JP4646247B2

JP4646247B2 - 複合レーダ信号生成装置

Info

Publication number: JP4646247B2
Application number: JP2007065683A
Authority: JP
Inventors: 靖青柳
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2008224548A

Description

本発明は、車載用レーダ装置に用いられるレーダ信号発生装置の技術分野に関するもので、特に複数の周波数帯域モードを用いた複合レーダ信号生成装置の技術分野に関するものである。

電波を用いて物体までの距離や角度等の位置データを測定する機能、すなわちレーダ機能は既に多くの技術が開示されている。例えば、測距機能として単調に繰り返し送信されるパルスを用いたレーダ等が知られている。また、連続波（ＣＷ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）を利用したレーダとして、単一周波数の連続波を用いて速度を検出するドップラーレーダや、数十ＭＨｚ乃至は２００ＭＨｚの帯域を利用して測距及び速度検出を行うＦＭＣＷ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）レーダが知られている（特許文献１）。

上記従来のレーダ方式は、単純にトーン信号を出して返ってきた信号のドップラーを検出する方式、または、２００ＭＨｚまでの狭帯域において周波数を順次時系列で変えていくＦＭＣＷ方式を利用している。このような狭帯域の電波を用いて測距や速度検出等を行う方式では、距離分解能が低いため、例えば物体が１０ｍ以下の短距離にある場合には十分な検出精度が得られないといった問題があった。従来から車載用に用いられている７６ＧＨｚ帯のミリ波レーダは、１００ｍ程度前方の車両に対する距離や相対速度を検出するのに好適なレーダである。

これに対し、近年新しいコンセプトの無線通信技術として、４５０ＭＨｚ乃至は数ＧＨｚの帯域を利用した超広帯域無線システムであるＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）レーダが知られており、特に車載近距離レーダとして注目されている。

ＵＷＢは、広帯域を利用可能とすることでパルス幅がナノ秒程度かそれ以下の超短パルス波を用いたインパルス無線方式である。パルスを用いた測距システムでは、パルス幅が狭くなるほど高い分解能が得られることから、ＵＷＢを用いることで高性能な測距機能を実現することが可能となる。その一方で、パルス幅を狭くすることで平均送信電力が小さくなり、到達距離が短くなる。このことから、ＵＷＢは近距離を高い分解能で測定するのに好適な方式といえる。

このような広帯域のＵＷＢ信号を生成するための信号発振源として、例えばバースト発振器（ＢＯ）を用いることができる。バースト発振器を用いた広帯域信号生成装置では、例えばフィードフォワードでトリガを出力し、これによりバースト発振器の電源をＯＮにして１ｎｓ（ナノ秒）程度の期間だけ高周波信号を発振させることで、ＵＷＢ信号を生成することができる。

ＵＷＢ無線システムでは、２２〜２９ＧＨｚの準ミリ波帯において、４５０ＭＨｚ〜数ＧＨｚの広帯域を利用して超短パルス波の信号を生成しており、従来の狭帯域の電波を用いたレーダ方式では十分な精度が得られなかった１０ｍ以下の近距離の測定において、高い検出精度が得られる。

一方、ＵＷＢ無線システムは広帯域の周波数を利用するため、他の無線システムとの干渉が問題となる可能性があり、これを防止するために、ＵＷＢ信号の出力を極めて低く抑えて用いる必要がある。そこで、ＵＷＢ信号の出力を低く抑えて近距離の測定に用いるレーダ装置の開発が進められている。

また、近距離の測定をＵＷＢの信号を用いて行い、遠距離の測定を狭帯域の信号を用いて行う複合モードレーダの検討も進められている。例えば、欧州ではＳＲＤバンドにおける狭帯域信号を用いた狭帯域モードのＦＭＣＷレーダと、この狭帯域信号と同じ周波数でスペクトル拡散して得られる広帯域信号を用いた広帯域モードのＵＷＢレーダとを併用した複合モードレーダが検討されている（非特許文献１）。
特開平１１−２７１４３０号公報 Th. Wixforth, W. Ritschel, "Multimode-Radar-Technologie fur 24 GHz," auto & elektronik, vol.3/2004, pp.56-58

しかしながら、非特許文献１に記載の複合モードレーダでは、狭帯域モードで利用する周波数帯域と広帯域モードで利用する周波数帯域とを同一、または共用しているため、狭帯域レーダとＵＷＢレーダの両機能を同時に使用することができず、時分割して両者を切り替えて用いるようにしていた。そのため、例えば狭帯域レーダで測距中にＵＷＢレーダで高分解能の測距を行う、といった高度な利用方法が実現できなかった。

また、ＵＷＢ信号と狭帯域信号とを用いた複合モードレーダでは、モード毎に別々に発振源を用意する必要があり、狭帯域レーダ用の高周波発振源と、広帯域レーダ用の高周波発振源とを独立して設ける必要があった。そのため、レーダ装置を小型化できず、高コストにもなるといった問題があった。

さらに、広帯域用の高周波発振源としてバースト発振器を用いることができるが、バースト発振器は発振の安定性に大きな問題があった。バースト発振器は、所定のトリガを入力すると電源をＯＮにして高周波信号を発振させるが、この電源が温度や湿度等の影響を受けやすく、電源変動により周波数が変化してしまうおそれがあった。とくに、温度が高いと発振を停止したり、周波数が揺らいでしまうといった問題がある。周波数が変動すると他システムと干渉するおそれがあることから、このような周波数変動は規制上好ましくない。さらに、バースト発振器は出力レベルを高くできず、しかもデバイスの製造が困難なため高価格になってしまうといった問題もある。

そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、高周波発振源を共用して高周波狭帯域信号及びこれとは中心周波数の異なる高周波広帯域信号を生成する複合レーダ信号生成装置を提供することを目的とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の第１の態様は、演算部と、前記演算部から狭帯域波要求信号を入力して第１周波数を中心周波数とする高周波狭帯域信号を生成する高周波狭帯域信号生成部と、前記演算部からインパルストリガを入力して前記高周波狭帯域信号と帯域が重ならないように設定された前記第１周波数と異なる第２周波数を中心周波数とする高周波広帯域信号を生成する高周波広帯域信号生成部と、を備える複合レーダ信号生成装置であって、前記高周波狭帯域信号生成部は、前記演算部から入力した前記狭帯域波要求信号に基づき、第１狭帯域波を生成する高周波狭帯域発振源と、前記高周波狭帯域発振源から前記第１狭帯域波を入力して前記高周波狭帯域信号と周波数変換用狭帯域波とを出力する狭帯域波分配部と、を備え、前記高周波広帯域信号生成部は、前記演算部から前記インパルストリガを入力すると、ベースバンドで第１インパルスを生成するベースバンドインパルス源と、前記ベースバンドインパルス源から前記第１インパルスを入力し、これを波形整形して第２インパルスを出力する第１波形整形手段と、前記第１波形整形手段と前記狭帯域波分配部とからそれぞれ前記第２インパルスと前記周波数変換用狭帯域波とを入力し、これを混合することにより所定の高周波インパルスにアップコンバートする第１ミキサと、前記第１ミキサから前記高周波インパルスを入力し、これを波形整形して前記高周波広帯域信号を出力する第２波形整形手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記第１波形整形手段は、前記ベースバンドインパルス源から入力した前記第１インパルスを、前記ベースバンド内の第３周波数を中心周波数とする前記第２インパルスに整形していることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記第１波形整形手段は、前記ベースバンドインパルス源から入力した前記第１インパルスに対し、所定の周波数以下の低周波成分を抑制していることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記第１ミキサでアップコンバートされた前記高周波インパルスは、前記第１周波数を中心に対称な２つのピークを有しており、前記第２波形整形手段は、前記対称な２つのピークのいずれか一方を中心周波数とする高周波広帯域信号に整形していることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記狭帯域波分配部は、前記高周波狭帯域発振源から入力した前記第１狭帯域波を前記高周波狭帯域信号と周波数変換用狭帯域波とに分配していることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記狭帯域波分配部は、周波数が一定な第４周波数の連続波を生成する固定発振源と、前記高周波狭帯域発信源及び前記固定発振源からそれぞれ前記第１狭帯域波及び前記連続波を入力し、これを混合して前記第１周波数に前記第４周波数を加算及び減算した２つの周波数をピーク周波数とする別の狭帯域波を出力する第２ミキサと、前記第２ミキサから前記別の狭帯域波を入力し、これを前記ピーク周波数のいずれか一方を中心周波数とする波形に整形して前記周波数変換用狭帯域波を出力する第３波形整形手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記狭帯域信号生成部は、前記狭帯域波分配部から出力される前記高周波狭帯域信号の伝播路を前記狭帯域波要求信号に従って開閉する第１スイッチをさらに備えることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記狭帯域信号生成部は、前記狭帯域波分配部から入力した前記周波数変換用狭帯域波を前記第１ミキサに出力する伝播路を開閉する第２スイッチをさらに備え、前記第２スイッチは、前記演算部から前記インパルストリガに連動して出力される開閉要求信号に従って開閉されることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記第１周波数及び前記第２周波数は、２２ＧＨｚ以上２９ＧＨｚ以下のいずれかの周波数であることを特徴とする。

本発明の複合レーダ信号生成装置の他の態様は、前記高周波広帯域信号は、帯域幅が少なくとも４５０ＭＨｚ以上のＵＷＢ信号であることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、高周波発振源を共用して高周波狭帯域信号及びこれとは中心周波数の異なる高周波広帯域信号を生成する複合レーダ信号生成装置を提供することが可能となる。本発明の複合レーダ信号生成装置は、高周波狭帯域信号を生成する高周波狭帯域発振源を共用して高周波広帯域信号を生成するように構成したことで、小型化が容易で低価格化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態における複合レーダ信号生成装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

本発明の複合レーダ信号生成装置は、狭帯域信号と広帯域信号とを異なる周波数帯で生成することで両者が重ならないように構成されており、狭帯域レーダ機能と広帯域レーダ機能とを同時に利用可能な複合モードレーダ装置の信号源として好適な信号生成装置となっている。

本発明の複合レーダ信号生成装置で生成する信号の周波数帯の一例を図２に示す。同図において、（ａ）は本発明の複合レーダ信号生成装置で生成する信号の周波数帯の一例を示しており、（ｂ）は非特許文献１に記載の欧州で検討されている複合モードレーダ装置で用いる周波数帯を示している。

非特許文献１に記載の複合モードレーダ装置では、図２（ｂ）に示す通り、狭帯域レーダに用いる信号の中心周波数と広帯域レーダに用いる信号の中心周波数とが、ともに同じＳＲＤバンドの約２４ＧＨｚに設定されていることから、狭帯域レーダの周波数帯域５３と広帯域レーダの周波数帯域５４とが重なっている。そのため、狭帯域レーダと広帯域レーダとを同時に用いることはできず、必要に応じて両者を切り替えて用いる必要があった。

これに対し、本発明の複合レーダ信号生成装置では、２２ＧＨｚ以上２９ＧＨｚ以下の高周波帯域において、高周波狭帯域信号と高周波広帯域信号とがそれぞれ重ならないように帯域を設定している。一例として、図２（ａ）では中心周波数が２４．１２５ＧＨｚの周波数帯域５１で高周波狭帯域信号を生成し、これとは周波数帯が重ならない中心周波数が２６．５ＧＨｚの周波数帯域５２で高周波広帯域信号を生成することで、両方の信号を同時に利用できるようにしている。

よって、本発明の複合レーダ信号生成装置を用いた複合モードレーダ装置では、狭帯域レーダと広帯域レーダとを切り替えることなく協調させて用いることが可能となる。高周波広帯域信号は、周波数帯域１２の帯域幅が少なくとも４５０ＭＨｚ以上のＵＷＢ信号である。以下では、高周波狭帯域信号の中心周波数を第１周波数とし、高周波広帯域信号の中心周波数を第２周波数とする。

本発明の第１の実施の形態に係る複合レーダ信号生成装置の構成を、図１に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の複合レーダ信号生成装置１００では、高周波広帯域信号生成部１１０と高周波狭帯域信号生成部１２０とが同じ筐体内に設けられており、これらはともに演算部１０１からの制御で動作するように構成されている。

高周波広帯域信号生成部１１０は、ベースバンドのインパルス（以下では、第１インパルスとする）１１を生成するベースバンドインパルス源１１１と、ベースバンドインパルス源１１１で生成された第１インパルス１１を入力して波形整形する第１波形整形手段１１２と、第１波形整形手段１１２で波形整形されたインパルス（以下では、第２インパルスとする）１２を入力してこれを所定の高周波インパルス１３にアップコンバートする第１ミキサ１１３と、第１ミキサ１１３でアップコンバートされた高周波インパルス１３を入力して波形整形し、これを高周波広帯域信号１０として出力する第２波形整形手段１１４とを備えている。

高周波広帯域信号生成部１１０において、ベースバンドインパルス源１１１で第１インパルス１１が生成されて第２波形整形手段１１４から高周波広帯域信号１０が出力されるまでの処理を、図３を用いて以下に説明する。図３は、第１インパルス１１が高周波広帯域信号１０に波形成形されるまでのスペクトルの変化を示す模式図である。

本実施形態では、高周波広帯域信号生成部１１０で高周波広帯域信号１０を生成して出力させるタイミングを演算部１０１で判定させ、その判定に基づいてベースバンドインパルス源１１１にインパルストリガ３１を出力させるようにしている。ベースバンドインパルス源１１１は、演算部１０１からインパルストリガ３１を入力すると、ベースバンドの第１インパルス１１を生成するように構成されている。ベースバンドインパルス源１１１で生成される第１インパルス１１は、例えば図３（ａ）に示すような広帯域なインパルスである。ここで、Ｆｗは第１インパルス１１の帯域幅を示している。

ベースバンドインパルス源１１１として、ディジタルパルス発振器を用いることができる。ディジタルパルス発振器を用いた場合には、インパルスがディジタル的に生成されることから周波数が変動するおそれがなく、他システムとの干渉が発生するのを防止することが可能となる。

ベースバンドインパルス源１１１で生成された第１インパルス１１は、第１波形整形手段１１２に出力され、ここで所定の波形整形が行われる。一例として、図３に示す模式図では、同図（ａ）に示したベースバンドの広帯域な第１インパルス１１を、同図（ｂ）に示すようなスペクトルに整形している。同図（ｂ）に示すスペクトルは、帯域幅が同図（ａ）と同じＦｗで、中心周波数がＦｗ／２（以下では、第３周波数とする）となっている。

第１波形整形手段１１２で波形整形された第２インパルス１２は、第１ミキサ１１３に出力され、ここで周波数変換用狭帯域波２２と混合されて所定の高周波にアップコンバートされる。本実施形態では、アップコンバートに用いる周波数変換用狭帯域波２２を高周波狭帯域信号生成部１２０から入力するようにしており、これを第２インパルス１２と混合することで、所定の高周波インパルス１３にアップコンバートしている。

本実施形態では、高周波狭帯域信号生成部１２０から入力する周波数変換用狭帯域波２２の中心周波数を、高周波狭帯域信号２０と同じ第１周波数としている。第２インパルス１２の中心周波数を図３（ｂ）に示したＦｗ／２としたとき、第１ミキサ１１３でアップコンバートされることにより、図３（ｃ）に示すような高周波インパルス１３に変換される。ここで、Ｆ１は第１周波数を示している。図３（ｃ）に示す高周波インパルス１３は、中心周波数を周波数（Ｆ１＋Ｆｗ／２）とし帯域幅をＦｗとするスペクトルと、中心周波数を周波数（Ｆ１―Ｆｗ／２）とし帯域幅をＦｗとするスペクトルと、の２つのスペクトルを組み合わせたスペクトルを有している。

第１ミキサ１１３でアップコンバートされた高周波インパルスは第２波形整形手段１１４に出力され、ここで所定の帯域をろ波するろ波器等を用いて所定の高周波広帯域信号１０に整形される。第１ミキサ１１３でアップコンバートされた高周波インパルス１３が図３（ｃ）に示すようなスペクトルを有するとしたとき、第２波形整形手段１１４では、例えば第１周波数より低周波側を除去するろ波器を用いて、図３（ｄ）に示すようなスペクトルの高周波広帯域信号１０に整形される。

次に、高周波狭帯域信号生成部１２０の構成を以下に説明する。本実施形態の高周波狭帯域信号生成部１２０は、高周波狭帯域信号２０としてＦＭＣＷを生成するよう構成されており、演算部１０１から設定された制御値３４に基づいて高周波狭帯域信号２０の周波数を三角波状に変調させるための変調用信号（電圧）を生成する電圧制御部１２１と、電圧制御部１２１から変調用信号を入力して周波数変調させた高周波の第１狭帯域波２１を生成する高周波狭帯域発振源１２２と、高周波狭帯域発振源１２２から第１狭帯域波２１を入力して高周波狭帯域信号２０と周波数変換用狭帯域波２２とを出力する狭帯域波分配部１２３と、を備えている。

電圧制御部１２１は、周波数を図４に示すように時系列で三角波状に順次変化させるための変調用信号を生成して高周波狭帯域発振源１２２に出力する。高周波の電波を発振させる高周波狭帯域発振源１２２として、例えばＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を用いることができる。高周波狭帯域発振源１２２で生成される第１狭帯域波２１は、電圧制御部１２１からの変調用信号に従って周波数変調されているが、周波数の変化幅（帯域幅）は２０ＭＨｚ程度と小さく、高周波広帯域信号に比べて十分狭帯域である。

狭帯域波分配部１２３は、高周波狭帯域発振源１２２から第１狭帯域波２１を入力し、これを高周波狭帯域信号２０と周波数変換用狭帯域波２２とに分配し、高周波狭帯域信号２０を外部に出力するとともに、周波数変換用狭帯域波２２を高周波広帯域信号生成部１１０の第１ミキサ１１３に供給している。本実施形態では、狭帯域波分配部１２３は単に第１狭帯域波２１を高周波狭帯域信号２０と周波数変換用狭帯域波２２とに分配する分配器としており、高周波狭帯域信号２０と周波数変換用狭帯域波２２とは同じスペクトルを有する高周波電波である。

本実施形態の複合レーダ信号生成装置１００では、狭帯域波分配部１２３から出力される高周波狭帯域信号２０と周波数変換用狭帯域波２２のそれぞれの伝播路に第１スイッチ１３１と第２スイッチ１３２とをさらに設けている。高周波狭帯域発振源１２２で生成される第１狭帯域波２１が連続波であることから、演算部１０１から所定の要求信号３２、３３が与えられた時だけ高周波広帯域信号２０及び周波数変換用狭帯域波２２を出力させるようにするのが好ましい。

例えば、複合レーダ信号生成装置１００を用いた複合モードレーダ装置では、高周波狭帯域信号２０を常時出力している状態にすると、送信アンテナから送信された高周波狭帯域信号２０の一部が回り込みによって受信アンテナに直接受信されてしまうおそれがある。このように、受信アンテナが回り込みによる送信波を常時受信すると、受信回路が飽和して測定不能になってしまう。第１スイッチ１３１は、これを防止するために設けられたものであり、演算部１０１から高周波狭帯域信号２０の要求信号３２が与えられたときだけ閉状態となるように構成されている。

また、周波数変換用狭帯域波２２を常時第１ミキサ１１３に出力していると、高周波広帯域信号１０が送信されないときも周波数変換用狭帯域波２２のみが常時送信されることになり、やはり受信アンテナが回り込みによる送信波を常時受信して受信回路が飽和してしまう。そこで、第２スイッチ１３２を設けることで、高周波広帯域信号１０が送信されないときにはこれを開状態にしておくように構成するのがよい。

上記のように構成された本実施形態の複合レーダ信号生成装置１００では、ベースバンドで生成された広帯域な第１インパルス１１を所定の高周波にアップコンバートするための高周波源として、高周波狭帯域信号生成部１２０で生成された周波数変換用狭帯域波２２を用いている。これにより、高周波広帯域信号生成部１１０は高周波発振源を不要とすることができ、小型化が容易でかつ低価格で複合レーダ信号生成装置１００を提供することが可能となる。

また、本実施形態では、高周波広帯域信号生成部１１０に備えられた第１波形整形手段１１２において、広帯域なベースバンドの中心周波数で略対称となるよう第１インパルス１１を波形整形しており、これにより中心周波数が高周波狭帯域信号２０と異なる高周波広帯域信号１０を生成することが可能となっている。

本発明の第２の実施の形態に係る複合レーダ信号生成装置の構成を、図５に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の複合レーダ信号生成装置２００では、ベースバンドで生成する第１インパルス１１の波形整形方法、及びこれを高周波にアップコンバートするための周波数変換用狭帯域波２２の作成方法が第１の実施形態と異なっている。第１インパルス１１の波形整形方法及び周波数変換用狭帯域波２２の作成方法を、図６を用いて以下に説明する。図６は、波形整形によるスペクトルの変化を示す模式図である。

高周波狭帯域信号２０の中心周波数である第１周波数と高周波広帯域信号１０の中心周波数である第２周波数との間に所定の周波数差を設けるために、第１の実施形態ではベースバンドのほぼ中間に位置する周波数を第３周波数とし、この周波数分だけ第１周波数と第２周波数とが異なるように波形整形していた。これに対し本実施形態では、周波数変換用狭帯域波２２の中心周波数を第１周波数と所定の周波数差だけ異なるようにし、これを第２周波数として高周波広帯域信号１０を生成するようにしている。

中心周波数が第１周波数と異なる周波数変換用狭帯域波２２を生成するために、本実施形態の高周波狭帯域信号生成部２２０では、狭帯域波分配部２２３が第１の実施形態と異なる構成となっている。本実施形態の狭帯域波分配部２２３は、固定発振源２４１とスイッチ２４２、２４３と第２ミキサ２４４と第３波形整形手段２４５と分配器２４６を備えた構成としている。

固定発振源２４１は、事前に設定された一定の周波数（以下では、第４周波数とする）の連続波４０を出力するものであり、第４周波数を第１周波数と第２周波数との差に等しくなるように設定している。第１周波数及び第２周波数を図２（ａ）に示した中心周波数とする場合には、固定発振源２４１で２．５ＧＨｚの連続波を発生させるものとする。

高周波狭帯域発振源１２２で生成された第１周波数Ｆ１の第１狭帯域波２１は、分配器２４６で高周波狭帯域信号２０と第２狭帯域波４１に分配される。そして、第２ミキサ２４４において、固定発振源２４１から出力される第４周波数Ｆ４の連続波４０と第２狭帯域波４１とが混合される（図６（ａ）参照）。

第４周波数Ｆ４の連続波４０と中心周波数がＦ１の第２狭帯域波４１とを混合することで、図６（ｂ）に示すような２つの周波数（Ｆ１−Ｆ４）と（Ｆ１＋Ｆ４）とにピークを持つ第３狭帯域波４２が生成される。これを、第３波形整形手段２４５において、いずれか一方のピークを中心周波数とする周波数変換用狭帯域波２２に波形整形する。図６（ｂ）では、（Ｆ１＋Ｆ４）のピークを中心周波数とする狭帯域波に波形整形している。この中心周波数（Ｆ１＋Ｆ４）の狭帯域波を周波数変換用狭帯域波２２に用いており、周波数（Ｆ１＋Ｆ４）が高周波広帯域信号１０の中心周波数である第２周波数となる。

なお、スイッチ２４２と２４３は、それぞれ第４周波数の連続波４０と第２狭帯域波４１がキャリアリークするのを防止するために、高周波広帯域信号１０が出力されるタイミングであるインパクトトリガ３１に連動させて演算部１０１から制御される。

一方、高周波広帯域信号生成部２１０では、第１の実施形態の高周波広帯域信号生成部１１０と同様に、ベースバンドインパルス源１１１で図３（ａ）に示すような広帯域な第１インパルス１１を発生させ、これをそのまま第１ミキサ１１３で高周波狭帯域信号生成部２１０から供給される周波数変換用狭帯域波２２と混合してアップコンバートし、さらに第２波形整形手段１１４で図３（ｄ）と同様の波形整形を行って高周波広帯域信号１０を生成することができる。

本実施形態では、さらに高周波広帯域信号１０の中心周波数である第２周波数近傍のスペクトルを抑制する第１波形整形手段２１２を追加している。これは、第２周波数において他のシステムとの干渉が発生する場合に適用されるものである。第１波形整形手段２１２では、図６（ｃ）に示すように、ベースバンドインパルスの低周波成分を抑制している。このように、低周波成分が抑制されたベースバンドの第２インパルス１２を周波数変換用狭帯域波２２でアップコンバートすることにより、図６（ｄ）に示すような中心周波数が抑制された高周波広帯域信号１０を生成することができる。

本発明の複合レーダ信号生成装置を複合モードレーダ装置に適用した一例を図７に示す。複合モードレーダ装置３００は、広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２とが同じ筐体内に設けられており、演算部１０１からの制御で両者が協調して動作するように構成されている。

複合モードレーダ装置３００は、信号源として本発明の第１の実施形態の複合レーダ信号生成装置１００を用いており、高周波広帯域信号生成部１１０と高周波狭帯域信号生成部１２０とを備えている。また、信号の送受信用アンテナとして、高周波広帯域信号生成部１１０で生成された高周波広帯域信号１０を送信する広帯域送信アンテナ３３１、高周波狭帯域信号生成部１２０で生成された高周波狭帯域信号２０を送信する狭帯域送信アンテナ３３２、及びそれぞれの反射波を受信するための広帯域受信アンテナ３３３と狭帯域受信アンテナ３３４とが設けられている。

さらに、広帯域受信アンテナ３３３及び狭帯域受信アンテナ３３４で受信したそれぞれの反射波を処理するための広帯域受信部３１０及び狭帯域受信部３２０が設けられており、ここで処理された測定データが演算部１０１に出力されて位置データの判定が行われる。

上記のように構成された複合モードレーダ装置１００では、広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２とを演算部１０１からの制御により協調動作させることが可能となる。すなわち、広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２とを図８に示すような基本動作で用いることが可能となり、この基本動作を組み合わせることで広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２とを協調させて高性能なレーダ機能を実現することができる。

図８に示す基本動作として、同図（ａ）に示す広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２とを適宜切り替えて動作させる切り替え方式と、同図（ｂ）に示す広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２とを並行して動作させる並用方式の２種類がある。このような広帯域レーダ部３０１と狭帯域レーダ部３０２との協調動作は、演算部１０１からの制御で容易に実現できる。

また別の処理方法として、例えば通常は狭帯域レーダ部３０２を用い、高分解能が必要なときだけ広帯域レーダ部３０１を用いるようにすることも可能である。これにより、広帯域レーダ部３０１の使用を限定することができ、他システムとの干渉を低減させることができる。例えば、広帯域レーダ部３０１の使用が他システムとの干渉の問題を発生させるおそれがある場合には、一時的に狭帯域レーダ部３０２のみを用いるように制御することが可能であり、このような制御方式を演算部１０１のソフトウェア処理だけで実現することができる。

また別の処理方法として、例えば狭帯域レーダは高周波狭帯域信号生成部１２０の電圧制御を一定値として、発振を単一周波数にすることで、ドップラレーダとして動作することも可能である。

また別の処理方法として、例えば広帯域レーダによる測定の場合は、高周波狭帯域信号生成部１２０の制御電圧を一定として、単一周波数で発振することで、検波方式として同期検波方式に対応することが可能である。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る複合レーダ信号生成装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における複合レーダ信号生成装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る複合レーダ信号生成装置のブロック図である。本発明の複合レーダ信号生成装置で生成する信号の周波数帯の一例を示す図である。第１インパルスが高周波広帯域信号に波形成形されるまでのスペクトルの変化を示す模式図である。高周波狭帯域信号の変調に用いる周波数変調信号の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る複合レーダ信号生成装置のブロック図である。第１インパルスが高周波広帯域信号に波形成形されるまでのスペクトルの変化を示す模式図である。本発明の複合レーダ信号生成装置を適用した複合モードレーダ装置の一例を示す図である。狭帯域レーダ部と広帯域レーダ部の基本動作を示す図である。

符号の説明

１０高周波広帯域信号
２０高周波狭帯域信号
５１、５３狭帯域レーダの帯域
５２、５４広帯域レーダの帯域
１００、２００複合レーダ信号生成装置
１０１演算部
１１０、２１０高周波広帯域信号生成部
１１１ベースバンドインパルス源
１１２、２１２第１波形整形手段
１１３第１ミキサ
１１４第２波形整形手段
１２０、２２０高周波狭帯域信号生成部
１２１電圧制御部
１２２高周波狭帯域発振源
１２３、２２３狭帯域波分配部
１３１第１スイッチ
１３２第２スイッチ
２４１固定発振源
２４２、２４３スイッチ
２４４第２ミキサ
２４５第３波形整形手段
３００複合モードレーダ装置
３０１広帯域レーダ部
３０２狭帯域レーダ部
３１０広帯域受信部
３２０狭帯域受信部
３３１〜３３４アンテナ

Claims

演算部と、前記演算部から狭帯域波要求信号を入力して第１周波数を中心周波数とする高周波狭帯域信号を生成する高周波狭帯域信号生成部と、前記演算部からインパルストリガを入力して前記高周波狭帯域信号と帯域が重ならないように設定された前記第１周波数と異なる第２周波数を中心周波数とする高周波広帯域信号を生成する高周波広帯域信号生成部と、を備える複合レーダ信号生成装置であって、
前記高周波狭帯域信号生成部は、
前記演算部から入力した前記狭帯域波要求信号に基づき、第１狭帯域波を生成する高周波狭帯域発振源と、
前記高周波狭帯域発振源から前記第１狭帯域波を入力して前記高周波狭帯域信号と周波数変換用狭帯域波とを出力する狭帯域波分配部と、を備え、
前記高周波広帯域信号生成部は、
前記演算部から前記インパルストリガを入力すると、ベースバンドで第１インパルスを生成するベースバンドインパルス源と、
前記ベースバンドインパルス源から前記第１インパルスを入力し、これを波形整形して第２インパルスを出力する第１波形整形手段と、
前記第１波形整形手段と前記狭帯域波分配部とからそれぞれ前記第２インパルスと前記周波数変換用狭帯域波とを入力し、これを混合することにより所定の高周波インパルスにアップコンバートする第１ミキサと、
前記第１ミキサから前記高周波インパルスを入力し、これを波形整形して前記高周波広帯域信号を出力する第２波形整形手段と、を備える
ことを特徴とする複合レーダ信号生成装置。
前記第１波形整形手段は、前記ベースバンドインパルス源から入力した前記第１インパルスを、前記ベースバンド内の第３周波数を中心周波数とする前記第２インパルスに整形している
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記第１波形整形手段は、前記ベースバンドインパルス源から入力した前記第１インパルスに対し、所定の周波数以下の低周波成分を抑制している
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記第１ミキサでアップコンバートされた前記高周波インパルスは、前記第１周波数を中心に対称な２つのピークを有しており、
前記第２波形整形手段は、前記対称な２つのピークのいずれか一方を中心周波数とする高周波広帯域信号に整形している
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記狭帯域波分配部は、前記高周波狭帯域発振源から入力した前記第１狭帯域波を前記高周波狭帯域信号と周波数変換用狭帯域波とに分配している
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記狭帯域波分配部は、
周波数が一定な第４周波数の連続波を生成する固定発振源と、
前記高周波狭帯域発信源及び前記固定発振源からそれぞれ前記第１狭帯域波及び前記連続波を入力し、これを混合して前記第１周波数に前記第４周波数を加算及び減算した２つの周波数をピーク周波数とする別の狭帯域波を出力する第２ミキサと、
前記第２ミキサから前記別の狭帯域波を入力し、これを前記ピーク周波数のいずれか一方を中心周波数とする波形に整形して前記周波数変換用狭帯域波を出力する第３波形整形手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記狭帯域信号生成部は、前記狭帯域波分配部から出力される前記高周波狭帯域信号の伝播路を前記狭帯域波要求信号に従って開閉する第１スイッチをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記狭帯域信号生成部は、前記狭帯域波分配部から入力した前記周波数変換用狭帯域波を前記第１ミキサに出力する伝播路を開閉する第２スイッチをさらに備え、
前記第２スイッチは、前記演算部から前記インパルストリガに連動して出力される開閉要求信号に従って開閉される
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記第１周波数及び前記第２周波数は、２２ＧＨｚ以上２９ＧＨｚ以下のいずれかの周波数である
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。
前記高周波広帯域信号は、帯域幅が少なくとも４５０ＭＨｚ以上のＵＷＢ信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の複合レーダ信号生成装置。