JP4111667B2 - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置に関し、特にノイズや遠距離のターゲット等を目標物体として誤検出しないようにするため、目標物体からの信号を識別し、またはノイズや遠距離のターゲットを抑制する手段を備えた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目標物体との相対速度と距離を計測するレーダ方式として、ＦＭ−ＣＷレーダが用いられている。この方式のレーダは、簡単な信号処理回路により先方車両との相対速度および距離を測定でき、また送受信機も簡単に構成できるため、自動車の衝突防止用レーダとして用いられている。
【０００３】
ＦＭ−ＣＷレーダの原理は以下の通りである。発振器を例えば数百Ｈｚの三角波等によりＦＭ変調してＦＭ変調波を送信し、目標物体からの反射信号を受信してＦＭ変調波をローカルとして受信信号をＦＭ検波する。目標物体からの反射波は、レーダと目標物体間の距離に応じて、また、相対速度によるドップラシフトに応じて送信信号とのずれ（ビート）を起こす。従って、この周波数のずれから目標物体との距離と相対速度を計測することができる。
【０００４】
ＦＭ−ＣＷレーダ装置においては、変調用信号として三角波が用いられる場合が多く、以下の記載では変調波信号として三角波を用いた場合について説明するが、三角波の外にものこぎり波や台形波等の三角波以外の変調波を用いることができる。
図１は、目標物体との相対速度が０の場合の従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。送信波は三角波で図１の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。送信波の送信中心周波数はｆ0 、ＦＭ変調幅はΔｆ、繰り返し周期はＴm である。この送信波は目標物体で反射されてアンテナで受信され、図１の（ａ）の破線で示す受信波となる。目標物体との間の電波の往復時間Ｔは、目標物体との間の距離をｒとし、電波の伝播速度をＣとすると、Ｔ＝２ｒ／Ｃとなる。
【０００５】
この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。
このビート周波数成分ｆb は次の式で表すことができる。
ｆb ＝ｆr ＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔm ）ｒ （１）
一方、図２は目標物体との相対速度がｖの場合の従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。送信波は図２の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波は目標物で反射されてアンテナで受信され、図２の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。この場合、目標物体との間に相対速度ｖを有するのでドップラーシフトとなり、ビート周波数成分ｆb は次の式で表すことができる。
【０００６】
上記式（１）、（２）において各記号は以下を意味する。
ｆb ：送受信ビート周波数
ｆr ：距離周波数
ｆd ：速度周波数
ｆo ：送信波の中心周波数
Δｆ：ＦＭ変調幅
Ｔm ：変調波の周期
Ｃ：光速（電波の速度）
Ｔ：目標物体までの電波の往復時間
ｒ：目標物体までの距離
ｖ：目標物体との相対速度
図３は２アンテナ方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。図に示すように、電圧制御発振器２に変調信号発生器１から変調用信号を加えてＦＭ変調し、ＦＭ変調波を送信アンテナＡＴを介して外部に送信すると共に、送信信号の一部を分岐してミキサのような周波数変換器３に加える。一方、先行車両等の目標物体で反射された反射信号を受信アンテナＡＲを介して受信し、周波数変換器３で電圧制御発振器２の出力信号とミキシングしてビート信号を生成する。このビート信号はベースバンドフィルタ４を経てＡ／Ｄ変換器５でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ６で高速フーリエ変換等により信号処理がされて距離および相対速度が求められる。
【０００７】
図４は１アンテナ時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。図に示すように、アンテナを送受信用アンテナＡＴＲとし、スイッチング手段よりなる送受信切り換え器７を備え、時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により送受信を切り換えている。また、受信側には第１の周波数変換器３−１と第２の周波数変換器３−２が設けられている。
【０００８】
送受信アンテナＡＴＲは送受信切り換え器７から出力された信号を空間に効率的に放出する。８は変調信号発生器で、送受信切り換え器７をスイッチングさせるため周波数ｆswの変調信号を発生する。目標物体から反射してきた信号は送受信アンテナＡＴＲで受信され、受信信号は第１の周波数変換器３−１によって電圧制御発振器２の出力と混合されＩＦ信号を発生させる。第２の周波数変換器３−２は第１の周波数変換器３−１から出力された信号を変調信号発生器８から発生した周波数ｆswの信号と混合してダウンコンバートし、目標物体との距離および相対速度の情報を含む信号を発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、図３に示すＦＭ−ＣＷレーダのベースバンドフィルタ４を通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。
しかし、図５に示すように、目標物体からの信号ｆb の他にノイズがｆn として現れることがあり、これを目的物体からの信号であると誤って判断してしまうことがある。
【００１０】
図６は、図４の時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ場合の、第１の周波数変換器３−１の出力信号であるＩＦ信号とベースバンドフィルタ４を通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。図４の第１の周波数変換器３−１の出力信号は図６（ａ）に示すように周波数ｆswとそのサイドバンドの周波数ｆsw−ｆr とｆsw＋ｆr の信号となる。ここで、ｆswは送受信切り換え器７のスイッチング周波数であり、ｆr は相対速度がゼロの目標物体までの距離周波数である。そして、目標物体との距離が遠いほどサイドバンドの周波数はｆswから離れる。この出力信号は第２の周波数変換器３−２において周波数ｆswの信号と混合され、ｆswとｆsw±ｆr の差の周波数にダウンコンバートされてｆb が取り出され、ＢＢフィルタを通ってＢＢ信号としてＡ／Ｄ変換器５に出力される。しかし、このとき図６（ａ）に示すように、ＩＦ信号の周波数帯において、スイッチング周波数ｆswの近傍にノイズ信号ｆn が現れることがある。この信号はそのままＢＢ帯に入りｆn1として現れるか、またはダウンコンバートされてＢＢ帯にｆn2として現れてしまう。
【００１１】
図７は、図６と同様時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ場合の、第１の周波数変換器３−１の出力信号であるＩＦ信号とベースバンドフィルタを通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。図７（ａ）に示すように、ＩＦ信号の周波数帯において目標物体ではない中距離のターゲットの信号のホモダイン成分がＩＦ周波数帯に達し、信号ｆh として現れ、ビート信号帯域に信号ｆh1および信号ｆh2として現れる。この場合には周波数がＢＢ帯より高いのでＢＢフィルタにより除去される。
【００１２】
図８は、図７と同様時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ場合の、第１の周波数変換器３−１の出力信号であるＩＦ信号とベースバンドフィルタを通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。図８（ａ）に示すように遠距離ターゲットが存在した場合、そのホモダイン成分がＩＦ周波数帯に達し、信号ｆh として現れる。この信号が図８（ａ）に示すようにビート信号帯域に信号ｆh1として現れ、またはＢＢ帯に信号ｆh2として現れる。この場合には信号ｆh1は周波数がＢＢ帯より高いのでＢＢフィルタにより除去される。しかし信号ｆh2はＢＢフィルタにより除去されないので、ノイズにも係わらず検出されてしまい、実際の距離よりも近い距離に目標物体が存在するように判断して誤検出してしまうことがある。
【００１３】
本発明はこのような雑音や中遠距離に存在するターゲットの信号が発生した場合でも、レーダに現れた信号が目標物体からの信号か、それ以外の雑音かを識別し、目標物体の距離が正しく計測できているか否かを識別できるレーダ装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、変調信号発生器から出力される変調用信号は、例えば三角波のように時間軸に対する傾き（以下、「変調の傾き」と記す）を有しており、この変調の傾きを変化させる手段を備え、例えば、振幅、あるいは周期を変化させることに前記変調の傾きを変化させる。そして、変調の傾きを変化させ、目標物体からの信号の周波数がこの変化に応じて変化することを利用し、変調の傾きの変化に応じて変化する信号成分を識別する手段を設け、目標物体からの信号を他の信号から識別するできるようにしたものである。
【００１５】
また、送信または受信あるいは送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により行うＦＭ−ＣＷレーダ装置の場合、ＯＮ−ＯＦＦ制御する周波数を変化させたとき目標物体からの信号の周波数がこの変化に応じて変化することを利用し、この周波数の変化に応じて変化する信号を識別する手段を設け、目標物体からの信号を他の信号から識別できるようにしたものである。
【００１６】
また、ヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、ダウンコンバート用信号であるＩＦ信号の周波数を変化させたとき、該周波数の変化に応じて変化する信号を識別する手段を設け、目標物体からの信号を他の信号から識別するできるようにしたものである。
そして、前記変調用信号を三角波の信号とし、三角波の上り勾配と下り勾配を組み合わせた一組毎又は複数組毎に、又は三角波の上り勾配と下り勾配の各勾配毎に、前記変調の傾き、前記送受信を切り換える周波数、又は前記ＩＦ信号の周波数をを変化させる。
【００１７】
また、送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により行うＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、前記時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御のデューティイ比を含むパターンを変化させる手段を設け、目標物体以外のターゲットによる信号の発生を抑制するようにしたものである。
また、前記周波数変調の変化の直線性を非直線性形状、例えば円弧状とし、受信したターゲットからの信号の周波数分布から目標物体を識別するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図９は本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の実施形態を示す図である。変調信号発生器制御部１０を設けた以外は、構成は図３に示されたものと同じである。この図において制御部１０は、ＣＰＵ６の制御に基づいて変調信号発生器１から出力される変調用信号の傾き、例えば振幅、および周期を可変制御する。
【００１９】
本発明について、まず変調用信号の振幅を可変制御する場合について説明する。先に図１の説明で述べたように、目標物体との相対速度が０の場合、送信波は図１の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波は目標物体で反射されてアンテナで受信され、図１の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。このビート周波数成分ｆb は先に記載したように式（１）で表すことができる。
【００２０】
ｆb ＝ｆr ＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔm ）ｒ （１）
式（１）において、Δｆに着目すると、これはＦＭ変調幅を表しており、変調用信号の振幅を変化させることによりΔｆを変化させることができる。例えば、変調用信号の振幅を２倍にするとΔｆは２倍となり、式（１）よりｆb も２倍となる。図１０は変調用信号として三角波を用いた場合において、その振幅を変化させた場合の三角波を示した図である。（ａ）は通常の振幅（Δｆ相当）を持った三角波であり、（ｂ）は２倍の振幅（２Δｆ相当）を持った三角波である。
【００２１】
図９のＦＭ−ＣＷレーダ装置において、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して変調用信号の振幅を変化させｎ倍にすると、上記のようにビート周波数成分ｆb の値はｎ倍となる。図５に示すように、受信信号の中には目標物体からの信号ｆb とノイズ信号ｆn が現れる。そこで、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して三角波の周波数の幅を変化させ、Δｆをｎ倍に変化させる。すると、目標物体からの信号の周波数ｆb はΔｆの変化に応じてｎ倍に変化する。しかし、ノイズ信号の周波数ｆn は変化しないため、どれが目標物体からの信号か識別することができる。なお、上記識別はＦＭ−ＣＷレーダのＣＰＵ６で行う。以下に述べる識別も同様にＣＰＵ６で行う。
【００２２】
次に、変調用信号の周期を可変制御する場合について説明する。式（１）において、Ｔm に着目すると、これは変調用信号の周期を表している。従って、変調用信号の周期Ｔm を例えばｎ倍にすると、ビート周波数成分ｆb は１／ｎとなる。図１０（ｃ）は変調用信号として三角波を用いた場合に周期を変化させた時の三角波を示した図である。（ａ）は通常の周期Ｔm を持った三角波であり、（ｃ）はｎ倍の周期ｎＴm を持った三角波である。
【００２３】
図９のＦＭ−ＣＷレーダ装置において、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して変調用信号の周期を変化させ、通常の周期Ｔm のｎ倍の周期ｎＴm とすると、ビート周波数成分ｆb の値は１／ｎ倍となる。従って、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して三角波の周期を変化させ、Ｔm をｎ倍に変化させる。すると、目標物体からの信号の周波数ｆb はＴm の変化に応じて１／ｎ倍に変化する。しかし、ノイズ信号の周波数ｆn は変化しないため、どれが目標物体からの信号か識別することができる。
【００２４】
図２に示すように、目標物との相対速度がｖの場合、送信波は図２の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波は目標物体で反射されてアンテナで受信され、図２の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて。送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。この場合、ビート周波数成分ｆb は先に記載したように式（２）で表すことができる。
【００２５】
この場合も、ΔｆまたはＴm に着目し、制御器１０で変調用信号の振幅または周期Ｔm を変化させると、ビート周波数成分ｆb が変化するので目標物体からの信号かどうか識別することができる。周波数成分ｆb は距離周波数分ｆr と速度周波数分ｆd よりなるが、この場合距離周波数分ｆr のみが変化する。しかし、周波数成分ｆb 全体としては変化するため、目標物体からの信号かどうか識別することができる。
【００２６】
なお、上記実施例の説明は、本発明を２アンテナ方式ＦＭ−ＣＷレーダに適用した場合について説明したが、１アンテナ方式のＦＭ−ＣＷレーダにも適用できる。
図１１は本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の実施形態を示す図である。１アンテナ時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダに本発明を適用した場合の図を示している。図１１は変調信号発生器８に変調信号発生器制御部１１を設けた以外は、構成は図４に示されたものと同じである。この図において制御部１１は、ＣＰＵ６の制御に基づいて変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数（周期）を可変制御する。それにより送受信切り換え器７のＯＮ−ＯＦＦ周波数（周期）が変化し、かつ第２の周波数変換器３−２に加えられる周波数も変化する。すると、スイッチング周波数ｆswが変化するので、図６から８に示したサイドバンド信号の周波数ｆsw−ｆr およびｆsw＋ｆr が変化するので目標物体からの信号かどうかを識別することができる。
【００２７】
変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数（周期）は、例えば図１２に示されているように変化させる。この場合は、別の変調信号発生器１から出力される三角波に同期させて周波数を変化させている。図１２の例１では、三角波のアップダウン毎に周波数をｆsw1 、ｆsw2 、ｆsw3 と順次変化させる。すると、ＯＮ−ＯＦＦのスイッチング周波数ｆswも変化し、ｆsw−ｆr とｆsw＋ｆr も変化する。一方、ノイズ等の周波数は変化しないので、目標物体からの信号とそうでない信号かを識別することができる。
【００２８】
図１２において、例２は三角波のアップおよびダウン毎に変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数を変化させたものである。この場合は三角波のアップおよびダウン毎に目標物体からの信号の周波数が変化する。
図１３は２アンテナヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダ装置を示した図である。ここでは２アンテナ方式のレーダ装置として説明するが１アンテナ方式でもよい。この図の装置は、図１１に示された構成とは、２アンテナ方式であるため送信アンテナＡＴと受信アンテナＡＲを備え、送受信切り換え器を有していない点で異なる。また、電圧制御発振器２と第１の周波数変換器３−１の間にアップコンバータ９を設け、ここに入力する変調信号発生器８からの信号の周波数を変調信号発生器制御部１１で可変制御できるようにしている。このアップコンバータ９は、電圧制御発振器２から周波数ｆ0 の信号を受け、また変調信号発生器８からは周波数If1 の変調信号を受け、第１の周波数変換器３−１に周波数がｆ0 ＋If1 の信号をローカル信号として出力する。そして、この場合も変調信号発生器８からの信号の周波数If1 を変化させると、図６から図８に示した信号の周波数ｆsw（If1)−ｆr およびｆsw（If2)＋ｆr が変化し、それによりビート周波数成分ｆb が変化するので目標物体からの信号か識別することができる。
【００２９】
変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数（周期）は、例えば図１４に示されているように変化させる。この場合は、別の変調信号発生器１から出力される三角波に同期させて周波数を変化させている。図１４の例１では、三角波のアップダウン毎に周波数をIf1 、If2 、If3 と順次変化させる。すると、第１の周波数変換器３−１の出力端において、Ifn ＋ｆr ，Ifn −ｆr の信号は変化するが、一方、ノイズの周波数は変化しないので、目標物体からの信号とそうでない信号かを識別することができる。
【００３０】
図１４において、例２は三角波のアップおよびダウン毎に変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数を変化させたものである。この場合は三角波のアップおよびダウン毎に目標物体からの信号の周波数が変化する。
図１５および図１６は、本発明を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダに適用した場合の実施形態を説明するための図である。図１１に示した時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ装置を参照して説明する。
【００３１】
図１５は従来の時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダの信号処理の波形を示したものである。図において、（ａ）は送受信切り換え器７のスイッチングのタイミングを示した波形で、この信号Ｓswは変調信号発生器８から出力されている。（ｂ）はＳswに基づいて送信がＯＮとなるタイミングを示した波形Ｔon、（ｃ）はＳswに基づいて受信がＯＮとなるタイミングを示した波形Ｒonである。（ｄ）は送信された信号が反射されて戻ってくるタイミングを示した波形ＳA 、（ｅ）は反射された信号が受信がＯＮのタイミングのときにレーダにより受信されるタイミングを示した波形ＳB である。
【００３２】
ここで、波形ＳA のタイミングは波形Ｔonよりレーダと目標物体との距離を往復する分だけ遅くなっている。例えば、波形Ｔonの斜線のパルスと波形ＳA の斜線のパルスの時間間隔Ｔは２ｒ／Ｃとなる。ここで、ｒはレーダと目標物体との距離であり、Ｃは光速である。また、ターゲットが遠い場合には波形Ｔonの斜線のパルスに対して例えば波形ＳA の横線のパルスが返ってくる。この場合のパルスの時間間隔Ｔ’は２ｒ’／Ｃとなる。
【００３３】
図１６は本発明の実施形態を説明するための図である。本発明では目標物体ではない中距離または遠距離のターゲットからの反射波が戻って来るタイミングに受信のゲートをＯＦＦとし、これを受信しないようにしたものである。そのために本発明では、図１６（ａ）に示すように信号Ｓswに送受信を行わない期間Ｔoff を設けた。これにより、ＴonおよびＲonにそれぞれ送信あるいは受信を行わない期間Ｔon-off、Ｒon-offが設けられる。そのため、例えばＴonの斜線のパルスのタイミングの送信信号が遠くのターゲットで反射されて戻ってきたときには、（ｄ）に示す波形ＳA に点線で示すタイミングでパルスが現れるが、Ｒonのゲートは閉じていて受信されないため、遠いターゲットからの不要な信号を除去することができる。このように送受信のパターンを変化させることにより、中遠距離に存在する目標物体以外のターゲットからの信号の発生を抑制することができる。
【００３４】
図１７は本発明の実施形態を説明するための図である。図１７（ａ）はＦＭ−ＣＷレーダの送信波の波形を示したものである。この波形は図１（ａ）に示すように従来は三角波となっている。これに対して、本発明の送信波は図に示すように従来の波形の直線性を劣化させ非直線性形状、この場合は円弧状とし、三角波の周波数偏位を非直線としている。
【００３５】
図１８（ｂ）は従来の送信波と受信波の波形を示したものである。この波形は図１（ａ）に示したものと同じである。この場合、どの時点においても送信波と受信波の周波数の差ｆr は常に同じである。
一方、本発明の送信波の場合、図１７（ｃ）に示すように受信波は同じように直線性が劣化した形状となる。そのため、送信波と受信波の周波数の差ｆr は時間によって異なってくる。例えば、図に示すようにアップ波形の前半の周波数の差ｆr1と後半の周波数差ｆr2は異なり、ｆr1＞ｆr2となる。このｆr1とｆr2の差はターゲットが遠くなるほど大きくなる。従って、これを利用して遠くのターゲットからの信号を区別し、目標物体から除外することができる。
【００３６】
図１８は検出した周波数のスペクトルの分布を示す。図に示すように、ターゲットが近い場合にはａのような分布となり、遠い場合にはｂのような分布となる。従って、ｂのような分布で検出された場合には遠いターゲットとしてこれを除外することができる。
上記実施形態の場合、ＦＭ−ＣＷレーダとして、例えば図９に示された構成を用いることができる。また、三角波の形状としては図に示したような円弧でなくてもｆr1とｆr2に差が生ずる形状であればよい。
【００３７】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、変調用信号を制御して変調の傾き、例えば振幅、および周期を変化させ、この変化に応じて変化する信号成分を識別することにより簡単に目標物体の信号かどうかを識別することができる。
また、送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御するＦＭ−ＣＷレーダの場合、ＯＮ−ＯＦＦする周波数を変化させ、この変化に応じて変化する信号成分を識別することにより簡単に目標物体の信号かどうかを識別することができる。
【００３８】
また、ヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダの場合、ＩＦ信号の周波数を変化させ、この変化に応じて変化する信号成分を識別することにより簡単に目標物体の信号かどうかを識別することができる。
また、送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により行うＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、前記時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御のパターンを変化させることにより、目標物体以外のターゲットによる信号の発生を抑制できる。
【００３９】
また、周波数変調変化を非直線とし、受信したターゲットからの信号の周波数分布から目標物体からの信号かどうかを識別できる。
以上のように、本発明によれば簡単な構成によって目標物体からの信号を識別し、また不要な信号を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】目標物体との相対速度が０の場合の、従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。
【図２】目標物体との相対速度がｖの場合の、従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。
【図３】２アンテナ方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。
【図４】１アンテナ時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。
【図５】従来のＦＭ−ＣＷレーダのベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図６】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダのＩＦ信号とベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図７】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダのＩＦ信号とベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図８】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダのＩＦ信号とベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図９】本発明のＦＭ−ＣＷレーダの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明によりＦＭ−ＣＷレーダの三角波の周波数の幅、および周期を変化させた場合の三角波を示した図である。
【図１１】本発明ＦＭ−ＣＷレーダの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明により変調信号発生器からの周波数をどのように変化させるかを示す図である。
【図１３】本発明によるヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダの実施形態を示す図である。
【図１４】本発明により変調信号発生器からの周波数をどのように変化させるかを示す図である。
【図１５】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式ＦＭ−ＣＷレーダの従来の信号処理の波形を示した図である。
【図１６】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式ＦＭ−ＣＷレーダの本発明の信号処理の波形を示した図である。
【図１７】本発明の実施形態による送信および受信波形を示した図である。
【図１８】本発明の実施形態による周波数スペクトルの分布を示した図である。
【符号の説明】
１…変調信号発生器
２…電圧制御発振器
３…周波数変換器
３−１…第１の周波数変換器
３−２…第２の周波数変換器
４…ベースバンドフィルタ
５…Ａ／Ｄ変換器
６…ＣＰＵ
７…送受信切り換え器
８…変調信号発生器
９…アップコンバータ
１０…変調信号発生器制御部
１１…変調信号発生器制御部
ＡＴ…送信アンテナ
ＡＲ…受信アンテナ
ＡＴＲ…送受信アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭ−ＣＷレーダ装置に関し、特にノイズや遠距離のターゲット等を目標物体として誤検出しないようにするため、目標物体からの信号を識別し、またはノイズや遠距離のターゲットを抑制する手段を備えた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目標物体との相対速度と距離を計測するレーダ方式として、ＦＭ−ＣＷレーダが用いられている。この方式のレーダは、簡単な信号処理回路により先方車両との相対速度および距離を測定でき、また送受信機も簡単に構成できるため、自動車の衝突防止用レーダとして用いられている。
【０００３】
ＦＭ−ＣＷレーダの原理は以下の通りである。発振器を例えば数百Ｈｚの三角波等によりＦＭ変調してＦＭ変調波を送信し、目標物体からの反射信号を受信してＦＭ変調波をローカルとして受信信号をＦＭ検波する。目標物体からの反射波は、レーダと目標物体間の距離に応じて、また、相対速度によるドップラシフトに応じて送信信号とのずれ（ビート）を起こす。従って、この周波数のずれから目標物体との距離と相対速度を計測することができる。
【０００４】
ＦＭ−ＣＷレーダ装置においては、変調用信号として三角波が用いられる場合が多く、以下の記載では変調波信号として三角波を用いた場合について説明するが、三角波の外にものこぎり波や台形波等の三角波以外の変調波を用いることができる。
図１は、目標物体との相対速度が０の場合の従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。送信波は三角波で図１の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。送信波の送信中心周波数はｆ0 、ＦＭ変調幅はΔｆ、繰り返し周期はＴm である。この送信波は目標物体で反射されてアンテナで受信され、図１の（ａ）の破線で示す受信波となる。目標物体との間の電波の往復時間Ｔは、目標物体との間の距離をｒとし、電波の伝播速度をＣとすると、Ｔ＝２ｒ／Ｃとなる。
【０００５】
この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。
このビート周波数成分ｆb は次の式で表すことができる。
ｆb ＝ｆr ＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔm ）ｒ （１）
一方、図２は目標物体との相対速度がｖの場合の従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。送信波は図２の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波は目標物で反射されてアンテナで受信され、図２の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。この場合、目標物体との間に相対速度ｖを有するのでドップラーシフトとなり、ビート周波数成分ｆb は次の式で表すことができる。
【０００６】
ｆb ：送受信ビート周波数
ｆr ：距離周波数
ｆd ：速度周波数
ｆo ：送信波の中心周波数
Δｆ：ＦＭ変調幅
Ｔm ：変調波の周期
Ｃ：光速（電波の速度）
Ｔ：目標物体までの電波の往復時間
ｒ：目標物体までの距離
ｖ：目標物体との相対速度
図３は２アンテナ方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。図に示すように、電圧制御発振器２に変調信号発生器１から変調用信号を加えてＦＭ変調し、ＦＭ変調波を送信アンテナＡＴを介して外部に送信すると共に、送信信号の一部を分岐してミキサのような周波数変換器３に加える。一方、先行車両等の目標物体で反射された反射信号を受信アンテナＡＲを介して受信し、周波数変換器３で電圧制御発振器２の出力信号とミキシングしてビート信号を生成する。このビート信号はベースバンドフィルタ４を経てＡ／Ｄ変換器５でＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ６で高速フーリエ変換等により信号処理がされて距離および相対速度が求められる。
【０００７】
図４は１アンテナ時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。図に示すように、アンテナを送受信用アンテナＡＴＲとし、スイッチング手段よりなる送受信切り換え器７を備え、時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により送受信を切り換えている。また、受信側には第１の周波数変換器３−１と第２の周波数変換器３−２が設けられている。
【０００８】
送受信アンテナＡＴＲは送受信切り換え器７から出力された信号を空間に効率的に放出する。８は変調信号発生器で、送受信切り換え器７をスイッチングさせるため周波数ｆswの変調信号を発生する。目標物体から反射してきた信号は送受信アンテナＡＴＲで受信され、受信信号は第１の周波数変換器３−１によって電圧制御発振器２の出力と混合されＩＦ信号を発生させる。第２の周波数変換器３−２は第１の周波数変換器３−１から出力された信号を変調信号発生器８から発生した周波数ｆswの信号と混合してダウンコンバートし、目標物体との距離および相対速度の情報を含む信号を発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、図３に示すＦＭ−ＣＷレーダのベースバンドフィルタ４を通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。
しかし、図５に示すように、目標物体からの信号ｆb の他にノイズがｆn として現れることがあり、これを目的物体からの信号であると誤って判断してしまうことがある。
【００１０】
図６は、図４の時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ場合の、第１の周波数変換器３−１の出力信号であるＩＦ信号とベースバンドフィルタ４を通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。図４の第１の周波数変換器３−１の出力信号は図６（ａ）に示すように周波数ｆswとそのサイドバンドの周波数ｆsw−ｆr とｆsw＋ｆr の信号となる。ここで、ｆswは送受信切り換え器７のスイッチング周波数であり、ｆr は相対速度がゼロの目標物体までの距離周波数である。そして、目標物体との距離が遠いほどサイドバンドの周波数はｆswから離れる。この出力信号は第２の周波数変換器３−２において周波数ｆswの信号と混合され、ｆswとｆsw±ｆr の差の周波数にダウンコンバートされてｆb が取り出され、ＢＢフィルタを通ってＢＢ信号としてＡ／Ｄ変換器５に出力される。しかし、このとき図６（ａ）に示すように、ＩＦ信号の周波数帯において、スイッチング周波数ｆswの近傍にノイズ信号ｆn が現れることがある。この信号はそのままＢＢ帯に入りｆn1として現れるか、またはダウンコンバートされてＢＢ帯にｆn2として現れてしまう。
【００１１】
図７は、図６と同様時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ場合の、第１の周波数変換器３−１の出力信号であるＩＦ信号とベースバンドフィルタを通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。図７（ａ）に示すように、ＩＦ信号の周波数帯において目標物体ではない中距離のターゲットの信号のホモダイン成分がＩＦ周波数帯に達し、信号ｆh として現れ、ビート信号帯域に信号ｆh1および信号ｆh2として現れる。この場合には周波数がＢＢ帯より高いのでＢＢフィルタにより除去される。
【００１２】
図８は、図７と同様時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ場合の、第１の周波数変換器３−１の出力信号であるＩＦ信号とベースバンドフィルタを通過したＢＢ信号のスペクトルを示した図である。図８（ａ）に示すように遠距離ターゲットが存在した場合、そのホモダイン成分がＩＦ周波数帯に達し、信号ｆh として現れる。この信号が図８（ａ）に示すようにビート信号帯域に信号ｆh1として現れ、またはＢＢ帯に信号ｆh2として現れる。この場合には信号ｆh1は周波数がＢＢ帯より高いのでＢＢフィルタにより除去される。しかし信号ｆh2はＢＢフィルタにより除去されないので、ノイズにも係わらず検出されてしまい、実際の距離よりも近い距離に目標物体が存在するように判断して誤検出してしまうことがある。
【００１３】
本発明はこのような雑音や中遠距離に存在するターゲットの信号が発生した場合でも、レーダに現れた信号が目標物体からの信号か、それ以外の雑音かを識別し、目標物体の距離が正しく計測できているか否かを識別できるレーダ装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置は、変調信号発生器から出力される変調用信号は、例えば三角波のように時間軸に対する傾き（以下、「変調の傾き」と記す）を有しており、この変調の傾きを変化させる手段を備え、例えば、振幅、あるいは周期を変化させることに前記変調の傾きを変化させる。そして、変調の傾きを変化させ、目標物体からの信号の周波数がこの変化に応じて変化することを利用し、変調の傾きの変化に応じて変化する信号成分を識別する手段を設け、目標物体からの信号を他の信号から識別するできるようにしたものである。
【００１５】
また、送信または受信あるいは送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により行うＦＭ−ＣＷレーダ装置の場合、ＯＮ−ＯＦＦ制御する周波数を変化させたとき目標物体からの信号の周波数がこの変化に応じて変化することを利用し、この周波数の変化に応じて変化する信号を識別する手段を設け、目標物体からの信号を他の信号から識別できるようにしたものである。
【００１６】
また、ヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、ダウンコンバート用信号であるＩＦ信号の周波数を変化させたとき、該周波数の変化に応じて変化する信号を識別する手段を設け、目標物体からの信号を他の信号から識別するできるようにしたものである。
そして、前記変調用信号を三角波の信号とし、三角波の上り勾配と下り勾配を組み合わせた一組毎又は複数組毎に、又は三角波の上り勾配と下り勾配の各勾配毎に、前記変調の傾き、前記送受信を切り換える周波数、又は前記ＩＦ信号の周波数をを変化させる。
【００１７】
また、送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により行うＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、前記時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御のデューティイ比を含むパターンを変化させる手段を設け、目標物体以外のターゲットによる信号の発生を抑制するようにしたものである。
また、前記周波数変調の変化の直線性を非直線性形状、例えば円弧状とし、受信したターゲットからの信号の周波数分布から目標物体を識別するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図９は本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の実施形態を示す図である。変調信号発生器制御部１０を設けた以外は、構成は図３に示されたものと同じである。この図において制御部１０は、ＣＰＵ６の制御に基づいて変調信号発生器１から出力される変調用信号の傾き、例えば振幅、および周期を可変制御する。
【００１９】
本発明について、まず変調用信号の振幅を可変制御する場合について説明する。先に図１の説明で述べたように、目標物体との相対速度が０の場合、送信波は図１の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波は目標物体で反射されてアンテナで受信され、図１の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。このビート周波数成分ｆb は先に記載したように式（１）で表すことができる。
【００２０】
ｆb ＝ｆr ＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔm ）ｒ （１）
式（１）において、Δｆに着目すると、これはＦＭ変調幅を表しており、変調用信号の振幅を変化させることによりΔｆを変化させることができる。例えば、変調用信号の振幅を２倍にするとΔｆは２倍となり、式（１）よりｆb も２倍となる。図１０は変調用信号として三角波を用いた場合において、その振幅を変化させた場合の三角波を示した図である。（ａ）は通常の振幅（Δｆ相当）を持った三角波であり、（ｂ）は２倍の振幅（２Δｆ相当）を持った三角波である。
【００２１】
図９のＦＭ−ＣＷレーダ装置において、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して変調用信号の振幅を変化させｎ倍にすると、上記のようにビート周波数成分ｆb の値はｎ倍となる。図５に示すように、受信信号の中には目標物体からの信号ｆb とノイズ信号ｆn が現れる。そこで、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して三角波の周波数の幅を変化させ、Δｆをｎ倍に変化させる。すると、目標物体からの信号の周波数ｆb はΔｆの変化に応じてｎ倍に変化する。しかし、ノイズ信号の周波数ｆn は変化しないため、どれが目標物体からの信号か識別することができる。なお、上記識別はＦＭ−ＣＷレーダのＣＰＵ６で行う。以下に述べる識別も同様にＣＰＵ６で行う。
【００２２】
次に、変調用信号の周期を可変制御する場合について説明する。式（１）において、Ｔm に着目すると、これは変調用信号の周期を表している。従って、変調用信号の周期Ｔm を例えばｎ倍にすると、ビート周波数成分ｆb は１／ｎとなる。図１０（ｃ）は変調用信号として三角波を用いた場合に周期を変化させた時の三角波を示した図である。（ａ）は通常の周期Ｔm を持った三角波であり、（ｃ）はｎ倍の周期ｎＴm を持った三角波である。
【００２３】
図９のＦＭ−ＣＷレーダ装置において、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して変調用信号の周期を変化させ、通常の周期Ｔm のｎ倍の周期ｎＴm とすると、ビート周波数成分ｆb の値は１／ｎ倍となる。従って、制御部１０によって変調信号発生器１を制御して三角波の周期を変化させ、Ｔm をｎ倍に変化させる。すると、目標物体からの信号の周波数ｆb はＴm の変化に応じて１／ｎ倍に変化する。しかし、ノイズ信号の周波数ｆn は変化しないため、どれが目標物体からの信号か識別することができる。
【００２４】
図２に示すように、目標物との相対速度がｖの場合、送信波は図２の（ａ）の実線に示す様に周波数が変化する。この送信波は目標物体で反射されてアンテナで受信され、図２の（ａ）の破線で示す受信波となる。この受信波はレーダと目標物体間の距離に応じて。送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。この場合、ビート周波数成分ｆb は先に記載したように式（２）で表すことができる。
【００２５】
【００２６】
なお、上記実施例の説明は、本発明を２アンテナ方式ＦＭ−ＣＷレーダに適用した場合について説明したが、１アンテナ方式のＦＭ−ＣＷレーダにも適用できる。
図１１は本発明のＦＭ−ＣＷレーダ装置の実施形態を示す図である。１アンテナ時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダに本発明を適用した場合の図を示している。図１１は変調信号発生器８に変調信号発生器制御部１１を設けた以外は、構成は図４に示されたものと同じである。この図において制御部１１は、ＣＰＵ６の制御に基づいて変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数（周期）を可変制御する。それにより送受信切り換え器７のＯＮ−ＯＦＦ周波数（周期）が変化し、かつ第２の周波数変換器３−２に加えられる周波数も変化する。すると、スイッチング周波数ｆswが変化するので、図６から８に示したサイドバンド信号の周波数ｆsw−ｆr およびｆsw＋ｆr が変化するので目標物体からの信号かどうかを識別することができる。
【００２７】
変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数（周期）は、例えば図１２に示されているように変化させる。この場合は、別の変調信号発生器１から出力される三角波に同期させて周波数を変化させている。図１２の例１では、三角波のアップダウン毎に周波数をｆsw1 、ｆsw2 、ｆsw3 と順次変化させる。すると、ＯＮ−ＯＦＦのスイッチング周波数ｆswも変化し、ｆsw−ｆr とｆsw＋ｆr も変化する。一方、ノイズ等の周波数は変化しないので、目標物体からの信号とそうでない信号かを識別することができる。
【００２８】
図１２において、例２は三角波のアップおよびダウン毎に変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数を変化させたものである。この場合は三角波のアップおよびダウン毎に目標物体からの信号の周波数が変化する。
図１３は２アンテナヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダ装置を示した図である。ここでは２アンテナ方式のレーダ装置として説明するが１アンテナ方式でもよい。この図の装置は、図１１に示された構成とは、２アンテナ方式であるため送信アンテナＡＴと受信アンテナＡＲを備え、送受信切り換え器を有していない点で異なる。また、電圧制御発振器２と第１の周波数変換器３−１の間にアップコンバータ９を設け、ここに入力する変調信号発生器８からの信号の周波数を変調信号発生器制御部１１で可変制御できるようにしている。このアップコンバータ９は、電圧制御発振器２から周波数ｆ0 の信号を受け、また変調信号発生器８からは周波数If1 の変調信号を受け、第１の周波数変換器３−１に周波数がｆ0 ＋If1 の信号をローカル信号として出力する。そして、この場合も変調信号発生器８からの信号の周波数If1 を変化させると、図６から図８に示した信号の周波数ｆsw（If1)−ｆr およびｆsw（If2)＋ｆr が変化し、それによりビート周波数成分ｆb が変化するので目標物体からの信号か識別することができる。
【００２９】
変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数（周期）は、例えば図１４に示されているように変化させる。この場合は、別の変調信号発生器１から出力される三角波に同期させて周波数を変化させている。図１４の例１では、三角波のアップダウン毎に周波数をIf1 、If2 、If3 と順次変化させる。すると、第１の周波数変換器３−１の出力端において、Ifn ＋ｆr ，Ifn −ｆr の信号は変化するが、一方、ノイズの周波数は変化しないので、目標物体からの信号とそうでない信号かを識別することができる。
【００３０】
図１４において、例２は三角波のアップおよびダウン毎に変調信号発生器８から出力される変調信号の周波数を変化させたものである。この場合は三角波のアップおよびダウン毎に目標物体からの信号の周波数が変化する。
図１５および図１６は、本発明を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダに適用した場合の実施形態を説明するための図である。図１１に示した時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダ装置を参照して説明する。
【００３１】
図１５は従来の時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式のＦＭ−ＣＷレーダの信号処理の波形を示したものである。図において、（ａ）は送受信切り換え器７のスイッチングのタイミングを示した波形で、この信号Ｓswは変調信号発生器８から出力されている。（ｂ）はＳswに基づいて送信がＯＮとなるタイミングを示した波形Ｔon、（ｃ）はＳswに基づいて受信がＯＮとなるタイミングを示した波形Ｒonである。（ｄ）は送信された信号が反射されて戻ってくるタイミングを示した波形ＳA 、（ｅ）は反射された信号が受信がＯＮのタイミングのときにレーダにより受信されるタイミングを示した波形ＳB である。
【００３２】
ここで、波形ＳA のタイミングは波形Ｔonよりレーダと目標物体との距離を往復する分だけ遅くなっている。例えば、波形Ｔonの斜線のパルスと波形ＳA の斜線のパルスの時間間隔Ｔは２ｒ／Ｃとなる。ここで、ｒはレーダと目標物体との距離であり、Ｃは光速である。また、ターゲットが遠い場合には波形Ｔonの斜線のパルスに対して例えば波形ＳA の横線のパルスが返ってくる。この場合のパルスの時間間隔Ｔ’は２ｒ’／Ｃとなる。
【００３３】
図１６は本発明の実施形態を説明するための図である。本発明では目標物体ではない中距離または遠距離のターゲットからの反射波が戻って来るタイミングに受信のゲートをＯＦＦとし、これを受信しないようにしたものである。そのために本発明では、図１６（ａ）に示すように信号Ｓswに送受信を行わない期間Ｔoff を設けた。これにより、ＴonおよびＲonにそれぞれ送信あるいは受信を行わない期間Ｔon-off、Ｒon-offが設けられる。そのため、例えばＴonの斜線のパルスのタイミングの送信信号が遠くのターゲットで反射されて戻ってきたときには、（ｄ）に示す波形ＳA に点線で示すタイミングでパルスが現れるが、Ｒonのゲートは閉じていて受信されないため、遠いターゲットからの不要な信号を除去することができる。このように送受信のパターンを変化させることにより、中遠距離に存在する目標物体以外のターゲットからの信号の発生を抑制することができる。
【００３４】
図１７は本発明の実施形態を説明するための図である。図１７（ａ）はＦＭ−ＣＷレーダの送信波の波形を示したものである。この波形は図１（ａ）に示すように従来は三角波となっている。これに対して、本発明の送信波は図に示すように従来の波形の直線性を劣化させ非直線性形状、この場合は円弧状とし、三角波の周波数偏位を非直線としている。
【００３５】
図１８（ｂ）は従来の送信波と受信波の波形を示したものである。この波形は図１（ａ）に示したものと同じである。この場合、どの時点においても送信波と受信波の周波数の差ｆr は常に同じである。
一方、本発明の送信波の場合、図１７（ｃ）に示すように受信波は同じように直線性が劣化した形状となる。そのため、送信波と受信波の周波数の差ｆr は時間によって異なってくる。例えば、図に示すようにアップ波形の前半の周波数の差ｆr1と後半の周波数差ｆr2は異なり、ｆr1＞ｆr2となる。このｆr1とｆr2の差はターゲットが遠くなるほど大きくなる。従って、これを利用して遠くのターゲットからの信号を区別し、目標物体から除外することができる。
【００３６】
図１８は検出した周波数のスペクトルの分布を示す。図に示すように、ターゲットが近い場合にはａのような分布となり、遠い場合にはｂのような分布となる。従って、ｂのような分布で検出された場合には遠いターゲットとしてこれを除外することができる。
上記実施形態の場合、ＦＭ−ＣＷレーダとして、例えば図９に示された構成を用いることができる。また、三角波の形状としては図に示したような円弧でなくてもｆr1とｆr2に差が生ずる形状であればよい。
【００３７】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、変調用信号を制御して変調の傾き、例えば振幅、および周期を変化させ、この変化に応じて変化する信号成分を識別することにより簡単に目標物体の信号かどうかを識別することができる。
また、送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御するＦＭ−ＣＷレーダの場合、ＯＮ−ＯＦＦする周波数を変化させ、この変化に応じて変化する信号成分を識別することにより簡単に目標物体の信号かどうかを識別することができる。
【００３８】
また、ヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダの場合、ＩＦ信号の周波数を変化させ、この変化に応じて変化する信号成分を識別することにより簡単に目標物体の信号かどうかを識別することができる。
また、送受信を時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御により行うＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、前記時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御のパターンを変化させることにより、目標物体以外のターゲットによる信号の発生を抑制できる。
【００３９】
また、周波数変調変化を非直線とし、受信したターゲットからの信号の周波数分布から目標物体からの信号かどうかを識別できる。
以上のように、本発明によれば簡単な構成によって目標物体からの信号を識別し、また不要な信号を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】目標物体との相対速度が０の場合の、従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。
【図２】目標物体との相対速度がｖの場合の、従来のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。
【図３】２アンテナ方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。
【図４】１アンテナ時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダの構成を示した図である。
【図５】従来のＦＭ−ＣＷレーダのベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図６】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダのＩＦ信号とベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図７】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダのＩＦ信号とベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図８】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式の従来のＦＭ−ＣＷレーダのＩＦ信号とベースバンド信号の周波数スペクトルを示した図である。
【図９】本発明のＦＭ−ＣＷレーダの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明によりＦＭ−ＣＷレーダの三角波の周波数の幅、および周期を変化させた場合の三角波を示した図である。
【図１１】本発明ＦＭ−ＣＷレーダの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明により変調信号発生器からの周波数をどのように変化させるかを示す図である。
【図１３】本発明によるヘテロダイン式ＦＭ−ＣＷレーダの実施形態を示す図である。
【図１４】本発明により変調信号発生器からの周波数をどのように変化させるかを示す図である。
【図１５】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式ＦＭ−ＣＷレーダの従来の信号処理の波形を示した図である。
【図１６】時分割ＯＮ−ＯＦＦ制御方式ＦＭ−ＣＷレーダの本発明の信号処理の波形を示した図である。
【図１７】本発明の実施形態による送信および受信波形を示した図である。
【図１８】本発明の実施形態による周波数スペクトルの分布を示した図である。
【符号の説明】
１…変調信号発生器
２…電圧制御発振器
３…周波数変換器
３−１…第１の周波数変換器
３−２…第２の周波数変換器
４…ベースバンドフィルタ
５…Ａ／Ｄ変換器
６…ＣＰＵ
７…送受信切り換え器
８…変調信号発生器
９…アップコンバータ
１０…変調信号発生器制御部
１１…変調信号発生器制御部
ＡＴ…送信アンテナ
ＡＲ…受信アンテナ
ＡＴＲ…送受信アンテナ
Claims (6)
- 電圧制御発振器（２）に変調信号発生器（１）から変調用信号を加えてＦＭ変調してＦＭ変調波を目標物体に送信し、該目標物体からの反射波を受信するＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、
前記変調信号発生器（１）から出力されるＦＭ変調波は時間軸に対して可変な変調の傾きを有し、
前記ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、前記可変な変調の傾きを変化させる手段（１０）、該可変な変調の傾きの変化に応じて変化するビート周波数成分と変化しないビート周波数成分を識別する手段（６）、及び該変化するビート周波数成分を目標物体からの信号成分であると識別し、該変化しないビート周波数成分を目標物体からの信号成分でないと識別する識別手段（６）を備えた、ＦＭ−ＣＷレーダ装置。 - 前記変調の傾きを変化させる手段は、変調の傾きを複数回変化させることを特徴とする、請求項１に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
- 前記変調の傾きを変化させる手段は、変調幅を変化させることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
- 前記変調の傾きを変化させる手段は、変調周期を変化させることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
- 前記変調の傾きを変化させる手段は、変調幅と変調周期を変化させることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
- 前記変調の傾きを変化させる手段は、該変調の傾きをランダムに切り換えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦＭ−ＣＷレーダ装置。
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