JP3973047B2 - Pulse radar equipment - Google Patents

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Description

本発明は、電波を発射してその反射波を受信することにより、ターゲットを検出するレーダの方式に係わり、更に詳しくは高周波の送信電波を、一般に等しい間隔に区切ってパルス状にして発射するパルスレーダであって、近距離計測に用いることができ、分解能の高いパルスレーダ装置に関する。   The present invention relates to a radar system for detecting a target by emitting a radio wave and receiving a reflected wave, and more specifically, a pulse for emitting a high-frequency transmission radio wave in the form of pulses generally divided at equal intervals. The present invention relates to a pulse radar apparatus which is a radar and can be used for short-distance measurement and has high resolution.

現在レーダとして用いられているものは、ほとんどがパルスレーダである。パルスレーダは一般に距離の遠いターゲットを検出し、ターゲットまでの距離を測定することができる。このようなパルスレーダで用いられる様々な信号処理技術は、次の非特許文献1に記述されている。
関根松夫 レーダ信号処理技術 電子情報通信学会
Most of the radars currently used are pulse radars. In general, a pulse radar can detect a target having a long distance and measure the distance to the target. Various signal processing techniques used in such a pulse radar are described in Non-Patent Document 1 below.
Matsuo Sekine Radar signal processing technology IEICE

また比較的近距離にあるターゲットを検出するための従来技術としては、次の非特許文献2、特許文献1,2がある。非特許文献2では正弦波信号によって振幅変調された9.5GHz帯のマイクロ波を用いて、距離125m以内の移動物体の距離と速度を測定する方法が提案されている。   Further, as conventional techniques for detecting a target at a relatively short distance, there are the following non-patent document 2 and patent documents 1 and 2. Non-Patent Document 2 proposes a method of measuring the distance and speed of a moving object within a distance of 125 m using a 9.5 GHz band microwave that is amplitude-modulated by a sine wave signal.

特許文献1では、マイクロ波帯微弱無線を利用したデータ通信、センサ、計測器などの用途に適する小型、低コスト、低消費電力のマイクロ波帯パルス送受信機が開示されている。ここでゲートを用いているが、これは発振の抑制用であり、本発明と目的を異にしている。   Patent Document 1 discloses a small-sized, low-cost, low-power-consumption microwave pulse transmitter / receiver suitable for applications such as data communication, sensors, and measuring instruments using microwave band weak radio. Although a gate is used here, this is for suppressing oscillation and has a different purpose from the present invention.

特許文献2では、簡易な免許申請で使用が許可され、電波障害の心配なしに屋外使用も可能となり、屋外での非接触距離計測による各種の応用が期待される高分解能近距離レーダが開示されている。
森上、中司,“近距離移動物体の距離・速度測定の一方法” 電子情報通信学会総合大会 ’00 B−2−2 P.215 特開2001−116822公報「マイクロ波帯パルス送受信機」 特開2000−241535公報「近距離レーダ装置」
Patent Document 2 discloses a high-resolution short-range radar that can be used with a simple license application, can be used outdoors without worrying about radio interference, and is expected to be used for various applications by non-contact distance measurement outdoors. ing.
Morikami, Nakaji, “A method for measuring the distance and speed of short-distance moving objects” The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers General Conference '00 B-2-2 215 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-116822 “Microwave Pulse Transceiver” JP 2000-241535 A “Short Range Radar Device”

前述のように、従来のパルスレーダはターゲットまでの距離が数十メートル以上と、比較的長距離において用いられてきた。パルスレーダを近距離の計測に用いるためには鋭いパルスにする必要があり、使用周波数帯域が広くなり、装置に用いるべき素子の帯域も広くする必要があり、その実現は困難であった。   As described above, the conventional pulse radar has been used at a relatively long distance of several tens of meters or more to the target. In order to use the pulse radar for short-distance measurement, it is necessary to make a sharp pulse, the use frequency band is widened, and the band of elements to be used in the apparatus needs to be widened, which is difficult to realize.

図25,図26はこのパルスレーダにおける帯域の説明図である。図25は一般のAM,FM信号などの使用帯域の説明図である。AM,FM信号においては、その使用帯域は搬送波の周波数を中心として狭い帯域に限定されており、このためノイズの影響を少なくおさえることができる。   FIG. 25 and FIG. 26 are explanatory diagrams of bands in this pulse radar. FIG. 25 is an explanatory diagram of bands used for general AM and FM signals. In AM and FM signals, the use band is limited to a narrow band centering on the frequency of the carrier wave, so that the influence of noise can be reduced.

図26はパルスレーダの帯域の説明図である。パルスレーダのパルスはその幅が狭い程、使用帯域が広くなり、信号電力Sは同じでも帯域総合の雑音電力Nが大きくなり、S/N(信号対雑音比)が悪化し、ノイズの影響を受けやすくなる。特に1GHz以上ではS/Nが悪化し、いろいろな問題点が発生する。S/Nをおさえるためにパルスの幅を広げると帯域は狭くなり雑音Nは小さくなるが、検知可能な対象物までの最小距離が大きくなる。   FIG. 26 is an explanatory diagram of the band of the pulse radar. The narrower the width of the pulse of the pulse radar, the wider the band used. Even if the signal power S is the same, the total noise power N of the band increases, the S / N (signal to noise ratio) deteriorates, and the influence of noise is reduced. It becomes easy to receive. In particular, S / N deteriorates at 1 GHz or more, and various problems occur. Increasing the pulse width to reduce S / N reduces the band and reduces the noise N, but increases the minimum distance to the detectable object.

以上に述べたようなパルスレーダの従来技術によって、検知の近距離限界を15cm程度にするには、パルスの幅を1nsec程度にする必要がある。このためには約1GHzの帯域幅が必要となり、雑音の帯域幅も1GHzと極端に広く、S/Nが非常に悪くなり、ターゲットの検知が非常に難しくなる。   In order to reduce the short distance limit of detection to about 15 cm by the conventional technique of pulse radar as described above, the pulse width needs to be about 1 nsec. For this purpose, a bandwidth of about 1 GHz is required, the noise bandwidth is extremely wide as 1 GHz, the S / N becomes very bad, and the target detection becomes very difficult.

更にパスル幅として約1nsecや、周波数帯域幅が約1GHzの信号を扱うために、DSPなどの汎用のディジタルLSIを使うことができず、特別に高速用に開発された半導体により回路を構成する必要があり、非常にコストが高く、また特性のバラつきのために大量生産が難しいという問題点があった。   Furthermore, in order to handle signals with a pulse width of about 1 nsec and a frequency bandwidth of about 1 GHz, a general-purpose digital LSI such as a DSP cannot be used, and it is necessary to construct a circuit with a specially developed semiconductor for high speed. There is a problem that the cost is very high and mass production is difficult due to variation in characteristics.

更に異なる問題点として、従来技術においては複数のレーダからの干渉によって検出すべきターゲット以外のターゲット、すなわち誤ったターゲットを検出してしまうような誤動作が起こるという問題点があった。   Further, as a different problem, the conventional technique has a problem that a malfunction other than a target to be detected due to interference from a plurality of radars, that is, an erroneous target is detected.

本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、近距離検知限界が短く、距離分解能が高いパルスレーダ装置を、特別に開発された半導体を用いることなく、提供することである。またパルスレーダにスペクトラム拡散技術を応用することによって、誤ったターゲットを検出するような誤動作を防止できるパルスレーダ装置を提供することである。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a pulse radar device that has a short distance detection limit and a high distance resolution without using a specially developed semiconductor. Another object of the present invention is to provide a pulse radar device that can prevent malfunctions such as detecting an erroneous target by applying spread spectrum technology to pulse radar.

図1は本発明のパルスレーダ装置受信部の構成ブロック図である。同図はパルス信号を送信してターゲットを検出するパルスレーダ装置1の原理構成を示し、装置1は少なくとも制御パルス生成手段2、およびゲート手段3を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the receiving unit of the pulse radar apparatus according to the present invention. FIG. 1 shows the principle configuration of a pulse radar apparatus 1 that detects a target by transmitting a pulse signal. The apparatus 1 includes at least a control pulse generation means 2 and a gate means 3.

制御パルス生成手段2は、送信パルス作成の基となる信号、例えばAM矩形波信号を遅延させて制御パルス信号を生成するものであり、ゲート手段3は制御パルス信号を用いて、ターゲットから反射された受信信号に対するゲート動作を行うものである。   The control pulse generating means 2 generates a control pulse signal by delaying a signal that is a basis for generating a transmission pulse, for example, an AM rectangular wave signal, and the gate means 3 is reflected from the target using the control pulse signal. The gate operation is performed on the received signal.

発明の実施の形態においては、図1に示すように、ゲート手段3の出力を検波、例えば位相検波(I−Q検波)する検波手段4と、制御パルス生成手段2が前述の遅延の量を変化させる時に、検波手段4の出力を用いて、受信信号の振幅に相当する成分、例えばI成分とQ成分の2乗和が極大となる遅延量に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段5とを更に備えることもでき、あるいは検波手段4と、検波手段4の出力、例えばI成分とQ成分を用いて、前述の送信パルス作成の基となる信号と受信信号との位相差に対応させて、対象物までの距離を算出する距離算出手段5とを更に備えることもできる。   In the embodiment of the invention, as shown in FIG. 1, the detection means 4 for detecting the output of the gate means 3, for example, phase detection (I-Q detection), and the control pulse generating means 2 have the above-mentioned delay amount. When changing the distance, the distance to the target is calculated by using the output of the detection means 4 in correspondence with the delay corresponding to the component corresponding to the amplitude of the received signal, for example, the sum of squares of the I component and the Q component. The calculation means 5 may be further provided, or the phase difference between the signal that is the basis of the transmission pulse generation and the reception signal using the detection means 4 and the output of the detection means 4, for example, the I component and the Q component. Further, distance calculation means 5 for calculating the distance to the object can be further provided.

また実施の形態においては、送信パルス作成の基となる信号からパルス、例えば実際に送信パルスの幅を持つパルスを生成し、そのパルスのスペクトル範囲を帯域制限して送信パルス生成用変調信号を生成し、例えば搬送波としての正弦波を振幅変調する振幅変調器に与える変調信号生成手段を更に備えることもできる。   In the embodiment, a pulse, for example, a pulse having the width of the actual transmission pulse is generated from the signal used as a basis for generating the transmission pulse, and the transmission pulse generation modulation signal is generated by limiting the spectrum range of the pulse. For example, it may further include a modulation signal generating means for supplying an amplitude modulator that amplitude-modulates a sine wave as a carrier wave.

本発明のパルスレーダ装置は、送信パルス作成の基となる第1の信号と、第1の信号より低い周波数の位相変調用の第2の信号と、第1と第2の信号の中間の周波数で生成される変調用の擬似ランダム信号とを用いて作成された信号を遅延させて、制御パルス信号を生成する制御パルス生成手段と、制御パルス信号を用いて、受信信号に対するゲート動作を行うゲート手段とを備える。   The pulse radar device according to the present invention includes a first signal that is a basis for generating a transmission pulse, a second signal for phase modulation having a frequency lower than that of the first signal, and an intermediate frequency between the first and second signals. Control pulse generation means for generating a control pulse signal by delaying a signal generated using the pseudo-random signal for modulation generated in step 1 and a gate for performing a gate operation on the received signal using the control pulse signal Means.

発明の実施の形態においては、変調用の擬似ランダム信号が第1の信号に対する振幅変調用の信号であることもできる。あるいは第1の信号に対する位相変調用の信号であり、前述の作成された信号が擬似ランダム信号がLowの区間にもパルスが存在する信号であることもできる。   In the embodiment of the invention, the modulation pseudo-random signal may be an amplitude modulation signal for the first signal. Alternatively, it may be a signal for phase modulation with respect to the first signal, and the generated signal may be a signal in which a pulse exists even in a section where the pseudo random signal is Low.

発明の実施の形態においては、前述のようにゲート手段の出力を検波する検波手段と、制御パルス生成手段が遅延量を変化させる時、検波手段の出力を用いて、受信信号の振幅に相当する成分が極大となる遅延量、または前述の基となる信号と受信信号との位相差に対応させて、対象物までの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることもできる。   In the embodiment of the invention, as described above, the detection means for detecting the output of the gate means and the output of the detection means when the control pulse generation means changes the delay amount correspond to the amplitude of the received signal. It may further comprise distance calculation means for calculating the distance to the object in correspondence with the delay amount at which the component is maximized or the phase difference between the above-mentioned base signal and the received signal.

更に実施の形態においては、前述の第1の信号と、第2の信号と、擬似ランダム信号とを用いて作成された信号からパルスを生成し、そのパルスのスペクトル範囲を帯域制限して送信パルス生成用変調信号を生成する変調信号生成手段を更に備えることもできる。   Further, in the embodiment, a pulse is generated from a signal generated by using the first signal, the second signal, and the pseudo-random signal, and the spectrum range of the pulse is band-limited to transmit a pulse. Modulation signal generation means for generating a generation modulation signal may be further provided.

以上のように本発明によれば、例えば送信パルス作成の基となる信号を遅延させて、その信号を用いて受信信号に対するゲート動作が実行される。   As described above, according to the present invention, for example, a signal serving as a basis for generating a transmission pulse is delayed, and a gate operation is performed on the received signal using the signal.

以上詳細に説明したように本発明によれば、例えば送信パルス作成の基となる信号を遅延させ、受信信号に対するゲート動作を行うことによって、正確な近距離計測を行うことができるレーダ装置が実現される。またAMの長所として、狭帯域フィルタでカットすることにより雑音帯域を制限でき、またスペクトラム拡散を利用することによって他のレーダからの干渉によって誤った対象物を検知するなどの誤動作を防止することができる。   As described above in detail, according to the present invention, for example, a radar apparatus capable of performing accurate short-range measurement by delaying a signal that is a basis for generating a transmission pulse and performing a gate operation on the received signal is realized. Is done. Further, as an advantage of AM, it is possible to limit a noise band by cutting with a narrow band filter, and to prevent malfunction such as detecting an erroneous target object due to interference from other radars by using spread spectrum. it can.

図2は本発明におけるパルスレーダ装置の第1の実施形態の構成ブロック図である。本発明の実施形態においては、搬送波としての正弦波信号に対して振幅変調を行うASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)方式を基本とするパルスレーダについて説明する。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the pulse radar device according to the present invention. In the embodiment of the present invention, a pulse radar based on an ASK (amplitude shift keying) system that performs amplitude modulation on a sine wave signal as a carrier wave will be described.

図2のパルスレーダ装置の動作について、図3〜図14に示す各部の波形などを用いて説明する。まず図2の矩形波発振器11は、図3に示すような矩形波を発振する。この矩形波のデューティ比は、例えば50%、周波数は10MHzとする。   The operation of the pulse radar apparatus of FIG. 2 will be described using the waveforms of the respective parts shown in FIGS. First, the rectangular wave oscillator 11 of FIG. 2 oscillates a rectangular wave as shown in FIG. The duty ratio of this rectangular wave is 50%, for example, and the frequency is 10 MHz.

パルス生成回路および帯域制限部12は、矩形波発振器11の発生した矩形波の、例えば立ち上がりに同期して、周波数が同じでデューティー比の小さい、すなわち図4(a)に示すような幅の狭いパルスを生成すると共に、同図(b)に示すように、法規に合致するように帯域制限を行う。   The pulse generation circuit and the band limiting unit 12 have the same frequency and a small duty ratio in synchronization with the rising of the rectangular wave generated by the rectangular wave oscillator 11, for example, a narrow width as shown in FIG. A pulse is generated, and the band is limited so as to meet the regulations as shown in FIG.

(a)のパルスの幅は基本的にはパルスレーダに要求される距離分解能によって決定される。この要求分解能(最小距離)をa、パルス幅をpW とすると、電波の往復距離は2×aとなり、光の速度をcとするとパルス幅pW は次式によって与えられる。   The pulse width of (a) is basically determined by the distance resolution required for the pulse radar. If the required resolution (minimum distance) is a and the pulse width is pW, the round-trip distance of the radio wave is 2 × a. If the speed of light is c, the pulse width pW is given by the following equation.

pW =2×a/c (1)
例えばa=0.3mとすると、pW は2nsとなる。
例えば国内向けの車載レーダでは76GHz付近の帯域が使用される。法規では76〜77GHz帯では1チャンネルあたり500MHzを専有することができる。パルス幅が2nsの場合には、メインローブの幅は500MHzであるが、サイドローブはそれ以上であり、減衰させる必要がある。したがって、帯域を制限する必要がある。
pW = 2 × a / c (1)
For example, when a = 0.3 m, pW is 2 ns.
For example, an in-vehicle radar for domestic use uses a band near 76 GHz. According to the regulations, in the 76-77 GHz band, it is possible to occupy 500 MHz per channel. When the pulse width is 2 ns, the width of the main lobe is 500 MHz, but the side lobe is larger than that and needs to be attenuated. Therefore, it is necessary to limit the bandwidth.

図2のプログラマブルディレイライン13は、矩形波発振器11の発生する矩形波を、コンピュータからの信号、例えば0〜100nsの範囲で1ns毎にシフト可能な信号に対応して、図5に示すように遅延させるものである。この遅延範囲およびシフト量は要求によって異なる。また遅延シフトの方向も要求によって異なる。例えばどこに何があるか分からない場合には遅延時間をスイープする必要があるが、あらかじめその位置が検出されているような自動車をトラッキングする場合には、その距離に対応した遅延時間の近傍のみを探索すればよく、要求の内容に応じて遅延量を制御することができる。   The programmable delay line 13 of FIG. 2 corresponds to a signal from a computer, for example, a signal capable of shifting the rectangular wave generated by the rectangular wave oscillator 11 every 1 ns in the range of 0 to 100 ns, as shown in FIG. It is something that delays. This delay range and shift amount differ depending on the requirements. Also, the direction of delay shift varies depending on the request. For example, if you don't know what is there, you need to sweep the delay time, but if you want to track a car whose location has been detected in advance, only the vicinity of the delay time corresponding to that distance The amount of delay can be controlled in accordance with the content of the request.

パルス生成回路14は、プログラマブルディレイライン13によって遅延させられた、例えば10MHz、デューティー比50%の矩形波に対応して、同一の周波数でデューティー比が小さく、立ち上がりが一致するようなパルスを生成するものである。このパルスは、図6に示されるように、パルス生成回路および帯域制限部12の出力に対してプログラマブルディレイライン13による遅延時間分だけ遅れたパルスとなる。   The pulse generation circuit 14 generates, for example, a pulse with a same duty and a small duty ratio and matching rising edges corresponding to a rectangular wave having a delay of 10 MHz and a duty ratio of 50%, which is delayed by the programmable delay line 13. Is. As shown in FIG. 6, this pulse is a pulse delayed by the delay time by the programmable delay line 13 with respect to the output of the pulse generation circuit and the band limiting unit 12.

搬送波発振器15の出力を図7に示す。この搬送波は(a)に示されるような連続波(正弦波)であり、その周波数は(b)に示すように単一成分のみである。
この搬送波発振器15の出力は、パルス生成回路および帯域制限部12の出力するパルスを用いて、振幅変調器16によって振幅変調される。その出力をイメージ的に図8に示す。
The output of the carrier wave oscillator 15 is shown in FIG. This carrier wave is a continuous wave (sine wave) as shown in (a), and the frequency is only a single component as shown in (b).
The output of the carrier wave oscillator 15 is amplitude-modulated by the amplitude modulator 16 using the pulse output from the pulse generation circuit and the band limiting unit 12. The output is conceptually shown in FIG.

図8(a)は振幅変調器16の出力であり、図4(a)の波形としてのパルスがHIGHの間だけ図7の搬送波が出力されるようなイメージである。(b)はこの出力の周波数領域波形であり、搬送波の周波数を中心として制限された帯域幅を持っている。   FIG. 8A shows the output of the amplitude modulator 16, which is an image in which the carrier wave of FIG. 7 is output only while the pulse as the waveform of FIG. 4A is HIGH. (B) is a frequency domain waveform of this output, and has a limited bandwidth around the frequency of the carrier wave.

振幅変調器16の出力は、送信アンテナ17によってレーダによる検出対象物側に送られ、ここでは2台の車両のそれぞれから反射されて、パルスレーダ装置の受信アンテナ18によって受信される。   The output of the amplitude modulator 16 is sent to the object to be detected by the radar by the transmitting antenna 17, here reflected from each of the two vehicles and received by the receiving antenna 18 of the pulse radar device.

図9(a)はこの受信アンテナ18への入力波形を示し、これらのうち、振幅の小さい波形は手前にある小さな車両からの、また振幅の大きい波形はそれよりも遠くにある大きい車両からの反射波を示している。   FIG. 9 (a) shows the input waveform to the receiving antenna 18. Among these, a waveform with a small amplitude is from a small vehicle in front, and a waveform with a large amplitude is from a large vehicle farther away. A reflected wave is shown.

受信アンテナ18によって受信された受信パルスは、検波器19によって包絡線検波される。図9(b)はこの検波器19の出力波形の説明図である。同図に示すように、受信アンテナ18によって受信された車両2台からの反射信号は、包絡線検波されることによって、下に示すような振幅の異なる2組のパルスとして出力される。なお出力のパルスの間隔は、受信アンテナ18によって受信された信号の間隔よりも広く描かれている。   The received pulse received by the receiving antenna 18 is envelope-detected by the detector 19. FIG. 9B is an explanatory diagram of the output waveform of the detector 19. As shown in the figure, the reflected signals from the two vehicles received by the receiving antenna 18 are output as two sets of pulses having different amplitudes as shown below by envelope detection. The interval between the output pulses is drawn wider than the interval between the signals received by the receiving antenna 18.

検波器19の出力は、増幅器20によって増幅された後、ゲート回路21に与えられる。ゲート回路21にはパルス生成回路14の出力、すなわち図6で説明した、プログラマブルディレイライン13によって遅延させられたパルスが入力され、ゲート回路21はこのパルス生成回路14の出力を制御信号として用いて、増幅器20の出力に対するゲート動作を実行する。   The output of the detector 19 is amplified by the amplifier 20 and then given to the gate circuit 21. The gate circuit 21 receives the output of the pulse generation circuit 14, that is, the pulse delayed by the programmable delay line 13 described in FIG. 6, and the gate circuit 21 uses the output of the pulse generation circuit 14 as a control signal. The gate operation for the output of the amplifier 20 is executed.

このゲート動作によって、送信パルスの幅が小さく、雑音の影響が大きい場合にも、対応する受信パルス以外の部分をカットして、ターゲットを正しく検出することが可能となる。   By this gate operation, even when the width of the transmission pulse is small and the influence of noise is large, it is possible to correctly detect the target by cutting the portion other than the corresponding reception pulse.

図10はこのゲート回路21の動作の説明図である。同図(a)ではゲート回路21への入力としての増幅器20の出力を示す実線の波形と、制御のためのゲート信号としてのパルス生成回路14の出力を示す点線の波形が描かれており、(b)はゲート回路21の出力を示す。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the gate circuit 21. In FIG. In FIG. 5A, a solid line waveform indicating the output of the amplifier 20 as an input to the gate circuit 21 and a dotted line waveform indicating the output of the pulse generation circuit 14 as a gate signal for control are drawn. (B) shows the output of the gate circuit 21.

(i)ではゲート信号の遅延量が小さく、ゲートパルスは入力パルスのいずれにも時間的に一致せず、ゲート回路21の出力は基本的に0となる。(ii)ではゲート信号のパルスと図2で近い車両(前車)から反射された波形に相当するパルスとの時刻t1 が一致し、出力としてこのパルスが得られる。(iii)では遅延量が中間的であり、(i)と同様に出力は0となる。(iv)では遅延量t2 が遠くの車両(後車)から反射されたパルスの時刻と一致し、このパルスが出力される。   In (i), the delay amount of the gate signal is small, the gate pulse does not coincide with any of the input pulses in time, and the output of the gate circuit 21 is basically zero. In (ii), the time t1 of the pulse of the gate signal coincides with the pulse corresponding to the waveform reflected from the vehicle (front vehicle) close in FIG. 2, and this pulse is obtained as an output. In (iii), the delay amount is intermediate, and the output is 0 as in (i). In (iv), the delay amount t2 coincides with the time of a pulse reflected from a distant vehicle (rear vehicle), and this pulse is output.

図11はローパスフィルタ22への入力と出力の説明図である。このフィルタは矩形波発振器11の出力の基本波としての10MHz以下の周波数成分を通過させるものであり、図10の(i)と(iii)に対応する出力は基本的に零となり、(ii)と(iv)に対応する出力は正弦波となるが、その正弦波の振幅と位相は入力パルスの大きさと位置に対応する。   FIG. 11 is an explanatory diagram of input and output to the low-pass filter 22. This filter allows a frequency component of 10 MHz or less as a fundamental wave of the output of the rectangular wave oscillator 11 to pass, and the outputs corresponding to (i) and (iii) in FIG. 10 are basically zero, and (ii) The output corresponding to (iv) is a sine wave, and the amplitude and phase of the sine wave correspond to the magnitude and position of the input pulse.

ローパスフィルタ22の出力はI−Q検波器23に与えられる。I−Q検波器23には、ローパスフィルタ24を経由して矩形波発振器11の出力も入力される。前述のように、これらの2つのローパスフィルタ22,24は矩形波発振器11の出力としての基本波、すなわち10MHzを通過させるためのものであり、I−Q検波器23はローパスフィルタ24の出力、すなわち矩形波発振器11の出力の基本波としての正弦波を基準として、ローパスフィルタ22の出力に対するI−Q検波を行い、I(同期)成分、およびQ(直交)成分をそれぞれ出力する。   The output of the low-pass filter 22 is given to the IQ detector 23. The output of the rectangular wave oscillator 11 is also input to the IQ detector 23 via the low pass filter 24. As described above, these two low-pass filters 22 and 24 are for passing the fundamental wave as the output of the rectangular wave oscillator 11, that is, 10 MHz, and the IQ detector 23 is the output of the low-pass filter 24. That is, IQ detection is performed on the output of the low-pass filter 22 based on the sine wave as the fundamental wave of the output of the rectangular wave oscillator 11, and an I (synchronous) component and a Q (orthogonal) component are output, respectively.

図12はこのI−Q検波器23の動作の説明図である。同図において、1番上の波形はローパスフィルタ24の出力、すなわち基準となる波形である。(i)は図11の(i)に対応し、ローパスフィルタ22の出力が0のため、I,Qの出力も0となる。(ii)は前述の近い車両からの反射波に対応する出力であり、I,Q信号の基準信号に対する位相差θ1 は近い車両との距離に対応し、振幅は反射波の受信強度に対応する。   FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation of the IQ detector 23. In the figure, the top waveform is an output of the low-pass filter 24, that is, a reference waveform. (I) corresponds to (i) in FIG. 11, and since the output of the low-pass filter 22 is 0, the outputs of I and Q are also 0. (Ii) is an output corresponding to the reflected wave from the above-mentioned nearby vehicle, the phase difference θ1 with respect to the reference signal of the I and Q signals corresponds to the distance from the nearby vehicle, and the amplitude corresponds to the reception intensity of the reflected wave. .

(iii)は遅延量が中間的な場合に対応し、I,Qの出力も0となる。(iv)は遠い車両からの反射波に対応し、I,Qの出力の基準信号との位相差θ2 は遠い車両との距離に対応し、振幅は反射波の受信強度に対応するため、(ii)よりも大きくなる。   (Iii) corresponds to the case where the delay amount is intermediate, and the outputs of I and Q are also zero. (Iv) corresponds to the reflected wave from the far vehicle, the phase difference θ2 with respect to the reference signals of the I and Q outputs corresponds to the distance to the far vehicle, and the amplitude corresponds to the received intensity of the reflected wave. larger than ii).

本実施形態ではI−Q検波器の出力としてのI成分、およびQ成分を用いて対象物との距離を求めるために、2種類の方法を使用する。この距離算出は、2つのローパスフィルタ25,26を介したI−Q検波器23の出力としてのI成分、およびQ成分を用いて、A/D変換器、およびマイクロコンピュータ(MC)27によって実行される。ここで2つのローパスフィルタ25,26は、A/D変換器の前に挿入される、一般的にサンプリング周波数の半分に対応するローパスフィルタである。   In this embodiment, two types of methods are used in order to obtain the distance from the object using the I component and the Q component as the output of the IQ detector. This distance calculation is executed by the A / D converter and the microcomputer (MC) 27 using the I component and the Q component as the output of the IQ detector 23 via the two low-pass filters 25 and 26. Is done. Here, the two low-pass filters 25 and 26 are low-pass filters that are inserted in front of the A / D converter and generally correspond to half the sampling frequency.

対象物までの距離を求める第1の方法においては、ローパスフィルタ25,26の出力としてのI,Q成分から振幅に相当する(I +Q)の値を求める。
図2のプログラマブルディレイライン13による遅延時間を変化させることによって、この(I +Q )の値が極大なる時点をもって、電波が対象物から反射されて戻るまでの時間とし、その時間から対象物までの距離が求められる。この第1の方法は、例えばパルス幅が短く、信号電力が小さい場合に使用される。
In the first method for obtaining the distance to the object, the value of (I 2 + Q 2 ) corresponding to the amplitude is obtained from the I and Q components as the outputs of the low-pass filters 25 and 26.
By changing the delay time by the programmable delay line 13 in FIG. 2, the time when the value of (I 2 + Q 2 ) becomes maximum is the time until the radio wave is reflected from the object, and the object is calculated from that time. Distance to is required. This first method is used, for example, when the pulse width is short and the signal power is small.

図13はこの遅延時間と振幅の関係の説明図である。同図において、図2で説明した近い車両までの電波の往復時間に相当するt1 と、大きい車両との間で電波が往復する時間t2 において振幅が極大となっている。   FIG. 13 is an explanatory diagram of the relationship between the delay time and the amplitude. In the figure, the amplitude is maximized at t1 corresponding to the round trip time of the radio wave to the near vehicle described in FIG. 2 and at time t2 when the radio wave goes back and forth between the large vehicle.

対象物までの距離を求める第2の方法では、I成分、およびQ成分から求められる位相差、すなわち図12で説明した位相差θ1 ,θ2 を利用して対象物までの距離が求められる。この第2の方法は、例えば信号電力が比較的大きい場合に用いられる。   In the second method for obtaining the distance to the object, the distance to the object is obtained using the phase difference obtained from the I component and the Q component, that is, the phase differences θ1 and θ2 described in FIG. This second method is used, for example, when the signal power is relatively large.

I,Q成分、矩形波発振器11の出力に対すると同一の送信パルスの繰り返し周期T(100ns)、および光の速度cを用いて、位相差θ、遅れ時間τ、および対象物までの距離Dは次式によって与えられる。   Using the repetition period T (100 ns) of the same transmission pulse as the output of the rectangular wave oscillator 11 with respect to the I and Q components, and the speed of light c, the phase difference θ, the delay time τ, and the distance D to the object are It is given by

θ=tan−1(Q/I) (2)
τ=θT/2π (3)
D=τ×c/2=θTc/4π (4)
図14は、図13と同様にプログラマブルディレイライン13による遅延時間と位相差の関係を示す。遅延時間t1 およびt2 は、図12で説明した位相差θ1 およびθ2 に対応する。
θ = tan −1 (Q / I) (2)
τ = θT / 2π (3)
D = τ × c / 2 = θTc / 4π (4)
FIG. 14 shows the relationship between the delay time by the programmable delay line 13 and the phase difference as in FIG. The delay times t1 and t2 correspond to the phase differences θ1 and θ2 described in FIG.

ここでは対象物までの距離を求めるために、I−Q検波器の出力するI,Q成分をディジタル化した後に、マイクロコンピュータによりソフトウエアで処理を行うものとしたが、アナログ回路を用いることによっても、位相や距離の計算ができることは当然である。前述のように、ローパスフィルタによって10MHz以下の信号となっているため、一般的なLSIなどを使用できる。   Here, in order to obtain the distance to the object, the I and Q components output from the IQ detector are digitized and then processed by software using a microcomputer. However, by using an analog circuit, However, it is natural that the phase and distance can be calculated. As described above, since the signal is 10 MHz or less by the low-pass filter, a general LSI or the like can be used.

図15は本発明のパルスレーダ装置の第2の実施形態の構成ブロック図である。この第2の実施形態では、前述の複数のレーダからの干渉によって誤った対象物を検知するなどの誤動作を防ぐために、スペクトラム拡散(SS)方式を応用して、擬似ランダム系列を用いて信号を拡散して送信し、受信時に逆拡散を行うところに特徴があり、ASK−SS方式と呼ぶことにする。   FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the pulse radar apparatus of the present invention. In the second embodiment, in order to prevent a malfunction such as detecting an erroneous target object due to the interference from the plurality of radars described above, a spread spectrum (SS) method is applied and a signal is transmitted using a pseudo-random sequence. It is characterized by the fact that it is spread and transmitted, and despreading is performed at the time of reception, and is called the ASK-SS system.

すなわち図15と図2を比較すると、図2において矩形波発振器11の出力を、そのままパルス生成回路および帯域制限部12とプログラマブルディレイライン13に与える代わりに、擬似ランダム系列を用いた拡散結果を与える点に基本的な違いがある。   That is, comparing FIG. 15 with FIG. 2, in FIG. 2, instead of directly giving the output of the rectangular wave oscillator 11 to the pulse generation circuit and the band limiting unit 12 and the programmable delay line 13, a spreading result using a pseudo-random sequence is given. There is a basic difference.

図15において、図3で説明した矩形波発信器11の出力(S21信号)は分周器31に与えられ、分周器31によってPN系列のチップ区間に対応する周波数のS22信号が出力される。またその信号は更に他の分周器32に与えられ、S22信号よりさらに低い周波数、例えばPN系列のくり返しが1/2周期に対応する周波数のS23信号が出力される。   15, the output (S21 signal) of the rectangular wave transmitter 11 described in FIG. 3 is given to the frequency divider 31, and the frequency divider 31 outputs the S22 signal having a frequency corresponding to the PN sequence chip section. . The signal is further supplied to another frequency divider 32, and an S23 signal having a frequency lower than that of the S22 signal, for example, a frequency corresponding to a half cycle of the PN sequence repetition, is output.

図16はPN(系列)発生器33の出力である。このPN系列の繰り返し周期は、前述のように例えばビット区間に対応し、例えばS23信号の周期の1/2とされる。
次にEXORゲート34によって、PN(系列)発生器33の出力と分周器32の出力としてのS23信号との排他的論理和(EXOR)がとられる。その出力としては、図17(a)に示すようにS23信号がHの区間ではPN系列の波形が出力され、S23信号がLの区間ではPN系列が反転されて出力される。
FIG. 16 shows the output of the PN (sequence) generator 33. As described above, the repetition period of the PN sequence corresponds to, for example, a bit interval, and is set to, for example, ½ of the period of the S23 signal.
Next, an exclusive OR (EXOR) of the output of the PN (sequence) generator 33 and the S23 signal as the output of the frequency divider 32 is taken by the EXOR gate 34. As the output, as shown in FIG. 17A, the PN sequence waveform is output in the interval where the S23 signal is H, and the PN sequence is inverted and output in the interval where the S23 signal is L.

このEXORゲート34の出力はPN系列のS23信号による位相変調の結果に相当する。PN系列を用いるのは、前述のように例えば車載レーダにおいて他の多くのレーダからの干渉を防ぐためであるが、この位相変調によって、この干渉防止はさらに有効となるものと考えられる。   The output of the EXOR gate 34 corresponds to the result of the phase modulation by the PN series S23 signal. As described above, the PN sequence is used in order to prevent interference from many other radars, for example, in an on-vehicle radar. However, this phase modulation is considered to make the interference prevention more effective.

最後にANDゲート35によって、EXORゲート34の出力と矩形波発振器11の出力するS21信号との論理積がとられ、その出力は図2と同様のパルス生成回路および帯域制限部12と、プログラマブルディレイライン13とに与えられる。   Finally, the AND gate 35 takes the logical product of the output of the EXOR gate 34 and the S21 signal output from the rectangular wave oscillator 11, and the output is the same as the pulse generation circuit and band limiter 12 shown in FIG. To line 13.

図18はANDゲート35の出力の説明図である。同図(a)は時間領域の波形を示す。上の波形では、例えば1つのチップ区間に対応する最初のHの区間の内部に、矩形波発振器11の出力としてのS21信号(10MHz)のパルスが何回も繰り返されることになるが、これを上の波形では正しく表現することができないため、パルス生成回路および帯域制限部12の出力の形式で、拡大した波形を下に示してある。   FIG. 18 is an explanatory diagram of the output of the AND gate 35. FIG. 4A shows a waveform in the time domain. In the upper waveform, for example, the pulse of the S21 signal (10 MHz) as the output of the rectangular wave oscillator 11 is repeated many times inside the first H section corresponding to one chip section. Since the above waveform cannot be expressed correctly, the enlarged waveform is shown below in the form of the output of the pulse generation circuit and band limiter 12.

図18(b)は周波数領域の波形を示し、その周波数成分としてはS21信号の周波数の回りに更に多くの成分が存在することが示されている。
図15の第2の実施形態において、ANDゲート35の出力に基づいて送信パルスが送られ、受信パルスがゲート回路21などを介してI−Q検波器23によって検波され、ローパスフィルタ25,26から出力されるまでは、図2の第1の実施形態におけると動作は基本的に同じである。しかしながら送信信号が擬似ランダム系列を用いて拡散されているため、その逆拡散などの動作が必要となり、A/D変換器およびマイクロコンピュータ27、特にマイクロコンピュータによる処理が異なってくる。
FIG. 18B shows a waveform in the frequency domain, and it is shown that more frequency components exist around the frequency of the S21 signal.
In the second embodiment of FIG. 15, a transmission pulse is sent based on the output of the AND gate 35, and the reception pulse is detected by the IQ detector 23 via the gate circuit 21 and the like, and from the low-pass filters 25 and 26. Until output, the operation is basically the same as in the first embodiment of FIG. However, since the transmission signal is spread using a pseudo-random sequence, an operation such as despreading is required, and processing by the A / D converter and the microcomputer 27, particularly the microcomputer, is different.

異なってくる点を説明すると、逆拡散のためにEXORゲート34の出力がマイクロコンピュータに与えられて逆拡散が行われ、前述の(I+Q)の値が求められてフーリエ変換が行われ、S23信号の周波数領域のみの電力が抽出され、その値が極大になる時点が対象物までの電波の往復時間として距離が求められる。 Explaining the difference, the output of the EXOR gate 34 is given to the microcomputer for despreading, despreading is performed, the value of (I 2 + Q 2 ) is obtained, and Fourier transform is performed. , The power in only the frequency region of the S23 signal is extracted, and the distance is obtained as the round-trip time of the radio wave to the target when the value becomes maximum.

前述の第2の方法では、同様に逆拡散後のI,Q信号がそれぞれフーリエ変換され、S23の信号の周波数領域のみの電力が抽出され、それをI,Qの値として、前述の(2)〜(4)式によって位相差や、対象物までの距離が求められる。   In the second method described above, similarly, the I and Q signals after despreading are each subjected to Fourier transform, and the power in only the frequency domain of the signal of S23 is extracted. ) To (4), the phase difference and the distance to the object are obtained.

図19は本発明のパルスレーダ装置の第3の実施形態の構成ブロック図である。この第3の実施形態では第2の実施形態と同様に、スペクトラム拡散方式を応用した動作が行われるが、図15で増幅器20の後段に配置されていたゲート回路21が受信アンテナ18と包絡線検波器19との間におかれる点が異なっている。   FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the pulse radar device according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, similarly to the second embodiment, an operation using a spread spectrum system is performed. However, the gate circuit 21 arranged in the subsequent stage of the amplifier 20 in FIG. The difference is that it is placed with the detector 19.

これによって、ゲート動作を制御するパルス信号へのリークが存在する場合にも、ハイパルスフィルタによって高周波の信号とは分離可能であり、リーク成分は遮断できて、誤動作を防止することができる。   As a result, even when there is a leak to the pulse signal that controls the gate operation, it can be separated from the high-frequency signal by the high pulse filter, the leak component can be cut off, and a malfunction can be prevented.

図20は本発明のパルスレーダ装置の第4の実施形態の構成ブロック図である。この第4の実施形態でも、第2,第3の実施形態と同様に、スペクトラム拡散方式を応用した動作が行なわれるが、例えば第2の実施形態としての図15におけるANDゲート35に代わって、図20ではEXNORゲート40が用いられる点が異なっている。この第4の実施形態を改良ASK−SS方式と呼ぶ。   FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the pulse radar apparatus according to the present invention. In the fourth embodiment, as in the second and third embodiments, an operation using a spread spectrum system is performed. For example, instead of the AND gate 35 in FIG. 15 as the second embodiment, FIG. 20 is different in that the EXNOR gate 40 is used. This fourth embodiment is called an improved ASK-SS system.

第2の実施形態では、図18で説明したように、擬似ランダム系列がLの区間では、パルス生成回路および帯域制限部12の出力にはパルスが存在せず、送信アンテナ17から信号が送信されない区間があり、受信信号の振幅もそれに対応して小さくなる。そこで第4の実施形態ではEXNORゲート40を用いることによって、パルスが出力されない区間を減らし、また後述するように受信時の信号の振幅を2倍とすることによって、信号処理をより確実なものとすることができる。   In the second embodiment, as described with reference to FIG. 18, in the interval where the pseudo-random sequence is L, there is no pulse in the output of the pulse generation circuit and the band limiting unit 12, and no signal is transmitted from the transmission antenna 17. There are sections, and the amplitude of the received signal also decreases correspondingly. Therefore, in the fourth embodiment, the use of the EXNOR gate 40 reduces the period in which no pulse is output, and doubles the amplitude of the signal at the time of reception, as will be described later, thereby making signal processing more reliable. can do.

図21は、図20におけるEXNORゲート40の出力信号の説明図である。
同図は第2の実施形態に対する図18に対応する。図18ではPN系列がHの区間に対してのみパルス生成が行われることを説明したが、図21ではPN系列がLの区間においても、AM−OSC矩形波信号、すなわちS21信号の立ち下がり時点に一致して立ち上がるパルスが生成されることが示されている。
FIG. 21 is an explanatory diagram of an output signal of the EXNOR gate 40 in FIG.
This figure corresponds to FIG. 18 for the second embodiment. FIG. 18 illustrates that the pulse generation is performed only for the section in which the PN sequence is H. However, in FIG. 21, the AM-OSC rectangular wave signal, that is, the falling point of the S21 signal also in the section in which the PN sequence is L. It is shown that a pulse that rises in accordance with is generated.

これは、図15ではANDゲート35が用いられているために、S21信号がHの区間のみにパルスが生成される、すなわち振幅変調が行なわれるのに対して、図20ではEXNORゲートが用いられているために位相が180度ずれて、S21信号の立ち下がりの時点に同期してパルスが生成される動作、すなわち位相変調動作が行なわれることを示している。   In FIG. 15, since the AND gate 35 is used, a pulse is generated only when the S21 signal is H, that is, amplitude modulation is performed, whereas in FIG. 20, the EXNOR gate is used. Therefore, the phase is shifted by 180 degrees, indicating that a pulse is generated in synchronization with the falling edge of the S21 signal, that is, a phase modulation operation is performed.

図22〜図24を用いて、第4の実施形態における受信信号に対する動作と、第2の実施形態における動作との相違点について説明する。図22はローパスフィルタ22の出力の概念的な説明図であり、左側は第4の実施形態、右側は第2の実施形態における出力を示す。   The difference between the operation on the received signal in the fourth embodiment and the operation in the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a conceptual explanatory diagram of the output of the low-pass filter 22. The left side shows the output in the fourth embodiment, and the right side shows the output in the second embodiment.

受信信号、すなわちゲート回路21の出力も、図18および図21で説明した生成パルスと同様の波形とすると、左側の第4の実施形態ではPN系列がLの区間においてもローパスフィルタ22からは矩形波発振器11の出力周波数、例えば10MHzの正弦波波形が出力される。PN系列がHからLに変化する時点で位相が急激に変化するが、PN系列がLの区間においても同じ周波数の正弦波が出力される。   Assuming that the received signal, ie, the output of the gate circuit 21, has the same waveform as the generated pulse described in FIGS. 18 and 21, in the fourth embodiment on the left side, the rectangular shape from the low-pass filter 22 even in the interval where the PN sequence is L. An output frequency of the wave oscillator 11, for example, a sine wave waveform of 10 MHz is output. Although the phase changes abruptly when the PN sequence changes from H to L, a sine wave having the same frequency is output even when the PN sequence is L.

これに対して右側、すなわち第2の実施形態においてはPN系列がLの区間では正弦波は出力されず、ローパスフィルタ22の出力は0となる。
図23は第4の実施形態、図24は第2の実施形態におけるI−Q検波器23の出力動作の説明図である。このI−Q検波では、入力信号と同じ周波数の正弦波としてのローカル信号を用いて検波が行なわれる。
On the other hand, in the second embodiment, that is, in the second embodiment, the sine wave is not output in the interval where the PN sequence is L, and the output of the low-pass filter 22 is zero.
FIG. 23 is an explanatory diagram of the output operation of the IQ detector 23 in the fourth embodiment, and FIG. 24 is an explanatory diagram of the output operation of the IQ detector 23 in the second embodiment. In this IQ detection, detection is performed using a local signal as a sine wave having the same frequency as the input signal.

図23ではPN系列がHの区間に対してはI成分、Q成分共に正の値が出力され、PN系列がLの区間ではローパスフィルタ22からの入力信号の位相がほぼ反転しているために、I成分およびQ成分共に負の値が出力される。   In FIG. 23, positive values are output for both the I component and the Q component for the interval where the PN sequence is H, and the phase of the input signal from the low-pass filter 22 is substantially inverted in the interval where the PN sequence is L. Negative values are output for both the I component and the Q component.

これに対して図24の第2の実施形態では、PN系列がLの区間では入力信号の値が0となるために、I成分、Q成分共にその値は0となる。
このように第4の実施形態では、I−Q検波器の出力信号の振幅を第2の実施形態に比較してほぼ2倍とすることができ、また振幅が0となる区間を減らすことができる。これによって例えばA−D変換器およびマイコン27による信号処理などをより確実とすることが可能となる。
On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 24, since the value of the input signal is 0 in the interval where the PN sequence is L, the values of both the I component and the Q component are 0.
As described above, in the fourth embodiment, the amplitude of the output signal of the IQ detector can be almost doubled compared to the second embodiment, and the interval in which the amplitude is 0 can be reduced. it can. Thereby, for example, signal processing by the A-D converter and the microcomputer 27 can be made more reliable.

すなわち、第2の実施形態においてはPN系列がHの区間のみのデータを選択する必要があるが、例えば信号処理が高速化すると時間ずれなどのためにHやLの区間を調べるのは面倒になってしまう。また信号の値に正と負の区間が存在しないために、直流オフセットの検出を行なうことも不可能である。これに対して第4の実施形態では、例えば平均をとることによって直流オフセットをキャンセルし、また全区間をデータとして使用することが可能となる。   That is, in the second embodiment, it is necessary to select data only in the section where the PN sequence is H. However, for example, if the signal processing speeds up, it is troublesome to check the sections of H and L due to time lag. turn into. In addition, since there is no positive or negative interval in the signal value, it is impossible to detect a DC offset. On the other hand, in the fourth embodiment, for example, it is possible to cancel the DC offset by taking an average, and to use the entire section as data.

(付記1)パルス信号を送信してターゲットを検出するレーダ装置において、送信パルス作成の基となる信号を遅延させて制御パルス信号を生成する制御パルス生成手段と、
該制御パルス信号を用いて、受信信号に対するゲート動作を行うゲート手段とを備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
(Supplementary note 1) In a radar device that detects a target by transmitting a pulse signal, a control pulse generating means that generates a control pulse signal by delaying a signal that is a basis for generating a transmission pulse;
A pulse radar device comprising: gate means for performing a gate operation on a received signal using the control pulse signal.

(付記2)前記ゲート手段の出力を検波する検波手段と、
前記制御パルス生成手段が前記遅延の量を変化させる時、該検波手段の出力を用いて、受信信号の振幅に相当する成分が極大となる遅延量に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることを特徴とする付記1記載のパルスレーダ装置。
(Appendix 2) Detection means for detecting the output of the gate means;
When the control pulse generating means changes the amount of delay, the distance to the target is calculated using the output of the detecting means so as to correspond to the delay amount at which the component corresponding to the amplitude of the received signal is maximized The pulse radar device according to appendix 1, further comprising a calculation unit.

(付記3)前記ゲート手段の出力を検波する検波手段と、
前記制御パルス生成手段が前記遅延の量を変化させる時、該検波手段の出力を用いて、前記基となる信号と受信信号との位相差に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることを特徴とする付記1記載のパルスレーダ装置。
(Supplementary Note 3) Detection means for detecting the output of the gate means;
When the control pulse generating unit changes the amount of delay, the distance calculating unit calculates the distance to the target in accordance with the phase difference between the base signal and the received signal using the output of the detecting unit The pulse radar device according to appendix 1, further comprising:

(付記4)前記送信パルス作成の基となる信号からパルスを生成し、該パルスのスペクトル範囲を帯域制限して送信パルス生成用変調信号を生成する変調信号生成手段を更に備えることを特徴とする付記1記載のパルスレーダ装置。   (Additional remark 4) It is further provided with the modulation signal production | generation means which produces | generates a pulse from the signal used as the basis of the said transmission pulse production, and produces | generates the modulation signal for transmission pulse production | generation by restrict | limiting the spectrum range of this pulse. The pulse radar device according to appendix 1.

(付記5)パルス信号を送信してターゲットを検出するレーダ装置において、送信パルス作成の基となる第1の信号と、該第1の信号より低い周波数の位相変調用の第2の信号と、該第1と第2の信号の中間の周波数で生成される振幅変調用の擬似ランダム信号とを用いて作成された信号を遅延させて、制御パルス信号を生成する制御パルス生成手段と、
該制御パルス信号を用いて、受信信号に対するゲート動作を行うゲート手段とを備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
(Additional remark 5) In the radar apparatus which transmits a pulse signal and detects a target, the 1st signal used as the basis of transmission pulse creation, the 2nd signal for phase modulation of a frequency lower than the 1st signal, Control pulse generating means for generating a control pulse signal by delaying a signal created using a pseudo-random signal for amplitude modulation generated at an intermediate frequency between the first and second signals;
A pulse radar device comprising: gate means for performing a gate operation on a received signal using the control pulse signal.

(付記6)前記擬似ランダム信号が、前記第1の信号に対する振幅変調用の信号であることを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(付記7)前記擬似ランダム信号が、前記第1の信号に対する位相変調用の信号であり、前記作成された信号が該擬似ランダム信号がLowの区間にもパルスが存在する信号であることを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(Supplementary note 6) The pulse radar device according to supplementary note 5, wherein the pseudo-random signal is a signal for amplitude modulation with respect to the first signal.
(Supplementary note 7) The pseudo-random signal is a signal for phase modulation with respect to the first signal, and the generated signal is a signal in which a pulse is present even when the pseudo-random signal is Low. The pulse radar device according to appendix 5.

(付記8)前記ゲート手段の出力を検波する検波手段と、
前記制御パルス生成手段が前記遅延の量を変化させる時、該検波手段の出力に対して前記擬似ランダム信号を用いて逆拡散を行い、周波数帯域の電力を抽出して、該電力値が極大となる遅延量に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(Appendix 8) Detection means for detecting the output of the gate means;
When the control pulse generating means changes the amount of the delay, despreading is performed on the output of the detecting means using the pseudo-random signal, the power in the frequency band is extracted, and the power value is maximum. The pulse radar device according to appendix 5, further comprising distance calculation means for calculating the distance to the target in correspondence with the delay amount.

(付記9)前記ゲート手段の出力を検波する検波手段と、
前記制御パルス生成手段が前記遅延の量を変化させる時、該検波手段の出力に対して前記擬似ランダム信号を用いて逆拡散を行い、周波数帯域の電力を抽出して、前記基となる第1の信号と受信信号との位相差に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。
(Supplementary note 9) Detection means for detecting the output of the gate means;
When the control pulse generating means changes the amount of the delay, despreading is performed on the output of the detecting means using the pseudo-random signal, and the power in the frequency band is extracted to obtain the first base The pulse radar device according to appendix 5, further comprising distance calculating means for calculating a distance to the target in correspondence with a phase difference between the received signal and the received signal.

(付記10)前記第1の信号と、第2の信号と、擬似ランダム信号とを用いて作成された信号からパルスを生成し、該パルスのスペクトル範囲を帯域制限して送信パルス生成用変調信号を生成する変調信号生成手段をさらに備えることを特徴とする付記5記載のパルスレーダ装置。   (Supplementary Note 10) A modulated signal for generating a transmission pulse by generating a pulse from a signal created using the first signal, the second signal, and a pseudo-random signal, and band-limiting the spectrum range of the pulse. The pulse radar apparatus according to appendix 5, further comprising modulation signal generation means for generating

本発明のレーダ装置受信部の原理構成ブロック図である。It is a principle block diagram of the radar device receiver of the present invention. 本発明の第1の実施形態としてのASKパルスレーダ装置の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of an ASK pulse radar device as a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態における矩形波発振器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the rectangular wave oscillator in 1st Embodiment. パルス生成回路および帯域制限部の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of a pulse generation circuit and a band limiting part. プログラマブルディレイラインの出力を示す図である。It is a figure which shows the output of a programmable delay line. プログラマブルディレイラインの出力が与えられるパルス生成回路の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the pulse generation circuit to which the output of a programmable delay line is given. 搬送波発振器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of a carrier wave oscillator. 振幅変調器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of an amplitude modulator. 包絡線検波器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of an envelope detector. ゲート回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of a gate circuit. ゲート回路の出力が入力されるローパスフィルタの出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the low pass filter into which the output of a gate circuit is input. I−Q検波器の出力を説明する図である。It is a figure explaining the output of an IQ detector. I−Q検波器の出力に対応する振幅とディレイラインの遅延時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the amplitude corresponding to the output of an IQ detector, and the delay time of a delay line. 検波器の出力から求められた位相差とディレイラインの遅延時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the phase difference calculated | required from the output of a detector, and the delay time of a delay line. 第2の実施形態としてのASK−SSレーダ装置の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of an ASK-SS radar apparatus as a second embodiment. PN系列の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a PN series. EXORゲートの出力を説明する図である。It is a figure explaining the output of an EXOR gate. ANDゲートと、パルス生成回路および帯域制限部との出力を説明する図である。It is a figure explaining the output of an AND gate, a pulse generation circuit, and a band limiting part. 本発明のパルスレーダ装置の第3の実施形態の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of the third embodiment of the pulse radar device of the present invention. 第4の実施形態としての改良ASK−SSレーダ装置の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of an improved ASK-SS radar apparatus as a fourth embodiment. 第4の実施形態において生成されるパルスの説明図である。It is explanatory drawing of the pulse produced | generated in 4th Embodiment. 第4の実施形態と第2の実施形態におけるゲート回路とその後段のローパスフィルタとの出力の比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison of the output of the gate circuit in 4th Embodiment and 2nd Embodiment, and the low-pass filter of the latter stage. 第4の実施形態におけるI−Q検波器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the IQ detector in 4th Embodiment. 第2の実施形態におけるI−Q検波器の出力を示す図である。It is a figure which shows the output of the IQ detector in 2nd Embodiment. 従来技術におけるノイズの影響を説明する図(その1)である。It is FIG. (1) explaining the influence of the noise in a prior art. 従来技術におけるノイズの影響を説明する図(その2)である。It is FIG. (2) explaining the influence of the noise in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 パルスレーダ装置
2 制御パルス生成手段
3 ゲート手段
4 検波手段
5 距離算出手段
11 矩形波発振器
12 パルス生成回路および帯域制御部
13 プログラマブルディレイライン
14 パルス生成回路
15 搬送波発振器
16 振幅変調器
19 包絡線検波器
21 ゲート回路
22,24,25,26 ローパスフィルタ
23 I−Q検波器
27 A/D変換器およびマイコン
31,32 分周器
33 PN(系列)発生器
34 EXORゲート
35 ANDゲート
40 EXNORゲート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pulse radar apparatus 2 Control pulse generation means 3 Gate means 4 Detection means 5 Distance calculation means 11 Rectangular wave oscillator 12 Pulse generation circuit and band control part 13 Programmable delay line 14 Pulse generation circuit 15 Carrier oscillator 16 Amplitude modulator 19 Envelope detection Device 21 Gate circuit 22, 24, 25, 26 Low-pass filter 23 IQ detector 27 A / D converter and microcomputer 31, 32 Frequency divider 33 PN (series) generator 34 EXOR gate 35 AND gate 40 EXNOR gate

Claims (5)

パルス信号を送信してターゲットを検出するレーダ装置において、
送信パルス作成の基となる第1の信号と、該第1の信号より低い周波数の位相変調用の第2の信号と、該第1と第2の信号の中間の周波数で生成される変調用の擬似ランダム信号とを用いてパルス生成用の信号を生成するパルス生成用信号作成手段と、
前記パルス生成用信号作成手段において生成された信号からパルスを生成し、該パルスのスペクトル範囲を帯域制限して送信パルス生成用変調信号を生成する変調信号生成手段と、
前記パルス生成用信号作成手段において前記第1の信号と、前記第2の信号と、前記擬似ランダム信号とを用いて作成された前記信号を遅延させて、制御パルス信号を生成する制御パルス生成手段と、
該制御パルス信号を用いて、受信信号に対するゲート動作を行うゲート手段と、
を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
In a radar device that detects a target by transmitting a pulse signal,
A first signal that is a basis for creating a transmission pulse, a second signal for phase modulation having a frequency lower than that of the first signal, and a modulation signal that is generated at an intermediate frequency between the first and second signals Pulse generation signal generating means for generating a signal for pulse generation using the pseudo-random signal of
Modulation signal generation means for generating a pulse from the signal generated in the pulse generation signal generation means, band-limiting the spectrum range of the pulse, and generating a transmission pulse generation modulation signal;
Said first signal in said pulse generation signal producing means, said second signal, said pseudo random signal and delaying the signal generated by using the control pulse generating means for generating a control pulse signal When,
Gate means for performing a gate operation on the received signal using the control pulse signal;
A pulse radar device comprising:
前記擬似ランダム信号が、前記第1の信号に対する振幅変調用の信号であることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置。   The pulse radar apparatus according to claim 1, wherein the pseudo-random signal is an amplitude modulation signal for the first signal. 前記擬似ランダム信号が、前記第1の信号に対する位相変調用の信号であり、前記作成された信号が該擬似ランダム信号がLowの区間にもパルスが存在する信号であることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置。   The pseudo-random signal is a signal for phase modulation with respect to the first signal, and the generated signal is a signal in which a pulse is present even when the pseudo-random signal is low. The pulse radar device according to 1. 前記ゲート手段の出力を検波する検波手段と、
前記制御パルス生成手段が前記遅延の量を変化させるとき、該検波手段の出力に対して前記擬似ランダム信号を用いて逆拡散を行い、前記第2の信号の周波数帯域の電力を抽出して、該電力値が極大となる遅延量に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置。
Detection means for detecting the output of the gate means;
When said control pulse generating means to vary the amount of the delay, performs despreading with the pseudo-random signal to the output of the detection wave unit, extracts the power of the frequency band of the second signal, 2. The pulse radar device according to claim 1, further comprising distance calculation means for calculating a distance to the target in correspondence with a delay amount at which the power value is maximized.
前記ゲート手段の出力を検波する検波手段と、
前記制御パルス生成手段が前記遅延の量を変化させるとき、該検波手段の出力に対して前記擬似ランダム信号を用いて逆拡散を行い、前記第2の信号の周波数帯域の電力を抽出して、前記基となる第1の信号と受信信号との位相差に対応させてターゲットまでの距離を算出する距離算出手段とを更に備えることを特徴とする請求項1記載のパルスレーダ装置。
Detection means for detecting the output of the gate means;
When said control pulse generating means to vary the amount of the delay, performs despreading with the pseudo-random signal to the output of the detection wave unit, extracts the power of the frequency band of the second signal, 2. The pulse radar device according to claim 1, further comprising distance calculating means for calculating a distance to the target in correspondence with a phase difference between the first signal serving as the base and a received signal.
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