JP3599614B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーダ装置に係わり、特に駆動電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータに起因するノイズの影響を抑制できるとともに、正常に動作していることを確認することの可能なレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年自動車走行時の安全性を向上するために、当該自動車の前方を走行する車両までの距離及び前方を走行する車両の相対速度を検出可能なＦＭ−ＣＷレーダを装備する自動車が多くなってきている。
ＦＭ−ＣＷレーダは、周波数変調された連続波を前方に送信し、被検出車両で反射された反射波を受信し、送信波と受信波を混合して得られるビート波に基づいて前方を走行する車両までの距離及び前方を走行する車両の相対速度を検出している。
【０００３】
上記のような車載用のレーダは電力源としてバッテリを使用しているため、レーダで必要な各種電圧の電力を得るためにいわゆるＤＣ−ＤＣコンバータを適用することが一般的である。
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータは、バッテリから供給される所定電圧の直流電力をインバータによっていったん交流電力に変換し変圧器によって変圧した後コンバータによって必要な電圧の直流電力に再変換するものであり、インバータのスイッチング素子を制御するためにスイッチング信号を発生する発振器が必要となるが、スイッチング信号の基本波又は高調波が１ＭＨｚ帯域に存在する場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レーダの受信部の中間周波回路の信号も１ＭＨｚ帯域であることが普通であるため、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング信号の基本波あるいはｎ次高調波が中間周波信号にノイズとして重畳するおそれがある。
図１は従来のレーダの構成図であって、レーダ部１、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５及びスイッチング信号発振器１６を具備する。
【０００５】
レーダ部１は送信波を生成する送信部１０、受信波からベースバンド信号を抽出をする受信部１１、ベースバンド信号から情報を抽出するデータ処理部１２、および送信部１０から出力される送信波を放射し、被検出対象で反射された反射波を受信するアンテナ１３で構成される。
そして、受信部１１はアンテナ１３で受信された反射波を増幅する高周波増幅部１１０、増幅された受信波を送信波と混合する高周波混合部１１１、中間周波に変換するための局部発振部１１２、高周波混合部１１１の出力と局部発振部１１２の出力とを混合して中間周波信号を生成する中間周波信号生成部１１３、中間周波信号を増幅する中間周波信号増幅部１１４、およびベースバンド信号を抽出する検波部１１５から構成される。
【０００６】
図２は信号のスペクトル図（その１）であって、（イ）は中間周波混合部の入力信号のスペクトルを、（ロ）は中間周波混合部の出力信号のスペクトルを表す。
即ち、中間周波混合部の入力信号のスペクトルは局部発振部１１２の発振周波数ｆ_ＳＷを中心として、レーダの検出範囲の上限に基づいて定まる周波数ｆ_ＳＷ±ｆ_ｔ の帯域に雑音であるＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング信号の基本波あるいは高調波であるｆ_ＤＤ×ｎ（ｎ＝１，２・・・）のスペクトルが存在する。
【０００７】
ここで、周波数ｆ_ｔ は検波部１１５から出力されるベースバンド信号をデータ処理部１２に取り込む際のサンプリング周波数の（１／２）倍の周波数として決定されるが、レーダ装置の検出範囲の上限に基づいて決定される。
これに対応して、中間周波混合部の出力信号のスペクトルは、周波数帯域ＤＣ〜ｆ_ｔ の間に雑音のスペクトルである（ｆ_ＤＤ×ｎ−ｆ_ＳＷ）が存在する。
【０００８】
この場合、レーダは雑音成分の周波数を実際には存在しない検出対象と認識して、使用者に対して誤った情報を与えることを回避できない。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、ＤＣ−ＤＣコンバータに起因した誤情報が出力されることのないレーダ装置、及び正常に動作していることを確認することのできるレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るレーダ装置は、スーパーヘテロダイン方式の受信部と、受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号であって基本周波数を含むｎ次調波（ｎ＝１，２・・・）の周波数が受信部内の中間周波発生部が発生する周波数と同一である駆動信号を発生する常用駆動信号発生部とを具備する。
【００１０】
本発明にあっては、受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号のｎ次調波の周波数は受信部内の中間周波発生部の周波数と一致する。
第２の発明に係るレーダ装置は、常用駆動信号発生部が受信部内の中間周波発生部である。
本発明にあっては、ＤＣ−ＤＣコンバータは受信部内の中間周波発生部が発生する中間周波によって駆動される。
【００１１】
第３の発明に係るレーダ装置は、スーパーヘテロダイン方式の受信部と、受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号であってその基本周波数を含むｎ次調波（ｎ＝１，２・・・）が受信部内の中間周波発生部の発生周波数を中心とする有効探知距離に基づいて定まる所定の周波数帯域外に存在する駆動信号を発生する常用駆動信号発生部とを具備する。
【００１２】
本発明にあっては、受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号のｎ次調波の周波数は受信部内の中間周波発生部の発生周波数を中心とする所定帯域外に存在する。
第４の発明に係るレーダ装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号であってその基本周波数を含むｎ次調波（ｎ＝１，２・・・）の周波数が受信部内の中間周波発生部の発生周波数を中心とする有効探知距離に基づいて定まる所定の周波数帯域内に存在する駆動信号を発生する診断用駆動信号発生部をさらに具備する。
【００１３】
本発明にあっては、ｎ次調波の周波数が受信部内の中間周波発生部の発生周波数を中心とする所定の周波数帯域内に存在する診断用駆動信号発生部がさらに追設される。
第５の発明に係るレーダ装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータが第１の切り換え位置に設定したときに常用駆動信号発生部が発生する駆動信号によって駆動され第２の切り換え位置に設定したときに診断用駆動信号発生部が発生する診断用駆動信号によって駆動される切り換え部をさらに具備する。
【００１４】
本発明にあっては、必要に応じて切り換え部を切り換えることによりＤＣ−ＤＣコンバータは診断用駆動信号発生部によって駆動される。
第６の発明に係るレーダ装置は、エンジン始動時に切り換え部を第２の切り換え位置に設定しそれ以外の時は切り換え部を第１の切り換え位置に設定する切り換え制御部をさらに具備する。
【００１５】
本発明にあっては、エンジンが始動される度にＤＣ−ＤＣコンバータは診断用駆動信号発生部によって駆動される。
第７の発明に係るレーダ装置は、車両走行中の所定時間間隔ごとに切り換え部を前記第２の切り換え位置に設定しそれ以外の時は切り換え部を第１の切り換え位置に設定する切り換え制御部をさらに具備する。
【００１６】
本発明にあっては、走行中に所定時間毎にＤＣ−ＤＣコンバータは異常診断用信号発生部によって駆動される。
第８の発明に係るレーダ装置は、レーダ装置がＦＭ−ＣＷレーダ装置である。
第９の発明に係るレーダ装置は、異常診断用信号発生部の発生周波数がＦＭ−ＡＭ再変換雑音除去用ハイパスフィルタの遮断周波数以上である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図３は本発明に係るレーダ装置の第１の実施形態の構成図であって、従来のレーダ装置と同じくレーダ部１及びＤＣ−ＤＣコンバータ１５を具備するものの、スイッチング信号発振器１６は具備しない。
レーダ部１は送信波を生成する送信部１０、受信波からベースバンド信号を抽出をする受信部１１、ベースバンド信号から情報を抽出するデータ処理部１２、および送信部１０から出力される送信波を放射し、被検出対象で反射された反射波を受信するアンテナ１３で構成される。
【００１８】
そして、受信部１１はアンテナ１３で受信された反射波を増幅する高周波増幅部１１０、増幅された受信波を送信波と混合する高周波混合部１１１、中間周波に変換するための変換信号を発生する局部発振部１１２、高周波混合部１１１の出力と局部発振部１１２の出力を混合して中間周波信号を生成する中間周波信号生成部１１３、中間周波信号を増幅する中間周波信号増幅部１１４、およびベースバンド信号を抽出する検波部１１５から構成される。
【００１９】
そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は局部発振部１１２の出力によって励磁される。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５のスイッチング周波数ｆ_ＤＤおよび局部発振部１１２の発振周波数ｆ_ＳＷによっては、局部発振部１１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１５の間に局部発振部１１２の発振周波数ｆ_ＳＷを１／ｎ分周する分周部（図示せず）を挿入してもよい。
【００２０】
本実施形態によれば、
ｆ_ＤＤ×ｎ＝ｆ_ＳＷ
が成立し、図４の信号のスペクトル図（その２）に示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ１５のスイッチング周波数ｆ_ＤＤのｎ次高調波の周波数（ｆ_ＤＤ×ｎ）が局部発振部１１２の発振周波数ｆ_ＳＷと一致するので、中間周波混合部１１３の出力信号の周波数帯域零〜ｆ_ｔ （ここで、ｆ_ｔ はレーダ装置の最大探知距離に対応して定まる周波数）の間にＤＣ−ＤＣコンバータ１５のスイッチング周波数のｎ次高調波に起因する雑音は発生ぜず、ＤＣ−ＤＣコンバータに起因した誤情報が出力されることが防止される。
【００２１】
なお、第２の実施形態として、従来のレーダ装置と同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を専用のスイッチング信号発振器１６で励磁し、専用のスイッチング信号発振器１６の発振周波数ｆ_DDを、
ｆ_DD×ｎ＝ｆ_SW
又は、
ｆ_DD ×ｎ ＞ ｆ_SW＋ｆ_t
が成立するように設定することとしてもよい。
【００２２】
前者の場合はＤＣ−ＤＣコンバータ１５のスイッチング周波数ｆ_ＤＤのｎ次高調波（ｆ_ＤＤ×ｎ）が局部発振部１１２の発振周波数ｆ_ＳＷと一致するので、又後者の場合は図５の信号のスペクトル図（その３）に示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ１５のスイッチング周波数ｆ_ＤＤのｎ次高調波（ｆ_ＤＤ×ｎ）から局部発振部１１２の発振周波数ｆ_ＳＷを差し引いた周波数（ｆ_ＤＤ×ｎ−ｆ_ＳＷ）はレーダ装置の検出範囲の上限に基づいて決定される周波数ｆ_ｔ 以上となるため、誤情報が出力されることが防止される。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１５のスイッチング周波数ｆ_ＤＤの選択によって、レーダ装置によって仮想的な対象が検出されることを積極的に利用することにより、レーダ装置が正常に動作していることを確認する、いわゆるダイアグ機能を実現することも可能である。
図６は本発明に係る第３の実施形態の構成図であって、従来のレーダ装置と同じくレーダ部１及びＤＣ−ＤＣコンバータ１５の外に、切り換えスイッチ１７及びダイアグ用スイッチング信号発振器１８を具備する。
【００２４】
切り換えスイッチ１７の一方の切り換え端子１７ａは中間周波発振部１１２に、他の切り換え端子１７ｂはダイアグ用スイッチング信号発振器１８に、さらに共通端子１７ｃはＤＣ−ＤＣコンバータ１５に接続される。
即ち、通常状態においては切り換えスイッチ１７の共通端子１７ｃは一方の切り換え端子１７ａに接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は中間周波発振部１１２によって駆動される。なお、中間周波発振部１１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１５の間に分周部を設けてもよいことは第１の実施形態と同様である。
【００２５】
従って、通常状態においては第１の実施形態と同様に、
ｆ_ＤＤ×ｎ＝ｆ_ＳＷ
となるので、通常状態において誤情報が出力されることが防止される。
逆に、レーダ装置が正常に動作しているか否かを確認したいとき、即ちダイアグを実行するときは切り換えスイッチ１７の共通端子１７ｃは他方の切り換え端子１７ｂに接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５はダイアグ用スイッチング信号発振器１８によって駆動される。
【００２６】
ここでダイアグ用スイッチング信号発振器１８の発振周波数ｆ_ｄｇを以下のように設定することによって、レーダ装置でダイアグ用スイッチング信号発振器１８の発振周波数ｆ_ｄｇによって定まる仮想的な対象を検出することが可能となる。
ｆ_ｄｇ ＜ ｆ_ＳＷ＋ｆ_ｔ
従って、ダイアグ実行時にレーダ装置でダイアグ用スイッチング信号発振器１８の発振周波数ｆ_ｄｇに対応した対象が検出されれば、レーダ装置が正常に動作していることを確認することが可能となる。
【００２７】
なお、第４の実施形態として、通常状態においてＤＣ−ＤＣコンバータ１５を専用のスイッチング信号発振器によって駆動してもよい。
図７は本発明に係る第４の実施形態の構成図であって、切り換えスイッチ１７の一方の切り換え端子１７ａには専用のスイッチング信号発振器１６が接続される。
【００２８】
なお、専用のスイッチング信号発振器１６の発振周波数ｆ_DDを、次式を満たすように設定することは第２の実施形態の場合と同様である。
ｆ_DD ×ｎ ＞ ｆ_SW＋ｆ_t
第３および第４の実施形態において、ダイアグ実行タイミングは特に規定されないが、自動車を使用すべくエンジンを始動したときに所定期間切り換えスイッチ１７がダイアグ用スイッチング信号発振器１８側に自動的に切り換わるようにしておけば、エンジン始動時に自動的にダイアグを実行することが可能となる。
【００２９】
また、自動車走行中に一定時間間隔で切り換えスイッチ１７がダイアグ用スイッチング信号発振器１８側に切り換わるようにすることによって、定期的にダイアグを実行することが可能となる。
なおレーダ装置が、自動車に搭載して自車と前方走行車との車間距離及び相対速度を検出するＦＭ−ＣＷレーダである場合には、検波部１１５とデータ処理部１２との間にＦＭ−ＡＭ再変換ノイズ除去用ハイパスフィルタが設置されるので、ダイアグ用スイッチング信号発振器１８の発振周波数ｆ_ｄｇが除去されることを防止するために、発振周波数ｆ_ｄｇをＦＭ−ＡＭ再変換ノイズ除去用ハイパスフィルタの遮断周波数ｆ_ＨＰ以上の周波数に設定することが必要である。
【００３０】
【発明の効果】
第１の発明に係るレーダ装置によれば、受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号のｎ次調波の周波数と受信部内の中間周波発生部の周波数が一致しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号により受信部の中間周波帯域に雑音が発生すること、そしてレーダ装置から誤情報が出力されることを防止することが可能となる。
【００３１】
第２の発明に係るレーダ装置によれば、受信部内の中間周波発生部によってＤＣ−ＤＣコンバータが駆動されるので構成を簡略化するとともに、レーダ装置から誤情報が出力されることを防止することが可能となる。
第３の発明に係るレーダ装置によれば、受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号のｎ次調波の周波数が受信部内の中間周波発生部の周波数を中心とする所定周波数帯域の外側に存在しているので、ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号により受信部の中間周波帯域に雑音が発生すること、そしてレーダ装置から誤情報が出力されることを防止することが可能となる。
【００３２】
第４の発明に係るレーダ装置によれば、ｎ次調波の周波数が受信部内の中間周波発生部の周波数を中心とする所定周波数帯域の内側に存在する診断用駆動信号発生部を使用してレーダ装置が正常に動作することを確認することが可能となる。
第５の発明に係るレーダ装置によれば、切り換え部を操作することにより通常時はレーダ装置から誤情報が出力されることを防止するとともに、随時レーダ装置が正常に動作することを確認することが可能となる。
【００３３】
第６の発明に係るレーダ装置によれば、エンジン始動時に自動的にレーダ装置が正常に動作することを確認することが可能となる。
第７の発明に係るレーダ装置によれば、車両の走行中に定期的に自動的にレーダ装置が正常に動作することを確認することが可能となる。
第８の発明に係るレーダ装置によれば、本発明をＦＭ−ＣＷレーダ装置に適用することが可能となる。
【００３４】
第９の発明に係るレーダ装置によれば、異常診断用駆動信号発生部で発生される駆動信号の周波数がＦＭ−ＡＭ再変換雑音除去用ハイパスフィルタによって除去されることを防止し、レーダ装置が正常に動作することを確実に確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーダ装置の構成図である。
【図２】信号のスペクトル図（その１）である。
【図３】本発明に係るレーダ装置の第１の実施形態の構成図である。
【図４】信号のスペクトル図（その２）である。
【図５】信号のスペクトル図（その３）である。
【図６】本発明に係るレーダ装置の第３の実施形態の構成図である。
【図７】本発明に係るレーダ装置の第４の実施形態の構成図である。
【符号の説明】
１…レーダ装置
１０…送信部
１１…受信部
１１０…高周波増幅部
１１１…高周波混合部
１１２…中間周波発生部
１１３…中間周波混合部
１１４…中間周波増幅部
１１５…検波部
１２…データ処理部
１３…アンテナ
１５…ＤＣ−ＤＣコンバータ
１６…常用駆動信号発生部
１７…切り換え部
１８…診断用駆動信号発生部

Claims (8)

1. スーパーヘテロダイン方式の受信部と、
   前記受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号であって、かつ、前記受信部内の中間周波混合部から出力される周波数帯域に雑音を生じさせないように、基本周波数を含むｎ次調波（ｎ＝１，２…）の周波数を、前記受信部内の中間周波発生部が発生する周波数に一致させた駆動信号を発生する常用駆動信号発生部とを具備するレーダ装置。
2. スーパーヘテロダイン方式の受信部と、
   前記受信部に電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号であって、基本周波数を含むｎ次調波（ｎ＝１，２…）の周波数が前記受信部内の中間周波発生部が発生する周波数と同一である駆動信号を発生する常用駆動信号発生部とを具備するレーダ装置であって、
   前記常用駆動信号発生部が、前記受信部内の中間周波発生部であることを特徴とするレーダ装置。
3. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータの駆動信号であって、その基本周波数を含むｎ次調波（ｎ＝１，２…）の周波数が前記受信部内の中間周波発生部の発生周波数を中心とする有効探知距離に基づいて定まる所定の周波数帯域内に存在する駆動信号を発生する診断用駆動信号発生部をさらに具備する請求項１又は２に記載のレーダ装置。
4. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータが、第１の切り換え位置に設定したときに前記常用駆動信号発生部が発生する駆動信号によって駆動され、第２の切り換え位置に設定したときに前記診断用駆動信号発生部が発生する診断用駆動信号によって駆動される切り換え部をさらに具備する請求項３に記載のレーダ装置。
5. エンジン始動時に前記切り換え部を前記第２の切り換え位置に設定し、それ以外の時は前記切り換え部を前記第１の切り換え位置に設定する切り換え制御部をさらに具備する請求項４に記載のレーダ装置。
6. 車両走行中の所定時間間隔ごとに前記切り換え部を前記第２の切り換え位置に設定し、それ以外の時は前記切り換え部を前記第１の切り換え位置に設定する切り換え制御部をさらに具備する請求項４に記載のレーダ装置。
7. レーダ装置がＦＭ−ＣＷレーダ装置である請求項３から６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
8. 前記診断用駆動信号発生部の発生周波数が、ＦＭ−ＡＭ再変換雑音除去用ハイパスフィルタの遮断周波数以上である請求項７に記載のレーダ装置。

Images