JP4829361B2 - ミリ波レーダモジュール - Google Patents

Description

本発明は、ミリ波帯の電磁波を用いて車両のクルーズコントロール、衝突回避などに適用されるミリ波レーダモジュールに関し、詳しくはモジュール自体でモジュール内の異常、故障を監視する機能を有するミリ波レーダモジュールに関するものである。

ミリ波レーダシステムは、ミリ波帯の電磁波を使用し、前方の車両との距離・速度の検知によるクルーズコントロールや衝突不可避時のドライバーへの被害軽減などの安全性対策に適用されている。このミリ波レーダは、前方に向けて放射した電波が先行車両にあたって戻ってくる受信波と送信波との差からビート周波数を求め、そのビート周波数を使って目標までの距離および相対速度を算出する。

このようなミリ波レーダシステムにおいては、ミリ波レーダモジュール自体で、モジュール内の異常、故障を検出することが出来るものが要望されている。特許文献１においては、ミリ波回路ユニット全体の消費電流を電圧に変換した電圧が、レーダが正常作動中にユニットに流れる電流を電圧に変換した際の電位幅又はその電位幅よりもやや広い電位幅による基準電圧範囲を外れた場合に、自己レーダの動作不良を知らせる警報信号を出力する動作不良検出回路を備えること、ミリ波回路ユニット内の能動回路個々に同様の動作不良検出回路を備えることが示されている。

特開平０６−５９０２３号公報

しかしながら、上記従来技術では、ミリ波回路ユニットの各部または全体の消費電流を検出して、ミリ波回路ユニットの動作不良を検出するようにしているので、ミリ波回路ユニットの各部の間接的な動作不良を検出しているに過ぎず、ミリ波回路ユニットとして正常な最終出力が得られているか否かを確実に検出することができない。また、精密な動作不良検出を行うためには、ユニット内に多くの動作不良検出回路を設ける必要があり、装置の大幅なコストアップとなってしまうという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単かつ安価な構成で、ミリ波レーダモジュールから正常な最終出力が得られているか否かを確実に検出することができる異常監視機能を備えるミリ波レーダモジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、変調信号に基づいて周波数変調されたミリ波の送信波を出力する送信系高周波回路と、該送信系高周波回路から出力される送信波を送信する送信アンテナと、目標から戻ってくる受信波を受信する前記送信波アンテナとは別個の受信アンテナと、前記送信波と前記受信アンテナで受信された受信波との周波数差に対応するビート信号を生成する受信系高周波回路と、前記変調信号を前記送信系高周波回路に出力するとともに、前記ビート信号を信号処理する信号処理回路とを備えるミリ波モジュールにおいて、運用中に、前記変調信号がオフで、前記送信系高周波回路がオフで、受信系高周波回路がオンである異常検出期間を周期的に設け、該異常検出期間における前記受信系高周波回路から出力される前記ビート信号のピークピーク値が予め設定した所定の閾値よりも大きいときに受信系高周波回路の異常を検出する異常監視手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、簡単かつ安価な構成で、ミリ波レーダモジュールから正常な最終出力が得られているか否かを確実に検出することができるという効果を奏する。

図１は、この発明にかかるミリ波レーダモジュールの内部構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１の異常検出処理での各種信号波形を示すタイムチャートである。 図３は、実施の形態１の異常検出処理手順を示すフローチャートである。 図４は、Ｖｐｐメモリ（閾値メモリ）の記憶内容を示す図である。 図５は、実施の形態２の異常検出処理での各種信号波形を示すタイムチャートである。 図６は、実施の形態２の異常検出処理手順を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態３の異常検出処理での各種信号波形を示すタイムチャートである。 図８は、実施の形態３の異常検出処理手順を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかるミリ波レーダモジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるミリ波レーダモジュールの実施の形態１の構成を示す図である。なお、ここでは、ＦＭ−ＣＷ（周波数変調連続波：Frequency Modulated Continuous Wave）ミリ波レーダへの適用例について説明する。

図１に示すミリ波レーダモジュールは、送信アンテナ（Ｔｘ）１と複数の受信アンテナ（Ｒｘ１〜Ｒｘｎ）２とが接続される高周波回路３と、高周波回路３に接続される制御回路４とを備えている。制御回路４には、信号処理回路５、バイアス回路６、チャネル切替回路７などが集積回路化されている。

高周波回路３は、送信系高周波回路３ａと受信系高周波回路３ｂから構成されている。送信系高周波回路３ａとしては、信号処理回路５から変調信号（三角波電圧信号）を受けて周波数変調されたＦＭＣＷ信号を発生する電圧制御発振器（以降「ＶＣＯ」と記す）８と、ＶＣＯ８が出力するＦＭＣＷ信号の一部を送信アンテナ１に与え、残りをミキサ１０に局発信号として与える方向性結合器９などを備えている。

受信系高周波回路３ｂとしては、受信チャネル（受信方向）を切り替えるスイッチ回路１１と、スイッチ回路１１を介して得られる受信アンテナ２の受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２と、ＬＮＡ１２から出力される受信波を局発信号とミキシングし、ミキシングした結果得られるビート信号（ビデオ信号）をビデオ増幅器２０に供給するミキサ１０などを備えている。ミキサ１０は、ＬＮＡ１２から出力される受信波とＶＣＯ８から出力される送信波との周波数差の信号（ビート信号）を発生してビデオ増幅器２０に送る。

信号処理回路５は、高周波回路３から入力されたビデオ信号（ビート信号）を増幅するビデオ増幅器２０と、送信処理と計測処理の他に本発明の要部である異常監視処理を実行する主制御部としてのマイコン２１と、マイコン２１からの変調信号（三角波電圧信号）をアナログ信号に変換し高周波回路３のＶＣＯ８に与えるＤ／Ａ変換器２２と、ビデオ増幅器２０からの受信信号をデジタル信号に変換しマイコン２１に与えるＡ／Ｄ変換器２３とを備えている。さらに、信号処理回路５は、ビデオ増幅器２０の出力を＋Ｖ側にオフセットするなどの波形変換を行う波形変換器２４と、波形変換されたビデオ信号をデジタル信号に変換しマイコン２１に与えるＡ／Ｄ変換器２５とを備えている。

バイアス回路６は、マイコン２１からの指令に基づいて、高周波回路３に含まれる各種回路を動作させるために必要なバイアス電圧を供給する。チャネル切替回路７は、マイコン２１からの指令に基づいてスイッチ回路１１の切替を行うことで受信チャネル（受信アンテナＲＸ１〜Ｒｘｎ）の切替制御を実行する。周囲温度モニタ３０は、当該高周波回路３の周囲温度を検出し、検出した周囲温度をマイコン２１に入力する。

ＦＭＣＷレーダの通常の計測動作について概略説明する。まず、マイコン２１から変調信号（三角波電圧信号）が出力される。Ｄ／Ａ変換器２２は、この変調信号をアナログ信号に変換して高周波回路３のＶＣＯ８に与える。ＶＣＯ８は、変調信号に従って周波数変調された連続波であるＦＭＣＷ信号（周波数が時間と共に上昇する上昇変調信号と周波数が時間と共に下降する下降変調信号とから成る）を送信波として発生する。このＦＭＣＷ信号の一部が方向性結合器９から送信アンテナ１に供給され、送信アンテナ１からミリ波電波が目標物に向けて照射される。また、残りのＦＭＣＷ信号は局発信号としてミキサ１０に供給される。

受信アンテナ２は、目標物から跳ね返ってくる受信波を受信する。受信アンテナ２から出力される受信波は、ＬＮＡ１２を介してミキサ１０に供給される。ミキサ１０は、ＬＮＡ１２から入力される受信波と方向性結合器９から入力される送信波とをミキシングし、ミキシングした結果得られるビート信号をビデオ増幅器２０に供給する。すなわち、ミキサ１０は、受信波と送信波との周波数差の信号であるビート信号を形成し、形成したビート信号をビデオ増幅器２０に供給する。ビデオ増幅器２０は、入力されたビデオ信号を増幅し、その増幅信号をＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は入力された増幅信号をデジタル信号に変換してマイコン２１に入力する。マイコン２１は、入力されたビート信号における上昇変調期間での周波数と下降変調期間での周波数とから、目標物体までの距離と目標物体の移動速度とを求める。

つぎに、図２〜図４を用いて本実施の形態１における要部である異常監視処理について説明する。まず、マイコン２１からは、図２（ａ）に示すように、１周期に複数個（この場合は３個）の連続的な三角波電圧信号を含む変調信号が、所定の周期で間欠的に出力される。また、マイコン２１からは、送信系高周波回路３ａのバイアス電圧制御のためのＴＸ制御信号と（図２（ｂ））、受信系高周波回路３ｂのバイアス電圧制御のためのＲＸ制御信号（図２（ｃ））とがバイアス回路６に出力される。ＴＸ制御信号は、変調信号と同じタイミングでオンオフされるが、ＲＸ制御信号は、ＴＸ制御信号に比べそのオン期間が所定の期間ｄだけ長く設定されている。この期間ｄが異常検出のための異常検出期間である。

バイアス回路６では、ＴＸ制御信号のオン期間には、送信系高周波回路３ａ（ＶＣＯ８，方向性結合器９など）を構成する各種ＭＭＩＣのドレインおよびゲートに所要の制御電圧を印加してこれらＭＭＩＣをオンにするとともに、ＴＸ制御信号のオフ期間には、該送信系高周波回路３ａを構成する各種ＭＭＩＣのドレインを０ＶとしかつゲートをピンチオフとすることによりこれらＭＭＩＣをオフとする。同様に、バイアス回路６では、ＲＸ制御信号のオン期間には、受信系高周波回路３ｂ（ＬＮＡ１２，ミキサ１０など）を構成する各種ＭＭＩＣのドレインおよびゲートに所要の制御電圧を印加してこれらＭＭＩＣをオンにするとともに、ＲＸ制御信号のオフ期間には、該受信系高周波回路３ｂを構成する各種ＭＭＩＣのドレインを０ＶとしかつゲートをピンチオフとすることによりこれらＭＭＩＣをオフとする。

このようなバイアス制御が行われるので、変調信号がオンの期間は、すなわちＴＸ制御信号およびＲＸ制御信号が共にオンである通常計測期間Ｔｃ中には、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂは、前述の通常動作を行い、これによりビデオ増幅器２０からは、図２（ｄ）のＤ１で示すような通常のビート信号が出力される。

一方、変調信号およびＴＸ制御信号がオフになってからＲＸ制御信号がオフになるまでの異常検出期間ｄ、別言すればＴＸ制御信号がオフでＲＸ制御信号がオンである異常検出期間ｄにおいては、高周波回路３における送信系高周波回路３ａは動作しておらず、受信系高周波回路３ｂのみが動作していることになる。したがって、この異常検出期間ｄにおいては、ビデオ増幅器２０から出力されるビート信号には、図２（ｄ）のＤ２に示すように、受信系高周波回路３ｂのノイズのみが表れることになる。なお、図２（ｅ）に示すように、変調指令がオンの通常計測期間Ｔｃ中は、チャネル切替回路７によってスイッチ回路１１が高速に切り替えられて受信チャネルの高速切替えが行われているが、異常検出期間ｄ中は、受信チャネルは１つのチャネルに固定されている。

実施の形態１は、受信系高周波回路３ｂのみを動作させている異常検出期間ｄにおけるビート信号のレベルすなわちノイズレベルに着目し、このノイズレベルを用いて受信系高周波回路３ｂにおける故障、異常を検出しようとするものである。ノイズレベルとしては、例えば、ピークピーク値Ｖｐｐが採用される。また、異常検出処理は、実際にはマイコン２１で行われる。すなわち、ビデオ増幅器２０の出力は、波形変換器２４で電圧オフセットされる波形変換が行われた後、Ａ／Ｄ変換器２５でデジタル信号に変換されてマイコン２１に入力されており、マイコン２１ではデジタル信号に変換されたビート信号の異常検出期間ｄにおけるノイズレベルを測定することによって、受信系高周波回路３ｂにおける異常を検出する。

以下、図３，図４を参照して実施の形態１における異常検出動作について詳述する。まず、ミリ波レーダモジュールを出荷の際の試験調整時に、異常検出期間ｄにおけるビート信号のノイズのピークピーク値Ｖｐｐを、各種温度で、各受信チャネル毎に測定し、該測定値の平均値などを用いて、各受信チャネル、各温度における適正なノイズレベルのピークピーク値Ｖｐｐを予め求める。そして、求めた各ピークピーク値Ｖｐｐに適当なｎ（自然数）をそれぞれ掛けた値を比較用の閾値Ｖｔｈ（＝Ｖｐｐ×ｎ）とする。このようにして求めた各閾値Ｖｔｈと、温度（ｔmin〜ｔ１〜ｔ３〜ｔmax）および受信チャネル（ＲＸ１〜ＲＸｎ）との対応関係を示す、図４に示すような、Ｖｐｐテーブル（閾値テーブル）を作成し、作成したＶｐｐテーブルをマイコン２１内の不揮発性メモリに記憶しておく（図３、ステップＳ１００）。

つぎに、ＦＭＣＷ信号を送出する実際の運用時においては、つぎのような異常検出モード処理が実行される（ステップＳ１１０）。まず、マイコン２１は、異常検出期間ｄにおける受信チャネルをチャネルＲＸ１に固定するように、チャネル切替回路７に指令する（ステップＳ１２０）。また、マイコン２１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示したような、変調信号、ＴＸ制御信号、ＲＸ制御信号を出力する。つぎに、マイコン２１では、周囲温度モニタ３０の検出温度を取得する（ステップＳ１３０）。

つぎに、マイコン２１では、現在の受信チャネルＲＸ１に対応しかつ周囲温度モニタ３０の検出温度に対応する閾値Ｖｔｈを、図４に示したＶｐｐテーブルから読み出しておく。マイコン２１は、当該異常検出期間ｄにおけるビート信号のピークピーク値Ｖｐｐを測定し（ステップＳ１４０）、該測定したピークピーク値Ｖｐｐを、先に取り出した閾値Ｖｔｈと比較する（ステップＳ１５０）。マイコン２１は、この比較の結果、Ｖｐｐ＜Ｖｔｈである場合は、正常と判定し、つぎの周期の異常検出期間ｄにおいては受信チャネルを次のチャネルＲＸ２に固定するように、チャネル切替回路７に指令する（ステップＳ１６０）。

しかし、ステップＳ１５０での比較の結果、Ｖｐｐ≧Ｖｔｈである場合は、マイコン２１は、とりあえず異常発生の可能性があると判断する。そして、マイコン２１は、所定回数（ｍ回）連続して、Ｖｐｐ≧Ｖｔｈの異常が発生しているか否かを判定し（ステップＳ１７０）、この判定がＮｏの場合は、受信チャネルを変えることなく同じ受信チャネルＲＸ１で、次の周期に再度異常検出期間ｄにおけるビート信号のピークピーク値Ｖｐｐを測定する（ステップＳ１４０）。さらに、マイコン２１はこの測定値Ｖｐｐを前記と同じ閾値Ｖｔｈと比較し（ステップＳ１５０）、Ｖｐｐ＜Ｖｔｈである場合は、前回の異常発生は単なる外乱などと判断し、その後受信チャネルを次のチャネルに変えるように、チャネル切替回路７に指令する（ステップＳ１６０）。

このように、Ｖｐｐ≧Ｖｔｈの異常が所定回数（ｍ回）以上連続しない場合は、異常とは判定せず、次の受信チャネルの異常検出を実行する。しかし、Ｖｐｐ≧Ｖｔｈの異常が所定回数（ｍ回）連続した場合（ステップＳ１７０、ＹＥＳ）は、マイコン２１は、受信系高周波回路３ｂに何らかの異常が発生していると判定し、上位装置に対してその旨の警報を出力する（ステップＳ１８０）。

このようにして、ミリ波レーダモジュールの運用時に受信チャネルを順次切替えながら、ビート信号の各周期における異常検出期間ｄのノイズレベルを測定することによって、受信系高周波回路３ｂにおける異常を検出している。

このように、実施の形態１においては、変調信号がオフであってかつ高周波回路３における受信系高周波回路３ｂのみを動作させている状態のときのビート信号のノイズレベルが異常に大きくなると、スイッチ回路１１，ＬＮＡ１２、ミキサ１０などで構成される受信系高周波回路３ｂの異常と判定するようにしているので、簡単かつ安価な構成で、受信系高周波回路３ｂの異常を確実に検出することができるようになる。また、周囲温度を考慮して異常検出を行っているので、高精度の異常検出をなし得る。さらに、受信チャネル毎に異常検出を行うこともできる。

実施の形態２．
つぎに、図５および図６を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２で用いるミリ波レーダモジュールの構成としては、先の図１に示した構成と同じものを採用する。この実施の形態２においては、送信系高周波回路３ａがオフで、受信系高周波回路がオンのときにダミーの変調信号を発生させ、このときを異常検出期間Ｅとする。そして、このような異常検出期間ＥをＦＭＣＷ信号を送信する運用中に周期的に設け、該異常検出期間Ｅにおける前記ビート信号のノイズレベルに基づいて送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂの異常を検出する。

まず、マイコン２１からは、図５（ａ）に示すように、１周期に複数個（この場合は４個）の連続的な三角波電圧信号を含む変調信号が、所定の周期で間欠的に出力される。この場合、各周期に於ける４個目の変調信号がダミーの変調信号である。また、ＲＸ制御信号は、図５（ｅ）に示すように、４個の連続三角波電圧信号を含む変調信号と同じタイミングでオンオフされるが、ＴＸ制御信号は、図５（ｂ）に示すように、ダミーの変調信号が発生されるときには、オフとなっている。すなわち、ＴＸ制御信号は、ＲＸ制御信号に比べそのオン期間が異常検出期間Ｅに対応する分だけ短く設定されている。

バイアス回路６では、ＲＸ制御信号のオン期間には、受信系高周波回路３ｂ（ＬＮＡ１２，ミキサ１０など）を構成する各種ＭＭＩＣのドレインおよびゲートに所要の制御電圧を印加してこれらＭＭＩＣをオンにするとともに、ＲＸ制御信号のオフ期間には、該受信系高周波回路３ｂを構成する各種ＭＭＩＣのドレインを０ＶとしかつゲートをピンチオフとすることによりこれらＭＭＩＣをオフとする。一方、ＴＸ制御信号のオン期間には、バイアス回路は、送信系高周波回路３ａ（ＶＣＯ８，方向性結合器９など）を構成する各種ＭＭＩＣのドレインおよびゲートに所要の制御電圧を印加してこれらＭＭＩＣをオンにするとともに、ＴＸ制御信号のオフ期間には、該送信系高周波回路３ａを構成する各種ＭＭＩＣのドレインを０Ｖまたは所要の制御電圧を印加しかつゲートをピンチオフとすることによりこれらＭＭＩＣが動作しない状態とする。

このようなバイアス制御が行われるので、変調信号として最初の３個の三角波電圧信号が発生されている通常計測期間Ｔｃ、すなわちＴＸ制御信号およびＲＸ制御信号が共にオンである通常計測期間Ｔｃ中には、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂは、通常の計測動作を行い、これによりビデオ増幅器２０からは、図５（ｆ）のＦ１で示すような通常のビート信号が出力される。

一方、４個目のダミーの三角波電圧信号が発生されている期間、別言すればＴＸ制御信号がオフでＲＸ制御信号がオンである異常検出期間Ｅにおいては、高周波回路３における送信系高周波回路３ａは動作しておらず、受信系高周波回路３ｂのみが動作しているときに、三角波電圧信号がマイコン２１からＤ／Ａ変換器２２を介してＶＣＯ８に加えられている状態となっている。したがって、この異常検出期間Ｅにおいては、送信波が送信アンテナ１を介して出力されることはなく、ビデオ増幅器２０から出力されるビート信号には、図５（ｆ）のＦ２で示すような、ダミー三角波電圧信号による送信系高周波回路３ａでのノイズと受信系高周波回路３ｂでのノイズが表れることになる。なお、図５（ｇ）に示すように、ダミーでない最初の３個の三角波電圧信号が発生している通常計測期間Ｔｃ中は、チャネル切替回路７によってスイッチ回路１１が高速に切り替えられて受信チャネルの高速切替えが行われているが、異常検出期間Ｅ中は、受信チャネルは１つのチャネルに固定されている。

実施の形態２は、ダミーの変調信号を高周波回路３に入力し、受信系高周波回路３ｂのみを動作させている異常検出期間Ｅにおけるビート信号のレベルすなわちノイズレベルに着目し、このノイズレベルを用いて送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂにおける故障、異常を検出しようとするものである。ノイズレベルとしては、例えば、前記同様、ピークピーク値Ｖｐｐ₂が採用される。また、異常検出処理は、前記同様、マイコン２１で行われる。すなわち、マイコン２１ではデジタル信号に変換されたビート信号の異常検出期間Ｅにおけるノイズレベルを測定することによって、異常を検出する。

以下、図６を参照して実施の形態２における異常検出動作について詳述する。まず、ミリ波レーダモジュールを出荷の際の試験調整時に、擬似目標物を用いて、通常計測期間Ｔｃ中におけるビート信号のピークピーク値Ｖｐｐ₁を求めるとともに、異常検出期間Ｅにおけるビート信号のノイズのピークピーク値Ｖｐｐ₂を求める。そして、これらピークピーク値Ｖｐｐ₁，Ｖｐｐ₂の比Ｋ（＝Ｖｐｐ₂／Ｖｐｐ₁）を求める。具体的には、上記ピークピーク値Ｖｐｐ₁，Ｖｐｐ₂を、各種温度で、各受信チャネル毎に測定し、該測定値の平均値などを用いて、各受信チャネル、各温度における比Ｋ（＝Ｖｐｐ₂／Ｖｐｐ₁）を予め求める。そして、求めた各比Ｋに適当なｎ（自然数）をそれぞれ掛けた値を比較用の閾値Ｖｔｈ（＝Ｋ×ｎ）とする。このようにして求めた各閾値Ｖｔｈと、温度および受信チャネルとの対応関係を示す、先の図４に示すような、閾値テーブルを作成し、作成した閾値テーブルをマイコン２１内の不揮発性メモリに記憶しておく（図６、ステップＳ２００）。

つぎに、ＦＭＣＷ信号を送出する実際の運用時においては、つぎのような異常検出モード処理が実行される（ステップＳ２１０）。まず、マイコン２１は、異常検出期間Ｅにおける受信チャネルをチャネルＲＸ１に固定するように、チャネル切替回路７に指令する（ステップＳ２２０）。また、マイコン２１は、図５（ａ）（ｂ）（ｅ）に示したような、変調信号、ＴＸ制御信号、ＲＸ制御信号を出力する。つぎに、マイコン２１では、周囲温度モニタ３０の検出温度を取得する（ステップＳ２３０）。

つぎに、マイコン２１では、現在の受信チャネルＲＸ１に対応しかつ周囲温度モニタ３０の検出温度に対応する閾値Ｖｔｈを、閾値テーブルから読み出しておく。そして、マイコン２１は、当該周期の通常計測期間Ｔｃ中におけるビート信号のピークピーク値Ｖｐｐ₁を求めるとともに、同周期の異常検出期間Ｅにおけるビート信号のノイズのピークピーク値Ｖｐｐ₂を求める。そして、これらピークピーク値Ｖｐｐ₁，Ｖｐｐ₂の比Ｋ（＝Ｖｐｐ₂／Ｖｐｐ₁）を求める（ステップＳ２４０）。そして、該求めたＫ（＝Ｖｐｐ₂／Ｖｐｐ₁）を、先に読み出した閾値Ｖｔｈと比較する（ステップＳ２５０）。マイコン２１は、この比較の結果、｜Ｋ｜＜Ｖｔｈである場合は、正常と判定し、つぎの周期の異常検出期間Ｅにおいては受信チャネルを次のチャネルＲＸ２に固定するように、チャネル切替回路７に指令する（ステップＳ２６０）。

しかし、ステップＳ２５０での比較の結果、｜Ｋ｜≧Ｖｔｈである場合は、マイコン２１は、とりあえず異常発生の可能性があると判断し、現周期の計測値は正規のものとして採用せず、廃棄する（ステップＳ２７０）。そして、マイコン２１は、所定回数（ｍ回）連続して、｜Ｋ｜≧Ｖｔｈの異常が発生しているか否かを判定し（ステップＳ２８０）、この判定がＮｏの場合は、受信チャネルを変えることなく同じ受信チャネルＲＸ１で、次の周期に再度、ピークピーク値Ｖｐｐ₁，Ｖｐｐ₂を測定して、ピークピーク値Ｖｐｐ₁，Ｖｐｐ₂の比Ｋを求める（ステップＳ２４０）。さらに、マイコン２１は、この比Ｋを前記と同じ閾値Ｖｔｈと比較し（ステップＳ２５０）、｜Ｋ｜＜Ｖｔｈである場合は、前回の異常発生は単なる外乱などと判断し、その後受信チャネルを次のチャネルに変えるように、チャネル切替回路７に指令する（ステップＳ２６０）。

このように、｜Ｋ｜≧Ｖｔｈの異常が所定回数（ｍ回）以上連続しない場合は、異常とは判定せず、次の受信チャネルの異常検出を実行する。しかし、｜Ｋ｜≧Ｖｔｈの異常が所定回数（ｍ回）連続した場合（ステップＳ２８０、ＹＥＳ）は、マイコン２１は、送信系高周波回路３ａあるいは受信系高周波回路３ｂに何らかの異常が発生していると判定し、上位装置に対してその旨の警報を出力する（ステップＳ２９０）。

このようにして、ミリ波レーダモジュールの運用時に受信チャネルを順次切替えながら、通常計測期間Ｔｃ中におけるビート信号のピークピーク値Ｖｐｐ₁と、異常検出期間Ｅにおけるビート信号のノイズのピークピーク値Ｖｐｐ₂との比Ｋ（＝Ｖｐｐ₂／Ｖｐｐ₁）を測定することによって、送信系高周波回路３ａあるいは受信系高周波回路３ｂにおける異常を検出している。

このように、実施の形態２においては、変調信号がオンであってかつ高周波回路３における受信系高周波回路３ｂのみを動作させている異常検出期間Ｅのときのビート信号のノイズレベルが、変調信号がオンであってかつ高周波回路３における送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂを動作させている通常計測期間Ｔｃのときの信号レベルに比べ異常に大きくなると、送信系高周波回路３ａあるいは受信系高周波回路３ｂの異常と判定するようにしているので、簡単かつ安価な構成で、送信系高周波回路３ａあるいは受信系高周波回路３ｂの異常を確実に検出することができるようになる。また、周囲温度を考慮して異常検出を行っているので、高精度の異常検出をなし得る。さらに、受信チャネル毎に異常検出を行うこともできる。

実施の形態３．
つぎに、図７および図８を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３で用いるミリ波レーダモジュールの構成としては、先の図１に示した構成と同じものを採用する。この実施の形態３においては、間欠的に発生される変調信号がオフである休止期間、すなわち変調信号、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂが全てオフである期間に、受信系高周波回路３ｂのスイッチ回路１１のみをオンしてスイッチングを行い、このときのビート信号中のノイズレベルに基づいてスイッチ回路１１を構成するＭＭＩＣの異常を検出する。

まず、マイコン２１からは、図７（ａ）に示すように、１周期に複数個（この場合は３個）の連続的な三角波電圧信号を含む変調信号が、所定の周期で間欠的に出力される。また、マイコン２１からは、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、変調信号と同じタイミングでオンオフされるＴＸ制御信号およびＲＸ制御信号が出力される。

バイアス回路６では、ＴＸ制御信号およびＲＸ制御信号のオン期間には、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂを構成する各種ＭＭＩＣをオンとする。一方、変調信号、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂが全てオフである休止期間ｑにおいては、受信系高周波回路３ｂのスイッチ回路１１のみをオンにし、それ以外の受信系高周波回路３ｂおよび送信系高周波回路３ａは全てオフにする。また、図７（ｄ）に示すように、通常計測期間Ｔｃ中は、チャネル切替回路７によってスイッチ回路１１が高速に切り替えられて受信チャネルの高速切替えが行われているが、休止期間ｑ中は、チャネル切替回路７によって受信チャネルＲｘ１〜Ｒｘｎが一巡される程度の低速での切替えが行われる。

このようなバイアス制御が行われるので、通常計測期間Ｔｃ中には、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂは、通常の計測動作を行い、これによりビデオ増幅器２０からは、図７（ｅ）のＧ１で示すような通常のビート信号が出力される。

一方、休止期間ｑにおいては、スイッチ回路１１のみがオンになって低速での受信チャネル切替えが行われるので、ビデオ増幅器２０から出力されるビート信号には、図７（ｅ）のＧ２で示すような、スイッチ回路１１でのスイッチングによるノイズがスイッチング周期に同期して表れることになる。

実施の形態３は、スイッチ回路１１のみをオンにして低速での受信チャネル切替えを行わせているときのビート信号のノイズレベルに着目し、このノイズレベルを用いてスイッチ回路１１を構成するＭＭＩＣの故障、異常を検出しようとするものである。ノイズレベルとしては、例えば、前記同様、ピークピーク値Ｖｐｐが採用される。また、異常検出処理は、前記同様、マイコン２１で行われる。すなわち、マイコン２１ではデジタル信号に変換されたビート信号の休止期間ｑにおけるノイズレベルを測定することによって、異常を検出する。

以下、図８を参照して実施の形態３における異常検出動作について詳述する。まず、ミリ波レーダモジュールを出荷の際の試験調整時に、スイッチ回路１１のみをオンにして低速での受信チャネル切替えを行わせているときの休止期間ｑにおけるビート信号のノイズレベルのピークピーク値Ｖｐｐの最大値Ｖｐｐmaxと最小値Ｖｐｐminを各種温度で測定しておく。そして、求めた各ピークピーク値の最大値Ｖｐｐmaxと最小値Ｖｐｐminに適当なｎ（自然数）を掛けた値を比較用の上限閾値Ｖｔｈmax（＝Ｖｐｐmax×ｎ）および下限閾値Ｖｔｈmin（＝Ｖｐｐmin×ｎ）とする。このようにして求めた上限閾値Ｖｔｈmaxおよび下限閾値Ｖｔｈminと、温度との対応関係を示す閾値テーブルを作成し、作成した閾値テーブルをマイコン２１内の不揮発性メモリに記憶しておく（図８、ステップＳ３００）。

つぎに、ＦＭＣＷ信号を送出する実際の運用時においては、つぎのような異常検出モード処理が実行される（ステップＳ３１０）。まず、マイコン２１は、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したような、変調信号、ＴＸ制御信号、ＲＸ制御信号を出力する。バイアス回路６では、ＴＸ制御信号およびＲＸ制御信号のオン期間には、送信系高周波回路３ａおよび受信系高周波回路３ｂを構成する各種ＭＭＩＣをオンとする。一方、休止期間ｑにおいては、受信系高周波回路３ｂのスイッチ回路１１のみをオンにし、それ以外の受信系高周波回路３ｂおよび送信系高周波回路３ａは全てオフにする。また、休止期間ｑ中は、チャネル切替回路７によって受信チャネルＲｘ１〜Ｒｘｎが一巡される程度の低速での切替えを行なう（ステップＳ３２０）。つぎに、マイコン２１では、周囲温度モニタ３０の検出温度を取得する（ステップＳ３３０）。

つぎに、マイコン２１では、現在の周囲温度モニタ３０の検出温度に対応する上限閾値Ｖｔｈmaxおよび下限閾値Ｖｔｈminを、閾値テーブルから読み出しておく。そして、マイコン２１は、当該周期の休止期間ｑにおけるビート信号のノイズのピークピーク値Ｖｐｐを求める（ステップＳ３４０）。そして、このピークピーク値Ｖｐｐを、先に読み出した上限閾値Ｖｔｈmaxおよび下限閾値Ｖｔｈminと比較する（ステップＳ３５０）。マイコン２１は、この比較の結果、Ｖｔｈmin≦Ｖｐｐ≦Ｖｔｈmaxである場合は、正常と判定し、つぎの周期での異常検出を実行する（ステップＳ３６０）。

しかし、ステップＳ３５０での比較の結果、Ｖｔｈmin＞Ｖｐｐ、あるいはＶｐｐ＞Ｖｔｈmaxである場合は、マイコン２１は、とりあえず異常発生の可能性があると判断する。そして、マイコン２１は、所定回数（ｍ回）連続して、Ｖｔｈmin＞Ｖｐｐ、あるいはＶｐｐ＞Ｖｔｈmaxの異常が発生しているか否かを判定し（ステップＳ３７０）、この判定がＮｏの場合は、次の周期に再度、休止期間に於けるピークピーク値Ｖｐｐを測定し（ステップＳ３４０）、この測定値Ｖｐｐを上限閾値Ｖｔｈmaxおよび下限閾値Ｖｔｈminと比較し（ステップＳ３５０）、Ｖｔｈmin≦Ｖｐｐ≦Ｖｔｈmaxである場合は、前回の異常発生は単なる外乱などと判断し、その後つぎの周期での異常検出を実行する（ステップＳ３６０）。

このように、Ｖｔｈmin＞Ｖｐｐ、あるいはＶｐｐ＞Ｖｔｈmaxの異常が所定回数（ｍ回）以上連続しない場合は、異常とは判定せず、次の受信チャネルの異常検出を実行する。しかし、Ｖｔｈmin＞Ｖｐｐ、あるいはＶｐｐ＞Ｖｔｈmaxの異常が所定回数（ｍ回）連続した場合（ステップＳ３７０、ＹＥＳ）は、マイコン２１は、スイッチ回路１１に何らかの異常が発生していると判定し、上位装置に対してその旨の警報を出力する（ステップＳ３８０）。

このようにして、ミリ波レーダモジュールの運用時に、低速での受信チャネルの切替えを行いながらビート信号の各周期における休止期間ｑのノイズレベルを測定することによって、スイッチ回路１１を構成するＭＭＩＣの異常を検出している。

このように、実施の形態３においては、変調信号がオフである休止期間ｑに、受信系高周波回路３ｂのスイッチ回路１１のみをオンしてスイッチングを行い、このときのビート信号中のノイズレベルが異常に大きくあるいは小さくなると、スイッチ回路１１を構成するＭＭＩＣの異常と判定するようにしているので、簡単かつ安価な構成で、スイッチ回路１１を構成するＭＭＩＣの異常を確実に検出することができるようになる。また、周囲温度を考慮して異常検出を行っているので、高精度の異常検出をなし得る。

なお、実施の形態１〜３では、マイコン２１において、ＦＦＴ処理前のビート信号に基づいて異常検出を行うようにしたが、ＦＦＴ処理した後のビート信号を用いて異常検出を行うようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかるミリ波レーダモジュールは、ミリ波帯の電磁波を用いて車両のクルーズコントロール、衝突回避などに適用されるＦＭＣＷレーダなどに有用である。

１ 送信アンテナ
２ 受信アンテナ
３ 高周波回路
３ａ 送信系高周波回路
３ｂ 受信系高周波回路
４ 制御回路
５ 信号処理回路
６ バイアス回路
７ チャネル切替回路
８ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
９ 方向性結合器
１０ ミキサ
１１ スイッチ回路
１２ 低雑音増幅器（ＬＮＡ）
２０ ビデオ増幅器
２１ マイコン
２２ Ｄ／Ａ変換器
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ 波形変換器
２５ Ａ／Ｄ変換器
３０ 周囲温度モニタ

Claims (3)

1. 変調信号に基づいて周波数変調されたミリ波の送信波を出力する送信系高周波回路と、該送信系高周波回路から出力される送信波を送信する送信アンテナと、目標から戻ってくる受信波を受信する前記送信波アンテナとは別個の受信アンテナと、前記送信波と前記受信アンテナで受信された受信波との周波数差に対応するビート信号を生成する受信系高周波回路と、前記変調信号を前記送信系高周波回路に出力するとともに、前記ビート信号を信号処理する信号処理回路とを備えるミリ波モジュールにおいて、
   運用中に、前記変調信号がオンで、前記送信系高周波回路がオフで、受信系高周波回路がオンである異常検出期間を周期的に設け、前記変調信号がオンで、前記送信系高周波回路がオンで、受信系高周波回路がオンである通常動作期間における前記ビート信号のピークピーク値と、前記異常検出期間における前記ビート信号のピークピーク値との比が、予め設定した所定の閾値よりも大きいときに送信系または受信系高周波回路の異常を検出する異常監視手段
   を備えることを特徴とするミリ波レーダモジュール。
2. 変調信号に基づいて周波数変調されたミリ波の送信波を出力する送信系高周波回路と、該送信系高周波回路から出力される送信波を送信する送信アンテナと、目標から戻ってくる受信波を受信する前記送信波アンテナとは別個の受信アンテナと、前記送信波と前記受信アンテナで受信された受信波との周波数差に対応するビート信号を生成する受信系高周波回路と、前記変調信号を前記送信系高周波回路に出力するとともに、前記ビート信号を信号処理する信号処理回路とを備えるミリ波モジュールにおいて、
   前記受信系高周波回路は、複数の受信チャネルを切り替えるスイッチ回路を有し、
   運用中周期的に発生する、前記変調信号がオフで、前記送信系高周波回路および受信系高周波回路がオフである期間に、前記スイッチ回路によって複数の受信チャネルを切替え、この切替中における前記ビート信号のノイズのピークピーク値が予め設定した所定の上限閾値と下限閾値の範囲外であるときに前記スイッチ回路の異常を検出する異常監視手段
   を備えることを特徴とするミリ波レーダモジュール。
3. 前記異常監視手段は、前記異常が複数回連続したときに警報信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のミリ波レーダモジュール。

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