JP2012198070A - 受信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受信機において、受信モードのとき、レーダ装置の信号発生部で生成されるレーダ送信信号が物体から反射されて受信アンテナに受信された受信信号と、レーダ送信信号とを混合し周波数差信号を生成すると共に、検査モードのとき、計測用信号と信号発生器で生成される基準信号とを混合し周波数差信号を生成する第1のミキサと、信号発生器で生成される基準信号に基づき計測用信号を生成し、受信信号として入力する計測用信号生成部とを備える。
【選択図】図1
Description
相対速度:V=C・(fu−fd)/(4・fc) ・・・(式2)
ここで、Cは光速、fmは三角波変調の周波数、ΔFは送信信号Stの周波数変調幅、fcは送信信号Stの搬送周波数である。
進んでいる。
路)を備える。
)15dから構成されるPLLを付加した受信用SG15を有する。また、図7の受信利
得計測回路は、VCO16aに、分周器16b、PFD16c、LPF16dから構成されるPLLを付加した受信利得計測用SG16を有する。
た計測信号Pinが、受信信号Srとしてミキサ31f(MIX-RF)に入力される。
ミキサ31f(MIX)は、受信基準信号と計測信号Pinを混合し、受信用SG15と受信利得計測用SG16との間の周波数差を有するビート信号Sbを生成する。ビート信号Sbの信号周波数は、PLLで安定化された、受信用SG15と受信利得計測用SG16との間の周波数差となるので、周波数に依存する受信機の受信利得特性が正確に測定できる。
路面積を必要とする。
<受信機>
図1は、本発明の第一の実施の形態に係る受信機の構成例を示すブロック図である。受信機1は、受信機の受信利得を計測する構成を備える。
規模や信号受け渡しの形態により適宜、選択が可能である。
ログラム等を格納するROM(Read Only Memory)、作業領域としてのRAM(Random Access Memory)等を備えるシステムLSI(Large Scale Integrated-Circuit)であるとする。
受信機1に入力された受信信号Srは微弱な信号のため、LNA2で信号増幅されてミキサ3に入力される。LNA2は、雑音指数の低い増幅器であり、周波数に依存する利得特性を有する。ミキサ3に入力された受信信号Srは、FM変調されたレーダ送信波である送信信号Stと混合されて周波数変換され、ベースバンド帯の周波数を有するビート信号Sbを生成する。ミキサ3は、ビート信号Sbの周波数帯に影響する周波数依存の利得特性を有する。
増幅度は、VGA4に接続するDSP6が電圧制御の値を可変させることにより調整する。A/D変換器5は、ビート信号Sbを一定の周期でサンプリングし、デジタルデータ信号に変換する。
VCO7は、電圧制御発振器であり、ミキサ3のLO端に入力されるミリ波帯(例えば77.0GHz)の基準信号S0を生成する。分周器8は、分周比の設定が変更可能な可変分周器であり、設定された分周比率に合わせて入力された信号周波数を分周する。分周比率の設定はDSP6が行う。ミキサ9は、ミリ波帯の周波数混合器であり、基準信号S0と分周器8で生成される基準信号S0の分周信号とを周波数混合し、受信利得のための計測用信号を生成する。スイッチ10は、2状態の接点スイッチであり、閉接点時にミキサ9で生成された計測用信号を受信処理経路(例えば、受信機1の受信信号入力端)に出力する。接点状態の切替はDSP6が行う。
搖動により、δfの周波数が基準信号S0の周波数f0に加わり、(f0+δf)の周波
数を有する基準信号S0として、ミキサ3、分周器8、ミキサ9に出力されることとなる。分周器8に入力された基準信号S0は、設定された分周比率(1/M)に応じて分周され、(f0+δf)/Mの周波数を有する分周信号となる。
周波数成分を有する計測用信号は、ミキサ3で周波数搖動が加わった周波数を有する基準信号S0と周波数混合される。ミキサ3による周波数混合は、ダイレクトコンバージョン方式でのダウンコンバートであるため、基準信号S0より高い周波数成分である、計測用信号の側波帯成分(f0+δf)/Mが、ビート信号Sbの周波数として出力される。つ
まり、基準信号S0に周波数搖動δfが生じても、ビート信号Sbへの影響はδf/Mに抑制できることになる。
の増大を抑制できる。そしてVCOは、送受信共用の発振器で実現できるので、送信機に設けたVCOから所定の信号(基準信号、送信信号)をインターフェースすることにより、受信利得計測のための処理構成をさらに縮小できる。
すなわち、受信利得計測回路の付加構成が最小限の回路面積で提供できるため、機能追加に伴う受信機ICのチップコストの増加が抑制できる。また、PLLを含まないので、消費電力の増加に伴うICチップ周辺の放熱構造に影響を与えず、従来の放熱構造が適用できる。受信機ICの受信利得検査がオンウエハで実施できるため、従来の受信機IC検査と比較して、検査時間の短縮、検査工程の簡易化や短縮化が図れ、検査コストの削減が実現できる。
次に、本発明の実施の形態に係る受信機について、運用時の受信利得制御の処理手順を図2、図3のチャートを参照にして説明する。尚、以下の説明は、受信機1と電気的に接続されたDSP6による受信利得制御例である。図2は、DSP6が実行する受信利得制御処理のフローチャートである。図3は、受信利得制御処理のタイムチャートである。
図2中、“受信モード”とは、受信機1の状態が目標物体からのレーダ送信波の反射波を受信信号Stとして受信し、信号処理を行う状態であり、“検査モード”とは、例えば、予め定められた時間間隔で実行される受信機1の性能診断であり、計測用信号入力による信号処理を行う状態である。“モード切替スイッチ”とは、受信機1の運用状態の切替え操作を行う起動指令を指し、例えば、本発明の受信機1を備えるレーダ装置からの検査指令入力(ユーザによる操作入力を含む)や、タイマ起動による指令入力などである。DSP6は、“モード切替えスイッチ”のステータス状態が、“検査モード”への遷移を示すステータスである場合には、“受信モード”から“検査モード”への状態遷移を行い(ステップS2、ON)、そうでない場合には状態遷移は行わない(ステップS2、OFF)。
と同期している。そして、ビート信号Sbが備える分周信号周波数は、基準信号S0に分周器8で設定された分周比率(1/M)を掛合せた周波数である。この分周信号周波数を備えるビート信号Sbは、VGA4、A/D変換器5を介してデジタルデータ信号に変換され、DSP6に入力される。
本実施形態では、ダイレクトコンバージョン式による周波数変換を採用したが、単一のVCO出力信号に同期させて、受信機の性能測定を行う計測信号を生成することによる効果は、複数の周波数変換を行うヘテロダイン式やスーパヘテロダイン式の信号検波を採用した受信機であっても同等の効果が得られる。
<レーダ装置>
図4は、本発明の第一の実施の形態である受信機1を受信IC23bとして集積化させ、送信IC23aと組合せてMMIC化したミリ波送受信IC23を搭載したFM−CWミリ波レーダ装置20の構成を説明する図である。
FT処理によって特定された周波数スペクトラムからビート信号Sbの信号強度を特定し、受信利得制御等の制御ロジックを実行する。これらの機能は、信号処理IC24に含まれる処理LSI24aによって実行される。さらに、信号処理IC24は、図示されない構成として、各種演算処理を行うCPU、CPUが実行する処理手順が記述されたプログラムを格納するROM、作業領域としてのRAM等を備える。
受信アンテナ素子(ANT2、ANT3)で受信された目標物体からの反射信号であるレーダ反射波は、導波管変換部25bを介し、受信信号Srとして受信IC23bに入力される。目標物体からの反射信号特性を備える受信信号Srは微弱なため、低雑音増幅器(LNA2)による信号利得の増幅をうけ、ミキサ3に入力される。ミキサ3に入力された受信信号Srは、同じくミキサ3に入力されたレーダ送信波に用いられる送信信号Stと周波数混合され、目標物体との相対距離Rと相対速度Vに応じた周波数を備えるビート信号Sbを生成する。周波数混合によってダウンコンバートされたビート信号Sbは、ベースバンド帯域の周波数である。ビート信号Sbは、VGA4を介して所定の利得調整を受け、信号処理IC24に出力される。
図2および図3に示される<受信利得制御>の処理に基づき、レーダ装置20は、レーダ運用時の受信処理診断を実行する。尚、“検査モード”および“運用モード”の切り替えは、例えば、信号処理IC24にタイマ管理機能を持たせ、予め定められた時間間隔で実行される受信機(受信IC23a)の定期的な性能診断の起動に基づく切り替えが例示できる。また、レーダ装置20が搭載される車両等に設けられた操作部品(ボタン、スイッチ等)による操作切替であっても良い。尚、以下の説明においては、信号処理IC24による制御形態で説明を行う。
ある。受信利得計測時のビート信号Sbが有する周波数は、分周信号の周波数であるから、この分周信号周波数を重畳させた計測用信号を生成すれば、目標物体からの反射信号を模擬した疑似的な受信信号を得ることができる。計測用信号の生成に使用する基準信号S0は、レーダ送信波に用いられる信号発生部から分配されることが望ましいが、2系統の受信IC23bに共通して設けられた信号発生部とは独立して設けられた発振器からの信号としてもよい。
5 A/D変換器、 6 DSP、 7 VCO、 8 分周器、
9 ミキサ(第二のミキサ)、 10 スイッチ、
20 FM-CWミリ波レーダ装置、 21 レドーム、 22 アンテナ部、
23 ミリ波送受信IC、 24 信号処理IC、 25 導波管変換部、
30 ミリ波レーダ装置、 31 レーダ送受信機、 32 信号処理装置
Claims (7)
- 受信モードのとき、レーダ装置の信号発生器で生成されるレーダ送信信号が物体から反射されて受信アンテナに受信された受信信号と、前記レーダ送信信号とを混合し周波数差信号を生成すると共に、検査モードのとき、計測用信号と前記信号発生器で生成される基準信号とを混合し周波数差信号を生成する第1のミキサと、
前記信号発生器で生成される基準信号に基づき前記計測用信号を生成し、前記受信信号として入力する計測用信号生成部と、
を備える受信機。 - 受信モードのとき、レーダの信号発生器で生成されるレーダ送信信号が物体から反射されて受信アンテナに受信された受信信号と、前記レーダ送信信号とを混合し周波数差信号を生成すると共に、検査モードのとき、計測用信号と前記信号発生器で生成される基準信号とを混合し周波数差信号を生成する第1のミキサと、
前記信号発生器で生成される基準信号に基づき前記計測用信号を生成し、前記受信信号としてレーダの受信回路に入力する計測用信号生成部と、
前記検査モードのとき、前記計測用信号と前記第1のミキサで生成された周波数差信号との関係から前記受信回路の利得を算出する手段と、
を含むレーダの受信回路の利得測定回路。 - 前記計測用信号生成部は、
前記基準信号を分周する分周器と、
前記基準信号と前記分周された基準信号の周波数とを混合し計測用信号を生成する第2のミキサと、
前記計測用信号を前記受信信号として入力するための接点スイッチと、
を備える請求項2に記載の利得計測回路。 - 前記レーダの受信回路は可変利得増幅器を備え、前記利得算出手段で算出された利得に応じて該可変利得増幅器の利得を調整する手段を含む請求項3に記載の利得計測回路。
- 可変分周器で複数の周波数にビート周波数を設定し、各周波数で前記増幅器の利得を調整する手段を含む請求項4に記載の利得計測回路。
- 受信モードのとき、レーダの信号発生器で生成されるレーダ送信信号が物体から反射されて受信アンテナに受信された受信信号と、前記レーダ送信信号とを第1のミキサで混合し周波数差信号を生成するステップと、
検査モードのとき、計測用信号と前記信号発生器で生成される基準信号とを前記第1のミキサで混合し周波数差信号を生成するステップと、
前記信号発生器で生成される基準信号に基づき前記計測用信号を生成し、前記受信信号としてレーダの受信回路に入力するステップと、
前記検査モードのとき、前記計測用信号と前記第1のミキサで生成された周波数差信号との関係から前記受信回路の利得を算出するステップと、
を含むレーダの受信回路の利得測定方法。 - 受信モードのとき信号発生器でレーダ送信信号を生成し、検査モードのとき前記信号発生器で基準信号を生成する信号発生部と、
前記レーダ送信信号を送信する送信アンテナと、
前記レーダ送信信号が物体から反射された反射波を受信する受信アンテナと、
前記基準信号に基づき計測用信号を生成する計測用信号生成部と、
ミキサと、
前記受信モードのとき、前記ミキサに前記レーダ送信信号を供給し、前記受信アンテナに受信された受信信号と前記レーダ送信信号とを混合して生成された周波数差信号に基づき前記物体の距離、相対速度を検出する第1の測定手段と、
前記検査モードのとき、前記計測用信号を前記受信信号として入力すると共に、前記ミキサに前記基準信号を供給し、前記計測用信号と前記基準信号とを混合して生成された周波数差信号に基づき前記周波数差信号の周波数および信号強度を検出する第2の測定手段と、
を含むレーダ装置。
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