JP2517876Y2 - ホモダイン方式電波測距装置 - Google Patents
ホモダイン方式電波測距装置Info
- Publication number
- JP2517876Y2 JP2517876Y2 JP4336090U JP4336090U JP2517876Y2 JP 2517876 Y2 JP2517876 Y2 JP 2517876Y2 JP 4336090 U JP4336090 U JP 4336090U JP 4336090 U JP4336090 U JP 4336090U JP 2517876 Y2 JP2517876 Y2 JP 2517876Y2
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- Japan
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- frequency
- output
- signal
- pulse
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Description
【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案はマイクロ波をパルス変調して電波として送
信し、受信パルスを送信信号周波数と同一周波数の局部
信号で周波数変換し、その周波数変換出力を増幅検波
し、その検波出力パルスが得られる時点と、送信パルス
の送信時点との時間差から送信パルスの反射点までの距
離を測定するホモダイン方式電波測距装置に関する。
信し、受信パルスを送信信号周波数と同一周波数の局部
信号で周波数変換し、その周波数変換出力を増幅検波
し、その検波出力パルスが得られる時点と、送信パルス
の送信時点との時間差から送信パルスの反射点までの距
離を測定するホモダイン方式電波測距装置に関する。
「従来の技術」 第５図に従来の電波測距装置を示す。マイクロ波発振
器11からのマイクロ波はマイクロ波電力増幅器12におい
て電力増幅されると共にパルス発生器13からのパルスで
100％変調され、マイクロ波パルスとしてアイソレータ1
4を通じ、送信アンテナ15からパルス電波として送信さ
れる。航空機に搭載され、高度計として用いられる場合
は、パルス電波は下方に放射され、地表面に達し、その
地表面で反射され、上方に向った反射パルス波は受信ア
ンテナ16で受信され、その受信信号は帯域通過濾波器17
で不要信号が除去され、前置増幅器18で増幅され、その
増幅出力は周波数混合器19で局部発振器21からの局部信
号により周波数変換され、その周波数変換出力は低域通
過濾波器22を通過し、中間周波増幅器23で増幅され、そ
の増幅出力は検波器24で検波され、その検波出力は信号
処理器25へ供給される。信号処理器25はパルス発生器13
のパルス発生を制御しており、送信パルスを放射してか
ら反射パルスが受信されるまでの時間Ｔを測定し、その
時間Ｔから1/2（光度）×Ｔを演算して、反射点までの
距離（高度）を求めて出力する。
器11からのマイクロ波はマイクロ波電力増幅器12におい
て電力増幅されると共にパルス発生器13からのパルスで
100％変調され、マイクロ波パルスとしてアイソレータ1
4を通じ、送信アンテナ15からパルス電波として送信さ
れる。航空機に搭載され、高度計として用いられる場合
は、パルス電波は下方に放射され、地表面に達し、その
地表面で反射され、上方に向った反射パルス波は受信ア
ンテナ16で受信され、その受信信号は帯域通過濾波器17
で不要信号が除去され、前置増幅器18で増幅され、その
増幅出力は周波数混合器19で局部発振器21からの局部信
号により周波数変換され、その周波数変換出力は低域通
過濾波器22を通過し、中間周波増幅器23で増幅され、そ
の増幅出力は検波器24で検波され、その検波出力は信号
処理器25へ供給される。信号処理器25はパルス発生器13
のパルス発生を制御しており、送信パルスを放射してか
ら反射パルスが受信されるまでの時間Ｔを測定し、その
時間Ｔから1/2（光度）×Ｔを演算して、反射点までの
距離（高度）を求めて出力する。
受信電波は極めて微弱であり、マイクロ波帯で増幅は
せいぜい30dB程度しか得られないから、中間周波増幅器
23で大きく増幅している。数MHz帯での増幅は100dB以上
の利得を容易に得ることができる。
せいぜい30dB程度しか得られないから、中間周波増幅器
23で大きく増幅している。数MHz帯での増幅は100dB以上
の利得を容易に得ることができる。
「考案が解決しようとする課題」 第５図に示したように従来においてはマイクロ波発振
器11と、局部発振器21とを用いており、マイクロ波発振
器11のマイクロ波の周波数f1と、局部発振器21の局部信
号の周波数f2との関係を常に一定に維持する必要があ
り、このためマイクロ波発振器11、局部発振器21の両者
に対してそれぞれ周波数安定化手段を設ける必要があっ
た。
器11と、局部発振器21とを用いており、マイクロ波発振
器11のマイクロ波の周波数f1と、局部発振器21の局部信
号の周波数f2との関係を常に一定に維持する必要があ
り、このためマイクロ波発振器11、局部発振器21の両者
に対してそれぞれ周波数安定化手段を設ける必要があっ
た。
周波数混合器19の出力のレベルはその受信マイクロ波
及び局部信号の各位相には無関係で入力信号レベルにの
み依存するので、信号処理器25で扱う信号レベルに受信
信号を制御するのは中間周波増幅器23で行っていた。し
かし測距装置においては一般に近距離測距時には信号レ
ベルが強く、中間周波増幅器23の初段で飽和してしま
い、信号波形に歪みが生じ、その結果、測距精度や分解
能が劣化していた。
及び局部信号の各位相には無関係で入力信号レベルにの
み依存するので、信号処理器25で扱う信号レベルに受信
信号を制御するのは中間周波増幅器23で行っていた。し
かし測距装置においては一般に近距離測距時には信号レ
ベルが強く、中間周波増幅器23の初段で飽和してしま
い、信号波形に歪みが生じ、その結果、測距精度や分解
能が劣化していた。
「課題を解決するための手段」 この考案によればマイクロ波発振器の出力が可変移相
器へ位相され、その可変移相器の出力が局部信号として
周波数混合器へ供給される。その可変移相器は制御回路
により移相量が制御される。
器へ位相され、その可変移相器の出力が局部信号として
周波数混合器へ供給される。その可変移相器は制御回路
により移相量が制御される。
このように構成されているから周波数混合器に入力さ
れる受信反射波信号の周波数f1と局部信号の周波数f2と
が常に等しく維持される。また可変移相器の移相量を制
御して、遠距離測距時の微弱信号入力時には周波数混合
器の変換効率が高くなるような位相関係とし、近距離測
距時の強い信号入力時には変換効率が低くなるような位
相関係とすることができる。
れる受信反射波信号の周波数f1と局部信号の周波数f2と
が常に等しく維持される。また可変移相器の移相量を制
御して、遠距離測距時の微弱信号入力時には周波数混合
器の変換効率が高くなるような位相関係とし、近距離測
距時の強い信号入力時には変換効率が低くなるような位
相関係とすることができる。
「実施例」 第１図にこの考案の実施例う示し、第５図を対応する
部分に同一符号を付けてある。この考案においてはマイ
クロ波発振器11に適当な結合器で可変移相器26を結合さ
せて、マイクロ波を可変移相器26に取込み、可変移相器
26の出力を局部信号として周波数混合器19へ供給する。
従って周波数混合器19に入力される両信号の周波数は共
にf1であり、いわゆるホモダイン検波が行われ、周波数
混合器19の出力は低周波帯の信号となり、この出力信号
は低域通過濾波器22を通じビデオ増幅器20で増幅されて
信号処理器25へ供給される。可変移相器26の移相量φは
信号処理器25により制御される。
部分に同一符号を付けてある。この考案においてはマイ
クロ波発振器11に適当な結合器で可変移相器26を結合さ
せて、マイクロ波を可変移相器26に取込み、可変移相器
26の出力を局部信号として周波数混合器19へ供給する。
従って周波数混合器19に入力される両信号の周波数は共
にf1であり、いわゆるホモダイン検波が行われ、周波数
混合器19の出力は低周波帯の信号となり、この出力信号
は低域通過濾波器22を通じビデオ増幅器20で増幅されて
信号処理器25へ供給される。可変移相器26の移相量φは
信号処理器25により制御される。
この移相量φと周波数混合器19の変換効率との関係を
次に求める。受信信号である周波数混合器19の入力信号
の電圧EAは次式で表わされる。
次に求める。受信信号である周波数混合器19の入力信号
の電圧EAは次式で表わされる。
EA＝ηsin ω1ｔ ω1＝２πf1，η（振幅）＝ａ＋１ 周波数混合器19に入力される局部信号の電圧EBは次式で
表わせる。
表わせる。
EB＝sin（ω2ｔ＋φ） ω2＝２πf2 （f2＝f1であるがわかり易くするためにf
2としてある） 周波数混合器19の出力信号の電圧ECは次式となる。
2としてある） 周波数混合器19の出力信号の電圧ECは次式となる。
混合ダイオードによる包絡線検波により、 となる。受信波はパルス波であるから第２図Ａに示すパ
ルス波形がこの式に掛算されたものが周波数混合器19の
出力となり、次式で表わせる。
ルス波形がこの式に掛算されたものが周波数混合器19の
出力となり、次式で表わせる。
第１図ではf2＝f1であるからω2＝ω1であり、 となる。従って｜EC｜Pの最大値｜EC｜maxは、 となり、｜EC｜Pの最小値｜EC｜minは次のようになる。
｜EC｜min＝0,a≦２の時， ＝（ａ−２）・Ｐ（ｔ）,a＞２の時 φが相関なくランダムに変動している時は、｜EC｜Pは
｜EC｜maxと｜EC｜minとの間を常時変化し、現象的には
この間の状態を掃引しているようになる。
｜EC｜maxと｜EC｜minとの間を常時変化し、現象的には
この間の状態を掃引しているようになる。
以上の状況を第２図Ｂに示す。曲線27は｜EC｜maxを
示し、複数の曲線28は相関なく、掃引しているような縞
模様が生じていることを示す。
示し、複数の曲線28は相関なく、掃引しているような縞
模様が生じていることを示す。
｜EC｜maxが得られるのはcos φ/2＝１の時であり、従
って とおくと、 π／λ τ＝0,2π,4π…,2nπ，… の時であり、従ってτ＝2nλ（ｎ＝0,1,2,…：λ＝波
長）の時、｜EC｜maxとなる。つまり同位相で局部信号
を加えた時、周波数混合器19の出力は最大となる。
って とおくと、 π／λ τ＝0,2π,4π…,2nπ，… の時であり、従ってτ＝2nλ（ｎ＝0,1,2,…：λ＝波
長）の時、｜EC｜maxとなる。つまり同位相で局部信号
を加えた時、周波数混合器19の出力は最大となる。
｜EC｜minが得られる条件は次の二つの場合に分けて考
えられる。
えられる。
（ｉ）ａ≦２即ちη≦３の時、（受信信号／局部信号≦
9.5dBの時） ｜EC｜minはcos φ/2＝− a/2の時に得られ、出力は０
となる。
9.5dBの時） ｜EC｜minはcos φ/2＝− a/2の時に得られ、出力は０
となる。
よって となる。｜EC｜maxの場合と同様に の位相関係が成立する時、出力は０となる。
（ii）ａ＞２即ちη＞３の時、 cos φ/2＝−１ならば｜EC｜minとなり、出力（ａ−
２）・Ｐ（ｔ）となる。この時、φ＝φ22＝（2n−１）
・２π よってτ＝（2n−１）λとなる。
２）・Ｐ（ｔ）となる。この時、φ＝φ22＝（2n−１）
・２π よってτ＝（2n−１）λとなる。
これらよりマイクロ波の周波数の波長λに対する位相
シフト量τを可変位相器26で制御することにより周波数
混合器19の出力を｜EC｜max〜｜EC｜minの範囲で変化す
ることができる。従って入力信号が微弱な時は、｜EC｜
maxとなるように可変位相器26の移相量を設定し、入力
信号が強過ぎ、ビデオ増幅器20が飽和するおそれがある
場合は、｜EC｜minとなるように可変移相器26の移相量
を設定する。更にこれらの何れにも該当しない場合は、
可変移相器26を、φが０〜２πの間でランダムに連続的
に変化するように制御すればよい。
シフト量τを可変位相器26で制御することにより周波数
混合器19の出力を｜EC｜max〜｜EC｜minの範囲で変化す
ることができる。従って入力信号が微弱な時は、｜EC｜
maxとなるように可変位相器26の移相量を設定し、入力
信号が強過ぎ、ビデオ増幅器20が飽和するおそれがある
場合は、｜EC｜minとなるように可変移相器26の移相量
を設定する。更にこれらの何れにも該当しない場合は、
可変移相器26を、φが０〜２πの間でランダムに連続的
に変化するように制御すればよい。
第３図に可変移相器26に対する制御回路の例を示す。
可変移相器26として電圧制御移相器を用い周波数混合器
19の出力を分岐して制御回路29に入力し、その信号強度
を分別して、ａが１より大か否かを判定し、ａが１より
大の場合はビデオ増幅器20が飽和するおそれがあるか
ら、移相量φ0をφ22に設定し、ａが１より小さい場合
は移相量φ0をφ01に設定し、最大出力｜EC｜maxが得ら
れるようにする。なおこの制御回路29は信号処理器25内
のソフトウエア処理により実行される。
可変移相器26として電圧制御移相器を用い周波数混合器
19の出力を分岐して制御回路29に入力し、その信号強度
を分別して、ａが１より大か否かを判定し、ａが１より
大の場合はビデオ増幅器20が飽和するおそれがあるか
ら、移相量φ0をφ22に設定し、ａが１より小さい場合
は移相量φ0をφ01に設定し、最大出力｜EC｜maxが得ら
れるようにする。なおこの制御回路29は信号処理器25内
のソフトウエア処理により実行される。
第４図は周波数混合器19の入力信号と局部信号との位
相関係を常時ランダムにしてしまう例を示す。他の発振
器と相関のない独立な発振器32の出力で可変移相器26を
制御する。発振器32の発振周波数fXを、受信信号のパル
ス幅τに対し、fX≧1/τとするのが好ましい。このよう
にしてφをπ以上変動することにより、第２図Ｂの曲線
28の状態が得られる。
相関係を常時ランダムにしてしまう例を示す。他の発振
器と相関のない独立な発振器32の出力で可変移相器26を
制御する。発振器32の発振周波数fXを、受信信号のパル
ス幅τに対し、fX≧1/τとするのが好ましい。このよう
にしてφをπ以上変動することにより、第２図Ｂの曲線
28の状態が得られる。
「考案の効果」 以上述べたようにこの考案によれば、マイクロ波発振
器のマイクロ波を可変移相器を通して局部信号として周
波数混合器へ供給することにより、送信信号周波数と、
局部信号周波数との周波数合せが不要となり、常に同一
周波数の関係が保たれ、特に温度などの外囲状況変化に
伴う周波数特性を合わせるという煩わしい制限がなくな
る。近距離計測時のように強い入力信号に対しては、可
変移相器の位相量を制御して、周波数混合器の出力レベ
ルを小さくすることができ、ビデオ増幅器の飽和を避け
ることができ、近距離計測の精度・分解能を向上するこ
とができる。
器のマイクロ波を可変移相器を通して局部信号として周
波数混合器へ供給することにより、送信信号周波数と、
局部信号周波数との周波数合せが不要となり、常に同一
周波数の関係が保たれ、特に温度などの外囲状況変化に
伴う周波数特性を合わせるという煩わしい制限がなくな
る。近距離計測時のように強い入力信号に対しては、可
変移相器の位相量を制御して、周波数混合器の出力レベ
ルを小さくすることができ、ビデオ増幅器の飽和を避け
ることができ、近距離計測の精度・分解能を向上するこ
とができる。
第１図は考案の実施例を示すブロック図、第２図は変調
パルス波Ｐ（ｔ）の波形及び周波数混合器の出力波形の
位相による変化を示す図、第３図は周波数混合器の出力
レベルに応じて可変移相器を適切に制御するための構成
を示すブロック図、第４図は周波数混合器の両信号の位
相をランダムに変化させるための構成例を示すブロック
図、第５図は従来の電波側距装置を示すブロック図であ
る。
パルス波Ｐ（ｔ）の波形及び周波数混合器の出力波形の
位相による変化を示す図、第３図は周波数混合器の出力
レベルに応じて可変移相器を適切に制御するための構成
を示すブロック図、第４図は周波数混合器の両信号の位
相をランダムに変化させるための構成例を示すブロック
図、第５図は従来の電波側距装置を示すブロック図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波発振器からのマイクロ波をパル
ス変調して電波として送信し、その反射受信パルスを周
波数混合器において局部信号で周波数変換し、その周波
数変換出力を増幅検波し、その検波出力パルスが得られ
た時と送信パルスの送信時との時間差から送信パルスの
反射点までの距離を測定する電波測距装置において、 上記マイクロ波発振器の出力マイクロ波が供給され、そ
の位相をシフトして上記局部信号として上記周波数混合
器へ供給する可変移相器と、 その可変移相器の移相量を制御する制御回路と、を設け
たことを特徴とするホモダイン方式電波測距装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4336090U JP2517876Y2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | ホモダイン方式電波測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4336090U JP2517876Y2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | ホモダイン方式電波測距装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH043373U JPH043373U (ja) | 1992-01-13 |
| JP2517876Y2 true JP2517876Y2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=31555713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4336090U Expired - Lifetime JP2517876Y2 (ja) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | ホモダイン方式電波測距装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517876Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005181180A (ja) | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Tdk Corp | レーダ装置 |
-
1990
- 1990-04-23 JP JP4336090U patent/JP2517876Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH043373U (ja) | 1992-01-13 |
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