JP4387383B2

JP4387383B2 - 単一円偏波アンテナを備えたレーダーシステム

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Publication number: JP4387383B2
Application number: JP2006192371A
Authority: JP
Inventors: 相旭權; 聖 ▲チョル▼ 洪; 寅相宋; 東均金; 汀根金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2009-12-16
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Description

本発明は、円偏波を用いたレーダーシステムに関し、詳細には単一円偏波アンテナを用いて円偏波信号を送受信できる超小型、高感度レーダーシステムに関する。

レーダーシステムとは、アンテナを用いて電波を自由空間（ｆｒｅｅｓｐａｃｅ）に放射したあと、目標物体から反射されてくる電波を受信することによって、目標物体との距離、位置などを検知するシステムのことである。かかるレーダーシステムは、軍事用レーダーや気象観測用レーダーのように大型システムにて具現されることも可能であるが、最近になって車の後面を検知する後面検知器のような一般人が使用できる小型システムにも具現されている。

レーダーシステムは、電波を送受信するためにアンテナを必需的に用いる。アンテナは偏波特性に応じて、直線偏波アンテナと円偏波アンテナとに区分される。直線偏波アンテナとは、電界（Ｅ−ｆｉｅｌｄ）が電波の進行方向と直角方向に、直線状のベクトル軌跡をなしながら進行する直線偏波（ＬｉｎｅａｒｌｙＰｏｌａｒｉｅｄＷａｖｅ：ＬＰ）を送受信するアンテナを意味する。円偏波アンテナとは、電界が振動平面上で回転しながら円型バネ模様の軌跡をなしながら進行する円偏波（ＣｉｒｃｕｌａｒｌｙＰｏｌａｒｉｚｅｄＷａｖｅ：ＣＰ）を送受信するアンテナのことを意味する。円偏波は、波が右側に回転しながら進行する右旋円偏波（ｒｉｇｈｔ−ｈａｎｄｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｗａｖｅ：ＲＨＣＰ）と、左側に回転しながら進行する左旋円偏波（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｗａｖｅ：ＬＨＣＰ）とに大分される。

円偏波アンテナを使用する場合、送信信号を左旋円偏波形態に出力すると、目標物体に反射されるとき偏波特性が変わって右旋円偏波となる。したがって、送信アンテナに左旋円偏波アンテナを用いる場合、受信アンテナは右旋円偏波アンテナを使用することによって目標物体で反射される信号が受信できる。このように、円偏波アンテナを使用するレーダーシステムの場合、偏波特性が反対である２つのアンテナを使用しなければならない。しかしながら、２つのアンテナを用いると、レーダーシステムのサイズが極めて大きくなる不都合がある。したがって、従来には小型レーダーシステムを具現するためには１つの直線偏波アンテナを用いることが一般的であった。

１つの直線偏波アンテナを用いる場合、送信信号および受信信号間の干渉問題が発生する。これを防止するために、送信端および受信端を隔離させることのできるサキューレーター（ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）やカプラ（ｃｏｕｐｌｅｒ）を使用する。
サーキュレーターを使用する場合、ミリメートル波（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−ｗａｖｅ）帯域のように、高い周波数帯域では送信端および受信端間の隔離度が低くなるので、高い出力電力を有する送信端の信号が受信端に流れ込んでしまう。これによって、レーダーシステムの受信感度が低下し、微弱な受信信号の検出が難しくなる。また、送信端の大きい漏れ信号（Ｌｅａｋａｇｅｓｉｇｎａｌ）により、受信端の雑音指数が悪化してしまう問題もある。さらに、受信端を構成している低雑音増幅器やミキサーが飽和してしまい、レーダーシステム全体の特性を劣化させる問題点も抱えている。

一方、カプラを使用すると、カプラの一方のポートを５０Ωのような抵抗で終端させることから、送信電力の半分が終端抵抗にて消耗されてしまう。さらに、受信される場合にも半分の電力が送信端に流れ込むので、理論的には６ｄＢの電力損失が発生する。ミリメートル波帯域で動作する回路の場合、周波数特性を高めるためにサイズの小さい素子を使用するので、高い出力を獲得し難い。したがって、６ｄＢ程度の電力損失が発生すると、ミリメートル波帯域のレーダーシステムの性能に深刻な影響を及ぼすだけでなく、レーダーシステムの信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ：ＳＮＲ）特性を劣化させる恐れがある。

図１Ａおよび図１Ｂは、直線偏波アンテナを使用する従来のレーダーシステムの短所を説明するための模式図である。同図は、目標物体から反射されてくる過程にて信号が回転するとき信号の減衰が発生する。つまり、図１Ａでは、パッチアンテナ（Patch Antenna）から電界強度がＥの電波が受信端である車に送信される。このとき、受信端側において、垂直方向にＥのサイズを有する信号が右側にθ角だけ回転した場合、受信端を介して受信される受信信号のサイズはＥｃｏｓθに減少される。このことによって、レーダーシステムの受信感度は落ちてしまう。

図１Ｂは、向かい合う２つのレーダーシステムが存在する場合を示している。各受信端である車からは、互いに送信信号が送信されている。ここで、各レーダーシステム間の送信信号が目標物体から反射される信号より極めて大きいので、妨害電波の役割を行なうこととなる。よって、このようなセルフミキシングのために、願望する信号を受信し難い問題を抱えている。
特開２００１−０５３６３８号公報特開平７−１３４１７５号公報韓国公開特許２００４−０３９５１２号明細書韓国公開特許１９９９−００５１5３号明細書

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、１つの円偏波アンテナを用いることによって受信感度が向上されると同時に、小型化を具現できるレーダーシステムを提供することにある。
本発明の更なる目的は、１つの円偏波アンテナを用いて高感度および小型化を具現でき、送信過程の漏れ信号を用いて受信信号を変換することによってセルフミキシングによる不具合が防止されるレーダーシステムを提供することにある。

前述した目的を達成するための本願第１発明に係るレーダーシステムは、所定の送信信号を生成する送信端と、前記送信信号を円偏波信号の形態に放射した後、反射信号を受信する円偏波アンテナと、前記円偏波アンテナから受信される受信信号を前記送信信号と隔離させて出力する偏波器と、前記偏波器から出力される受信信号を受信する受信端と、を含む。

本発明によると、円偏波アンテナは、受信信号及び送信信号をともに受信する。このとき、偏波器では、受信信号と送信信号とを隔離するため、受信信号を確実に検出することができる。また、円偏波アンテナを用いることによって受信感度を高めることができる。さらに、受信信号を前記送信信号と隔離させるため、妨害電波の影響を減らすことができる。また、１つの円偏波アンテナを用いて信号が送受信されることによって、レーダーシステムのサイズを小型に具現できる。

本願第２発明は、第１発明において、前記送信信号および受信信号は反対方向で円型に偏波される。
円偏波アンテナを用いる場合、送信信号は、目標物体にぶつかり反射することにより、偏波方向が反対方向に変わる。本発明では、このように互いに偏波方向が異なる信号を送受信することができる。

本願第３発明は、第１発明において、前記偏波器が、前記送信信号および受信信号間の位相差が９０°になるよう、前記送信信号および受信信号を互いに隔離させる。送信信号及び受信信号の位相差を９０度とすることで、これらの信号を互いに分離することができる。
本願第４発明は、第３発明において、前記送信端は、前記送信端が、前記送信信号を生成する発振器と、前記発振器で生成された送信信号をカップリングし、前記送信信号から所定の漏れ信号を抽出するディレクショナルカプラと、前記送信信号を増幅し、前記偏波器に伝送する電力増幅器と、を含む。

本願第５発明は、第４発明において、前記受信端が、前記偏波器により受信される受信信号を増幅する低雑音増幅器と、前記ディレクショナルカプラで抽出された漏れ信号を受信し、前記低雑音増幅器にて増幅された受信信号および前記漏れ信号をミキサーし所定周波数信号を出力するミキサーと、前記ミキサーにより生成された出力信号をフィルタリングするフィルタと、を含む。

本願第６発明は、第１発明において、前記偏波器が、ディレクショナルカプラ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒ）、ランゲカプラ（ｌａｎｇｅｃｏｕｐｌｅｒ）、およびブランチラインカプラ（ｂｒａｎｃｈ−ｌｉｎｅｃｏｕｐｌｅｒ）のいずれか１つのカプラを有することができる。
本願第７発明は、第５発明において、前記ミキサーが、発振器から信号を入力するゲート端子および受信信号と漏れ信号を入力するドレイン端子を含むトランジスタと、ＲＦ信号が出力端から流出されることを遮断するＲＦチョークとして動作するインダクターと、トランジスタのゲートにバイアス電圧をかける抵抗および電源と、を含むことを特徴とする。

本願第８発明は、本発明の他の実施形態に係るレーダーシステムは、所定の送信信号を生成する送信端と、前記送信信号を円偏波信号状に放射した後、反射信号を受信する円偏波アンテナと、前記円偏波アンテナで受信される受信信号を前記送信信号と隔離させて後端に出力する偏波器と、前記偏波器から出力される受信信号受信し、前記送信端から漏れる漏れ信号を所定のミキサースイッチング信号として使用し、前記受信信号を所定の周波数信号に切替えた後出力する受信端と、を含む。

本願第９発明は、第８発明において、前記送信信号および受信信号は反対方向で円型に偏波されることを特徴とする。
本願第１０発明は、第８発明において、前記偏波器が、前記送信信号および受信信号間の位相差が９０°になるよう、前記送信信号および受信信号を互いに隔離させることができる。

本願第１１発明は、第１０発明において、前記送信端が、前記送信信号を生成する発振器と、前記発振器で生成された送信信号を増幅させる電力増幅器と、を含む。
本願第１２発明は、第１１発明において、前記受信端が、前記偏波器を介して伝達される受信信号を増幅する第１増幅器と、前記送信端から漏れる漏れ信号を受信し、前記信号のレベルに増幅する第２増幅器と、前記第２増幅器により増幅された漏れ信号をミキサースイッチング信号に使用し、前記第１増幅器により増幅された受信信号を所定の周波数信号に変換した後出力するＳＥＭ（ＳｉｎｇｌｅＥｎｄｅｄＭｉｘｅｒ）と、前記ＳＥＭの出力信号をフィルタリングするフィルタと、を含む。

本願第１３発明は、第８発明において、前記偏波器が、ディレクショナルカプラ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒ）、ランゲカプラ（ｌａｎｇｅｃｏｕｐｌｅｒ）、およびブランチラインカプラ（ｂｒａｎｃｈ−ｌｉｎｅｃｏｕｐｌｅｒ）のいずれか１つのカプラを有することができる。
本願第１４発明は、第１２発明において、前記ＳＥＭが、発振器から信号を入力するゲート端子と、受信信号及び漏れ信号を入力するドレイン端子とを含むトランジスタと、ＲＦ信号が出力端から流出されることを遮断するＲＦチョークとして動作するインダクターと、トランジスタのゲートにバイアス電圧をかける抵抗および電源と、を含むことを特徴とする。

本発明によると、円偏波アンテナを用いることによって受信感度を高めると同時に、妨害電波の影響を減らすことができる。また、１つの円偏波アンテナを用いて信号が送受信されることによって、レーダーシステムのサイズを小型に具現できる。さらにミリメートル波のような高い周波数帯域にてカプラを用いる従来のレーダーシステムに比べて電力減衰が節減され、高い電力の効率を有することができる。また、送信過程において発生する漏れ信号をミキサーのスイッチング信号に使用することから、セルフミキシング現象によるＤＣ−オフセットを防止できる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図２は、本発明の一実施の形態に係るレーダーシステムの構成を示す模式図である。同図によると、レーダーシステムは、円偏波アンテナ１１０、偏波器１２０、送信端１３０、および受信端１４０を含んでなる。
送信端１３０は、外部に放射する送信信号を生成する役割を行なう。送信端１３０は発振器１３１、ディレクショナルカプラ１３２、電力増幅器１３３を含んでなる。発振器１３１は、所定周波数の送信信号を生成した後、ディレクショナルカプラ１３２に出力する。ここで、送信端１３０の送信信号のうちある程度が受信端１４０に漏れこんでしまう。ディレクショナルカプラ１３２は、漏れ混む漏れ信号を抽出する。具体的には、発信器１３１から受信した送信信号をカップリングし、所定電力の漏れ信号を抽出する。一方、ディレクショナルカプラ１３２を介した送信信号は、電力増幅器１３３により所定信号レベルのサイズに増幅される。これによって、偏波器１２０の第１ポート１２１に入力される。

なお、カップリングとは、独立された空間もしくは線路間で電/磁界的に交流信号エネルギーが相互伝達される現象である。より詳細には、ＲＦは基本的に高周波、しかも外部電子波によく放射される周波数信号を扱っている。そのため、線路でエネルギーが電子波にＥ.Ｈ fieldの形で少しずつ放出し始め、隣接する線路同士に相互に放出された信号エネルギーが相手の線路に間接又は直接的に流入される現象を意味する。

偏波器１２０は、第１ポート１２１および第２ポート１２２を備える。第１ポート１２１および第２ポート１２２は相異なる波形の円偏波信号を伝達する入出力ポートである。即ち、第１ポート１２１が右旋偏波ポート（ＲｉｇｈｔＨａｎｄｅｄＣｉｒｃｕｌａｒＰｏｌａｒｉｚｅｄＰｏｒｔ：ＲＨＣＰ）である場合であれば、第２ポート１２２は左旋偏波ポート（ＬｅｆｔＨａｎｄｅｄＣｉｒｃｕｌａｒＰｏｒｔ：ＬＨＣＰ）である。一方、第１ポート１２１が左旋偏波ポートであると、第２ポート１２２が右旋偏波ポートとなる。偏波器１２０は、第１ポート１２１を介して送信信号が入力されると、円偏波アンテナ１１０を介して放射する。また、送信信号が目標物体にぶつかって反射した反射信号を、円偏波アンテナ１１０を介して受信信号として受信する。そして、偏波器１２０は、この受信信号を、第２ポート１２２を介して受信端１４０に伝達する。

第１ポート１２１を介して入力された送信信号は偏波器１２０を介して円偏波アンテナ１１０に伝達される。円偏波アンテナ１１０は、送信信号を円偏波の信号状で自由空間（ｆｒｅｅｓｐａｃｅ）に放射する。例えば、円偏波アンテナ１１０は、パッチアンテナ（ｐａｔｃｈａｎｔｅｎｎａ）で具現される。放射された送信信号が目標物体にぶつかると反射されてきて、再度、本レーダーシステム方向に電波される。目標物体から反射される反射信号は偏波方向が反対に変わる。即ち、円偏波アンテナ１１０にて右旋偏波信号の形態で放射すると、反射信号は左旋偏波信号の形態になる。一方、円偏波アンテナ１１０にて左旋偏波信号の形態で放射すると、反射信号は右旋偏波信号の形態になる。偏波方向の変わった反射信号は第２ポート１２２を介して受信端１４０に伝達される。このように、１つの円偏波アンテナを用いて送信信号を放射すると同時に反射されてくる信号をも受信できる。

一方、偏波器１２０は、第１ポート１２１を介して入力される送信信号と、円偏波器アンテナ１１０を介して受信される受信信号と、を互いに隔離する役割をする。詳細には偏波器１２０は、ディレクショナルカプラ、ランゲカプラ、ブランチラインカプラのいずれか１つを含む形態で具現される。これにより、偏波器１２０は送信信号および受信信号間の位相差が９０°になるべく、両信号を互いに隔離させる。

偏波器１２０から信号を受信する受信端１４０は、増幅器１４１、ミキサー１４２、およびフィルタ１４３を含んでなる。増幅器１４１は、円偏波アンテナ１１０を介して受信された微弱な受信信号を所定信号レベルに増幅する。増幅器１４１としては低雑音増幅器を使用することが好ましい。低雑音増幅器は雑音指数がほぼ１．５〜２．５程度になるよう設計された増幅器のことである。

増幅器１４１で増幅された信号はミキサー１４２に入力される。ミキサー１４２は増幅器１４１から受信信号を受信する。さらに、ミキサー１４２は、送信端１３０のディレクショナルカプラ１３２が抽出した漏れ信号を受信する。これにより、受信信号および漏れ信号をミキシングし、所定サイズの周波数信号に増幅させる。詳細には、漏れ信号の周波数を遷移させて受信信号の周波数と一致させて、漏れ信号と受信信号とを合成することによって、受信信号を増幅させる。例えば、漏れ信号の周波数遷移は、例えばＬ（コイル）素子及びＣ（キャパシタ）素子が含まれる回路により構成される。

ミキサー１４２によって増幅され出力される受信信号はフィルタ１４３によってフィルタリングされる。フィルタリングされた信号は基底帯域信号処理部（図示せず）にて信号処理し、目標物体との距離などのようなデータを算出する。これによって、１つの円偏波アンテナ１１０のみを用いてレーダーシステムを具現する。
図３は図２のレーダーシステムにて使用されるミキサー１４２の構成の一例を示す回路図である。なお、図３において、GNDは接地を意味する。同図によると、ミキサー１４２はＭＯＳトランジスタＱを含んでいるが、バイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ：ＢｉｐｏｌａｒＪｕｎｃｔｉｏｎＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて具現することも可能である。ＭＯＳトランジスタＱは発振器１３１からゲート端子を介してＶ_LOが入力され、ドレイン端子を介して受信信号Ｖ_RFおよび漏れ信号Ｖ_TX＿leakageが入力される。インダクターＬは、ＲＦ信号が出力端から流出されることを遮断するＲＦチョーク（ｃｈｏｋｅ）として動作する。抵抗Ｒおよび電源Ｖ_GSは、トランジスタＱのゲートにバイアス電圧をかける部分である。これにより、ミキサー１４２は漏れ信号を用いて受信信号を増幅させると同時に、Ｖ_LO信号をスイッチング信号として使用し、受信信号を所定の周波数信号に変換することによって、ＩＦ（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成する。次に、具体的に説明する。キャパシタＣ１及びＣ２はＡＣ成分を除去するためのキャパシタである。発信器１４１から送信信号が送信されると、キャパシタＣ１でＡＣ成分が除去され、寄生キャパシタＣｐの一端及びトランジスタＱのゲート端子に印加される。一方、受信信号及び漏れ信号は、キャパシタＣ２によりＡＣ成分が除去され、キャパシタＣ２の他端及びトランジスタＱのドレイン端子に印加される。ここで、キャパシタＣ２の他端及びトランジスタＱのドレイン端子には、漏れ信号Ｖ_TX＿leakageと受信信号ＶＲＦとが合成されることで、増幅された受信信号ＶＲＦが印加される。受信信号ＶＲＦは、発振信号ＶＬＯによりトランジスタＱが駆動されるのに応じてＲＦチョークを介してＩＦ信号として出力される。ここで、発振信号ＶＬＯに応答してＩＦ信号が出力されることで、ＩＦ信号の周波数は発振信号ＶＬＯの周波数に応じた信号に変換される。そして、生成されたＩＦ信号はフィルタ１４３に出力される。このように受信信号ＶＲＦが増幅されるため、送信信号の妨害があっても受信信号ＶＲＦを抽出し、目標物体との距離等を算出することができる。

上述の構成により、ミリメートル波のような高い周波数帯域にてカプラを用いる従来のレーダーシステムに比べて電力減衰が節減され、高い電力の効率を有することができる。また、受信信号を送信信号と隔離させるため、妨害電波の影響を減らすことができる。
図４は本発明の実施形態に係るレーダーシステムの構成を示す模式図である。同図によると、本レーダーシステムは円偏波アンテナ２１０、偏波器２２０、送信端２３０、受信端２４０を含んでなる。

円偏波アンテナ２１０および偏波器２２０は、図３に示す実施形態と同じ構成である。即ち、円偏波アンテナ２１０は、送信端２３０で生成された送信信号を円偏波信号形態に自由空間上に放射した後、反射された信号を受信する。
偏波器２２０は、送信信号および受信信号間の位相差を９０°に維持し、両信号を隔離させる。偏波器２２０は、ディレクショナルカプラ、ランゲカプラ、ブランチラインカプラのいずれか１つのカプラとして具現されうる。

送信端２３０は、発振器２３１および電力増幅器２３２を含む。これにより、発振器２３１で生成された信号を電力増幅器２３２で増幅した後、偏波器２２０の第１ポート２２１に出力する。
受信端２４０は、第１増幅器２４１、第２増幅器２４２、ＳＥＭ（ＳｉｎｇｌｅＥｎｄｅｄＭｉｘｅｒ）２４３、およびフィルタ２４４を含んでなる。第１増幅器２４１は偏波器２２０の第２ポート２２２を介して出力される受信信号を増幅する。この場合、低雑音増幅器を用いて第１増幅器２４１を具現することが好ましい。

一方、偏波器２２０の隔離度が低ければ、偏波器２２０から送信信号をアンテナに伝送する過程において漏れ信号が発生する。このような漏れ信号は受信端２４０に流入される。第２増幅器２４２は送信端２３０からの漏れ信号を所定サイズの電力レベル信号に増幅する役割を果す。第２増幅器２４２は可変利得増幅器を用いて具現することが好ましい。もし、第１増幅器２４１のみでも漏れ信号を増幅させることができる場合であれば、第２増幅器２４２は省略可能である。

ＳＥＭ２４３は、可変利得増幅器２４２により増幅された漏れ信号をミキサースイッチング信号（即ち、ローカル発振器入力信号Ｖ_LO）として使用し、受信信号を所定の周波数信号に変換する。
フィルタ２４４はＳＥＭ２４３によって所定の周波数信号に変換された受信信号をフィルタリングする。フィルタ２４４としてローパスフィルタを使用することが好ましい。

図５は図４のレーダーシステムにて使用されるＳＥＭ２４３構成の一例を示す回路図である。なお、図３において、GNDは接地を意味し、Rloadの一端にはバイアス電源が印加される。同図によると、本ＳＥＭ２４３はＭＯＳトランジスタＱを含んで具現されているが、バイポーラトランジスタを用いて具現することが可能である。偏波器２２０から出力される受信信号Ｖ_RFおよび漏れ信号Ｖ_TX＿leakageはＭＯＳトランジスタＱのゲート端子に入力される。Ｃ_by-passは受信信号および漏れ信号の高周波成分を取除くためのキャパシタンスを提供する。即ち、寄生コンデンサーＣ_pにより信号がドレイン端子（ＢＪＴである場合、コレクタ端子）に漏れてもＣ_by-passによって除去できる。抵抗Ｒおよび電源Ｖ_GSはＭＯＳトランジスタＱのゲート端子にバイアス電源を供給する。これによって、漏れ信号をスイッチング信号にして受信信号を所定のＩＦ信号に変換した後、フィルタ２４４に出力する。次に、具体的に説明する。漏れ信号Ｖ_TX＿leakageと受信信号ＶＲＦとが合成されることで、受信信号ＶＲＦが増幅される。増幅された受信信号ＶＲＦは、キャパシタＣ１に印加されＡＣ成分が除去され、キャパシタＣｐの一端及びトランジスタＱのゲート端子に印加される。ここで、トランジスタＱのゲート端子には、漏れ信号Ｖ_TX＿leakageと受信信号ＶＲＦとが合成されることで、増幅された受信信号ＶＲＦが印加される。そして、漏れ信号Ｖ_TX＿leakage及び受信信号ＶＲＦに基づいてトランジスタＱが駆動され、これに応じてＩＦ信号が出力される。よって、ＩＦ信号の周波数は漏れ信号Ｖ_TX＿leakage及び受信信号ＶＲＦの周波数に応じた信号に変換される。そして、生成されたＩＦ信号はフィルタ１４３に出力される。

なお、受信信号Ｖ_RF及び漏れ信号Ｖ_TX＿leakageが寄生キャパシタＣｐの一端に印加されカップリングされた信号が、トランジスタＱのドレイン端子に印加された場合にはＣ_by-passを介して放出される。
このように受信信号ＶＲＦが増幅されるため、送信信号の妨害があっても受信信号ＶＲＦを抽出し、目標物体との距離等を算出することができる。

上述の構成により、ミリメートル波のような高い周波数帯域にてカプラを用いる従来のレーダーシステムに比べて電力減衰が節減され、高い電力の効率を有することができる。また、受信信号を送信信号と隔離させるため、妨害電波の影響を減らすことができる。
一方、図３のミキサー１４２は発振器入力および受信信号入力が相異なる場合である。この場合、トランジスタＱのゲートドレイン端子（ＢＪＴである場合、ベースーコレクタ端子）との間の寄生キャパシタンスＣ_pによってＶ_LO信号―受信信号間に、そしてＶ_LO信号―漏れ信号間にセルフーミキシング（ｓｅｌｆ−ｍｉｘｉｎｇ）が発生する場合が生じる。これにより、セルフーミキシングによるＤＣ−オフセットが発生して基底帯域信号処理部（図示せず）内の増幅器が飽和される恐れがある。具体的に、発振信号ＶＬＯと受信信号ＶＲＦ及びＶ_TX＿leakageとが、寄生キャパシタＣｐの両端に印加されカップリングされる。これにより、例えばトランジスタＱのドレン端子には、発振信号ＶＬＯによりカップリングされた信号が発生し、受信信号ＶＲＦ及びＶ_TX＿leakageが発振信号ＶＬＯの影響を受け、受信信号ＶＲＦを抽出できなくなってしまう。しかし、図５のように、送信端２３０の漏れ信号をスイッチング信号として用いると、セルフーミキシングを防止することが可能となる。つまり、図３のように発振信号ＶＬＯと、受信信号ＶＲＦ及び漏れ信号Ｖ_TX＿leakageと、を異なるノードに入力した場合には、寄生キャパシタＣｐのカップリングによりセルフーミキシングが発生してしまう。しかし、図５に示すように発振信号ＶＬＯを入力せず、漏れ信号Ｖ_TX＿leakageのみをスイッチング信号として用いることで、発振信号ＶＬＯと、受信信号ＶＲＦ及び漏れ信号Ｖ_TX＿leakageと、の間の寄生キャパシタＣｐによるカップリングが生じずセルフミキシングを抑制できる。よって、図５に示すように送信過程において発生する漏れ信号をミキサーのスイッチング信号に使用することから、セルフミキシング現象によるＤＣ−オフセットを防止できる。

以上のように、本発明によると、円偏波アンテナを用いることによって受信感度を高めると同時に、妨害電波の影響を減らすことができる。また、１つの円偏波アンテナを用いて信号が送受信されることによって、レーダーシステムのサイズを小型に具現できる。さらにミリメートル波のような高い周波数帯域にてカプラを用いる従来のレーダーシステムに比べて電力減衰が節減され、高い電力の効率を有することができる。また、送信過程において発生する漏れ信号をミキサーのスイッチング信号に使用することから、セルフミキシング現象によるＤＣ−オフセットを防止できる。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

従来のレーダーシステムの問題点を説明するための模式図。従来のレーダーシステムの問題点を説明するための模式図。本発明の一実施の形態に係るレーダーシステムの構成を示す模式図である。図２のレーダーシステムにおいて使用されるミキサーの構成を示す回路図である。本発明の他の実施形態に係るレーダーシステムの構成を示す模式図である。図４のレーダーシステムにて使用されるＳＥＭの構成を示す回路図である。

符号の説明

１１０，２１０円偏波アンテナ
１２０、２２０偏波器
１３０，２３０送信端
１４０，２４０受信端
１３１，２３１発振器
１３２ディレクショナルカプラ
１３３，２３２増幅器
１４１増幅器
１４２ミキサー
１４３，２４４フィルタ
２４１第１増幅器
２４２第２増幅器
２４３ＳＥＭ（ＳｉｎｇｌｅＥｎｄｅｄＭｉｘｅｒ）

Claims

所定の送信信号を生成する送信端と、
前記送信信号を円偏波信号状に放射した後、反射信号を受信する円偏波アンテナと、
前記円偏波アンテナで受信される受信信号を前記送信信号と隔離させて後端に出力する偏波器と、
前記偏波器から出力される受信信号を受信する受信端と、
を含み、前記受信端が、前記送信端から漏れる漏れ信号をミキサースイッチング信号として使用し、前記受信信号を所定の周波数信号に変換して出力するSEM（Single Ended Mixer）を含むことを特徴とするレーダーシステム。
前記送信信号および受信信号は反対方向で円型に偏波されることを特徴とする請求項１に記載のレーダーシステム。
前記偏波器が、前記送信信号および受信信号間の位相差が９０°になるよう、前記送信信号および受信信号を互いに隔離することを特徴とする請求項１に記載のレーダーシステム。
前記送信端が、
前記送信信号を生成する発振器と、
前記発振器で生成された送信信号を増幅させる電力増幅器と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のレーダーシステム。
前記受信端が、
前記偏波器を介して伝達される受信信号を増幅する第１増幅器と、
前記送信端から漏れる漏れ信号を受信し、前記信号のレベルに増幅する第２増幅器と、
前記ＳＥＭの出力信号をフィルタリングするフィルタと、
をさらに含み、前記SEMは、前記第２増幅器により増幅された漏れ信号をミキサースイッチング信号に使用し、前記第１増幅器により増幅された受信信号を所定の周波数信号に変換した後出力することを特徴とする請求項４に記載のレーダーシステム。
前記偏波器が、ディレクショナルカプラ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒ）、ランゲカプラ（ｌａｎｇｅｃｏｕｐｌｅｒ）、およびブランチラインカプラ（ｂｒａｎｃｈ−ｌｉｎｅｃｏｕｐｌｅｒ）のいずれか１つのカプラを有することを特徴とする請求項１に記載のレーダーシステム。
前記ＳＥＭが、
発振器から信号を入力するゲート端子と、受信信号及び漏れ信号を入力するドレイン端子とを含むトランジスタと、
ＲＦ信号が出力端から流出されることを遮断するＲＦチョークとして動作するインダクターと、
トランジスタのゲートにバイアス電圧をかける抵抗および電源と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載のレーダーシステム。