JP2009069125A

JP2009069125A - ミリ波レーダ装置のバイアス調整方法、高周波ユニット及びレーダ装置

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Publication number: JP2009069125A
Application number: JP2007241043A
Authority: JP
Inventors: Kenji Oka; 謙治岡; Hiroshi Ito; 弘伊藤; Atsushi Ito; 淳伊藤
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: JP4429347B2; US7821447B2; US20090102702A1

Abstract

【課題】ミリ波レーダ装置の高周波回路に使用されるＭＭＩＣを効率的に、かつ高精度にバイアス調整することが可能なミリ波レーダ装置のバイアス調整方法を提供する。
【解決手段】ミリ波の送受信アンテナ、高周波ユニット、アンテナで受信されて高周波ユニットから入力される受信信号を処理する処理ユニットとを備えるミリ波レーダ装置に、信号発生器１１を接続して行う高周波ユニット２ＡのＭＭＩＣ２１のバイアス値の調整方法であって、高周波ユニット２Ａに検査用処理ユニット３Ａと制御装置１３を接続し、制御装置１３はＭＭＩＣ２１に与えた初期バイアス値に対して得られた受信信号の測定結果でバイアス値の目標値を算出し、この目標値をＭＭＩＣ２１に与えて得られた受信信号の高周波特性が規定内に入っている時に、目標値を製品用の処理ユニットのバイアス値とする調整方法である。
【選択図】図３

Description

本発明はミリ波レーダ装置のバイアス調整方法に関し、特に、ミリ波レーダ装置の高周波回路に内蔵されるＭＭＩＣのバイアスを低価格で調整する方法に関する。

従来、自動車のオートクルーズコントロール（ＡＣＣ）やプリクラッシュシステム（ＰＣＳ）等のシステムにおいて、自車の周囲の障害物（車両や道路構造物、或いは人等）を検出する装置として、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数帯の電波であるミリ波を使用するミリ波レーダ装置がある。現行のミリ波レーダ装置は、ＦＭ−ＣＷ(Frequency-Modulated Continuous Waves)レーダ方式を採用したレーダ装置であり、簡易な構成でターゲットまでの距離と相対速度とを計測することが可能な装置である。

図１は、従来のミリ波レーダ装置１０の構成を示すものである。ミリ波レーダ装置１０は、送受信アンテナ１、送受信アンテナ１に接続されて電波（ミリ波）を送受信する高周波ユニット２、高周波ユニット２からの信号を処理する信号処理回路が設けられたアナログ回路３、アナログ回路３からの信号をデジタル処理するデジタル信号処理部４、及びデジタル信号処理部４で処理された信号を車両側のシステム（ＡＣＣやＰＣＳ等）６に送信する通信インタフェイス５とから構成される。

また、アンテナ１と高周波ユニット２は、スキャナ部７にあるモータ８よって左右にスキャニングを行う。モータ８はモータ駆動回路９によって駆動され、モータ駆動回路９はデジタル信号処理部４からの信号によって動作する。デジタル信号処理部４は、送信波と受信波から生じるビート信号をＡＤ変換し、処理回路にて周波数分析を行い、距離、相対速度、角度情報を演算することによりターゲットの位置を検出する。このようなミリ波レーダ装置１０の構成要素の１つである高周波ユニット２は一般に、複数のＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）で構成される高周波回路と、ＭＭＩＣを動作させるバイアス回路を備えている。

ＭＭＩＣにはミキサや逓倍器、アンプ、スイッチ等が内蔵されるが、ミキサや逓倍器、スイッチ等のゲートバイアス値の最適点は、ＭＭＩＣ毎にバラツキを持っている。また、高周波ユニットとしては、送受信機の送信電力や受信利得をある目標値に調整する必要があることから、ＭＭＩＣでは、個々のバイアス値の調整が必要である。更に、ＭＭＩＣの個体差以外にも、ＭＭＩＣ同士を接続する金リボンのバラツキ、導波管変換器のバラツキ、高周波回路に接続されるＩＦ（中間周波数）回路のバラツキもあるので、どうしてもバイアス調整が必要であった。

図２は、図１に示したミリ波レーダ装置１０の従来の高周波ユニット２とアナログ回路３の構成を示すものである。高周波ユニット２には、複数のＭＭＩＣ２１を内蔵する高周波回路２０と、バイアス回路２２、及びＩＦ回路２３がある。また、高周波回路２０とバイアス回路２２には、図示していない電源回路からの電源が、レギュレータ２４，２５を通じてそれぞれ供給されている。

高周波回路２０に内蔵されるＭＭＩＣ２１は、前述のように発振器、ミキサ、逓倍器、アンプ、スイッチ等の機能を有するものであり、金リボン（図にはＡｕリボンと記載）で接続されている。最終段のＭＭＩＣ２１から出力された送信信号は、導波管変換器２６、導波管２７を通じてアンテナ１から放射される。ターゲットで反射して戻り、アンテナ１で受信された信号は、導波管２７、導波管変換機２６を通じてＭＭＩＣ２１に入力され、ＭＭＩＣ２１内で受信処理されてＩＦ回路２３に出力され、アナログ回路３に送られる。

アナログ回路３には、制御処理部３１、メモリ３２、Ｉ／Ｏ３３，外部Ｉ／Ｏ３４等を備えるマイクロコンピュータ（以後マイコンと記す）３０と信号処理回路３５がある。Ｉ／Ｆ回路２３からの信号は、信号処理回路３５、Ｉ／Ｏ３３を通じて制御処理部３１に入力されて処理され、処理された信号が外部Ｉ／Ｏ３４を通じて他のシステム６０に出力される。

高周波ユニット２の各ＭＭＩＣ２１の入力側は、バイアス回路２２のトリマブル抵抗２８と通常の抵抗２９とで構成された分圧回路に接続されている。バイアス回路２２は、レギュレータ２５の出力電圧を、トリマブル抵抗２８と通常の抵抗２９とで分圧したバイアス値を各ＭＭＩＣ２１に与える。各トリマブル抵抗２８の抵抗設定値は、ＩＦ回路２３から出力されるＩＦ信号を検査して設定していた。そして、その設定値で各トリマブル抵抗２８のトリミングを実施していた。

ところが、一度各トリマブル抵抗２８のトリミングを実施すると以後は変更ができないために、温度モニタを追加しても温度補正が出来なかったり、設定値が正しい設定値かどうかは検査工程でしか分からず、レーダ装置が市場に出てからの故障検出はできないという問題点があった。

そこで、ＭＭＩＣのバラツキに応じて、各ＭＭＩＣに流れるドレイン電流の総和をモニタする電流モニタ回路を使用して、電流モニタ回路の検出信号をＡ／Ｄ変換し、所定のドレイン電流になるようなゲート電圧設定値を算出し、その算出値をＤ／Ａ変換器を用いて各ＭＭＩＣに印加するというバイアス調整方法が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、一般的に実施されているトリミング抵抗で構成されたバイアス制御回路によるゲートバイアス回路での調整に比べて、高価なトリミング抵抗を使用しないのでコストが下がり、また、調整工数も節減できる。

特開２００５−２２７０３１号公報（図２）

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ゲート電圧設定値の決定に際して、各ＭＭＩＣに流れるドレイン電流の総和をモニタし、ドレイン電流値が所定の電流値になるようにゲート電圧設定値を求めているが、高周波ユニットのゲートバイアス調整の目的としては、各ＭＭＩＣの最適バイアス点の調整という目的に加えて、送信電力や受信利得といった高周波特性の調整という目的があり、高周波特性の調整に対しては、特許文献１に開示の技術では、ＭＭＩＣのドレイン電流と高周波特性との相関性のバラツキが大きくなってしまい、高精度な調整が実施できないという問題点があった。

例えば、高周波アンプにおいて、２０ｄＢの利得を持つようなバイアス設定にした場合に、あるＭＭＩＣはドレイン電流が７０ｍＡであるのに対して、別のＭＭＩＣでは１００ｍＡとなることがあった。逆に、同一のドレイン電流、例えば７０ｍＡ、になるようにバイアス設定した場合、目標利得値が２０ｄＢであるのに対して、１６ｄＢ程度にしかならないＭＭＩＣがあったりする。つまり、ＭＭＩＣのドレイン電流と高周波特性との相関性のバラツキにより、目標値に対して２０％もずれることがあった。これはある１つのＭＭＩＣについてであり、複数のＭＭＩＣを使用する場合は、最悪の場合はこのようなバラツキが加算されたＭＭＩＣが存在することになり、調整精度が悪化することになる。

また、高周波ユニットにおける高周波特性に関して、ＭＭＩＣの個体バラツキ以外にも、複数のＭＭＩＣを用いる場合のＭＭＩＣ同士の結合に使用する金リボンの接続ロスによるバラツキや、ＭＭＩＣのハンドリングに依存する高周波特性のバラツキ、更には高周波ユニットとアンテナとの接続インタフェースである導波管の高周波特性バラツキがある。これに加えて、高周波ユニットの高周波回路の出力インタフェースとして高周波ユニットに接続されるＩＦ回路も高周波特性バラツキ要素として存在する。

即ち、特許文献１に開示の技術は、前述のようなＭＭＩＣ以外の高周波特性のバラツキに対しては全く考慮がなく、調整精度が悪化していた。高周波特性、特に、受信利得についてはミリ波レーダ装置における検出距離性能に大きく影響し、また、信号飽和等によるゴースト（不要検出）等の要因になるため、高精度な調整が必要であり、特許文献１に開示の技術による調整精度の悪化は大きな問題であった。

そこで、本発明に係る目的は、ミリ波レーダ装置の高周波回路に使用されるＭＭＩＣを効率的に、かつ高精度にバイアス調整することが可能な、ミリ波レーダ装置のバイアス調整方法を提供することである。

前記目的を達成する本発明に係るミリ波レーダ装置のバイアス調整方法の第１の形態は、ミリ波の送受信アンテナに接続される高周波ユニットと、高周波ユニットに送信電波を発生させると共に、アンテナで受信されて高周波ユニットを経て入力される受信信号を処理する処理ユニットとを備えるミリ波レーダ装置の、高周波ユニットに内蔵され、処理ユニットからバイアス値を与えられて動作する少なくとも１個のＭＭＩＣのバイアス値を調整する方法であって、高周波ユニットのアンテナの接続端には受信電波に相当する信号発生器を接続して、高周波ユニットから受信信号が出力されるようにし、ＭＭＩＣへのデジタルバイアス値をアナログバイアス値に変換してＭＭＩＣのゲート端子に入力するＤ／Ａ変換器を高周波ユニットに設け、この状態で、処理ユニットの位置に検査用処理ユニットを接続すると共に、検査用処理ユニットに接続し、受信信号が入力される制御装置を設け、制御装置が、Ｄ／Ａ変換器へのデジタルバイアス値の初期値を検査用処理ユニットを通じて出力し、次いで、初期値に対応して高周波ユニットから出力される受信信号の高周波特性を測定して、測定結果に基づいてデジタルバイアス値の目標値を算出し、これを検査用処理ユニットを通じてＤ／Ａ変換器に出力し、目標値に対応して高周波風ユニットから出力される受信信号の高周波特性を測定して、測定結果が規格内に入っているかを判定し、測定結果が規格内に入っている場合は、目標値をＭＭＩＣのバイアス調整値として決定し、測定結果が規格内に入っていない場合は、測定結果が規格内に入るまで、目標値を算出し直すことを特徴としている。

前記目的を達成する本発明に係るミリ波レーダ装置のバイアス調整方法の第２の形態は、ミリ波の送受信アンテナに接続される高周波ユニットと、高周波ユニットに送信電波を発生させると共に、アンテナで受信されて高周波ユニットを経て入力される受信信号を処理する処理ユニットとを備えるミリ波レーダ装置の、高周波ユニットに内蔵され、処理ユニットからバイアス値を与えられて動作する少なくとも１個のＭＭＩＣのバイアス値を調整する方法であって、高周波ユニットのアンテナの接続端には受信電波に相当する信号発生器を接続して、高周波ユニットから受信信号が出力されるようにし、ＭＭＩＣへのデジタルバイアス値をアナログバイアス値に変換してＭＭＩＣのゲート端子に入力するＤ／Ａ変換器と、受信信号をデジタル値に変換して処理ユニットに入力するＡ／Ｄ変換器を高周波ユニットに設け、この状態で、処理ユニットの位置に受信信号の処理機能を備えた検査用処理ユニットを接続すると共に、検査用処理ユニットに接続する制御装置を設け、制御装置が、Ｄ／Ａ変換器へのデジタルバイアス値の初期値を検査用処理ユニットを通じて出力し、次いで、初期値に対応して高周波ユニットから出力される受信信号の高周波特性の測定結果を検査用処理ユニットから入手して、測定結果に基づいてデジタルバイアス値の目標値を算出し、これを検査用処理ユニットを通じてＤ／Ａ変換器に出力し、目標値に対応して検査用処理ユニットから入手した受信信号の高周波特性の測定結果が規格内に入っているかを判定し、測定結果が規格内に入っている場合は、目標値をＭＭＩＣのバイアス調整値として決定し、測定結果が規格内に入っていない場合は、測定結果が規格内に入るまで、目標値を算出し直すことを特徴としている。

本発明によれば、高周波ユニットの出力であるＩＦ信号やアンテナからの送信電力は、ＭＭＩＣのバラツキ以外の高周波特性のバラツキの要因であるＭＭＩＣ同士の接続ロスのバラツキ（金リボン接続ロスによるバラツキ）やＭＭＩＣのハンドリングに依存する高周波特性バラツキ、導波管変換の高周波バラツキを含めた特性であり、そのＩＦ出力や送信電力に基づいてゲートバイアスを調整することにより、ゲートバイアス調整の目的である各ＭＭＩＣの最適バイアス点の調整及び送信電力、受信利得等の高周波特性調整の両者が考慮されることになるため、非常に高精度な調整が可能となる。

通常、高周波ユニットは、製品出荷検査工程として、ゲートバイアス調整後に高周波特性検査を実施するため、その高周波特性検査設備を流用すれば、特別に設備を導入する必要はなく、容易に本発明を実施することができる。また、従来はドレイン電流モニタ回路が必要であったが、本発明ではドレイン電流モニタ回路は不要となり、低価格化が可能となる。そして、ゲートバイアス調整値の高精度の調整が可能であり、更に、ソフトウエアによる調整が行えることから、調整の自動化を容易に行うことができ、調整時間の短縮が可能となり、効率的かつ高精度のバイアス調整が可能となる。

以下、添付図面を用いて本発明に係る実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、図１，２で説明した従来のミリ波レーダ装置１０と同じ構成部材については同じ符号を付して説明する。

図３は、本発明に係るミリ波レーダ装置における高周波ユニット２Ａに設けた、第１の実施例のバイアス回路４０の構成、検査用のアナログ回路３Ａとの接続、及びバイアス調整方法を説明するものである。高周波ユニット２Ａには、図１に示した高周波回路２０と同じ高周波回路２０と、バイアス回路４０、及びＩＦ回路２３がある。また、高周波回路２０には、図示していない電源回路からの電源が、レギュレータ２４を通じて供給されている。また、図３に示すアナログ回路３Ａは検査用（バイアス調整用）のものであり、高周波ユニット２Ａが組み込まれるミリ波レーダ装置に実際に使用されるものではない。

高周波回路２０に内蔵されるＭＭＩＣ２１は、前述のように発振器、ミキサ、逓倍器、アンプ、スイッチ等の機能を有するものであり、金リボンで接続されている。最終段のＭＭＩＣ２１から出力された送信信号は、導波管変換機２６、導波管２７を通じてアンテナ側に放射される。この実施例では、図２に示したアンテナ１の代わりに、アンテナ１で受信する信号と同じ信号を発生することができる測定器である信号発生器１１が接続されている。信号発生器１１はパワーメータでも良い。信号発生器１１から出力された信号は、導波管２７、導波管変換器２６を通じてＭＭＩＣ２１に入力され、ＭＭＩＣ２１内で受信処理されてＩＦ回路２３に出力される。ＩＦ回路２３から出力されるＩＦ信号は、スペクトルアナライザ（スペクトル分析器で以後スペアナと記す、図にもスペアナと記載）１２とパーソナルコンピュータ（以後ＰＣと記す）１３を経てアナログ回路３Ａに送られる。

この実施例のバイアス回路４０は、高周波回路２０の各ＭＭＩＣ２１の入力側に接続された複数のＤ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換器１〜Ｄ／Ａ変換器ｎ）４１と、このＤ／Ａ変換器４１の出力にそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換器１〜Ａ／Ｄ変換器ｎ）４２から構成される。一方、アナログ回路３Ａには、制御処理部３１、メモリ３２、Ｉ／Ｏ３３，外部Ｉ／Ｏ３４、ゲート電圧出力設定回路３６等を備えるマイコン３０Ａがある。ゲート電圧出力設定回路３６の出力がバイアス回路４０の各Ｄ／Ａ変換器４１の入力端子に接続されており、バイアス回路４０の各Ａ／Ｄ変換器４２の出力は制御処理部３１に入力される。

図３に示される構成は、バイアス回路４０のバイアス調整時の構成であるので、前述のように、導波管２７に測定器である信号発生器１１が接続されていると共に、ＩＦ回路２３の出力は、測定器であるスペアナ１２とＰＣ１３を介して，アナログ回路３にあるマイコン３０Ａの外部Ｉ／Ｏ３４に入力され、制御処理部３１に伝えられる。

図４は、図３に示した構成の高周波ユニット２Ａの、測定器（信号発生器１１、スペアナ１２）を使用したバイアス調整方法を説明するフローチャートであり、図３に示したアナログ回路３Ａに接続するＰＣ１３が実行するものである。

ステップ４０１では、初期バイアス値の設定を行う。初期バイアス値は、アナログ回路３０に接続したＰＣ１３が一般的で適当な値をデジタル値で設定し、この値を外部Ｉ／Ｏ３４を通じて制御処理部３１に送る。すると、制御処理部３１がこの初期バイアス値（デジタル値）をゲートバイアス出力設定回路３６を通じてＤ／Ａ変換器４１に出力し、アナログ変換されたバイアス値がＭＭＩＣ２１に設定される。高周波回路２０のＭＭＩＣ２１は、この設定されたバイアス値で信号発生器１１からの信号を受信して処理し、ＩＦ回路２３から受信信号を出力する。

ステップ４０２では、ＩＦ回路２３から出力された受信信号を、スペアナ１２で周波数分析し、これをＰＣ１３に出力する。ＰＣ１３は、スペアナ１２の出力に基づいて高周波特性の測定を自動的に実施し、受信利得を検出する。続くステップ４０３では、ＰＣ１３が、初期設定したバイアス値に対応して測定された受信利得に基づき、ＭＭＩＣ２１のバイアス値の目標値である目標バイアス値を算出する。そして、ステップ４０４において、この目標バイアス値をバイアス調整値としてアナログ回路３Ａのマイコン３０Ａに送り、バイアス調整値を外部Ｉ／Ｏ３４、制御処理部３１を通じてメモリ３２に書き込むと共に、ゲートバイアス出力設定回路３６を通じてＤ／Ａ変換器４１に出力する。

そして、ステップ４０５では、バイアス調整値がアナログ変換されたバイアス値が設定されたＭＭＩＣ２１に、再度信号発生器１１からの信号を受信させ、ＩＦ回路２３からの受信信号をスペアナ１２で周波数分析してＰＣ１３に入力する。ＰＣ１３は受信信号の高周波特性の測定を自動的に実施し、バイアス調整値が設定された高周波回路２０の受信利得を検出する。続くステップ４０６では、検出した受信利得が規格内が否かを判定し、規格内でなければステップ４０３に戻り、再度ＭＭＩＣ２１の目標バイアス値を算出してステップ４０４からステップ４０６の動作を行う。ステップ４０３からステップ４０６の処理は、ステップ４０６の判定で検出した高周波回路２０の受信利得が規格内に入るまで繰り返し行う。

一方、ステップ４０６の判定で、検出した高周波回路２０の受信利得が規格内に入っていた場合はステップ４０７に進み、測定した高周波ユニット２Ａに組み合わされる製品用のアナログ回路のメモリ（後述）に、検査用のアナログ回路３Ａのメモリ３２から読み出したバイアス調整値を転送する。

図５は、図３及び図４に示した調整方法によって調整された本発明に係る高周波ユニット２Ａが組み込まれたミリ波レーダ装置１０Ａの構成を示すものである。高周波ユニット２Ａの高周波回路２０は、図３に示した高周波回路２０と全く同じものである。また、高周波ユニット２Ａに組み合わされるアナログ回路３Ｂは、図３で説明した検査用のアナログ回路３Ａのマイコン３０Ａと全く同じ構成のマイコン３０Ｂと、Ｉ／Ｏ３３に接続される信号処理回路３５を備えて構成される。マイコン３０Ｂのメモリ３２には、検査時にＰＣ１３によって転送されたバイアス調整値が記憶されている。また、外部Ｉ／Ｏ３４には他のシステム６０が接続されている。

本発明に係る第１の実施例の高周波ユニット２Ａが組み込まれたミリ波レーダ装置１０Ａでは、高周波回路２０のＭＭＩＣ２１のバイアス値は、アナログ回路３Ｂのマイコン３０Ｂにあるメモリ３２に記憶されているバイアス調整値を制御処理部３１が読み出し、ゲート電圧出力設定回路３６、Ｄ／Ａ変換器４１を通じてＭＭＩＣ２１に設定される。ＭＭＩＣ２１に設定されるバイアス値は、Ａ／Ｄ変換器４２を通じて制御処理部３１に監視されており、高周波回路２０のＭＭＩＣ２１のバイアス値が、メモリ３２に記憶されているバイアス調整値に一致しなくなった時には、制御処理部３１が修正を行う。よって、本発明に係るＭＭＩＣ２１には、常に正しいバイアス値が印加される。

なお、高周波回路２０のＭＭＩＣ２１のバイアス値が、メモリ３２に記憶されているバイアス調整値に一致しなくなった時には、Ｄ／Ａ変換器４１がゲート電圧出力設定を任意に変えることができるようにすることができる。この場合は、Ｄ／Ａ変換器４１がＭＭＩＣ２１のバイアス値をデジタル的に制御して出力することができる。

本発明の第１の実施例に係る調整では測定精度と同程度の調整が可能であり、２０ｄＢの利得を持つ調整を行った場合に、±１ｄＢ以下の誤差で調整が可能、即ち、５％以下の誤差の調整が可能となる。

図６は、本発明に係る第２の実施例のミリ波レーダ装置における高周波ユニット２Ｂに設けた、バイアス回路４０Ａの構成、アナログ回路３Ｃとの接続、及びバイアス調整方法を説明するものである。高周波ユニット２Ｂには、第１の実施例と同じ高周波回路２０と、バイアス回路４０Ａ、及びＩＦ回路２３がある。高周波回路２０は第１の実施例と同じであり、図示していない電源回路からの電源が、レギュレータ２４を通じて供給されている。図６に示すアナログ回路３Ｃは検査用（バイアス調整用）のものであり、高周波回路２０が組み込まれるミリ波レーダ装置に実際に使用されるものではない。

高周波回路２０には、第１の実施例同様に、アンテナの代わりにアンテナで受信する信号と同じ信号を発生可能な測定器として信号発生器１１が接続されている。信号発生器１１から出力された信号は、導波管２７、導波管変換器２６を通じてＭＭＩＣ２１に入力され、ＭＭＩＣ２１内で受信処理されて受信信号がＩＦ回路２３に出力される。第１の実施例では、ＩＦ回路２３からのＩＦ信号の出力はスペアナ１２とＰＣ１３を介してアナログ回路３Ｂに送られていたが、第２の実施例では、ＩＦ回路２３のＩＦ信号の出力は、ＩＦ用Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換器ｎ＋１）４３を通じて直接、制御処理部３１Ａに入力される。

第２の実施例のバイアス回路４０Ａは、ＩＦ用ＡＤ変換器４３を除いて第１の実施例のバイアス回路４０の構成と同じであり、高周波回路２０の各ＭＭＩＣ２１に接続された複数のＤ／Ａ変換器４１と、Ｄ／Ａ変換器４１の出力にそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換器４２とを備える。一方、第２の実施例のアナログ回路３Ｃの構成は、第１の実施例のアナログ回路３Ａとほぼ同じであり、相違点は、Ｉ／Ｏ３３が設けられていない点のみである。ゲート電圧出力設定回路３６の出力がバイアス回路４０ＡのＤ／Ａ変換器４１の入力端子に接続されており、バイアス回路４０Ａの各Ａ／Ｄ変換器４２の出力は制御処理部３１Ａに入力される。

図６に示される構成は、バイアス回路４０Ａのバイアス調整時の構成であるが、第１の実施例との相違点は、ＩＦ回路２３からのＩＦ信号の出力がＩＦ用Ａ／Ｄ変換器４３を通ってアナログ回路３Ｃにあるマイコン３０Ｃの制御処理部３１Ａに入力される点と、ＰＣ１３の前段にスペアナが設けられていない点のみである。ＰＣ１３に信号発生器１１からの信号が入力される点は同じである。

図７は図６に示した高周波ユニット２のバイアス調整方法を説明するフローチャートであり、図６に示したＰＣ１３が実行するものである。

ステップ７０１では、初期バイアス値の設定を行う。初期バイアス値は、アナログ回路３Ｃに接続したＰＣ１３が一般的で適当な値をデジタル値で設定し、この値を外部Ｉ／Ｏ３４を通じて制御処理部３１Ａに送る。すると、制御処理部３１Ａがこの初期バイアス値をゲートバイアス出力設定回路３６を通じてＤ／Ａ変換器４１に出力し、アナログ変換されたバイアス値がＭＭＩＣ２１に設定される。高周波回路２０のＭＭＩＣ２１は、この設定されたバイアス値で信号発生器１１からの信号を受信し、受信信号をＩＦ回路２３に出力し、ＩＦ回路２３はＩＦ信号を出力する。

ＩＦ回路２３から出力されたＩＦ信号は、ＩＦ用Ａ／Ｄ変換器４３によってデジタル値に変換され、アナログ回路３Ｃにあるマイコン３０Ｃの制御処理部３１Ａに入力される。第２の実施例の制御処理部３１Ａには信号処理機能が備えられており、ＩＦ用Ａ／Ｄ変換器４３から入力されたＩＦ信号の信号処理を行い、処理済みの受信信号を外部Ｉ／Ｏ３４からＰＣ１３に出力する。

ＰＣ１３は、ステップ７０２において、外部Ｉ／Ｏ３４の出力に基づいて高周波特性の測定を自動的に実施し、受信利得を検出する。続くステップ７０３では、ＰＣ１３が、初期設定したバイアス値に対応して測定された受信利得に基づき、ＭＭＩＣ２１の目標バイアス値を算出する。目標バイアス値は、外部Ｉ／Ｏ３４、制御処理部３１を通じてメモリ３２に書き込まれると共に、ゲートバイアス出力設定回路３６を通じてＤ／Ａ変換器４１に出力され、アナログ変換された目標バイアス値が各ＭＭＩＣ２１に設定される。高周波回路２０のＭＭＩＣ２１は、目標バイアス値で信号発生器１１からの信号を受信し、処理した受信信号をＩＦ回路２３からＩＦ信号として出力する。

ＩＦ回路２３から出力されたＩＦ信号は、ＩＦ用Ａ／Ｄ変換器４３によってデジタル値に変換され、アナログ回路３Ｃにあるマイコン３０Ｃの制御処理部３１Ａに入力される。制御処理部３１Ａは、ＩＦ用Ａ／Ｄ変換器４３から入力された受信信号の処理を行い、処理済みの受信信号を外部Ｉ／Ｏ３４からＰＣ１３に出力する。ステップ７０４では、受信信号の高周波特性の測定を自動的に実施し、受信利得を検出する。

続くステップ７０５では、検出した受信利得が規格内が否かを判定し、規格内でなければステップ７０３に戻り、再度ＭＭＩＣ２１の目標バイアス値を算出してステップ７０４からステップ４０６の動作を行う。ステップ７０３からステップ７０５の処理は、ステップ７０５の判定で検出した受信利得が規格内に入るまで繰り返す。

一方、ステップ７０５の判定で、検出した受信利得が規格内に入っていた場合はステップ７０６に進み、測定した高周波ユニット２Ｂに組み合わされる製品用のアナログ回路のメモリ（後述）に、検査用のアナログ回路３Ｃのメモリ３２から読み出したバイアス調整値を転送する。第２の実施例では、スペアナの測定が不要になる上、レーダ装置の受信信号の信号処理に用いる信号をそのままマイコン３０Ｃ内で処理するため、より高精度な調整が可能となる。

図８は、図６及び図７に示した調整方法によって調整された本発明に係る第２の実施例の高周波ユニット２Ｂが組み込まれたミリ波レーダ装置１０Ｂの構成を示すものである。高周波ユニット２Ｂは図６に示した高周波回路２Ｂと全く同じものである。また、高周波ユニット２Ｂに組み合わされるアナログ回路３Ｄは、図６で説明した検査用のアナログ回路３Ｃのマイコン３０Ｃと全く同じ構成のマイコン３０Ｄを備えて構成される。マイコン３０Ｄのメモリ３２には、検査時にＰＣ１３によって転送されたバイアス調整値が記憶されている。また、外部Ｉ／Ｏ３４には他のシステム６０が接続されている。

本発明に係る第２の実施例の高周波ユニット２Ｂが組み込まれたミリ波レーダ装置１０Ｂでは、高周波回路２０のＭＭＩＣ２１のバイアス値は、アナログ回路３Ｄのマイコン３０Ｄにあるメモリ３２に記憶されているバイアス調整値を制御処理部３１Ａが読み出し、ゲート電圧出力設定回路３６、Ｄ／Ａ変換器４１を通じてＭＭＩＣ２１に設定される。ＭＭＩＣ２１に設定されるバイアス値は、Ａ／Ｄ変換器４２を通じて制御処理部３１Ａに監視されており、高周波回路２０のＭＭＩＣ２１のバイアス値が、メモリ３２に記憶されているバイアス調整値に一致しなくなった時には、制御処理部３１Ａ、或いはＤ／Ａ変換器４１が修正を行う。よって、本発明に係るＭＭＩＣ２１には、常に正しいバイアス値が印加される。

また、高周波回路２０の導波管２７にはアンテナ１が接続されており、アンテナ１で受信し、高周波回路２０で処理されてＩＦ回路２３を通じて出力された受信信号は、ＩＦ用ＡＤ変換器４３でデジタル信号に変換されてアナログ回路３Ｄの制御処理部３１Ａに入力され、制御処理部３１Ａの信号処理機能によって処理される。

なお、高周波ユニット２ＢのＤ／Ａ変換器４１のバイアス調整値の検出、設定は図６に示す調整回路で行い、高周波ユニット２Ｂに組み合わせるアナログ回路は、信号処理機能を持つ制御処理部３１Ａを備えた図８に示すアナログ回路３Ｄではなく、図５に示したアナログ回路３Ｂとすることもできる。

従来のミリ波レーダ装置の概略構成を示すブロック図である。従来のミリ波レーダ装置における高周波ユニットのバイアス回路の構成を示すブロック回路図である。本発明に係るミリ波レーダ装置における高周波ユニットのバイアス回路の第１の実施例の構成、及びバイアス調整方法を説明するブロック回路図である。図３に示した高周波ユニットのバイアス調整方法を説明するフローチャートである。図３及び図４に示した調整方法によって調整された、本発明に係る高周波ユニットが組み込まれたミリ波レーダ装置の構成を示すブロック回路図である。本発明に係るミリ波レーダ装置における高周波ユニットのバイアス回路の第２の実施例の構成、及びバイアス調整方法を説明するブロック回路図である。図６に示した高周波ユニットのバイアス調整方法を説明するフローチャートである。図６及び図７に示した調整方法によって調整された、本発明に係る高周波ユニットが組み込まれたミリ波レーダ装置の構成を示すブロック回路図である。

符号の説明

１アンテナ
２、２Ａ高周波ユニット
３、３Ａ、３Ｃ，３Ｄアナログ回路
４デジタル信号処理部
１１信号発生器
２０高周波回路
２１ＭＭＩＣ
２２バイアス回路
２３ＩＦ回路
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄマイクロコンピュータ（マイコン）
３１，３１Ａ制御処理部
３２メモリ
４０，４０Ａバイアス回路
４１Ｄ／Ａ変換器
４２Ａ／Ｄ変換器
４３ＩＦ用Ａ／Ｄ変換器

Claims

ミリ波の送受信アンテナに接続される高周波ユニットと、前記高周波ユニットに送信電波を発生させると共に、前記アンテナで受信されて前記高周波ユニットを経て入力される受信信号を処理する処理ユニットとを備えるミリ波レーダ装置の、前記高周波ユニットに内蔵され、前記処理ユニットからバイアス値を与えられて動作する少なくとも１個のＭＭＩＣのバイアス値を調整する方法であって、
前記高周波ユニットの前記アンテナの接続端には受信電波に相当する信号発生器を接続して、前記高周波ユニットから受信信号が出力されるようにし、
前記ＭＭＩＣへのデジタルバイアス値をアナログバイアス値に変換して前記ＭＭＩＣのゲート端子に入力するＤ／Ａ変換器を前記高周波ユニットに設け、
この状態で、前記処理ユニットの位置に検査用処理ユニットを接続すると共に、前記検査用処理ユニットに接続し、前記受信信号が入力される制御装置を設け、
前記制御装置が、
前記Ｄ／Ａ変換器への前記デジタルバイアス値の初期値を前記検査用処理ユニットを通じて出力し、
次いで、前記初期値に対応して前記高周波ユニットから出力される受信信号の高周波特性を測定して、測定結果に基づいて前記デジタルバイアス値の目標値を算出し、これを前記検査用処理ユニットを通じて前記Ｄ／Ａ変換器に出力し、
前記目標値に対応して前記高周波風ユニットから出力される受信信号の高周波特性を測定して、測定結果が規格内に入っているかを判定し、
測定結果が規格内に入っている場合は、前記目標値を前記ＭＭＩＣのバイアス調整値として決定し、
測定結果が規格内に入っていない場合は、測定結果が規格内に入るまで、前記目標値を算出し直すことを特徴とするミリ波レーダ装置のバイアス調整方法。
ミリ波の送受信アンテナに接続される高周波ユニットと、前記高周波ユニットに送信電波を発生させると共に、前記アンテナで受信されて前記高周波ユニットを経て入力される受信信号を処理する処理ユニットとを備えるミリ波レーダ装置の、前記高周波ユニットに内蔵され、前記処理ユニットからバイアス値を与えられて動作する少なくとも１個のＭＭＩＣのバイアス値を調整する方法であって、
前記高周波ユニットの前記アンテナの接続端には受信電波に相当する信号発生器を接続して、前記高周波ユニットから受信信号が出力されるようにし、
前記ＭＭＩＣへのデジタルバイアス値をアナログバイアス値に変換して前記ＭＭＩＣのゲート端子に入力するＤ／Ａ変換器と、前記受信信号をデジタル値に変換して前記処理ユニットに入力するＡ／Ｄ変換器を前記高周波ユニットに設け、
この状態で、前記処理ユニットの位置に前記受信信号の処理機能を備えた検査用処理ユニットを接続すると共に、前記検査用処理ユニットに接続する制御装置を設け、
前記制御装置が、
前記Ｄ／Ａ変換器への前記デジタルバイアス値の初期値を前記検査用処理ユニットを通じて出力し、
次いで、前記初期値に対応して前記高周波ユニットから出力される受信信号の高周波特性の測定結果を前記検査用処理ユニットから入手して、前記測定結果に基づいて前記デジタルバイアス値の目標値を算出し、これを前記検査用処理ユニットを通じて前記Ｄ／Ａ変換器に出力し、
前記目標値に対応して前記検査用処理ユニットから入手した前記受信信号の高周波特性の測定結果が規格内に入っているかを判定し、
測定結果が規格内に入っている場合は、前記目標値を前記ＭＭＩＣのバイアス調整値として決定し、
測定結果が規格内に入っていない場合は、測定結果が規格内に入るまで、前記目標値を算出し直すことを特徴とするミリ波レーダ装置のバイアス調整方法。
請求項１または２に記載のミリ波レーダ装置のバイアス調整方法であって、
前記検査用処理ユニットに前記バイアス値の初期値及び目標値を記憶する記憶手段が設けられており、
前記制御装置は、算出した前記デジタルバイアス値の目標値を前記検査用処理ユニットを通じて前記Ｄ／Ａ変換器に出力すると共に、前記記憶手段に記憶しておくことを特徴とするミリ波レーダ装置のバイアス調整方法。
請求項３に記載のミリ波レーダ装置のバイアス調整方法であって、
前記制御装置は、決定した前記デジタルバイアス値の目標値を、前記記憶手段から読み出して、実際に製品に組み込まれる処理ユニットに設けられた記憶手段に書き込むことを特徴とするミリ波レーダ装置のバイアス調整方法。
請求項３または４に記載のミリ波レーダ装置のバイアス調整方法であって、
前記高周波ユニットに、前記Ｄ／Ａ変換器の出力をデジタルバイアス値に変換して前記処理ユニットに入力するＡ／Ｄ変換器を設け、
前記制御装置は、前記Ａ／Ｄ変換器から入力される前記ＭＭＩＣのバイアス値が、前記記憶手段に記憶されている目標値と一致しなくなった時には、前記処理ユニットから前記Ｄ／Ａ変換器に出力されるデジタルバイアス値の修正を行うことを特徴とするミリ波レーダ装置のバイアス調整方法。