JP4264352B2 - 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と同一でも良い。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。ＤＥ１９９ ２６ ７８７によるレーダ装置においても、ＵＳ ６，０６７，０４０によるレーダ装置においても、ジェネレータ信号は先ず受信スイッチ／パルス変調器に達する。

発明の利点
本発明による措置を用いることにより受信側の１つまたは複数のミキサの連続的な制御が可能であり、このことはレーダパルスの変更ないしレーダパルスのサンプリングがミキサないしミキサの動作点に不利に影響することはないという利点を有する。

ミキサは直接に高周波源から連続的に制御されるので、ＤＥ１９９ ２６ ７８７及びＵＳ ６，０６７，０４０による解決手段に比べ、ＬＯ（局部発振器）変調器またはＬＯ高周波スイッチが省略され、ＬＯパルスは存在しない。したがってパルス変調器の変更、ないしパルス変調器の制御はミキサないしミキサの動作点には作用しない。

本発明によるパルスレーダ装置は簡単なやり方で複数の受信経路に拡張することができ、ここで受信側のミキサを制御するための高周波源は１つだけ設けられていればよい。

複数の受信経路を備えた構成によって種々の距離セルを同時に評価することができる。動作様式をフレキシブルに変更することができる。すなわち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。
−受信領域におけるデューティ比を１にする（純粋なパルスドップラレーダ）。
−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。
−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２つのミキサ４及び５に直接到達する。これらのミキサの別の入力側は電力分配器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。この実施例では、レーダ装置のＩ／Ｑ（同相／直角位相）能力を達成するために、２つのミキサ４及び５が設けられている。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。Ｉ／Ｑ能力を省略しようとするのであれば、１つのミキサで十分である。勿論この場合にはモジュール８及び９も必要ない。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）。

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。２つのミキサ４及び５には共通のパルス変調器７が配属されており、この共通のパルス変調器７はアンテナ６と別の信号分配器９との間の受信経路に配置されている。このパルス変調器７の制御はパルス信号源１１１から遅延回路２１１及び受信ゲート回路２１２を介して行われる。

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１ＭＨｚから１ＧＨｚ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ブランチ及び評価ブランチ）。ミキサ４ないし必要に応じてミキサ５も、反射されたレーダパルスを伝播させない、したがって対象解像度を落とさないようにするために、同様に１ＧＨｚのＺＦ帯域幅を有する必要がある。

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２１１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。

サンプラ４１３及び４１４に対するサンプリングパルスの処理並びにパルス変調器３及び７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。

本発明によるパルスレーダ装置のアーキテクチャによって以下のさらなる利点が生じる：
ＣＷ信号としての高周波源１の信号が恒常的にミキサ４ないし５に印加され、またＳＲＲのようにパルス化されないことによって、雑音指数を実質的に改善することができ、したがって検出領域を効率的に拡張できる。さらには、パルス変調器／パルス変調スイッチが前置接続されることによってミキサの動作点が不利にずれることはない。

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。しかしながら本発明のさらに別の実施形態を示すために、図４に示された受信経路は図２及び図３とは異なり以下の相違点を有する。すなわち、受信側の共通のパルス変調器７の代わりに各ミキサ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６１を有しても良く、またはそれぞれ別個の受信アンテナ６１、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８１、８２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（純粋なパルスドップラレーダ）。
−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、ターゲットを発見するための相応のアルゴリズムを用いて、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。

従来技術によるパルスレーダ機構の概略図である。 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有す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。

Claims (2)

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、
   連続的に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、他方では前記高周波源（１）の連続的な信号によって別個に制御される２つのミキサ（４、５）と前記第１の信号分配器（２）及び第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２つのミキサ（４、５）は、電力分配器（９）及び受信側のパルス変調器（７）を介して、対象において反射されたレーダパルスからなる少なくとも１つの受信信号を受信する受信アンテナ（６）と接続されており、
   前記受信側のパルス変調器（７）は受信側のパルス信号源（１１１）及び遅延回路（２１１）によって制御され、
   前記送信側のパルス変調器（３）は送信側のパルス信号源（１０）によって制御され、該送信側のパルス信号源（１０）の反復周波数及び／又はパルス持続時間は雑音余裕度を高めるために可変であることを特徴とする、パルスレーダ装置。
2. 別の受信アンテナ（６２、６２、．．．）、別の受信側のミキサ（４１、５１、．．．）、別の受信側のパルス変調器（７１１、７２２、．．．）、別の信号分配器（８１、８２、．．．）、別の電力分配器（９１）、別の遅延回路（２１１、２２１）及び別の受信側のパルス信号源（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記載のパルスレーダ装置。

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