JP2018179874A - レーダ信号処理器及びレーダシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】ＤＣオフセットを性能良く低減できるようにしたレーダ信号処理器を提供する。【解決手段】レーダ信号処理器は、ターゲットに反射されたレーダ波の信号をチャープ周波数に応じて周波数変換して復調する周波数変換部１８と、周波数変換部の後段に接続される可変増幅部２３と、可変増幅部の出力を検出し当該検出信号に含まれる周波数帯の信号を可変増幅部の入力にフィードバックするフィードバック部２４とを備えた中間周波数増幅器１９を備える。中間周波数増幅器は、周波数変換部を用いてチャープ周波数により復調開始してから第１所定期間、又は／及び、復調終了してから第２所定期間を定めた規定期間において周波数変換部により周波数変換されるときに生じるＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットし規定期間以外の期間には周波数帯をカットしない。【選択図】図２

Description

本発明は、レーダ波の受信信号を周波数変換した信号を波形整形するレーダ信号処理器及びレーダシステムに関する。
近年、衝突防止や自動運転などの技術が数多く提案されており、レーダ技術を使用して自装置から物標までの距離を測定する技術が注目されている。例えば出願人は、自装置から物標までの距離を測定する装置として自動車用のミリ波帯レーダ装置を提案している。このレーダ装置の内部には各種電子部品が組み込まれるが、その電子部品の中には、例えば受信時にレーダ波の信号を周波数変換し、その後、波形整形するレーダ信号処理器が使用されている。
特開２００８−１７２７２９号公報
レーダシステムは、例えば時間変化に伴い受信機のローカル信号の周波数を線形的に増加又は減少（漸増又は漸減と称す）することでターゲットに関する情報（例えばターゲットまでの距離とその相対速度）を検出するように構成されるものがあり、この構成の場合、周波数変換器を用いてレーダ波の反射信号を中間周波数帯（所謂ＩＦ帯）の周波数に変換して各種処理を行う。
発明者は、この周波数変換器によりダイレクトコンバージョン方式により周波数変換するときに生じるＤＣオフセットを問題視しており、特にチャープ開始又は終了するときにＤＣオフセットを大きく生じることを突き止めている。このＤＣオフセットは受信性能を劣化させる要因となるため好ましくない。
ＤＣオフセット低減技術は、例えば、特許文献１に示されるように携帯電話の技術分野では開発されているものの、レーダシステムにそのまま適用することができない。レーダの技術分野の中で必要とされるＩＦ帯は極低周波であり、この極低周波帯の信号を取得するためにハイパスフィルタを用いた場合には、ハイパスフィルタの時定数を大幅に大きく設定しなければならず実用的ではない。例えば、特許文献１等に開示されるＡＣ結合型のハイパスフィルタの構成を用いると大面積の容量素子が必要となり、小型化、高集積化に不向きとなっている。
本開示の目的は、ＤＣオフセットを性能良く低減できるようにしたレーダ信号処理器を提供することにある。
請求項１記載の発明は、漸増／漸減するチャープ周波数に応じたレーダ波をターゲットに送信する送信部、及び、前記ターゲットに反射されたレーダ波の信号を前記チャープ周波数に応じて周波数変換する周波数変換部、を備えたレーダシステムに構成されたレーダ信号処理器である。この請求項１記載の発明の増幅部は、可変増幅部及びフィードバック部を備えており、可変増幅部は周波数変換部の後段に接続されており周波数変換部の出力を可変増幅し、フィードバック部は、可変増幅部の出力を検出し当該検出信号に含まれる周波数帯の信号を可変増幅部の入力にフィードバックするように構成されている。
増幅部は、周波数変換部を用いてチャープ周波数により復調開始してから第１所定期間、又は／及び、当該復調終了してから第２所定期間を定めた規定期間において周波数変換部により周波数変換されるときに生じるＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットし規定期間以外の期間には周波数帯をカットしないように構成される。これにより、ＤＣオフセットを性能良く低減できる。
第１実施形態におけるレーダシステムの電気的構成図 レーダ信号処理器及び制御回路の一部を示す電気的構成図（その１） チャープ周波数の変化例 チャープ開始する付近でマスク期間を設定するための制御パルスの作成方法を概略的に示すタイミングチャート チャープ終了する付近でマスク期間を設定するための制御パルスの作成方法を概略的に示すタイミングチャート チャープ開始及び終了する付近でマスク期間を設定するための制御パルスの作成方法を概略的に示すタイミングチャート 比較例について示すＤＣオフセットのシミュレーション結果（（ａ）は時間変化を示すタイミングチャート、（ｂ）は周波数成分） ＤＣオフセットを抑圧したシミュレーション結果（（ａ）は時間変化を示すタイミングチャート、（ｂ）は周波数成分） 第２実施形態におけるレーダ信号処理器及び制御回路の一部を示す電気的構成図（その２） レーダ信号処理器及び制御回路の一部を示す電気的構成図（その３） レーダ信号処理器及び制御回路の一部を示す電気的構成図（その４） 第３実施形態におけるレーダ信号処理器及び制御回路の一部を示す電気的構成図 第４実施形態におけるレーダ信号処理器及び制御回路の一部を示す電気的構成図 チャープ終了後にチャープ開始するまでマスク期間を設定するための制御パルスの作成方法を概略的に示すタイミングチャート 自レーダシステムの処理を概略的に示すフローチャート チャープ開始及び終了する付近でマスク期間を設定した場合の他のレーダシステムの到来波との区別方法を概略的に示すタイミングチャート 比較例について他のレーダシステムからの到来波を検出する際のＤＣオフセット成分を概略的に示すタイミングチャート
以下、レーダ信号処理器及びレーダシステムの幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、下記の実施形態において同一又は類似する構成には、符号の十の位と一の位とに同一符号を付して説明を行っている。以下では、ミリ波レーダシステムに適用した形態を説明する。
（第１実施形態）
図１から図８は第１実施形態の説明図を示している。図１は全体システムの構成を概略的に示している。このミリ波レーダシステム１は、例えば車両前方にレーダ波を送信可能に搭載され、ミリ波（例えば８０ＧＨｚ帯：７６．５ＧＨｚ）帯のレーダ波を送受信する。
ミリ波レーダシステム１は、１チップ型の送受信機搭載ＩＣ２、送信アンテナ３、受信アンテナ４、制御器５、及び、基準発振回路６を備える。送受信機搭載ＩＣ２と制御器５とは１チップ化して構成しても良いし別体で構成しても良い。送受信機搭載ＩＣ２には、制御器５と、水晶発振器による基準発振回路６と、が接続されている。基準発振回路６は、ある基準周波数のリファレンスクロックＣＬＫを生成し、送受信機搭載ＩＣ２の内部の変復調信号生成部７にこのリファレンスクロックＣＬＫを出力する。
送受信機搭載ＩＣ２は、変復調信号生成部７、送信部８、受信部９、及び、回路制御レジスタ１０を備え、半導体集積回路装置により構成される。変復調信号生成部７は、制御回路１１及びＰＬＬ回路１２を備える。送信部８は、ローカル信号をＮ逓倍するＮ逓倍器１３、このＮ逓倍器１３が出力する信号を移相する移相器１４、及び、移相器１４の出力を増幅する増幅器１５、を備える。受信部９は、低雑音増幅器１６、Ｎ逓倍器１７、混合器となる周波数変換部１８、中間周波数増幅器１９、及びＡ／Ｄ変換器２０を備える。制御器５は、回路制御レジスタ１０に初期周波数ｆ０及び終了周波数ｆ１などの周波数指令、及び、中間周波数増幅器１９の可変増幅部２３の増幅度などのパラメータを書き込むことに応じて、送受信機搭載ＩＣ２の内部指令処理及び回路制御処理を行う。
制御回路１１は、回路制御レジスタ１０に与えられる周波数指令に応じて、例えば時間的に周波数を漸増／漸減するための指令信号（初期周波数ｆ０→終了周波数ｆ１）を生成しＰＬＬ回路１２に出力する。ここでは変復調信号生成部７が鋸波を生成しこの鋸波に応じて変調したレーダ波の信号を生成してターゲットＴにレーダ波を出力し、前述した鋸波に応じてターゲットＴから反射した信号を復調する場合について例示する。
また制御回路１１は、各種制御指令（例えば、チャープ制御信号TX_ON、制御パルス）を生成して中間周波数増幅器１９に出力し、これにより制御回路１１は中間周波数増幅器１９の機能を制御する。制御回路１１はチャープ復調開始／終了を示すチャープ制御信号TX_ONを生成するチャープ制御信号生成回路として用いられる。
変復調信号生成部７は、基準発振回路６のリファレンスクロックＣＬＫを入力すると、予め定められた規格周波数帯内において所定の変復調方式により漸増／漸減して生成し、高精度のローカル信号localを出力する。このローカル信号localは、その周波数がＦmod／Ｎ（Ｎは、後述のＮ逓倍器１３、１７による逓倍数）に調整され、送信部８、及び、受信部９に出力される。ここでは、変復調信号生成部７は、所定の変復調方式により漸増／漸減して周波数Ｆmod／Ｎのローカル信号を生成する形態を示すが、Ｎ逓倍器１３、１７を削除した構成を適用すれば、変復調信号生成部７が変復調周波数Ｆmodのローカル信号を生成しても良いし、この信号処理形態は限られるものではない。
Ｎ逓倍器１３は変復調信号生成部７の出力をＮ逓倍する。このＮ逓倍後のローカル信号をローカル信号ＬＯと称する。このため、Ｎ逓倍器１３の出力ローカル信号ＬＯの周波数は変復調周波数Ｆmodとなる。移相器１４は、Ｎ逓倍器１３の出力信号を移相し、増幅器１５がこの移相器１４の出力信号を増幅する。したがって送信部８の送信信号の周波数は変復調周波数Ｆmodとなる。
この送信部８の送信信号は送信アンテナ３を通じて外部にレーダ波として出力される。移相器１４は、Ｎ逓倍器１３により出力される信号の位相を変化させるために設けられる。図１には模式的に示しているが、送信アンテナ３は、例えばパッチアンテナによる平面型アンテナなどの複数のアンテナ素子により構成される。また移相器１４は、例えば送信アンテナ３を構成する複数のアンテナ素子の各々に１つずつ接続されており、それぞれのアンテナ素子に対応して位相を変化させる。これによりビームフォーミング技術により送信方向を調整できる。なお移相器１４は、線路切替型移相器や反射型移相器などを用いることができる。
図１に示すように、送信アンテナ３により出力されるレーダ波はターゲットＴに反射し反射信号を生じる。この反射信号は受信アンテナ４に入力される。受信アンテナ４もまた例えばパッチアンテナによる平面型アンテナなどにより構成されておりレーダ波を受信する。これらの送信アンテナ３及び受信アンテナ４のアンテナ素子は、図示していないが互いに隣接するアンテナ素子との間隔が等距離となるように平行に配置されている。
受信部９は受信アンテナ４を通じて信号を受信する。低雑音増幅器１６は、所定の増幅度によりこの受信信号を増幅し、この増幅信号を周波数変換部１８に出力する。Ｎ逓倍器１７は、ＰＬＬ１２の出力信号をＮ逓倍し周波数変換部１８に出力する。周波数変換部１８は、低雑音増幅器１６の出力信号とＮ逓倍器１７の出力信号とを混合し、この混合された周波数変換後の復調信号を中間周波数増幅器１９に出力する。周波数変換部１８は、この低雑音増幅器１６の出力信号をＮ逓倍器１７の出力ローカル信号とを混合した差動信号を中間周波数増幅器１９に出力する。中間周波数増幅器１９の後段には信号モニタＳＥ１が接続されている。信号モニタＳＥ１は、中間周波数増幅器１９の出力信号に含まれるＤＣオフセット成分を検出可能になっている。なお本実施形態では、信号モニタＳＥ１は、中間周波数増幅器１９の出力アナログ信号を検出するように示しているが、Ａ／Ｄ変換器２０の出力デジタル信号をモニタするように接続しても良く、中間周波数増幅器１９の出力を信号モニタできれば良い。
中間周波数増幅器１９及び制御回路１１の一部１１ａの構成例を図２に示している。図２に示すように、中間周波数増幅器１９は、加算器２２ａ，２２ｂ、可変増幅部２３、及び、フィードバック部２４、を備える増幅部として用いられる。
加算器２２ａ、２２ｂは、周波数変換部１８の出力信号とフィードバック部２４の出力信号とを加算し可変増幅部２３に出力する。可変増幅部２３は、加算器２２ａ，２２ｂの出力の差分を回路制御レジスタ１０に設定された増幅度により増幅し、Ａ／Ｄ変換器２０に入力させると共にフィードバック部２４に入力させる。フィードバック部２４は、アンプ３２、抵抗３３，３４、コンデンサ３５，３６、及び、バイパススイッチとしてのスイッチ３７，３８を備え、可変増幅部２３の出力を検出し当該検出信号に含まれる周波数帯の信号を可変増幅部２３の入力にフィードバックするように構成される。このフィードバック部２４は、通常、可変増幅部２３の出力信号を例えばハイパスフィルタ処理し、加算器２２ａ，２２ｂに出力する。
制御回路１１ａは、カウンタ２５，２６、論理ゲート２７〜３０、及び、セレクタ３１を図示形態に組み合わせて構成され制御パルス生成回路として機能する。この制御回路１１ａは、リファレンスクロックＣＬＫを入力すると共にチャープ制御信号TX_ONを入力し、これらの信号に応じてフィードバック部２４のスイッチ３７及び３８にオン・オフ制御信号を出力する。フィードバック部２４は、この制御信号を入力し、可変増幅部２３の出力から加算器２２ａ，２２ｂにフィードバック入力させるように構成されている。
カウンタ２５は、チャープ制御信号TX_ONが「Ｈ」となっている間にリファレンスクロックＣＬＫを入力してカウントし、カウンタ２６は、チャープ制御信号TX_ONをＮＯＴゲート２７を介して入力し、当該チャープ制御信号TX_ONが「Ｌ」となっている間にリファレンスクロックＣＬＫを入力してカウントする。
ＡＮＤゲート２８は、カウンタ２５の出力を否定入力すると共にチャープ制御信号TX_ONを入力し、この論理積演算結果をセレクタ３１に出力する。またＡＮＤゲート２９は、カウンタ２６の出力を否定入力すると共にチャープ制御信号TX_ONのＮＯＴゲート２７による否定出力を入力し、この論理積演算結果をセレクタ３１に出力する。また、ＯＲゲート３０は、ＡＮＤゲート２８及び２９の出力を論理和演算しセレクタ３１に出力する。セレクタ３１は、制御回路１１の制御信号に基づいてＡＮＤゲート２８及び２９並びにＯＲゲート３０の何れかの出力を選択し、フィードバック部２４のスイッチ３７及び３８の制御信号として印加する。これにより、制御回路１１ａは、フィードバック部２４のスイッチ３７及び３８をオン・オフ制御することで、フィードバック部２４に係るハイパスフィルタのＲＣ時定数を変更制御可能になっている。
中間周波数増幅器１９は、可変増幅部２３により増幅された信号を図１に示すＡ／Ｄ変換器２０に出力する。Ａ／Ｄ変換器２０は、この増幅されたアナログ信号をデジタル変換し制御器５に出力する。制御器５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータ（何れも図示せず）により構成され、受信部９により変換されたデジタルデータを取得する。制御器５が、受信部９から取得したデジタルデータに基づく信号処理を実行することでターゲットＴに関する情報を算出する。このターゲットＴは、例えば先行車両等の他車両や路上の路側物等である。このターゲットＴに関する情報としては、例えば、距離や相対速度、方位等による情報である。
上記構成における特徴的な部分の作用について説明する。図３は、制御回路１１がＰＬＬ１２に制御指令を出力することでＮ逓倍器１７による出力ローカル信号ＬＯのチャープ周波数ｆの変化を概略的に示している。この図３に示すように、期間Ｔrampにおいて鋸波状に周波数ｆを初期周波数ｆ０から終了周波数ｆ１に線形的に増加（漸増）させた後、周波数ｆを初期周波数ｆ０に瞬時に切替えて期間Ｔrestにて周波数を一定とし、これらの期間Ｔrampと期間Ｔrestにおける周波数ｆの変更制御内容を繰り返す。
図４は、制御回路１１がセレクタ３１に制御信号を出力することでセレクタ３１がＡＮＤゲート２８の出力を選択した場合のタイミングチャートを模式的に示している。カウンタ２５は、チャープ制御信号TX_ONが「Ｈ」に変化したタイミングｔ１からリファレンスクロックＣＬＫのカウントを開始する。
制御回路１１が、ＡＮＤゲート２８の出力をセレクタ３１により選択制御すると、制御回路１１ａはカウンタ２５のカウント値が所定の第１閾値に達するタイミングｔ２まで制御パルス「Ｈ」をスイッチ３７及び３８に出力する。これにより、期間Ｔrampにおいてチャープ周波数ｆにより復調開始したタイミングｔ１から第１所定期間の間、制御パルス「Ｈ」を発生させることでスイッチ３７及び３８をオン制御できる。この第１所定期間は、期間Ｔrampよりも短い期間となるように設定されている。
図５は、制御回路１１がセレクタ３１に制御信号を出力することでセレクタ３１がＡＮＤゲート２９の出力を選択した場合のタイミングチャートを模式的に示している。カウンタ２６は、チャープ制御信号TX_ONが「Ｈ」から「Ｌ」に変化したタイミングｔ１１からリファレンスクロックＣＬＫのカウントを開始する。
制御回路１１がＡＮＤゲート２９の出力をセレクタ３１により選択制御すると、制御回路１１ａはカウンタ２６のカウント値が所定の第２閾値に達するタイミングｔ１２まで制御パルスを出力する。これにより、期間Ｔrampの間においてチャープ周波数ｆを初期周波数ｆ０から終了周波数ｆ１まで漸増させ、チャープ周波数ｆを終了周波数ｆ１から初期周波数ｆ０に瞬時に戻したタイミングｔ１１から第２所定期間の間、制御パルスを発生させてスイッチ３７及び３８をオン制御できる。この第２所定期間は、期間Ｔrampよりも短い期間となるように設定されている。
図６は、制御回路１１がセレクタ３１に制御信号を出力することでセレクタ３１によりＯＲゲート３０の出力を選択した場合のタイミングチャートを模式的に示している。セレクタ３１がＯＲゲート３０の出力を選択すると、ＡＮＤゲート２８及び２９の何れかの出力が「Ｈ」となっている間、カウンタ２５又は２６のカウント値が所定の第１閾値、第２閾値に達するまで制御パルスを出力する（図６のｔ１〜ｔ２、ｔ１１〜ｔ１２参照）。これにより、チャープ周波数ｆにより復調開始したタイミングｔ１から第１所定期間、及び、チャープ周波数ｆにより復調終了したタイミングｔ１１から第２所定期間、の間、制御パルスを発生させてスイッチ３７及び３８をオン制御できる。
＜比較例＞
図７（ａ）及び図７（ｂ）は制御パルスを発生させることなくフィードバック部２４によりフィードバックしたときのＤＣオフセットの発生状態についてシミュレーションした結果を示している。ここでは、ＩＦ帯の周波数は３ＭＨｚ、１０ＭＨｚを固定的に用いている。図７（ａ）に示すように、中間周波数増幅器１９の出力には周波数変換部１８の出力周波数が増加開始するタイミングからＤＣオフセット過渡応答成分が大きく含まれており、その後、ＤＣオフセット過渡応答成分が徐々に少なくなる（例えば図７（ａ）の１０．０〜２０．０、２０．０〜３０．０等の欄参照）。このため図７（ｂ）に中間周波数増幅器１９の出力周波数分布を示すように、ＤＣオフセット過渡応答成分の出力レベルＲ１が比較的大きくなる。この現象は中間周波数増幅器１９の可変増幅部２３の利得切替えがない場合にも同様に生じることが確認されている。このため、発明者は前述説明した構成を適用し、下記のようにシミュレーションを行っている。
＜本実施形態の制御を適用した場合＞
本実施形態の制御、特にチャープ開始してから第１所定期間だけスイッチ３７及び３８をオン制御する場合のシミュレーション結果を図８（ａ）に示している。この図８（ａ）に示すように、制御回路１１ａが期間Ｔramp中のチャープ周波数ｆの増加開始期間内にて制御パルス「Ｈ」を発生させることになる。すると、図２に示されるフィードバック部２４のスイッチ３７及び３８がオンすることで抵抗３３，３４が短絡しＲＣ時定数が概ね０となることから、フィードバック部２４の影響に応じて可変増幅部２３の出力電圧がこの期間中には概ね０にまで低下する。これにより、制御パルス「Ｈ」の発生期間中には、フィードバック部２４の作用に応じてＤＣオフセット過渡応答成分を低下させることができる。このため図８（ｂ）に周波数成分を示すように、ローカル信号の周波数変化に起因したＤＣオフセット過渡応答成分の出力レベルＲ２を小さくできる。
すなわち、チャープ周波数ｆを漸増開始することで当該チャープ周波数ｆにより復調開始してから第１所定期間の間、中間周波数増幅器１９の出力を０に低下させることができ、ＩＦ帯の周波数信号も遮断できる。その後、図８に示すように、制御パルスがオフ（すなわち「Ｌ」）することでスイッチ３７，３８をオフ制御すると、通常通りＩＦ帯の周波数を後段に伝達させることができる。ここでは、第１所定期間だけスイッチ３７及び３８をオン制御して出力を低下させるシミュレーション結果を示しており、チャープ周波数ｆにより復調開始してから第１所定期間だけ切り替えるようにしても効果が大きいことが確認されているが、復調終了してから第２所定期間においてもスイッチ３７及び３８をオン制御しても良い。
＜本実施形態の概念的なまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、中間周波数増幅器１９は、周波数変換部１８を用いてチャープ周波数ｆにより復調開始してから第１所定期間、又は／及び、当該復調終了してから第２所定期間を定めた規定期間において周波数変換部１８により周波数変換されるときに生じるＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットし規定期間以外の期間には周波数帯をカットしないようにしている。これによりＤＣオフセット過渡応答成分を性能良く低下させることができる。
制御回路１１は、チャープ復調開始／終了を示すチャープ制御信号TX_ONを生成するが、制御回路１１ａはチャープ制御信号TX_ONの変化を検出し当該検出タイミングから第１所定期間、第２所定期間を定めて制御パルスを生成してＤＣオフセット過渡応答成分を含む周波数帯カットしている。このため、チャープ制御信号TX_ONに同期して第１所定期間、第２所定期間を規定できる。
スイッチ３７，３８は、フィードバック部２４のハイパスフィルタの時定数を当該規定期間以外の期間よりも小さく切替えるように接続されており、これにより、スイッチ３７，３８をオン・オフ制御することで必要な期間だけフィードバック部２４の時定数を切り替えることができる。
このように、本実施形態によれば、レーダシステム１のダイレクトコンバージョン受信機を適用したときに、ローカル信号ＬＯの周波数変化に起因したＤＣオフセット過渡応答成分を抑圧でき、当該ＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットするときには低カットオフ周波数でＤＣフィードバックループを実現することができ、高利得動作させることができる。
（第２実施形態）
図９から図１１は第２実施形態の追加説明図を示している。第２実施形態が第１実施形態と異なるところはフィードバック部１２４，２２４，３２４の構成である。以下では、第１実施形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。また、第１実施形態で説明した構成と同一又は類似する構成については、第１実施形態に付した符号に１００、２００、３００を加算した符号を付し、異なる部分について中心に説明を行う。
フィードバック部２４に係るハイパスフィルタのＲＣ時定数を変化させるための構成として、図９から図１１のフィードバック部１２４，２２４，３２４の構成を挙げることができる。
例えば、図９に示すフィードバック部１２４は、図２に示すフィードバック部２４を基本構成として、抵抗３３，３４とそれぞれ並列に抵抗３３ｂ，３４ｂを設けている。また抵抗３３ｂと直列にスイッチ３７を設けると共に抵抗３４ｂと直列にスイッチ３８を設け、並列抵抗３３／／３３ｂの抵抗分を変更制御可能になっていると共に、抵抗３４／／３４ｂによる並列抵抗３３／／３３ｂの抵抗分を変更制御可能になっている。制御回路１１ａがスイッチ３７，３８をオン・オフ制御することでフィードバック部１２４のハイパスフィルタのＲＣ時定数を変更する。これにより、前述実施形態の構成と同様の作用効果を得ることができる。
また図１０に示すフィードバック部２２４は、図２に示すフィードバック部２４を基本構成として、コンデンサ３５と並列にコンデンサ３５ｂを接続すると共にこのコンデンサ３５ｂと直列にスイッチ３５ｃを接続し、また、コンデンサ３６と並列にコンデンサ３６ｂを接続すると共にこのコンデンサ３５ｂと直列にスイッチ３６ｃを接続し、これらの並列コンデンサ３５／／３５ｂの容量成分を変更制御可能になっていると共に、並列コンデンサ３６／／３６ｂの容量成分を変更制御可能になっている。制御回路１１ａがスイッチ３５ｃ，３６ｃをオン・オフ制御することでフィードバック部２２４のハイパスフィルタのＲＣ時定数を変更できる。これにより、前述実施形態の構成と同様の作用効果を得ることができる。
また図１１にフィードバック部３２４の構成を示すように、図９と図１０に示された時定数の変更形態を併せ持つようにしても良い。すなわち、制御回路１１ａが、並列コンデンサ３５／／３５ｂの並列容量成分を変更制御すると共に並列コンデンサ３６／／３６ｂの並列容量成分を変更制御することで時定数を変更すると共に、並列抵抗３３／／３３ｂの抵抗成分を変更制御すると共に並列抵抗３４／／３４ｂの抵抗成分を変更制御することで時定数を変更しても良い。これにより、前述実施形態の構成と同様の作用効果を得ることができる。
（第３実施形態）
図１２は第３実施形態の追加説明図を示している。第３実施形態が第１実施形態と異なるところは各種のセンサ３９を設けたところにある。以下では、第１実施形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について中心に説明を行う。この図１２に示すように、温度センサ４０やプロセスモニタ４１による各種センサ３９を設け、カウンタ２５，２６の閾値を調整するように構成しても良い。
例えば、フィードバック部２４の時定数は、通常、抵抗３３，３４の抵抗成分とコンデンサ３５，３６の容量成分との積により決定される。また、送受信機搭載ＩＣ２を製造するときのプロセスの製造バラつきや動作環境温度の変化によってもこの時定数は変化する。このため、送受信機搭載ＩＣ２の内部に、抵抗３３，３４の抵抗成分とコンデンサ３５，３６の容量成分等に基づく回路特性のバラつきを検出するプロセスモニタ４１を設けると良い。調整制御回路としての制御回路１１１ａは、このプロセスモニタ４１の検出結果に応じてカウンタ２５，２６の第１閾値、第２閾値を変更することで、制御パルスの幅を調整し、ＤＣオフセット過渡応答成分を低下させると良い。また、送受信機搭載ＩＣ２（例えばフィードバック部２４）の動作環境温度を検出する温度センサ４０を設けても良い。制御回路１１１ａは、この温度センサ４０の検出結果に応じて、カウンタ２５，２６の第１閾値、第２閾値を変更することで、制御パルスの幅を調整し、ＤＣオフセット過渡応答成分を低下させると良い。
すなわち、制御回路１１１ａは、温度センサ４０又はプロセスモニタ４１の検出結果に応じて第１所定期間の長さを調整することができ、中間周波数増幅器１９内のフィードバック部２４の抵抗３３，３４、コンデンサ３５，３６の実際の素子値に合わせてＤＣオフセット過渡応答成分を低下させる期間を調整制御できる。
（第４実施形態）
図１３及び図１４は第４実施形態の追加説明図を示している。第４実施形態が第１実施形態と異なるところは、チャープ周波数ｆにより復調終了し初期周波数ｆ０に戻した後に次回に復調開始する前からＤＣオフセット過渡応答成分に係る周波数帯をカットし始めることで、少なくとも変調開始するタイミングを含んで周波数帯をカットするところにある。
図１３は図２に代えて示す構成例を示している。制御回路２１１ａは、チャープ制御信号TX_ON及びリファレンスクロックＣＬＫに応じて制御パルスを生成し、フィードバック部２４のスイッチ３７，３８の制御信号を生成する。この制御回路２１１ａは、カウンタ２５，２６，４２，４３、ＡＮＤゲート２８，２９，４５、ＯＲゲート３０、ＮＯＴゲート２７，４４、及び、セレクタ３１を備える。カウンタ２５，２６、ＡＮＤゲート２８，２９、ＮＯＴゲート２７、及びＯＲゲート３０の接続関係は前述実施形態と同一であるため説明を省略する。
カウンタ４２は、チャープ制御信号TX_ONをＮＯＴゲート４４を介して入力し、当該チャープ制御信号TX_ONが「Ｌ」となっている間にリファレンスクロックＣＬＫを入力してカウントする。カウンタ４２はそのカウント値が閾値に達すると「Ｈ」をカウンタ４３に出力する。また、カウンタ４３は、カウンタ４２の出力が「Ｈ」となっている間にリファレンスクロックＣＬＫを入力してカウントする。
ＡＮＤゲート４５は、カウンタ４３の出力を否定入力すると共にカウンタ４２の出力を入力し、この論理積演算結果をセレクタ３１に出力する。セレクタ３１は、制御回路１１の制御信号に基づいてＡＮＤゲート２８、２９、４５及びＯＲゲート３０の何れかの出力を選択し、フィードバック部２４のスイッチ３７及び３８の制御信号として印加する。これにより、制御回路２１１ａは、フィードバック部２４のスイッチ３７及び３８をオン・オフ制御することで、フィードバック部２４に係るハイパスフィルタのＲＣ時定数を変更制御可能になっている。
図１４に示すように、セレクタ３１がＡＮＤゲート４５の出力を選択したとき、カウンタ４２は、チャープ制御信号TX_ONが「Ｌ」に変化したタイミングｔ２１からカウントし始め、カウンタ４２の第３カウント値が所定の第３閾値に達すると、カウンタ４３がこのタイミングｔ２２からカウントし始める。
制御回路２１１ａは、カウンタ４３が第４カウント値をカウントし始めるタイミングｔ２２になると、ＡＮＤゲート４５の出力をセレクタ３１に入力し、この入力信号に応じて制御パルスを「Ｈ」に立ち上げる。その後、カウンタ４３の第４カウント値が所定の第４閾値に達すると、ＡＮＤゲート４５の否定入力には「Ｈ」が入力され、このタイミングｔ２３で制御パルスを「Ｌ」に立ち下げる。
このときカウンタ４２の第３閾値及びカウンタ４３の第４閾値は、制御パルスが前回のチャープ周波数ｆにより復調を終了したタイミングｔ２１で初期周波数ｆ０に戻した後に少なくとも次回のチャープ周波数ｆにより復調を開始するタイミングｔ２４を含んで「Ｈ」となるように予め調整されている。このため、チャープ復調終了後のあるタイミングｔ２２からチャープ開始した後のタイミングｔ２３まで制御パルスを継続させることができる。チャープ周波数ｆが初期周波数ｆ０から変化し始めるタイミングｔ２４を含むように制御パルスの立上り期間が設定されているため、チャープ周波数ｆの変化開始タイミングにて発生するＤＣオフセット過渡応答に係る変動を抑制できる。
なお、第３閾値と第４閾値とをそれぞれ個別に設定することで、チャープ制御信号TX_ONの立上りタイミングからの遅延量と制御パルスのパルス幅をそれぞれ変更できるようになる。
（第５実施形態）
図１５から図１７は第５実施形態の追加説明図を示している。図１５は自らのレーダシステムをレーダシステムＡとしたときに、他のレーダーシステムＢから到来する信号を検知するときの動作をフローチャートにより概略的に示しており、図１６は他のレーダシステムＢから到来した信号を検知した場合のタイミングチャートを概略的に示している。
まず処理の流れについて図１５を参照して説明する。図１５に示すように、自レーダシステムＡにおいてチャープ制御し始めたときに、Ｓ１においてチャープ終了していなければＳ２にて通常動作するものの、チャープ終了したと判定したときには、制御回路１１ａはＳ３においてＤＣオフセットキャンセル用の制御パルスを生成出力する。また、制御回路１１ａがＤＣオフセットキャンセル終了時刻を検出すると、Ｓ４において信号モニタＳＥ１によりモニタ開始させる。その後、制御器５がターゲットＴを検出判定したときにＤＣオフセット成分を検出できる。制御器５はＳ５においてＤＣオフセット成分が予め定められた閾値より大きいか否かを判定する。
このときＤＣオフセットが閾値より大きければ、制御器５はＳ７において他のレーダシステムＢを検出したと判定する。ここで制御器５は他レーダシステム判定部として用いられる。制御器５は、ＤＣオフセットが閾値より小さければＳ５においてＮＯと判定し、Ｓ６において信号モニタＳＥ１によりモニタを継続する。そして、Ｓ８において再度チャープ開始するまで信号モニタＳＥ１によりモニタ継続する。そして、再度チャープ開始するとＳ９において信号モニタＳＥ１によるモニタを終了する。
例えば、図２に示す制御回路１１ａを採用し、制御回路１１ａがチャープ開始時及び終了時に制御パルスを発生させてスイッチ３７及び３８をオン制御すると、図１６に示すように、チャープ開始時及びチャープ終了時に発生するＤＣオフセット成分を除去できる。
すなわち、チャープ周波数ｆが初期周波数ｆ０から終了周波数ｆ１まで徐々に変化した後には、過渡的にチャープ周波数を初期周波数ｆ０にまで戻すため、このときＤＣオフセット成分を大きく生じるが、図１６のタイミングｔ３１〜ｔ３２に示すように、制御パルスを発生させることで差動出力を概ね０にまで低下させることができる。例えば、他のレーダシステムＢによるチャープ周波数信号がレーダシステムＡの受信アンテナ４に到来するときにも当該レーダシステムＢによるチャープ周波数信号が急激に変化すると、この影響により中間周波数増幅器１９の差動出力にＤＣオフセット成分を発生させる。
このため、図１６のタイミングｔ３３〜ｔ３４に示されるように、レーダシステムＢの到来波によるＤＣオフセット成分が増加する。制御器５は、自レーダシステムＡがチャープ終了している期間Ｔrest中に、このＤＣオフセット成分を信号モニタＳＥ１により検出し、図１５のＳ５においてＤＣオフセットが閾値を上回っていることを条件としてＳ７において他のレーダシステムＢを検出したと判定する。これにより、他のレーダシステムＢの存在を検出できる。
図１７は制御パルスを発生させることなくＤＣオフセット成分を除去しないようにした場合の比較例を示している。この図１７に示すように、レーダシステムＡのチャープ周波数が急激に初期周波数ｆ０に低下したタイミングｔ４１からＤＣオフセット成分を発生させることになるが、この後、他のレーダシステムＢによるチャープ周波数信号が急激に変化してもこのタイミングｔ４３から同様に中間周波数増幅器１９はＤＣオフセット成分を発生させる。
すなわち、何れの場合もＤＣオフセット成分を発生させることになるものの、例えばこれらのＤＣオフセット成分が飽和しているときには、何れのレーダシステムＡ、ＢのＤＣオフセット成分であるか把握できず、これらのＤＣオフセット成分を分離不能となる。
これに対し本実施形態を適用すると、図１６のタイミングチャートに示すように、チャープ終了したタイミングｔ３１から発生するＤＣオフセット成分を少なくともタイミングｔ３２までの間に除去できる。
このため、例えばタイミングｔ３３の時点でレーダシステムＢのチャープ周波数信号による干渉波がレーダシステムＡの受信アンテナ３に到来したとしても、このタイミングｔ３３の時点からＤＣオフセット成分が上昇することになり、タイミングｔ３３〜ｔ３４の検出区間において信号モニタＳＥ１によりＤＣオフセット成分を検出できる。これにより、自レーダシステムＡの制御器５は、他のレーダシステムＢからの到来信号を干渉信号として判定でき、他のレーダシステムＢの有無を判定できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、チャープ周波数ｆにより復調終了した後に、チャープ周波数ｆと同一周波数帯の信号が入力された場合に生じるＤＣオフセット成分を検出することで、同一周波数帯で運用される他のレーダシステムＢの有無を判定できるようになる。
（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
ミリ波帯のレーダシステム１に適用したが、ミリ波帯に限られない。前述実施形態では、鋸波状に周波数を漸増させる変復調方式を適用した例を挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、漸減させる変復調方式を適用しても良いし、周波数を例えば線形的に漸増させた後に線形的に漸減させるように変化させるＦＭＣＷ変復調方式に適用することもできる。このため、変復調方式は前述実施形態に挙げた方式に限られるものではない。
フィードバック部２４，１２４，２２４，３２４は、例えばハイパスフィルタを備える構成を示したが、これに限定されるものではなく、バンドパスフィルタにより構成しても良いし回路形態は限られるものではない。また、ＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットする期間を、チャープ周波数ｆを漸増し始めるタイミングから所定期間とした例を主に説明したが、チャープ周波数ｆを終了周波数ｆ１から急激に初期周波数ｆ０に戻すタイミングから所定期間だけに絞っても良い。
チャープ制御信号TX_ONの立上りタイミングから第１所定期間、チャープ制御信号TX_ONの立下りタイミングから第２所定期間を定めた形態を示しているが、ターゲットＴに反射した遅延時間を考慮したタイミングから第１所定期間、第２所定期間をそれぞれ定めた形態に適用することもできる。すなわち、周波数変換部１８を用いてチャープ周波数ｆにより復調開始してから第１所定時間、復調終了してから第２所定時間を定めてＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットすることが望ましい。
前述した複数の実施形態の構成、機能を組み合わせても良い。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。
図面中、１はミリ波レーダシステム（レーダシステム）、８は送信部、１１は制御回路（チャープ制御信号生成回路）、１１ａは制御回路（制御パルス生成回路）、１８は周波数変換部、１９は中間周波数増幅器（増幅部）、２３は可変増幅部、２４，１２４，２２４，３２４はフィードバック部、３５ｃ，３６ｃ，３７，３８はスイッチ（バイパススイッチ）、４０は温度センサ、４１はプロセスモニタ、を示す。

Claims (7)

  1. 漸増／漸減するチャープ周波数に応じたレーダ波をターゲットに送信する送信部（８）、及び、前記ターゲットに反射されたレーダ波の信号を前記チャープ周波数に応じて周波数変換して復調する周波数変換部（１８）、を備えたレーダシステム（１）に構成され、
    前記周波数変換部の後段に接続される可変増幅部（２３）と、
    前記可変増幅部の出力を検出し当該検出信号に含まれる周波数帯の信号を前記可変増幅部の入力にフィードバックするフィードバック部（２４；１２４；２２４；３２４）と、を備える増幅部（１９）を備え、
    前記増幅部は、前記周波数変換部を用いてチャープ周波数により復調開始してから第１所定期間、又は／及び、当該復調終了してから第２所定期間を定めた規定期間において、前記周波数変換部により周波数変換されるときに生じるＤＣオフセット過渡応答周波数を含む周波数帯をカットし前記規定期間以外の期間には前記周波数帯をカットしないように構成されるレーダ信号処理器。
  2. 前記チャープ復調開始／終了を示すチャープ制御信号を生成するチャープ制御信号生成回路（１１）と、
    前記チャープ制御信号の変化を検出し当該検出タイミングから前記規定期間として定めて制御パルスを生成し前記周波数帯をカットさせる制御パルス生成回路（１１ａ）と、
    をさらに備える請求項１記載のレーダ信号処理器。
  3. 前記フィードバック部はハイパスフィルタを含んで構成され、
    前記規定期間において前記フィードバック部のハイパスフィルタの時定数を当該規定期間以外の期間よりも小さく切替えるバイパススイッチ（３７，３８；３５ｃ，３６ｃ）、をさらに備える請求項１または２記載のレーダ信号処理器。
  4. 前記増幅部は、
    前記チャープ周波数により復調開始してから所定期間だけを前記規定期間とする請求項１から３の何れか一項に記載のレーダ信号処理器。
  5. 前記増幅部は、
    前記チャープ周波数により復調終了して初期周波数（ｆ０）に戻した後、次回に復調開始する前から前記周波数帯をカットし始めることで、少なくとも次回に復調開始するタイミングを含んで前記周波数帯をカットする請求項１から３の何れか一項に記載のレーダ信号処理器。
  6. 動作環境温度を検出する温度センサ（４０）又はプロセスのバラつきを検出するプロセスモニタ（４１）をさらに接続して構成され、
    前記温度センサ又は前記プロセスモニタの検出結果に応じて前記規定期間の長さを調整する調整制御回路（１１１ａ）をさらに備える請求項１から５の何れか一項に記載のレーダ信号処理器。
  7. 請求項１から６の何れか一項に記載のレーダ信号処理器と、
    前記チャープ周波数により復調終了した後に、前記チャープ周波数と同一周波数帯の信号が入力された場合に生じるＤＣオフセット成分を検出することで、前記同一周波数帯で運用される他のレーダシステムの有無を判定する他レーダシステム判定部（５）と、
    を備えるレーダシステム。
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