JP2013137268A - Fmcw radar system - Google Patents

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Hirokazu Kamoda
浩和 鴨田
Jun Tsumochi
純 津持
Fumiyasu Suginoshita
文康 杉之下
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

【課題】リーク波の位相の変動に起因するターゲット検出精度の低下を防止可能なFMCWレーダシステムを提供する。
【解決手段】ターゲットTGに放射する送信波を生成する送信部2と、送信波を空中に放射し反射された受信波を受信するアンテナ3と、受信波に基づいてTGに関する情報を抽出する受信部4と、送信波をアンテナに出力し受信波を受信部に出力するアンテナ共用部5と、を備え、送信部がローカル信号発生部21と、チャープ信号発生部22と、送信側ミクサ23と、送信側制御部24とを備え、受信部が、送信波がリーク波と受信波とからビート波を生成する受信側ミクサ41と、ビート波の低周波成分を除去するHPF42と、HPF出力に含まれるアンテナ3の入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正する誤差補正部43と、補正後信号からTGに関する情報を抽出するターゲット情報抽出部44と、を備える。
【選択図】図3
An FMCW radar system capable of preventing a decrease in target detection accuracy caused by a fluctuation in phase of a leak wave is provided.
A transmission unit for generating a transmission wave radiated to a target TG, an antenna for receiving a reflected wave by radiating the transmission wave in the air, and reception for extracting information on the TG based on the reception wave. Unit 4 and antenna sharing unit 5 that outputs a transmission wave to an antenna and outputs a reception wave to a reception unit. The transmission unit includes a local signal generation unit 21, a chirp signal generation unit 22, and a transmission-side mixer 23. , A transmission side control unit 24, and a reception unit that generates a beat wave from a leak wave and a reception wave as a transmission wave, an HPF 42 that removes a low frequency component of the beat wave, and an HPF output An error correction unit 43 that corrects an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase at the input end of the included antenna 3 and a target information extraction unit 44 that extracts information about TG from the corrected signal are provided.
[Selection] Figure 3

Description

本発明はFMCWレーダシステムに係り、特に、アンテナを送受信共用とするとともに、受信側ミクサとして2端子シングルエンド型ミクサを適用するFMCWレーダシステムに関する。   The present invention relates to an FMCW radar system, and more particularly to an FMCW radar system in which an antenna is used for both transmission and reception and a two-terminal single-ended mixer is applied as a receiving-side mixer.

レーダシステムの一形式としてFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダシステムが公知である。
このFMCWレーダシステムはターゲットまでの距離を測定できるだけでなく、ドップラー効果に起因する送信波と受信波の周波数差からターゲットの相対速度を検出することも可能であるため、車間距離測定を目的とする自動車搭載用FMCWレーダシステムがすでに提案されている(例えば、特許文献1参照)。
An FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar system is known as one type of radar system.
This FMCW radar system not only can measure the distance to the target, but can also detect the relative speed of the target from the frequency difference between the transmitted wave and the received wave caused by the Doppler effect. An on-vehicle FMCW radar system has already been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記提案に係るFMCWレーダシステムでは、システム構成を単純にするために、アンテナを送受信共用とするとともに、ミクサとして2端子シングルエンド型ミクサを使用する構成も含まれている。   In order to simplify the system configuration, the FMCW radar system according to the above proposal includes a configuration in which an antenna is used for both transmission and reception and a two-terminal single-ended mixer is used as a mixer.

特開2007−024890号公報JP 2007-024890 A

図12は特許文献1に開示されているレーダシステムの概略構成図および波形グラフであって、(a)は概略構成を、(b)は送受信のタイミングを、(c)は送信波波形を、(d)は送信波ミクサ出力波形を、(e)はハイパスフィルタ出力波形を示す。   FIG. 12 is a schematic configuration diagram and a waveform graph of the radar system disclosed in Patent Document 1, wherein (a) is a schematic configuration, (b) is a transmission / reception timing, (c) is a transmission wave waveform, (D) shows a transmission wave mixer output waveform, and (e) shows a high-pass filter output waveform.

すなわち、特許文献1に開示されているFMCWレーダシステムは、(a)に示すように送信部2、アンテナ3、受信部4、アンテナ共用部5から成り、受信部4は増幅器40、2端子シングルエンド型の受信側ミクサ41およびハイパスフィルタ(以下「HPF」と記す)42を含んでいる。   That is, the FMCW radar system disclosed in Patent Document 1 includes a transmission unit 2, an antenna 3, a reception unit 4, and an antenna sharing unit 5, as shown in FIG. An end-type receiving side mixer 41 and a high-pass filter (hereinafter referred to as “HPF”) 42 are included.

送信部2は(b)の実線および(c)に示すように所定の周期Tごとに周波数が所定範囲で変化するチャープ信号を発生し、アンテナ共用部5を介してアンテナ3からターゲットTGに向かって放射する。
ターゲットTGで反射された送信波である反射波はアンテナ3で受信波として受信され、受信側ミクサ41に供給される。
The transmission unit 2 generates a chirp signal whose frequency changes within a predetermined range every predetermined period T as shown by the solid line in (b) and (c), and goes from the antenna 3 to the target TG via the antenna sharing unit 5. Radiate.
A reflected wave that is a transmitted wave reflected by the target TG is received as a received wave by the antenna 3 and supplied to the receiving-side mixer 41.

受信側ミクサ41はローカル信号と受信波とを混合してビート波を生成する機能を有するが、1つのアンテナを送受信共用とし、ローカル信号として送信波の一部を使用する構成とすると、以下の課題が生じる。   The reception-side mixer 41 has a function of generating a beat wave by mixing a local signal and a reception wave. However, if one antenna is used for both transmission and reception and a part of the transmission wave is used as a local signal, Challenges arise.

すなわち、送信波はすべてがアンテナ3に供給されるのではなく、一部はアンテナ入力端で反射しリーク波となって受信側ミクサ41に漏洩するが、リーク波は受信波に比較して非常に大きい電力を有するため、ビート波生成の障害となり、受信感度が低下してしまう。   That is, not all of the transmitted wave is supplied to the antenna 3, but a part of the transmitted wave is reflected at the antenna input end and becomes a leaky wave and leaks to the receiving-side mixer 41. However, since it has a large power, it becomes an obstacle to beat wave generation, and reception sensitivity is lowered.

この課題を解決するために、受信側ミクサ41をシングルエンド型として、リーク波をローカル信号として利用することも特許文献1に記載されている。
この場合、受信側ミクサ41は、図12(d)に示すビート波を出力する。
In order to solve this problem, Patent Document 1 also describes that the reception-side mixer 41 is a single-ended type and a leak wave is used as a local signal.
In this case, the receiving side mixer 41 outputs the beat wave shown in FIG.

ここで、受信側ミクサ41はシングルエンド型であるため、受信側ミクサ41の出力には直流成分が発生する。
この直流成分はビート波からターゲット情報を抽出する処理においてはダイナミックレンジを狭めることとなるため、HPF42で直流成分を除去し、(e)に示すように直流成分が零であるビート波からターゲット情報を抽出している。
すなわち、受信側ミクサ41として2端子シングルエンド型ミクサを適用する場合には、後段にHPF42を設置することが必要となる。
Here, since the receiving side mixer 41 is of a single end type, a direct current component is generated at the output of the receiving side mixer 41.
Since this DC component narrows the dynamic range in the process of extracting the target information from the beat wave, the DC component is removed by the HPF 42, and the target information is detected from the beat wave whose DC component is zero as shown in (e). Is extracted.
That is, when a two-terminal single-ended mixer is applied as the receiving-side mixer 41, it is necessary to install the HPF 42 at the subsequent stage.

しかしながら、リーク波をローカル信号として利用するレーダシステムにあっては、アンテナ入力端の反射周波数特性が検出精度に影響を及ぼすおそれがある。
アンテナ入力端の反射周波数特性には振幅特性と位相特性があるが、振幅特性はほぼ平坦となるように構成することができるものの、位相特性を意図的に調整することは困難である。
したがって、リーク波の位相の変動により、ターゲットの検出精度が低下するという課題が生じる。
However, in a radar system that uses a leak wave as a local signal, the reflection frequency characteristics at the antenna input end may affect the detection accuracy.
The reflection frequency characteristic at the antenna input end includes an amplitude characteristic and a phase characteristic. Although the amplitude characteristic can be configured to be substantially flat, it is difficult to intentionally adjust the phase characteristic.
Therefore, there arises a problem that the detection accuracy of the target is lowered due to the fluctuation of the phase of the leak wave.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、ローカル信号として使用するリーク波の位相の変動に起因するターゲット検出精度の低下を防止することのできるFMCWレーダシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an FMCW radar system capable of preventing a decrease in target detection accuracy due to a variation in the phase of a leak wave used as a local signal. To do.

本発明に係るFMCWレーダシステムは、ターゲットに向けて放射する送信波を生成する送信部と、前記送信波を空中に放射し前記ターゲットにより反射された送信波である反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波に基づいて前記ターゲットに関する情報を抽出する受信部と、前記送信波を前記アンテナに出力し、前記受信波を前記受信部に出力するアンテナ共用部と、を備えるFMCWレーダシステムであって、前記送信部が、ローカル信号を発生するローカル信号発生部と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生部と、前記ローカル信号と前記チャープ信号を混合して前記送信波とする送信側ミクサと、前記ローカル信号発生部および前記送信信号発生部を制御する送信側制御部と、を備え、前記受信部が、前記送信波が前記アンテナの入力端で反射して生じるリーク波と前記受信波とを混合してビート波を生成する受信側ミクサと、前記ビート波の低周波成分を除去し、ターゲット情報信号を生成するハイパスフィルタと、前記ターゲット情報信号に含まれる前記アンテナの入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正し、補正後信号を生成する誤差補正部と、補正後信号から前記ターゲットに関する情報を抽出するターゲット情報抽出部と、を備える構成を有している。   An FMCW radar system according to the present invention generates a transmission wave that radiates toward a target, and receives a reflected wave, which is a transmission wave radiated in the air and reflected by the target, as a received wave. An FMCW radar system comprising: an antenna; a receiving unit that extracts information about the target based on the received wave; and an antenna sharing unit that outputs the transmission wave to the antenna and outputs the received wave to the receiving unit. The transmission unit includes a local signal generation unit that generates a local signal, a chirp signal generation unit that generates a chirp signal, and a transmission-side mixer that mixes the local signal and the chirp signal into the transmission wave. And a transmission-side control unit that controls the local signal generation unit and the transmission signal generation unit, and the reception unit transmits the transmission Is a reception-side mixer that generates a beat wave by mixing the leaked wave reflected by the input end of the antenna and the received wave, and a high-pass that removes the low-frequency component of the beat wave and generates a target information signal An error correction unit that corrects an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase of the input end of the antenna included in the target information signal, and generates a corrected signal, and extracts information about the target from the corrected signal And a target information extraction unit.

上記構成によれば、アンテナ入力端の反射移相の周波数特性に起因する誤差を補正、したのちにターゲット情報を抽出することが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to extract the target information after correcting the error due to the frequency characteristic of the reflection phase shift at the antenna input end.

本発明に係るFMCWレーダシステムは、前記誤差補正部が、前記ターゲット情報信号を周波数領域ターゲット情報信号に変換する順変換部と、前記周波数領域ターゲット情報信号の負の周波数部分を零に置換し周波数領域補正対象信号を出力する零置換部と、前記周波数領域補正対象信号を時間領域補正対象信号に逆変換する逆変換部と、予め測定された前記アンテナ入力端の反射位相の周波数特性に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部と、前記時間領域補正対象信号と前記補正係数を乗算して、時間領域補正後信号を出力する乗算部と、を含む構成を有している。   In the FMCW radar system according to the present invention, the error correction unit converts the target information signal into a frequency domain target information signal, and a negative frequency portion of the frequency domain target information signal is replaced with zero. Based on a zero permutation unit that outputs a region correction target signal, an inverse conversion unit that reversely converts the frequency domain correction target signal into a time domain correction target signal, and a frequency characteristic of a reflection phase of the antenna input terminal measured in advance A correction coefficient calculation unit that calculates a correction coefficient; and a multiplication unit that multiplies the time domain correction target signal by the correction coefficient and outputs a time domain corrected signal.

上記構成によれば、正確にアンテナ入力端の反射移相の周波数特性に起因する誤差を補正することが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to accurately correct an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase shift at the antenna input end.

本発明に係るFMCWレーダシステムは、前記誤差補正部が、前記ターゲット情報信号の位相を全周波数範囲において90度移相し時間領域補正対象信号の虚数成分を出力する移相部と、前記ターゲット情報信号を前記移相部における移相処理時間だけ遅延させ時間領域補正対象信号の実数成分を出力する遅延部と、予め測定された前記反射特性に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部と、前記時間領域補正対象信号の虚数成分および実数成分を合成した時間領域補正対象ビート波と前記補正係数を乗算して時間領域補正後信号を出力する乗算部と、を含む構成を有している。   In the FMCW radar system according to the present invention, the error correction unit shifts the phase of the target information signal by 90 degrees in the entire frequency range and outputs an imaginary number component of the time domain correction target signal, and the target information A delay unit that delays a signal by a phase shift processing time in the phase shift unit and outputs a real component of a time domain correction target signal; a correction coefficient calculation unit that calculates a correction coefficient based on the reflection characteristics measured in advance; A time domain correction target beat wave obtained by synthesizing an imaginary number component and a real number component of the time domain correction target signal, and a multiplication unit that multiplies the correction coefficient and outputs a time domain corrected signal.

上記構成によれば、時間領域でアンテナ入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正することが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to correct an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end in the time domain.

本発明に係るFMCWレーダシステムは、前記送信側制御部が間欠的に送受信開始指令を出力する送受信開始指令出力部を備え、前記チャープ信号発生部が、前記送受信開始指令の読み込み後に振幅が零から所定の振幅まで徐々に大きくなる振幅漸増信号、前記所定の振幅で周波数が所定の範囲で連続的に変化するチャープ信号、および振幅が前記所定の振幅から零まで徐々に小さくなる振幅漸減送信信号を順次出力するものである構成を有している。   The FMCW radar system according to the present invention includes a transmission / reception start command output unit in which the transmission-side control unit intermittently outputs a transmission / reception start command, and the chirp signal generation unit has an amplitude of zero after reading the transmission / reception start command. An amplitude increasing signal that gradually increases to a predetermined amplitude, a chirp signal whose frequency continuously changes in a predetermined range at the predetermined amplitude, and an amplitude decreasing transmission signal whose amplitude gradually decreases from the predetermined amplitude to zero It has a configuration that outputs sequentially.

上記構成によれば、間欠的に送受信を行うFMCWレーダシステムにおいても、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正することが可能となる。   According to the above configuration, even in an FMCW radar system that transmits and receives intermittently, it is possible to correct an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end.

本発明に係るFMCWレーダシステムの制御用プログラムは、ターゲットに向けて放射する送信波を生成する送信部と、前記送信波を空中に放射し、前記ターゲットにより反射された送信波である反射波を受信波として受信するアンテナと、前記受信波に基づいて前記ターゲットに関する情報を抽出する受信部と、前記送信波を前記アンテナに出力し、前記受信波を前記受信部に出力するアンテナ共用部と、前記送信部および前記受信部を制御する制御部と、を具備し、前記送信部が、ローカル信号を発生するローカル信号発生部と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生部と、前記ローカル信号と前記チャープ信号を混合して前記送信波とする送信側ミクサと、を備え、前記受信部が、前記送信波が前記アンテナ共用部の入力端で反射して生じるリーク波と前記受信波とを混合してビート波を生成する受信側ミクサと、前記ビート波の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、を備えるFMCWレーダシステムの制御プログラムであって、前記制御部を、前記ターゲット情報信号に含まれる前記アンテナの入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正し、補正後信号を生成する誤差補正部と、補正後信号から前記ターゲットに関する情報を抽出するターゲット情報抽出部と、して機能させる構成を有する。   A control program for an FMCW radar system according to the present invention includes: a transmission unit that generates a transmission wave that radiates toward a target; and a reflected wave that is a transmission wave that radiates the transmission wave in the air and is reflected by the target. An antenna that receives the received wave; a receiving unit that extracts information on the target based on the received wave; an antenna sharing unit that outputs the transmitted wave to the antenna and outputs the received wave to the receiving unit; A control unit that controls the transmission unit and the reception unit, wherein the transmission unit generates a local signal that generates a local signal, a chirp signal generation unit that generates a chirp signal, the local signal, and the A transmission-side mixer that mixes chirp signals into the transmission wave, and the reception unit reflects the transmission wave at the input end of the antenna sharing unit. A control program for an FMCW radar system, comprising: a receiving-side mixer that generates a beat wave by mixing the leaked wave and the received wave; and a high-pass filter that removes a low-frequency component of the beat wave, The control unit corrects an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase at the input end of the antenna included in the target information signal, generates an corrected signal, and information about the target from the corrected signal. It has the structure which functions as a target information extraction part to extract.

本発明によれば、受信側ミクサとして2端子シングルエンド型ミクサを適用し、1つのアンテナで間欠的に送受信を行う場合にもターゲット検出能力の劣化を防止することのできるFMCWレーダシステムが提供される。   According to the present invention, there is provided an FMCW radar system capable of preventing deterioration of target detection capability even when a two-terminal single-ended mixer is applied as a receiving-side mixer and intermittent transmission / reception is performed with one antenna. The

アンテナ入力端の反射位相の周波数特性の一例である。It is an example of the frequency characteristic of the reflection phase of an antenna input terminal. 振幅を0、π/4、π/2およびπと変化させたときの距離プロファイルである。It is a distance profile when the amplitude is changed to 0, π / 4, π / 2, and π. 本発明に係るFMCWレーダシステムの機能ブロック線図である。It is a functional block diagram of the FMCW radar system concerning the present invention. 本発明に係るFMCWレーダシステムのハードウエア構成図である。It is a hardware block diagram of the FMCW radar system which concerns on this invention. 本発明の第1の実施形態に係る補正部およびターゲット情報抽出部の機能ブロック線図である。It is a functional block diagram of the correction | amendment part and target information extraction part which concern on the 1st Embodiment of this invention. ゼロパッディングの概念図である。It is a conceptual diagram of zero padding. 第1の実施例の効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect of the 1st example. 本発明の第2の実施形態に係る補正部の機能ブロック線図である。It is a functional block diagram of the correction | amendment part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るターゲット情報抽出部および第2の補正部の機能ブロック線図である。It is a functional block diagram of the target information extraction part and 2nd correction | amendment part which concern on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明に係るFMCWレーダシステムでアンテナのビーム方向制御と送受信とを交互に実行した場合の波形グラフである。It is a waveform graph at the time of performing alternately the beam direction control and transmission / reception of an antenna with the FMCW radar system which concerns on this invention. チャープ信号発生部で生成される送信信号の時間的変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the transmission signal produced | generated by a chirp signal generation | occurrence | production part. 従来のFMCWレーダシステムの概略構成図および波形図である。It is a schematic block diagram and a waveform diagram of a conventional FMCW radar system.

まず、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性の影響について検討する。
FMCWレーダにおいて、送信波であるチャープ信号の中心周波数をf、掃引帯域幅をB、掃引時間をTとすると、送信波の周波数f(t)は、[数1]で表される。
First, the influence of the frequency characteristics of the reflection phase at the antenna input end is examined.
In the FMCW radar, assuming that the center frequency of the chirp signal, which is a transmission wave, is f C , the sweep bandwidth is B, and the sweep time is T, the frequency f (t) of the transmission wave is expressed by [Equation 1].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

そして、送信波の位相は角周波数を時間積分することにより得られ、[数2]で表すことができる。   The phase of the transmission wave is obtained by time-integrating the angular frequency and can be expressed by [Equation 2].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

FMCWレーダからターゲットまでの距離をRとすれば、受信波の位相は[数3]により表すことができる。   If the distance from the FMCW radar to the target is R, the phase of the received wave can be expressed by [Equation 3].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

一方、送信信号がアンテナ入力端で反射して発生するリーク波は、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性により影響を受けるため、リーク波の位相は[数4]および[数5]で表される。   On the other hand, the leaky wave generated when the transmission signal is reflected at the antenna input end is affected by the frequency characteristics of the reflection phase at the antenna input end, so the phase of the leaky wave is expressed by [Equation 4] and [Equation 5]. The

Figure 2013137268
Figure 2013137268
Figure 2013137268
Figure 2013137268

このリーク波をローカル信号として、受信信号と混合して得られるビート波の位相は、受信信号と漏れ信号の位相差となり、[数6]で表すことができる。   The phase of the beat wave obtained by mixing this leak wave as a local signal with the received signal is the phase difference between the received signal and the leak signal, and can be expressed by [Equation 6].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

すなわち、送信信号を分岐してローカル信号とする場合あるいは独立の局部発信回路を有する場合と異なり、リーク波をローカル信号として使用する場合にはビート波もアンテナ入力端の反射位相の周波数特性により影響を受けることが判る。
ビート波の瞬間角周波数は、[数6]を時間微分した[数7]により表される。
In other words, when using a leaky wave as a local signal, the beat wave is also affected by the frequency characteristics of the reflection phase at the antenna input end, unlike when the transmission signal is branched to be a local signal or has an independent local oscillator circuit. It is understood that it receives.
The instantaneous angular frequency of the beat wave is expressed by [Expression 7] obtained by time-differentiating [Expression 6].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

ここで、右辺第1項はターゲットまでの距離により定まるビート波の周波数であり、右辺第2項はアンテナ入力端の反射位相の周波数特性による影響を示している。
アンテナ入力端の反射位相の周波数特性が平坦であれば右辺第2項は零となるが、一般的にはアンテナ入力端のインピーダンスの周波数特性は平坦でないので、第2項は零とはならない。
Here, the first term on the right side is the frequency of the beat wave determined by the distance to the target, and the second term on the right side shows the influence of the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end.
If the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end is flat, the second term on the right side becomes zero. However, generally, the frequency characteristic of the impedance at the antenna input end is not flat, so the second term does not become zero.

このため、ビート波をフーリエ変換して得られるスペクトラム(距離プロファイル)からターゲットまでの距離を検出する際に、ピークが不鮮明となり、分解能が低下するおそれが生じる。
ここで、リーク波の影響を具体的な数値により検討するために、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性を[数8]によりモデル化する。
For this reason, when detecting the distance from the spectrum (distance profile) obtained by Fourier transform of the beat wave to the target, the peak becomes unclear and the resolution may be lowered.
Here, in order to examine the influence of the leak wave by specific numerical values, the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end is modeled by [Equation 8].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

なお、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性は、その一次微分が単調増加関数あるいは単調減少関数となる簡易なモデルを使用すれば十分である。
ここで、図1はA=π/4、T=2.73(マイクロ秒)としたときのアンテナ入力端の反射位相の周波数特性であり、送信信号f(t)が中心周波数fであるときに最大位相となる。
For the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end, it is sufficient to use a simple model whose first derivative is a monotone increasing function or a monotone decreasing function.
Here, FIG. 1 shows the frequency characteristics of the reflection phase of the antenna input end when A = π / 4 and T = 2.73 (microseconds), and the transmission signal f (t) is the center frequency f C. Sometimes the maximum phase.

図2はA=0、π/4、π/2およびπと変化させたときの距離プロファイルである。なお、A=0の場合はアンテナ入力端の反射位相の周波数特性は平坦となる。
図2から判るように、A=π/4の場合は、サイドロープがわずかに上昇するものの距離プロファイルの形状はほとんど変化ない。A=π/2の場合は、利得が約1dB減少し、サイドローブも上昇する。A=πの場合は、利得が約4dB減少し、距離プロファイルの形状も大きく変化し、影響が大きい。
以下アンテナ入力端の反射位相の周波数特性の影響を回避する方法を実施例により説明する。
FIG. 2 shows distance profiles when A = 0, π / 4, π / 2, and π. When A = 0, the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end is flat.
As can be seen from FIG. 2, when A = π / 4, the shape of the distance profile hardly changes although the side rope slightly rises. When A = π / 2, the gain decreases by about 1 dB and the side lobe also increases. When A = π, the gain decreases by about 4 dB, the shape of the distance profile changes greatly, and the influence is great.
Hereinafter, a method for avoiding the influence of the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end will be described with reference to an embodiment.

図3は本発明に係るFMCWレーダシステムの機能ブロック線図である。
すなわち、本発明に係るFMCWレーダシステム1は、ターゲットTGに向けて放射する送信波を生成する送信部2と、送信波を空中に放射しターゲットTGにより反射された送信波である反射波を受信信号として受信するアンテナ3と、受信信号に基づいてターゲットに関する情報を抽出する受信部4と、送信波をアンテナ3に出力し受信波を受信部4に出力するアンテナ共用部5と、を備える。
FIG. 3 is a functional block diagram of the FMCW radar system according to the present invention.
That is, the FMCW radar system 1 according to the present invention receives a transmission unit 2 that generates a transmission wave radiated toward the target TG, and a reflected wave that is a transmission wave that is radiated in the air and reflected by the target TG. An antenna 3 that receives as a signal, a receiving unit 4 that extracts information about the target based on the received signal, and an antenna sharing unit 5 that outputs a transmission wave to the antenna 3 and outputs a reception wave to the receiving unit 4 are provided.

そして、送信部2は、ローカル信号を発生するローカル信号発生部21と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生部22と、ローカル信号とチャープ信号を混合して送信波とする送信側ミクサ23と、ローカル信号発生部21およびチャープ信号発生部22を制御する送信側制御部24と、を備える。   The transmission unit 2 includes a local signal generation unit 21 that generates a local signal, a chirp signal generation unit 22 that generates a chirp signal, a transmission-side mixer 23 that mixes the local signal and the chirp signal to generate a transmission wave, A transmission-side control unit 24 that controls the local signal generation unit 21 and the chirp signal generation unit 22.

また、受信部4は、リーク波および受信信号を増幅する高周波増幅部40と、リーク波と受信信号を混合してビート波を生成する2端子シングルエンド型の受信側ミクサ41と、ビート波の低周波成分を除去するHPF42と、ターゲット情報信号に含まれるアンテナ入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正し補正後信号を生成する誤差補正部43と、補正後信号から前記ターゲットに関する情報を抽出するターゲット情報抽出部と、を備える。   The reception unit 4 includes a high-frequency amplification unit 40 that amplifies the leak wave and the reception signal, a two-terminal single-ended reception-side mixer 41 that generates a beat wave by mixing the leak wave and the reception signal, and a beat wave An HPF 42 that removes low frequency components, an error correction unit 43 that corrects an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase of the antenna input included in the target information signal and generates a corrected signal, and the target from the corrected signal A target information extraction unit for extracting information.

図4は本発明に係るFMCWレーダシステムのハードウエア構成図である。
すなわち、本発明に係るFMCWレーダシステム1は、ローカル信号発生部21、送信側ミクサ23、アンテナ3、受信側ミクサ41、HPF42、アンテナ共用部5、およびマイクロコンピュータ6から構成されている。
そして、チャープ信号発生部22、送信側制御部24、誤差補正部43およびターゲット情報抽出部44はマイクロコンピュータ6内に組み込まれるプログラムによりソフトウエア的に構成される。
FIG. 4 is a hardware configuration diagram of the FMCW radar system according to the present invention.
That is, the FMCW radar system 1 according to the present invention includes a local signal generation unit 21, a transmission-side mixer 23, an antenna 3, a reception-side mixer 41, an HPF 42, an antenna sharing unit 5, and a microcomputer 6.
The chirp signal generation unit 22, the transmission side control unit 24, the error correction unit 43, and the target information extraction unit 44 are configured by software by a program incorporated in the microcomputer 6.

なお、マイクロコンピュータ6は、たとえば、バス61を中心に、CPU62、メモリ63、操作部64、ターゲット情報表示部65およびレーダインターフェイス(I/F)66が相互に結合された構成を有する。   The microcomputer 6 has a configuration in which, for example, a CPU 61, a memory 63, an operation unit 64, a target information display unit 65, and a radar interface (I / F) 66 are coupled to each other around a bus 61.

ここで、CPU62はFMCWレーダシステム1の動作を制御する制御プログラムを実行するものであり、メモリ63は制御プログラムを記憶するとともにCPU62の処理結果を記憶するものであり、操作部64およびターゲット情報表示部65はマン・マシーンI/Fとして機能するものであり、レーダI/F66はローカル信号発生部21、送信側ミクサ23、アンテナ3、受信側ミクサ41、HPF42およびアンテナ共用部5に対して動作指令を出力するとともにこれらからのフィードバック信号をマイクロコンピュータ6に取り込むためのものである。   Here, the CPU 62 executes a control program for controlling the operation of the FMCW radar system 1, and the memory 63 stores the control program and the processing result of the CPU 62. The operation unit 64 and the target information display are displayed. The unit 65 functions as a man-machine I / F, and the radar I / F 66 operates with respect to the local signal generation unit 21, the transmission side mixer 23, the antenna 3, the reception side mixer 41, the HPF 42, and the antenna sharing unit 5. This is for outputting commands and taking in feedback signals from these to the microcomputer 6.

[第1の実施形態]
図5は、本発明の第1の実施形態に係る誤差補正部43およびターゲット情報抽出部44の機能ブロック線図であって、誤差補正部43はHPF42の後段に、ターゲット情報抽出部44は誤差補正部43の後段に配置される。
誤差補正部43は、FFT部431、ゼロパッディング部432、IFFT部433、補正係数算出部434、および乗算部435から構成される。
なお、特許請求の範囲の順変換部、零置換部および逆変換部は、それぞれ、FFT部431、ゼロパッディング部432およびIFFT部433に対応している。
[First Embodiment]
FIG. 5 is a functional block diagram of the error correction unit 43 and the target information extraction unit 44 according to the first embodiment of the present invention. The error correction unit 43 is a stage subsequent to the HPF 42, and the target information extraction unit 44 is an error. It is arranged at the subsequent stage of the correction unit 43.
The error correction unit 43 includes an FFT unit 431, a zero padding unit 432, an IFFT unit 433, a correction coefficient calculation unit 434, and a multiplication unit 435.
Note that the forward conversion unit, the zero substitution unit, and the inverse conversion unit in the claims correspond to the FFT unit 431, the zero padding unit 432, and the IFFT unit 433, respectively.

前述したように、補正部43およびターゲット情報抽出部44は、CPU62内にソフトウエア的に構成される。
FFT部431は、HPF42の出力であるビート波sIF(t)をレーダI/F66を介して読み込み、フーリエ変換して周波数領域の信号に変換する。
ここで、ビート波sIF(t)は[数6]で表される位相を有する余弦波であって、[数9]で表すことができる。
As described above, the correction unit 43 and the target information extraction unit 44 are configured in software in the CPU 62.
The FFT unit 431 reads the beat wave s IF (t), which is the output of the HPF 42, via the radar I / F 66, and performs Fourier transform to convert it into a frequency domain signal.
Here, the beat wave s IF (t) is a cosine wave having a phase expressed by [Equation 6], and can be expressed by [Equation 9].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

[数8]のフーリエ変換SIF(f)は、[数10]で表される。 The Fourier transform S IF (f) of [Equation 8] is expressed by [Equation 10].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

ゼロパッディング部432は、SIF(f)の周波数fが負の部分をゼロに置換(ゼロパッディング)する。
ゼロパッディングとは、図6の概念図に示すように周波数fが負の部分(太枠で囲まれた部分)の値を零に置換する処理であり、[数11]で表される。
The zero padding unit 432 replaces the negative part of the frequency f of S IF (f) with zero (zero padding).
Zero padding is a process of replacing the value of the portion where the frequency f is negative (portion surrounded by a thick frame) with zero as shown in the conceptual diagram of FIG.

Figure 2013137268
Figure 2013137268

IFFT部433は、ゼロパッディング後の信号S'IF(f)を逆フーリエ変換して時間領域の信号とする。
逆フーリエ変換後の信号、すなわちIFFT部433の出力s'IF(t)は[数12]で表される。
The IFFT unit 433 performs inverse Fourier transform on the signal S ′ IF (f) after zero padding to obtain a time domain signal.
The signal after the inverse Fourier transform, that is, the output s ′ IF (t) of the IFFT unit 433 is expressed by [Equation 12].

Figure 2013137268
Figure 2013137268

補正係数算出部434は、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性に基づき、[数13]により補正係数h(t)を算出する。   The correction coefficient calculation unit 434 calculates the correction coefficient h (t) from [Equation 13] based on the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end.

Figure 2013137268
Figure 2013137268

なお、アンテナ入力端の反射周波数特性Φ(f)は、ベクトルネットワークアナライザ等を使用して測定可能である。
そして、乗算部435は、逆フーリエ返還後の信号s'IF(t)と補正係数h(t)を乗算し、[数14]で表される補正後信号s"IF(t)を出力する。
The reflection frequency characteristic Φ A (f) at the antenna input end can be measured using a vector network analyzer or the like.
Then, the multiplication unit 435 multiplies the signal s ′ IF (t) after the inverse Fourier return and the correction coefficient h (t), and outputs a corrected signal s ″ IF (t) expressed by [Equation 14]. .

Figure 2013137268
Figure 2013137268

[数14]から判るように、補正後信号s"IF(t)には、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性成分は含まれていない。
ターゲット情報抽出部44で、補正後信号s"IF(t)を再度フーリエ変換することにより、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性の影響を排除した正確な距離プロファイルが得られる。
正確な距離プロファイルは、ターゲット情報表示部65に出力される。
As can be seen from [Equation 14], the corrected signal s ″ IF (t) does not include the frequency characteristic component of the reflection phase at the antenna input end.
The target information extraction unit 44 re-Fourier-transforms the corrected signal s ″ IF (t), thereby obtaining an accurate distance profile that eliminates the influence of the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end.
The accurate distance profile is output to the target information display unit 65.

図7は本実施例の効果を示すグラフであって、アンテナ入力端の反射周波数特性が平坦であるときの距離プロファイル(理想プロファイル)、補正前の距離プロファイルおよび補正後の距離プロファイルを示す。
図7において補正後の距離プロファイルと理想プロファイルとは一致し、本発明に係る補正が有効であることが理解できる。
FIG. 7 is a graph showing the effect of the present embodiment, and shows a distance profile (ideal profile) when the reflection frequency characteristic of the antenna input end is flat, a distance profile before correction, and a distance profile after correction.
In FIG. 7, the corrected distance profile matches the ideal profile, and it can be understood that the correction according to the present invention is effective.

[第2の実施形態]
図8は、本発明の第2の実施形態に係る誤差補正部43およびターゲット情報抽出部44の機能ブロック線図であって、誤差補正部43はディレイ部436、FIRフィルタ部437、補正係数算出部434および乗算部435から構成される。
FIRフィルタ部437は、HPF42の出力であるビート波sIF(t)をレーダI/F66を介して読み込み、全周波数帯域にわたって位相を90度遅延させて、第1の実施形態における逆フーリエ変換後の時間領域虚数部に相当する信号を算出する。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a functional block diagram of the error correction unit 43 and the target information extraction unit 44 according to the second embodiment of the present invention. The error correction unit 43 includes a delay unit 436, an FIR filter unit 437, and a correction coefficient calculation. A unit 434 and a multiplication unit 435 are included.
The FIR filter unit 437 reads the beat wave s IF (t) that is the output of the HPF 42 via the radar I / F 66, delays the phase by 90 degrees over the entire frequency band, and performs the inverse Fourier transform in the first embodiment. A signal corresponding to the imaginary part of the time domain is calculated.

ディレイ部436は、HPF42の出力であるターゲット情報信号sIF(t)をFIRフィルタ部437での演算時間に相当する時間だけ遅延させて、第1の実施形態におけるゼロパッディング後の時間領域実数部に相当する信号を算出する。
なお、特許請求の範囲における遅延部および移相部は、それぞれ、ディレイ部436およびFIRフィルタ部437に対応している。
以後の補正係数算出部434、乗算部435およびターゲット情報抽出部44における処理は第1の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
第2の実施形態は、時間領域でターゲット情報信号を処理し、最後に周波数領域へ変換し、距離プロファイルを得るものである。
The delay unit 436 delays the target information signal s IF (t), which is the output of the HPF 42, by a time corresponding to the calculation time in the FIR filter unit 437, and the time domain real number after zero padding in the first embodiment. A signal corresponding to the part is calculated.
Note that the delay unit and the phase shift unit in the claims correspond to the delay unit 436 and the FIR filter unit 437, respectively.
Subsequent processing in the correction coefficient calculation unit 434, multiplication unit 435, and target information extraction unit 44 is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
In the second embodiment, the target information signal is processed in the time domain, and finally converted into the frequency domain to obtain a distance profile.

[第3の実施形態]
第1の実施形態においては、周波数領域でゼロパッディング後にいったん時間領域の信号に変換し、補正係数を乗算して、再度周波数領域への変換を行っている。
周知のように、時間領域の乗算は周波数領域の畳み込み積分と同じであるので、ゼロパッディング後の周波数領域の信号と[数5]で表されるアンテナ入力端の反射周波数特性のフーリエ変換を畳込み積分することによっても正確な距離プロファイルを得ることが可能である。
[Third Embodiment]
In the first embodiment, after zero padding in the frequency domain, the signal is once converted into a time domain signal, multiplied by a correction coefficient, and converted to the frequency domain again.
As is well known, since time domain multiplication is the same as frequency domain convolution, the frequency domain signal after zero padding and the Fourier transform of the reflected frequency characteristic of the antenna input terminal expressed by [Equation 5] are calculated. An accurate distance profile can also be obtained by convolution integration.

図9は、本発明の第3の実施形態に係るターゲット情報抽出部44および第2の誤差補正部45の機能ブロック線図である。
すなわち、ターゲット情報抽出部44はHPF42の後段に、第2の誤差補正部45はターゲット情報抽出部44の後段に配置される。
FIG. 9 is a functional block diagram of the target information extraction unit 44 and the second error correction unit 45 according to the third embodiment of the present invention.
In other words, the target information extraction unit 44 is arranged downstream of the HPF 42, and the second error correction unit 45 is arranged downstream of the target information extraction unit 44.

第2の誤差補正部45はゼロパッディング部432、周波数領域補正係数算出部451および畳み込み積算部452を備える。
ターゲット情報抽出部44は、HPF42の出力であるターゲット情報信号sIF(t)を[数9]で表される周波数領域SIF(f)の信号に変換する。
第2の補正部45のゼロパッディング部432は第1の実施形態と同一であり、[数9]で表される周波数領域の信号に[数10]で表されるゼロパッディングを行い、ゼロパッディング後の信号S'IF(f)を出力する。
The second error correction unit 45 includes a zero padding unit 432, a frequency domain correction coefficient calculation unit 451, and a convolution integration unit 452.
The target information extraction unit 44 converts the target information signal s IF (t), which is the output of the HPF 42, into a signal in the frequency domain S IF (f) expressed by [Equation 9].
The zero padding unit 432 of the second correction unit 45 is the same as that of the first embodiment, and performs zero padding represented by [Equation 10] on the frequency domain signal represented by [Equation 9]. The signal S ′ IF (f) after zero padding is output.

周波数領域補正係数算出部451は、アンテナ入力端の反射移相の周波数特性Φ(f)に基づいて周波数領域補正係数H(f)を算出する。
畳み込み積算部452は、ゼロパッディング後の信号S'IF(f)と周波数領域補正係数H(f)との畳み込み積分を行い、アンテナ入力端の反射移相の周波数特性Φ(f)に起因する誤差が取り除かれた正確な距離プロファイルを出力する。
第3の実施形態は、ターゲット情報信号を周波数領域で処理するものであり、直接正確な距離プロファイルを得ることができる。
The frequency domain correction coefficient calculation unit 451 calculates the frequency domain correction coefficient H (f) based on the frequency characteristic Φ A (f) of the reflection phase shift at the antenna input end.
The convolution integration unit 452 performs convolution integration of the signal S ′ IF (f) after zero padding and the frequency domain correction coefficient H (f) to obtain the frequency characteristic Φ A (f) of the reflection phase shift at the antenna input end. An accurate distance profile from which the error caused by the error is removed is output.
In the third embodiment, the target information signal is processed in the frequency domain, and an accurate distance profile can be obtained directly.

[第4の実施形態]
上記の実施例で説明したFMCWレーダシステムはアンテナの指向性を固定して使用することを前提としているが、本発明はアンテナのビーム方向制御と送受信とを交互に行うFMCWレーダシステムにも、適用可能である。
[Fourth Embodiment]
The FMCW radar system described in the above embodiment is based on the premise that the antenna directivity is fixed. However, the present invention is also applicable to an FMCW radar system that alternately performs antenna beam direction control and transmission / reception. Is possible.

図10は本発明に係るFMCWレーダシステムでアンテナのビーム方向制御と送受信とを交互に実行した場合の波形グラフであって、(A)は送受信のタイミングを、(B)は送信波波形を、(C)は受信側ミクサの出力波形を、(D)はHPFの出力波形を示す。   FIG. 10 is a waveform graph when the beam direction control of the antenna and transmission / reception are alternately executed in the FMCW radar system according to the present invention, where (A) shows the transmission / reception timing, (B) shows the transmission wave waveform, (C) shows the output waveform of the receiving side mixer, and (D) shows the output waveform of the HPF.

すなわち、アンテナのビーム方向制御と送受信とを交互に実行する場合には、送信開始時点および終了時点において受信側ミクサ41の出力の直流成分がステップ状に変化する。
直流成分のステップ状変化は高周波成分を含むため、HPF42の出力にはパルス状の波形(リンギング)が発生する。
このためビート波がリンギングに埋没してしまい、ターゲット検出能力が低下するおそれがある。
That is, when the antenna beam direction control and the transmission / reception are performed alternately, the DC component of the output of the reception-side mixer 41 changes stepwise at the transmission start time and the transmission end time.
Since the step-like change of the DC component includes a high-frequency component, a pulse-like waveform (ringing) is generated at the output of the HPF 42.
For this reason, the beat wave is buried in the ringing, and the target detection capability may be reduced.

そこで、リンギングによるターゲット検出能力の低下を回避するために、本出願人はチャープ信号の前に振幅漸増信号を付加し、チャープ信号の後に振幅漸減信号を付加することをすでに提案している(特願2011−037272号)。   Therefore, in order to avoid a decrease in target detection capability due to ringing, the present applicant has already proposed that an amplitude increasing signal is added before the chirp signal and an amplitude decreasing signal is added after the chirp signal (particularly, Application No. 2011-037272).

図11はチャープ信号発生部22で生成される送信信号の時間的変化を示すグラフであって、(E)は波形、(F)は周波数、(G)は振幅の時間的変化を示している。
すなわち、振幅増大信号発生時には、送信信号の周波数が(f−B/2)であって、その振幅は零から所定の振幅Aまで徐々に増大する。
チャープ信号発生時には、送信信号の振幅は所定振幅Aに維持され、その周波数は初期周波数(f−B/2)から最終周波数(f+B/2)まで時間とともに変化する。
そして、振幅漸減信号発生時には、送信信号の周波数が(f+B/2)であって、その振幅は所定の振幅Aから零まで徐々に減少する。
FIG. 11 is a graph showing temporal changes in the transmission signal generated by the chirp signal generator 22, wherein (E) shows the waveform, (F) shows the frequency, and (G) shows the temporal change in amplitude. .
That is, when an amplitude increase signal is generated, the frequency of the transmission signal is (f c -B / 2), and the amplitude gradually increases from zero to a predetermined amplitude A.
When the chirp signal is generated, the amplitude of the transmission signal is maintained at a predetermined amplitude A, and the frequency changes with time from the initial frequency (f c −B / 2) to the final frequency (f c + B / 2).
When the amplitude gradually decreasing signal is generated, the frequency of the transmission signal is (f c + B / 2), and the amplitude gradually decreases from the predetermined amplitude A to zero.

このようなアンテナのビーム方向制御と送受信とを交互に実行するFMCWレーダシステムに対して第1ないし第3実施形態を適用することにより、間欠的に送受信を実行することにより生じるリンギングに起因する検出能力の低下を抑制できるだけでなく、アンテナ入力端の反射位相の周波数特性に起因する検出能力の低下をも低減することができる。   By applying the first to third embodiments to such an FMCW radar system that alternately executes beam direction control and transmission / reception of antennas, detection due to ringing caused by intermittent transmission / reception is performed. Not only can the reduction in capability be suppressed, but also the reduction in detection capability due to the frequency characteristic of the reflection phase at the antenna input end can be reduced.

本発明に係るFMCWレーダシステムは、リーク波をローカル信号として使用する場合にもターゲット検出能力の劣化を防止することができ、産業上有用である。   The FMCW radar system according to the present invention can prevent deterioration of target detection capability even when a leak wave is used as a local signal, and is industrially useful.

1...本発明に係るFMCWレーダシステム
2...送信部
3...アンテナ
4...受信部
5...アンテナ共用部
6...マイクロコンピュータ
21...ローカル信号発生部
22...チャープ信号発生部
23...送信側ミクサ
24...送信側制御部
40...高周波増幅部
41...受信側ミクサ
42...HPF
43...誤差補正部
44...ターゲット情報抽出部
61...バス
62...CPU
63...メモリ
64...操作部
65...ターゲット情報表示部
66...レーダインターフェイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... FMCW radar system 2 ... Transmitter 3 ... Antenna 4 ... Receiver 5 ... Antenna shared unit 6 ... Microcomputer 21 ... Local signal generator 22 ... chirp signal generator 23 ... transmitter mixer 24 ... transmitter controller 40 ... high frequency amplifier 41 ... receiver mixer 42 ... HPF
43 ... Error correction unit 44 ... Target information extraction unit 61 ... Bus 62 ... CPU
63 ... Memory 64 ... Operation unit 65 ... Target information display unit 66 ... Radar interface

Claims (5)

ターゲットに向けて放射する送信波を生成する送信部と、
前記送信波を空中に放射し、前記ターゲットにより反射された送信波である反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波に基づいて前記ターゲットに関する情報を抽出する受信部と、
前記送信波を前記アンテナに出力し、前記受信波を前記受信部に出力するアンテナ共用部と、を備えるFMCWレーダシステムであって、
前記送信部が、ローカル信号を発生するローカル信号発生部と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生部と、前記ローカル信号と前記チャープ信号を混合して前記送信波とする送信側ミクサと、前記ローカル信号発生部および前記チャープ信号発生部を制御する送信側制御部と、を備え、
前記受信部が、前記送信波が前記アンテナの入力端で反射して生じるリーク波と前記受信波とを混合してビート波を生成する受信側ミクサと、前記ビート波の低周波成分を除去し、ターゲット情報信号を生成するハイパスフィルタと、前記ターゲット情報信号に含まれる前記アンテナの入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正し、補正後信号を生成する誤差補正部と、補正後信号から前記ターゲットに関する情報を抽出するターゲット情報抽出部と、を備えるFMCWレーダシステム。
A transmitter for generating a transmission wave radiated toward the target;
An antenna that radiates the transmitted wave into the air and receives a reflected wave that is a transmitted wave reflected by the target as a received wave;
A receiving unit that extracts information on the target based on the received wave;
An FMCW radar system comprising: an antenna sharing unit that outputs the transmission wave to the antenna and outputs the reception wave to the reception unit;
The transmitter comprises a local signal generator for generating a local signal, a chirp signal generator for generating a chirp signal, a transmitter mixer for mixing the local signal and the chirp signal into the transmission wave, and the local signal A signal generation unit and a transmission side control unit for controlling the chirp signal generation unit,
The receiving unit removes a low-frequency component of the beat wave, and a receiving-side mixer that generates a beat wave by mixing the leaked wave generated when the transmitted wave is reflected at the input end of the antenna and the received wave. A high-pass filter that generates a target information signal, an error correction unit that corrects an error caused by a frequency characteristic of a reflection phase of the input end of the antenna included in the target information signal, and generates a corrected signal; A FMCW radar system comprising: a target information extraction unit that extracts information about the target from a signal.
前記誤差補正部が、
前記ターゲット情報信号を周波数領域ターゲット情報信号に変換する順変換部と、
前記周波数領域ターゲット情報信号の負の周波数部分を零に置換し、周波数領域補正対象信号を出力する零置換部と、
前記周波数領域補正対象信号を時間領域補正対象信号に逆変換する逆変換部と、
予め測定された前記アンテナ入力端の反射位相の周波数特性に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記時間領域補正対象信号と前記補正係数を乗算して、時間領域補正後信号を出力する乗算部と、を含む請求項1に記載のFMCWレーダシステム。
The error correction unit is
A forward conversion unit for converting the target information signal into a frequency domain target information signal;
Replacing the negative frequency part of the frequency domain target information signal with zero and outputting a frequency domain correction target signal; and
An inverse transform unit that inversely transforms the frequency domain correction target signal into a time domain correction target signal;
A correction coefficient calculation unit that calculates a correction coefficient based on the frequency characteristic of the reflection phase of the antenna input terminal measured in advance;
The FMCW radar system according to claim 1, further comprising: a multiplication unit that multiplies the time domain correction target signal and the correction coefficient and outputs a time domain corrected signal.
前記誤差補正部が、
前記ターゲット情報信号の位相を全周波数範囲において90度移相し、時間領域補正対象信号の虚数成分を出力する移相部と、
前記ターゲット情報信号を前記移相部における移相処理時間だけ遅延させ、時間領域補正対象信号の実数成分を出力する遅延部と、
予め測定された前記反射特性に基づいて補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記時間領域補正対象信号の虚数成分および実数成分を合成した時間領域補正対象ビート波と前記補正係数を乗算して、時間領域補正後信号を出力する乗算部と、を含む請求項1に記載のFMCWレーダシステム。
The error correction unit is
A phase shift unit that shifts the phase of the target information signal by 90 degrees in the entire frequency range, and outputs an imaginary component of the time domain correction target signal;
A delay unit that delays the target information signal by a phase shift processing time in the phase shift unit and outputs a real component of a time domain correction target signal;
A correction coefficient calculation unit that calculates a correction coefficient based on the reflection characteristics measured in advance;
The multiplication part which multiplies the said correction coefficient by the time domain correction object beat wave which synthesize | combined the imaginary number component and the real number component of the said time domain correction object signal, and outputs the signal after a time domain correction | amendment. FMCW radar system.
前記送信側制御部が間欠的に送受信開始指令を出力する送受信開始指令出力部を備え、
前記チャープ信号発生部が、前記送受信開始指令の読み込み後に、振幅が零から所定の振幅まで徐々に大きくなる振幅漸増信号、前記所定の振幅で周波数が所定の範囲で連続的に変化するチャープ信号、および振幅が前記所定の振幅から零まで徐々に小さくなる振幅漸減送信信号を順次出力するものである請求項1から3のいずれか一項に記載のFMCWレーダシステム。
The transmission-side control unit includes a transmission / reception start command output unit that intermittently outputs a transmission / reception start command,
The chirp signal generation unit, after reading the transmission / reception start command, an amplitude gradually increasing signal whose amplitude gradually increases from zero to a predetermined amplitude, a chirp signal whose frequency continuously changes in a predetermined range at the predetermined amplitude, The FMCW radar system according to any one of claims 1 to 3, wherein an amplitude gradually decreasing transmission signal whose amplitude gradually decreases from the predetermined amplitude to zero is sequentially output.
ターゲットに向けて放射する送信波を生成する送信部と、
前記送信波を空中に放射し、前記ターゲットにより反射された送信波である反射波を受信波として受信するアンテナと、
前記受信波に基づいて前記ターゲットに関する情報を抽出する受信部と、
前記送信波を前記アンテナに出力し、前記受信波を前記受信部に出力するアンテナ共用部と、
前記送信部および前記受信部を制御する制御部と、を具備し、
前記送信部が、ローカル信号を発生するローカル信号発生部と、チャープ信号を発生するチャープ信号発生部と、前記ローカル信号と前記チャープ信号を混合して前記送信波とする送信側ミクサと、を備え、
前記受信部が、前記送信波が前記アンテナの入力端で反射して生じるリーク波と前記受信波とを混合してビート波を生成する受信側ミクサと、前記ビート波の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、を備えるFMCWレーダシステムの制御プログラムであって、
前記制御部を、前記ターゲット情報信号に含まれる前記アンテナの入力端の反射位相の周波数特性に起因する誤差を補正し、補正後信号を生成する誤差補正部と、補正後信号から前記ターゲットに関する情報を抽出するターゲット情報抽出部と、して機能させるためのFMCWレーダシステムの制御プログラム。
A transmitter for generating a transmission wave radiated toward the target;
An antenna that radiates the transmitted wave into the air and receives a reflected wave that is a transmitted wave reflected by the target as a received wave;
A receiving unit that extracts information on the target based on the received wave;
An antenna sharing unit that outputs the transmission wave to the antenna and outputs the reception wave to the reception unit;
A control unit for controlling the transmission unit and the reception unit,
The transmission unit includes a local signal generation unit that generates a local signal, a chirp signal generation unit that generates a chirp signal, and a transmission-side mixer that mixes the local signal and the chirp signal into the transmission wave. ,
The reception unit removes a low-frequency component of the beat wave, and a reception-side mixer that generates a beat wave by mixing the leaked wave generated by reflection of the transmission wave at the input end of the antenna and the reception wave A control program for an FMCW radar system comprising a high-pass filter,
The control unit corrects an error caused by the frequency characteristic of the reflection phase of the input end of the antenna included in the target information signal, generates an corrected signal, and information on the target from the corrected signal FMCW radar system control program for functioning as a target information extraction unit for extracting
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