JP4204358B2

JP4204358B2 - 送受信共用ｆｍ−ｃｗレーダ装置及びその信号処理方法

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Publication number: JP4204358B2
Application number: JP2003078246A
Authority: JP
Inventors: 雅義生野
Original assignee: Denso Ten Ltd
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Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2009-01-07
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続波（ＣＷ）を周波数変調（ＦＭ）した送信信号を用いるＦＭ−ＣＷレーダ装置及びその信号処理方法であって、時分割により送受信を切り替える送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置及びその信号処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目標物体であるターゲットとの相対速度、距離等を計測するレーダとして、ＦＭ−ＣＷレーダ装置が用いられている。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及び距離を測定することができ、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】
送受信共用ＦＭレーダとして、送受信共用アンテナが受信した反射ＦＭ周波数を時分割的に間欠的に増幅しながら共通のミキサに供給するための高周波、高利得の受信増幅回路を必要としない時分割型ＦＭレーダシステムが開示されている（特許文献１）。
また、ＦＭ−ＡＭ変換ノイズをビート信号から引き算し、ビート信号をＡ／Ｄ変換器に入力する前にＦＭ−ＡＭ変換ノイズを除去する、ＦＭ−ＣＷレーダ装置が開示されている（特許文献２）。
また、送受信間のノイズ成分の回り込みを低減できる送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置が開示されている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９０３９７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８９０７４号公報
【特許文献３】
特許第３０１１１６４号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置において、ＦＭ−ＡＭ変換ノイズを低減することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による時分割制御により送受信が切り替えられる送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置は、受信信号から生成されたＩＦ信号をローカル信号でダウンコンバートするミキサと、前記ミキサのＩＦ信号入力側に設けられたスイッチと、前記スイッチを異なるモードでオン、オフ制御するスイッチ制御部と、を備えて、前記スイッチがオン、オフ制御されて、前記ＩＦ信号が前記異なるモードに従って前記ミキサに供給されるようにし、また、前記ミキサのローカル信号入力側に設けられたスイッチと、前記スイッチを異なるモードでオン、オフ制御するスイッチ制御部と、を備えて、前記スイッチがオン、オフ制御されて、前記ローカル信号が前記異なるモードに従って前記ミキサに供給されるようにした。
さらに、前記スイッチは、前記受信信号の受信期間において、異なるオン、オフのデューティ比に応じた前記モードが選択されて制御され、或いは、前記受信信号の受信期間において、異なるオン、オフの位相に応じた前記モードが選択されて制御される。
そして、前記異なるモードは、ターゲットまでの距離に応じて選択され、前記スイッチは、前記受信信号の受信期間における開始端部からの位置又は長さを異ならせた前記モードでオン、オフ制御されることとした。
また、本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの信号処理方法においては、ターゲットからの反射波を受信した受信信号と送信信号に基づいてＩＦ信号を生成するステップと、前記ターゲットまでの距離に応じて複数のミキサから所定のミキサを選択するステップと、前記選択されたミキサに前記ＩＦ信号を供給するステップと、前記ミキサにより前記ＩＦ信号をローカル信号でダウンコンバートするステップと、を含めた。
具体的には、ＩＦ信号をダウンコンバートする複数のミキサ、該複数のミキサの入力側にそれぞれに設けられた複数のスイッチ、及び該複数のスイッチを異なるモードでオン、オフ制御するスイッチ制御部を備え、前記ＩＦ信号を前記複数のスイッチによって異なるモードで選択し前記複数のミキサの各々に供給する。
また、ＩＦ信号をダウンコンバートする複数のミキサ、該複数のミキサのそれぞれのローカル信号のデューティ比又は位相を制御する複数のスイッチ、及び該複数のスイッチを異なるモードでオン、オフ制御するスイッチ制御部を備え、前記複数のミキサの各々が異なるモードのローカル信号で前記ＩＦ信号をダウンコンバートする。
また、ＩＦ信号をダウンコンバートする複数のミキサ、該複数のミキサの入力側に設けられ該複数のミキサに切り替え接続しそれぞれのミキサに前記ＩＦ信号を供給する切替スイッチ、及び該切替スイッチが該複数のミキサのそれぞれに接続するタイミングを制御する切替制御部を備え、前記ＩＦ信号を前記切替スイッチによって異なるモードで選択し前記複数のミキサの各々に供給する。
また、ＩＦ信号をダウンコンバートするミキサ、該ミキサの入力側に設けられたスイッチ、及び該スイッチをオン、オフ制御するとともに該オン、オフのモードを切り替え選択するモード切替部を備え、該モード切替部で切替選択されたモードでＩＦ信号を選択し前記ミキサに供給する。
また、ＩＦ信号をダウンコンバートするミキサ、該ミキサへのローカル信号のデューティ比又は位相を制御するスイッチ、及び該スイッチをオン、オフ制御するとともに該オン、オフのモードを切り替え選択するモード切替部を備え、前記モード切替部で切替選択されたモードのローカル信号で前記ＩＦ信号をダウンコンバートする。
また、ＩＦ信号をダウンコンバートするミキサ、該ミキサの入力側に設けられたスイッチ、及び該スイッチを特定のモードでオン、オフ制御するモード制御部を備え、該特定のモードでＩＦ信号を選択し前記ミキサに供給する。
また、ＩＦ信号をダウンコンバートするミキサ、該ミキサへのローカル信号のデューティ比又は位相を制御するスイッチ、ＩＦ信号をダウンコンバートするタイミングを制御するスイッチ、及び該スイッチを特定のモードでオン、オフ制御するモード制御部を備え、該特定のモードのローカル信号で前記ＩＦ信号をダウンコンバートする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によるレーダ装置について説明する前に、ＦＭ−ＣＷレーダの原理について説明する。
ＦＭ−ＣＷレーダは、例えば三角波形状の周波数変調された連続の送信波を出力してターゲットである前方の車両との距離を求めている。即ち、レーダからの送信波が前方の車両で反射され、反射波の受信信号と送信信号をミキシングして得られるビート信号（レーダ信号）を得る。このビート信号を高速フーリエ変換して周波数分析を行う。周波数分析されたビート信号はターゲットに対してパワーが大きくなるピークが生じるが、このピークに対する周波数をピーク周波数と呼ぶ。ピーク周波数は距離に関する情報を有し、前方車両との相対速度によるドップラ効果のために、前記三角波形状のＦＭ−ＣＷ波の上昇時と下降時とではこのピーク周波数は異なる。そして、この上昇時と下降時のピーク周波数から前方の車両との距離及び相対速度が得られる。また、前方の車両が複数存在する場合は各車両に対して一対の上昇時と下降時のピーク周波数が生じる。この上昇時と下降時の一対のピーク周波数を形成することをペアリングという。
【０００８】
図１は、ターゲットとの相対速度が０である場合の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ｆo 、ＦＭ変調幅はΔｆ、繰り返し周期はＴm である。この送信波はターゲット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。ターゲットとの間の往復時間Ｔは、ターゲットとの間の距離をｒとし、電波の伝播速度をＣとすると、Ｔ＝２ｒ／Ｃとなる。
【０００９】
この受信波はレーダとターゲット間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。
ビート信号の周波数成分ｆb は次の式で表すことができる。なお、ｆr は距離周波数である。
ｆb＝ｆr＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ（１）
【００１０】
一方、図２はターゲットとの相対速度がｖである場合の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。この送信波はターゲット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ターゲット間の距離に応じて、送信信号との周波数のずれ（ビート）を起こす。
【００１１】
この場合、ターゲットとの間に相対速度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。なお、ｆr は距離周波数、ｆd は速度周波数である。
ｆb＝ｆr±ｆd＝（４・Δｆ／Ｃ・Ｔｍ）ｒ±（２・ｆo／Ｃ）ｖ（２）
上記式において、各記号は以下を意味する。
ｆｂ：送信ビート周波数
ｆｒ：距離周波数
ｆｄ：速度周波数
ｆ₀ ：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：物体までの電波の往復時間
ｒ：物体までの距離
ｖ：物体との相対速度
【００１２】
図３は、１アンテナ方式の送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの構成の例を示したものである。図に示す様に、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２に変調信号発生器（ＭＯＤ）１から変調信号を加えてＦＭ変調し、変調されたＦＭ変調波は方向性結合器３を経由して送受信アンテナ（ＡＴＲ）から外部に送信されると共に、送信信号の一部は方向性結合器３で分岐され第１のミキサ４−１に加えられる。一方、物体から反射された反射信号は送受信アンテナ（ＡＴＲ）を介して受信される。ＳＷ８は送受信切替スイッチであり、発振器で構成される送受信切替信号発生器（ＯＳＣ)９からの信号により送受信を切り替える。ＯＳＣ９はＳＷ８をスイッチングさせ送受信を切り替えるため周波数ｆ_swの変調信号を発生する。受信された信号は第１のミキサ４−１で電圧制御発振器（ＶＣＯ）２の出力信号とミキシングされてＩＦ信号が生成される。このＩＦ信号は第２のミキサ４−２で、ＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの変調信号と混合されてダウンコンバートされ、ビート信号が生成される。このビート信号はフィルタ（Ｆ）５を介してＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）６でＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号処理部（ＤＳＰ）７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等が求められる。
【００１３】
上記送受信アンテナから受信される受信信号の電力、及びビート信号の電力は以下のようになる。まず、受信信号の電力Ｐｒは次の式で表される。
Ｐｒ＝〔（Ｇ²・λ²・σ・Ｐｔ）／｛（４π）³・ｒ⁴｝〕・Ｌａ（３）
上記式において、各記号は以下を意味する。
Ｇ：アンテナ利得
λ：波長
σ：反射物体の断面積
Ｐｔ：送信電力
ｒ：距離
Ｌａ：大気減衰率
また、ビート信号の出力Ｐｂは次の式で表される。
Ｐｂ＝Ｐｒ・Ｃｍｉｘ（４）
Ｃｍｉｘはミキサでの変換損失率である。
【００１４】
図４は送信、受信等のタイミングを示した図である。図３のＳＷ８は周波数ｆ_sw（周期Ｔ_sw）の信号によりスイッチングされ、送信と受信のタイミングを切り替える。図４（ａ）は送信タイミングの区間を示したものであり、（ｂ）は送信波がターゲットに反射されて戻ってくるタイミングを示したものであ。（ｃ）は受信タイミングの区間を示したものであり、この間に戻ってくる反射波はアンテナＡＴＲで受信されミキサに送られる。従って、（ｂ）で示したタイミングで反射波が戻ってくると、実際に受信される反射波は（ｄ）に示すとおりとなる。
【００１５】
上記のように、１アンテナ方式の送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダにおいては送信と受信のタイミングを交互に設け、送信波がターゲットに反射して戻ってくる反射波を受信する。また、受信のタイミングは送受切り替え周波数の周期Ｔ_swの半周期となるので、反射波の遅延時間が半周期のときに受信効率が最も良くなり、遅延時間が１周期のときに受信ができなくなる。
従って、所望の検知距離を確保するためには、所望の検知距離からの反射波の遅延時間が送受信切り替え周波数の１周期以内となるような送受信切り替え周波数を選択しなければならない。その場合、遠距離にあるターゲットまで捕らえるには、低い送受信切り替え周波数を選択する。
【００１６】
一方、１アンテナ方式の送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダにおいては、ＦＭ−ＡＭ変換時に雑音が発生しＳ／Ｎ比が低下する。変換時の雑音の発生の原理について、図５、及び図６を参照して以下に説明する。
【００１７】
図５は、図３に示した１アンテナ方式の送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの構成の一部を示したものである。図５に示す様に、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２に変調信号発生器（ＭＯＤ）１から変調信号ＶＴを加えてＦＭ変調する。ＶＣＯ２からは周波数ｆで出力Ｐの送信信号が出力され、送信信号の一部αＰ（α＜１）は方向性結合器３で分岐され第１のミキサ４−１に加えられる。受信された信号は第１のミキサ４−１で電圧制御発振器（ＶＣＯ）２の出力信号とミキシングされてＩＦ信号が生成される。このＩＦ信号は第２のミキサ４−２で、ＯＳＣ９からの周波数ｆ_ｓｗの変調信号と混合されてダウンコンバートされ、電圧Ｖｄのビート信号が生成される。
【００１８】
図６は、上記変調信号ＶＴ、ＶＣＯ２からの出力周波数ｆと出力Ｐ、第２のミキサ４−２の出力であるビート信号の電圧Ｖｄの関係を説明するための図である。図６（ａ）はＶＴとｆの関係を示したグラフである。ＶＴがＶａ−Ｖｂ−Ｖｃと変化するとｆａ−ｆｂ−ｆｃと変化する。一方、ＶＴが変化してもＰは変化せず一定であるはずであるが、実際は（ｂ）に示すように変化してしまう。
【００１９】
また、Ｖdについては、ＶTが変化してもＰが一定であればＶdも一定であるが、（ｃ）に示すようにＰが変化してしまうのでＶdも変化してしまう。そのため、ＶＣＯ２に印加される電圧ＶTが（ｄ）に示すように変化すると、第２のミキサ４−２の出力であるビート信号の電圧Ｖdも、（ｅ）に示すように変化する。この変化によりＦＭ−ＡＭ変換雑音が生じ、この雑音がミキサの出力に含まれてしまうためＳ／Ｎ比が低下してしまう。
本発明は、上記ＦＭ−ＡＭ変換雑音を低減しＳ／Ｎ比を向上させるものである。以下、本発明の実施例を記載する。
【００２０】
〔実施例１〕
図７は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例１の構成を示した図である。図３に示された構成と異なるのは、信号を選択するための複数のスイッチＳ１〜Ｓ３、それらに対応する複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)、複数のフィルタ５−１〜３、及びＡ／Ｄ変換器６−１〜３を設けた点である。上記構成において、スイッチＳ１〜Ｓ３はそれぞれスイッチ制御部Ｃｔｒ１〜Ｃｔｒ３を備え、異るモードでオン、オフ制御される。これによって第１のミキサ４−１から出力されるＩＦ信号がそれぞれ異るモードで選択され、選択されたＩＦ信号は複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)の各々に供給される。そして、該選択されたＩＦ信号は第２のミキサ４−２(1)〜(3)の各々でＯＳＣ９からの変調信号と混合されてダウンコンバートされ、ビート信号が生成される。生成されたビート信号は、フィルタ５−１〜３及びＡ／Ｄ変換器６−１〜３でそれぞれ別個に処理される。
【００２１】
ターゲットの距離が近いほど反射波は早く戻ってくる。図８は、ターゲットの距離に応じて反射波のうちどの部分が受信されるかを示したものである。
図８（ｄ）は受信タイミングの区間を示したものであり（図４（ｃ）と同じ）、（ａ）は近距離ターゲットからの反射波が戻るタイミングを示したものである。（ａ）に示す波形からわかるように、近距離ターゲットからの反射波は受信タイミングの区間ｔ₀−ｔ₃ より早いｔ_a−ｔ₁間に戻ってくる。しかし、反射波の一部（ｔ_a−ｔ₀）間は受信タイミングの区間（ｔ₀−ｔ₃）より早く戻って来てしまうので受信されず、実際に受信される近距離ターゲットからの反射波はｔ₀−ｔ₁間のみとなる。
同様に、（ｂ）は中距離ターゲットからの反射波が戻るタイミングを示したものである。この場合、（ｂ）に示す波形からわかるように、受信タイミングの区間より早いｔ_b−ｔ₂間に戻ってくるので，実際に受信されるのはｔ₀−ｔ₂間のみとなる。
（ｃ）は遠距離ターゲットからの反射波が戻るタイミングを示したものである。この場合、受信タイミングの区間とほぼ同じ区間に戻ってくるので、反射波のほとんどが受信される。
なお、ここでいう近距離とは約５０ｍまで、中距離とは約５０ｍ〜１００ｍ、遠距離とは約１００ｍ以上を目安としている。しかし、これらは一例であり、必ずしもこの距離に限定されるものではない。
近距離のターゲットからの信号は反射波の（ａ）に示された部分に含まれており、中距離のターゲットからの信号は反射波の（ｂ）に示された部分に含まれており、遠距離のターゲットからの信号は反射波の（ｃ）に示された部分に含まれている。
そこで、本発明ではＳ１〜Ｓ３を異るモードでオン、オフすることによってＩＦ信号を選択し、近距離、中距離、及び遠距離ターゲットからの信号をそれぞれのミキサ４−２(1)〜(3)に供給し、別個に処理することによって、ＦＭ−ＡＭ再変換雑音を低減しＳ／Ｎ比を向上させようとするものである。
【００２２】
図９は、Ｓ１〜Ｓ３のオン、オフ動作を示した図である。Ｓ１は近距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択するため、受信された反射波の前端部から約１／３の部分に相当するＩＦ信号を選択すべくｔ₀−ｔ₁間のみオンし、この部分のＩＦ信号のみを第２のミキサ４−２(1)に供給する（近距離モード）。Ｓ２は中距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択するため、受信された反射波の前端部から約２／３の部分に相当するＩＦ信号を選択すべくｔ₀−ｔ₂間のみオンし、この部分のＩＦ信号のみを第２のミキサ４−２(2)に供給する（中距離モード）。Ｓ３は遠距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択するため、受信された反射波の全部分に相当するＩＦ信号を選択すべくｔ₀−ｔ₃間のみオンし、この部分のＩＦ信号のみを第２のミキサ４−２(3)に供給する（遠距離モード）。なお、ｔ₀−ｔ₃の区間は、（ｄ）に示す受信タイミングの区間と同じである（受信タイミングの区間については、図４（ｃ）参照）。
なお、スイッチ制御部Ｃｔｒ１〜Ｃｔｒ３は、ＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの信号に基いて別々のモードでスイッチＳ１〜Ｓ３をオン、オフ制御する。
【００２３】
上記のように、ターゲットの距離に応じて反射波に含まれる信号を選択して供給しているので、受信タイミング期間に入力する反射波をすべて供給する場合より信号に含まれるＦＭ−ＡＭ変換雑音を減らすことができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
上記説明では、スイッチを３つ設けたが、距離に応じて適宜設けてもよい。例えば、近距離モード用と遠距離モード用の２つでもよく、あるいは近距離から遠距離を４つ以上のモードに分けてもよい。また、選択すべき反射波を１／３に区切って分けたが、これは単なる一例であり、例えば近距離、中距離、及び遠距離ターゲットからの信号を選択できるように分けられればよい。
【００２４】
図７に示されているように、方向性結合器３で分岐され第１のミキサ４−１に加えられる信号は、受信タイミングの区間と関係なく常時出力される。しかし、本発明では第２のミキサ４−２に供給されて処理されるのは選択された信号だけであり、図９（ｃ）に示すように最大でもｔ₀−ｔ₃の区間しか選択されず、区間Ｔ₀の間はＦＭ−ＡＭ変換雑音を含んだ分岐部からの送信信号は供給されないため、その分雑音は低減される。
【００２５】
図１０は、図９に示したＳ１〜Ｓ３のオン、オフ動作の変形例を示した図である。Ｓ１は近距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択するため、受信された反射波の前端部から約１／３の部分に相当するＩＦ信号みを選択すべくｔ₀−ｔ₁間のみオンし（ａ）、この部分のＩＦ信号のみを第２のミキサ４−２(1)に供給する（近距離モード）。Ｓ２は中距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択するため、受信された反射波の前端部から約１／３〜約２／３の部分に相当するＩＦ信号みを選択すべくｔ₁−ｔ₂間のみオンし（ｂ）、この部分のＩＦ信号のみを第２のミキサ４−２(2)に供給する（中距離モード）。Ｓ３は遠距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択するため、受信された反射波の前端部から約２／３〜約３／３の部分に相当するＩＦ信号を選択すべくｔ₂−ｔ₃間のみオンし（ｃ）、この部分のＩＦ信号のみを第２のミキサ４−２(3)に供給する（遠距離モード）。なお、（ｄ）は受信タイミングの区間である。
【００２６】
〔実施例２〕
図１１は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例２の構成を示した図である。複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)、フィルタ５−１〜３、Ａ／Ｄ変換器６−１〜３を設けた点は図７に示された構成と同じである。しかし、この実施例では複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)のそれぞれが、異なるローカル信号でＩＦ信号をダウンコンバートし、これによってＩＦ信号から取り出す距離信号成分を選択し、ＤＳＰにおいて近距離、中距離、及び遠距離ターゲットからの信号を別個に処理している点が異なる。
Ｓ１〜Ｓ３はＯＳＣ９と複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)のそれぞれの間に接続され、制御部Ｃｔｒ１〜Ｃｔｒ３によってそれぞれ異るモードでオン、オフ制御される。そして、Ｓ１〜Ｓ３がオンとなったときに複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)のそれぞれがＩＦ信号をダウンコンバートする。Ｓ１〜Ｓ３は制御部Ｃｔｒ１〜Ｃｔｒ３によってそれぞれ異るモードでオン、オフ制御されるので、複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)は異るモードのローカル信号でＩＦ信号をダウンコンバートする。制御部Ｃｔｒ１〜Ｃｔｒ３はＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの信号に基いてＳ１〜Ｓ３をオン、オフ制御する。
【００２７】
図１１のＳ１〜Ｓ３をオン、オフするタイミングは図９に示されたものと同じである。図９（ａ）に示すように、ミキサ４−２(1)が近距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号をダウンコンバートするため、受信区間の前端部から約１／３に相当するデューティ比のローカル信号を生成すべくＳ１をｔ₀−ｔ₁間のみオンする（近距離モード）。ミキサ４−２(2)が中距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号をダウンコンバートするため、受信区間の前端部から約２／３に相当するデューティ比のローカル信号を生成すべくＳ２をｔ₀−ｔ₂間のみオンする（中距離モード）。ミキサ４−２(3)が遠距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号をダウンコンバートするため、受信区間の全体の部分に相当するデューティ比のローカル信号を生成すべくＳ３を受信タイミング区間であるｔ₀−ｔ₃の間オンする（遠距離モード）。
【００２８】
図１１のＳ１〜Ｓ３をオン、オフするタイミングを図１０に示されたものと同じとすることもできる。図１０（ａ）に示すように、ミキサ４−２(1)が近距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号をダウンコンバートするため、受信区間の前端部から約１／３に相当デューティ比及び位相のローカル信号を生成すべくＳ１をｔ₀−ｔ₁間のみオンする（近距離モード）。ミキサ４−２(2)が中距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号をダウンコンバートするため、受信区間の前端部から約１／３〜約２／３に相当するデューティ比及び位相のローカル信号を生成すべくＳ２をｔ₁−ｔ₂間のみオンする（ｂ）（中距離モード）。ミキサ４−２(3)が遠距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号をダウンコンバートするため、受信区間の前端部から約２／３〜約３／３に相当するデューティ比及び位相のローカル信号を生成すべくＳ３をｔ₂−ｔ₃の間オンする（ｃ）（遠距離モード）。（ｄ）は受信タイミングの区間である。
なお、図１０に示されたものはデューティ比はすべて同じで位相のみが異る。
【００２９】
〔実施例３〕
図１２は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例３の構成を示した図である。複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)、フィルタ５−１〜３、Ａ／Ｄ変換器６−１〜３を設けた点は図７に示された構成と同じである。本実施例では切替スイッチＳを設け、これを切り替えて複数の第２のミキサ４−２(1)〜(3)のそれぞれに接続する構成となっている。そして、切替スイッチが第２のミキサ４−２(1)〜(3)のそれぞれに接続するタイミングを制御することによって、ＩＦ信号を異るモードで選択し、第２のミキサ４−２(1)〜(3)のそれぞれに供給している。
【００３０】
図１３は図１２に示されたＳＷを切り替えるタイミングを説明するための図である。切替スイッチＳの切替は切替制御部（ＳＷｃ）１０によって制御され、ＳＷｃ１０はＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの変調信号に基いてＳの切替のタイミングを制御する。
図１３において、（ｂ）は受信タイミングの区間を表しており、（ａ）はＳが切り替わるタイミングを表している。Ｓは受信タイミングの区間の前端部から約１／３のｔ₀−ｔ₁間のみミキサ４−２(1)に接続し、近距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択してダウンコンバートする。次に、Ｓは受信タイミングの区間のうち前端部から約１／３〜約２／３のｔ₁−ｔ₂間のみミキサ４−２(2)に接続し、中距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択してダウンコンバートする。次に、Ｓは受信タイミングの区間のうち前端部から約２／３〜約３／３のｔ₂−ｔ₃間のみミキサ４−２(3)に接続し、遠距離ターゲットからの信号を含むＩＦ信号を選択してダウンコンバートする。
【００３１】
〔実施例４〕
図１４は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例４の構成を示した図である。この実施例では、モード切替部（ＭＤｓｗ）１１を設け、切替選択されたモードに基いてＳのオン、オフを制御するようにしたものである。
この実施例では、ＭＤｓｗ１１によって切替選択されたモード、例えば、近距離モード、中距離モード、遠距離モードに応じて、スイッチＳのオン、オフのタイミングを変化させる。
【００３２】
各モードによるＳのオン、オフのタイミングは、図９に示されたものと同じである。ＭＤｓｗ１１はＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの変調信号に基いて制御する。
上記モードの切替は、ターゲットの距離に基いて行うことができる。例えば、ターゲットが近距離であれば近距離モードにする。また、近距離モード、中距離モード、遠距離モードの順に周期的に切り替えることもできる。
なお、各モードのＳのオン、オフのタイミングを，図１０に示されたオン、オフのタイミングで行ってもよい。
【００３３】
〔実施例５〕
図１５は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例５の構成を示した図である。この実施例では、モード切替部（ＭＤｓｗ）１１を設け、ＭＤｓｗ１１によって切替選択されたモードに基いてＳのオン、オフを制御し、第２のミキサ４−２でＩＦ信号をダウンコンバートするローカル信号を制御するようにしたものである。
この実施例では、ＭＤｓｗ１１によって切替選択されたモードに基き、第２のミキサ４−２がＩＦ信号をダウンコンバートするローカル信号を、スイッチＳをオン、オフすることによって制御し、これによってダウンコンバートするＩＦ信号から取り出す距離信号を選択し、近距離、中距離、又は遠距離ターゲットからの信号を別個に処理している。
上記モードの切替は、ターゲットの距離に基いて行うことができる。例えば、ターゲットが近距離であれば近距離モードにする。また、近距離モード、中距離モード、遠距離モードの順に周期的に切り替えることもできる。
なお、ＭＤｓｗ１１はＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの信号に基いてＳを制御する。
Ｓのオン、オフのタイミングは実施例４の場合と同じである。即ち、図９、又は図１０に示したタイミングで行われる。
【００３４】
〔実施例６〕
図１６は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例６の構成を示した図である。この実施例は図１４に示した実施例４の変形であり、モード切替器１１の代わりに特定のモードによるモード制御部（ＭＤ）１２を設け、特定のモードに基いてＳのオン、オフを制御するようにしたものである。
例えば、特定のモードとしてＭＤ１２を近距離モードの制御器とすれば、Ｓのオン、オフのタイミングは、図９（ａ）、又は図１０（ａ）に示されたタイミングとなる。また、ＭＤ１２を中距離モードの制御器とした場合には、図９（ｂ）又は図１０（ｂ）に示されたタイミングでＳＷがオン、オフされ、遠距離モードの制御器とした場合には、図９（ｃ）又は図１０（ｃ）に示されたタイミングでＳがオン、オフされる。
なお、ＭＤ１２はＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの信号に基き、特定のモードでＳを制御する。
【００３５】
〔実施例７〕
図１７は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例７の構成を示した図である。この実施例は、図１５に示した実施例５の変形であり、モード切替器１１の代わりに特定のモードによるモード制御部（ＭＤ）１２を設け、特定のモードに基いてＳのオン、オフを制御するようにしたものである。
例えば、特定のモードとしてＭＤ１２を近距離モードの制御器とすれば、Ｓのオン、オフのタイミングは、図９（ａ）、又は図１０（ａ）に示されたタイミングとなる。また、ＭＤ１２を中距離モードの制御器とした場合には、図９（ｂ）又は図１０（ｂ）に示されたタイミングでＳがオン、オフされ、遠距離モードの制御器とした場合には、図９（ｃ）又は図１０（ｃ）に示されたタイミングでＳがオン、オフされる。
なお、ＭＤ１２はＯＳＣ９からの周波数ｆ_swの信号に基き、特定のモードでＳＷを制御する。
【００３６】
〔実施例８〕
図１８は本発明による送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの実施例８によるフィルタの特性を示した図である。実施例８は、図７、図１１、図１２に示された構成の送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダにおいて、各ミキサにそれぞれ設けられたフィルタの特性を各モードに合わせて変えることによって、ＦＭ−ＡＭ変換雑音を効率良く低減するものである。
【００３７】
図１８に示すフィルタの特性において、（ａ）は近距離ターゲットからの信号を含むビート信号のためのフィルタの特性であり、（ｂ）は中距離ターゲットからの信号を含むビート信号のためのフィルタの特性であり、（ｃ）は遠距離ターゲットからの信号を含むビート信号のためのフィルタの特性である。雑音は近距離ターゲットからの信号を含むビート信号に多く含まれている。そのため、（ｂ）及び（ｃ）に示されているように、中距離用フィルタ及び遠距離用フィルタの特性を、ビート信号の低周波成分をカットする特性とし、近距離ターゲットからの信号をカットし、そこに含まれる雑音を除去している。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、送受共用ＦＭ−ＣＷレーダにおいて、近距離、中距離、遠距離等、ターゲットの距離に応じて、信号を別々に処理しているのでＦＭ−ＡＭ変換雑音を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ターゲットとの相対速度が０である場合のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。
【図２】ターゲットとの相対速度がｖである場合のＦＭ−ＣＷレーダの原理を説明するための図である。
【図３】１アンテナ方式送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの構成の例を示した図である。
【図４】送信、受信等のタイミングを示した図である。
【図５】図３に示した１アンテナ方式送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの構成の一部を示した図である。
【図６】変調信号ＶT、変調信号発生器からの出力周波数ｆと出力Ｐ、ミキサの出力電圧Ｖｄの関係を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１の構成を示した図である。
【図８】反射波のどの部分に近距離、中距離、遠距離ターゲットからの信号が含まれているかを示した図である。
【図９】近距離、中距離、遠距離ターゲットからの信号を受信するための、スイッチＳ１〜Ｓ３のオン、オフ動作を示した図である。
【図１０】近距離、中距離、遠距離ターゲットからの信号を受信するための、スイッチＳ１〜Ｓ３のオン、オフ動作を示した図である。
【図１１】本発明の実施例２の構成を示した図である。
【図１２】本発明の実施例３の構成を示した図である。
【図１３】図１２に示されたスイッチＳを切り替えるタイミングを説明するための図である。
【図１４】本発明の実施例４の構成を示した図である。
【図１５】本発明の実施例５の構成を示した図である。
【図１６】本発明の実施例６の構成を示した図である。
【図１７】本発明の実施例７の構成を示した図である。
【図１８】本発明の実施例８の構成を示した図である。
【符号の説明】
１…変調信号発生器
２…電圧制御発信器
３…方向性結合器
４−１…第１のミキサ
４−２…第２のミキサ
５…フィルタ
６…Ａ／Ｄ変換器
７…ディジタル信号処理部
８…送受信切替スイッチ
９…送受信切替信号発生器
１０…切替制御部
１１…モード切替部
１２…モード制御部
ＡＴＲ…送受信アンテナ
Ｓ…スイッチ
Ｃｔｒ…制御部

Claims

送受信切替信号発生器からの信号による時分割制御により送受信が切り替えられる送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、
受信信号から生成されたＩＦ信号を前記送受信切替信号発生器からのローカル信号でダウンコンバートするミキサと、
前記ミキサのＩＦ信号入力側に設けられたスイッチと、
前記スイッチをターゲットまでの距離に応じてオン、オフのデューティ比又は位相が異なるモードでオン、オフ制御するスイッチ制御部と、を備え、
前記スイッチがオン、オフ制御されて、前記ＩＦ信号が前記異なるモードに従って前記ミキサに供給されることを特徴とする送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置。
送受信切替信号発生器からの信号による時分割制御により送受信が切り替えられ送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置であって、
受信信号から生成されたＩＦ信号を前記送受信切替信号発生器からのローカル信号でダウンコンバートするミキサと、
前記ミキサのローカル信号入力側に設けられたスイッチと、
前記スイッチをターゲットまでの距離に応じてオン、オフのデューティ比又は位相が異なるモードでオン、オフ制御するスイッチ制御部と、を備え、
前記スイッチがオン、オフ制御されて、前記ローカル信号が前記異なるモードに従って前記ミキサに供給されることを特徴とする送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置。
前記スイッチは、前記異なるオン、オフにおいて、前記受信信号の受信期間の開始端部でオンしてからオフされるまでの長さを異ならせ、又はオン、オフ間の長さを一定とし前記受信信号の受信期間においてオンする位置を異ならせた前記モードでオン、オフ制御されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダ装置。
送受信切替信号発生器からの信号による時分割制御により送受信が切り替えられる送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの信号処理方法であって、
ターゲットからの反射波を受信した受信信号と送信信号に基づいてＩＦ信号を生成するステップと、
受信信号から生成されたＩＦ信号をターゲットまでの距離に応じてオン、オフのデューティ比又は位相が異なるモードで選択するステップと、
該異なるモードで選択されたＩＦ信号をそれぞれミキサによって前記送受信切替信号発生器からのローカル信号でダウンコンバートするステップと、
を含むことを特徴とする送受信共用ＦＭ−ＣＷレーダの信号処理方法。