frequency f b is It is maintained at 12 kHz.

実際の場合は、(Δff)の値を、Rに対し近似的に反比例するように制御するのでビート周波数fは多少変化する。またレーダ反射体が移動しているとドップラー効果によりビート周波数が変化するので、BPF118の帯域幅はこれらの変化分広くされる。
BPF118を通過した信号は、信号処理回路101において、受信信号レベルが計算される。
In the actual case, since the value of (Δff m ) is controlled to be approximately inversely proportional to R x , the beat frequency f b slightly changes. When the radar reflector is moving, the beat frequency changes due to the Doppler effect, so the bandwidth of the BPF 118 is widened by these changes.
The signal processing circuit 101 calculates the received signal level of the signal that has passed through the BPF 118.

前記の各遅延スライディング時間に対して、受信信号レベルが一定以上のピーク値を示すと、その遅延時間τに対し、レーダ反射体までの距離Rが(2)式で計算される。
・「FM−AM変換雑音の発生」
高周波のFM変調器103および、FM変調器103からローカルスイッチ115を介して第1ミキサに至るローカル信号の経路における周波数対振幅特性が平坦で無い場合、繰り返し周波数fの三角波のFM変調により生じる振幅変調(以下FM−AM変換)成分を持った高周波信号が、ローカル信号として第1ミキサ116に供給される。
When the received signal level shows a peak value above a certain value for each delay sliding time, the distance R x to the radar reflector is calculated by the equation (2) for the delay time τ c .
・ "Generation of FM-AM conversion noise"
Frequency of the FM modulator 103 and, if the frequency vs. amplitude characteristics in the path of the local signal, from the FM modulator 103 to the first mixer via the local switch 115 is not flat, caused by FM modulation of a triangular wave of repetition frequency f m A high frequency signal having an amplitude modulation (hereinafter referred to as FM-AM conversion) component is supplied to the first mixer 116 as a local signal.

第1ミキサ116では、レーダ反射波の受信入力がない時でも、前記受信ローカル信号のFM−AM変換成分を振幅検波する。前記受信ローカル信号は、第1ミキサ116を介して増幅器114に漏洩し、増幅器114で再度反射して第1ミキサ116に入力する成分がある。増幅器114は周波数fでスイッチされる受信スイッチ111の影響を受けるので、前記再度反射した成分はローカル信号がスイッチ周波数fとFM−AM変換の周波数fで複合的に振幅変調されている。この信号は第1ミキサ116で振幅検波さると、周波数fの信号振幅が周波数fで変化するIF信号出力となる。前記IF信号は、第2ミキサ117において周波数fを基準信号として同期検波され、第2ミキサ117は周波数fの成分を出力する。 The first mixer 116 detects the amplitude of the FM-AM conversion component of the received local signal even when there is no radar reflected wave input. The received local signal has a component that leaks to the amplifier 114 via the first mixer 116, is reflected again by the amplifier 114, and is input to the first mixer 116. Since amplifier 114 is affected by the receive switch 111 which is switched at a frequency f s, components the reflected again local signal is combined to the amplitude modulation at the frequency f m of the switch frequency f s and FM-AM conversion . This signal is an IF signal output and the amplitude detection monkey in the first mixer 116, the signal amplitude of the frequency f s changes at the frequency f m. The IF signal is at the second mixer 117 is the synchronous detection frequency f s as a reference signal, a second mixer 117 outputs the component of the frequency f m.

また受信信号に対しても、高周波のFM変調器103から送信アンテナ108出力にいたる高周波の送信回路、および受信アンテナ110から第1ミキサ116までの高周波回路の経路において、周波数対振幅特性が平坦で無い場合、繰り返し周波数fの三角波によりFM−AM変換された受信信号が、第1ミキサ116でホモダイン検波され、スイッチ周波数fsのパルス信号がfの周波数で振幅変調されたIF信号出力となり、第2ミキサ117において、周波数fを基準信号として同期検波され、第2ミキサ117は周波数fの成分を出力する。 Also for the received signal, the frequency-to-amplitude characteristic is flat in the path of the high-frequency transmission circuit from the high-frequency FM modulator 103 to the output of the transmission antenna 108 and the high-frequency circuit from the reception antenna 110 to the first mixer 116. If no, the received signal FM-AM conversion by the triangular wave of the repetition frequency f m is a homodyne detection by the first mixer 116, a pulse signal of the switch frequency fs becomes the IF signal output which is amplitude modulated at a frequency of f m, in a second mixer 117, it is synchronous detection frequency f s as a reference signal, a second mixer 117 outputs the component of the frequency f m.

前記の周波数fの成分はFM−AM変換雑音となり、BPF118で遮断できない場合は、レーダ計測における不要雑音となり、計測感度を劣化させる。
・「ビート信号とFM−AM変換雑音の周波数の関係」
前記で説明したようなFM−AM変換雑音の影響を避けるには、希望のビート信号周波数fと不要なFM−AM変換雑音の周波数fを分離する必要がある。
Component of the frequency f m becomes FM-AM conversion noise, if not blocked by BPF118, it becomes unnecessary noise in the radar measurement, degrading the measurement sensitivity.
・ "Relationship between beat signal and FM-AM conversion noise frequency"
To avoid the effect of FM-AM conversion noise as described in above, it is necessary to separate the frequency f m of the beat signal frequency f b and the unwanted FM-AM conversion noise desired.

まず、周波数fとfの関係について説明する。 First, the relationship between the frequencies f b and f m will be described.

実施例1のパルスレーダにおいて、受信レベル計算において安定な値を得るには、図2のTm2のFM―CW区間においては、周期T(=1/f)の三角波の上昇区間および下降区間T/2に、周波数fのビート信号が1/2周期以上含まれる必要がある。この関係は(3)式で示される。 In the pulse radar according to the first embodiment, in order to obtain a stable value in the reception level calculation, in the FM-CW section of T m2 in FIG. 2, the rising and falling sections of the triangular wave having the period T m (= 1 / f m ) The section T m / 2 needs to include a beat signal having a frequency f b of ½ period or more. This relationship is expressed by equation (3).

Figure 2007298283

ただし、周波数fとfの成分を分離するには(3)式の不等号を満たす適切な関係が必要であるので後で説明する。
Figure 2007298283

However, in order to separate the components of the frequencies f b and f m , an appropriate relationship that satisfies the inequality sign of the expression (3) is necessary, and will be described later.

また、FM変調幅Δfは、良好なFM変調特性を得るにはハードウエアによる上限値がΔfmaxがある。 The FM modulation width Δf has an upper limit value Δf max by hardware in order to obtain good FM modulation characteristics.

Figure 2007298283

ミリ波周波数を利用するレーダでは、例えば、Δfmax=100MHzである。
(1)、(3)、(4)式より、Δfが許容される変化範囲は(5)式となる。
Figure 2007298283

In a radar using a millimeter wave frequency, for example, Δf max = 100 MHz.
From the expressions (1), (3), and (4), the change range in which Δf is allowed is the expression (5).

Figure 2007298283

またΔfの値は(1)式より(6)式となる。
Figure 2007298283

Further, the value of Δf is expressed by equation (6) from equation (1).

Figure 2007298283

また、f/fは(7)式となる。
Figure 2007298283

Further, f b / f m is (7).

Figure 2007298283

計測距離Rを変化させた時に、ビート周波数fを所定の一定値にするために、fを所定値に決め、(7)式によりΔfを制御する。
Figure 2007298283

When changing the distance measured R x, to the beat frequency f b at a predetermined constant value, determines the f m to a predetermined value, controls the Δf by equation (7).

計測距離Rが大きい時のΔfは、(6)式により変化させることにより、f/fが(3)式の条件に設定されてあれば、Δfの許容範囲(5)式は満たされる。 Delta] f when measuring distance R x is large, by changing the equation (6), if f b / f m (3) is set to type conditions, the allowable range of Delta] f (5) below is satisfied It is.

一方、計測距離Rが小さくなった時のΔfは(6)式により増加させても、可能最大値Δfmax以上には出来ないのでΔfmaxに固定される。この時(ΔfR)は小さくなるので、Rが所定の値より小さくなると(7)式によりf/fが1より小さくなる。これは、三角波の上昇区間および下降区間T/2に、周波数fのビート信号が1/2周期含まれない状態を示すので、計算した受信信号レベルが正確でなくなる。 On the other hand, even if Δf when the measurement distance R x becomes small is not increased beyond the maximum possible value Δf max even if it is increased by the equation (6), it is fixed at Δf max . At this time (.DELTA.fr x) becomes smaller, the R x is smaller than the predetermined value (7) f b / f m by equation becomes smaller than 1. This indicates a state in which the beat signal having the frequency f b is not included in the rising and falling sections T m / 2 of the triangular wave, and the calculated received signal level is not accurate.

また、計測距離Rが極近距離の場合にf/fが1に近くなると、ビート周波数fと三角波の繰り返し周波数fが接近して、BPF118による周波数の分離が困難になるので、希望のビート信号を取り出すBPF118の出力に、前記の不要なFM−AM変換雑音が現れる。第1ミキサ116に入力するローカル信号に含まれるFM−AM変換雑音は、レーダ反射体からの受信信号の有無に関係ないレベルでBPF118から出力し、受信信号に含まれるFM−AM変換雑音は受信レベルに比例したレベルでBPF118から出力する。いずれも距離計測には不要な雑音となり、計測感度を劣化させる。 Further, the distance measured when R x is f b / f m in the case of short-range pole is close to 1, close repetition frequency f m of the beat frequency f b and the triangular wave, since it is difficult to separate the frequency by BPF118 The unnecessary FM-AM conversion noise appears at the output of the BPF 118 for extracting the desired beat signal. The FM-AM conversion noise included in the local signal input to the first mixer 116 is output from the BPF 118 at a level irrespective of the presence / absence of the reception signal from the radar reflector, and the FM-AM conversion noise included in the reception signal is received. Output from the BPF 118 at a level proportional to the level. Both of these become unnecessary noise for distance measurement and degrade measurement sensitivity.

特にRの小さい極近距離では、(6)式によりΔfの値が大きいのでFM−AM変換雑音レベルも大きく、レーダの計測感度を大きく劣化させる。 In particular, at an extremely short distance with a small Rx , the value of Δf is large according to the equation (6), so the FM-AM conversion noise level is also large, and the measurement sensitivity of the radar is greatly degraded.

前記の説明は、計測距離Rに対応して(6)式により、Δfを変化させる場合であった。(6)式においてfを変化させるとΔfの増加は軽減されるように見える。 In the above description, Δf is changed according to the equation (6) corresponding to the measurement distance Rx . (6) increase in Δf Changing the f m in formula appears to be reduced.

しかしながら、(6)式を変形した(7)式によれば、Rが小さい場合ΔfをΔfmaxに固定すると、f/fはやはり1に近づくので、fとfの分離は同様に出来なくなる。 However, according to (6) obtained by modifying the equation (7), when fixing the case R x is smaller Delta] f in Delta] f max, since f b / f m are also approaches 1, separation of f b and f m is Similarly, it will not be possible.

本パルスレーダにおいてFM−AM変換雑音を削減するためには、fとfを離すことにより分離する必要があるから、f/fがRとΔfでどう変化するかが重要である。(7)式によれば、f/fはΔfとRにより決定される。従って、計測距離Rが変化した時はΔfを変化させることによってのみ、f/fは所定の比率となる。(7)式によれば、ΔfとRxが決まれば、fを変化させてもfが同じ比率で変化するだけであるから、周波数fと周波数fの分離には関係しない。
・「FM−AM変換雑音の除去方法」
実施例1では、前記に説明した極近距離におけるFM−AM変換雑音の影響を除去するため、所定の距離以下のレーダ反射体の距離計測時は、送信高周波のFM変調を停止し振幅変調を使う。
To reduce the FM-AM conversion noise in the pulse radar, it is necessary to separate by separating the f b and f m, if it is important f b / f m is changed if in of R x and Δf is there. (7) According to the formula, f b / f m is determined by Δf and R x. Therefore, only by changing the Δf when measuring distance R x is changed, f b / f m is the predetermined ratio. According to the equation (7), if Δf and R x are determined, even if f m is changed, f b only changes at the same ratio, and therefore it is not related to the separation of frequency f b and frequency f m .
・ "Removal method of FM-AM conversion noise"
In the first embodiment, in order to remove the influence of the FM-AM conversion noise at the extremely short distance described above, when measuring the distance of the radar reflector below a predetermined distance, the FM modulation of the transmission high frequency is stopped and the amplitude modulation is performed. use.

前記に説明した不都合が起きない距離Rの下限について説明する。 The lower limit of the distance R x at which the above-described disadvantage does not occur will be described.

(5)式において等号になる時がRの最小限界であり、(3)式においても等号となりf=fの場合であるから、fとfの分離は出来ない。 (5) a minimum limit when it comes to equality of R x in formula (3) is also from the case of f b = f m becomes equal, you can not separate the f b and f m in formula.

BPF118により、fを通過させfを遮断する必要がある。 The BPF118, it is necessary to block the f m is passed through the f b.

例えば、f≧2fに設定してfとfを離すと、(6)式により(8)式となる。 For example, when f b ≧ 2f m and f b and f m are separated, equation (8) is obtained from equation (6).

Figure 2007298283

例えばΔfの最大値Δfmax=100MHzの場合(8)式よりRx≧1.5mとなる。
即ち、計測距離Rが(8)式による下限距離以下の距離計測の場合は、図2におけるTm1に対応し、低速パルス信号周波数fを例えば12kHzの矩形波とし、高速パルス信号周波数fを例えば10MHzの矩形波を振幅変調して複合パルス信号とし、短パルス化して送信スイッチ106により高周波を振幅変調する。
Figure 2007298283

For example, when the maximum value Δf max of Δf is 100 MHz, Rx ≧ 1.5 m from the equation (8).
That is, in the case of distance measurement where the measurement distance R x is equal to or less than the lower limit distance according to the equation (8), the low-speed pulse signal frequency f d is a rectangular wave of 12 kHz, for example, corresponding to T m1 in FIG. the s example a square wave at 10MHz and amplitude modulated composite pulse signal, the high-frequency amplitude-modulated by the transmission switch 106 to short pulses.

一方、計測距離が(8)式による下限距離以上の距離計測の場合は、図2におけるTm2に対応しレーダ送信の高周波をFM変調する。 On the other hand, in the case of distance measurement where the measurement distance is equal to or greater than the lower limit distance according to equation (8), the high frequency of radar transmission is FM-modulated corresponding to T m2 in FIG.

この方法により、極近距離のRを計測する図2のTmの区間は、FM変調によるビート信号のレベルではなく、例えば12kHzの低速パルス信号を検波した信号レベルの計算になるので、FM変調を行なうことによる前記FM−AM変換雑音の発生はなく、またFM周期内のビート信号の波数を考慮する必要がなくなる。 By this method, the section of Tm 1 in FIG. 2 for measuring Rx at a very short distance is not a beat signal level by FM modulation, but a signal level calculation for detecting a low-speed pulse signal of 12 kHz, for example. The FM-AM conversion noise does not occur due to the modulation, and it is not necessary to consider the wave number of the beat signal within the FM period.

所定距離より遠い距離Rを計測する図2のTmの区間は、FM変調によるビート信号のレベルを計算し、距離Rを計測する。この距離範囲の計測では、所定のf(例えば6kHz)と希望のビート周波数f(例えば12kHz)を与え、計測距離Rの変化に従い(6)式によりΔfに変化させると、一定のビート周波数f(例えば12kHz)が得られる。 In the section of Tm 2 in FIG. 2 where the distance R x far from the predetermined distance is measured, the level of the beat signal by FM modulation is calculated, and the distance R x is measured. In the measurement of this distance range, and giving the desired beat frequency f b (e.g. 12 kHz) prescribed f m (eg 6 kHz), is varied to Δf by (6) in accordance with the measured distance changes R x, a constant beat A frequency f b (for example, 12 kHz) is obtained.

この場合は、fが12kHz一定であってf=2fの関係が維持されるので、BPF118によりビート周波数fは通過させ、FM−AM変換雑音の繰り返し周波数fを遮断することが可能となる。 In this case, the relation of f b is a 12kHz constant f b = 2f m is maintained, the beat frequency f b by BPF118 is passed, to block repetition frequency f m of the FM-AM conversion noise It becomes possible.

この場合、例えば、f=12kHz、f=6kHz、BPF118の中心周波数f=12kHz、通過帯域幅ΔW=6kHz(f±3kHz)と設定される。 In this case, for example, f b = 12 kHz, f m = 6 kHz, the center frequency f c = 12 kHz of the BPF 118, and the passband width ΔW = 6 kHz (f c ± 3 kHz) are set.

ただし、通過帯域幅±3kHzはレーダ反射体109の移動速度によるドップラー周波数を考慮した値であり、3kHzのドップラー周波数は、例えば76GHzのミリ波の場合、レーダ反射体の時速約20km/hに相当する。BPF118として、例えば6次のバターワースフィルタを用いると、FM−AM変換雑音の繰り返し周波数f=6kHzにおいては約35dBの減衰量が得られるので、FM−AM変換雑音を十分削減できる。 However, the passband width ± 3 kHz is a value in consideration of the Doppler frequency depending on the moving speed of the radar reflector 109, and the 3 kHz Doppler frequency corresponds to, for example, about 20 km / h of the radar reflector in the case of a millimeter wave of 76 GHz. To do. If, for example, a 6th-order Butterworth filter is used as the BPF 118, an attenuation of about 35 dB can be obtained at the FM-AM conversion noise repetition frequency f m = 6 kHz, so that the FM-AM conversion noise can be sufficiently reduced.

また、(6)式により、計測距離Rが大きい場合は、ΔfはRに反比例して小さい値に制御されるので、FM−AM変換雑音自身が少なく、FM−AM変換雑音の影響は少なくすることが出来る。 Further, according to the equation (6), when the measurement distance R x is large, Δf is controlled to a small value in inverse proportion to R x , so that the FM-AM conversion noise itself is small, and the influence of the FM-AM conversion noise is It can be reduced.

実施例1では、BPF118の選択特性によるfとfの分離を十分取るため、f≧2fとしたが、BPF118の選択特性が狭くできれば、(3)式による範囲内でfはfに近づけることが出来る。 In Example 1, to take adequate separation of f b and f m by selection characteristic BPF118, was a f b ≧ 2f m, if narrow selection characteristic BPF118, is f b within the range according to (3) Can be close to f m .

なお、図1に示す実施例1におけるパルスレーダ装置100において、ローカルスイッチ115をオフにした時は第1ミキサ116を振幅検波器として動作させ、ローカルスイッチ115をオンにした時は第1ミキサ116をホモダイン検波器として動作させた。前記説明におけるように、振幅検波器として動作させるのは、レーダ反射体が極近傍にある場合であるので、受信信号のレベルは十分大きい。このときは、ローカルスイッチ115をオンのままにしても、実際の第1ミキサ116の非線形特性により振幅検波成分を出力することが出来る。   In the pulse radar apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the first mixer 116 is operated as an amplitude detector when the local switch 115 is turned off, and the first mixer 116 is turned on when the local switch 115 is turned on. Was operated as a homodyne detector. As described above, the level of the received signal is sufficiently high because the radar detector is operated in the vicinity of the pole to operate as an amplitude detector. At this time, even if the local switch 115 is kept on, the amplitude detection component can be output by the actual nonlinear characteristic of the first mixer 116.

従って、実際にはローカルスイッチ115無しで、常時ローカル信号を第1ミキサ116に供給しても、実施例1における振幅変調による低速パルス信号と高速パルス信号による複合パルス信号(図2におけるD202のTm1区間の波形と同じ信号)が第1ミキサ116から取り出すことが出来るので、本発明による効果が得られる。
(実施例2)
実施例2においては、FM−AM変換雑音を打ち消す回路を用いることとする。
Accordingly, even if the local signal is actually supplied to the first mixer 116 without the local switch 115, the low-speed pulse signal based on the amplitude modulation and the composite pulse signal based on the high-speed pulse signal in the first embodiment (T in D202 in FIG. 2). The same signal as the waveform in the section m1 ) can be taken out from the first mixer 116, so that the effect of the present invention can be obtained.
(Example 2)
In the second embodiment, a circuit that cancels FM-AM conversion noise is used.

図3に、実施例2におけるパルスレーダ装置300を用いたレーダシステムの構成を示す。   FIG. 3 shows a configuration of a radar system using the pulse radar device 300 according to the second embodiment.

図3において、図1と同じものは同一の番号を付してあり、300はパルスレーダ装置、301は打ち消し信号発生器、302は打ち消し信号発生器、303は増幅器をそれぞれ示す。   3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, 300 is a pulse radar device, 301 is a cancellation signal generator, 302 is a cancellation signal generator, and 303 is an amplifier.

図3におけるパルスレーダ装置300の動作は、実施例1におけるFM変調区間Tm2における動作と同じであり、実施例2では振幅変調の区間Tm1が無く、1周期Tm0のすべてがFM変調されている。 The operation of the pulse radar apparatus 300 in FIG. 3 is the same as the operation in the FM modulation section T m2 in the first embodiment. In the second embodiment, there is no amplitude modulation section T m1 and all of one cycle T m0 is FM modulated. ing.

また、FM変調周波数幅Δfは実施例1と同様に、計測距離Rに対して、(6)式により変化するように制御される。
・「FM−AM変換雑音打消し動作」
図3および図4を用いて、実施例2におけるFM−AM変換雑音打消し動作を説明する。
Further, the FM modulation frequency width Δf is controlled so as to change according to the equation (6) with respect to the measurement distance R x as in the first embodiment.
・ "FM-AM conversion noise cancellation operation"
The FM-AM conversion noise canceling operation according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図4に実施例2における各部の信号波形を示す。   FIG. 4 shows signal waveforms at various parts in the second embodiment.

図4において、図4(a)のD401はFM発振器103に入力するFM変調信号、図4(b)のD402は結合回路104から増幅器303に入力するローカル信号波形および受信スイッチ111から増幅器114に入力する波形、図4(c)のD403は打消し信号発生器301および打消し信号発生器302から出力する打消し信号、図4(d)のD404は増幅器303および増幅器114から第1ミキサ116に入力するFM−AM変換成分が打ち消された高周波信号をそれぞれ示す。   4, D 401 in FIG. 4A is an FM modulated signal input to the FM oscillator 103, D 402 in FIG. 4B is a local signal waveform input from the coupling circuit 104 to the amplifier 303, and the reception switch 111 to the amplifier 114. The input waveform, D403 in FIG. 4C is a cancellation signal output from the cancellation signal generator 301 and the cancellation signal generator 302, and D404 in FIG. 4D is the first mixer 116 from the amplifier 303 and the amplifier 114. Each of the high-frequency signals in which the FM-AM conversion component input to is canceled is shown.

レーダ反射体109からのレーダ反射波を受信した受信信号は、FM発振器103から受信スイッチ111までの高周波経路における周波数特性により、FM変調信号の三角波D401に同期して振幅変調され、例えばD402の波形となっている。打ち消し信号発生器301は、FM変調信号の三角波D401に同期して例えばD403の信号を発生する。   The received signal that has received the radar reflected wave from the radar reflector 109 is amplitude-modulated in synchronism with the triangular wave D401 of the FM modulation signal by the frequency characteristics in the high-frequency path from the FM oscillator 103 to the receiving switch 111, and for example, the waveform of D402 It has become. The cancellation signal generator 301 generates, for example, a signal D403 in synchronization with the triangular wave D401 of the FM modulation signal.

打ち消し信号D403は、受信信号D402の振幅変調成分を打ち消す波形になるように振幅と位相が調整され、増幅器114の利得を制御して受信信号D402を振幅変調する。増幅器114の出力はD404となりFM−AM変換によって発生した振幅変調成分がなくなる。この振幅一定の受信信号は第1ミキサ116および第2ミキサで周波数され、FM−AM変換された成分を含まないビート信号がBPF118を介して信号処理回路101に供給される。   The cancellation signal D403 is adjusted in amplitude and phase so as to have a waveform that cancels the amplitude modulation component of the reception signal D402, and the gain of the amplifier 114 is controlled to modulate the amplitude of the reception signal D402. The output of the amplifier 114 becomes D404, and the amplitude modulation component generated by the FM-AM conversion disappears. The reception signal having a constant amplitude is frequencyd by the first mixer 116 and the second mixer, and the beat signal not including the component subjected to the FM-AM conversion is supplied to the signal processing circuit 101 via the BPF 118.

第1ミキサ116にローカル信号として入力する高周波信号は、FM発振器103から増幅器303までのローカル信号経路における周波数特性により、FM変調信号の三角波D401に同期して振幅変調された例えばD402の波形となっている。   The high-frequency signal input as a local signal to the first mixer 116 has, for example, a waveform of D402 that is amplitude-modulated in synchronization with the triangular wave D401 of the FM modulation signal due to frequency characteristics in the local signal path from the FM oscillator 103 to the amplifier 303. ing.

図4では説明を簡略にするため、ローカル信号の波形と前記レーダ受信信号波形は同じ波形D402としているが、実際にはレーダ信号の経路とローカル信号の経路は異なるので周波数特性も異なり、その結果FM−AM変換成分も異なる。   In FIG. 4, for simplicity of explanation, the waveform of the local signal and the waveform of the radar received signal are the same waveform D402. However, since the path of the radar signal and the path of the local signal are actually different, the frequency characteristics are also different. The FM-AM conversion component is also different.

ローカル信号のFM−AM変換による振幅変調成分の打ち消し信号D403は、ローカル信号D402の振幅変調成分を打ち消す波形になるように振幅と位相が調整され、増幅器303の利得を制御してローカル信号を振幅変調する。増幅器303の出力はD404となりFM−AM変換によって発生した振幅変調成分がなくなる。   The amplitude-modulated component cancellation signal D403 by the FM-AM conversion of the local signal is adjusted in amplitude and phase so as to have a waveform that cancels the amplitude-modulated component of the local signal D402, and the gain of the amplifier 303 is controlled to amplitude the local signal. Modulate. The output of the amplifier 303 becomes D404, and the amplitude modulation component generated by the FM-AM conversion disappears.

振幅一定のローカル信号D404は第1ミキサ116に供給され、レーダ受信信号がある時はレーダ受信信号を周波数変換し、第1ミキサ116の変換利得がローカル信号の振幅により変化し、レーダ受信信号の振幅にFM−AM変換成分が重畳するのを防ぐ。また、レーダ受信信号が無い時は、第1ミキサ116は振幅検波器として動作するが、ローカル高周波信号D404は、FM−AM変換による振幅変調成分が打ち消されているので、第1ミキサ116出力にはFM−AM変換雑音が現れない。従って、第2ミキサ117、BPF118を介して信号処理回路101に供給される信号にもFM−AM変換雑音が現れない。   The local signal D404 having a constant amplitude is supplied to the first mixer 116. When the radar reception signal is present, the radar reception signal is frequency-converted, and the conversion gain of the first mixer 116 changes depending on the amplitude of the local signal, The FM-AM conversion component is prevented from being superimposed on the amplitude. When there is no radar reception signal, the first mixer 116 operates as an amplitude detector. However, since the local high frequency signal D404 has an amplitude-modulated component canceled by FM-AM conversion, the first mixer 116 outputs No FM-AM conversion noise appears. Therefore, FM-AM conversion noise does not appear in the signal supplied to the signal processing circuit 101 via the second mixer 117 and the BPF 118.

なお、打消し信号発生器301、打消し信号発生器302は、FM変調信号の三角波D401をAD変換し、次にFFT(高速フーリエ変換)した後、レーダ受信信号のビート周波数(周波数=fとする)が通過するBPF118を通過するFFT周波数スペクトラム成分のみを取り出し、DA変換して打ち消し信号D403を生成してもよい。 The cancellation signal generator 301 and the cancellation signal generator 302 AD-convert the triangular wave D401 of the FM modulation signal, and then perform FFT (Fast Fourier Transform), and then the beat frequency (frequency = f b ) of the radar reception signal. Only the FFT frequency spectrum component passing through the BPF 118 that passes through may be taken out and DA-converted to generate the cancellation signal D403.

また、増幅器114、増幅器303を構成する高周波トランジスタ、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)のゲートバイアス直流電圧、またはドレインバイアス直流電圧に、打ち消し信号D403を重畳して増幅器114、増幅器303の利得を制御することにより、D402におけるFM−AM変換雑音の打消しを行なってもよい。   The amplifier 114 and the high-frequency transistor constituting the amplifier 303, for example, a gate bias DC voltage or a drain bias DC voltage of a HEMT (High Electron Mobility Transistor) are superimposed on the cancellation signal D403, and the amplifier 114, By controlling the gain of the amplifier 303, FM-AM conversion noise in D402 may be canceled.

また、前記説明では計測距離Rの全範囲において、パルスレーダ装置300は三角波により送信高周波をFM変調したが、(7)式によりf/fが1に近づく極近距離Rの計測では、実施例1におけるTm1の区間と同じく、高周波信号のFM変調は停止し、低速パルス信号により高速パルス信号を振幅変調した複合パルスにより前記高周波信号を振幅変調し、受信部では低速パルス信号を抽出する方法を併用してもよい。 Further, the in the entire range of measurement distance R x in the description, the pulse radar device 300 has been FM-modulated transmission frequency by a triangular wave, (7) Measurement of f b / f m is very close range R x may approach the 1 by equation Then, like the section of T m1 in the first embodiment, the FM modulation of the high-frequency signal is stopped, the high-frequency signal is amplitude-modulated by the composite pulse obtained by amplitude-modulating the high-speed pulse signal by the low-speed pulse signal, and the low-speed pulse signal is received by the receiving unit. You may use together the method of extracting.

この場合、極近距離以上の距離Rの計測では、前記の説明のように、受信信号に含まれる振幅変調成分と、ローカル信号に含まれる振幅変調成分をFM変調する三角波に同期した打消し信号により打ち消し、受信部ではビート信号を抽出する。この方法により、極近距離から遠距離にわたる全距離範囲の計測において、FM−AM変換雑音を削減することが出来る。
(実施例3)
実施例3においては、送信高調波をFM変調する三角波信号に対し、レーダ受信部においてビート周波数帯域を通過する成分を除去する帯域制限を行い、この帯域制限された信号によりFM変調することする。
In this case, in the measurement of the distance Rx that is more than the very short distance, as described above, the amplitude modulation component included in the received signal and the cancellation of the amplitude modulation component included in the local signal are synchronized with a triangular wave that is FM-modulated. The signal is canceled by the signal, and the receiving unit extracts the beat signal. By this method, FM-AM conversion noise can be reduced in the measurement of the entire distance range from a very short distance to a long distance.
(Example 3)
In the third embodiment, band limitation for removing a component that passes through the beat frequency band is performed in the radar receiving unit with respect to the triangular wave signal that FM modulates the transmission harmonic, and FM modulation is performed using the band-limited signal.

図5に、実施例3におけるパルスレーダ装置500を用いたレーダシステムの構成を示す。   FIG. 5 shows a configuration of a radar system using the pulse radar device 500 according to the third embodiment.

図5において、図1および図2と同じものは同一の番号を付してあり、500はパルスレーダ装置、501はLPF(ローパスフィルタ)を示す。   5, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, 500 is a pulse radar device, and 501 is an LPF (low pass filter).

図5におけるパルスレーダ装置500の動作は、実施例1におけるFM変調区間Tm2における動作と同じであり、実施例3では振幅変調の区間Tm1が無く、1周期Tm0のすべてがFM変調されている。 The operation of the pulse radar apparatus 500 in FIG. 5 is the same as that in the FM modulation section T m2 in the first embodiment. In the third embodiment, there is no amplitude modulation section T m1 and all of one cycle T m0 is FM modulated. ing.

また、FM変調周波数幅Δfは実施例1と同様に、計測距離Rに対して、(6)式により変化するように制御される。 Further, the FM modulation frequency width Δf is controlled so as to change according to the equation (6) with respect to the measurement distance R x as in the first embodiment.

ただし、FM変調する波形が三角波ではなく、フィルタにより所定の帯域が遮断された波形であるのが実施例1と異なる。
・「FM−AM変換雑音の除去方法」
図5、図6を用いて、実施例3において、FM−AM変換雑音を削減する方法を説明する。
However, the waveform for FM modulation is not a triangular wave but a waveform in which a predetermined band is cut off by a filter, which is different from the first embodiment.
・ "Removal method of FM-AM conversion noise"
A method for reducing FM-AM conversion noise in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

図6(a)は、三角波のFM変調波により発生した、FM−AM変換雑音の周波数スペクトラム成分の例を示す。ただし、理想的三角波は基本波周波数fと奇数次高調波3f、5f・・・しか含まないが、実際には、三角波の増幅回路や高周波回路における周波数対振幅特性の非線形により、図6(a)の様にfの偶数次高調波2f、4f成分も発生する。f成分とfの高調波成分は、実施例1における「FM−AM変換雑音の発生」で説明した動作により、実施例3においては図5の第2ミキサ117から出力する。 FIG. 6A shows an example of a frequency spectrum component of FM-AM conversion noise generated by a triangular FM modulated wave. However, the ideal triangular wave includes only the fundamental frequency f m and the odd harmonics 3f m , 5f m ..., But in reality, due to the nonlinearity of the frequency vs. amplitude characteristics in the amplifying circuit and high frequency circuit of the triangular wave, even harmonics 2f m of f m as the 6 (a), 4f m components also occur. harmonic component of f m component and f m is the operation described in the "occurrence of FM-AM conversion noise" in Example 1, in Example 3 and outputs from the second mixer 117 of FIG.

図5のBPF118の特性は図6(b)のD601で示され、ビート周波数fの成分が抽出されると同時に、BPF118の通過帯域内に入るFM−AM変換雑音の高調波3fと4f成分を抽出して不要な干渉波となる。 Characteristics of BPF118 of 5 is shown in D601 of FIG. 6 (b), the beat frequency f b at the same time when the components are extracted, the FM-AM conversion noise falling within the passband of the BPF118 harmonic 3f m and 4f The m component is extracted and becomes an unnecessary interference wave.

すなわち、図6において例えばf=4kHz、f=14kHz、BPF118の通過帯域幅を14kHz±3kHzにした場合、3f=12kHz、4f=16kHzであるから、FM−AM変換雑音の高調波3fと4f成分を抽出してしまう。 That is, in FIG. 6, for example, when f m = 4 kHz, f b = 14 kHz, and the passband width of the BPF 118 is 14 kHz ± 3 kHz, 3 f m = 12 kHz, 4 f m = 16 kHz, and therefore the harmonics of FM-AM conversion noise thereby extracting 3f m and 4f m component.

図6(c)は、実施例3においてLPF501により、FM変調波の三角波を帯域制限した場合のスペクトラムを示す。LPF501は、例えば遮断周波数=6kHz、6次バタワース低域通過濾波器であり、3f=12kHzおよび4f=16kHzにおいて、35dB以上の減衰特性が得られる。 FIG. 6C shows a spectrum when the triangular wave of the FM modulated wave is band-limited by the LPF 501 in the third embodiment. LPF501 is, for example, cut-off frequency = 6 kHz, 6-order Butterworth low-pass filter, the 3f m = 12 kHz and 4f m = 16 kHz, the attenuation characteristic over 35dB is obtained.

この結果、FM−AM変換雑音の3f、4f成分は、図6(c)に示す様に、大幅に減少し、図6(d)においてBPF118の通過帯域内に入力する成分は、希望波ビート周波数f成分のみとなり、この結果、信号処理回路101に入力するFM−AM変換雑音が削減される。
・「実施例3におけるビート周波数成分」
図6および図7を用いて、実施例3における帯域制限された三角波FM変調信号によるビート周波数を説明する。
Consequently, 3f m of FM-AM conversion noise, 4f m components, as shown in FIG. 6 (c), greatly reduced, components to be input to the pass band of BPF118 in FIG. 6 (d) desire only becomes a wave beat frequency f b component, as a result, FM-AM conversion noise input to the signal processing circuit 101 is reduced.
"Beat frequency component in Example 3"
The beat frequency by the band-limited triangular wave FM modulated signal in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図7に、実施例3におけるFM変調された各部の周波数変化を従来技術と比較して示す。   FIG. 7 shows the frequency change of each part subjected to FM modulation in the third embodiment in comparison with the prior art.

図7(a)において、D701は実施例3により帯域制限された三角波によりFM変調された送信信号の周波数、D702はD701が遅延して受信された受信信号の周波数、 図7(b)において、D703は実施例3によるビート周波数、 図7(c)において、D704は従来の三角波FM変調による送信信号の周波数、D705はD604が遅延して受信された受信信号の周波数、 図7(c)において、D706は従来三角波FM変調によるビート周波数をそれぞれ示す。   In FIG. 7A, D701 is the frequency of the transmission signal that is FM-modulated by the triangular wave band-limited according to the third embodiment, D702 is the frequency of the reception signal received by delaying D701, and in FIG. D703 is the beat frequency according to the third embodiment, in FIG. 7C, D704 is the frequency of the transmission signal by the conventional triangular wave FM modulation, D705 is the frequency of the reception signal received by delaying D604, and in FIG. , D706 respectively indicate beat frequencies by conventional triangular wave FM modulation.

従来技術においては、三角波によりFM変調された送信高周波D704はレーダ反射体109により反射され、距離に対応して遅延し受信高周波D705となり、D704とD705の差の周波数がビート周波数D706となる。D706の頂上の平坦部の周波数が、(1)式で示されるビート周波数fである。 In the prior art, the transmission high frequency D704 that has been FM-modulated by the triangular wave is reflected by the radar reflector 109, delayed in accordance with the distance and becomes the reception high frequency D705, and the difference frequency between D704 and D705 becomes the beat frequency D706. Top of the frequency of the flat portion of the D706 is the beat frequency f b represented by formula (1).

実施例3において、帯域制限された三角波によりFM変調された送信高周波周波数は、図7(a)D701の周波数変化波形をしており、レーダ反射体109により反射さると距離に応じて遅延した受信高周波周波数波形D702となり、D701とD702の差の周波数がビート周波数D703となる。D703の頂上付近の中心周波数が、(1)式で示されるビート周波数fである。図7(b)のビート周波数の頂上付近は、図7(d)に比べ多少変化しているが周波数fの成分を有しており、帯域制限によるf成分の低下はわずかである。 In the third embodiment, the transmission high-frequency frequency that is FM-modulated by the band-limited triangular wave has the frequency change waveform of D701 in FIG. 7 (a), and reception that is delayed according to the distance when reflected by the radar reflector 109. A high frequency waveform D702 is obtained, and a frequency difference between D701 and D702 is a beat frequency D703. Center frequencies near the top of the D703 is the beat frequency f b represented by formula (1). Summit vicinity of the beat frequency of the FIG. 7 (b), has a but slightly changed component of the frequency f b than in FIG. 7 (d), lowering of f b component by band limiting is slight.

また、実施例3のパルスレーダ装置500は、FM−CW方式におけるようにビート周波数の値から距離を計測するのでは無く、BPF118を通過したビート信号のレベルを最大にするゲーティングパルスの遅延時間により距離を計測するので、多少のビート周波数の変化はBPF118の帯域内であれば問題にならない。   Further, the pulse radar device 500 according to the third embodiment does not measure the distance from the value of the beat frequency as in the FM-CW method, but delays the gating pulse that maximizes the level of the beat signal that has passed through the BPF 118. Since the distance is measured by this, a slight change in the beat frequency is not a problem as long as it is within the band of the BPF 118.

また、実施例3のパルスレーダ装置500は、FM変調信号を帯域制限する濾波器としてLPF501を用いたが、ビート信号を抽出するBPF118の通過帯域を遮断する帯域阻止濾波器を用いても、前記と同様にしてFM−AM変換雑音を削減することが出来る。   Further, although the pulse radar device 500 according to the third embodiment uses the LPF 501 as a filter that limits the band of the FM modulation signal, the band blocking filter that cuts off the pass band of the BPF 118 that extracts the beat signal may be used. In the same manner, FM-AM conversion noise can be reduced.

また、前記説明では計測距離Rの全範囲において、パルスレーダ装置500は帯域制限された三角波により送信高周波をFM変調したが、(7)式によりf/fが1に近づく極近距離Rの計測では、実施例1におけるTm1の区間と同じく、高周波信号のFM変調は停止し、低速パルス信号により高速パルス信号を振幅変調した複合パルスにより前記高周波信号を振幅変調し、受信部では低速パルス信号を抽出する方法を併用してもよい。 Further, in the entire range of measurement distance R x in the description, the pulse radar device 500 has been FM-modulated transmission frequency by a triangular wave whose band is limited, (7) pole short distance f b / f m approaches 1 by equation In the measurement of Rx , the FM modulation of the high-frequency signal is stopped, and the high-frequency signal is amplitude-modulated by a composite pulse obtained by amplitude-modulating the high-speed pulse signal by the low-speed pulse signal, as in the section of T m1 in the first embodiment. Then, a method of extracting a low-speed pulse signal may be used in combination.

この場合、極近距離以上の距離Rの計測では、前記帯域制限された三角波により高周波信号をFM変調し、受信部ではビート信号を抽出する。この方法により、極近距離から遠距離にわたる全距離範囲の計測において、FM−AM変換雑音を削減することが出来る。
(付記1)
距離計測を行なうための送信高周波信号を受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、
所定の距離以下の計測では無変調の高周波信号を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された高周波信号を発振する発振手段と、
前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段によって変調された前記高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、
前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、
前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
(付記2)
前記パルスレーダ装置は、前記所定の距離以上の計測においては、前記パルスレーダ装置が計測する距離に応じて変調周波数と変調周波数幅を制御して、前記受信手段により得られるビート周波数が所定帯域内に入るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする付記1記載のパルスレーダ装置。
(付記3)
前記送信高周波信号を無変調から周波数変調に切り替える所定の距離は、前記受信手段により得られる送信周波数と受信周波数の差の周波数が前記周波数変調する変調周波数より高い周波数に対応する距離であることを特徴とする付記1記載のパルスレーダ装置。
(付記4)
前記無変調の高周波信号を振幅変調する低速パルス信号は、擬似ランダム符号であることを特徴とする付記1記載のパルスレーダ装置。
(付記5)
送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、
周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、
前記高周波信号を高速パルスの第1の変調信号で振幅変調する第1の振幅変調手段と、
前記振幅変調手段によって変調された高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、
前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、
前記周波数変調を行う変調信号に同期して振幅と位相が制御された第2の変調信号により、前記受信信号を振幅変調する第2の振幅変調手段と、
前記周波数変調を行う変調信号に同期して振幅と位相が制御された第3の変調信号により、前記受信周波数変換に用いるローカル信号を振幅変調する第3の振幅変調手段と、
前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
(付記6)
前記受信信号を振幅変調する前記第2の振幅変調手段は、前記高周波信号発信手段から送信アンテナ、受信アンテナ、周波数変換手段までのレーダ信号伝送経路の周波数対振幅特性により発生する振幅変化成分を打ち消すことを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(付記7)
前記ローカル信号を振幅変調する第3の振幅変調手段は、前記高周波信号発信手段から周波数変換手段までのローカル信号伝送経路の周波数対振幅特性により発生する振幅変化成分を打ち消すことを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(付記8)
前記パルスレーダ装置は、所定の距離以下の計測では無変調の前記高周波を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、
前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、
を備えたことを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(付記9)
送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、
周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、
前記周波数変調を行う三角波又はのこぎり波の変調信号を帯域制限する帯域制限手段と、
前記高周波信号をパルス振幅変調する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段によって変調された高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、
前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、
前記受信手段により得られる送信周波数と受信周波数の差の周波数を抽出する帯域通過濾波手段と、
前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
(付記10)
前記周波数変調を行う三角波又はのこぎり波の変調信号に対する帯域制限手段は、前記ビート周波数を抽出する帯域通過手段の通過帯域を遮断する低域通過濾波器または帯域阻止濾波器であることを特徴とする付記9記載のパルスレーダ装置。
(付記11)
前記パルスレーダ装置は、所定の距離以下の計測では無変調の前記高周波を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、
前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、
を備えたことを特徴とする付記9記載のパルスレーダ装置。
In this case, in the measurement of the distance Rx greater than or equal to the very short distance, the high-frequency signal is FM-modulated with the band-limited triangular wave, and the beat signal is extracted in the receiving unit. By this method, FM-AM conversion noise can be reduced in the measurement of the entire distance range from a very short distance to a long distance.
(Appendix 1)
A pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal for distance measurement for reception frequency conversion,
Oscillating means for oscillating an unmodulated high-frequency signal for measurement of a predetermined distance or less, and for oscillating a frequency-modulated high-frequency signal for measurement of the predetermined distance or more,
Amplitude modulation means for amplitude-modulating the unmodulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal amplitude-modulated with a low-speed pulse signal, and amplitude-modulating the frequency-modulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal;
Transmitting means for radiating the high-frequency signal modulated by the amplitude modulating means to the outside as a transmission signal;
Receiving means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a received signal;
A delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal;
A pulse radar apparatus comprising: distance calculation means for obtaining a distance to the target using the delay time.
(Appendix 2)
The pulse radar device controls the modulation frequency and the modulation frequency width according to the distance measured by the pulse radar device, and the beat frequency obtained by the receiving means is within a predetermined band in measurement over the predetermined distance. The pulse radar device according to appendix 1, further comprising control means for controlling to enter.
(Appendix 3)
The predetermined distance for switching the transmission high-frequency signal from non-modulation to frequency modulation is a distance corresponding to a higher frequency than a modulation frequency at which the difference between the transmission frequency obtained by the receiving means and the reception frequency is modulated. The pulse radar device according to Supplementary Note 1, wherein the pulse radar device is characterized.
(Appendix 4)
The pulse radar apparatus according to claim 1, wherein the low-speed pulse signal for amplitude-modulating the unmodulated high-frequency signal is a pseudo-random code.
(Appendix 5)
A pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion,
Oscillating means for oscillating the frequency-modulated high-frequency signal;
First amplitude modulation means for amplitude-modulating the high-frequency signal with a first modulation signal of a high-speed pulse;
Transmitting means for radiating the high frequency signal modulated by the amplitude modulating means to the outside as a transmission signal;
Receiving means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a received signal;
Second amplitude modulation means for amplitude-modulating the received signal with a second modulation signal whose amplitude and phase are controlled in synchronization with the modulation signal for frequency modulation;
Third amplitude modulation means for amplitude-modulating a local signal used for the reception frequency conversion by a third modulation signal whose amplitude and phase are controlled in synchronization with the modulation signal for performing frequency modulation;
A delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal;
A pulse radar apparatus comprising: distance calculation means for obtaining a distance to the target using the delay time.
(Appendix 6)
The second amplitude modulating means for modulating the amplitude of the received signal cancels an amplitude change component generated by a frequency-to-amplitude characteristic of a radar signal transmission path from the high-frequency signal transmitting means to a transmitting antenna, a receiving antenna, and a frequency converting means. The pulse radar device according to appendix 5, wherein
(Appendix 7)
The third amplitude modulation means for amplitude modulating the local signal cancels an amplitude change component generated by the frequency-to-amplitude characteristic of the local signal transmission path from the high-frequency signal transmission means to the frequency conversion means. The pulse radar device described.
(Appendix 8)
The pulse radar device oscillates the non-modulated high frequency when measuring a predetermined distance or less, and oscillating means for oscillating the frequency-modulated high frequency signal when measuring a predetermined distance or more,
Amplitude modulation means for amplitude-modulating the unmodulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal amplitude-modulated with a low-speed pulse signal, and amplitude-modulating the frequency-modulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal;
The pulse radar device according to appendix 5, characterized by comprising:
(Appendix 9)
A pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion,
Oscillating means for oscillating the frequency-modulated high-frequency signal;
Band limiting means for band limiting the modulation signal of the triangular wave or sawtooth wave that performs the frequency modulation;
Amplitude modulation means for pulse amplitude modulating the high-frequency signal;
Transmitting means for radiating the high frequency signal modulated by the amplitude modulating means to the outside as a transmission signal;
Receiving means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a received signal;
Bandpass filtering means for extracting the frequency of the difference between the transmission frequency and the reception frequency obtained by the receiving means;
A delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal;
A pulse radar apparatus comprising: distance calculation means for obtaining a distance to a target using the delay time.
(Appendix 10)
The band limiting means for the modulation signal of the triangular wave or the sawtooth wave that performs the frequency modulation is a low-pass filter or a band rejection filter that cuts off a pass band of the band-pass means for extracting the beat frequency. The pulse radar device according to appendix 9.
(Appendix 11)
The pulse radar device oscillates the unmodulated high frequency when measuring a predetermined distance or less, and oscillating means for oscillating the frequency-modulated high frequency signal when measuring a predetermined distance or more,
Amplitude modulation means for amplitude-modulating the unmodulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal amplitude-modulated with a low-speed pulse signal, and amplitude-modulating the frequency-modulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal;
The pulse radar device according to appendix 9, characterized by comprising:

パルスレーダシステム構成(実施例1)を示す図である。It is a figure which shows a pulse radar system structure (Example 1). 各部の信号波形(実施例1)を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform (Example 1) of each part. パルスレーダシステム構成(実施例2)を示す図である。It is a figure which shows a pulse radar system structure (Example 2). 各部の信号波形(実施例2)を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform (Example 2) of each part. パルスレーダシステム構成(実施例3)を示す図である。It is a figure which shows a pulse radar system structure (Example 3). ビートスペクトラム(実施例3)を示す図である。It is a figure which shows a beat spectrum (Example 3). FM変調信号とビート周波数(実施例3)を示す図である。It is a figure which shows FM modulation signal and beat frequency (Example 3).

符号の説明Explanation of symbols

100 パルスレーダ装置
101 信号処理回路
102 FM変調信号発生回路
103 FM発振器
104 結合回路
105 増幅器
106 送信スイッチ
107 送信スイッチ駆動回路
108 送信アンテナ
109 レーダ反射体
110 受信アンテナ
111 受信スイッチ
112 受信スイッチ駆動回路
113 遅延スライディング回路
114 増幅器
115 ローカルスイッチ
116 第1ミキサ
117 第2ミキサ
118 BPF(バンンドパスフィルタ)
119 複合パルス生成回路
300 パルスレーダ装置
301 打ち消し信号発生器
302 打ち消し信号発生器
303 増幅器
500 パルスレーダ装置
501 LPF(ローパスフィルタ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Pulse radar apparatus 101 Signal processing circuit 102 FM modulation signal generation circuit 103 FM oscillator 104 Coupling circuit 105 Amplifier 106 Transmission switch 107 Transmission switch drive circuit 108 Transmission antenna 109 Radar reflector 110 Reception antenna 111 Reception switch 112 Reception switch drive circuit 113 Delay Sliding circuit 114 Amplifier 115 Local switch 116 First mixer 117 Second mixer 118 BPF (Band pass filter)
119 Compound Pulse Generation Circuit 300 Pulse Radar Device 301 Cancellation Signal Generator 302 Cancellation Signal Generator 303 Amplifier 500 Pulse Radar Device 501 LPF (Low Pass Filter)

Claims (5)

距離計測を行なうための送信高周波信号を受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、
所定の距離以下の計測では無変調の高周波信号を発振し、前記所定の距離以上の計測では周波数変調された高周波信号を発振する発振手段と、
前記無変調の高周波信号を低速パルス信号で振幅変調された高速パルス信号により振幅変調し、前記周波数変調された高周波信号を高速パルス信号で振幅変調する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段によって変調された前記高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、
前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、
前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
A pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal for distance measurement for reception frequency conversion,
Oscillating means for oscillating an unmodulated high-frequency signal for measurement of a predetermined distance or less, and for oscillating a frequency-modulated high-frequency signal for measurement of the predetermined distance or more,
Amplitude modulation means for amplitude-modulating the unmodulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal amplitude-modulated with a low-speed pulse signal, and amplitude-modulating the frequency-modulated high-frequency signal with a high-speed pulse signal;
Transmitting means for radiating the high-frequency signal modulated by the amplitude modulating means to the outside as a transmission signal;
Receiving means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a received signal;
A delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal;
A pulse radar apparatus comprising: distance calculation means for obtaining a distance to the target using the delay time.
前記送信高周波信号を無変調から周波数変調に切り替える所定の距離は、前記受信手段により得られる送信周波数と受信周波数の差の周波数が前記周波数変調する変調周波数より高い周波数に対応する距離であることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置。   The predetermined distance for switching the transmission high-frequency signal from non-modulation to frequency modulation is a distance corresponding to a higher frequency than a modulation frequency at which the difference between the transmission frequency obtained by the receiving means and the reception frequency is modulated. The pulse radar device according to claim 1, characterized in that: 送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、
周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、
前記高周波信号を高速パルスの第1の変調信号で振幅変調する第1の振幅変調手段と、
前記振幅変調手段によって変調された高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、
前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、
前記周波数変調を行う変調信号に同期して振幅と位相が制御された第2の変調信号により、前記受信信号を振幅変調する第2の振幅変調手段と、
前記周波数変調を行う変調信号に同期して振幅と位相が制御された第3の変調信号により、前記受信周波数変換に用いるローカル信号を振幅変調する第3の振幅変調手段と、
前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
A pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion,
Oscillating means for oscillating the frequency-modulated high-frequency signal;
First amplitude modulation means for amplitude-modulating the high-frequency signal with a first modulation signal of a high-speed pulse;
Transmitting means for radiating the high frequency signal modulated by the amplitude modulating means to the outside as a transmission signal;
Receiving means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a received signal;
Second amplitude modulation means for amplitude-modulating the received signal with a second modulation signal whose amplitude and phase are controlled in synchronization with the modulation signal for frequency modulation;
Third amplitude modulation means for amplitude-modulating a local signal used for the reception frequency conversion by a third modulation signal whose amplitude and phase are controlled in synchronization with the modulation signal for performing frequency modulation;
A delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal;
A pulse radar apparatus comprising: distance calculation means for obtaining a distance to the target using the delay time.
前記受信信号を振幅変調する第2の振幅変調手段は、前記高周波信号発信手段から送信アンテナ、受信アンテナ、周波数変換手段までのレーダ信号伝送経路の周波数対振幅特性により発生する振幅変化成分を打ち消すことを特徴とする請求項3記載のパルスレーダ装置。   The second amplitude modulation means for modulating the amplitude of the received signal cancels the amplitude change component generated by the frequency-to-amplitude characteristic of the radar signal transmission path from the high-frequency signal transmitting means to the transmitting antenna, the receiving antenna, and the frequency converting means. The pulse radar device according to claim 3. 送信高周波信号をローカル信号として受信周波数変換に用いるパルスレーダ装置であって、
周波数変調された前記高周波信号を発振する発振手段と、
前記周波数変調を行う三角波又はのこぎり波の変調信号を帯域制限する帯域制限手段と、
前記高周波信号をパルス振幅変調する振幅変調手段と、
前記振幅変調手段によって変調された高周波信号を送信信号として外部に放射する送信手段と、
前記送信信号の反射波を受信信号として受信する受信手段と、
前記受信手段により得られる送信周波数と受信周波数の差の周波数を抽出する帯域通過濾波手段と、
前記受信信号の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間を用いて目標物までの距離を求める距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルスレーダ装置。
A pulse radar device that uses a transmission high-frequency signal as a local signal for reception frequency conversion,
Oscillating means for oscillating the frequency-modulated high-frequency signal;
Band limiting means for band limiting the modulation signal of the triangular wave or sawtooth wave that performs the frequency modulation;
Amplitude modulation means for pulse amplitude modulating the high-frequency signal;
Transmitting means for radiating the high frequency signal modulated by the amplitude modulating means to the outside as a transmission signal;
Receiving means for receiving a reflected wave of the transmission signal as a received signal;
Bandpass filtering means for extracting the frequency of the difference between the transmission frequency and the reception frequency obtained by the receiving means;
A delay time detecting means for detecting a delay time of the received signal;
A pulse radar apparatus comprising: distance calculation means for obtaining a distance to the target using the delay time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016174875A (en) * 2015-03-23 2016-10-06 国立大学法人九州工業大学 Biological signal sensor
CN113702993A (en) * 2021-08-09 2021-11-26 Nano科技(北京)有限公司 Multi-wavelength multi-modulation frequency modulation continuous wave laser range radar

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