JP4264351B2 - パルスレーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、殊に自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置に関する。

従来技術
自動車技術ではレーダセンサが車両外のターゲットまでの距離及び／又はそのようなターゲットに関する相対速度を測定するために使用される。ターゲットとしては例えば前方を走行している自動車または駐車された自動車、歩行者、自転車運転者または自動車周辺の建造物が挙げられる。パルスレーダは例えば２４．１２５ＧＨｚで動作し、またストップ・アンド・ゴー、プリクラッシュ、死角検出、駐車補助及び後進走行支援の機能に使用することができる。

図１は従来技術の相関受信器を備えたレーダ機構の概略図を示す。送信器３００はパルス形成部３０２により指示され、アンテナ３０４を介して送信信号３０６を送出する。送信信号３０６はターゲット対象３０８に衝突し、このターゲット対象３０８において反射される。受信信号３１０がアンテナ３１２によって受信される。このアンテナ３１２はアンテナ３０４と同一も良い。アンテナ３１２による受信信号３１０の受信後に、この受信信号は受信器３１４に伝送され、続けてローパスフィルタ及びアナログ／ディジタル変換器を有するユニット３１６を介して信号評価部３１８に供給される。相関受信器における特徴は、受信器３１４がパルス形成部３０２から基準信号３２０を受け取ることにある。受信器３１４によって受信された受信信号３１０は受信器３１４において、基準信号３２０と混合される。相関によって、レーダパルスの送出から受信までの時間遅延に基づき、例えばターゲット対象との距離を推量することができる。

ＤＥ １９９ ２６ ７８７から類似するレーダ機構が公知である。そこでは、送信スイッチが発信器のパルスによってオンオフされ、その結果パルスが持続時間中には発振器から生じ、分岐回路によって送信スイッチへと案内される高周波が送信アンテナに印加される。受信部は同様に発信器の出力信号を受け取る。受信信号すなわち対象において反射されたレーダパルスは、受信スイッチを介してミキサに達する発振器信号と所定の時間窓の間に混合されて評価される。

ＵＳ ６，０６７，０４０も発信器のパルスによってオンオフされる送信スイッチにより動作する。反射されたレーダパルスを受信するためにＩＱ信号に対して別個の経路が設けられている。ここにおいても受信信号は所定の時間窓の間のみ混合されて評価される。

発明の利点
本発明による措置を用いることにより、公知のパルスレーダ装置に比べ性能を向上させることができる。ＵＳ ６，０６７，０４０による解決手段では受信側のパルス変調器またはパルス変調スイッチが、ＬＯ（局部発振器）信号を受信側のＩＱ経路におけるミキサへと分配するための電力分配器の上流側に存在する。このことはマルチ受信システムを実現することができず、また複数の異なる受信セルを同時に評価することが不可能であるので不利である。これに対して本発明による解決手段では、２つの別個に制御可能な受信側のパルス変調器が設けられており、これらのパルス変調器を介して高周波源の連続的な信号を受信側のミキサへとそれぞれ導いて印加することができ、この高周波源の連続的な信号は送信側のパルス変調器も制御する。すなわちここで、ＵＳ ６，０６７，０４０に比べると、受信経路における各ミキサには異なる時点において高周波源の信号を印加することができ、また異なる長さで高周波源の信号を供給することもできる。このようにして異なる動作方式を実現することができ、それに加えこれらの動作方式をさらに迅速且つフレキシブルに変更することができる。そのような変更は、受信側のパルス変調器を制御する遅延回路の遅延時間を可変することによって簡単に実施することができる。複数の動作様式も相互に所定のスキーマに応じて自動的に実行することができる。

２つのパルス変調器／パルス変調スイッチが同時にオンされる場合には、パルスレーダ装置の２つの受信ブランチからなる受信経路は通常の機能性を有する。スイッチが異なる時点に閉じられる、ないしこれらのスイッチが異なる長さの開放時間を有する場合には、マルチ受信システムの全ての可能性を十分に使用することができる。

複数のセットアップ（Einstellung）ないしモードを調節することができる。例えば従来の７ｍの検出領域を、ここで例えば０から４ｍ及び４から７ｍに分割することができる。検出領域を拡大することは必ずしも測定時間の延長と結び付くものではない。一方のチャネルが０から４ｍをカバーし、他方のチャネルが例えば比較的長い測定時間でもって７から１４ｍの領域をカバーする。特別な場合においては、本発明によるレーダ装置は慣例のＩＱ復調器として動作する。さらには距離測定と並行して一方のチャネルがＣＶ（閉成速度）の測定を考慮し、このＣＶ測定は例えば半径方向の速度を検出するために使用することができる。

殊に以下のことが可能である。
−複数の受信チャネルが並行して動作する。
−ＩＱ復調動作と単一動作を実現する。
−複数のアンテナが並行して動作する（マルチ受信原理）。
−送信経路と受信経路とで異なるデューティ比を選択する。
−デューティ比を１にする（純粋なドップラレーダ）。
−レーダパルスを反復周波数及び／又はパルス持続時間で雑音余裕度を高めるために可変する。
−２倍または３倍の送信パルス電力を使用する場合に複数の受信セルを同時に検査する。
−近距離領域においてターゲットが過度に強力である場合には、受信パルスの電力を複数の受信経路に分割することができ、後続の受信信号増幅器は過制御されない。
−ＰＮ符号化を行い、合わせられた距離に対応する受信列が生じる。
−クロスエコー評価を実現する。
−送信経路において２つの直交符号を重畳し、受信側では送信された直交符号のうちの１つを受信経路毎にそれぞれ評価する。

図面
別の図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。ここで、
図２は本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図であり、
図３は共通のパルス処理部を有する本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図であり、
図４は複数の受信経路を有する本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。

実施例の説明
図２に示された本発明によるレーダセンサは高周波源１を有し、この高周波源１は連続的な高周波信号（ＣＷ信号）を供給する。分配回路２の形態の信号分配器を介して、この高周波信号は一方ではレーダパルスを送信アンテナ６１に送出するために送信側のパルス変調器３に到達し、他方では別の信号分配器８を介して受信側の２つのパルス変調器７１及び７２に直接到達する。これらのパルス変調器７１及び７２の出力側はそれぞれミキサ４及び５と接続されている。これらミキサ４及び５の出力側はやはり電力分配器９、例えば３ｄＢ信号分配器を介して受信アンテナ６と接続されている。２つのパルス変調器７１、７２と２つのミキサ４及び５とを有する２つの受信ブランチが設けられており、レーダ装置のＩ／Ｑ（同相／直角位相）能力が達成される。信号分配器９は受信側におけるアンテナ信号の直交成分信号Ｉ及びＱへの分割に使用される。ミキサ４及び５は例えばラットレース・ハイブリッドの形態のバランスミキサとして実現されている（これに関してはそのようなラットレース・ハイブリッドの構造が記載されているＥＰ ６８５ ９ ３０ Ａ１を参照されたい）。パルス変調器７１及び７２を介して高周波源１の連続的な信号をミキサ４及び５にそれぞれ導き印加することができる。送信側のパルス変調器／パルス変調スイッチはパルス信号源１０及び送信ゲート回路１０１を介して制御される。パルス変調器７１及び７２の制御はそれぞれパルス信号源１１及び１２によって別個に行われ、これらのパルス信号源１１及び１２にはそれぞれ遅延回路２１及び２２、並びに受信ゲート回路２１１及び２１２が配属されている。

対象において反射されたレーダパルスがアンテナ６から電力分配器９を介してミキサ４ないし５に到達していると、高周波源１の連続的な信号と反射されたレーダパルスとから、パルス変調器が高周波源の信号を通過させる時間中に、受信パルス（ＺＦ信号）の包絡線が形成される。この混合信号／包絡線は例えば１０ｋＨｚの帯域幅のＺＦ増幅器４１１ないし４１２によって増幅され、受信サンプラ４１３ないし４１４に供給される。このことはＩチャネル及びＱチャネルに対して別個に行われる（Ｉ受信信号及びＱ受信信号に対する別個の受信経路及び評価経路）。受信されたレーダパルスの経過時間を比較できるようにし、この比較から距離情報を得るために、遅延回路２１及び２２が必要である。

所望の距離セルに関するパルス経過時間に対応する、送信パルス生成後の所定の時間後に、広帯域サンプラ４１３ないし４１４に非常に短いサンプリングパルスが印加され、この広帯域サンプラ４１３ないし４１４が選択された距離セルにあるＺＦ増幅器４１１ないし４１２の出力信号をサンプリングする。サンプリングパルスの長さは送信パルス及びＺＦパルス幅のオーダである。このことは、単に相応に遅延される、送信パルスを形成する割合で行われる。遅延時間の変更はＳＲＲ（短距離レーダ）と等しい所望の距離領域のサンプリングを可能にする。サンプラは０とは異なる電圧を検出し、したがって所望の経過時間後にパルスが戻ってきたことを識別する。信号ノイズ比をＳＱＲＴ（ｎ）に比例して改善する干渉性のないパルス積分が可能であり、ここでｎは積分されたパルスの数である。

パルス変調器３、７１及び７２に対する制御パルスの処理を図３のように共通のパルス信号源１００によって共通して行うこともできる。遅延回路２１と２２に対して異なる遅延時間を選択することができるので、ここでもまたパルス変調器７１及び７２を相互に依存せずに制御することができる。勿論、択一的に送信側のパルス変調器３のみが固有のパルス信号源１０を有することができ、この場合受信側のパルス変調器に関しては共通のパルス信号源が設けられている。

図４は複数の受信経路、ここでは特に２つの受信経路を備えた実施例を示す。個々の受信経路は図２または３と同様に構成することができる。図２及び図３と同様に、各ミキサ４、５ないし４１、５１は別個のパルス変調器７１、７２ないし７１１、７２１を有し、このパルス変調器を同一の受信経路の他のそれぞれのミキサに依存せずに相応のパルス信号源１１、１２ないし１１１、１２１、遅延回路２１、２２ないし２１１、２２１及び受信ゲート２１２、２１３ないし２１４、２１５を介して制御することができる。個々の受信経路は共通の受信アンテナを有しても良く、またはそれぞれ別個の受信アンテナ６２、６３を有しても良い。別の受信経路のミキサ４１、５１を全ての受信経路に共通の高周波源１に接続するために、この高周波源１に後置されている別の信号分配器９１、９２が必要である。

少なくとも２つの受信経路と、異なる遅延時間にそれぞれ調節可能な遅延回路２１、２２、２１１、２２１を用いた受信側のパルス変調器７１、７２ないし７１１、７１２の個別の制御とによって異なる動作様式が可能であり、車両ドライバの要求に応じてこれらの異なる動作様式を迅速に切り替えることも可能である。したがって殊に以下のことが可能である。
−複数のチャネル（ミキサ）が並行して動作する。
−複数のアンテナが並行して動作する（マルチ受信原理）。
−送信経路と受信経路とで異なるデューティ比を選択する。
−デューティ比を１とする（純粋なドップラレーダ）。
−送信パルスを反復周波数及び／又はパルス持続時間で殊に雑音余裕度を高めるために可変する。
−Ｉ／Ｑ復調動作と単一チャネル動作を実現する。
−２倍または３倍の送信パルス電力を使用する際に、同一の感度で複数の受信セルを同時に評価する。
−距離セルを受信信号のサンプリングないし除去によって合わせる。
−近距離領域において対象が過度に強力である場合には、受信パルス電力を分割することができ、殊に後続の増幅器は過制御されない。
−クロスエコー評価を実現する。

符号化されたパルス列（ＰＮ符号化）が送出される場合には、受信経路における変調、この場合においては例えば相回転が、合わせられた距離に対応する受信列でもって制御される。このことは誤ったターゲットの抑制に大いに貢献する。チャネルは種々の距離領域を監視する。受信側の機器が隣接する機器のＰＮ符号に合わせられる場合には、クロスエコー評価が可能である。

送信経路においては２つの直交符号を重畳することができ、受信経路毎に送信された直交信号のうちのそれぞれ１つを評価することができる。

送信側及び受信側のパルス信号源１０、１００、１１、１２、１１１、１２１または相互に並んだ受信側だけのパルス信号源１１、１２、１１１、１２１は殊に複数の受信経路において位相的に結合されており、殊に複数の受信セルを同時に監視するために所定の時間関係を達成する。

本発明では複数の動作様式を相互に所定の実行スキーマに応じて調節することができる。このために、それぞれが所定の実行スキーマに応じてレーダパルスの送出及び評価に関する時間窓をその都度設定するパルス信号源及び／又は遅延回路に対する１つの共通の制御回路４００のみが必要である。それぞれの動作様式に関する異なるパラメータを制御回路に設けられているメモリモジュールにロードすることができるか、別個のメモリモジュール４０１から供給することができる。勿論動作様式の制御を対話式に構成することもできる。すなわち、第１の動作様式における評価に依存して、変更されたパラメータを別の動作様式のために設けることができる。

従来技術によるパルスレーダ装置の概略図である。 本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。 共通のパルス処理部を備えた本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。 複数の受信経路を備えた本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。

Claims (3)

1. 自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置において、
   連続的な高周波信号を送出する高周波源（１）を備え、該高周波源（１）は一方ではレーダパルスを送出するために送信側のパルス変調器（３）と第１の信号分配器（２）を介して接続されており、他方では別個に制御可能な２つの受信側のパルス変調器（７１、７２）と前記第１の信号分配器（２）および第２の信号分配器（８）を介して受信経路においてそれぞれ接続されており、
   前記受信側のパルス変調器（７１、７２）を介して前記高周波源（１）の連続的な信号が受信側のミキサ（４、５）それぞれに印加され、
   前記受信側のミキサ（４，５）は電力分配器（９）を介して受信アンテナ（６）と接続されており、一方のミキサ（４）にはＩ（同相）受信信号が供給され、他方のミキサ（５）にはＱ（直角位相）受信信号が供給され、
   前記受信側のパルス変調器（７１、７２）を制御するために２つのパルス信号源（１１、１２）が設けられており、該パルス信号源（１１、１２）は個別の遅延回路（２１、２２）を使用し、
   前記送信側のパルス変調器（３）に対して別個のパルス信号源（１０）が設けられていることを特徴とする、パルスレーダ装置。
2. 自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置において、
   連続的な高周波信号を送出する高周波源（１）を備え、該高周波源（１）は一方ではレーダパルスを送出するために送信側のパルス変調器（３）と第１の信号分配器（２）を介して接続されており、他方では別個に制御可能な２つの受信側のパルス変調器（７１、７２）と前記第１の信号分配器（２）および第２の信号分配器（８）を介して受信経路においてそれぞれ接続されており、
   前記受信側のパルス変調器（７１、７２）を介して前記高周波源（１）の連続的な信号が受信側のミキサ（４、５）それぞれに印加され、
   前記受信側のミキサ（４，５）は電力分配器（９）を介して受信アンテナ（６）と接続されており、一方のミキサ（４）にはＩ（同相）受信信号が供給され、他方のミキサ（５）にはＱ（直角位相）受信信号が供給され、
   前記受信側のパルス変調器（７１、７２）を制御するために共通のパルス信号源（１００）が設けられており、該共通のパルス信号源（１００）は該受信側のパルス変調器（７１、７２）のうちのそれぞれ１つのための別個の遅延回路（２１、２２）とそれぞれ接続されており、
   前記送信側のパルス変調器（３）に対して別個のパルス信号源（１０）が設けられていることを特徴とする、パルスレーダ装置。
3. 別の受信アンテナ（６３．．．）、別の受信側のミキサ（４１、５１）、別の受信側のパルス変調器（７１１、７２１）、別の信号分配器（９１、９２）、別の遅延回路（２１１、２２１）及び別のパルス信号源（１１１、１２１）を有する少なくとも１つの別の受信経路が設けられている、請求項１または２記載のパルスレーダ装置。

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