JP4390325B2

JP4390325B2 - Radar apparatus and transmission / reception switching method

Info

Publication number: JP4390325B2
Application number: JP26589699A
Authority: JP
Inventors: 智彦玉置
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP2001091638A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーダ装置及び送受信切り換え方法に係わり、特に１つのアンテナを送受信に共用するレーダ装置と、アンテナの送受信を切り換える方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年自動車走行時の安全性を向上するために、当該自動車の前方を走行する車両までの距離及び前方を走行する車両の相対速度を検出可能なＦＭ−ＣＷレーダを装備する自動車が多くなってきている。
ＦＭ−ＣＷレーダは、周波数変調された連続波を前方に送信し、被検出車両で反射された反射波を受信し、送信波と受信波を混合して得られるビート波に基づいて前方を走行する車両までの距離及び前方を走行する車両の相対速度を検出している。
【０００３】
従って、従来のＦＭ−ＣＷレーダにあっては、送信用アンテナと受信用アンテナの２つのアンテナを装備することが一般的であった。
しかし、２つのアンテナを装備した場合には、アンテナの設置スペースを確保することが困難である、装置自体を小型化することができない、その結果装置の価格が高くなる等の課題が生じる。
【０００４】
上記課題を解決するために、１つのアンテナを一定時間毎に送信用および受信用に切り換える１アンテナ装置が提案されている。
図１は従来の１アンテナレーダ装置の構成図であって、送信部１０、受信部１１、アンテナ部１２および切り換え制御部１３を具備する。
送信部１０は、ＦＭ変調周波数である約１ＫＨｚの三角波を発生する三角波発生器１００、三角波発生器１００から出力される三角波に応じて例えば７６ＧＨｚを中心として所定範囲内で発振周波数が変化する電圧制御可変周波数発生器（ＶＣＯ）１０１、及びＶＣＯ１０１の出力を増幅してアンテナ部１２に伝送するする送信側高周波増幅器１０２を具備する。
【０００５】
受信部１１は、アンテナ部で受信された反射波を増幅する受信側高周波増幅器１１０、受信側高周波増幅器１１０で増幅された反射波と送信部１０のＶＣＯ１０１の出力とを混合する高周波混合器１１１、および受信器１１２を具備する。
アンテナ部１２は、１つのアンテナ１２０で構成され、送信側高周波増幅器１０３の出力を送信するとともに、被検出対象から反射された反射波を受信する。
【０００６】
切り換え部１３は１つのアンテナ１２０を送信用あるいは受信用に切り換える機能を有する。即ち、５０％デューティ比の方形パルスを発生する方形パルス発生器１３０で発生された方形パルスは２つに分岐し、一方は第１のインバータ１３１及び第１のトランジスタ１３２を経由して送信側高周波増幅器１０２内の送信側スイッチング素子１０３に印加される。なお、第１のトランジスタ１３２の出力は第１のバイパスコンデンサ１３３を介して接地されている。
【０００７】
方形パルス発生器１３０で発生された方形パルスの他の一方は、第２のインバータ１３４、第３のインバータ１３５及び第２のトランジスタ１３６を経由して受信側高周波増幅器１１０内の受信側スイッチング素子１１３に印加される。なお、第２のトランジスタ１３６の出力は第２のバイパスコンデンサ１３７を介して接地されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図２は従来の１アンテナレーダ装置の各部の波形図であって、ａは方形パルス発生器１３０の出力、ｂは第１のインバータ１３１の出力、ｃは送信側スイッチング素子１０３に印加される送信制御信号、ｄは第４のインバータ１３５の出力、そしてｅは受信側スイッチング素子１１３に印加される受信制御信号を表す。
【０００９】
この図１及び図２から判明するように、送信制御信号ｃがオンからオフに遷移する場合には、第１のトランジスタ１３２がオフとなってから第１のバイパスコンデンサ１３３に蓄積された電荷が放電する時間Ｔ_r後に送信制御信号ｃはオフとなる。この時、受信制御信号ｅはオフからオンに遷移するが、第３のインバータ１３５の遅れ時間Ｔ_p経過後に第２のトランジスタにオン指令が印加され、時間Ｔ_f経過後に受信制御信号ｅがオンとなる。
【００１０】
従って、第１のトランジスタ１３２にオフ指令が印加されてから遅れ時間Ｔ_p経過後送信制御信号ｃがオフとなるまでの期間（Ｔ_r−Ｔ_p）［斜線部］は、送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となり、送信側高周波増幅器１０２の出力が受信側高周波増幅器１１０及び高周波混合器１１１を介して受信器１１２に流入する。
【００１１】
逆に送信制御信号ｃがオフからオンに遷移する場合には、第１のトランジスタ１３２にオン指令が印加されて時間Ｔ_f後に送信制御信号ｃはオンとなる。この時、受信制御信号ｅはオンからオフに遷移するが、第３のインバータ１３５の遅れ時間Ｔ_p経過後に第２のトランジスタ１３６にオフ指令が印加され、さらに第２のバイパスコンデンサ１３７に蓄積された電荷が放電する時間Ｔ_r後に受信制御信号ｅがオフとなる。
【００１２】
従って、第１のトランジスタ１３２にオン指令が印加されてから受信制御信号ｅがオフとなるまでの期間（Ｔ_p＋Ｔ_r）［斜線部］は、送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となり、送信側高周波増幅器１０２の出力が受信側高周波増幅器１１０及び高周波混合器１１１を介して受信器１１２に流入する。
上記のように従来の１アンテナ装置にあっては、アンテナを受信状態から送信状態に、逆に送信状態から受信状態に切り換えるときに送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となる期間が生じることを回避できなかった。
【００１３】
送信制御信号および受信制御信号が共にオン状態となり、送信側高周波増幅器１０２の出力が受信側高周波増幅器１１０及び高周波混合器１１１を介して受信器１１２に流入すると、受信側高周波増幅器１１０によって増幅された送信側高周波増幅器１０２の出力は反射波に対して雑音として作用するために探知性能が低下するだけでなく、受信側高周波増幅器１１０は飽和状態となるために受信側高周波増幅器１１０を構成する素子が劣化するおそれがある。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、送信／受信の切り換え時のオン状態の重複を解消して探知性能の低下を抑制すると共に素子の劣化を防止することの可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレーダ装置は、１つの送受信共用のアンテナと、該アンテナに送信波を供給する送信手段と、アンテナで受信された受信波を処理する受信手段と、送信手段から前記アンテナへの送信波の供給を接断する送信制御信号ならびに前記アンテナから前記受信手段への受信波の供給を接断する受信制御信号を生成する制御手段と、を具備するレーダ装置であって、該制御手段が、方形波信号を発生する方形波発生器と、該方形波信号に基づき相互に逆位相である第１及び第２の方形波信号を生成する方形波信号生成部と、該第１及び第２の方形波信号の一方を所定時間遅延させた遅延信号を生成する遅延手段と、該遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和に基づいて前記送信波制御信号を生成する送信制御信号生成部と、前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和に基づいて前記受信制御信号を生成する受信制御信号生成部と、を含む。
【００１６】
また、本発明に係るレーダ装置は、前記送信制御信号生成部は、前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和信号が第１の状態から第２の状態に変化すると、前記送信制御信号を前記所定時間以内に第１の状態にプルアップする送信側プルアップ手段と、前記遅延信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方を反転した第１の反転信号との否定論理和信号が第２の状態から第１の状態に変化すると、前記送信制御信号を前記所定時間以内に第２の状態にプルダウンする送信側プルダウン手段と、を含み、前記受信制御信号生成部は、前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和信号が第１の状態から第２の状態に変化すると、前記受信制御信号を前記所定時間以内に第１の状態にプルアップする受信側プルアップ手段と、前記遅延信号を反転した第２の反転信号と、前記第１及び第２の方形波信号の他方との否定論理和信号が第２の状態から第１の状態に変化すると、前記受信制御信号を前記所定時間以内に第２の状態にプルダウンする受信側プルダウン手段と、を含む。
【００２４】
本発明にあっては、送信制御信号及び受信制御信号の一方が状態遷移を完了するまでは他方の状態遷移が遅延されると共に、送信制御信号及び受信制御信号の状態反転が強制的に行われる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図３は本発明に係るレーダ装置の構成図であって、切り換え部１３に遅延部３０ならびに立ち下がり時間短縮部３１及び３２が追加される以外は図１に１アンテナレーダ装置の構成と同一である。
即ち、送信部１０は、ＦＭ変調周波数である１ＫＨｚの三角波を発生する三角波発生器１００、三角波発生器１００から出力される三角波に応じて例えば７６ＧＨｚを中心として所定範囲内で発振周波数が変化する電圧制御可変周波数発生器（ＶＣＯ）１０１、及びＶＣＯ１０１の出力を増幅してアンテナ部１２に伝送するする送信側高周波増幅器１０２を具備する。
【００２７】
受信部１１は、アンテナ部で受信された反射波を増幅する受信側高周波増幅器１１０、受信側高周波増幅器１１１で増幅された反射波と送信部１０のＶＣＯ１０１の出力とを混合する高周波混合器１１１、および受信器１１２を具備する。
アンテナ部１２は、１つのアンテナ１２０で構成され、送信側高周波増幅器１０３の出力を送信するとともに、被検出対象から反射された反射波を受信する。
【００２８】
図４は本発明に係るレーダ装置に適用される切り換え部１３の詳細構成図であって、送信制御信号又は受信制御信号の一方が完全にオフ状態となるまで他方のオン状態への遷移の開始を遅延させる遅延部３０と、従来バイパスコンデンサ１３３又は１３７の放電時間で規定されていたオンからオフへの立ち下がり時間を短縮する立ち下がり時間短縮部３１及び３２が追加されている。
【００２９】
本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部にあっては、方形パルス発生器１３０からレーダの探知能力を最大とするためにデューティ比５０％の方形パルスが出力される。
方形パルス発生器１３０の出力は２つに分岐し、一方は第１のインバータ１３１を経由して、他方は第２のインバータ１３４及び第３のインバータ１３５を経由して遅延部３０に入力される。
【００３０】
即ち、第１のインバータ１３１および第３のインバータ１３５からは互いに逆位相の方形パルスが出力される。
遅延部３０は第１〜第４のＮＯＲ素子３００〜３０３ならびに抵抗３３１及びコンデンサ３３２で構成される１次遅れ回路３３を含む。
第１のインバータ１３１の出力端子は第１のＮＯＲ素子３００の２つの入力端子に接続され、第３のインバータ１３５の出力端子は抵抗３３１及びコンデンサ３３２で構成される１次遅れ回路３３を介して第３のＮＯＲ素子３０２の２つの入力端子に接続される。
【００３１】
第２のＮＯＲ素子３０１の一方の入力端子は第１のＮＯＲ素子３００の出力端子に接続され、第２のＮＯＲ素子３０１の他方の入力端子は１次遅れ回路３３の出力に接続される。
また、第４のＮＯＲ素子３０３の一方の入力端子は第３のＮＯＲ素子３０２の出力端子に接続され、第４のＮＯＲ素子３０３の他方の入力端子は第１のインバータ１３１の出力端子に接続される。
【００３２】
さらに、ＮＰＮ型トランジスタである第１のトランジスタ１３２及び第２のトランジスタ１３６には、第１及び第２の立ち下がり時間短縮部３１及び３２を構成するＰＮＰトランジスタである第３のトランジスタ３１０及び第４のトランジスタ３２０がコンプリメンタル接続される。
第１のトランジスタ１３２のエミッタ及び第３のトランジスタ３１０のエミッタは共通に受信側スイッチング素子（図示せず）に第１のバイパスコンデンサ１３３を介して接続され、第２のトランジスタ１３６のエミッタ及び第４のトランジスタ３２０のエミッタは共通に送信側スイッチング素子（図示せず）に第２のバイパスコンデンサ１３７を介して接続される。
【００３３】
第１のトランジスタ１３２及び第２のトランジスタ１３６のコレクタは直流バイアスＶ_ccに接続され、第１のトランジスタ１３２及び第２のトランジスタ１３６のコレクタは共に接地される。
図５は本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部の各部の波形図であって、上から方形パルス発生器１３０の出力、第１のインバータ１３１及び第２のインバータ１３４の出力、第３のインバータ１３５及び第１のＮＯＲ素子３００の出力、１次遅れ回路３３の出力、第２のＮＯＲ素子３０１の出力、第３のＮＯＲ素子３０２の出力、第４のＮＯＲ素子３０３の出力、送信制御信号及び受信制御信号を示している。
【００３４】
即ち、第３のインバータ１３５の出力の遷移は、１次遅れ回路３３によって抵抗３３１の抵抗値及びコンデンサ３３２の容量の積である時定数で定まる所定時間遅延する。即ち、第２のＮＯＲ素子３０１の出力のオンからオフへの遷移タイミングは第１のＮＯＲ素子３００のオフからオンへの遷移タイミングと一致し、オフからオンへの遷移タイミングは第３のインバータ１３５のオンからオフへに遷移タイミングから所定時間遅延する。そして、第２のＮＯＲ素子３０１の出力によって、第１のトランジスタ１３２及び第３のトランジスタ３１０が制御される。
【００３５】
即ち、第２のＮＯＲ素子３０１の出力がオンとなったときにはＮＰＮトランジスタである第１のトランジスタ１３２はオンとなり、ＰＮＰトランジスタである第３のトランジスタ３１０はオフとなる。従って、送信制御信号は直流バイアス電圧Ｖ_ccにプルアップされ、送信側スイッチング素子１０３をオンとし、送信側高周波増幅器１０２の出力はアンテナ１２０から放射される。
【００３６】
逆に、第２のＮＯＲ素子３０１の出力がオフとなったときは第１のトランジスタ１３２はオフとなり、第３のトランジスタ３１０はオンとなる。従って、送信制御信号は接地電圧にプルダウンされ、送信側スイッチング素子１０３をオフとし、送信側高周波増幅器１０２はアンテナ１２０から切り離される。
また、第４のＮＯＲ素子３０３は、第１のインバータ１３１の出力および第３のＮＯＲ素子３０２の出力がともにオンであるときにオフとなり、いずれか一方がオフであるときはオフとなる。即ち、第４のＮＯＲ素子３０３のオフからオンへの遷移タイミングは１次遅れ回路３３によって遅延されるが、オンからオフへの遷移タイミングは第１のインバータ１３１のオフからオンへの遷移タイミングと一致する。そして、第４のＮＯＲ素子３０３の出力によって、第２のトランジスタ１３６及び第４のトランジスタ３２０が制御される。
【００３７】
即ち、第４のＮＯＲ素子３０３の出力がオンとなったときにはＮＰＮトランジスタである第２のトランジスタ１３６はオンとなり、ＰＮＰトランジスタである第４のトランジスタ３２０はオフとなる。従って、第２のトランジスタ１３６および第４のトランジスタ３２０のエミッタから出力される受信制御信号は直流バス電圧Ｖ_ccにプルアップされ、受信側スイッチング素子１１３をオンとし、アンテナ１２０で受信された反射波は受信側高周波増幅器１０２に供給される。
【００３８】
逆に、第４のＮＯＲ素子３０３の出力がオフとなったときは第２のトランジスタ１３６はオフとなり、第４のトランジスタ３２０はオンとなる。従って、受信制御信号は接地電圧にプルダウンされ、受信側スイッチング素子１１３をオフとし、受信側高周波増幅器１１０はアンテナ１２０から切り離される。
従って、１次遅れ回路３３による遅延時間が送信制御信号又は受信制御信号のオンからオフへの遷移時間より長くなるように１次遅れ回路３３を構成する抵抗３３１の抵抗値及びコンデンサ３３２の容量を選択することにより、送信側スイッチング素子１０３及び受信側スイッチング素子１１３が同時にオンとなることを防止し、一方がオフとなった後に他方がオンとすることが可能となる。
【００３９】
なお、遅延部は上記実施形態で説明された１次遅れ回路および４つのＮＯＲ素子による構成に限られることはなく、互いに逆位相を有する２つの方形波の一方の状態遷移時間を延長する状態遷移時間延長回路と、２つの方形波の他方の前縁でオフ状態に遷移し、遷移時間延長回路で遅延された一方の後縁でオン状態に遷移する第１の制御信号と、遷移時間延長回路で遅延された一方の前縁でオン状態に遷移し、他方の後縁でオフ状態に遷移する第２の制御信号を生成する回路であれば他の構成であってもよい。
【００４０】
図６は本発明の効果の説明図であって、（イ）は従来の切り換え状況を、（ロ）は本発明による切り換え状況を示す。なお、それぞれにおいて、上段は送信制御信号（実線）および受信制御信号（破線）を、下段は送信部から受信部に直接漏洩するキャリアリークノイズを示す。
即ち、送信状態から受信状態への切り換え時間は、従来は４２ナノ秒（ｎｓ）を要していたが本発明によれば１３ナノ秒に短縮される。
【００４１】
これにより、キャリアリークノイズは４．２Ｖp-p から１．３Ｖp-p に逓減されるので、探知性能の低下が防止される。
さらに、キャリアリークノイズの時間積分値（即ち、斜線部の面積）が大となると受信側高周波増幅器１１０の素子の発熱量も大となり素子の劣化が促進されるといえるが、キャリアリークノイズの時間積分値は（イ）よりも（ロ）が小であるので、本発明では素子の劣化も逓減できることが判る。
【００４２】
上記実施形態では、遅延部及び立ち下がり時間短縮部の両方が適用されているが、いずれか一方だけを適用した場合にも、探知性能の低下及び素子の劣化を防止することが可能であることは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
上述した発明に係るレーダ装置にあっては、送信部とアンテナの接続を接断する送信制御信号とアンテナと受信部の接続を接断する受信制御信号とが同時にオン状態となることが防止され、送信波が受信部に直接供給されることが防止され、探知能力の低下および受信部の素子の劣化を抑制することが可能となる。
【００４４】
上述した他の発明に係るレーダ装置にあっては、送信状態と受信状態との切り換え時間が短縮され、送信波が受信部に直接供給される時間が短縮され、探知能力の低下および受信部の素子の劣化を抑制することが可能となる。
上述の他の発明に係るレーダ装置にあっては、送信部とアンテナの接続を接断する送信制御信号とアンテナと受信部の接続を接断する受信制御信号とが同時にオン状態となることが防止されると共に送信状態と受信状態との切り換え時間が短縮され、送信波が受信部に直接供給されることが確実に防止され、探知能力の低下および受信部の素子の劣化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１アンテナレーダ装置の構成図である。
【図２】従来の１アンテナレーダ装置の各部の波形図である。
【図３】本発明に係る１アンテナレーダ装置の構成図である。
【図４】本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部の構成図である。
【図５】本発明に係るレーダ装置で使用される切り換え部の各部の波形図である。
【図６】本発明の効果の説明図である。
【符号の説明】
１０…送信部
１００…発振器
１０１…ＶＣＯ
１０２…送信側高周波増幅器
１０３…送信側スイッチング素子
１１…受信部
１１０…受信側高周波増幅器
１１１…高周波混合器
１１２…受信器
１１３…受信側スイッチング素子
１２…アンテナ部
１２０…アンテナ
１３…切り換え部
１３０…方形パルス発生器
１３１、１３４、１３５…インバータ
１３２、１３６…トランジスタ
１３３、１３７…バイパスコンデンサ
３０…遅延部
３１、３２…立ち下がり時間短縮部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radar apparatus and a transmission / reception switching method , and more particularly to a radar apparatus that shares one antenna for transmission / reception and a method for switching transmission / reception of an antenna .
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to improve safety when driving an automobile, an increasing number of automobiles are equipped with FM-CW radar capable of detecting the distance to a vehicle traveling in front of the automobile and the relative speed of the vehicle traveling in front. Yes.
FM-CW radar transmits a frequency-modulated continuous wave forward, receives a reflected wave reflected by the vehicle to be detected, and travels forward based on a beat wave obtained by mixing the transmitted wave and the received wave The distance to the vehicle to travel and the relative speed of the vehicle traveling ahead are detected.
[0003]
Therefore, it is common for conventional FM-CW radars to be equipped with two antennas, a transmitting antenna and a receiving antenna.
However, when two antennas are installed, it is difficult to secure an installation space for the antenna, the device itself cannot be reduced in size, and as a result, the price of the device increases.
[0004]
In order to solve the above-described problem, a single antenna device has been proposed in which one antenna is switched between transmission and reception at regular intervals.
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional one-antenna radar apparatus, which includes a transmission unit 10, a reception unit 11, an antenna unit 12, and a switching control unit 13.
The transmitter 10 includes a triangular wave generator 100 that generates a triangular wave of about 1 KHz, which is an FM modulation frequency, and a voltage control that changes the oscillation frequency within a predetermined range centering on, for example, 76 GHz according to the triangular wave output from the triangular wave generator 100 A variable frequency generator (VCO) 101 and a transmission-side high-frequency amplifier 102 that amplifies the output of the VCO 101 and transmits the amplified output to the antenna unit 12 are provided.
[0005]
The reception unit 11 includes a reception-side high-frequency amplifier 110 that amplifies the reflected wave received by the antenna unit, a high-frequency mixer 111 that mixes the reflected wave amplified by the reception-side high-frequency amplifier 110 and the output of the VCO 101 of the transmission unit 10; And a receiver 112.
The antenna unit 12 includes a single antenna 120, transmits the output of the transmission-side high-frequency amplifier 103, and receives the reflected wave reflected from the detection target.
[0006]
The switching unit 13 has a function of switching one antenna 120 for transmission or reception. In other words, the square pulse generated by the square pulse generator 130 that generates a square pulse with a 50% duty ratio is branched into two, one of which passes through the first inverter 131 and the first transistor 132 and is high-frequency on the transmitting side. The signal is applied to the transmission side switching element 103 in the amplifier 102. Note that the output of the first transistor 132 is grounded via the first bypass capacitor 133.
[0007]
The other one of the square pulses generated by the square pulse generator 130 passes through the second inverter 134, the third inverter 135, and the second transistor 136, and the reception side switching element 113 in the reception side high frequency amplifier 110. To be applied. The output of the second transistor 136 is grounded via the second bypass capacitor 137.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 2 is a waveform diagram of each part of the conventional one-antenna radar device, where a is the output of the square pulse generator 130, b is the output of the first inverter 131, and c is the transmission applied to the transmission side switching element 103. The control signal, d is the output of the fourth inverter 135, and e is the reception control signal applied to the reception side switching element 113.
[0009]
As can be seen from FIGS. 1 and 2, when the transmission control signal c transitions from on to off, the charge accumulated in the first bypass capacitor 133 after the first transistor 132 is turned off is reduced. After the discharge time _Tr , the transmission control signal c is turned off. At this time, the reception control signal e transitions from OFF to ON, but an ON command is applied to the second transistor after the delay time T _p of the third inverter 135 has elapsed, and the reception control signal e is ON after the time T _{f has} elapsed. It becomes.
[0010]
Therefore, a period (T _r −T _p ) [hatched portion] from when the turn-off command is applied to the first transistor 132 to when the transmission control signal c is turned off after the delay time T _p elapses is shown in FIG. Both control signals are turned on, and the output of the transmission-side high-frequency amplifier 102 flows into the receiver 112 via the reception-side high-frequency amplifier 110 and the high-frequency mixer 111.
[0011]
Conversely, when the transmission control signal c transitions from off to on, the on command is applied to the first transistor 132 and the transmission control signal c is turned on after time _Tf . At this time, the reception control signal e transitions from ON to OFF, but after the delay time T _p of the third inverter 135 has elapsed, an OFF command is applied to the second transistor 136 and further stored in the second bypass capacitor 137. The reception control signal e is turned off after the time _Tr when the electric charge is discharged.
[0012]
Therefore, during the period (T _p + T _r ) [hatched portion] from when the ON command is applied to the first transistor 132 until the reception control signal e is turned OFF, both the transmission control signal and the reception control signal are ON. The output of the transmission side high frequency amplifier 102 flows into the receiver 112 via the reception side high frequency amplifier 110 and the high frequency mixer 111.
As described above, in the conventional one-antenna device, there is a period in which both the transmission control signal and the reception control signal are turned on when the antenna is switched from the reception state to the transmission state, and conversely from the transmission state to the reception state. I couldn't avoid it.
[0013]
When both the transmission control signal and the reception control signal are turned on, and the output of the transmission-side high-frequency amplifier 102 flows into the receiver 112 via the reception-side high-frequency amplifier 110 and the high-frequency mixer 111, it is amplified by the reception-side high-frequency amplifier 110. Since the output of the transmission-side high-frequency amplifier 102 acts as noise on the reflected wave, not only the detection performance is degraded, but also the reception-side high-frequency amplifier 110 is saturated. May deteriorate.
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a radar device capable of eliminating duplication of the ON state at the time of switching between transmission / reception to suppress deterioration in detection performance and prevent deterioration of elements. The purpose is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
A radar apparatus according to the present invention includes one antenna for transmission / reception, a transmission unit that supplies a transmission wave to the antenna, a reception unit that processes a reception wave received by the antenna, and a transmission from the transmission unit to the antenna. a radar apparatus comprising control means for generating a reception control signal for connecting and disconnecting the supply of the received wave to the receiving means from the previous SL antenna to the transmission control signal line for connecting and disconnecting the supply of the wave, and the control A means for generating a square wave signal; a square wave signal generator for generating first and second square wave signals having opposite phases to each other based on the square wave signal; and Delay means for generating a delayed signal obtained by delaying one of the second square wave signals for a predetermined time; and the first inverted signal obtained by inverting the other of the first and second square wave signals. The transmission wave control based on the negative OR The reception control signal is generated based on a negative OR of a transmission control signal generation unit that generates a signal, a second inverted signal obtained by inverting the delay signal, and the other of the first and second square wave signals. A reception control signal generation unit .
[0016]
In the radar apparatus according to the present invention, the transmission control signal generation unit may receive a negative logical sum signal of the delayed signal and a first inverted signal obtained by inverting the other of the first and second square wave signals. When the state changes from the first state to the second state, the transmission side pull-up means for pulling up the transmission control signal to the first state within the predetermined time, the delay signal, the first and second When the negative OR signal with the first inverted signal obtained by inverting the other of the square wave signals changes from the second state to the first state, the transmission control signal is pulled down to the second state within the predetermined time. And a transmission-side pull-down means, wherein the reception control signal generation unit outputs a negative OR signal of the second inverted signal obtained by inverting the delay signal and the other of the first and second square wave signals. When the state changes from 1 to 2, A receiving-side pull-up means for pulling up the control signal to the first state within the predetermined time; a second inverted signal obtained by inverting the delayed signal; and the other of the first and second square wave signals. Receiving-side pull-down means for pulling down the reception control signal to the second state within the predetermined time when the negative OR signal changes from the second state to the first state .
[0024]
In the present invention, until one of the transmission control signal and the reception control signal completes the state transition, the other state transition is delayed and the state inversion of the transmission control signal and the reception control signal is forcibly performed. The
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 3 is a block diagram of a radar apparatus according to the present invention. FIG. 3 is the same as the configuration of the single antenna radar apparatus in FIG. 1 except that a delay unit 30 and fall time reduction units 31 and 32 are added to the switching unit 13. is there.
That is, the transmission unit 10 is a triangular wave generator 100 that generates a 1 KHz triangular wave that is an FM modulation frequency, and a voltage whose oscillation frequency changes within a predetermined range, for example, around 76 GHz according to the triangular wave output from the triangular wave generator 100 A control variable frequency generator (VCO) 101 and a transmission-side high-frequency amplifier 102 that amplifies the output of the VCO 101 and transmits the amplified output to the antenna unit 12 are provided.
[0027]
The reception unit 11 includes a reception-side high-frequency amplifier 110 that amplifies the reflected wave received by the antenna unit, a high-frequency mixer 111 that mixes the reflected wave amplified by the reception-side high-frequency amplifier 111 and the output of the VCO 101 of the transmission unit 10; And a receiver 112.
The antenna unit 12 includes a single antenna 120, transmits the output of the transmission-side high-frequency amplifier 103, and receives the reflected wave reflected from the detection target.
[0028]
FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the switching unit 13 applied to the radar apparatus according to the present invention, and the start of the transition to the other ON state until one of the transmission control signal or the reception control signal is completely turned OFF. And a fall time shortening section 31 and 32 for shortening the fall time from on to off, which is conventionally defined by the discharge time of the bypass capacitor 133 or 137, is added.
[0029]
In the switching unit used in the radar apparatus according to the present invention, the rectangular pulse generator 130 outputs a square pulse having a duty ratio of 50% in order to maximize the radar detection capability.
The output of the rectangular pulse generator 130 is branched into two, one being input to the delay unit 30 via the first inverter 131 and the other via the second inverter 134 and the third inverter 135. .
[0030]
That is, the first inverter 131 and the third inverter 135 output square pulses having opposite phases.
The delay unit 30 includes a first-order delay circuit 33 including first to fourth NOR elements 300 to 303 and a resistor 331 and a capacitor 332 .
The output terminal of the first inverter 131 is connected to two input terminals of the first NOR element 300, and the output terminal of the third inverter 135 is connected via a primary delay circuit 33 including a resistor 331 and a capacitor 332. The third NOR element 302 is connected to two input terminals.
[0031]
One input terminal of the second NOR element 301 is connected to the output terminal of the first NOR element 300, and the other input terminal of the second NOR element 301 is connected to the output of the primary delay circuit 33.
One input terminal of the fourth NOR element 303 is connected to the output terminal of the third NOR element 302, and the other input terminal of the fourth NOR element 303 is connected to the output terminal of the first inverter 131. The
[0032]
Further, the first transistor 132 and the second transistor 136 which are NPN transistors include a third transistor 310 and a fourth transistor which are PNP transistors constituting the first and second fall time shortening units 31 and 32, respectively. The transistors 320 are connected in a complementary manner.
The emitter of the first transistor 132 and the emitter of the third transistor 310 are commonly connected to a receiving-side switching element (not shown) via the first bypass capacitor 133, and the emitter of the second transistor 136 and the fourth transistor The emitters of the transistors 320 are commonly connected to a transmission side switching element (not shown) via a second bypass capacitor 137.
[0033]
The collectors of the first transistor 132 and the second transistor 136 are connected to the DC bias _Vcc, and the collectors of the first transistor 132 and the second transistor 136 are both grounded.
FIG. 5 is a waveform diagram of each part of the switching unit used in the radar apparatus according to the present invention. From the top, the output of the rectangular pulse generator 130, the outputs of the first inverter 131 and the second inverter 134, and the third Inverter 135 and first NOR element 300 output, first-order lag circuit 33 output, second NOR element 301 output, third NOR element 302 output, fourth NOR element 303 output, transmission control The signal and the reception control signal are shown.
[0034]
That is, the transition of the output of the third inverter 135 is delayed by the primary delay circuit 33 for a predetermined time determined by a time constant that is the product of the resistance value of the resistor 331 and the capacitance of the capacitor 332. That is, the transition timing of the output of the second NOR element 301 from on to off coincides with the transition timing of the first NOR element 300 from off to on, and the transition timing from off to on is the third inverter 135. Is delayed from the transition timing by a predetermined time from on to off. Then, the first transistor 132 and the third transistor 310 are controlled by the output of the second NOR element 301.
[0035]
That is, when the output of the second NOR element 301 is turned on, the first transistor 132 that is an NPN transistor is turned on, and the third transistor 310 that is a PNP transistor is turned off. Therefore, the transmission control signal is pulled up to the DC bias voltage _Vcc , the transmission side switching element 103 is turned on, and the output of the transmission side high frequency amplifier 102 is radiated from the antenna 120.
[0036]
Conversely, when the output of the second NOR element 301 is turned off, the first transistor 132 is turned off and the third transistor 310 is turned on. Therefore, the transmission control signal is pulled down to the ground voltage, the transmission side switching element 103 is turned off, and the transmission side high frequency amplifier 102 is disconnected from the antenna 120.
The fourth NOR element 303 is turned off when both the output of the first inverter 131 and the output of the third NOR element 302 are on, and is turned off when either one is off. That is, the transition timing from OFF to ON of the fourth NOR element 303 is delayed by the primary delay circuit 33, but the transition timing from ON to OFF is the same as the transition timing from OFF to ON of the first inverter 131. Match. Then, the second transistor 136 and the fourth transistor 320 are controlled by the output of the fourth NOR element 303.
[0037]
That is, when the output of the fourth NOR element 303 is turned on, the second transistor 136 that is an NPN transistor is turned on, and the fourth transistor 320 that is a PNP transistor is turned off. Therefore, the reception control signals output from the emitters of the second transistor 136 and the fourth transistor 320 are pulled up to the DC bus voltage _Vcc , the reception-side switching element 113 is turned on, and the reflected wave received by the antenna 120 Is supplied to the receiving high-frequency amplifier 102.
[0038]
Conversely, when the output of the fourth NOR element 303 is turned off, the second transistor 136 is turned off and the fourth transistor 320 is turned on. Therefore, the reception control signal is pulled down to the ground voltage, the reception side switching element 113 is turned off, and the reception side high frequency amplifier 110 is disconnected from the antenna 120.
Therefore, the resistance value of the resistor 331 and the capacitance of the capacitor 332 are set so that the delay time by the primary delay circuit 33 is longer than the transition time from ON to OFF of the transmission control signal or the reception control signal. By selecting, it is possible to prevent the transmission-side switching element 103 and the reception-side switching element 113 from being turned on at the same time, and after one of them is turned off, the other can be turned on.
[0039]
The delay unit is not limited to the configuration of the first-order lag circuit and the four NOR elements described in the above embodiment, but is a state transition that extends one state transition time of two square waves having opposite phases to each other. A time extension circuit, a first control signal that transitions to an off state at the other leading edge of two square waves, and transitions to an on state at one trailing edge delayed by the transition time extension circuit; and a transition time extension circuit Other configurations may be used as long as the circuit generates the second control signal that transitions to the on state at one leading edge delayed in step, and transitions to the off state at the other trailing edge.
[0040]
6A and 6B are explanatory diagrams of the effect of the present invention. FIG. 6A shows a conventional switching situation, and FIG. 6B shows a switching situation according to the present invention. Note that, in each, the upper stage shows a transmission control signal (solid line) and a reception control signal (broken line), and the lower stage shows carrier leak noise that leaks directly from the transmission unit to the reception unit.
That is, the switching time from the transmission state to the reception state conventionally required 42 nanoseconds (ns), but according to the present invention, it is reduced to 13 nanoseconds.
[0041]
As a result, the carrier leak noise is gradually reduced from 4.2 Vp-p to 1.3 Vp-p, thereby preventing a decrease in detection performance.
Further, it can be said that when the time integral value of carrier leak noise (that is, the area of the hatched portion) becomes large, the amount of heat generated by the element of the receiving high-frequency amplifier 110 becomes large and the deterioration of the element is promoted. Since (b) is smaller than (b) in the integral value, it can be seen that the present invention can also reduce the deterioration of the element.
[0042]
In the above embodiment, both the delay unit and the fall time shortening unit are applied. However, even when only one of them is applied, it is possible to prevent the detection performance and the element from deteriorating. Is clear.
[0043]
【The invention's effect】
In the radar apparatus according to the above-described invention, it is possible to prevent the transmission control signal for disconnecting the connection between the transmission unit and the antenna and the reception control signal for disconnecting the connection between the antenna and the reception unit from being simultaneously turned on. Thus, it is possible to prevent the transmission wave from being directly supplied to the receiving unit, and to suppress a decrease in detection capability and deterioration of the elements of the receiving unit.
[0044]
In the radar device according to another invention described above , the switching time between the transmission state and the reception state is shortened, the time during which the transmission wave is directly supplied to the reception unit is shortened, the detection capability is reduced, and the reception unit It becomes possible to suppress deterioration of the element.
In the radar device according to the other invention described above, the transmission control signal for disconnecting the connection between the transmission unit and the antenna and the reception control signal for disconnecting the connection between the antenna and the reception unit may be simultaneously turned on. It is prevented and the switching time between the transmission state and the reception state is shortened, the transmission wave is reliably prevented from being directly supplied to the reception unit, and the deterioration of the detection capability and the deterioration of the element of the reception unit can be suppressed. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional one-antenna radar device.
FIG. 2 is a waveform diagram of each part of a conventional one-antenna radar device.
FIG. 3 is a block diagram of a single antenna radar device according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a switching unit used in the radar apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram of each part of a switching unit used in the radar apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Transmitter 100 ... Oscillator 101 ... VCO
102 ... transmission side high frequency amplifier 103 ... transmission side switching element 11 ... reception unit 110 ... reception side high frequency amplifier 111 ... high frequency mixer 112 ... receiver 113 ... reception side switching element 12 ... antenna unit 120 ... antenna 13 ... switching unit 130 ... Square pulse generator 131, 134, 135 ... Inverter 132, 136 ... Transistor 133, 137 ... Bypass capacitor 30 ... Delay unit 31, 32 ... Fall time reduction unit

Claims

One antenna for transmission and reception,
Transmitting means for supplying a transmission wave to the antenna;
Receiving means for processing a received wave received by the antenna;
Anda control unit for generating a reception control signal for connecting and disconnecting the supply of the received wave from the previous SL antenna to the receiving means to the transmission control signal line for connecting and disconnecting the supply of the transmission wave to the antenna from the transmitting means A radar device,
The control means is
A square wave generator for generating a square wave signal;
A square wave signal generator for generating first and second square wave signals having opposite phases from each other based on the square wave signal;
Delay means for generating a delayed signal obtained by delaying one of the first and second square wave signals for a predetermined time;
A transmission control signal generator that generates the transmission wave control signal based on a negative OR of the delayed signal and a first inverted signal obtained by inverting the other of the first and second square wave signals;
A radar including a reception control signal generation unit configured to generate the reception control signal based on a negative OR of a second inverted signal obtained by inverting the delay signal and the other of the first and second square wave signals. apparatus.

The transmission control signal generator is
When the negative OR signal of the delayed signal and the first inverted signal obtained by inverting the other of the first and second square wave signals changes from the first state to the second state, the transmission control signal is changed to Transmitting-side pull-up means for pulling-up to the first state within the predetermined time;
When the negative OR signal of the delayed signal and the first inverted signal obtained by inverting the other of the first and second square wave signals changes from the second state to the first state, the transmission control signal is changed to A transmission side pull-down means for pulling down to a second state within the predetermined time,
The reception control signal generator is
When the negative OR signal of the second inverted signal obtained by inverting the delayed signal and the other of the first and second square wave signals changes from the first state to the second state, the reception control signal is changed to Receiving-side pull-up means for pulling up to the first state within the predetermined time;
When a negative OR signal of the second inverted signal obtained by inverting the delay signal and the other of the first and second square wave signals changes from the second state to the first state, the reception control signal is changed to The radar apparatus according to claim 1, further comprising: a receiving-side pull-down unit that pulls down to a second state within the predetermined time .