JP2980082B2

JP2980082B2 - レーダ装置

Info

Publication number: JP2980082B2
Application number: JP9310382A
Authority: JP
Inventors: 誠二野本
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JPH11142507A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーダ装置に係
り、詳しくは、パルス状の電波により反射物体を探知す
るレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ装置には、探知距離を増大するこ
とと、距離分解能を高めることが必要である。探知距離
を増大するために、送信波の電力を大きくする必要があ
り、また、分解能を高めるために、送信波のパルス幅を
狭くする必要がある。これらの点を実現する装置とし
て、従来から、図５に示すレーダ装置が存在する（例え
ば、特開平５−２７０１９号公報等）。このレーダ装置
は、送信機１１１、切替回路１１２、アンテナ１１３、
周波数変換器１１４、分散型遅延線１１５及び受信機１
１６を備えてなっている。

【０００３】このレーダ装置では、送信機１１１は、送
信パルスに対して、図６（ａ）に示すような、周波数が
時間と共に直線状に変化する特性で変調する。この変調
が直線状周波数変調であり、時間Ｔの間で変化する周波
数の変化分がΔｆである。該直線状周波数変調により、
送信機１１１は、図６（ｂ）に示すチャープ信号を生成
する。該チャープ信号は、周波数がパルス内で順に分散
された周波数成分２１１を持つものである。送信機１１
１は、上記チャープ信号と局部発振信号とを混合して、
高周波の送信信号を生成し、生成した送信信号を切替回
路１１２に送る。切替回路１１２は、切り替えにより、
アンテナ１１３を送信機１１１又は周波数変換器１１４
に接続するものであり、送信タイミングでは、送信機１
１１をアンテナ１１３に接続する。アンテナ１１３は、
切替回路１１２を経て送信機１１１から上記送信信号を
受け取ると、該送信信号を電波に変換して、送信波を放
射する。

【０００４】この後の受信タイミングでは、切替回路１
１２がアンテナ１１３を周波数変換器１１４に接続す
る。このとき、反射物体が送信波を反射すると、アンテ
ナ１１３が反射波を受信し、該反射波を高周波の電気信
号に変換し、受信信号を周波数変換器１１４に送る。周
波数変換器１１４は、上記局部発振信号を用いて該受信
信号の周波数を変換し、周波数変換した受信信号を分散
型遅延線１１５に送る。分散型遅延線１１５は、図６
（ｃ）に示す周波数対遅延時間特性を持ち、周波数の変
化分Δｆの間で遅延時間が変化する。分散型遅延線１１
５は、上記特性により周波数変換器１１４からの受信信
号に対してパルス圧縮処理をする。該パルス圧縮処理に
より、上記受信信号のパルス内に順に分散されていた周
波数成分、例えば、周波数変換器１１４からの受信信号
が送信機１１１が生成するチャープ信号と同じであれ
ば、図６（ｂ）に示す周波数成分２１１が１点に集中
し、受信信号は、図６（ｄ）に示すようなインパルス状
の圧縮波形２１２になる。分散型遅延線１１５は、こう
して圧縮した圧縮波形２１２を持つ圧縮信号を受信機１
１６に送る。受信機１１６は、上記圧縮信号を用いて、
上記反射物体を検出するための受信処理を行う。

【０００５】ところで、上記構成のレーダ装置が、パル
ス圧縮処理で発生する圧縮波形２１２には、図６（ｄ）
に示すように、最大の振幅を持つと共に幅が２／Δｆで
あるメインロープ２１２Ａの他に、メインロープ２１２
Ａの両側にレンジサイドロープ２１２Ｂ，２１２Ｃが発
生する。上記レーダ装置では、探知した上記反射物体ま
での距離の前後にも、レンジサイドロープ２１２Ｂ，２
１２Ｃによる影響が現れるので、レンジサイドロープ２
１２Ｂ，２１２Ｃを減らす必要がある。このために、パ
ルス圧縮処理の際に、周波数変換器１１４からの受信信
号に重み付けを行う。すなわち、送信パルスの中心を重
くし、送信パルスの端側を軽くして、分散型遅延線１１
５に対して重み付けを行うようにしている。この重み付
けにより、レンジサイドロープ２１２Ｂ，２１２Ｃを減
らすことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、次のような課題がある。すなわち、上記
分散型遅延線１１５に重み付けを行わなければ、分散型
遅延線１１５が、直線状周波数変調された送信パルスと
周波数変換器１１４からの受信信号との整合をとるマッ
チドフィルタを構成する。しかしながら、分散型遅延線
１１５に対して重み付けを行った場合、分散型遅延線１
１５がマッチドフィルタにならないので、圧縮波形の中
心点での信号対雑音比（以下、Ｓ／Ｎとす）が劣化する
という課題が発生する。

【０００７】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、パルス圧縮後のレンジサイドローブを低減し、し
かも、圧縮後のＳ／Ｎの劣化を防ぐことができるレーダ
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、チャープ信号を用いて送信
波を送信し、該送信波の反射波を受信して受信信号を生
成し、該送信波を反射した反射物体を表わす探知信号を
該受信信号に基づいて生成するレーダ装置において、前
記受信信号をパルス圧縮して、メインロープ及びレンジ
サイドロープを含む圧縮波形を持つ圧縮信号を生成する
圧縮部と、該圧縮部からの圧縮信号を遅延して遅延信号
を出力する遅延部と、前記圧縮信号と前記遅延信号とを
加えて、該圧縮信号のレンジサイドロープを該遅延信号
のレンジサイドロープで打ち消して加算信号を生成する
加算部とを備えてなり、前記加算信号を前記探知信号と
することを特徴としている。この構成により、メインロ
ープに比べて幅の狭いレンジサイドロープを打ち消し、
また、メインロープを加え合わせた波形を持つ探知信号
を得ることができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載のレ
ーダ装置であって、前記圧縮部として分散型遅延線を用
いることを特徴としている。請求項３記載の発明は、請
求項１又は２記載のレーダ装置であって、前記遅延部と
して遅延線を用いることを特徴としている。請求項４記
載の発明は、請求項１，２又は３記載のレーダ装置であ
って、前記加算部からの加算信号を位相検波してＩ信号
及びＱ信号を生成する受信部を備えてなり、該Ｉ信号及
び該Ｑ信号を前記探知信号とすることを特徴としてい
る。

【００１０】請求項５記載の発明は、チャープ信号を用
いて送信波を送信し、該送信波の反射波を受信して受信
信号を生成し、該送信波を反射した反射物体を表わす探
知信号を該受信信号に基づいて生成するレーダ装置にお
いて、前記受信信号を位相検波してＩ信号とＱ信号とを
生成する受信機と、該受信機からのＩ信号及びＱ信号を
デジタルに変換する変換部と、該変換部からのＩ信号及
びＱ信号をパルス圧縮して、メインロープ及びレンジサ
イドロープを含む圧縮波形を持つＩ信号及びＱ信号を生
成する圧縮部と、該圧縮部からのＩ信号及びＱ信号を遅
延する遅延部と、前記圧縮部からのＩ信号及びＱ信号と
前記遅延部からのＩ信号及びＱ信号をそれぞれ加えて、
該圧縮部からのＩ信号及びＱ信号のレンジサイドロープ
を該遅延部からのＩ信号及びＱ信号のレンジサイドロー
プでそれぞれ打ち消して、前記探知信号を生成する加算
部とを備えてなることを特徴としている。請求項６記載
の発明は、請求項１，２，３，４又は５記載のレーダ装
置であって、前記遅延部は、メインロープの幅に対応す
る時間の半分以下の遅延時間を持つことを特徴としてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。 ◇第１の実施の形態図１は、この発明の第１の実施の形態であるレーダ装置
の構成を概略示すブロック図、また、図２は、同レーダ
装置が処理する波形を示す波形図である。この例のレー
ダ装置は、図１に示すように、送信機１、切替回路２、
アンテナ３、受信機４、パルス圧縮回路５、遅延回路６
及び加算回路７を備えてなっている。上記受信機４は、
局部発振信号を用いて、アンテナ３からの受信信号の周
波数を変換して、中間周波の受信信号を生成し、生成し
た受信信号をパルス圧縮回路５に送る。なお、送信機
１、切替回路２及びアンテナ３は、図１２の送信機１１
１、切替回路１１２及びアンテナ１１３と同じであるの
で、これらの説明を省略する。

【００１２】パルス圧縮回路５は、図６（ｃ）と同じ周
波数対遅延時間特性を持ち、受信機４からの受信信号に
対して、該特性によりパルス圧縮処理をする。パルス圧
縮回路５は、パルス圧縮処理で圧縮した圧縮波形を持つ
圧縮信号ａを遅延回路６と加算回路７とに送る。遅延回
路６は、パルス圧縮回路５からの圧縮信号ａを遅延させ
る。すなわち、図２に示すように、遅延回路６は、上記
圧縮信号ａの圧縮波形を遅延時間Ｔｄだけ遅延させる。
遅延回路６は、遅延時間Ｔｄだけ遅延した遅延波形を持
つ遅延信号ｂを、加算回路７に送る。加算回路７は、パ
ルス圧縮回路５からの圧縮信号ａの圧縮波形と、遅延回
路６からの遅延信号ｂの遅延波形とを加える。これによ
り、加算回路７は、合成信号ｃを生成し、合成信号ｃを
探知信号として出力する。

【００１３】次に、この実施の形態の動作について説明
する。送信機１は、上記直線状周波数変調によりチャー
プ信号を生成し、該チャープ信号と局部発振信号とを混
合して、高周波の送信信号を生成する。送信機１は、生
成した送信信号を切替回路２に送る。切替回路２は、送
信タイミングで送信機１をアンテナ３に接続する。アン
テナ３は、切替回路２を経て送信機１から上記送信信号
を受け取ると、該送信信号を電波に変換して、送信波を
放射する。

【００１４】この後の受信タイミングでは、切替回路２
がアンテナ３を周波数変換器４に接続する。このとき、
反射物体が上記送信波を反射すると、アンテナ３が該反
射波を受信する。アンテナ３は、上記反射波を高周波の
電気信号に変換し、受信信号を受信機４に送る。受信機
４は、上記局部発振信号を用いて該受信信号の周波数を
変換して、周波数変換した受信信号をパルス圧縮回路５
に送る。パルス圧縮回路５は、パルス圧縮処理で圧縮し
た圧縮信号ａを遅延回路６と加算回路７とに送る。

【００１５】遅延回路６は、パルス圧縮回路５からの圧
縮信号ａの圧縮波形を遅延時間Ｔｄだけ遅延して、遅延
信号ｂを加算回路７に送る。加算回路７は、パルス圧縮
回路５からの圧縮信号ａと、遅延回路６からの遅延信号
ｂとを加える。圧縮信号ａでは、図２に示すように、圧
縮波形のレンジサイドロープａ２，ａ３の幅がメインロ
ープａ１に比較して短いので、圧縮波形のレンジサイド
ロープａ２，ａ３と遅延波形ｂのレンジサイドロープｂ
２，ｂ３が逆相状態でそれぞれ合成される。すなわち、
圧縮信号ａと遅延信号ｂとを加えることにより、レンジ
サイドロープａ２，ａ３とレンジサイドロープｂ２，ｂ
３とが打ち消し合う。同時に、メインロープａ１及びメ
インロープｂ１の幅が長いので、同相状態で合成され
る。こうして、加算回路７は、レンジサイドロープを抑
えた合成波形を持つ合成信号ｃを生成する。

【００１６】生成される合成信号ｃのレンジサイドロー
プｃ２，ｃ３は、遅延回路６の遅延時間Ｔｄに依存する
ことになる。すなわち、遅延回路６の遅延時間Ｔｄを、Ｔｄ＝１／Δｆとすると、図２に示すように、圧縮信号ａのレンジサイ
ドロープａ２，ａ３が遅延信号ｂのレンジサイドロープ
ｂ２，ｂ３に対して、それぞれ逆相の関係になり、合成
信号ｃのレンジサイドロープｃ２，ｃ３が略平坦とな
る。このとき、レンジサイドロープｃ２，ｃ３の抑制効
果を最大にすることができる。また、遅延回路６の遅延
時間Ｔｄを、Ｔｄ＝1.39／（π・Δｆ）にすると、図２に示すように、圧縮信号ａのメインロー
プａ１が、遅延信号ｂのメインロープｂ１に接近して、
合成信号ｃのメインロープｄ１のように、頂部の凹型を
凸型にすると共に、レンジサイドロープｃ２，ｃ３の圧
縮効果を小さくする。

【００１７】このように、合成信号ｃのレンジサイドロ
ープｃ２，ｃ３が、遅延回路６の遅延時間Ｔｄに依存
し、レンジサイドロープｃ２，ｃ３を任意に変えること
ができるので、遅延時間Ｔｄは、レーダ装置の使用目的
に応じて、あらかじめ決定される。加算回路７は、こう
して生成した合成信号ｃを探知信号として出力する。加
算回路７の後段側では、上記探知信号を用いて、上記反
射物体を探知する。

【００１８】このように、この実施の形態によれば、圧
縮信号ａのレンジサイドロープａ２，ａ３を抑えること
ができる。また、この実施の形態によれば、受信信号に
重み付けをしないので、Ｓ／Ｎの劣化を防ぐことができ
る。さらに、加算回路７の前段に遅延回路６を挿入する
構成であるので、装置の大幅な変更を不要にして、効率
的にレンジサイドロープａ２，ａ３を抑えることができ
る。

【００１９】◇第２の実施の形態次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
図３は、この発明の第２の実施の形態であるレーダ装置
の概略構成を示すブロック図である。このレーダ装置
は、送信機１、切替回路２、アンテナ３、受信機１１、
Ａ／Ｄ変換器１２，１３、パルス圧縮器１４、遅延回路
１５，１６及び加算器１７，１８を備えてなっている。
なお、図３において、図１の構成部分と同一の各部に
は、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【００２０】受信機１１は、切替回路２から高周波の受
信信号を受け取ると、局部発振信号を用いて、該受信信
号の周波数を変換し、中間周波の受信信号を生成する。
この後、受信機１１は、周波数変換した受信信号を位相
検波して、基準信号と同相の成分であるＩ（In-Phase）
信号と、該基準信号と直交する成分であるＱ(Quadratur
e）信号とを生成する。上記２つの信号が振幅と位相と
を表わす。なお、上記２つの信号により、移動する反射
物体が検出される。受信機１１は、Ｉ信号をＡ／Ｄ変換
器１２に送り、Ｑ信号をＡ／Ｄ変換器１３に送る。

【００２１】Ａ／Ｄ変換器１２は、アナログのＩ信号を
デジタルに変換して、該Ｉ信号をパルス圧縮器１４に送
り、Ａ／Ｄ変換器１３は、アナログのＱ信号をデジタル
に変換して、該Ｑ信号をパルス圧縮器１４に送る。パル
ス圧縮器１４は、Ａ／Ｄ変換器１２からのＩ信号及びＡ
／Ｄ変換器１３からのＱ信号に対して、デジタルによる
パルス圧縮処理をそれぞれ行う。パルス圧縮回路５は、
パルス圧縮処理で圧縮した、デジタルのＩ信号及びＱ信
号の圧縮信号を遅延回路１５，１６と加算器１７，１８
とにそれぞれ送る。

【００２２】遅延回路１５は、パルス圧縮器１４からの
Ｉ信号を遅延し、遅延したＩ信号を加算器１７に送る。
また、遅延回路１６は、パルス圧縮器１４からのＱ信号
を遅延し、遅延したＱ信号を加算器１８に送る。加算器
１７は、パルス圧縮器１４からのＩ信号と、遅延回路１
５からのＱ信号との、デジタルによる加算を行い、加算
したＩ信号を生成する。同じく、加算器１８は、パルス
圧縮器１４からのＱ信号と、遅延回路１６からのＱ信号
との、デジタルによる加算を行い、加算したＩ信号を生
成する。加算器１７，１８は、それぞれ生成したＩ信号
とＱ信号とを探知信号として出力する。

【００２３】この実施の形態によれば、デジタル量のＩ
信号とＱ信号を探知信号として用いる場合でも、該Ｉ信
号及び該Ｑ信号に対するレンジサイドロープの影響を低
減することができる。また、この実施の形態によれば、
デジタル量での処理を行うので、遅延回路１５での処理
及び遅延時間の変更を簡単に行うことができる。

【００２４】◇第３の実施の形態次に、この発明の第３の実施の形態について説明する。
図４は、この発明の第３の実施の形態であるレーダ装置
の概略構成を示すブロック図である。この形態のレーダ
装置は、送信機１、切替回路２、アンテナ３、周波数変
換器２１、分散型遅延線２２、遅延線２３、ミキサ２４
及び受信機２５を備えてなっている。なお、図４におい
て、図１と同じものについては、図１と同じ符号を付与
して、その説明を省略する。

【００２５】周波数変換器２１は、切替回路２から受け
取った、高周波の受信信号の周波数を、局部発振信号を
用いて変換し、周波数変換した受信信号を分散型遅延線
２２に送る。分散型遅延線２２は、図６（ｃ）と同じ周
波数対遅延時間特性を持ち、周波数変換器２１からの受
信信号のパルス圧縮処理をする。分散型遅延線２２は、
上記処理により、インパルス状の圧縮波形を持つ圧縮信
号を生成し、該圧縮信号を遅延線２３とミキサ２４とに
送る。

【００２６】遅延線２３は、分散型遅延線２２からの上
記圧縮信号を遅延時間だけ遅延させる。遅延線２３は、
上記圧縮信号を遅延した生成した遅延信号をミキサ２４
に送る。ミキサ２４は、分散型遅延線２２からの圧縮信
号と、遅延線２３からの遅延信号とを加える。これによ
り、ミキサ２４は、合成信号を生成し、該合成信号を受
信機２５に送る。受信機２５は、ミキサ２４から上記合
成信号を受け取ると、該合成信号を位相検波して、Ｉ信
号とＱ信号とを生成する。受信機１１は、上記Ｉ信号と
上記Ｑ信号とを、探知信号として出力する。

【００２７】このように、この実施の形態によれば、ア
ナログ量のＩ信号とＱ信号とを用いる場合でも、該２つ
の信号を生成する前に、分散型遅延線２２からの圧縮信
号のレンジサイドロープを減らすので、該Ｉ信号及び該
Ｑ信号に対するレンジサイドロープの影響を減少するこ
とができる。しかも、圧縮に際して、重み付けを行って
いないので、圧縮波形の中心点でのＳ／Ｎの劣化が発生
することを防ぐことができる。

【００２８】以上、この発明の第１、第２、第３の実施
の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は、
上記実施の形態に限られるものではなく、この発明の要
旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、この発明
に含まれる。例えば、実施の形態２では、遅延回路１
５，１６の遅延時間をあらかじめ設定したが、該遅延時
間を手動で設定するようにしてもよい。遅延回路１５，
１６は、デジタル信号を処理するので、手動で設定する
ための構成が簡単である。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
の構成によれば、圧縮信号と遅延信号とを加えて、該圧
縮信号のレンジサイドロープを該遅延信号レンジサイド
ロープで打ち消すようにして、重み付けを不要にした。
これにより、圧縮後のＳ／Ｎの劣化を防いで、レンジサ
イドローブを低減することができる。請求項２，３の発
明の構成によれば、分散型遅延線や遅延線を用いるよう
にしたので、上記圧縮部や上記遅延部の構成を簡単にす
ることができる。

【００３０】請求項４の発明の構成によれば、Ｉ信号及
びＱ信号を用いて、移動する反射物体を探知する場合で
も、該Ｉ信号及び該Ｑ信号に対するレンジサイドロープ
の影響を除くことができる。

【００３１】請求項５の発明の構成によれば、デジタル
のＩ信号及びＱ信号を用いて、移動する反射物体を探知
する場合でも、該Ｉ信号及び該Ｑ信号に対するレンジサ
イドロープの影響を除くことができる。

【００３２】請求項６の発明の構成によれば、メインロ
ープが発生する時間の半分以下の時間に遅延時間を設定
するので、該メインロープより幅の狭い上記レンジサイ
ドロープの発生を、装置の使用目的に応じて任意に抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態であるレーダ装置
の構成を概略示すブロック図である。

【図２】同レーダ装置が処理する波形を示す波形図であ
る。

【図３】この発明の第２の実施の形態であるレーダ装置
の構成を概略示すブロック図である。

【図４】この発明の第３の実施の形態であるレーダ装置
の構成を概略示すブロック図である。

【図５】従来のレーダ装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】同レーダ装置が処理する波形を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１送信機２切替回路３アンテナ４受信機５パルス圧縮回路（圧縮部）６遅延回路（遅延部）７加算回路（加算部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チャープ信号を用いて送信波を送信し、
該送信波の反射波を受信して受信信号を生成し、該送信
波を反射した反射物体を表わす探知信号を該受信信号に
基づいて生成するレーダ装置において、前記受信信号をパルス圧縮して、メインロープ及びレン
ジサイドロープを含む圧縮波形を持つ圧縮信号を生成す
る圧縮部と、該圧縮部からの圧縮信号を遅延して遅延信号を出力する
遅延部と、前記圧縮信号と前記遅延信号とを加えて、該圧縮信号の
レンジサイドロープを該遅延信号のレンジサイドロープ
で打ち消して加算信号を生成する加算部とを備えてな
り、前記加算信号を前記探知信号とすることを特徴とするレ
ーダ装置。
【請求項２】前記圧縮部として分散型遅延線を用いる
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】前記遅延部として遅延線を用いることを
特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項４】前記加算部からの加算信号を位相検波し
てＩ信号及びＱ信号を生成する受信部を備えてなり、該
Ｉ信号及び該Ｑ信号を前記探知信号とすることを特徴と
する請求項１，２又は３記載のレーダ装置。
【請求項５】チャープ信号を用いて送信波を送信し、
該送信波の反射波を受信して受信信号を生成し、該送信
波を反射した反射物体を表わす探知信号を該受信信号に
基づいて生成するレーダ装置において、前記受信信号を位相検波してＩ信号とＱ信号とを生成す
る受信機と、該受信機からのＩ信号及びＱ信号をデジタルに変換する
変換部と、該変換部からのＩ信号及びＱ信号をパルス圧縮して、メ
インロープ及びレンジサイドロープを含む圧縮波形を持
つＩ信号及びＱ信号を生成する圧縮部と、該圧縮部からのＩ信号及びＱ信号を遅延する遅延部と、前記圧縮部からのＩ信号及びＱ信号と前記遅延部からの
Ｉ信号及びＱ信号をそれぞれ加えて、該圧縮部からのＩ
信号及びＱ信号のレンジサイドロープを該遅延部からの
Ｉ信号及びＱ信号のレンジサイドロープでそれぞれ打ち
消して、前記探知信号を生成する加算部とを備えてなる
ことを特徴とするレーダ装置。
【請求項６】前記遅延部は、メインロープの幅に対応
する時間の半分以下の遅延時間を持つことを特徴とする
請求項１，２，３，４又は５記載のレーダ装置。