JP2017227460A - Unnecessary radiation prevention device and unnecessary radiation prevention method - Google Patents

Unnecessary radiation prevention device and unnecessary radiation prevention method Download PDF

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靖能 沖田
Yasuyoshi Okita
靖能 沖田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device that prevents unnecessary radiation.SOLUTION: An unnecessary radiation prevention device includes: a local oscillator for generating an output signal with a frequency varying over time on the basis of a reference signal from a reference oscillator; and a variable bandpass filter which the output signal from the local oscillator is input into and which lets a signal in a prescribed passage band pass through and output. The passage band is controlled to follow change over time of the frequency of the output signal from the local oscillator and include the frequency.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、不要放射抑制装置、及び、不要放射抑制方法に関する。   The present invention relates to an unnecessary radiation suppressing device and an unnecessary radiation suppressing method.

PLL(Phase Locked Loop)回路を含むレーダ装置が利用されている。当該レーダ装
置は、PLL回路の位相比較器をリファレンスクロックの周波数で動作させる構成であるため、出力信号の周波数からリファレンスクロックの周波数だけ離れた周波数に、不要な放射が発生する。この不要放射は、PLL回路内のローパスフィルタの帯域を狭くするなどの工夫により、抑制することができる。
A radar apparatus including a PLL (Phase Locked Loop) circuit is used. Since the radar apparatus is configured to operate the phase comparator of the PLL circuit at the frequency of the reference clock, unnecessary radiation is generated at a frequency separated from the frequency of the output signal by the frequency of the reference clock. This unnecessary radiation can be suppressed by devising such as narrowing the band of the low-pass filter in the PLL circuit.

特開平10−209714号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-209714

しかしながら、FM変調方式を用いるレーダ装置の場合、出力信号の周波数が変化するため、出力信号の周波数に追従して発生する不要放射の周波数も変化する。一般的な固定帯域のフィルタ回路では、周波数が変化する不要放射のみを選択して取り除くことは困難である。不要放射は、誤ターゲットの検出や、レーダが受信する信号のノイズレベル上昇による信号ノイズ比の劣化を引き起こす恐れがある。   However, in the case of a radar apparatus using the FM modulation method, the frequency of the output signal changes, so the frequency of unnecessary radiation generated following the frequency of the output signal also changes. In a general fixed band filter circuit, it is difficult to select and remove only unnecessary radiation whose frequency changes. Unnecessary radiation may cause detection of an erroneous target and deterioration of a signal-to-noise ratio due to an increase in noise level of a signal received by a radar.

本発明は、不要放射を抑制する装置を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an apparatus for suppressing unwanted radiation.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第1の態様は、
基準発振器からの基準信号に基づいて、時間変化する周波数の出力信号を生成する局部発振器と、
前記局部発振器からの出力信号が入力され、所定の通過帯域の信号を通過させて出力する可変帯域通過フィルタを備え、
前記通過帯域は、前記局部発振器からの前記出力信号の周波数の時間変化に追従して、当該周波数を含むように制御される、
不要放射抑制装置とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the first aspect is
A local oscillator that generates an output signal of a time-varying frequency based on a reference signal from a reference oscillator;
An output signal from the local oscillator is input, and includes a variable bandpass filter that passes and outputs a signal of a predetermined passband,
The passband is controlled to include the frequency following the time change of the frequency of the output signal from the local oscillator.
Use unnecessary radiation suppression devices.

開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を行う情報処理装置を含むシステムとして特定されてもよい。   An aspect of the disclosure may be realized by executing a program by an information processing device. That is, the disclosed configuration can be specified as a program for causing the information processing apparatus to execute the processing executed by each unit in the above-described aspect, or a computer-readable recording medium on which the program is recorded. Further, the disclosed configuration may be specified by a method in which the information processing apparatus executes the process executed by each of the above-described units. The configuration of the disclosure may be specified as a system including an information processing apparatus that performs the processing executed by each of the above-described units.

プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくても、並列的または個別に実行される処理を含む。プログラムを記述するステップの一部が省略されてもよい。   The step of describing the program includes processes that are executed in parallel or individually even if they are not necessarily processed in time series, as well as processes that are executed in time series in the described order. Some of the steps describing the program may be omitted.

本発明によれば、不要放射を抑制する装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus which suppresses unnecessary radiation can be provided.

図1は、実施形態に係るレーダ装置の構成例である。FIG. 1 is a configuration example of a radar apparatus according to the embodiment. 図2は、レーダ装置のPLL回路の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL circuit of the radar apparatus. 図3は、PLL回路の出力の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the output of the PLL circuit. 図4は、マイクロストリップ線路の構成例、及び、マイクロストリップ線路の等価回路の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a microstrip line and an example of an equivalent circuit of the microstrip line. 図5は、図4のマイクロストリップ線路の印加電圧と共振周波数との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the applied voltage and the resonance frequency of the microstrip line in FIG. 図6は、マイクロストリップ線路に入力される信号の周波数と、通過特性との関係の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency of a signal input to the microstrip line and the pass characteristic. 図7は、PLL回路の出力信号の周波数、容量可変素子への印加電圧、帯域通過フィルタの通過帯域のピーク周波数の時間依存性の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of time dependency of the frequency of the output signal of the PLL circuit, the voltage applied to the variable capacitance element, and the peak frequency of the pass band of the band pass filter.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment is an exemplification, and the configuration of the invention is not limited to the specific configuration of the disclosed embodiment. In carrying out the invention, a specific configuration according to the embodiment may be adopted as appropriate.

〔実施形態〕
(構成例)
〈レーダ装置の構成例〉
図1は、本実施形態に係るレーダ装置の構成例である。本実施形態に係るレーダ装置1は、車両に搭載され、他の車両、標識、ガードレール等、車両の周囲に存在する物標を検知することに用いることができる。但し、本実施形態に係るレーダ装置1は、車載レーダ装置以外の各種用途(例えば、飛行中の航空機や航行中の船舶の監視等)に用いられてもよい。レーダ装置1は、不要放射抑制装置の一例である。
Embodiment
(Configuration example)
<Configuration example of radar device>
FIG. 1 is a configuration example of a radar apparatus according to this embodiment. The radar apparatus 1 according to the present embodiment is mounted on a vehicle and can be used to detect a target existing around the vehicle, such as another vehicle, a sign, or a guardrail. However, the radar apparatus 1 according to the present embodiment may be used for various uses other than the on-vehicle radar apparatus (for example, monitoring of an aircraft in flight or a ship being navigated). The radar device 1 is an example of an unnecessary radiation suppression device.

レーダ装置1は、基準発振器101、PLL回路102、帯域通過フィルタ103、送信回路104、送信アンテナ105、受信アンテナ106、受信回路107、帯域通過フィルタ108、ミキサ109、BB回路110、制御部111を含む。   The radar apparatus 1 includes a reference oscillator 101, a PLL circuit 102, a band pass filter 103, a transmission circuit 104, a transmission antenna 105, a reception antenna 106, a reception circuit 107, a band pass filter 108, a mixer 109, a BB circuit 110, and a control unit 111. Including.

基準発振器101は、基準の周波数の信号(基準信号)を出力する発振器である。基準発振器101は、基準信号をPLL回路102に出力する。   The reference oscillator 101 is an oscillator that outputs a reference frequency signal (reference signal). The reference oscillator 101 outputs a reference signal to the PLL circuit 102.

PLL回路102は、入力される基準信号にフィードバック制御を加えて、所定の周波数の信号を出力する電子回路である。PLL回路102は、制御部111による制御により、出力信号の周波数を変化させることができる。PLL回路102は、局部発振器の一例である。PLL回路102については後に説明する。   The PLL circuit 102 is an electronic circuit that applies a feedback control to an input reference signal and outputs a signal having a predetermined frequency. The PLL circuit 102 can change the frequency of the output signal under the control of the control unit 111. The PLL circuit 102 is an example of a local oscillator. The PLL circuit 102 will be described later.

帯域通過フィルタ103は、所定の帯域の信号を通過させ、所定の帯域以外の信号を減衰させるフィルタである。帯域通過フィルタ103は、制御部111による制御により、信号を通過させる帯域を変化させることができる。帯域通過フィルタ103は、所定の第1周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタと、所定の第2周波数(>第1周波数)以下の信号を通過させるローパスフィルタとを組み合わせて実現されてもよい。   The band-pass filter 103 is a filter that passes a signal in a predetermined band and attenuates a signal other than the predetermined band. The band pass filter 103 can change the band through which the signal is passed under the control of the control unit 111. The band-pass filter 103 may be realized by combining a high-pass filter that passes a signal of a predetermined first frequency or higher and a low-pass filter that passes a signal of a predetermined second frequency (> first frequency) or lower.

送信回路104は、帯域通過フィルタ103の出力を増幅して、送信信号を生成する回路である。   The transmission circuit 104 is a circuit that amplifies the output of the band pass filter 103 and generates a transmission signal.

送信アンテナ105は、送信回路104で生成された送信信号を送信する。   The transmission antenna 105 transmits the transmission signal generated by the transmission circuit 104.

受信アンテナ106は、送信アンテナ105からの送信信号等が物標等によって反射された信号等を受信する。   The reception antenna 106 receives a signal or the like obtained by reflecting a transmission signal or the like from the transmission antenna 105 by a target or the like.

受信回路107は、受信アンテナで受信された信号を増幅して出力する回路である。   The receiving circuit 107 is a circuit that amplifies and outputs a signal received by the receiving antenna.

帯域通過フィルタ108は、所定の帯域の信号を通過させ、所定の帯域以外の信号を減衰させるフィルタである。帯域通過フィルタ108は、制御部111による制御により、信号を通過させる帯域を変化させることができる。帯域通過フィルタ103、帯域通過フィルタ108は、可変帯域通過フィルタの一例である。   The band pass filter 108 is a filter that passes a signal in a predetermined band and attenuates a signal other than the predetermined band. The band pass filter 108 can change the band through which the signal is passed under the control of the control unit 111. The band pass filter 103 and the band pass filter 108 are examples of variable band pass filters.

ミキサ109は、受信回路107の出力と、帯域通過フィルタ108の出力とを乗算してベースバンド信号を生成し、BB回路110に出力する。   The mixer 109 multiplies the output of the receiving circuit 107 and the output of the band pass filter 108 to generate a baseband signal, and outputs the baseband signal to the BB circuit 110.

BB(Base Band)回路110は、ミキサ109で生成されたベースバンド信号に対す
る所定の処理を行う。
A BB (Base Band) circuit 110 performs predetermined processing on the baseband signal generated by the mixer 109.

制御部111は、PLL回路102から出力される信号の周波数、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108で通過させる帯域を、制御する。制御部111は、例えば、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の容量可変素子に印加する直流電圧を制御する。帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108は、制御部111によって同様に制御される。制御部111は、例えば、コンピュータプログラムに従って信号の演算処理を行うプロセッサや、演算処理に係る情報を記憶するメモリを備えたコンピュータによって実現される。メモリは、コンピュータプログラムや設定値を記憶する補助記憶部や、演算処理に用いる情報を一時的に記憶する主記憶部など、複数のメモリから構成されてもよい。制御部111は、例えば、PLL回路102から出力される信号を、FM−CWレーダやFCMレーダのFM変調信号に制御する。また、制御部111は、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の通過帯域(印加電圧)を、FM変調信号のタイミングにともなって制御する。   The control unit 111 controls the frequency of the signal output from the PLL circuit 102 and the band passed by the band pass filter 103 and the band pass filter 108. For example, the control unit 111 controls the DC voltage applied to the variable capacitance elements of the band pass filter 103 and the band pass filter 108. The band pass filter 103 and the band pass filter 108 are similarly controlled by the control unit 111. The control unit 111 is realized by, for example, a computer that includes a processor that performs signal arithmetic processing according to a computer program and a memory that stores information related to the arithmetic processing. The memory may be composed of a plurality of memories such as an auxiliary storage unit that stores computer programs and setting values, and a main storage unit that temporarily stores information used for arithmetic processing. For example, the control unit 111 controls the signal output from the PLL circuit 102 to an FM modulation signal of FM-CW radar or FCM radar. Further, the control unit 111 controls the pass bands (applied voltages) of the band pass filter 103 and the band pass filter 108 according to the timing of the FM modulation signal.

〈PLL回路の構成例〉
図2は、レーダ装置のPLL回路の構成例を示す図である。レーダ装置1のPLL回路102は、位相比較器201、LPF202、VCO203、分周器204を含む。
<Configuration example of PLL circuit>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL circuit of the radar apparatus. The PLL circuit 102 of the radar apparatus 1 includes a phase comparator 201, an LPF 202, a VCO 203, and a frequency divider 204.

位相比較器201は、基準発振器101から入力される基準信号と、分周器204から入力される参照信号との位相差を電圧に変換して出力する回路である。   The phase comparator 201 is a circuit that converts the phase difference between the reference signal input from the reference oscillator 101 and the reference signal input from the frequency divider 204 into a voltage and outputs the voltage.

LPF(Low Pass Filter)202は、信号のうち、遮断周波数よりも低い周波数の成
分を通過させ、遮断周波数よりも高い周波数の成分を減衰させるフィルタである。LPF202は、位相比較器201からの信号を平滑化する。
An LPF (Low Pass Filter) 202 is a filter that allows a component having a frequency lower than the cutoff frequency to pass therethrough and attenuates a component having a frequency higher than the cutoff frequency. The LPF 202 smoothes the signal from the phase comparator 201.

VCO(Voltage Controlled Oscillator)203は、入力された信号の電圧によって
、出力する信号の周波数を制御する回路である。
A VCO (Voltage Controlled Oscillator) 203 is a circuit that controls the frequency of an output signal according to the voltage of the input signal.

分周器204は、入力された信号の周波数を整数分の1倍の周波数にして、出力する回路である。分周器204の分周する比率を制御することで、PLL回路102が出力する信号の周波数を制御することができる。分周器204には、VCO203の出力が入力される。   The frequency divider 204 is a circuit that outputs an input signal having a frequency that is 1 / integer. By controlling the frequency dividing ratio of the frequency divider 204, the frequency of the signal output from the PLL circuit 102 can be controlled. The output of the VCO 203 is input to the frequency divider 204.

《PLL回路の出力の例》
PLL回路102は、基準発振器101から出力される基準信号と、分周器204から出力される信号とを同期する。分周期204の入力は、VCO203の出力であることから、VCO203の出力信号の周波数は、基準信号の周波数の分周数倍(分周器204が入力信号の周波数をN分の1倍の周波数にする場合、N倍)の周波数となる。分周器203の分周する比率を変化させることで、出力信号の周波数を変化させることができる。
<< Example of PLL circuit output >>
The PLL circuit 102 synchronizes the reference signal output from the reference oscillator 101 and the signal output from the frequency divider 204. Since the input of the division cycle 204 is the output of the VCO 203, the frequency of the output signal of the VCO 203 is a frequency divided by the frequency of the reference signal. N frequency). By changing the frequency dividing ratio of the frequency divider 203, the frequency of the output signal can be changed.

図3は、PLL回路の出力の例を示す図である。図3のグラフの横軸は、出力信号の周波数であり、縦軸は出力信号のレベルである。図3の例では、所望の信号の周波数(基準信号の周波数のN倍)で、出力信号の最も高いピークが現れている。当該ピークの信号がレーダ装置1で出力したい信号である。また、最も高いピークから、基準信号の周波数分離れた位置等に、不要放射のピーク(図3において楕円で囲まれた部分)が現れている(図3において楕円で囲まれた部分)。これらの不要放射のピークは、PLL回路1の特性によって現れる。これらの不要放射のピークは、レーダ装置1から出力させたくない信号である。不要放射のピークの周波数は、所望の信号の周波数が変化するのに伴って、変化する。したがって、周波数固定のバンドパスフィルタ等では、不要放射のピークを除去することは難しい。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the output of the PLL circuit. The horizontal axis of the graph of FIG. 3 is the frequency of the output signal, and the vertical axis is the level of the output signal. In the example of FIG. 3, the highest peak of the output signal appears at the frequency of the desired signal (N times the frequency of the reference signal). The peak signal is a signal that the radar apparatus 1 wants to output. Further, from the highest peak, a peak of unnecessary radiation (portion surrounded by an ellipse in FIG. 3) appears at a position where the frequency of the reference signal is separated (portion surrounded by an ellipse in FIG. 3). These peaks of unnecessary radiation appear due to the characteristics of the PLL circuit 1. These peaks of unnecessary radiation are signals that are not desired to be output from the radar apparatus 1. The frequency of the peak of unwanted radiation changes as the frequency of the desired signal changes. Therefore, it is difficult to remove a peak of unnecessary radiation with a fixed frequency bandpass filter or the like.

〈帯域通過フィルタの構成例〉
帯域通過フィルタ103、帯域通過フィルタ108は、例えば、マイクロストリップ線路によって実現される。マイクロストリップ線路は、一方の面に導体を形成した板状の誘電体の他方の面に線状の導体を形成した構造を有する伝送路である。ここでは、誘電体として、液晶素子が用いられる。液晶素子には、可変の直流電圧が印加される。液晶素子は、印加される電圧によって、誘電率を変化させることができる。マイクロストリップ線路では、誘電体の誘電率が変化することで、通過する電磁波の周波数が変化する。なお、上記の例では帯域通過フィルタ103、帯域通過フィルタ108をマイクロストリップ線路を用いて実現したが、必ずしもマイクロストリップ線路を用いなくてもよく、プリント基板上に後述する可変容量素子等を実装して構成してもよく、また、可変容量素子等を含む集積回路として構成してもよい。
<Configuration example of band-pass filter>
The band pass filter 103 and the band pass filter 108 are realized by, for example, a microstrip line. The microstrip line is a transmission line having a structure in which a linear conductor is formed on the other surface of a plate-like dielectric having a conductor formed on one surface. Here, a liquid crystal element is used as the dielectric. A variable DC voltage is applied to the liquid crystal element. The liquid crystal element can change a dielectric constant according to an applied voltage. In the microstrip line, the frequency of the electromagnetic wave that passes through changes as the dielectric constant of the dielectric changes. In the above example, the band-pass filter 103 and the band-pass filter 108 are realized using a microstrip line. However, the microstrip line is not necessarily used, and a variable capacitance element described later is mounted on a printed circuit board. It may also be configured as an integrated circuit including a variable capacitance element or the like.

帯域通過フィルタ103、帯域通過フィルタ108は、通過帯域を、出力信号の所望の周波数の範囲で変更できるフィルタであればよく、マイクロストリップ線路に限定されるものではない。   The band pass filter 103 and the band pass filter 108 are not limited to a microstrip line as long as the pass band can be changed within a desired frequency range of the output signal.

図4は、マイクロストリップ線路の構成例、及び、マイクロストリップ線路の等価回路の例を示す図である。図4のマイクロストリップ線路は、板状の容量可変素子の、一方の面に導体が形成され、他方の面に線状の導体が形成された構造を有する。容量可変素子には、可変の直流電圧が印加されるように形成される。容量可変素子に印加される直流電圧は、制御部111によって制御される。図4の例では、複数の容量可変素子が配置される。容量可変素子は、印加される電圧を変更することにより、静電容量が変化する。容量可変素子は、例えば、液晶素子である。液晶素子を用いることで、ストリップ線路の一部として可変容量素子を一体的に形成することができ、通過帯域の制御特性が向上し、より効果的に、不要放射を抑制することができる。ただし、容量可変素子は、液晶素子に限定されるものではない。容量可変素子は、印加電圧等によって静電容量が変化する素子であればよく、たとえば可変容量ダイオードなどを用いることもできる。図4のマイクロストリップ線路では、信号が線状導体の左側から入力され、線状導体の右側から出力される。また、図4のマイクロストリップ線路の等価回路は、並列の容量可変コンデンサ及びコイルと、直列の容量可変コンデンサ及びコイルとを組み合わせることにより表される。当該等価回路は、コンデンサとコイルによる共振回路であり、入力される信号のうち共振周波数
近傍の成分を通過させ、共振周波数近傍以外の成分を減衰させる。マイクロストリップ線路の共振周波数は、容量可変素子に印加される電圧に依存する。マイクロストリップ線路の共振周波数は、帯域通過フィルタの通過帯域の通過特性のピークの周波数に相当する。即ち、容量可変素子に印加される電圧を変更することにより帯域通過フィルタの通過帯域を変更することができる。図4のマイクロストリップ線路では、形状や印加電圧に基づく通過帯域外の信号が減衰されて出力される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a microstrip line and an example of an equivalent circuit of the microstrip line. The microstrip line in FIG. 4 has a structure in which a conductor is formed on one surface and a linear conductor is formed on the other surface of the plate-like capacitance variable element. The variable capacitance element is formed such that a variable DC voltage is applied. The DC voltage applied to the capacitance variable element is controlled by the control unit 111. In the example of FIG. 4, a plurality of variable capacitance elements are arranged. The capacitance of the capacitance variable element changes by changing the applied voltage. The capacitance variable element is, for example, a liquid crystal element. By using the liquid crystal element, the variable capacitance element can be integrally formed as a part of the strip line, the control characteristics of the pass band can be improved, and unnecessary radiation can be suppressed more effectively. However, the capacitance variable element is not limited to the liquid crystal element. The capacitance variable element only needs to be an element whose capacitance changes according to an applied voltage or the like. For example, a variable capacitance diode can be used. In the microstrip line in FIG. 4, a signal is input from the left side of the linear conductor and output from the right side of the linear conductor. The equivalent circuit of the microstrip line in FIG. 4 is expressed by combining a parallel variable capacitor and coil and a serial variable capacitor and coil. The equivalent circuit is a resonance circuit composed of a capacitor and a coil, and allows a component near the resonance frequency to pass through the input signal and attenuates components other than the vicinity of the resonance frequency. The resonance frequency of the microstrip line depends on the voltage applied to the variable capacitance element. The resonance frequency of the microstrip line corresponds to the peak frequency of the pass characteristic of the passband of the bandpass filter. That is, the pass band of the band pass filter can be changed by changing the voltage applied to the variable capacitance element. In the microstrip line of FIG. 4, a signal outside the passband based on the shape and applied voltage is attenuated and output.

図5は、図4のマイクロストリップ線路の印加電圧と共振周波数との関係を示す図である。図5のグラフの横軸は、マイクロストリップ線路の容量可変素子への印加電圧であり、縦軸はマイクロストリップ線路の共振周波数である。共振周波数の範囲が出力信号の所望の周波数の範囲となるように、マイクロストリップ線路が設計される。マイクロストリップ線路の設計は、周知の方法が使用され得る。さらに、印加電圧と共振周波数との関係が線形となる共振周波数の範囲が、出力信号の所望の周波数の範囲となるようにマイクロストリップ線路を設計することで、マイクロストリップ線路の共振周波数の制御が容易になる。図5のグラフの例では、線形領域で、印加電圧が増大すると、共振周波数が低下する。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the applied voltage and the resonance frequency of the microstrip line in FIG. The horizontal axis of the graph of FIG. 5 is the voltage applied to the capacitance variable element of the microstrip line, and the vertical axis is the resonance frequency of the microstrip line. The microstrip line is designed so that the resonance frequency range is the desired frequency range of the output signal. A well-known method can be used to design the microstrip line. Furthermore, the resonance frequency of the microstrip line can be controlled by designing the microstrip line so that the range of the resonance frequency in which the relationship between the applied voltage and the resonance frequency is linear is the desired frequency range of the output signal. It becomes easy. In the example of the graph of FIG. 5, when the applied voltage increases in the linear region, the resonance frequency decreases.

図6は、マイクロストリップ線路に入力される信号の周波数と、通過特性との関係の例を示す図である。図6のグラフでは、横軸がマイクロストリップ線路に入力される信号の周波数であり、縦軸がマイクロストリップ線路を通過する信号の通過特性である。縦軸の値が大きいほど、マイクロストリップ線路を通過する信号の割合が高くなる。図6の例では、マイクロストリップ線路の容量可変素子の容量がAであるとき、マイクロストリップ線路の通過帯域は、周波数Xを中心とした領域となる。通過帯域は、通過特性が所定値以上の領域である。同様に、マイクロストリップ線路の容量可変素子の容量がBであるとき、マイクロストリップ線路の通過帯域は、周波数Yを中心とした領域となる。マイクロストリップ線路の容量可変素子の容量がCであるとき、マイクロストリップ線路の通過帯域は、周波数Zを中心とした領域となる。よって、例えば、PLL回路102の出力信号の周波数がXであるときには、容量可変素子の容量がAとなるように電圧を印加することで、周波数Xの信号を通過させることができる。さらに、周波数Xの周辺の不要放射による信号を除去することができる。マイクロストリップ線路の通過帯域は、容量可変素子の静電容量によって制御される。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the frequency of a signal input to the microstrip line and the pass characteristic. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents the frequency of the signal input to the microstrip line, and the vertical axis represents the pass characteristic of the signal passing through the microstrip line. The larger the value on the vertical axis, the higher the proportion of signals that pass through the microstrip line. In the example of FIG. 6, when the capacitance of the capacitance variable element of the microstrip line is A, the passband of the microstrip line is a region centered on the frequency X. The pass band is a region where the pass characteristic is a predetermined value or more. Similarly, when the capacitance of the variable capacitance element of the microstrip line is B, the passband of the microstrip line is a region centered on the frequency Y. When the capacitance of the variable capacitance element of the microstrip line is C, the passband of the microstrip line is a region centered on the frequency Z. Therefore, for example, when the frequency of the output signal of the PLL circuit 102 is X, a signal of the frequency X can be passed by applying a voltage so that the capacitance of the capacitance variable element is A. Furthermore, signals due to unnecessary radiation around the frequency X can be removed. The pass band of the microstrip line is controlled by the capacitance of the variable capacitance element.

(動作例)
レーダ装置1の動作例について、説明する。レーダ装置1の基準発振器101は、所定の周波数の基準信号をPLL回路102に出力する。PLL回路102は、分周器204の分周の比率に基づく周波数の信号を出力信号として出力する。分周器204の分周の比率は、制御部111によって制御される。PLL回路102の出力信号には、不要放射の成分も含まれる。
(Operation example)
An operation example of the radar apparatus 1 will be described. The reference oscillator 101 of the radar apparatus 1 outputs a reference signal having a predetermined frequency to the PLL circuit 102. The PLL circuit 102 outputs a signal having a frequency based on the frequency division ratio of the frequency divider 204 as an output signal. The frequency division ratio of the frequency divider 204 is controlled by the control unit 111. The output signal of the PLL circuit 102 includes an unwanted radiation component.

PLL回路102は、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108に、信号を出力する。制御部111は、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の容量可変素子に印加する電圧を制御して、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の通過帯域がPLL回路102の出力信号の周波数を含むようにする。これにより、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108から出力される信号は、不要放射の成分を減衰された信号となる。   The PLL circuit 102 outputs signals to the band pass filter 103 and the band pass filter 108. The control unit 111 controls the voltage applied to the capacitance variable elements of the bandpass filter 103 and the bandpass filter 108, and the passbands of the bandpass filter 103 and the bandpass filter 108 include the frequency of the output signal of the PLL circuit 102. Like that. As a result, the signals output from the band pass filter 103 and the band pass filter 108 are signals in which the unwanted radiation component is attenuated.

送信回路104は、帯域通過フィルタ103からの信号を増幅して、送信アンテナ105に出力する。送信アンテナ105は、送信回路104の出力を送信する。   The transmission circuit 104 amplifies the signal from the band pass filter 103 and outputs it to the transmission antenna 105. The transmission antenna 105 transmits the output of the transmission circuit 104.

一方、受信アンテナ106は、送信アンテナ105から送信されて物標等で反射された
信号等を受信する。受信回路107は、受信アンテナ106が受信した信号を増幅して、ミキサ109に出力する。
On the other hand, the reception antenna 106 receives a signal transmitted from the transmission antenna 105 and reflected by a target or the like. The reception circuit 107 amplifies the signal received by the reception antenna 106 and outputs the amplified signal to the mixer 109.

ミキサ109は、帯域通過フィルタ108の出力及び受信回路107の出力を乗算してベースバンド信号を生成し、BB回路110に出力する。BB(Base Band)回路110
は、ミキサ109で生成されたベースバンド信号に対する所定の処理を行う。ミキサ109に入力される信号において、不要放射の成分が除去されているため、誤ターゲットの検出やノイズレベルの上昇を抑制することができる。
The mixer 109 multiplies the output of the band pass filter 108 and the output of the reception circuit 107 to generate a baseband signal, and outputs the baseband signal to the BB circuit 110. BB (Base Band) circuit 110
Performs predetermined processing on the baseband signal generated by the mixer 109. Since unnecessary radiation components are removed from the signal input to the mixer 109, detection of an erroneous target and an increase in noise level can be suppressed.

PLL回路102の出力信号の周波数に追従して、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の通過帯域を変更するため、出力信号の周波数に追従して周波数が変化する不要放射の信号を除去することができる。また、不要放射の成分が、PLL回路102の後段で除去されることで、不要放射の成分が送信アンテナ105から出力されない。したがって、BB回路110におけるベースバンド信号に対する処理においても不要放射の成分による影響を除去する処理を行わなくてもよい。また、PLL回路102の後段で、不要放射の成分を除去することができるので、PLL回路102のスプリアス性能に関する設計の自由度が上がる。   In order to change the pass band of the band pass filter 103 and the band pass filter 108 following the frequency of the output signal of the PLL circuit 102, the unnecessary radiation signal whose frequency changes following the frequency of the output signal is removed. Can do. Further, unnecessary radiation components are removed at the subsequent stage of the PLL circuit 102, so that unnecessary radiation components are not output from the transmission antenna 105. Therefore, even in the processing for the baseband signal in the BB circuit 110, it is not necessary to perform processing for removing the influence due to the component of unnecessary radiation. In addition, since unnecessary radiation components can be removed after the PLL circuit 102, the degree of freedom in designing the spurious performance of the PLL circuit 102 is increased.

図7は、PLL回路の出力信号の周波数、容量可変素子への印加電圧、帯域通過フィルタの通過帯域のピーク周波数の時間依存性の例を示す図である。図7(a)は、PLL回路102の出力信号の周波数の時間依存性を示す。PLL回路102の出力信号の周波数は、制御部111によって制御される。ここでは、FM−CWレーダのFM変調信号である三角波変調の例を示す。三角波変調では、出力信号の周波数が、周波数A及び周波数B(<A)の間で、上昇下降を繰り返す。出力信号の周波数の上昇下降にともなって不要放射の周波数も上昇下降を繰り返すことになる。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of time dependency of the frequency of the output signal of the PLL circuit, the voltage applied to the variable capacitance element, and the peak frequency of the pass band of the band pass filter. FIG. 7A shows the time dependence of the frequency of the output signal of the PLL circuit 102. The frequency of the output signal of the PLL circuit 102 is controlled by the control unit 111. Here, an example of triangular wave modulation, which is an FM modulation signal of an FM-CW radar, is shown. In triangular wave modulation, the frequency of the output signal repeatedly rises and falls between frequency A and frequency B (<A). As the frequency of the output signal rises and falls, the frequency of unwanted radiation repeats rising and falling.

図7(b)は、帯域通過フィルタ103の容量可変素子に印加される直流電圧の時間変化の例を示す。帯域通過フィルタ103の共振周波数は、印加電圧によって、図5のグラフのように変化するとする。ここでは、PLL回路102の出力信号の周波数がAであるときに、印加電圧がDとなり、PLL回路102の出力信号の周波数がBであるときに、印加電圧がCとなっている。   FIG. 7B shows an example of the time change of the DC voltage applied to the variable capacitance element of the band pass filter 103. It is assumed that the resonance frequency of the band pass filter 103 changes as shown in the graph of FIG. 5 depending on the applied voltage. Here, when the frequency of the output signal of the PLL circuit 102 is A, the applied voltage is D, and when the frequency of the output signal of the PLL circuit 102 is B, the applied voltage is C.

図7(c)は、帯域通過フィルタ103の通過帯域のピークの周波数の時間変化の例を示す。帯域通過フィルタ103の通過帯域のピークは、帯域通過フィルタ103の共振周波数である。帯域通過フィルタ103の通過帯域のピークは、印加電圧の変化にともなって変化する。印加電圧がDであるときに、通過帯域のピークの周波数はAとなっている。また、印加電圧がCであるときに、通過帯域のピークの周波数はBとなっている。通過帯域のピークの周波数はPLL回路102の出力信号の周波数とほぼ一致する。制御部111は、容量可変素子への印加電圧を、PLL出力信号の周波数の変化に合わせて制御することで、通過帯域のピークの周波数をPLL回路102の出力信号の周波数に一致させる。これにより、帯域通過フィルタ103は、PLL回路102の出力信号に含まれる不要放射の成分を減衰させることができる。帯域通過フィルタ108についても同様である。レーダ装置1は、帯域通過フィルタ103により、送信アンテナ105からの、レーダのFM変調信号に伴う不要放射を抑制することができる。   FIG. 7C shows an example of the time change of the peak frequency of the pass band of the band pass filter 103. The peak of the pass band of the band pass filter 103 is the resonance frequency of the band pass filter 103. The peak of the pass band of the band pass filter 103 changes as the applied voltage changes. When the applied voltage is D, the peak frequency of the passband is A. When the applied voltage is C, the peak frequency of the pass band is B. The frequency of the peak of the pass band substantially matches the frequency of the output signal of the PLL circuit 102. The control unit 111 controls the voltage applied to the variable capacitance element in accordance with the change in the frequency of the PLL output signal, so that the peak frequency of the pass band matches the frequency of the output signal of the PLL circuit 102. Thereby, the band pass filter 103 can attenuate the component of unnecessary radiation included in the output signal of the PLL circuit 102. The same applies to the band pass filter 108. The radar apparatus 1 can suppress unnecessary radiation from the transmission antenna 105 due to the FM modulation signal of the radar by the band pass filter 103.

ここで、PLL回路102において、出力信号の周波数はVCO203に入力される電圧に依存する。また、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108において、共振周波数は容量可変素子に印加される電圧に依存する。また、PLL回路102の出力信号の周波数と、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の共振周波数は、一致することが求められる。そこで、VCO203に入力される電圧を用いて、容量可変素
子に印加される電圧を設定してもよい。これにより、より簡易に、PLL回路102の出力信号の周波数と帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の共振周波数とが、同期して一致することができる。
Here, in the PLL circuit 102, the frequency of the output signal depends on the voltage input to the VCO 203. In the band pass filter 103 and the band pass filter 108, the resonance frequency depends on the voltage applied to the variable capacitance element. Further, it is required that the frequency of the output signal of the PLL circuit 102 matches the resonance frequency of the band pass filter 103 and the band pass filter 108. Therefore, the voltage applied to the variable capacitance element may be set using the voltage input to the VCO 203. Thereby, the frequency of the output signal of the PLL circuit 102 and the resonance frequencies of the band pass filter 103 and the band pass filter 108 can be synchronized with each other more easily.

(本実施形態の作用、効果)
レーダ装置1は、PLL回路102の出力側に帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108を設けることで、PLL回路102で発生する不要放射の成分を減衰させる。ローカル系(Lo系:PLL回路等の局部発振器から出力された信号が通過する系)で不要信号を除去することで、後段の信号処理(例えば、BB回路110における処理)でのノイズ除去が不要になり、また、レーダ装置1としてのノイズレベルの上昇を抑制することができる。レーダ装置1は、PLL回路102の出力信号の周波数が、時間変化する場合、帯域通過フィルタ103及び帯域通過フィルタ108の通過帯域を、出力信号の周波数に追従して変化させることで、不要放射の成分を減衰させる。レーダ装置1は、出力信号の周波数が時間変化する場合であっても、不要放射を効果的に抑制することができる。
(Operation and effect of this embodiment)
The radar apparatus 1 attenuates components of unnecessary radiation generated in the PLL circuit 102 by providing the band-pass filter 103 and the band-pass filter 108 on the output side of the PLL circuit 102. By removing unnecessary signals in the local system (Lo system: a system through which a signal output from a local oscillator such as a PLL circuit passes), it is not necessary to remove noise in subsequent signal processing (for example, processing in the BB circuit 110). In addition, an increase in noise level as the radar apparatus 1 can be suppressed. When the frequency of the output signal of the PLL circuit 102 changes with time, the radar apparatus 1 changes the passbands of the bandpass filter 103 and the bandpass filter 108 so as to follow the frequency of the output signal. Attenuate components. The radar apparatus 1 can effectively suppress unnecessary radiation even when the frequency of the output signal changes with time.

〈コンピュータ読み取り可能な記録媒体〉
コンピュータその他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
<Computer-readable recording medium>
A program for causing a computer or other machine or device (hereinafter, a computer or the like) to realize any of the above functions can be recorded on a recording medium that can be read by the computer or the like. The function can be provided by causing a computer or the like to read and execute the program of the recording medium.

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体内には、CPU、メモリ等のコンピュータを構成する要素を設け、そのCPUにプログラムを実行させてもよい。   Here, a computer-readable recording medium is a recording medium that stores information such as data and programs by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read from a computer or the like. Say. In such a recording medium, elements constituting a computer such as a CPU and a memory may be provided to cause the CPU to execute a program.

また、このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R/W、DVD、DAT、8mmテープ、メモリカード等がある。   Examples of such a recording medium that can be removed from a computer or the like include a flexible disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R / W, a DVD, a DAT, an 8 mm tape, and a memory card.

また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやROM等がある。   Moreover, there are a hard disk, a ROM, and the like as a recording medium fixed to a computer or the like.

1 レーダ装置
101 基準発振器
102 PLL回路
103 帯域通過フィルタ
104 送信回路
105 送信アンテナ
106 受信アンテナ
107 受信回路
108 帯域通過フィルタ
109 ミキサ
110 BB回路
111 制御部
201 位相比較器
202 LPF
203 VCO
204 分周器
1 Radar equipment
101 Reference oscillator
102 PLL circuit
103 Band pass filter
104 Transmitter circuit
105 Transmitting antenna
106 Receiving antenna
107 Receiver circuit
108 Bandpass filter
109 mixer
110 BB circuit
111 Control unit
201 Phase comparator
202 LPF
203 VCO
204 divider

Claims (5)

基準発振器からの基準信号に基づいて、時間変化する周波数の出力信号を生成する局部発振器と、
前記局部発振器からの出力信号が入力され、所定の通過帯域の信号を通過させて出力する可変帯域通過フィルタを備え、
前記通過帯域は、前記局部発振器からの前記出力信号の周波数の時間変化に追従して、当該周波数を含むように制御される、
不要放射抑制装置。
A local oscillator that generates an output signal of a time-varying frequency based on a reference signal from a reference oscillator;
An output signal from the local oscillator is input, and includes a variable bandpass filter that passes and outputs a signal of a predetermined passband,
The passband is controlled to include the frequency following the time change of the frequency of the output signal from the local oscillator.
Unwanted radiation suppression device.
前記局部発振器は、FMCWレーダの変調周波数の出力信号を生成し、
前記可変帯域通過フィルタは、前記変調周波数に追従して、前記通過帯域を制御する、請求項1に記載の不要放射抑制装置。
The local oscillator generates an output signal of the modulation frequency of the FMCW radar;
The unnecessary radiation suppression device according to claim 1, wherein the variable bandpass filter controls the passband following the modulation frequency.
前記可変帯域通過フィルタは、電圧可変の電源に接続される液晶素子を含む、
請求項1又は2に記載の不要放射抑制装置。
The variable bandpass filter includes a liquid crystal element connected to a voltage variable power source.
The unnecessary radiation suppression device according to claim 1 or 2.
前記局部発振器は、PLL(Phase Locked Loop)回路を有し、
前記PLL回路は、前記局部発振器からの前記出力信号の周波数を制御する信号が入力されるVCO(Voltage Controlled Oscillator)を含み、
前記可変帯域通過フィルタの通過帯域を制御する信号が、前記VCOに入力される信号に基づいて制御される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の不要放射抑制装置。
The local oscillator has a PLL (Phase Locked Loop) circuit,
The PLL circuit includes a VCO (Voltage Controlled Oscillator) to which a signal for controlling the frequency of the output signal from the local oscillator is input,
A signal for controlling a pass band of the variable band pass filter is controlled based on a signal input to the VCO.
The unnecessary radiation suppression device according to any one of claims 1 to 3.
基準発振器からの基準信号に基づいて、時間変化する周波数の出力信号を生成し、
生成された前記出力信号を、前記出力信号の周波数の時間変化に追従して、前記周波数を含むように通過帯域を制御される可変帯域通過フィルタに、通過させる、
不要放射抑制方法。
Based on the reference signal from the reference oscillator, generate an output signal with a time-varying frequency,
The generated output signal is passed through a variable bandpass filter whose passband is controlled so as to include the frequency following the time change of the frequency of the output signal.
Unnecessary radiation suppression method.
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GB2582125A (en) * 2018-12-28 2020-09-16 Global Invest Properties Holding Ag Radar device and method for identification of objects

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