JP2858251B2 - 周波数変調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、基本周波数信号を変調信号にしたがって変
調させる周波数変調装置に関する。

従来技術 最近、自動車にFM−CWレーダ装置を搭載して、他の自
動車または障害物との間の距離、相対速度を計測しなが
ら、自車が危険領域に入ると運転者に警報を与えたり、
自動ブレーキを働かせたりして衝突を未然に防止させる
システムの開発が行なわれている。

そのFM−CWレーダ装置の動作原理としては、以下のと
おりである。

いま、第５図に示すように、基本周波数foの信号を周
期Tmにてfo＋Δｆまで直線状に上昇させ、foまで直線状
に下降させる三角波による変調を行なわせ、その周波数
変調された信号を送信波W1としてレーダ監視エリアに向
けて発射し、そのエリア内に存在する物標からの反射波
W2を受信する。その受信波W2を先の送信波W1と同一時間
軸で比較すると、電波の往復時間に応じて位相がずれ、
そのときの周波数差frが物標までの距離に比例すること
に着目して、周波数差frを測定することにより物標まで
の距離を求めるようにしている。また、その求められた
物標までの距離（ｘ）の時間的変化dx/dtを求めること
により、相対速度をわり出すことができる。

このようにFM-CWレーダ装置では、周波数信号の三角
状変化の直線性が物標までの距離の測定精度に直接影響
し、測距を精度良く行なわせるためには直線性の高い三
角波による周波数変調が不可欠となっている。

しかして基本周波数foの信号を三角波の変調信号にし
たがって周波数変調させる発振器にあっては、例えば、
発振器内部の共振回路（空胴共振器）内にバラクタダイ
オードを設置し、そのバラクタダイオードに印加する電
圧によってバラクタダイオードのインピーダンスが変化
して共振回路の共振周波数を可変にして周波数変調を行
なわせる発振器の場合、その周波数変調特性が、バラク
タダイオードの電圧−容量特性によって支配されるの
で、一般的に非直線性であり、そのため、直線性に優れ
た三角波の変調信号を用いたとしても、直線性の良好な
周波数変調された出力信号を得ることができないものと
なっている。

そのため従来では、第６図に示すように、発振器４に
おいて基本周波数foの信号を三角波信号発生回路13から
の三角波による変調信号Sm′にしたがって周波数変調さ
せる際、三角波信号発生回路13の出力側に、発振器４に
おける非直線な変調特性と逆の特性となる近似関数特性
が設定された近似関数発生回路（リニアライザ）14を設
けて、発振器４における非直線な変調特性を補償させる
ようにしている。

すなわち、三角波による変調信号Sm′が近似関数発生
回路14における近似関数特性にしたがって非直線性にな
るように変換され、発振器４において周波数変調が行な
われる際にその非直線な変調特性が相殺されて直線性を
有する出力信号が得られるようにしている。

しかしこのような発振器４における周波数変調特性の
補償手段をとるのでは、近似関数発生回路14に設定され
る近似関数が三角波における一辺について５つ程度の直
線による折線近似によるものであるために誤差が大きく
なって、発振器４において周波数変調される出力信号の
直線性があまり良くないものとなっている。

また、近似関数発生回路14において、発振器４におけ
る非直線な変調特性と逆の特性となる近似関数特性の設
定が非常に難しくなっている。

その際、従来では、空胴周波数計を用いてFM−CWレー
ダ装置における実際の送信電波の周波数を測定して、発
振器４における周波数変調信号の直線性を判定しなが
ら、近似関数発生回路14における近似関数特性を適宜設
定するようにしているが、空胴周波数計による周波数の
測定精度が悪く、適切な近似関数特性を設定させること
ができないものとなっている。

目的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、非直線
な変調特性をもった発振器において基本周波数信号を三
角波による変調信号にしたがって周波数変調させる際、
発振器における非直線な変調特性を充分に補償して、直
線性に優れた周波数変調信号を容易に得ることができる
ようにした周波数変調装置を提供するものである。

構成 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について
詳述する。

第１図は本発明による周波数変調装置の基本的な構成
を示すもので、三角波による変調信号を時間軸方向に複
数の点で均等に分割したときの各分割点に対応する周波
数に関するデジタルデータが予め登録されたメモリ１
と、そのメモリ１から読み出された各データをアナログ
信号に変換するＤ・Ａ変換器２と、その変換されたアナ
ログ信号の階段状の変化をなだらかにするべくフィルタ
処理するローパスフィルタ３と、そのフィルタ処理する
ことによって再生された三角波による変調信号Smにした
がって、基本周波数foの信号の周波数変調を行なわせる
発振器４とからなっている。

このようなものにあって特に本発明では、メモリ１に
予め登録されている三角波による変調信号のデータとし
て、発振器４において実際に周波数変調が行なわれる際
に、その非直線な変調特性が補償されて直線性のある周
波数変調信号が得られるような補償特性をもって設定す
るようにしている。

また、ローパスフィルタ３によるフィルタ処理として
は、中，高域の周波数成分をカットすることにより、第
４図に示すように、Ｄ・Ａ変換器２から出力される前記
分割点ごとに階段状に変化するアナログ信号の各段間が
ほぼ直線となるようにして、なだらかな補償特性曲線を
もった変調信号に近似させるようにしている。

このような階段状に変化するアナログ信号の各段間が
ほぼ直線となるようにするフィルタ処理は、ローパスフ
ィルタ３に適度な周波数特性をもたせることによって実
現できる。

補償特性をもってのデータのメモリ１への登録は、具
体的に、以下のようにして行なわれる。

まず、真正な直線状による三角波の変調信号を時間軸
方向に複数の点で均等に分割したときの各分割点に対応
する周波数の目標値を算出する。

例えば、変調信号における三角波の立上りの一辺にお
ける周波数変化範囲が60.0〜60.5GHzに設定されている
場合（第５図中、fo＝60.0GHz,Δｆ＝0.5GHzに設定され
ている場合）、その一辺の分割点の数を100とすると、
始点をはじめとして各分割点の目標周波数は、60.0GHz,
60.005GHz,60.01GHz,60.015GHz,…,60＋（0.5/100）×
Ｎ（Ｎは整数），…,60.5GHzとなる。

次いで、第２図に示すように、第１図におけるメモリ
１の代わりにデジタルデータ発生器６を設けて、それか
らデジタルデータを適宜発生させたときの発振器４から
の出力周波数を周波数カウンタ７によって測定する。

その際、前述のようにして求められた目標周波数列を
f1,f2,…,fnとしたとき、第１に、周波数カウンタ７に
よる測定周波数がf1となるようにデジタルデータ発生器
６から発生するデジタルデータを調整して、そのときの
データ値D1を記録する。第２に、周波数カウンタ７によ
る測定周波数がf2となるようにデジタルデータ発生器６
から発せられるデジタルデータを調整して、そのときの
データ値D2を記録する。以下、同様にして、目標周波数
f3〜fnに対する各データ値D3〜Dnを得て、それぞれ記録
する。

そして最終的に、その記録された各データD1〜Dnのリ
ストにしたがって、ROMライターを用いてROM（メモリ
１）に各データD1〜Dnを順次書き込む。

いま、非直線な発振器４を用いて、基本周波数foの信
号を変調信号Smによって周波数変調させて、直線状に変
化する三角波による周波数変調信号を得るようにするた
めには、その発振器４における非直線な変調特性を補償
する曲線をもった波形による変調信号Smを発振器４に与
える必要がある。

その際、変調信号Smとして理想的な補償曲線をもって
いれば、発振器４から出力される三角波による周波数変
調信号の直線性が完全になる。

しかして本発明によれば、メモリ１に変調信号を時間
軸方向に複数の点で分割したときの各分割点に対応する
周波数に関するデータを登録する際に、その分割点の数
を多くとってデータ数を増やすことにより、変調信号Sm
を理想的な補償曲線に近づけることができる。

すなわち、メモリ１に登録されている分割点のデータ
数が多いほど、ローパスフィルタ３によってフィルタ処
理される階段状に変化するアナログ信号における段間の
直線近似区間が短くなる。

また本発明によれば、メモリ１に登録されるデジタル
データのビット数を多くとることによりデータの精度を
上げることができ、アナログ信号に変換されたときに理
想的な補償曲線からのずれをほとんどなくして、変調信
号Smを理想的な補償曲線に近づけることができるように
なる。

第３図は本発明による周波数変調装置の具体的なブロ
ック構成図を示すもので、ここでは第１図のメモリ１に
対応してクロック発振器8,タイミング信号発生回路9,ア
ドレスカウンタ10,ROM11およびラッチ回路12を設けるよ
うにしている。

第４図に、各部信号のタイムチャートを示している。
図中、ADx（ｘ＝0,1,2,3,…）はアドレスデータを、DDx
は各分割点における周波数に関するデータをそれぞれ示
している。

このように構成されたものでは、クロック発振器８か
らのクロック信号にもとづいてタイミング信号発生回路
９から前記分割点の間隔にしたがう所定のタイミング信
号が発生する。そして、そのタイミング信号がアドレス
カウンタ10に与えられ、そのカウンタ出力にしたがって
ROM11から各分割点における周波数に関するデータが順
次読み出される。その読み出されたデータがラッチ回路
12において前記タイミング信号にしたがって逐次ラッチ
され、そのラッチされたデータがＤ・Ａ変換器２に与え
られる。

Ｄ・Ａ変換器２から出力されるアナログ信号は、第４
図に示すように階段状に変化する。そして、ローパスフ
ィルタ３において、階段状に変化するアナログ信号にお
ける各段間がほぼ直線となるようにフィルタ処理される
ことによって、理想的な補償曲線に近い変調信号Smが再
生される。

その際、クロック発振器８として発振精度の良い水晶
発振器を用いれば、ROM11からのデータの読出しおよび
その読出しデータのラッチを高精度に行なわせることが
でき、常に安定した変調信号Smを得ることができるよう
になる。

効果 以上、本発明による周波数変調装置にあっては、非直
線な変調特性をもった発振器を用いて基本周波数信号を
三角波の変調信号にしたがって周波数変調させる際、変
調信号を時間軸方向に対して複数の点で均等に分割し、
周波数変調された信号における前記各分割点に対応する
周波数が目標値となる各分割点の周波数に関するデータ
を予めメモリに登録しておき、そのメモリから読み出さ
れた各データをＤ・Ａ変換器によってアナログ信号に変
換し、その変換されたアナログ信号をローパスフィルタ
に通してほぼ直線上になるように処理した信号を変調信
号として前記発振器に与えるようにしたうえで、特に、
前記データを、デジタルデータ発生器を用いて、前記Ｄ
・Ａ変換器および前記ローパスフィルタを通して前記発
振器から出力される信号の周波数が前記目標値となるよ
うなデジタルデータを発生させることによって得るよう
にしたもので、実際に用いられる発振器における非直線
な変調特性を充分に補償して、直線性に優れた周波数変
調信号を容易に得ることができるという優れた利点を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による周波数変調装置の基本的な構成を
示すブロック図、第２図はメモリに登録するデータを得
るための構成を示すブロック図、第３図は本発明による
周波数変調装置の具体的な実施例を示すブロック図、第
４図は同実施例における各部信号のタイムチャート、第
５図はFM−CWレーダ装置における三角波による周波数変
調信号の送信波および受信波の関係を示す特性図、第６
図は従来の周波数変調装置を示すブロック構成図であ
る。 １…メモリ、２…Ｄ・Ａ変換器、３…ローパスフィル
タ、４…発振器、６…デジタルデータ発生器、７…周波
数カウンタ、８…クロック発振器、９…タイミング信号
発生回路、10…アドレスカウンタ、11…ROM、12…ラッ
チ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−147206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−239192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−71077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−129910（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−189580（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−251807（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三角波の変調信号を時間軸方向に複数の点
   で均等に分割し、周波数変調された信号における前記各
   分割点に対応する周波数が目標値となる各分割点の周波
   数に関するデジタルデータが予め登録されたメモリと、
   そのメモリから読み出された各データをアナログ信号に
   変換するＤ・Ａ変換器と、その変換されたアナログ信号
   をほぼ直線状になるように処理するローパスフィルタ
   と、そのローパスフィルタの出力信号を変調信号として
   基本周波数信号を周波数変調させる発振器とによって構
   成され、前記メモリに登録されるデジタルデータが、デ
   ジタルデータ発生器を用いて、前記Ｄ・Ａ変換器および
   前記ローパスフィルタを通して前記発振器から出力され
   る信号の周波数が前記目標値となるようなデジタルデー
   タを発生させることによって得たものであることを特徴
   とする周波数変調装置。