JP3217150B2 - ドップラーレーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、目標に電波を照射し、
その電波に応じた目標からの反射波に含まれるドップラ
ー周波数の成分を測定することによりその目標との相対
速度を検出するドップラーレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車その他の車両では、一般に、車輪
の回転数その他を検出することにより間接的に走行速度
が測定され、例えば、路面の凍結その他に起因して車輪
がスリップした場合には、車両の路面に対する正確な相
対速度を検出できない。

【０００３】ドップラーレーダ装置は、目標からの反射
波に送信波の周波数を基準とする信号処理を施すことに
よりドップラー周波数の成分を検出し、かつその信号処
理の過程では通信システムのように反射波の歪波成分を
精度よく補償する必要がないので、その信号処理を行う
回路は小規模であり安価に実現できる。

【０００４】したがって、このようなドップラーレーダ
装置は、例えば、上述した測定誤差を抑圧して精度よく
自動車の真の走行速度を求め、その速度に応じてスリッ
プ時にブレーキを制御して自動車の走行支援を行うナビ
ゲーションシステムへの応用が検討されつつある。

【０００５】図２４は、従来のドップラーレーダ装置の
構成例を示す図である。図において、送信波を生成する
発振器２４１の出力は送信アンテナ２４２に接続され
る。受信アンテナ２４３は周波数変化素子としてダイオ
ードを用いた周波数変換器２４４の入力に接続され、そ
の出力は後段の信号処理部に接続される。周波数変換器
２４４の局発入力には、発振器２４１の出力が接続され
る。

【０００６】このような構成のドップラーレーダ装置で
は、発振器２４１から出力される所定周波数（＝ｆ_t ）
の送信波はアンテナ２４２を介して目標に照射され、そ
の送信波に応じて目標から反射された反射波は受信アン
テナ２４３を介して受信される。周波数変換器２４４
は、このように受信された反射波について、発振器２４
１から出力されるの送信波に基づいてホモダイン検波を
行い、反射波の周波数（＝ｆ_r ）と送信波の周波数との
差周波数（＝ｆ_r−ｆ_t）で与えられるドップラー周波数
の成分を求めて信号処理部に与える。信号処理部は、例
えば、このようなドップラー周波数の成分を示す信号に
ついて、その信号の振幅を選択増幅して２値のパルス信
号に変換した後にそのパルスの数をカウントしたり、高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施すことによりそのド
ップラー周波数の成分の周波数軸上の位置を求めて、反
射波の源である目標と送信アンテナ２４２や受信アンテ
ナ２４３との相対速度を求める。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のドップラーレーダ装置では、受信された反射波を
ホモダイン検波する素子として高速動作が可能なガリウ
ム砒素その他の化合物を用いて形成されたダイオードが
用いられ、その検波出力には、このような化合物を用い
た半導体に固有の表面現象その他に起因して周波数軸上
で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑音が
出力される。

【０００８】一方、走行中の路面に対する相対速度を測
定するために自動車に搭載されたドップラーレーダ装置
では、発振器２４１が生成する送信波の周波数は 100km
/h程度の相対速度を精度よく測定するためにミリ波帯に
設定しなければならず、このような相対速度および送信
波の周波数において得られる反射波のドップラー周波数
は数十ｋHz程度となる。

【０００９】したがって、従来のドップラーレーダ装置
では、検出すべきドップラー周波数の成分が周波数軸上
で上述した１／ｆ雑音の分布帯域内に位置するためにＳ
／Ｎ比が劣化して受信感度が低下し、このような問題点
を回避する方法として、高価なインパットダイオードや
ガンダイオードを用いて発振器２４１を構成して大きな
送信電力を得ていた。

【００１０】本発明は、安価な回路を用いて確実に目標
速度の測定精度を高めることができるドップラーレーダ
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１に記載
の発明の原理ブロック図である。本発明は、送信波信号
を取り込んでその信号と同じ周波数の送信波を目標に照
射する送信手段１１と、送信波に応じた目標の反射波を
受信し、周波数軸上で直流近傍に周波数に反比例して分
布する１／ｆ雑音を出力する半導体素子を介して、送信
波信号に基づき反射波をホモダイン検波する受信手段１
３と、受信手段１３によってホモダイン検波された反射
波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に目標
の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分を検出
する信号処理手段１５とを備えたドップラーレーダ装置
において、送信波信号に周波数変換処理を施し、１／ｆ
雑音の分布帯域幅とドップラー周波数がとり得る最小値
との差以上送信波の周波数を上げて送信手段１１に供給
する周波数変換手段１７を備えたことを特徴とする。

【００１２】図２は、請求項２に記載の発明の原理ブロ
ック図である。本発明は、送信波信号を取り込んでその
信号と同じ周波数の送信波を目標に照射する送信手段１
１と、送信波に応じた目標の反射波を受信し、周波数軸
上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑音
を出力する半導体素子を介して、送信波信号に基づき反
射波をホモダイン検波する受信手段１３と、受信手段１
３によってホモダイン検波された反射波の周波数スペク
トラムを解析して、その反射波に目標の速度に応じて含
まれるドップラー周波数の成分を検出する信号処理手段
１５とを備えたドップラーレーダ装置において、送信波
信号に周波数変換処理を施し、１／ｆ雑音の分布帯域幅
とドップラー周波数がとり得る最大値との和以上送信波
の周波数を下げて送信手段１１に供給する周波数変換手
段２１を備えたことを特徴とする。

【００１３】図３は、請求項３に記載の発明の原理ブロ
ック図である。本発明は、送信波信号を取り込んでその
信号と同じ周波数の送信波を目標に照射する送信手段１
１と、送信波に応じた目標の反射波を受信し、周波数軸
上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑音
を出力する半導体素子を介して、送信波信号に基づき反
射波をホモダイン検波する受信手段１３と、受信手段１
３によってホモダイン検波された反射波の周波数スペク
トラムを解析して、その反射波に目標の速度に応じて含
まれるドップラー周波数の成分を検出する信号処理手段
１５とを備えたドップラーレーダ装置において、１／ｆ
雑音の分布帯域幅とドップラー周波数がとり得る最小値
との差以上反射波の周波数を上げて受信手段１３に供給
する周波数変換手段３１を備えたことを特徴とする。

【００１４】図４は、請求項４に記載の発明の原理ブロ
ック図である。本発明は、送信波信号を取り込んでその
信号と同じ周波数の送信波を目標に照射する送信手段１
１と、送信波に応じた目標の反射波を受信し、周波数軸
上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑音
を出力する半導体素子を介して、送信波信号に基づき反
射波をホモダイン検波する受信手段１３と、受信手段１
３によってホモダイン検波された反射波の周波数スペク
トラムを解析して、その反射波に目標の速度に応じて含
まれるドップラー周波数の成分を検出する信号処理手段
１５とを備えたドップラーレーダ装置において、１／ｆ
雑音の分布帯域幅とドップラー周波数がとり得る最大値
との和以上反射波の周波数を下げて受信手段１３に供給
する周波数変換手段４１を備えたことを特徴とする。

【００１５】図５は、請求項５に記載の発明の原理ブロ
ック図である。本発明は、送信波信号を取り込んでその
信号と同じ周波数の送信波を目標に照射する送信手段１
１と、送信波に応じた目標の反射波を受信し、周波数軸
上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑音
を出力する半導体素子を介して、送信波信号に基づき反
射波をホモダイン検波する受信手段１３と、受信手段１
３によってホモダイン検波された反射波の周波数スペク
トラムを解析して、その反射波に目標の速度に応じて含
まれるドップラー周波数の成分を検出する信号処理手段
１５とを備えたドップラーレーダ装置において、送信手
段１１に与えられる送信波信号に周波数変換処理を施
し、送信波の周波数を一定の周波数シフトさせる周波数
変換手段５１と、１／ｆ雑音の分布帯域幅とドップラー
周波数がとり得る最小値および一定の周波数の和との差
以上反射波の周波数を上げて受信手段１３に供給する周
波数変換手段５３とを備えたことを特徴とする。

【００１６】図６は、請求項６に記載の発明の原理ブロ
ック図である。本発明は、送信波信号を取り込んでその
信号と同じ周波数の送信波を目標に照射する送信手段１
１と、送信波に応じた目標の反射波を受信し、周波数軸
上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑音
を出力する半導体素子を介して、送信波信号に基づき反
射波をホモダイン検波する受信手段１３と、受信手段１
３によってホモダイン検波された反射波の周波数スペク
トラムを解析して、その反射波に目標の速度に応じて含
まれるドップラー周波数の成分を検出する信号処理手段
１５とを備えたドップラーレーダ装置において、送信手
段１１に与えられる送信波信号に周波数変換処理を施
し、送信波の周波数を一定の周波数シフトさせる周波数
変換手段６１と、１／ｆ雑音の分布帯域幅とドップラー
周波数がとり得る最大値との和と一定の周波数との差以
上反射波の周波数を下げて受信手段１３に供給する周波
数変換手段６３とを備えたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】請求項１に記載のドップラーレーダ装置では、
周波数変換手段１７が、送信手段１１に与えられる送信
波信号に周波数変換処理を施すことにより、受信手段１
３に送信波信号によって与えられるホモダイン検波の基
準搬送波周波数に比べて、目標に照射される送信波の周
波数を予め高い値に設定する、このようにして設定され
る送信波の周波数は、受信手段１３に含まれる半導体素
子が出力する１／ｆ雑音の分布帯域幅と、目標の速度に
応じて反射波に含まれるドップラー周波数の最小値との
差以上高く設定されるので、そのドップラー周波数の成
分は受信手段１３から上述した１／ｆ雑音の分布帯域外
に出力される。

【００１８】したがって、従来例に比べて信号処理手段
１５に入力される復調信号のＳ／Ｎ比が向上して受信感
度が高められる。請求項２に記載のドップラーレーダ装
置では、周波数変換手段２１が、送信手段１１に与えら
れる送信波信号に周波数変換処理を施すことにより、受
信手段１３に送信波信号によって与えられるホモダイン
検波の基準搬送波周波数に比べて、目標に照射される送
信波の周波数を予め低い値に設定する、このようにして
設定される送信波の周波数は、受信手段１３に含まれる
半導体素子が出力する１／ｆ雑音の分布帯域幅と、目標
の速度に応じて反射波に含まれるドップラー周波数の最
大値との和以上低く設定されるので、そのドップラー周
波数の成分は受信手段１３から上述した１／ｆ雑音の分
布帯域外に出力される。

【００１９】したがって、従来例に比べて信号処理手段
１５に入力される復調信号のＳ／Ｎ比が向上して受信感
度が高められる。請求項３に記載のドップラーレーダ装
置では、周波数変換手段３１が、目標に照射された送信
波に応じて受信された反射波の周波数を変換して受信手
段１３に与える。

【００２０】このようにして周波数変換された反射波の
周波数は、受信された反射波の周波数に比べて、受信手
段１３に含まれる半導体素子が出力する１／ｆ雑音の分
布帯域幅と、目標の速度に応じて反射波に含まれるドッ
プラー周波数の最小値との差以上高く設定されるので、
そのドップラー周波数の成分は受信手段１３から上述し
た１／ｆ雑音の分布帯域外に出力される。

【００２１】したがって、従来例に比べて信号処理手段
１５に入力される復調信号のＳ／Ｎ比が向上して受信感
度が高められる。請求項４に記載のドップラーレーダ装
置では、周波数変換手段４１が、目標に照射された送信
波に応じて受信された反射波の周波数を変換して受信手
段１３に与える。

【００２２】このようにして周波数変換された反射波の
周波数は、受信された反射波の周波数に比べて、受信手
段１３に含まれる半導体素子が出力する１／ｆ雑音の分
布帯域幅と、目標の速度に応じて反射波に含まれるドッ
プラー周波数の最大値との和以上低く設定されるので、
そのドップラー周波数の成分は受信手段１３から上述し
た１／ｆ雑音の分布帯域外に出力される。

【００２３】したがって、従来例に比べて信号処理手段
１５に入力される復調信号のＳ／Ｎ比が向上して受信感
度が高められる。請求項５に記載のドップラーレーダ装
置では、周波数変換手段５１が送信手段１１に与えられ
る送信波信号に周波数変換処理を施して送信波の周波数
を一定の周波数シフトさせるが、周波数変換手段５３
は、目標から受信された反射波の周波数について、請求
項３に記載のドップラーレーダ装置において周波数変換
手段３１が行う周波数変換処理と同じ周波数変換処理に
併せて上述した送信波の周波数のシフト分を相殺する処
理を行う。

【００２４】したがって、受信手段１３の出力では、請
求項３に記載の発明と同様にして、ドップラー周波数の
成分が上述した１／ｆ雑音の分布帯域外に得られ、従来
例に比べて信号処理手段１５に入力される復調信号のＳ
／Ｎ比が向上して受信感度が高められる。

【００２５】請求項６に記載のドップラーレーダ装置で
は、周波数変換手段６１が送信手段１１に与えられる送
信波信号に周波数変換処理を施して送信波の周波数を一
定の周波数シフトさせるが、周波数変換手段６３は、目
標から受信された反射波の周波数について、請求項４に
記載のドップラーレーダ装置において周波数変換手段４
１が行う周波数変換処理と同じ周波数変換処理に併せて
上述した送信波の周波数のシフト分を相殺する処理を行
う。

【００２６】したがって、受信手段１３の出力では、請
求項４に記載の発明と同様にして、ドップラー周波数の
成分が上述した１／ｆ雑音の分布帯域外に得られ、従来
例に比べて信号処理手段１５に入力される復調信号のＳ
／Ｎ比が向上して受信感度が高められる。

【００２７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図７は、請求項１および請求項２に
記載の発明に対応した実施例を示す図である。

【００２８】図において、図２４に示すものと機能およ
び構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して
示し、ここではその説明を省略する。本発明の特徴とす
る構成は、本実施例では、発振器２４１と送信アンテナ
２４２との間に変調器７１を配置し、周波数変換器２４
４と信号処理部との間に周波数変換器７２を配置し、さ
らに、変調器７１の変調信号入力および周波数変換器７
２の局発入力に所定周波数（＝ｆ_L ）の局発信号を与え
る発振器７３を備えた点にある。

【００２９】変調器７１では、３つの開口を有するサー
キュレータ７４の第一の開口に発振器２４１の出力が接
続され、サーキュレータ７４の第３の開口は送信アンテ
ナ２４２に接続される。サーキュレータ７４の第二の開
口は、逆方向にバイアスされたバラクタダイオード７５
を介して接地され、かつインダクタ７６を介して発振器
７３の出力に接続される。

【００３０】なお、本実施例と図１および図２に示すブ
ロック図との対応関係については、送信アンテナ２４２
は送信手段１１に対応し、受信アンテナ２４３および周
波数変換器２４４は受信手段１３に対応し、周波数変換
器７２およびその後段に配置された信号処理部は信号処
理手段１５に対応し、発振器７３および変調器７１は周
波数変換手段１７、２１に対応する。

【００３１】図８は、本実施例の動作を説明する図であ
る。以下、図７および図８を参照して、本実施例の動作
を説明する。発振器７３は、周波数変換器２４４に用い
られたダイオードに固有の１／ｆ雑音の分布帯域幅と目
標の相対速度に応じて反射波に含まれるドップラー周波
数の最小値との差以上（あるいはそのドップラー周波数
の最大値と上述した１／ｆ雑音の分布帯域幅との和以
上）の周波数ｆ_L の局発信号を生成する。変調器７１
は、このように発振器７３から出力される局発信号によ
り、発振器２４１が出力する周波数ｆ_t の送信波信号を
位相変調する。このような位相変調により得られる被変
調波信号は、上述した２つの信号の和(＝ｆ_L＋ｆ_t)（あ
るいは差の周波数（＝ｆ_L−ｆ_t))の成分（図８(a)、
)を含み、アンテナ２４２を介して目標に照射され
る。

【００３２】周波数変換器２４４は、このようにして照
射された送信波に応じた目標からの反射波をアンテナ２
４３を介して取り込む。このような反射波の周波数は、
送信波の周波数に比べると、目標と送信アンテナ２４２
や受信アンテナ２４３との相対速度に応じたドップラー
周波数(＝Δｆ)だけシフトした値(＝ｆ_L±ｆ_r(＝ｆ_L±
(ｆ_t＋Δｆ))となる。周波数変換器２４４は、このよう
な反射波と発振器２４１から与えられる信号とを乗算す
ることにより、これらの２波の差周波数((＝ｆ _L±Δｆ)
(＝ｆ_L±（ｆ_r±ｆ_t))の成分（図８(b) 、) を抽出
する。このようにして抽出されたドップラー周波数の成
分は、周波数軸上で上述した１／ｆ雑音の分布帯域外に
得られる。

【００３３】周波数変換器７２は、このようなドップラ
ー周波数の成分を選択増幅し、その増幅されたドップラ
ー周波数の成分と発振器７３から出力される信号とを乗
算することにより、これらの２波の差周波数（＝ｆ_r−
ｆ_t）の成分（図８(b) ）を生成して信号処理部に与
える。

【００３４】このように本実施例によれば、従来のドッ
プラーレーダ装置に小規模な回路により安価に実現可能
な変調器７１、周波数変換器７２および発振器７３を付
加することにより、周波数変換器２４４の周波数変換素
子から出力される１／ｆ雑音に対して大きなＳ／Ｎ比を
確保してドップラー周波数の成分を抽出できるので、受
信感度を高められる。

【００３５】図９は、本実施例の他の構成例を示す図
（１）である。図において、図７に示す実施例との相違
点は、変調器７１および発振器２４１に代えて、発振器
７３から出力される局発信号により直接周波数変調され
た送信波を出力する電圧制御発振器９１を用いた点にあ
り、本実施例構成の動作については、図８(a) 、に
示す送信波が電圧制御発振器９１から直接出力される点
を除いて図７に示す実施例と同じであるから、ここでは
その説明を省略する。

【００３６】図１０は、本実施例の他の構成例を示す図
（２）である。図において、図９に示すものと機能およ
び構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して
示し、ここではその説明を省略する。

【００３７】本実施例と図９に示す実施例との構成の相
違点は、周波数変換器２４４の出力と周波数変換器７２
の入力との間にゲーティング回路１０１を備えた点にあ
る。本実施例では、ゲーティング回路１０１は、発振器
７３から出力されるパルス信号に同期し、かつそのパル
ス信号に比べてパルス幅が小さな信号に応じて周波数変
換器２４４から出力される信号を断続して周波数変換器
７２に与える。すなわち、発振器７３の出力の変化に応
じた電圧制御発振器９１の発振周波数の過渡的な変化に
起因して生じるドップラー周波数の誤差を抑圧すること
ができるので、図９に示す実施例に比べて目標の相対速
度の測定精度がさらに高められる。

【００３８】図１１は、本実施例の他の構成例を示す図
（３）である。図において、図７に示すものと機能およ
び構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して
示し、ここではその説明を省略する。

【００３９】本実施例と図７に示す実施例との構成の相
違点は、周波数変換器２４４の出力と周波数変換器７２
の入力との間にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１１を
備えた点にある。

【００４０】本実施例では、バンドパスフィルタ１１１
は、周波数変換器２４４から出力される信号の内、例え
ば、図８(b) に示すような高調波その他の不要波の周
波数成分を除去するので、これらの周波数成分により後
段の周波数変換器７２が飽和したり、その周波数成分に
周波数変換処理が施されて不正規のドップラー周波数成
分が検出されることに起因した測定誤差が抑圧される。

【００４１】図１２は、本実施例の他の構成例を示す図
（４）である。図において、図７に示すものと機能およ
び構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して
示し、ここではその説明を省略する。

【００４２】本実施例と図７に示す実施例との構成の相
違点は、発振器７３の出力と周波数変換器７２の局発入
力との間にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２１を備え
た点にある。

【００４３】本実施例では、バンドパスフィルタ１２１
は発振器７３から出力される信号に含まれる高調波その
他の不要波の周波数成分を除去するので、周波数変換器
７２の出力端におけるＳ／Ｎ比が向上し、測定すべき目
標の相対速度のダイナミックレンジが拡大される。

【００４４】図１３は、本実施例の他の構成例を示す図
（５）である。図において、図９に示すものと機能およ
び構成が同じものについては、同じ参照番号を付与して
示し、ここではその説明を省略する。

【００４５】本実施例と図９に示す実施例との構成の相
違点は、電圧制御発振器９１の出力と送信アンテナ２４
２との間にフィルタ１３１を備えた点にある。本実施例
では、フィルタ１３１は、電圧制御発振器９１から出力
される信号の内、目標の相対速度の測定に用いられる周
波数((ｆ_t−ｆ_L) および（ｆ_t＋ｆ_L)のいずれか一方）
を選択して通過させ、かつその他の不要波を抑圧する。
すなわち、周波数変換器２４４、７２および信号処理部
では、このような不要波に応じて得られる反射波を考慮
をせずに、単一の周波数成分からなる送信波に応じた反
射波に基づいてドップラー周波数の成分を抽出すること
ができるので、目標の相対速度の測定精度が向上し、か
つ測定可能な相対速度のダイナミックレンジが拡大され
る。

【００４６】図１４は、本実施例の他の構成例を示す図
（６）である。図において、図１３に示すものと機能お
よび構成が同じものについては、同じ参照番号を付与し
て示し、ここではその説明を省略する。

【００４７】本実施例と図１３に示す実施例との構成の
相違点は、電圧制御発振器９１の出力と周波数変換器２
４４の局発入力との間にフィルタ１３１と同じ特性のフ
ィルタ１４１を備えた点にある。

【００４８】本実施例では、フィルタ１４１は、電圧制
御発振器９１から出力される信号の内、フィルタ１３１
を介して送信アンテナ２４２から送信される送信波と同
じ周波数((ｆ_t−ｆ_L) および（ｆ_t＋ｆ_L) のいずれか一
方）を選択して通過させ、かつその他の不要波を抑圧す
る。すなわち、周波数変換器２４４は実際に目標に照射
された送信波と同じ周波数の信号に基づいて反射波をホ
モダイン検波することができるので、信号処理部では、
電圧制御発振器９１に対して行われた直接周波数変調に
より発生する不要波を考慮せずにドップラー周波数の成
分を抽出することができ、測定精度が向上して測定可能
な目標の相対速度のダイナミックレンジが拡大される。

【００４９】図１５は、本実施例の他の構成例を示す図
（７）である。図において、図１３に示すものと機能お
よび構成が同じものについては、同じ参照番号を付与し
て示し、ここではその説明を省略する。

【００５０】本実施例と図１３に示す実施例との構成の
相違点は、帯域フィルタ１３１に代えて、受信アンテナ
２４３と周波数変換器２４４の入力との間にフィルタ１
５１を備えた点にある。

【００５１】本実施例では、フィルタ１５１は、受信ア
ンテナ２４３を介して受信される反射波の周波数成分の
内、目標の相対速度の測定に用いるべき周波数((ｆ_r−
ｆ_L)および（ｆ_r＋ｆ_L) のいずれか一方）を選択して通
過させ、かつその他の不要波を抑圧する。すなわち、周
波数変換器２４４、７２および信号処理部では、このよ
うな不要波を考慮をせずにドップラー周波数の成分を検
出することができるので、測定精度が向上し、かつ測定
すべき目標の相対速度のダイナミックレンジが拡大され
る。

【００５２】図１６は、本実施例の他の構成例を示す図
（８）である。図において、図９および図１１に示すも
のと機能および構成が同じものについては、同じ参照番
号を付与して示し、ここではその説明を省略する。

【００５３】本実施例は、図９および図１１に示す２つ
の実施例を組み合わせたものであるから、各部の動作に
ついては、その説明を省略する。図１７は、本実施例の
他の構成例を示す図（９）である。

【００５４】図において、図９および図１２に示すもの
と機能および構成が同じものについては、同じ参照番号
を付与して示し、ここではその説明を省略する。本実施
例は、図９および図１２に示す２つの実施例を組み合わ
せたものであるから、各部の動作については、その説明
を省略する。

【００５５】図１８は、請求項３および請求項４に記載
の発明に対応した実施例を示す図である。図において、
図７に示すものと機能および構成が同じものについて
は、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を
省略する。

【００５６】本実施例と図７に示す実施例との構成の相
違点は、受信アンテナ２４３と周波数変換器２４４の入
力との間に変調器７１に代わる変調器１８１を備えた点
にある。

【００５７】なお、本実施例と図３および図４に示すブ
ロック図との対応関係については、発振器７３および変
調器１８１は周波数変換手段３１、４１に対応し、その
他は図７に示す実施例と同様であるからここではその説
明を省略する。

【００５８】図１９は、本実施例の動作を説明する図で
ある。以下、図１８および図１９を参照して本実施例の
動作を説明する。送信アンテナ２４２は、発振器２４１
によって生成された送信波（図１９）を直接目標に照
射する。変調器１８１は、発振器７３から出力された周
波数ｆ_Lの局発信号により、目標から受信アンテナ２４
３を介して受信された周波数ｆ_rの反射波を位相変調す
る。このような位相変調により得られる被変調波信号
は、図１９、に示すように、上述した２つの信号の
和および差の周波数(＝ｆ_L±ｆ_r)の成分を含み周波数変
換器２４４に与えられる。

【００５９】このように周波数変換器２４４に与えられ
る反射波の周波数は、送信波の周波数（＝ｆ_t)に比べる
と、目標と送信アンテナ２４２や受信アンテナ２４３と
の相対速度に応じたドップラー周波数(＝Δｆ)だけシフ
トした値(＝ｆ_L±ｆ_r(＝ｆ_L±(ｆ_t＋Δｆ))となる。周
波数変換器２４４は、このような反射波と発振器２４１
から与えられる信号とを乗算することにより、これらの
２波の差周波数(＝ｆ_L±(ｆ_r±ｆ_t)(＝ｆ_L±Δｆ))の成
分を抽出する。このようなドップラー周波数の成分は、
周波数軸上で周波数変換器２４４に変換素子として用い
られたダイオードに固有の１／ｆ雑音の分布帯域外に得
られる。

【００６０】周波数変換器７２は、そのドップラー周波
数の成分を選択増幅し、その増幅されたドップラー周波
数の成分と発振器７３から出力される信号とを乗算する
ことにより、これらの２波の差周波数（＝ｆ_r−ｆ_t）の
成分を生成して信号処理部に与える。

【００６１】すなわち、本実施例によれば、上述した１
／ｆ雑音の分布帯域の幅より大きな周波数だけ反射波の
周波数をシフトさせて受信することにより、このような
分布帯域の外に上述したドップラー周波数の成分を出力
し、その成分を十分に増幅した後にベースバンド信号に
変換するので、ドップラーレーダ装置では、従来例に比
べてＳ／Ｎ比が向上して受信感度が高められる。

【００６２】図２０は、請求項３および請求項４に記載
の発明に対応した他の実施例を示す図である。図におい
て、図１８に示すものと機能および構成が同じものにつ
いては、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説
明を省略する。

【００６３】本実施例と図１８に示す実施例との相違点
は、発振器２４１の出力と周波数変換器２４４の局発入
力との間に変調器１８１に代わる変調器２０１を備えた
点にある。

【００６４】受信アンテナ２４３を介して受信された反
射波は、直接周波数変換器２４４に与えられる。変調器
２０１は、発振器２４１から出力される信号に上述した
変調器１８１と同様の変調処理を施して周波数変換器２
４４の局発入力に与えられる。周波数変換器２４４で
は、このような局発信号と上述した反射波とを乗算する
ので、その出力には図１８に示す実施例と同様にこれら
の２波の差周波数(＝ｆ_L±(ｆ_r±ｆ_t )(＝ｆ_L ±Δｆ))
の成分が得られる。

【００６５】図２１は、請求項５および請求項６に記載
の発明に対応した実施例を示す図である。図において、
図７に示すものと機能および構成が同じものについて
は、同じ参照番号を付与して示し、ここではその説明を
省略する。

【００６６】本発明の特徴とする構成は、本実施例で
は、発振器２４１の出力と送信アンテナ２４２との間お
よび受信アンテナ２４３と周波数変換器２４４の入力と
の間に、それぞれ発振器７３の出力信号により位相変調
を行う変調器２１１₁、２１１₂を備えた点にある。

【００６７】なお、本実施例と図５および図６に示すブ
ロック図との対応関係については、発振器７３および変
調器２１１₁ は周波数変換手段５１、６１に対応し、発
振器７３および変調器２１１₂ は周波数変換手段５３、
６３に対応し、その他は図７に示す実施例と同じである
から、ここではその説明を省略する。

【００６８】このような構成のドップラーレーダ装置は
図７および図１８に示す実施例を併合したものであり、
各部の基本的な動作については、これらの実施例と同じ
であるから、ここではその説明を省略する。ただし、本
実施例では、周波数変換器２４４の出力に得られるドッ
プラー周波数の成分を周波数軸上で上述した１／ｆ雑音
の分布帯域外にシフトさせる変調処理は、図７に示す変
調器７１や図１８に示す変調器１８１のように単独で行
われず、変調器２１１₁ 、２１１₂ によって分担され
る。

【００６９】したがって、周波数軸上において、変調器
２１１₁ が行う変調処理によりシフトする送信波の周波
数のシフト分と変調器２１１₂ が行う変調処理によりシ
フトする反射波の周波数のシフト分とは、このようなシ
フトにより周波数変換器２４４の出力に得られるドップ
ラー周波数の成分が上述した１／ｆ雑音の分布帯域外に
得られる限り、どのような値に設定してもよい。

【００７０】なお、上述した各実施例では、発振器２４
１から出力される信号に変調器７１を介して位相変調を
施し、あるいは発振器７３から出力される変調信号に応
じて電圧制御発振器９１に直接周波数変調を行わせるこ
とにより送信波の周波数をシフトさせた成分を生成した
り、受信アンテナ２４３を介して受信された反射波や周
波数変換器２４４に与えられる局発信号の周波数をシフ
トさせているが、本発明は、このような変調器を用いた
方法に限定されず、上述したように周波数をシフトさせ
た成分を得らことができるならば、例えば、分周、逓
倍、混合その他の周波数合成処理を行う周波数変換回路
を用いてもよい。

【００７１】また、上述した各実施例では、変調器７
１、１８１、２０１、２１１₁ 、２１１₁ は位相変調や
周波数変調を行っているが、本発明は、このような変調
方式に限定されず、振幅変調のように搬送波信号と変調
信号との和周波数や差周波数の成分を含む被変調波が得
られる変調方式であれば、どのようなものを用いてもよ
く、例えば、振幅変調方式を用いた場合には、図２２
(a) に示すように、ピンダイオード２３１のバイアス電
圧を発振器７３からインダクタ２３２を介して与えられ
る局発信号に応じて可変したり、図２２(b) に示すよう
に、発振器７３から与えられる局発信号に応じてＦＥＴ
２３３にスイッチングを行わせることにより、その局発
信号と発振器２４１から出力される送信波や受信アンテ
ナ２４３から与えられる反射波とを乗算する回路を用い
てもよい。なお、ＦＥＴ２３３のゲートとそのＦＥＴの
バイアス回路との間に配置されたインダクタ２３４
₁ は、送信波あるいは反射波についてバイアス回路との
アイソレーションをとってＦＥＴ２３３の動作点を安定
化し、ＦＥＴ２３３のドレインと発振器７３の出力との
間に配置されたインダクタ２３４₂ は、送信アンテナ２
４２や周波数変換器２４４側に出力される信号に対して
所定のインピーダンスを有し、後段とのインピーダンス
整合に供される。ここに、ＦＥＴ２３３については、Ｇ
aＡs半導体を用いて形成されたＭＥＳＦＥＴを用いた
り、これに代えてＨＥＭＴのような高速動作が可能な３
端子素子を用いてもよい。さらに、図２２(c) に示す変
調器では、発振器２４１から与えられる送信波と受信ア
ンテナ２４３側から与えられる反射波とが、９０度ハイ
ブリッド２３５を介して接続された２つのダイオード２
３６₁ 、２３６₂ に互いに逆相で合成されて与えられ、
これらのダイオードの電流がインダクタ２３７₁ 、２３
７₂ を介して発振器７３から与えられる局発信号に応じ
て断続される。すなわち、このような変調器は、周波数
変換器７２に送信波と局発信号との和周波数あるいは差
周波数の成分を与えるので、図１８、図２０、図２１に
示す実施例では、変調器１８１、２０１、２１１と周波
数変換器２４４とに代えて用いることも可能である。

【００７２】また、上述した実施例では、図１８および
図２０に示す実施例を除き、発振器７３から与えられる
信号により送信波を変調しているが、本発明は、ドップ
ラーレーダ装置としての送信波の変調方式については特
に限定されず、例えば、周波数変調や振幅変調のような
アナログ変調方式を用いてＣＷ波やパルス波の送信波を
送信したり、所定系列のパルス列によりディジタル変調
を行って送信波を送信したり、無変調の送信波を送信す
る場合にも同様にして適用可能である。

【００７３】さらに、上述した各実施例では、周波数変
換器２４４を介して１／ｆ雑音の分布帯域外に得られた
ドップラー周波数の成分を選択増幅した後に、その１／
ｆ雑音の分布帯域とオーバーラップするベースバンド帯
に周波数変換して実効的にＳ／Ｎ比を高めているが、本
発明は、このような構成に限定されず、例えば、周波数
変換器２４４から上述した分布帯域外に分離して得られ
たドップラー周波数の成分について、周波数変換器７２
を介さずに信号処理部が直接周波数解析処理を施しても
よい。

【００７４】また、上述した各実施例では、発振器７３
から出力される局発信号については、図２３(a) に示す
ようにデュティ比が５０パーセントの矩形波信号とする
ことにより、送信波や反射波の側帯波成分のエネルギー
を大きくして周波数変換器７２の出力に得られるドップ
ラー周波数の成分のエネルギーを大きくしているが、本
発明は、このような方法に限定されず、例えば、図２３
(b) に示すように、局発信号のパルス幅をランダムに可
変することにより、時間軸上における送信波と反射波と
の相関をとる機能を有する周波数変換器７２、ゲーティ
ング回路１０１、変調器１８１、２０１、２１１を介し
て、無線周波数帯域における他のドップラーレーダ装置
との間の干渉を抑圧したり、同じ局発信号に応じて、変
調器７１、２１１₁ に代わる変調器を介して発振器２４
１から出力される送信波を断続する方法や電圧制御発振
器９１の出力を断続する方法を用いることにより、他の
ドップラーレーダ装置に対して与える干渉や妨害を抑圧
することもできる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、目標に
照射される送信波やその送信波に応じた目標からの反射
波の周波数をシフトさせることにより、受信手段に含ま
れる半導体素子から出力される１／ｆ雑音の分布帯域外
に目標の速度を示すドップラー周波数の成分を分離して
出力する。

【００７６】すなわち、本発明を適用したドップラーレ
ーダ装置では、反射波を受信する際におけるＳ／Ｎ比が
向上して受信感度を高めることができるので、例えば、
運用条件、駆動電力その他の動作環境に制限のある車両
に搭載されて送信電力が小さな値に制限されたり、受信
される反射波の電界レベルが小さい場合においても、安
定に精度よくドップラー周波数の成分を検出することが
でき、かつ従来例に比べてドップラー周波数の成分の測
定ダイナミックレンジが拡大される。

【００７７】したがって、ドップラーレーダ装置は、そ
の性能および信頼性が高められ、自動車の走行援助を行
うナビゲーションシステムその他の広い分野への応用が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図２】請求項２に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図３】請求項３に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図４】請求項４に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図５】請求項５に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図６】請求項６に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図７】請求項１および請求項２に記載の発明に対応し
た実施例を示す図である。

【図８】本実施例の動作を説明する図である。

【図９】本実施例の他の構成例を示す図（１）である。

【図１０】本実施例の他の構成例を示す図（２）であ
る。

【図１１】本実施例の他の構成例を示す図（３）であ
る。

【図１２】本実施例の他の構成例を示す図（４）であ
る。

【図１３】本実施例の他の構成例を示す図（５）であ
る。

【図１４】本実施例の他の構成例を示す図（６）であ
る。

【図１５】本実施例の他の構成例を示す図（７）であ
る。

【図１６】本実施例の他の構成例を示す図（８）であ
る。

【図１７】本実施例の他の構成例を示す図（９）であ
る。

【図１８】請求項３および請求項４に記載の発明に対応
した実施例を示す図である。

【図１９】本実施例の動作を説明する図である。

【図２０】請求項３および請求項４に記載の発明に対応
した他の実施例を示す図である。

【図２１】請求項５および請求項６に記載の発明に対応
した実施例を示す図である。

【図２２】振幅変調器の構成例を示す図である。

【図２３】局発信号の波形を示す図である。

【図２４】従来のドップラーレーダの構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１ 送信手段 １３ 受信手段 １５ 信号処理手段 １７，２１，３１，４１，５１，５３，６１，６３ 周
波数変換手段 ７１，１８１，２０１，２１１ 変調器 ７２ 周波数変換器 ７３ 発振器 ７４ サーキュレータ ７５ バラクタダイオード ７６，２３２、２３４，２３７ インダクタ ９１ 電圧制御発振器 １０１ ゲーティング回路 １１１，１２１ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） １３１，１４１，１５１ フィルタ ２３１ ピンダイオード ２３３ ＦＥＴ ２３５ ９０度ハイブリッド ２３６ ダイオード ２４１ 発振器 ２４２ 送信アンテナ ２４３ 受信アンテナ ２４４ 周波数変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 尚史 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 河▲崎▼義博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大橋 洋二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 伊佐治 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−143186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−60574（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−291187（ＪＰ，Ａ) 特許3075371（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信波信号を取り込んでその信号と同じ
   周波数の送信波を目標に照射する送信手段（１１）と、 前記送信波に応じた前記目標の反射波を受信し、周波数
   軸上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑
   音を出力する半導体素子を介して、前記送信波信号に基
   づき前記反射波をホモダイン検波する受信手段（１３）
   と、 前記受信手段（１３）によってホモダイン検波された反
   射波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に前
   記目標の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分
   を検出する信号処理手段（１５）とを備えたドップラー
   レーダ装置において、前記 送信波信号に周波数変換処理を施し、前記１／ｆ雑
   音の分布帯域幅と前記ドップラー周波数がとり得る最小
   値との差以上前記送信波の周波数を上げて前記送信手段
   （１１）に供給する周波数変換手段（１７）を備えたこ
   とを特徴とするドップラーレーダ装置。
2. 【請求項２】 送信波信号を取り込んでその信号と同じ
   周波数の送信波を目標に照射する送信手段（１１）と、 前記送信波に応じた前記目標の反射波を受信し、周波数
   軸上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑
   音を出力する半導体素子を介して、前記送信波信号に基
   づき前記反射波をホモダイン検波する受信手段（１３）
   と、 前記受信手段（１３）によってホモダイン検波された反
   射波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に前
   記目標の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分
   を検出する信号処理手段（１５）とを備えたドップラー
   レーダ装置において、前記 送信波信号に周波数変換処理を施し、前記１／ｆ雑
   音の分布帯域幅と前記ドップラー周波数がとり得る最大
   値との和以上前記送信波の周波数を下げて前記送信手段
   （１１）に供給する周波数変換手段（２１）を備えたこ
   とを特徴とするドップラーレーダ装置。
3. 【請求項３】 送信波信号を取り込んでその信号と同じ
   周波数の送信波を目標に照射する送信手段（１１）と、 前記送信波に応じた前記目標の反射波を受信し、周波数
   軸上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑
   音を出力する半導体素子を介して、前記送信波信号に基
   づき前記反射波をホモダイン検波する受信手段（１３）
   と、 前記受信手段（１３）によってホモダイン検波された反
   射波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に前
   記目標の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分
   を検出する信号処理手段（１５）とを備えたドップラー
   レーダ装置において、 前記１／ｆ雑音の分布帯域幅と前記ドップラー周波数が
   とり得る最小値との差以上前記反射波の周波数を上げて
   前記受信手段（１３）に供給する周波数変換手段（３
   １）を備えたことを特徴とするドップラーレーダ装置。
4. 【請求項４】 送信波信号を取り込んでその信号と同じ
   周波数の送信波を目標に照射する送信手段（１１）と、 前記送信波に応じた前記目標の反射波を受信し、周波数
   軸上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑
   音を出力する半導体素子を介して、前記送信波信号に基
   づき前記反射波をホモダイン検波する受信手段（１３）
   と、 前記受信手段（１３）によってホモダイン検波された反
   射波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に前
   記目標の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分
   を検出する信号処理手段（１５）とを備えたドップラー
   レーダ装置において、 前記１／ｆ雑音の分布帯域幅と前記ドップラー周波数が
   とり得る最大値との和以上前記反射波の周波数を下げて
   前記受信手段（１３）に供給する周波数変換手段（４
   １）を備えたことを特徴とするドップラーレーダ装置。
5. 【請求項５】 送信波信号を取り込んでその信号と同じ
   周波数の送信波を目標に照射する送信手段（１１）と、 前記送信波に応じた前記目標の反射波を受信し、周波数
   軸上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑
   音を出力する半導体素子を介して、前記送信波信号に基
   づき前記反射波をホモダイン検波する受信手段（１３）
   と、 前記受信手段（１３）によってホモダイン検波された反
   射波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に前
   記目標の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分
   を検出する信号処理手段（１５）とを備えたドップラー
   レーダ装置において、 前記送信手段（１１）に与えられる送信波信号に周波数
   変換処理を施し、前記送信波の周波数を一定の周波数シ
   フトさせる周波数変換手段（５１）と、 前記１／ｆ雑音の分布帯域幅と前記ドップラー周波数が
   とり得る最小値および前記一定の周波数の和との差以上
   前記反射波の周波数を上げて前記受信手段（１３）に供
   給する周波数変換手段（５３）とを備えたことを特徴と
   するドップラーレーダ装置。
6. 【請求項６】 送信波信号を取り込んでその信号と同じ
   周波数の送信波を目標に照射する送信手段（１１）と、 前記送信波に応じた前記目標の反射波を受信し、周波数
   軸上で直流近傍に周波数に反比例して分布する１／ｆ雑
   音を出力する半導体素子を介して、前記送信波信号に基
   づき前記反射波をホモダイン検波する受信手段（１３）
   と、 前記受信手段（１３）によってホモダイン検波された反
   射波の周波数スペクトラムを解析して、その反射波に前
   記目標の速度に応じて含まれるドップラー周波数の成分
   を検出する信号処理手段（１５）とを備えたドップラー
   レーダ装置において、前記送信手段（１１）に与えられ
   る送信波信号に周波数変換処理を施し、前記送信波の周
   波数を一定の周波数シフトさせる周波数変換手段（６
   １）と、 前記１／ｆ雑音の分布帯域幅と前記ドップラー周波数が
   とり得る最大値との和と前記一定の周波数との差以上前
   記反射波の周波数を下げて前記受信手段（１３）に供給
   する周波数変換手段（６３）とを備えたことを特徴とす
   るドップラーレーダ装置。