JP3243052B2 - Sampling receiver - Google Patents

Sampling receiver

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JP3243052B2
JP3243052B2 JP09247693A JP9247693A JP3243052B2 JP 3243052 B2 JP3243052 B2 JP 3243052B2 JP 09247693 A JP09247693 A JP 09247693A JP 9247693 A JP9247693 A JP 9247693A JP 3243052 B2 JP3243052 B2 JP 3243052B2
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time
sampling
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circuit
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晃 木下
通夫 原
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株式会社光電製作所
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、地中レーダ等の信号
検出に使用されるサンプリング受信装置の改良に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a sampling receiver used for detecting signals of an underground radar or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に地中に埋没されている物体を探知
するような地中レーダでは、使用する電磁波が媒体によ
って大きな減衰を受けるため、検出したい遠距離の反射
信号強度に比べ、近距離からの反射信号強度が非常に大
きくなり、測定に支障がある。このため近距離では受信
感度を下げ、遠距離になる程、即ち時間の経過と共に受
信感度を上げる、いわゆるSTCが使用されている。
2. Description of the Related Art In general, in an underground radar for detecting an object buried in the ground, the electromagnetic wave used is greatly attenuated by a medium. The signal intensity of the reflected light becomes extremely large, which hinders the measurement. For this reason, a so-called STC is used, in which the receiving sensitivity is reduced at a short distance, and the receiving sensitivity is increased as the distance increases, that is, as time passes.

【0003】このSTCには一般に2種類の方法があ
り、1つは送信信号毎に測定時間帯、例えば200ns
の間に直接高周波増幅器の利得を制御して信号強度を調
整する方法がある。(第1の従来技術) 他の方法としては、計測を行うためサンプリング回路を
使用し、例えば200nsの測定時間帯の信号を10万
倍時間伸長し、20msの時間帯の信号とし、この時間
伸張した信号に対してSTCを行う方法がある。(第2
の従来技術) これらの方法に対して、本願出願人は、サンプリング受
信装置において、初段に電圧制御可変減衰器を挿入し、
STCをおこなう手段を、特開平2−27285で開示
している。
[0003] There are generally two types of STC methods. One is a measurement time zone for each transmission signal, for example, 200 ns.
There is a method in which the signal strength is adjusted by directly controlling the gain of the high-frequency amplifier. (First Prior Art) As another method, a sampling circuit is used to perform measurement. For example, a signal in a measurement time zone of 200 ns is extended by 100,000 times to obtain a signal in a time zone of 20 ms. There is a method of performing STC on the signal obtained. (Second
With respect to these methods, the present applicant inserts a voltage-controlled variable attenuator in the first stage in a sampling receiver,
Means for performing STC is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-27285.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】第1の従来技術は受信
装置の初段に利得制御回路を用いるため、ダイナミック
レンジの大きいSTCがかけられるが、測定時間帯毎の
200nsという短い時間内で利得制御をおこなってい
るためSTC信号の調整が微妙であり、また超高速応答
の利得可変素子を必要とする欠点がある。第2の従来技
術は、サンプリングを行った後のため、周期は20ms
と長く、STCとしては制御が容易であるが、時間伸長
した信号に対する動作となり、信号のダイナミックレン
ジが小さくなっているので、信号の飽和領域では正確な
STCがかけられない欠点がある。
In the first prior art, a gain control circuit is used in the first stage of the receiver, so that an STC with a large dynamic range can be applied. However, the gain control is performed within a short time of 200 ns for each measurement time zone. Therefore, there is a drawback that the adjustment of the STC signal is delicate and that a gain variable element having an ultra-high-speed response is required. In the second prior art, the period is 20 ms because the sampling is performed.
Although the STC is easy to control, it operates on a time-expanded signal, and the dynamic range of the signal is small. Therefore, there is a disadvantage that accurate STC cannot be performed in a signal saturation region.

【0005】これに対し、本願出願人が特開平2−27
285で開示している方法は、サンプリング受信装置に
おいて、初段に電圧制御可変減衰器を挿入しダイナミッ
クレンジの大きいSTCがかけられると同時に、STC
の周期を時間伸張した周期としてSTCの制御を容易と
して第1の従来技術、第2の従来技術両方の欠点を解決
している。しかし、時間伸張の後半部分においては、利
得を上げるようにしているため、サンプリングまでに近
距離の強い信号が高周波増幅器に入力される。このため
遠距離からの弱い信号が歪む欠点がある。この欠点のた
め、高周波増幅器の前段にリミッティング増幅器を使用
したり、飽和レベルの大きな増幅器を使用したりしなけ
ればならず、回路構成が複雑になる。本発明は、遠距離
からの弱い信号が歪まない簡単な回路構成のサンプリン
グ回路を提供しようとするものである。
On the other hand, the applicant of the present invention has disclosed in
In the sampling receiver, a voltage-controlled variable attenuator is inserted in the first stage to apply STC with a large dynamic range,
The period of time is extended to make the control of the STC easy, thereby solving the drawbacks of both the first prior art and the second prior art. However, in the latter half of the time expansion, since the gain is increased, a strong short-range signal is input to the high-frequency amplifier before sampling. Therefore, there is a disadvantage that a weak signal from a long distance is distorted. Due to this drawback, a limiting amplifier must be used before the high-frequency amplifier, or an amplifier with a large saturation level must be used, which complicates the circuit configuration. An object of the present invention is to provide a sampling circuit having a simple circuit configuration in which a weak signal from a long distance is not distorted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、サンプリング受信装置において、高周波
増幅器の前段にスイッチ回路を設け、ストローブ信号発
生回路からの信号により単安定マルチ回路を駆動して、
前記スイッチ回路をON,OFFすると同時に、前記ス
イッチ回路をONした時間帯のみ受信信号をサンプリン
グするようにする。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a sampling receiver, a switch circuit is provided before a high-frequency amplifier, and a monostable multi-circuit is driven by a signal from a strobe signal generation circuit. do it,
At the same time when the switch circuit is turned on and off, a reception signal is sampled only during a time period when the switch circuit is turned on.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明を地中レーダ装置に適用した実
施例を示している。ストローブ信号発生回路1からの送
信タイミング出力は、固定遅延回路2によって一定の遅
延を加えられたあと、パルサー11に供給され、これに
より高出力の送信パルスが発生させられて、バラン12
を通して送信アンテナ13からパルス電磁波が発射され
る。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an underground radar apparatus. The transmission timing output from the strobe signal generation circuit 1 is supplied to the pulser 11 after being given a fixed delay by the fixed delay circuit 2, whereby a high-output transmission pulse is generated, and the balun 12
A pulse electromagnetic wave is emitted from the transmission antenna 13 through the.

【0008】このパルス電磁波の反射波は、受信アンテ
ナ14によって受信される。この受信信号はバラン15
を経て電圧制御可変減衰器6を通過し、スイッチ(S
W)回路7によって制御され、高周波増幅器8に加えら
れる。高周波増幅器8の出力は、ストローブ信号発生回
路1からのストローブ信号を遅延回路2′で遅延した信
号でサンプリングされる。サンプラー9の出力は、低域
通過フィルタ10によって波形整形されて目的の信号と
して取り出される。
[0008] The reflected wave of the pulsed electromagnetic wave is received by the receiving antenna 14. This received signal is balun 15
Passes through the voltage-controlled variable attenuator 6 via the switch (S
W) is controlled by the circuit 7 and applied to the high frequency amplifier 8. The output of the high-frequency amplifier 8 is sampled by a signal obtained by delaying the strobe signal from the strobe signal generation circuit 1 by the delay circuit 2 '. The output of the sampler 9 is shaped by a low-pass filter 10 and extracted as a target signal.

【0009】図2は、本装置におけるサンプリングの時
間関係を示したものである。aは時間伸長された受信信
号の周期で、例えば、20msである。同時にSTCの
動作を示していて、時間伸長された受信信号と同期した
STC信号がストローブ信号発生回路1からの信号によ
り、STC信号発生器5で作られる。このSTC信号に
より電圧制御減衰器6は、サンプリングの初期では利得
を最低にして、時間とともに徐々に利得を上げ、サンプ
リングの最後では利得を最高にするように制御されてい
る。
FIG. 2 shows the time relationship of sampling in the present apparatus. a is the period of the time-expanded received signal, which is, for example, 20 ms. At the same time, the STC operation is shown, and an STC signal synchronized with the time-expanded reception signal is generated by the STC signal generator 5 by a signal from the strobe signal generation circuit 1. The voltage controlled attenuator 6 is controlled by the STC signal so as to minimize the gain at the beginning of sampling, gradually increase the gain with time, and maximize the gain at the end of sampling.

【0010】bは送信アンテナ13の出力パルスを示
し、その周期を例えば600nsとしてある。ストロー
ブ信号発生回路1で作られた送信信号を遅延回路2で一
定時間遅延して、パルサー11に供給する。パルサー1
1により高出力の送信パルスが発生させられて、バラン
12を通して送信アンテナ13からパルス電磁波が発射
される。受信される信号は全てこの600nsの中に存
在する。
[0010] "b" indicates an output pulse of the transmitting antenna 13, and its cycle is set to, for example, 600 ns. The transmission signal generated by the strobe signal generation circuit 1 is supplied to the pulser 11 after being delayed for a predetermined time by the delay circuit 2. Pulsar 1
A high-output transmission pulse is generated by 1, and a pulse electromagnetic wave is emitted from the transmission antenna 13 through the balun 12. All received signals are within this 600 ns.

【0011】cはストローブ信号発生回路1によって順
次サンプル時間がずれるように時間制御された信号を、
遅延回路2と同じ遅延時間をもつ遅延回路2′によって
遅延して、サンプラー9におけるストローブ用信号とし
たものである。cはbの送信信号に対し、ストローブ信
号発生回路1によって初回は同時に、次回はΔtの時間
の遅れを生じ、以後3回目、4回目になるに従い次々と
2Δt,3Δt…と時間の遅れを生じ、20msの時間
の間に最大遅延時間を作り、それを繰返す。従って送信
周期600nsの中の受信信号は20ms/600ns
の比で、時間伸長されて現れることになる。
C is a signal which is time-controlled by the strobe signal generation circuit 1 so that the sampling time is sequentially shifted;
The signal is delayed by a delay circuit 2 ′ having the same delay time as the delay circuit 2, and becomes a strobe signal in the sampler 9. In the case of c, the transmission signal of b is delayed by the strobe signal generation circuit 1 for the first time and at the next time by the time Δt, and thereafter, by the third time, the time of the fourth time, the time delay of 2Δt, 3Δt... , Create a maximum delay time between 20 ms and repeat it. Therefore, the received signal in the transmission cycle of 600 ns is 20 ms / 600 ns.
, The time is extended.

【0012】dは単安定マルチ回路4の出力信号を示し
ている。単安定マルチ回路4は、ストローブ信号発生回
路1によって順次サンプル時間がずれるように時間制御
された信号によってトリガーされ、所定の時間幅のパル
スrを出力する。このパルスrによって、スイッチ回路
7がONとなるよう制御されている。従ってこのパルス
rの時間幅の間だけ、受信信号が高周波増幅器8に入力
される。
D indicates an output signal of the monostable multi-circuit 4. The monostable multi-circuit 4 is triggered by a signal that is time-controlled so that the sampling time is sequentially shifted by the strobe signal generation circuit 1, and outputs a pulse r having a predetermined time width. The switch r is controlled to be turned on by the pulse r. Therefore, the received signal is input to the high frequency amplifier 8 only during the time width of the pulse r.

【0013】サンプリング時間の初期では、前述のよう
にSTC信号の働きで利得が最低に抑えられていて、受
信信号が歪むことはないが、サンプリング時間の終期部
分では、利得が上げられていて、弱い信号をできるだけ
受信できるようにしている。しかし、送信周期の600
nsの受信範囲内には必ず近距離からの強い信号が存在
するため、通常の増幅器では、増幅器が飽和してしまい
遠距離からの受信信号を歪ませることになる。
At the beginning of the sampling time, the gain is suppressed to the minimum by the function of the STC signal as described above, and the received signal is not distorted. We try to receive weak signals as much as possible. However, the transmission cycle of 600
Since a strong signal from a short distance always exists within the reception range of ns, a normal amplifier saturates the amplifier and distorts a received signal from a long distance.

【0014】ここで、パルスrはcに示されるストロー
ブ用信号より遅延回路2′の遅延時間分早く出力され
る。このパルスrの幅の受信信号だけが、高周波増幅器
8に入力されるため、サンプリングに必要な信号以外は
高周波増幅器8に加わらない。このため近距離からの強
い信号が高周波増幅器8に加わらないので、遠距離から
の受信信号を歪ませることがなく、STC本来の目的を
達成することができる。このパルスrの幅はサンプリン
グ検出に必要な時間帯の信号を通過させることができれ
ば、できるだけ狭い方がよいが、回路特性その他によっ
て適当な値に決めればよい。
Here, the pulse r is output earlier than the strobe signal indicated by c by the delay time of the delay circuit 2 '. Since only the received signal having the width of the pulse r is input to the high-frequency amplifier 8, signals other than signals necessary for sampling are not applied to the high-frequency amplifier 8. For this reason, a strong signal from a short distance is not applied to the high frequency amplifier 8, so that a received signal from a long distance is not distorted, and the original purpose of the STC can be achieved. The width of the pulse r should be as narrow as possible as long as a signal in a time zone necessary for sampling detection can be passed. However, an appropriate value may be determined depending on circuit characteristics and the like.

【0015】[0015]

【発明の効果】従来使用していたSTCでは、遠距離に
相当する部分において近距離からの強い信号の影響が避
けられず、高周波増幅器の前段にリミッティング増幅器
を使用したり、飽和レベルの大きな増幅器を使用したり
するなどの対策が必要であった。本発明によれば、サン
プリングの時間帯以外は受信信号が完全に遮断されるた
め、時間伸長したSTCにもかかわらず、遠距離からの
受信信号を歪ませることがなく、STC本来の目的を達
成することができる。
In the STC conventionally used, the influence of a strong signal from a short distance is unavoidable in a portion corresponding to a long distance, and a limiting amplifier is used in front of a high frequency amplifier or a high saturation level is used. It was necessary to take measures such as using an amplifier. According to the present invention, the received signal is completely cut off except during the sampling period, so that the received signal from a long distance is not distorted despite the time-expanded STC, achieving the original purpose of the STC. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】発明の実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】主要部分の信号の関係を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between signals of main parts.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ストローブ信号発生回路 2 遅延回路 2′ 遅延回路 4 単安定マルチ回路 5 STC信号発生器 6 電圧制御可変減衰器 7 SW回路 8 高周波増幅器 9 サンプラー 10 低域通過フィルタ 11 パルサー 12 バラン 13 送信アンテナ 14 受信アンテナ 15 バラン a 時間伸張周期 b 送信周期 c ストローブ用信号 d 単安定マルチ回路出力信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Strobe signal generation circuit 2 Delay circuit 2 'delay circuit 4 Monostable multi-circuit 5 STC signal generator 6 Voltage control variable attenuator 7 SW circuit 8 High frequency amplifier 9 Sampler 10 Low pass filter 11 Pulser 12 Balun 13 Transmission antenna 14 Reception Antenna 15 Balun a Time expansion cycle b Transmission cycle c Strobe signal d Monostable multi-circuit output signal

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−27285(JP,A) 特開 昭62−104226(JP,A) 特開 昭64−479(JP,A) 特開 昭58−225370(JP,A) 実開 昭61−112283(JP,U) 実開 昭63−55186(JP,U) 実開 平2−63482(JP,U) 実開 平5−11081(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-27285 (JP, A) JP-A-62-104226 (JP, A) JP-A-64-479 (JP, A) JP-A-58-225370 (JP) , A) Fully open sho 61-112283 (JP, U) Fully open sho 63-55186 (JP, U) Full open hira 2-63482 (JP, U) Full open hei 5-11081 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00-13/95

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】反射によって戻ってきた受信信号を、これ
と同期しているが順次位相のずれたストローブ信号によ
ってサンプリングを行い、時間伸張された受信波形の信
号を得るサンプリング受信装置において、 その受信装置の初段に挿入された電圧制御可変減衰器
と、 上記時間伸張された受信波形と同期して感度時間制御信
号を発生して上記電圧制御可変減衰器へ供給するSTC
信号発生器と、 上記ストローブ信号がサンプリングを行っている時間帯
のみ受信信号を接続し、他の時間帯には接続しないよう
に制御するスイッチング回路と、を設けたサンプリング
受信装置。
1. A sampling receiver which samples a received signal returned by reflection by using a strobe signal which is synchronized with the reflected signal but whose phase is sequentially shifted to obtain a signal having a received waveform which is time-expanded. A voltage-controlled variable attenuator inserted at the first stage of the device; and an STC for generating a sensitivity time control signal in synchronization with the time-expanded reception waveform and supplying the signal to the voltage-controlled variable attenuator.
A sampling receiver, comprising: a signal generator; and a switching circuit for controlling connection of a received signal only during a time period in which the strobe signal is sampling, and not for connection in other time periods.
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