JP2604075B2 - Fmレーダー - Google Patents

Fmレーダー

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JP2604075B2
JP2604075B2 JP3197155A JP19715591A JP2604075B2 JP 2604075 B2 JP2604075 B2 JP 2604075B2 JP 3197155 A JP3197155 A JP 3197155A JP 19715591 A JP19715591 A JP 19715591A JP 2604075 B2 JP2604075 B2 JP 2604075B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、所定の送信電力で探
知距離の拡大を図ることのできるFMレーダーに関す
る。
【0002】
【従来の技術】周波数が時間に対して線形に変化する送
信波を発射し、送信波と受信波の瞬時周波数の差から目
標距離を測定するFMレーダーは、比較的近距離(例え
ば数百メートル)を探知するのに好適であり、自動車間
の距離や障害物までの距離の測定に利用されている(例
えば特開昭64−86064号,特公昭63−4371
5号公報等)。また、レーダの検出距離は、数1に示す
レーダ方程式で表わされることが知られている。
【0003】
【数1】
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなFMレーダ
ーを実現する場合、下記の3点は電波法の制約があり、
最も注意すべき事項である。 (1)送信電力の小電力化 (2)周波数帯域の狭帯域化 (3)送信周波数の安定化 この中で送信電力の小電力化は、レーダとしての検出距
離、性能を決める重要なファクタであり、小さい送信電
力で所定の距離範囲を探知できるのが望ましい。
【0005】図4は送信波と受信波およびビート周波数
の関係を示す説明図である。送信波TS(中心周波数f
0,周波数偏位(変調偏位幅)ΔF,下限周波数f1か
ら上限周波数f2まで周波数を単調増加させた後に下限
周波数f1まで単調減少させる3角波状の周波数変調の
掃引周期T)と受信波RSとのビート信号の周波数fB
は、送信波TSと受信波RSとの時間差ΔT(目標物ま
での距離)に比例して高くなる。
【0006】このため、検出距離を長くするにはビート
信号の増幅系ならびに検出系等の受信系の周波数帯域を
広くする必要がある。しかし、受信系の帯域を広くする
とそれに伴って受信系の熱雑音が増加するため、信号対
雑音比(S/N)が劣化する。このため送信電力を増加
しないと対象物の探知ならびに距離測定ができなくな
る。
【0007】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は送信電力を増加することな
く検出距離を増加させることのできるFMレーダーを提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明のFMレーダーは、送信波の単位時間当りの周
波数変化量を多段階に切り替える掃引速度または変調偏
位幅切り替え手段と、ビート信号の周波数に基づいて対
象物までの距離を求める手段と、対象物までの距離が予
め設定した距離よりも近いことを判定する手段と、を備
え、前記掃引速度または変調偏位幅切り替え手段は、対
象物が前記予め設定した距離よりも近くにある場合は送
信波の周波数掃引速度または変調偏位幅が近距離用の周
波数掃引速度または変調偏位幅となり、対象物が前記予
め設定した距離よりも近くにない場合は送信波の周波数
掃引速度または変調偏位幅が遠距離用の周波数掃引速度
または変調偏位幅となるように、判定出力に基づいて前
記変化量を切り替える構成からなることを特徴とする。
【0009】
【作用】第1の検出距離範囲を探知対象とするときの
引速度または変調偏位幅に対して、そのN倍の距離範囲
を探知対象とするときの掃引速度または変調偏位幅を1
/Nにすることで、各検出距離範囲におけるビート周波
数の範囲は一定になる。いいかえれば、遠方にある対象
物を探知する場合、反射波が到達する時間が長くなるの
で、送信波の単位時間当りの周波数変化量を小さくして
も所定のビート周波数が得られる。よって、送信波の
引速度または変調偏位幅を異ならしめることで、受信系
の周波数帯域を狭帯域に保つことができる。狭帯域化に
よって受信系の熱雑音の低減できるので、送信電力を増
加することなく所定の信号対雑音比(S/N)を満足し
た状態でより遠方の対象物を探知し、その距離を求める
ことができる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1はこの発明に関連するFMレーダーの
ブロック構成図である。このFMレーダー1は、FM信
号発生回路2と、掃引速度切り替え手段3と、電力分配
器4と、サーキュレータ5と、送受信兼用のアンテナ6
と、混合回路7と、距離検出回路8とからなる。
【0011】FM信号発生回路2は、周波数制御端子2
aに供給される周波数指定電圧信号3a,3bに基づい
て指定された周波数の信号を発生し、出力端子2bから
電力分配器4の入力端子4aへ供給するよう構成してい
る。このFM信号発生回路2は、FETと可変容量ダイ
オードとを組合せて構成した電圧制御型発振器で準ミリ
波帯の信号を発生させ、これを周波数逓倍するとともに
電力増幅してミリ波帯の信号を生成する。また、ガンダ
イオードを用いた電圧制御型発振回路で直接ミリ波帯の
信号を発生し、電力増幅してもよい。
【0012】掃引速度切り替え手段3は、図2(a)に
示すように、周期の異なる3角波状の周波数指定電圧信
号3a,3bを交互に発生するよう構成している。近距
離用の周波数指定電圧信号3aの周期T1に対して、遠
距離用の周波数指定電圧信号3bの周期T2は2倍に設
定している。この掃引速度切り替え手段3は、現在出力
している掃引周期に係る情報(即ち掃引速度に係る情
報)3c(図2b参照)、ならびに、周波数の変化が増
加モードであるか減少モードであるかを示す情報3d
(図2c参照)を、距離検出回路8へ供給するよう構成
している。
【0013】FM信号発生回路2から出力されたミリ波
帯のFM信号2bは、方向性結合器等で構成される電力
分配回路4で分配され、一方の信号4aはサーキュレー
タ5を介してアンテナ6から放射される。他方の信号4
bは、混合回路7の一方の入力端子7aへ供給される。
【0014】アンテナ6で受信された受信波は、サーキ
ュレータ5を介して混合回路7の他方の入力端子7bへ
供給される。混合回路7は、各入力端子7a,7bに供
給された信号を混合し、そのビート信号7cを出力す
る。
【0015】距離検出回路8は、ビート信号7cを増幅
する増幅回路と、ビート信号の周波数または周期を検出
するビート周波数検出回路と、検出したビート周波数と
現在の掃引速度とに基づいて検出距離情報8aを出力す
る演算回路を備える。
【0016】表1は掃引周期(掃引速度の逆数)とビー
ト周波数の関係を、対象物までの距離が80メートルと
160メートルの場合について示したものである。周波
数の掃引幅(変調偏位幅)は400MHzである。
【0017】
【表1】
【0018】対象物までの距離が一定であれば、掃引周
期を小さくして掃引速度を早くするほどビート信号の周
波数は高くなり、ビート信号の増幅器の周波数帯域を広
くする必要がある。また、掃引速度が一定であっても、
対象物までの距離が遠くなればビート信号の周波数は高
くなる。
【0019】そこで、この実施例では、近距離検出モー
ドの最大検出距離を80メートル、遠距離検出モードの
最大検出距離を160メートルとし、掃引周期をそれぞ
れ200μS,400μSとして、ビート信号の最大ビ
ート周波数を2.132MHzとしている。そして、ビ
ート信号の増幅器等の受信系の周波数帯域を2.132
MHzと狭帯域化している。
【0020】以上のように、FM変調送信波の掃引速度
を、最大探知距離に応じて遅くする構成としたので、ビ
ート信号の最大ビート周波数を所定の範囲内にすること
ができる。よって、受信系の周波数帯域を狭帯域化する
ことで、受信系の熱雑音を低減し、所定の送信電力での
最大探知距離を増加させることができる。
【0021】なお、この実施例ではFM変調送信信号の
変調偏位幅(例えば59.8GHz〜60.2GHzま
での400MHz)を一定とし、掃引周期を異ならしめ
る構成について説明したが、掃引周期は一定で変調偏位
幅を例えば200MHzと400MHzとに切り替える
ようにし、ビート周波数と現在の変調偏位幅とに基づい
て距離を検出するよう構成してもよい。また、切り替え
段数を3段以上としてもよい。
【0022】この実施例では、近距離用と遠距離用の掃
引速度を交互に切り替える構成について示したが、本発
明では距離検出回路8内に対象物までの距離が予め設定
した距離よりも近いことを判定する手段を設け、その判
定出力を掃引速度切り替え手段3へ供給し、掃引速度切
り替え手段3はその判定出力に基づいて対象物が近距離
にある間は近距離用の掃引速度で継続的に掃引し、近距
離に対象物がない場合は遠距離用の掃引速度での掃引を
継続するよう構成してもよく、また、掃引速度の切り替
え判断は、検出距離情報8aを掃引速度切り替え手段3
へ供給し、掃引周期切り替え手段3内で行なってもよ
い。掃引速度を異ならしめる構成について説明したが、
掃引速度は一定で変調偏位幅を例えば200MHzと4
00MHzとに切り替えるよう構成してもよい。
【0023】図3はこの発明に関連する他のFMレーダ
ーのブロック構成図である。このFMレーダー11の距
離検出回路18は、遮断周波数が約2.2MHzの低域
通過フィルタ(LPF)21aと周波数帯域が約2.2
MHzの増幅器21bとからなる近距離検出用受信系2
1と、低域遮断周波数が約1MHz,高域遮断周波数が
約2.2MHzの帯域通過フィルタ(BPF)22a
と、約1MHz〜2.2MHzの周波数帯域を有する増
幅器22bとからなる遠距離用受信系22と、掃引速度
切り替え手段13から出力される掃引速度に係る情報1
3cに基づいて対応する受信系21,22の増幅出力
1c,22cを選択する選択回路23と、選択された出
力信号23aの周波数もしくは周期を求めるとともに掃
引速度に係る情報13cに基づいて対象物までの距離を
演算する等して、検出距離情報18aを出力する演算処
理部24とを備える。
【0024】近距離探知モードで測定可能距離は、遠距
離探知モードで測定しなくてもよいので、遠距離用受信
系22の周波数帯域はビート周波数が遠距離範囲(例え
ば探知距離80〜160メートル)となる範囲だけに設
定し、その周波数帯域を近距離受信系よりもさらに狭め
ている。このような構成にすることによって、受信系2
2の熱雑音を低減し、受信波の信号レベルがより小さく
なる遠距離探知時の信号対雑音比(S/N)を確保する
ことができる。
【0025】なお、各実施例とも送受信兼用アンテナ6
を用いた構成を示したが、送信用のアンテナと受信用の
アンテナを別々に設け、電力分配器4で取り出した送信
信号と受信信号を混合回路7でヘテロダイン検波してビ
ート信号を取り出す構成としてもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明のFMレー
ダーは、最大探知距離に応じて送信波の単位時間当りの
周波数変化量を切り替える構成としたので、各検出距離
範囲におけるビート周波数を所定の範囲内とすることが
できる。このためビート信号の増幅・処理等を行なう受
信系の周波数帯域を狭帯域化することができ、狭帯域化
によって受信系の熱雑音の低減できるので、送信電力を
増加することなく所定の信号対雑音比(S/N)を満足
した状態でより遠方の対象物を探知し、その距離を求め
ることができる。また、対象物が近距離にある間は近距
離用の掃引速度または変調偏位幅で継続的に掃引し、近
距離に対象物がない場合は遠距離用の掃引速度または変
調偏位幅で継続的に掃引することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に関連するFMレーダーのブロック構
成図
【図2】周波数指定電圧信号および掃引周期に係る情報
のタイムチャート
【図3】この発明に関連する他のFMレーダーのブロッ
ク構成図
【図4】送信波と受信波およびビート周波数の関係を示
す説明図
【符号の説明】
1,11…FMレーダー、2…FM信号発生回路、3…
掃引速度切り替え手段、4…電力分配器、5…サーキュ
レータ、6…送受信兼用アンテナ、7…混合回路、8,
18…距離検出回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数が時間に対して線形に変化する送
    信波を発射し、対象物で反射された受信波と送信波との
    間で生ずるビート信号に基づいて対象物までの距離を探
    知するFMレーダーにおいて、 前記周波数の単位時間当りの変化量を多段階に切り替え
    る掃引速度または変調偏位幅切り替え手段と、 前記ビート信号の周波数に基づいて対象物までの距離を
    求める手段と、 対象物までの距離が予め設定した距離よりも近いことを
    判定する手段と、 を備え、 前記掃引速度または変調偏位幅切り替え手段は、対象物
    が前記予め設定した距離よりも近くにある場合は送信波
    の周波数掃引速度または変調偏位幅が近距離用の周波数
    掃引速度または変調偏位幅となり、対象物が前記予め設
    定した距離よりも近くにない場合は送信波の周波数掃引
    速度または変調偏位幅が遠距離用の周波数掃引速度また
    は変調偏位幅となるように、判定出力に基づいて前記変
    化量を切り替える構成からなる ことを特徴とするFMレ
    ーダー。
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