JP2021021576A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分散配置される複数のモジュール間の通信の信頼性を向上させることができるレーダ装置を得ること。【解決手段】レーダ装置１００は、レーダ波を放射する送信モジュール２と、物標によって反射されたレーダ波を受信する送受信モジュール１とを備える。送信モジュール２は、シリアルペリフェラルインタフェース５８と変換部４３とを備える。送受信モジュール１は、シリアルペリフェラルインタフェース３３と変換部２４とを備える。変換部２４は、シリアルペリフェラルインタフェース３３から送信されるシングルエンド形式の通信信号を差動形式の通信信号へ変換し、変換した差動形式の通信信号を接続ケーブル３を介して送信する。変換部４３は、接続ケーブル３を介して受信した差動形式の通信信号をシングルエンド形式の通信信号へ変換し、変換したシングルエンド形式の通信信号をシリアルペリフェラルインタフェース５８へ送信する。【選択図】図２

Description

本発明は、物標を検出するレーダ装置に関する。

近年、自動車などの車両に搭載されて、物標を検出するレーダ装置の開発が進められている。物標の一例は、レーダ装置が搭載される車両の前方を走行する車両である。物標の他の例は、レーダ装置が搭載される車両の前方に位置する障害物である。

レーダ装置は、送信アンテナおよび受信アンテナを備える。送信アンテナは、レーダ波を放射する。受信アンテナは、送信アンテナが放射したレーダ波の物標からの反射波を受信する。レーダ装置は、送信アンテナがレーダ波を放射してから受信アンテナが反射波を受信するまでの時間に基づいて、車両から物標までの距離などを求める。

特許文献１には、レーダ波を放射する送信アンテナを含む送信モジュールと、物標によって反射されたレーダ波を受信する受信アンテナを含む受信モジュールとを備えるレーダ装置が開示されている。かかるレーダ装置では、送信モジュールと受信モジュールとが分散配置され、モジュール間が接続ケーブルで接続される。

国際公開第２０１９／０１２７４１号

しかしながら、車両に複数のモジュールを分散配置した場合、車両の種類によっては接続ケーブルの引き回し距離が長くなる場合がある。接続ケーブルの引き回し距離が長くなると、接続ケーブルにより伝送される通信信号への外乱による雑音の重畳などによってモジュール間の通信の信頼性が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分散配置される複数のモジュール間の通信の信頼性を向上させることができるレーダ装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーダ装置は、レーダ波を放射する第１のモジュールと、物標で反射されたレーダ波を受信する第２のモジュールとを備える。第２のモジュールは、第２の通信部と、第２の変換部とを備える。第２の通信部は、シングルエンド形式の通信信号を送信する。第２の変換部は、第２の通信部からのシングルエンド形式の通信信号を差動形式の通信信号へ変換し、変換した差動形式の通信信号を接続ケーブル経由で第１のモジュールへ送信する。第１のモジュールは、第１の変換部と、第１の通信部とを備える。第１の変換部は、第２のモジュールから接続ケーブル経由で送信される差動形式の通信信号をシングルエンド形式の通信信号へ変換し、変換したシングルエンド形式の通信信号を送信する。第１の通信部は、第１の変換部から送信されるシングルエンド形式の通信信号を受信する。

本発明によれば、分散配置される複数のモジュール間の通信の信頼性を向上させることができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るレーダ装置が車両に配置された状況の一例を示す図 実施の形態１に係る送受信モジュールと送信モジュールとの間の通信を説明するための図 実施の形態１に係るレーダ装置の構成例を示す図 本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係るレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーダ装置が車両に配置された状況の一例を示す図である。図１に示すように、レーダ装置１００は、送受信モジュール１と、送信モジュール２と、接続ケーブル３とを備える。送受信モジュール１と送信モジュール２とは、自動車などの車両８０に分散配置され、接続ケーブル３によって通信可能に接続される。送信モジュール２は、第１のモジュールの一例であり、送受信モジュール１は、第２のモジュールの一例である。

車両８０は、フロントガラス８１と、ルーフ８２と、フロントピラー８３とを備える。送受信モジュール１は、例えば、車両８０の室内に配置される不図示のルームミラーの近くに配置される。図１に示す例では、フロントガラス８１とルーフ８２とに跨った位置に配置されている。また、送信モジュール２は、フロントガラス８１とフロントピラー８３とに跨った位置に配置されている。なお、図１では、送受信モジュール１および送信モジュール２の各々の配置が分かりやすくなるように、ルーフ８２およびフロントピラー８３は、各々一部が切り欠かれた状態で示されている。また、送受信モジュール１および送信モジュール２の配置は、図１に示す例に限定されない。

送受信モジュール１および送信モジュール２の各々は、周波数変調された電波であるレーダ波を空間に放射する。また、送受信モジュール１は、レーダ波の物標からの反射波を受信し、受信した反射波に基づいて、物標との距離と、車両８０から見た物標の速度とを検出する。以下、車両８０から見た物標の速度を相対速度と記載する場合がある。

送受信モジュール１と送信モジュール２とは、車両８０に分散配置されることから、レーダ装置１００の車両８０への搭載性を向上させることができる。また、レーダ装置１００では、送受信モジュール１と送信モジュール２との分散配置によって、例えば、アンテナを分散配置しアンテナの出力を合成することによって等価的にアンテナ開口の拡大を図ることが可能である。そして、アンテナ開口の拡大による高分解能化によって物標の検出精度を向上させることができる。さらに、レーダ装置１００は、分散配置される送受信モジュール１と送信モジュール２との間の通信の信頼性を向上させる構成を有している。図２は、実施の形態１に係る送受信モジュールと送信モジュールとの間の通信を説明するための図である。

図２に示すレーダ装置１００は、シングルエンド形式の通信信号を送受信するシリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ：Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３３，５８を備える。以下、「シリアルペリフェラルインタフェース」を「ＳＰＩ」と記載する。ＳＰＩ３３，５８は、デジタル通信方式の通信インタフェースである。ＳＰＩ５８は、第１の通信部の一例であり、ＳＰＩ３３は、第２の通信部の一例である。

また、レーダ装置１００は、通信信号をシングルエンド形式から差動形式へ変換し、差動形式からシングルエンド形式へ変換する変換部２４，４３を備える。変換部４３は、第１の変換部の一例であり、変換部２４は、第２の変換部の一例である。送受信モジュール１は、ＳＰＩ３３と変換部２４を備え、送信モジュール２は、ＳＰＩ５８と変換部４３を備える。

変換部２４は、ＳＰＩ３３から送信されるシングルエンド形式の通信信号を差動形式の通信信号へ変換し、変換した差動形式の通信信号を接続ケーブル３経由で送信モジュール２へ送信する。変換部４３は、送受信モジュール１から接続ケーブル３経由で送信される差動形式の通信信号をシングルエンド形式の通信信号へ変換し、変換したシングルエンド形式の通信信号をＳＰＩ５８へ送信する。

また、変換部４３は、ＳＰＩ５８からのシングルエンド形式の通信信号を差動形式の通信信号へ変換し、変換した差動形式の通信信号を接続ケーブル３経由で送受信モジュール１へ送信する。変換部２４は、送信モジュール２から接続ケーブル３経由で送信される差動形式の通信信号をシングルエンド形式の通信信号へ変換し、変換したシングルエンド形式の通信信号をＳＰＩ３３へ送信する。

このように、レーダ装置１００では、接続ケーブル３によって差動形式の通信信号が伝送される。そのため、接続ケーブル３を伝送する通信信号へ外乱などによって重畳されるコモンモードの雑音は、変換部２４，４３によるシングルエンド形式への変換時にキャンセルされる。これにより、レーダ装置１００では、分散配置される送受信モジュール１と送信モジュール２との間の通信の信頼性を向上させることができる。

また、差動形式の通信信号は、シングルエンド形式の通信信号に比べ、信号周波数を高くすることができるため、送受信モジュール１と送信モジュール２との間の通信の高速化を図ることができる。なお、ＳＰＩ３３，５８は、例えば、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）形式の信号を用いることができる。

また、モジュール間においてシングルエンド形式でＳＰＩ通信を行うレーダ装置の構成に対して、変換部２４，４３を追加することで、接続ケーブル３によって伝送される通信信号を差動形式の信号にすることができる。そのため、レーダ装置１００は、シングルエンド形式でＳＰＩ通信を行うレーダ装置から容易に開発可能である。

図３は、実施の形態１に係るレーダ装置の構成例を示す図である。図３に示すレーダ装置１００は、周波数変調連続波（ＦＭ−ＣＷ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅｓ）を使用するＦＭ−ＣＷレーダである。ＦＭ−ＣＷレーダは、ベースバンドで取り扱う周波数帯域が比較的低周波数であり、信号処理が容易であるといった特徴を有している。

レーダ装置１００から放射されるレーダ波は、時間の経過に伴って周波数が高くなるアップチャープ成分と、時間の経過に伴って周波数が低くなるダウンチャープ成分とを含む。レーダ装置１００は、レーダ波の物標による反射波を受信し、受信した反射波に含まれるアップチャープ成分とダウンチャープ成分の各々から得られるビート信号のピーク周波数の和と差から、物標との距離および物標の相対速度を算出する。レーダ装置１００は、のこぎり波のアップチャープ成分およびのこぎり波のダウンチャープ成分のうち一方をレーダ波に含む高速変調方式のＦＭ−ＣＷレーダであってもよい。この場合、レーダ装置１００は、受信した反射波から得られるビート信号の周波数と位相から物標との距離および物標の相対速度を算出する。

上述したように、実施の形態１に係るレーダ装置１００は、送受信モジュール１と、送信モジュール２と、接続ケーブル３とを備える。送受信モジュール１は、ミリ波を送受信するマスタモジュールとして機能し、送信モジュール２は、ミリ波を送信するスレーブモジュールとして機能する。送受信モジュール１は、マスタ用ミリ波送受信モジュールと呼ぶこともでき、送信モジュール２は、スレーブ用ミリ波送信モジュールと呼ぶこともできる。

送受信モジュール１は、複数の送信アンテナ４_１〜４_ｎと、複数の受信アンテナ５_１〜５_ｍと、高周波回路６と、ベースバンド回路７と、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）８と、参照信号源９とを備える。高周波回路６は、例えば、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって構成される。また、ベースバンド回路７は、例えば、ベースバンドＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの集積回路によって構成される。

高周波回路６は、複数の送信アンテナ４_１〜４_ｎと、複数の受信アンテナ５_１〜５_ｍとに接続される。高周波回路６は、参照信号源９によって生成される参照信号ＲＥＦに基づいてレーダ信号を生成し、生成したレーダ信号を送信アンテナ４_１〜４_ｎへ出力する。高周波回路６によって生成されるレーダ信号は、周波数変調されたミリ波帯の信号である。以下、受信アンテナ５_１〜５_ｍの各々を区別せずに示す場合、受信アンテナ５と記載する場合がある。

高周波回路６は、位相同期回路（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）１１と、ループフィルタ（ＬＦ：Ｌｏｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ）１２と、高周波の変調信号源を生成する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１３とを備える。以下、「位相同期回路」を「ＰＬＬ」と記載し、「ループフィルタ」を「ＬＦ」と記載し、「電圧制御発振器」を「ＶＣＯ」と記載する。

ＰＬＬ１１は、ＭＣＵ８によって設定された変調パターンで周波数変調を行う。ＰＬＬ１１によって周波数変調された信号はＬＦ１２によって帯域制限されＶＣＯ１３へ出力される。ＶＣＯ１３は、ＰＬＬ１１と連携し、周波数変調された高周波信号を出力する。ＶＣＯ１３から出力される高周波信号には、時間の経過に伴って周波数が高くなるアップチャープ信号と、時間の経過に伴って周波数が低くなるダウンチャープ信号とが含まれる。なお、レーダ装置１００が高速変調方式のＦＭ−ＣＷレーダである場合、ＶＣＯ１３から出力される高周波信号には、のこぎり波のアップチャープ信号およびのこぎり波のダウンチャープ信号のうち一方が含まれる。

高周波回路６は、ドライバ増幅器（ＤＡ：Ｄｒｉｖｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１４と、複数の移相器（ＰＳ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｅｒ）１５_１〜１５_ｎとを備える。また、高周波回路６は、複数のダブラ（ＤＢＬ：ＤｏｕＢＬｅｒ）１６_１〜１６_ｎと、電力増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１７_１〜１７_ｎとを備える。ｎは、送信チャネル数であり、２以上の整数である。送信チャネルは、送信系の各信号処理における一纏まりの処理単位である。以下、「ドライバ増幅器」を「ＤＡ」と記載し、「移相器」を「ＰＳ」と記載し、「ダブラ」を「ＤＢＬ」と記載し、「電力増幅器」を「ＰＡ」と記載する。

ＤＡ１４は、ＶＣＯ１３から出力された高周波信号を増幅する。複数のＰＳ１５_１〜１５_ｎは、送信チャネル数と同じ数だけ設けられており、ＤＡ１４によって増幅された高周波信号の位相を調整する。ＤＢＬ１６_１〜１６_ｎの各々は、複数のＰＳ１５_１〜１５_ｎのうち対応するＰＳで位相が調整された高周波信号を２逓倍する。ＰＡ１７_１〜１７_ｎの各々は、ＤＢＬ１６_１〜１６_ｎのうち対応するＤＢＬで２逓倍された高周波信号を増幅し、増幅した高周波信号をレーダ信号として送信アンテナ４_１〜４_ｎのうち対応する送信アンテナへ出力する。送信アンテナ４_１〜４_ｎの各々は、ＰＡ１７_１〜１７_ｎのうち対応するＰＡから出力されるレーダ信号を電波であるレーダ波へ変換し、変換したレーダ波を空間に放射する。

高周波回路６は、複数の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１８_１〜１８_ｍと、ＤＢＬ１９と、複数のミキサ（ＭＩＸ：ＭＩＸｅｒ）２０_１〜２０_ｍとを備える。また、高周波回路６は、複数の中間周波数増幅器（ＩＦＡＭＰ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＡＭＰｌｉｆｉｅｒ）２１_１〜２１_ｍを備える。ｍは、受信チャネル数であり、２以上の整数である。以下、「低ノイズ増幅器」を「ＬＮＡ」と記載し、「ミキサ」を「ＭＩＸ」と記載し、「中間周波数増幅器」を「ＩＦＡＭＰ」と記載する。また、図３においては、「中間周波数増幅器」を「ＩＦＡ」と記載している。

受信チャネルは、受信アンテナ５毎に設けられ、受信系の各信号処理における一纏まりの処理単位である。受信チャネル数は、送信チャネル数と同じ数であってもよく、送信チャネル数と異なる数であってもよい。複数の受信アンテナ５_１〜５_ｍは、複数の送信アンテナ４_１〜４_ｎなどから放射されるレーダ波の物標による反射波を受信し、受信した反射波からミリ波帯の受信信号へ変換する。複数のＬＮＡ１８_１〜１８_ｍの各々は、複数の受信アンテナ５_１〜５_ｍのうち対応する受信アンテナから出力される受信信号を増幅する。

ＤＢＬ１９は、ＤＡ１４で増幅された高周波信号を２逓倍して、ローカル信号を生成する。ＭＩＸ２０_１〜２０_ｍの各々は、複数のＬＮＡ１８_１〜１８_ｍのうち対応するＬＮＡから出力される受信信号を、ＤＢＬ１９から出力されるローカル信号を用いた周波数変換によってダウンコンバートする。ＭＩＸ２０_１〜２０_ｍは、ダウンコンバートによって得られる中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を出力する。以下、「中間周波数信号」を「ＩＦ信号」と記載する。ＩＦＡＭＰ２１_１〜２１_ｍの各々は、ＭＩＸ２０_１〜２０_ｍのうち対応するＭＩＸでダウンコンバートによって得られるＩＦ信号を予め設定された信号レベルまで増幅する。

また、高周波回路６は、ＭＣＵ８との間でＳＰＩ通信を行うＳＰＩ２２を備える。ＳＰＩ２２は、ＭＣＵ８のＳＰＩ３２から出力されるＳＰＩ信号の出力データＤＯを受信し、受信した出力データＤＯに含まれる制御情報を高周波回路６に設定する。出力データＤＯに含まれる制御情報には、ＰＬＬ１１の変調パターンを示す情報、ＰＳ１５_１〜１５_ｎの位相調整量を示す制御情報、ＰＡ１７_１〜１７_ｎの電力調整量を示す制御情報、およびＬＮＡ１８_１〜１８_ｍの電力利得調整を示す制御情報などが含まれる。

ＳＰＩ２２は、ＳＰＩ信号の出力データＤＯに含まれる制御情報に基づいて、ＰＬＬ１１の変調パターン設定、ＰＳ１５_１〜１５_ｎの位相調整、ＰＡ１７_１〜１７_ｎの電力調整、およびＬＮＡ１８_１〜１８_ｍの電力利得調整を実行する。ＳＰＩ２２は、高周波回路６への制御情報の設定処理を、例えば、ＰＬＬ１１、ＰＳ１５_１〜１５_ｎ、ＰＡ１７_１〜１７_ｎ、およびＬＮＡ１８_１〜１８_ｍの各々の内部レジスタに制御情報を設定することによって行う。ＰＳ１５_１〜１５_ｎの位相調整は、送信アンテナ４_１〜４_ｎの特性および配置関係に基づいて行われる。ＰＳ１５_１〜１５_ｎの位相調整によって送信波であるレーダ波の位相が制御され、送信アンテナ４_１〜４_ｎからのレーダ波の指向性を高めるビームフォーミングが行われる。

ＳＰＩ信号は、シリアルデータを送受信するためのデジタル通信方式の信号であり、クロックＣＬＫ、出力データＤＯ、入力データＤＩ、およびラッチイネーブルＬＥを含む。出力データＤＯは、クロックＣＬＫに同期してＭＣＵ８から出力されるシリアルデータである。入力データＤＩは、クロックＣＬＫに同期して高周波回路６のＳＰＩ２２または送信モジュール２のＳＰＩ５８から出力されるシリアルデータである。ラッチイネーブルＬＥは、ＳＰＩ通信が開始される場合にイネーブルにされ、ＳＰＩ通信が終了される場合にディセーブルにされる選択信号であり、チップセレクトとも呼ばれる。ＭＣＵ８とＳＰＩ２２との間で送受信されるＳＰＩ信号は、シングルエンド形式の信号である。

ベースバンド回路７は、高周波回路６から出力される受信チャンネル毎のＩＦ信号の増幅および帯域制限を行うベースバンド処理部２３と、上述した変換部２４を備える。ベースバンド処理部２３は、複数のベースバンド増幅器（ＢＢＡＭＰ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ ＡＭＰｌｉｆｉｅｒ）２５_１〜２５_ｍと、複数のローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２６_１〜２６_ｍと、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２７_１〜２７_ｍとを備える。以下、「ベースバンド増幅器」を「ＢＢＡＭＰ」と記載し、「ローパスフィルタ」を「ＬＰＦ」と記載し、「アナログデジタル変換器」を「ＡＤＣ」と記載する。なお、図３においては、「ベースバンド増幅器」を「ＢＢＡ」と記載している。

複数のＢＢＡＭＰ２５_１〜２５_ｍの各々は、ＩＦＡＭＰ２１_１〜２１_ｍのうち対応するＩＦＡＭＰで増幅されたＩＦ信号を増幅する。複数のＬＰＦ２６_１〜２６_ｍの各々は、複数のＢＢＡＭＰ２５_１〜２５_ｍのうち対応するＢＢＡＭＰで増幅されたＩＦ信号の高周波成分を除去することによってＩＦ信号の帯域を制限する。ＡＤＣ２７_１〜２７_ｍの各々は、複数のＬＰＦ２６_１〜２６_ｍのうち対応するＬＰＦで帯域が制限されたアナログ信号であるＩＦ信号をデジタル信号へ変換し、デジタル信号へ変換したＩＦ信号をＭＣＵ８へ出力する。ＭＣＵ８へ出力されるＩＦ信号は、上述したビート信号である。

変換部２４は、ＭＣＵ８からのクロックＣＬＫ、出力データＤＯ、およびラッチイネーブルＬＥをシングルエンド形式から差動形式へ変換する。変換部２４は、差動形式へ変換したクロックＣＬＫ、出力データＤＯ、およびラッチイネーブルＬＥを接続ケーブル３経由で送信モジュール２へ出力する。また、変換部２４は、送信モジュール２からの入力データＤＩを差動形式からシングルエンド形式へ変換し、シングルエンド形式へ変換した入力データＤＩをＭＣＵ８へ出力する。このように、ベースバンド回路７には、変換部２４が内蔵されており、送信モジュール２との間で差動形式のＳＰＩ信号を送受信することができる。

ＭＣＵ８は、ベースバンド回路７から出力されるＩＦ信号に基づく信号処理によって、物標との距離および物標の相対速度を検出する検出処理部３０と、ＳＰＩ通信を行う複数のＳＰＩ３２，３３とを備える。検出処理部３０は、複数の高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部３１_１〜３１_ｍを備える。以下、「高速フーリエ変換」を「ＦＦＴ」と記載する。

複数のＦＦＴ部３１_１〜３１_ｍの各々は、複数のＡＤＣ２７_１〜２７_ｍのうち対応するＡＤＣから出力されるＩＦ信号をＦＦＴによって周波数成分のパワー分布へ変換する。ＦＦＴ部３１_１〜３１_ｍによって変換される周波数成分のパワー分布には、アップチャープ期間における周波数成分のパワー分布とダウンチャープ期間における周波数成分のパワー分布とが含まれる。検出処理部３０は、アップチャープ期間における周波数成分のパワー分布とダウンチャープ期間における周波数成分のパワー分布とから、物標との距離および物標の相対速度を求める。

検出処理部３０は、物標との距離の情報と物標の相対速度の情報とを、例えば、レーダ装置１００を搭載する車両８０に設けられた不図示の車両制御部などへ出力する。車両制御部は、レーダ装置１００を搭載する車両の動作を統括的に制御する機能を備え、検出処理部３０から取得した情報に基づき、クラッタ除去、目標識別、または衝突防止といった処理を行う。

ＳＰＩ３２は、高周波回路６のＳＰＩ２２との間で、ＳＰＩ通信を行い、高周波回路６の調整および制御などを行う。ＳＰＩ３３は、送信モジュール２との間で接続ケーブル３を介してＳＰＩ通信を行い、送信モジュール２の調整および制御などを行う。例えば、接続ケーブル３は、クロックＣＬＫ、出力データＤＯ、入力データＤＩ、およびラッチイネーブルＬＥを伝送する４組のツイストペアケーブルを含む。クロックＣＬＫ、出力データＤＯ、入力データＤＩ、およびラッチイネーブルＬＥの各々は４組のツイストペアケーブルのうち対応するツイストペアケーブルで伝送される。

ＭＣＵ８は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）と、ＳＰＩなどの通信回路とを含む。また、ＭＣＵ８は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせた処理回路を有する構成であってもよい。

ＭＣＵ８は、レーダ装置１００による物標の検出動作を開始する際に、レーダ装置１００の動作を開始するためのトリガ信号ＴＧを高周波回路６およびベースバンド回路７へ出力する。高周波回路６は、トリガ信号ＴＧが入力されると、ＰＬＬ１１、ＬＦ１２、およびＶＣＯ１３によって構成されるローカル信号源による変調処理を開始する。また、ベースバンド回路７は、トリガ信号ＴＧが入力されると、高周波回路６から出力されるＩＦ信号の増幅および帯域制限を開始する。トリガ信号ＴＧは、接続ケーブル３を介して送信モジュール２へ出力される。

送信モジュール２は、送信アンテナ４１_１〜４１_ｋと、送信アンテナ４１_１〜４１_ｋに接続され、送信アンテナ４１_１〜４１_ｋへ高周波信号を出力する高周波回路４２と、上述した変換部４３とを備える。ｋは、送信モジュール２の送信チャネル数であり、２以上の整数である。高周波回路４２は、参照信号源９によって生成される参照信号ＲＥＦに基づいて、ＦＭ−ＣＷ信号である高周波信号をレーダ信号として生成し、生成したレーダ信号を送信アンテナ４１_１〜４１_ｋへ出力する。高周波回路４２によって生成される高周波信号は、高周波回路６と同様のミリ波帯の信号である。高周波回路４２は、例えば、ＭＭＩＣによって構成される。なお、変換部４３は、高周波回路４２と共にＭＭＩＣによって構成されてもよい。

高周波回路４２は、ＰＬＬ５１と、ＬＦ５２と、ＶＣＯ５３と、ＤＡ５４と、複数のＰＳ５５_１〜５５_ｋと、複数のＤＢＬ５６_１〜５６_ｋと、ＰＡ５７_１〜５７_ｋとを備える。ＰＬＬ５１は、ＭＣＵ８によって設定された変調パターンで周波数変調を行う。ＰＬＬ５１の参照信号源は、ＰＬＬ１１と同様に、送受信モジュール１に搭載された参照信号源９であり、参照信号源９の参照信号ＲＥＦは、接続ケーブル３を介してＰＬＬ５１へ供給される。ＰＬＬ５１によって周波数変調された信号はＬＦ５２によって帯域制限されＶＣＯ５３へ出力される。ＶＣＯ５３は、ＰＬＬ５１と連携し、ＶＣＯ１３と同様に、周波数変調された高周波信号を出力する。

高周波回路４２において、ＰＬＬ５１、ＬＦ５２、およびＶＣＯ５３は、送信モジュール２のローカル信号源を構成する。送信モジュール２のローカル信号源は、送受信モジュール１から接続ケーブル３を介して高周波回路４２にトリガ信号ＴＧが入力されると、変調処理を開始する。

このように、送受信モジュール１および送信モジュール２の各々は、周波数変調を行うローカル信号源を備えており、送受信モジュール１と送信モジュール２との同期は、比較的に低周波である参照信号ＲＥＦを生成する参照信号源９を共通化することで行われる。そのため、レーダ装置１００では、送受信モジュール１と送信モジュール２との間でローカル信号源の出力線を引き回すことがないため、送受信モジュール１のみにローカル信号源を備える構成に比べ、送信モジュール２の性能を向上させることができる。

ＤＡ５４は、ＶＣＯ５３から出力された高周波信号を増幅する。複数のＰＳ５５_１〜５５_ｋは、送信チャネル数と同じ数だけ設けられており、ＤＡ５４によって増幅された高周波信号の位相を調整する。ＤＢＬ５６_１〜５６_ｋの各々は、複数のＰＳ５５_１〜５５_ｋのうち対応するＰＳで位相が調整された高周波信号を２逓倍する。ＰＡ５７_１〜５７_ｋの各々は、ＤＢＬ５６_１〜５６_ｋのうち対応するＤＢＬで２逓倍された高周波信号を増幅する。送信アンテナ４１_１〜４１_ｋの各々は、ＰＡ５７_１〜５７_ｋのうち対応するＰＡから出力されるレーダ信号を電波であるレーダ波に変換し、変換したレーダ波として空間に放射する。

また、送信モジュール２は、変換部４３と、ＳＰＩ５８とを備える。変換部４３は、送受信モジュール１からのクロックＣＬＫ、出力データＤＯ、およびラッチイネーブルＬＥを差動形式からシングルエンド形式へ変換する。変換部４３は、シングルエンド形式へ変換したクロックＣＬＫ、出力データＤＯ、およびラッチイネーブルＬＥをＳＰＩ５８へ出力する。また、変換部４３は、ＳＰＩ５８からの入力データＤＩをシングルエンド形式から差動形式へ変換し、差動形式へ変換した入力データＤＩを接続ケーブル３を介して送受信モジュール１へ出力する。

ＳＰＩ５８は、ＭＣＵ８のＳＰＩ３３から出力されるＳＰＩ信号を受信し、受信したＳＰＩ信号の出力データＤＯに含まれる制御情報を高周波回路４２に設定する。ＳＰＩ信号の出力データＤＯに含まれる制御情報には、ＰＬＬ５１の変調パターンを示す制御情報、ＰＳ５５_１〜５５_ｋの位相調整量を示す制御情報、およびＰＡ５７_１〜５７_ｋの電力調整量を示す制御情報などが含まれる。

ＳＰＩ５８は、ＳＰＩ信号の出力データＤＯに含まれる制御情報に基づいて、ＰＬＬ５１の変調パターン設定、ＰＡ５７_１〜５７_ｋの電力調整、およびＰＳ５５_１〜５５_ｋの位相調整を実行する。ＳＰＩ５８は、高周波回路４２への制御情報の設定処理を、例えば、ＰＬＬ５１、ＰＳ５５_１〜５５_ｋ、およびＰＡ５７_１〜５７_ｋの各々の内部レジスタに制御情報を設定することによって行う。ＰＳ５５_１〜５５_ｋの位相調整は、送信アンテナ４１_１〜４１_ｋの特性および配置関係に基づいて行われる。ＰＳ５５_１〜５５_ｋの位相調整によって送信波であるレーダ波の位相が制御され、送信アンテナ４１_１〜４１_ｋからのレーダ波の指向性を高めるビームフォーミングが行われる。

また、ＳＰＩ５８は、ＳＰＩ３３から受信したＳＰＩ信号の出力データＤＯに含まれる制御情報を高周波回路４２に設定した後、ＳＰＩ３３からのＳＰＩ通信による要求に基づいて、高周波回路４２に設定した制御情報を高周波回路４２から読み出す。ＳＰＩ５８は、高周波回路４２から読み出した制御情報を含む入力データＤＩを変換部４３へ送信する。変換部４３は、ＳＰＩ５８からの入力データＤＩをシングルエンド形式から差動形式へ変換し、変換した差動形式の入力データＤＩを接続ケーブル３経由で送受信モジュール１へ送信する。これにより、入力データＤＩが接続ケーブル３を介して送信モジュール２から送受信モジュール１へ送信される。

変換部２４は、接続ケーブル３を介して受信した入力データＤＩを差動形式からシングルエンド形式へ変換し、変換したシングルエンド形式の入力データＤＩをＳＰＩ３３へ送信する。ＳＰＩ３３は、変換部２４からシングルエンド形式の入力データＤＩを受信する。ＳＰＩ３３は、受信した入力データＤＩに含まれる制御情報と送信済の出力データＤＯに含まれる制御情報とを比較し、比較した結果に基づいて、高周波回路４２に設定された制御情報の正当性をチェックする。

上述したように、送受信モジュール１のＭＣＵ８は、ＳＰＩ通信による高周波回路６に対する制御情報の設定によって送受信モジュール１の調整および制御を行うことができる。また、ＭＣＵ８は、ＳＰＩ通信による高周波回路４２に対する制御情報の設定によって送信モジュール２の調整および制御を行うことができる。例えば、ＭＣＵ８は、送受信モジュール１の送信アンテナ４_１〜４_ｎからレーダ波を放射させ、送受信モジュール１の受信アンテナ５_１〜５_ｍからレーダ波の物標による反射波を受信させることができる。また、ＭＣＵ８は、送信モジュール２の送信アンテナ４１_１〜４１_ｋからレーダ波を放射させ、送受信モジュール１の受信アンテナ５_１〜５_ｍからレーダ波の物標による反射波を受信させることができる。また、ＭＣＵ８は、送受信モジュール１の送信アンテナ４_１〜４_ｎと送信モジュール２の送信アンテナ４１_１〜４１_ｋとから同時にレーダ波を放射させることができる。また、ＭＣＵ８は、送受信モジュール１の送信アンテナ４_１〜４_ｎと送信モジュール２の送信アンテナ４１_１〜４１_ｋとを時分割に切り替えて交互にレーダ波を放射させることもできる。

また、ＭＣＵ８は、例えば、レーダ運用中も、高周波回路６，４２とのＳＰＩ通信によって、高周波回路６，４２の調整および制御を行うことができる。例えば、ＭＣＵ８は、レーダ運用中において、ＰＬＬ１１，５１の変調パターン設定、ＰＳ１５_１〜１５_ｎ，５５_１〜５５_ｋの位相調整、ＰＡ１７_１〜１７_ｎ，５７_１〜５７_ｋの電力調整、およびＬＮＡ１８_１〜１８_ｍの電力利得調整を行うことができる。ＭＣＵ８は、例えば、高周波回路６，４２の調整および制御を運用待機期間に行うことができる。なお、レーダ運用中とは、レーダ装置１００が物標を検出するための動作を行っている状態であることを意味する。また、運用待機期間は、レーダ波の送信および反射波の受信が行われていない期間である。

なお、上述した例では、レーダ装置１００に設けられる送信モジュール２の数が１つである場合の例を示したが、送信モジュール２の数は２以上であってもよい。この場合、送受信モジュール１には、送信モジュール２毎にＳＰＩ３３および変換部２４が設けられてもよいし、送信モジュール２の数と同じ数のラッチイネーブルＬＥを有するＳＰＩがＳＰＩ３３として設けられてもよい。また、レーダ装置１００は、送受信モジュール１に代えて、受信モジュールを第２のモジュールとして備える構成であってもよい。この場合の受信モジュールは、例えば、送受信モジュール１のうち、送信アンテナ４_１〜４_ｎ、ＰＳ１５_１〜１５_ｎ、ＤＢＬ１６_１〜１６_ｎ、およびＰＡ１７_１〜１７_ｎが設けられない構成である。

以上のように、実施の形態１に係るレーダ装置１００は、レーダ波を放射する送信モジュール２と、物標により反射されたレーダ波である反射波を受信する送受信モジュール１とを備える。送信モジュール２は、第１のモジュールの一例であり、送受信モジュール１は、第２のモジュールの一例である。送受信モジュール１と送信モジュール２とは車両８０に分散配置される。送受信モジュール１は、第２の通信部の一例であるＳＰＩ３３と、第２の変換部の一例である変換部２４とを備える。送信モジュール２は、第１の通信部の一例であるＳＰＩ５８と、第１の変換部の一例である変換部４３とを備える。これにより、レーダ装置１００は、分散配置される複数のモジュール間の通信の信頼性を向上させることができる。

ＳＰＩ３３とＳＰＩ５８との間で送受信される通信信号は、出力データＤＯ、入力データＤＩ、クロックＣＬＫ、およびラッチイネーブルＬＥを含む。ラッチイネーブルＬＥは、選択信号の一例である。変換部２４，４３は、出力データＤＯ、入力データＤＩ、クロックＣＬＫ、およびラッチイネーブルＬＥをシングルエンド形式と差動形式との間で変換する。接続ケーブル３は、差動形式に変換された出力データＤＯ、入力データＤＩ、クロックＣＬＫ、およびラッチイネーブルＬＥを伝送する。これにより、接続ケーブル３を介したＳＰＩ通信の信頼性を向上させることができる。

また、送受信モジュール１は、ＳＰＩ３３を備え、ＳＰＩ３３からシングルエンド形式の通信信号を送信することによって送信モジュール２を制御するＭＣＵ８を備える。ＭＣＵ８は、制御部の一例である。送信モジュール２は、高周波信号を生成する高周波回路４２と、高周波回路４２によって生成された高周波信号に基づいてレーダ波を放射する送信アンテナ４１_１〜４１_ｋとを備える。ＳＰＩ５８は、変換部４３から送信されるシングルエンド形式の通信信号に基づいて、高周波回路４２を制御する制御情報を高周波回路４２に設定する。これにより、レーダ装置１００は、送受信モジュール１から送信モジュール２の高周波回路４２を精度よく制御することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係るレーダ装置は、ＳＰＩ信号のうちラッチイネーブルＬＥが接続ケーブル３を介してシングルエンド形式でそのまま送受信される点で、ラッチイネーブルＬＥが接続ケーブル３を介して差動形式で送受信されるレーダ装置１００と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１のレーダ装置１００と異なる点を中心に説明する。

図４は、本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成例を示す図である。図４に示すように、実施の形態２に係るレーダ装置１００Ａは、送受信モジュール１Ａと、送信モジュール２Ａと、送受信モジュール１Ａと送信モジュール２Ａとを通信可能に接続する接続ケーブル３Ａとを備える。

送受信モジュール１Ａは、ベースバンド回路７に代えて、ベースバンド回路７Ａを備える点で、送受信モジュール１と異なる。ベースバンド回路７Ａは、バッファ２８を備えると共に、変換部２４に代えて、変換部２４Ａを備える点で、ベースバンド回路７と異なる。変換部２４Ａは、ＳＰＩ３３から出力されるシングルエンド形式のラッチイネーブルＬＥを差動形式の信号へ変換しない点で、変換部２４と異なる。送受信モジュール１ＡのＳＰＩ３３から出力されるシングルエンド形式のラッチイネーブルＬＥはバッファ２８および接続ケーブル３Ａを介して送信モジュール２Ａへ送信される。バッファ２８は、変換部２４Ａを介して送信されるクロックＣＬＫ、入力データＤＩ、出力データＤＯとのスキュータイミングを調整するために設けられる。

送信モジュール２Ａは、バッファ４４を備えると共に、変換部４３に代えて、変換部４３Ａを備える点で、送信モジュール２と異なる。変換部４３Ａは、ラッチイネーブルＬＥが入力されない点で、変換部４３と異なる。接続ケーブル３Ａを介して送信モジュール２Ａへ送信されるシングルエンド形式のラッチイネーブルＬＥは、バッファ４４を介してＳＰＩ５８で受信される。バッファ４４は、バッファ２８と同様に、変換部４３Ａを介して送信されるクロックＣＬＫ、入力データＤＩ、出力データＤＯとのスキュータイミングを調整するために設けられる。

ラッチイネーブルＬＥは、ＳＰＩ３３がＳＰＩ５８との通信を行う場合に信号レベルをイネーブルにする信号であり、雑音の重畳によってＳＰＩ通信の信頼性が劣化する可能性は少ない。ラッチイネーブルＬＥは、例えば、信号レベルがローレベルである場合にイネーブルである信号であるが、信号レベルがハイレベルである場合にイネーブルである信号であってもよい。

実施の形態２に係るレーダ装置１００Ａでは、ラッチイネーブルＬＥはシングルエンド形式で送受信モジュール１Ａから送信モジュール２Ａへ送信される。そのため、レーダ装置１００Ａは、レーダ装置１００の接続ケーブル３と比べて、接続ケーブル３Ａを伝送する差動信号のペアを１つ減らすことができる。

なお、上述した例では、レーダ装置１００Ａに設けられる送信モジュール２Ａの数が１つである場合の例を示したが、送信モジュール２Ａの数は２以上であってもよい。この場合、送受信モジュール１Ａには、送信モジュール２Ａ毎にＳＰＩ３３および変換部２４が設けられてもよいし、送信モジュール２Ａの数と同じ数のラッチイネーブルＬＥを有するＳＰＩがＳＰＩ３３として設けられてもよい。また、レーダ装置１００Ａは、送受信モジュール１Ａに代えて、受信モジュールを第２のモジュールとして備える構成であってもよい。この場合の受信モジュールは、例えば、送受信モジュール１Ａのうち、送信アンテナ４_１〜４_ｎ、ＰＳ１５_１〜１５_ｎ、ＤＢＬ１６_１〜１６_ｎ、およびＰＡ１７_１〜１７_ｎが設けられない構成である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１Ａ 送受信モジュール、２，２Ａ 送信モジュール、３，３Ａ 接続ケーブル、４_１〜４_ｎ，４１_１〜４１_ｋ 送信アンテナ、５_１〜５_ｍ 受信アンテナ、６，４２ 高周波回路、７，７Ａ ベースバンド回路、８ ＭＣＵ、９ 参照信号源、１１，５１ 位相同期回路、１２，５２ ループフィルタ、１３，５３ 電圧制御発振器、１４，５４ ドライバ増幅器、１５_１〜１５_ｎ，５５_１〜５５_ｋ 移相器、１６_１〜１６_ｎ，１９，５６_１〜５６_ｋ ダブラ、１７_１〜１７_ｎ，５７_１〜５７_ｋ 電力増幅器、１８_１〜１８_ｍ 低ノイズ増幅器、２０_１〜２０_ｍ ミキサ、２１_１〜２１_ｍ 中間周波数増幅器、２２，３２，３３，５８ シリアルペリフェラルインタフェース、２３ ベースバンド処理部、２４，２４Ａ，４３，４３Ａ 変換部、２５_１〜２５_ｍ ローパスフィルタ、２６_１〜２６_ｍ ベースバンド増幅器、２７_１〜２７_ｍ アナログデジタル変換器、２８，４４ バッファ、３０ 検出処理部、３１_１〜３１_ｍ 高速フーリエ変換部、８０ 車両、８１ フロントガラス、８２ ルーフ、８３ フロントピラー、１００，１００Ａ レーダ装置。

Claims (6)

1. レーダ波を放射する第１のモジュールと、
   物標で反射された前記レーダ波を受信する第２のモジュールと、を備え、
   前記第２のモジュールは、
   シングルエンド形式の通信信号を送信する第２の通信部と、
   前記第２の通信部からの前記シングルエンド形式の通信信号を差動形式の通信信号へ変換し、変換した差動形式の通信信号を接続ケーブル経由で前記第１のモジュールへ送信する第２の変換部と、を備え、
   前記第１のモジュールは、
   前記第２のモジュールから前記接続ケーブル経由で送信される前記差動形式の通信信号をシングルエンド形式の通信信号へ変換し、変換したシングルエンド形式の通信信号を送信する第１の変換部と、
   前記第１の変換部から送信される前記シングルエンド形式の通信信号を受信する第１の通信部と、を備える
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記第１の通信部は、
   シングルエンド形式の通信信号を前記第１の変換部へ送信し、
   前記第１の変換部は、
   前記第１の通信部からの前記シングルエンド形式の通信信号を差動形式の通信信号へ変換し、変換した差動形式の通信信号を前記接続ケーブル経由で前記第２のモジュールへ送信し、
   前記第２の通信部は、
   前記第１のモジュールから前記接続ケーブル経由で送信される前記差動形式の通信信号をシングルエンド形式の通信信号へ変換し、変換したシングルエンド形式の通信信号を前記第２の通信部へ送信し、
   前記第２の通信部は、
   前記第２の変換部から送信される前記シングルエンド形式の通信信号を受信する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記第１の通信部と前記第２の通信部との間で送受信される通信信号は、前記第２の通信部から前記第１の通信部へ出力されるデータである出力データ、前記第１の通信部から前記第２の通信部へ入力されるデータである入力データ、クロック、および通信が開始される場合にイネーブルになる選択信号を含み、
   前記第１の変換部および前記第２の変換部は、
   前記出力データ、前記入力データ、前記クロック、および前記選択信号を前記シングルエンド形式と前記差動形式との間で変換し、
   前記接続ケーブルは、
   差動形式に変換された前記出力データ、前記入力データ、前記クロック、および前記選択信号を伝送する
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
4. 前記第１の通信部と前記第２の通信部との間で送受信される通信信号は、前記第２の通信部から前記第１の通信部へ出力されるデータである出力データ、前記第１の通信部から前記第２の通信部へ入力されるデータである入力データ、クロック、および通信が開始される場合にイネーブルになる選択信号を含み、
   前記第１の変換部および前記第２の変換部は、
   前記出力データ、前記入力データ、および前記クロックを前記シングルエンド形式と前記差動形式との間で変換し、
   前記接続ケーブルは、
   差動形式に変換された前記出力データ、前記入力データ、および前記クロックと、シングルエンド形式の前記選択信号とを伝送する
   ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
5. 前記第２のモジュールは、
   前記第２の通信部を備え、前記第２の通信部から前記シングルエンド形式の通信信号を送信することによって前記第１のモジュールを制御する制御部を備え、
   前記第１のモジュールは、
   高周波信号を生成する高周波回路と、
   前記高周波回路によって生成された高周波信号に基づいて前記レーダ波を放射する送信アンテナと、を備え、
   前記第１の通信部は、
   前記第１の変換部から送信される前記シングルエンド形式の通信信号に基づいて、前記高周波回路を制御する制御情報を前記高周波回路に設定する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のレーダ装置。
6. 前記第２のモジュールは、
   前記レーダ波を放射すると共に前記レーダ波の物標による反射波を受信し、受信した反射波に基づいて前記物標を検出する送受信モジュールである
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のレーダ装置。

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