JP4983409B2 - Phase-locked oscillator and multi-radar system using the same - Google Patents

Phase-locked oscillator and multi-radar system using the same Download PDF

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Description

本発明は、位相同期発振器及びそれを用いたマルチレーダシステムに関する。本発明は、特に、FM−CWレーダ等のRF帯発振部に用いて好適なる位相同期発振器及びそれを用いたマルチレーダシステムに用いると好適である。   The present invention relates to a phase-locked oscillator and a multi-radar system using the same. The present invention is particularly suitable for use in a phase-locked oscillator suitable for use in an RF band oscillator such as an FM-CW radar and a multi-radar system using the same.

図35は従来技術を説明する図で、図35(A)は従来のFM−CWレーダの周波数変調部分を示している。FM−CW方式の基本構成は、ファンクションジェネレータ(FG)等で三角波の変調信号を発生し、この変調信号により電圧制御発振器(VCO)に周波数変調をかけるものである。FM−CW方式で重要なことは、正確な三角波の周波数変調をかけることであり、このためには、例えば中心周波数を基準にして、その最大及び最小周波数偏移が変化しないこと、周波数が時間とともに直線的(リニア)に変化すること、すなわちその傾き(周波数変化速度)が変化しないこと、が必要である。FM−CWレーダの出力周波数は、VCOの外部条件(温度、電源等)の安定度に依存し、また出力周波数の周波数偏移については、VCOの変調感度、出力周波数に依存するため、高安定なVCOが必要となる。また、周波数が直線的に増加するためにはVCOの良好なリニアリティーが必要となる。   FIG. 35 is a diagram for explaining the prior art, and FIG. 35 (A) shows a frequency modulation portion of a conventional FM-CW radar. The basic configuration of the FM-CW system is to generate a triangular wave modulation signal with a function generator (FG) or the like, and to apply frequency modulation to the voltage controlled oscillator (VCO) with this modulation signal. What is important in the FM-CW system is to apply accurate triangular wave frequency modulation. For this purpose, for example, the maximum and minimum frequency deviations do not change with respect to the center frequency, and the frequency is time-dependent. In addition, it is necessary to change linearly, that is, the inclination (frequency change speed) does not change. The output frequency of the FM-CW radar depends on the stability of the external conditions (temperature, power supply, etc.) of the VCO, and the frequency shift of the output frequency depends on the modulation sensitivity of the VCO and the output frequency. A new VCO is required. Also, in order for the frequency to increase linearly, good linearity of the VCO is required.

図35(B)は従来のFM−CWレーダ送信部の典型的な構成を示している。発振周波数の温度変化に対してはCPUが温度センサで検出した温度によりデータテーブルを参照し、三角波の中心電圧を補正する。また、発振周波数のリニアリティーについてはCPUが同じくデータテーブルを参照することで三角波電圧の補正を行う。   FIG. 35B shows a typical configuration of a conventional FM-CW radar transmitter. For the temperature change of the oscillation frequency, the CPU refers to the data table based on the temperature detected by the temperature sensor and corrects the center voltage of the triangular wave. For the linearity of the oscillation frequency, the CPU similarly corrects the triangular wave voltage by referring to the data table.

図35(C)は、従来のFM−CWレーダ送信部の他の構成例を示す図で、PLL(Phase Locked Loop)回路に三角波を重畳する方法を示している。この方法では、PLLを中心周波数で位相同期させることにより中心周波数を安定化する。一方、この中心周波数に加える周波数変移のリニアリティーについては、CPUがデータテーブルを参照することにより三角波電圧を補正する。   FIG. 35C is a diagram showing another configuration example of the conventional FM-CW radar transmitter, and shows a method of superimposing a triangular wave on a PLL (Phase Locked Loop) circuit. In this method, the center frequency is stabilized by synchronizing the phase of the PLL with the center frequency. On the other hand, for the linearity of the frequency shift applied to the center frequency, the CPU corrects the triangular wave voltage by referring to the data table.

また従来は、変調信号として水晶発振器6aに位相同期した三角波を用いることで発振周波数を安定化させると共に、出力のRF信号を周波数検波することで周波数偏移の上限や下限を超えないように制御を行う発振回路が知られている(特許文献1)。
特開平6−120735
Conventionally, the oscillation frequency is stabilized by using a triangular wave that is phase-synchronized with the crystal oscillator 6a as a modulation signal, and control is performed so as not to exceed the upper and lower limits of the frequency deviation by detecting the frequency of the output RF signal. An oscillation circuit that performs the above is known (Patent Document 1).
JP-A-6-120735

しかし、上記データテーブルを使用して発振周波数の温度変化やリニアリティーを補正する方式であると、別途に大きなデータテーブルを持つ必要があるばかりか、回路素子のバラツキに応じて装置毎に個別のデータテーブルを作成する必要があり、試験工数が大幅に増えてしまう。また、上記図35(C)の構成では、三角波で変調したVCO出力に対してPLLによるフィードバックがかかってしまうため、VCO出力の変調特性が悪化してしまう。また、特許文献1のVCOの変調特性はリニアであることが前提であり、もしリニアで無い場合は、データテーブル等を使用してリニアリティー補正する必要がある。   However, if the above-mentioned data table is used to correct the temperature change and linearity of the oscillation frequency, it is not only necessary to have a separate large data table, but also individual data for each device depending on circuit element variations. It is necessary to create a table, which greatly increases the number of test steps. In the configuration shown in FIG. 35C, the feedback by the PLL is applied to the VCO output modulated by the triangular wave, so that the modulation characteristic of the VCO output is deteriorated. Further, it is assumed that the modulation characteristic of the VCO in Patent Document 1 is linear. If it is not linear, it is necessary to perform linearity correction using a data table or the like.

また、マルチレーダシステムは、FM−CWレーダを複数個配置して構成され、各レーダに異なる検知エリアを割り当てることで、より広範囲なエリアをより精度良く検知することができる。マルチレーダシステムは、複数のレーダを搭載した一つの装置であってよいし、また、少なくとも一つのレーダを搭載した複数の装置であってもよい。例えば、自動車のような車両にレーダが搭載される場合、各車両に搭載されるレーダがマルチレーダシステムを構成する。   In addition, the multi-radar system is configured by arranging a plurality of FM-CW radars, and by assigning a different detection area to each radar, a wider area can be detected with higher accuracy. The multi-radar system may be one device equipped with a plurality of radars, or may be a plurality of devices equipped with at least one radar. For example, when a radar is mounted on a vehicle such as an automobile, the radar mounted on each vehicle constitutes a multi-radar system.

図36は、従来におけるマルチレーダシステムにおける複数のレーダそれぞれの周波数割り当てを説明する図である。図36(A)は、レーダから送信される電波が干渉する場合を示し、同一の周波数帯域を用いて、複数のレーダから三角波変調された送信信号を送信すると、送信信号の周波数が同一になるタイミングが生じ、どちらのレーダからの送信信号であるか区別がつかず、正しい測定ができなくなる。そのため、複数のレーダを配置する場合、各レーダの送信信号の周波数が互いに干渉しないようにする必要があるため、図36(B)に示すように、周波数帯域が互いに重ならないように、少なくとも周波数の変動幅分の周波数帯域を各レーダに割り当てる必要がある。   FIG. 36 is a diagram for explaining the frequency assignment of each of a plurality of radars in a conventional multi-radar system. FIG. 36A shows a case where radio waves transmitted from a radar interfere with each other. When transmission signals modulated by triangular waves are transmitted from a plurality of radars using the same frequency band, the frequencies of the transmission signals are the same. Timing occurs, it is impossible to distinguish which radar signal is transmitted from which radar, and correct measurement cannot be performed. Therefore, when a plurality of radars are arranged, it is necessary to prevent the frequencies of the transmission signals of the radars from interfering with each other. Therefore, as shown in FIG. 36 (B), at least the frequency is set so that the frequency bands do not overlap each other. It is necessary to allocate a frequency band corresponding to the fluctuation width of each radar to each radar.

一方で、使用可能な周波数帯域が制限される場合には、一つのレーダあたりに割り当てる帯域を広く確保することができない。すなわち、送信信号の周波数偏移を大きく取ることができない。送信信号の周波数偏移が大きいほど、感度・分解能も上がるので、割り当てる帯域が十分に広くない場合、感度・分解能が低下する。   On the other hand, when the usable frequency band is limited, it is not possible to secure a wide band to be allocated to one radar. That is, a large frequency shift of the transmission signal cannot be taken. The greater the frequency shift of the transmission signal, the higher the sensitivity and resolution. Therefore, when the allocated band is not sufficiently wide, the sensitivity and resolution are lowered.

また、温度変化や経時変化などにより、送信信号の中心周波数や周波数偏移の変動分を考慮して、隣接する送信信号間に所定の間隔をあける必要がある。この変動分が大きいと、干渉を防ぐために間隔を広く確保しなければならず、送信信号の周波数偏移量又はレーダ数(チャネル数)が犠牲となる。   In addition, it is necessary to provide a predetermined interval between adjacent transmission signals in consideration of fluctuations in the center frequency and frequency shift of transmission signals due to temperature changes and changes over time. If this fluctuation is large, a wide interval must be secured in order to prevent interference, and the frequency shift amount of the transmission signal or the number of radars (number of channels) is sacrificed.

図37は、三角波で周波数変調された送信信号の中心周波数や周波数偏移の変動を説明する図である。図37(A)は、送信信号の中心周波数が変動する場合を示し、図37(B)は、送信信号の周波数偏移が変動する場合を示す。また、図37(C)は、周波数の変動分を考慮した周波数の割り当て例を示す図である。図37(C)では、1GHzの帯域に対して、周波数偏移を200MHz、変動分を50MHzとすると、2つのレーダしか配置することができず(2チャネルしか確保できず)、周波数帯域が効率的に利用されていない。   FIG. 37 is a diagram for explaining fluctuations in the center frequency and frequency shift of a transmission signal frequency-modulated with a triangular wave. FIG. 37A illustrates a case where the center frequency of the transmission signal varies, and FIG. 37B illustrates a case where the frequency shift of the transmission signal varies. FIG. 37C is a diagram illustrating an example of frequency allocation in consideration of frequency fluctuations. In FIG. 37C, if the frequency shift is 200 MHz and the variation is 50 MHz with respect to the 1 GHz band, only two radars can be arranged (only two channels can be secured), and the frequency band is efficient. Is not being used.

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、VCO回路の特性バラツキや温度変動によらず、簡単な構成及び制御で常に高安定なVCO出力が得られる位相同期発振器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to always obtain a highly stable VCO output with a simple configuration and control irrespective of variations in characteristics of the VCO circuit and temperature fluctuations. It is to provide a phase-locked oscillator.

また、本発明の目的は、常に高安定なVCO出力が得られる位相同期発振器を用いて、与えられた周波数帯域をより効率的に利用することができるマルチレーダシステムを提供することにある。   It is another object of the present invention to provide a multi-radar system that can use a given frequency band more efficiently by using a phase-locked oscillator that always provides a highly stable VCO output.

本発明の第1の態様(VCOの校正)による位相同期発振器は、基準信号と比較信号の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の位相誤差信号を積分するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの後段に介在して本器の主制御を行う制御部と、該制御部出力の制御電圧に応じた周波数の信号を発生するVCO回路と、該VCO回路の出力信号を分周して前記比較信号を形成する可変分周器とからなるPLLループを備える位相同期発振器であって、前記制御部は、PLLループを複数の周波数でロックさせて各ロック時の制御電圧を測定する制御電圧測定手段と、前記測定された各制御電圧に基づき、前記各周波数を結ぶ区間の周波数変化を代表する変調感度を求めるリニアリティー校正手段とを備えたものである。   A phase-locked oscillator according to the first aspect of the present invention (VCO calibration) includes a phase comparator that compares the phases of a reference signal and a comparison signal, a low-pass filter that integrates a phase error signal of the phase comparator, and the low-pass filter. A control unit that performs the main control of this device interposed in the subsequent stage of the filter, a VCO circuit that generates a signal having a frequency corresponding to the control voltage of the control unit output, and divides the output signal of the VCO circuit to A phase-locked oscillator including a PLL loop including a variable frequency divider that forms a comparison signal, wherein the control unit locks the PLL loop at a plurality of frequencies and measures a control voltage at each lock. And linearity calibration means for obtaining a modulation sensitivity representing a frequency change in a section connecting the frequencies based on the measured control voltages.

本発明によれば、PLLループを複数の周波数でロックさせる構成により、VCOの変調感度にバラツキや温度依存性があっても、該VCOを所要周波数で発振させるための制御電圧が容易かつ正確に得られる。   According to the present invention, the configuration in which the PLL loop is locked at a plurality of frequencies makes it possible to easily and accurately control the voltage for causing the VCO to oscillate at the required frequency even if the modulation sensitivity of the VCO varies or depends on temperature. can get.

本発明の第2の態様(VCOの駆動)による位相同期発振器は、前記PLLループを所定周波数でロックさせた後、該PLLループを開放した状態で、前記求めた変調感度に基づきVCO回路に前記所定周波数を中心とするリニアリティー補正された周波数変化を発生させるための電圧信号を生成し、出力するVCO駆動手段を更に備えたものである。   The phase-locked oscillator according to the second aspect of the present invention (VCO drive) locks the PLL loop at a predetermined frequency, and then opens the PLL loop in a state where the PLL circuit is opened based on the obtained modulation sensitivity. VCO driving means for generating and outputting a voltage signal for generating a linearity-corrected frequency change centered on a predetermined frequency is further provided.

本発明によれば、VCO回路をリニアリティー校正された電圧信号で駆動する構成により、VCO回路の特性バラツキや温度変動によらず、常に安定した発振特性が得られる。   According to the present invention, the configuration in which the VCO circuit is driven by a voltage signal that has been linearly calibrated can always provide stable oscillation characteristics regardless of variations in the characteristics of the VCO circuit and temperature fluctuations.

本発明の第3の態様(間欠的なPLL制御)では、VCO駆動手段は、VCO回路が中心周波数を出力するタイミングに同期してローパスフィルタの出力をサンプリングし、検出した位相誤差信号が所定範囲を超える場合は、該位相誤差信号を小さくする方向に制御電圧をオフセットする。従って、間欠的なPLL制御により、中心周波数を一定に維持できる。   In the third aspect (intermittent PLL control) of the present invention, the VCO driving means samples the output of the low-pass filter in synchronization with the timing at which the VCO circuit outputs the center frequency, and the detected phase error signal is within a predetermined range. In the case of exceeding the control voltage, the control voltage is offset in the direction of decreasing the phase error signal. Therefore, the center frequency can be kept constant by intermittent PLL control.

本発明の第4の態様(間欠的なFLL制御)による位相同期発振器は、基準信号を分周する第1の分周器と、VCO回路の出力を分周して前記比較信号を形成する第2の分周器とを備え、前記VCO駆動手段は、前記第1,第2の分周器のカウンタをVCO回路に加える信号周期の整数倍周期で定期的にリセットすると共に、前記VCO回路が中心周波数を出力するタイミングに同期してサンプリングしたローパスフィルタ出力の位相誤差信号が所定範囲を超える場合は、該位相誤差信号を小さくする方向に制御電圧をオフセットする。   A phase-locked oscillator according to a fourth aspect (intermittent FLL control) of the present invention is a first frequency divider that divides a reference signal and a first output that divides the output of a VCO circuit to form the comparison signal. The VCO driving means periodically resets the counters of the first and second frequency dividers at a period that is an integral multiple of the signal period applied to the VCO circuit, and the VCO circuit When the phase error signal output from the low-pass filter sampled in synchronization with the output timing of the center frequency exceeds a predetermined range, the control voltage is offset in a direction to reduce the phase error signal.

本発明においては、第1,第2の分周器のカウンタを定期的にリセットする構成により、両分周信号を強制的に位相あわせする。しかし、もしVCO出力の周波数がずれていると、両分周信号間の位相は速やかに広がってしまう。そこで、本発明では、ローパスフィルタ出力の位相誤差信号を定期的に検出することで、該位相誤差信号の変化速度を監視し、VCO出力の周波数がずれているか否かを検出する。本発明では、第1,第2の分周器のカウンタを定期的にリセットすることで特定の絶対位相へ引き込まないので、位相引き込みが速い。なお、周波数のみ揃っていればロック状態にあると判定する制御を本明細書ではFLL(Frequency Locked Loop)制御と呼ぶ。   In the present invention, both frequency-divided signals are forcibly phase-matched by a configuration in which the counters of the first and second frequency dividers are periodically reset. However, if the frequency of the VCO output is shifted, the phase between both frequency-divided signals will spread quickly. Therefore, in the present invention, by periodically detecting the phase error signal of the low-pass filter output, the rate of change of the phase error signal is monitored to detect whether the frequency of the VCO output is deviated. In the present invention, since the counters of the first and second frequency dividers are not reset to a specific absolute phase by periodically resetting, the phase pull-in is fast. Note that the control that determines that the lock state is established if only the frequencies are aligned is referred to as FLL (Frequency Locked Loop) control in this specification.

本発明の第5の態様(PLLの高速引き込み)による位相同期発振器は、基準信号を分周する第1の可変分周器と、VCO回路の出力を分周して前記比較信号を形成する第2の可変分周器とを備え、前記制御部は、前記第1,第2の可変分周器に所定の分周比を設定後、PLLループを形成して基準信号と比較信号間の位相引き込みを開始する際に、前記VCO回路に前記所定の分周比に対応する制御電圧を加えると共に、前記第1,第2の可変分周器のカウンタをリセットするものである。   The phase-locked oscillator according to the fifth aspect of the present invention (PLL high-speed pull-in) is a first variable frequency divider that divides the reference signal, and the output of the VCO circuit is divided to form the comparison signal. 2, and the control unit sets a predetermined frequency dividing ratio in the first and second variable frequency dividers and then forms a PLL loop to form a phase between the reference signal and the comparison signal. When starting the pull-in, a control voltage corresponding to the predetermined frequency division ratio is applied to the VCO circuit, and counters of the first and second variable frequency dividers are reset.

本発明によれば、VCO回路に当初から設定分周比に対応する制御電圧を加えることで当初から所要周波数に近いVCO出力が得られる。また、第1,第2の可変分周器のカウンタをリセットすることにより、両分周信号の初期位相が強制的に揃う。この場合に、両分周信号の周波数は既に略一致しており、両分周信号の初期位相が合っているため、PLLループは速やかにロック状態に収束する。   According to the present invention, a VCO output close to the required frequency can be obtained from the beginning by applying a control voltage corresponding to the set division ratio from the beginning to the VCO circuit. Further, by resetting the counters of the first and second variable frequency dividers, the initial phases of both frequency-divided signals are forcibly aligned. In this case, the frequency of both frequency-divided signals is already substantially the same, and the initial phase of both frequency-divided signals is matched, so the PLL loop quickly converges to the locked state.

本発明の第6の態様(温度により変調感度が変化しないVCO回路を備える)による位相同期発振器は、基準信号と比較信号の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の位相誤差信号を積分するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの後段に介在して本器の主制御を行う制御部と、該制御部出力の制御電圧に応じた周波数の信号を発生するVCO回路と、前記VCO回路の出力信号を分周して前記比較信号を形成する可変分周器とからなるPLLループを備える位相同期発振器であって、前記制御部は、PLLのロック周波数を所定間隔で変化させ、所定の周波数範囲をカバーする範囲につき各ロック時の制御電圧を測定する制御電圧測定手段と、前記測定した制御電圧の変動範囲を複数区間に分割して、各区間を代表する変調感度を求めるリニアリティー校正手段と、PLLループを所定周波数でロックさせた後、該PLLループを開放した状態で、VCO回路に前記所定周波数を中心とするリニアリティー補正された周波数変化を発生させるための電圧信号を、前記ロック時の制御電圧と前記求めた各区間を代表する変調感度に基づき生成し、出力するVCO駆動手段とを備えたものである。   A phase-locked oscillator according to a sixth aspect of the present invention (comprising a VCO circuit whose modulation sensitivity does not change with temperature) includes a phase comparator that compares the phases of a reference signal and a comparison signal, and a phase error signal of the phase comparator. A low-pass filter that integrates, a control unit that intervenes in the subsequent stage of the low-pass filter, a VCO circuit that generates a signal having a frequency corresponding to the control voltage of the output of the control unit, and the VCO circuit A phase-locked oscillator including a PLL loop including a variable frequency divider that divides an output signal to form the comparison signal, wherein the control unit changes a PLL lock frequency at a predetermined interval, Control voltage measuring means for measuring the control voltage at the time of each lock for a range covering the range, and the modulation sensitivity representing the respective sections by dividing the fluctuation range of the measured control voltage into a plurality of sections A linearity calibration means to be obtained and a voltage signal for generating a linearity-corrected frequency change centered on the predetermined frequency in the VCO circuit in a state in which the PLL loop is opened after the PLL loop is locked at a predetermined frequency. And VCO driving means for generating and outputting the control voltage at the time of locking and the modulation sensitivity representing each of the obtained intervals.

本発明によれば、予め所要周波数範囲の変調感度を一旦求めておけば、該変調感度は温度によりあまり変化しないので、任意温度におけるVCO駆動時には、VCO駆動手段は、PLLループを所定周波数でロックさせた後、該PLLループを開放した状態で、VCO回路に所定周波数を中心とするリニアリティー補正された周波数変化を発生させるための電圧信号を、前記ロック時の制御電圧(基準電圧)と前記求めた各区間を代表する変調感度に基づき生成し、出力することで、温度によらず、VCO回路を常に正しい周波数で駆動できる。   According to the present invention, once the modulation sensitivity in the required frequency range is obtained in advance, the modulation sensitivity does not change much with temperature. Therefore, when the VCO is driven at an arbitrary temperature, the VCO drive means locks the PLL loop at a predetermined frequency. Then, with the PLL loop open, a voltage signal for causing the VCO circuit to generate a linearity-corrected frequency change centered on a predetermined frequency is obtained as the control voltage (reference voltage) at the time of locking and the determination. By generating and outputting based on the modulation sensitivity representing each section, the VCO circuit can always be driven at the correct frequency regardless of the temperature.

本発明の第7の態様によるマルチレーダシステムは、上記本発明の第1乃至第6の態様いずれかに記載の位相同期発振器を有する複数のFM−CWレーダを備えて構成されるマルチレーダシステムであって、各FM−CWレーダの前記制御部は、周期的に増減する制御電圧であって且つ前記制御電圧の増減方向及び増減速度が互いに一致するように所定の同期信号に同期した前記制御電圧を生成し、各FM−CWレーダの前記VCO回路は、前記制御電圧の増減に応じて、中心周波数に対して所定の周波数偏移量分周波数が周期的に増減する信号であって且つ各信号の中心周波数は互いに異なりさらに当該信号の周波数の増減方向及び増減速度が互いに一致する前記信号を出力する。   A multi-radar system according to a seventh aspect of the present invention is a multi-radar system including a plurality of FM-CW radars having the phase-locked oscillator according to any one of the first to sixth aspects of the present invention. The control unit of each FM-CW radar is a control voltage that periodically increases and decreases, and that is synchronized with a predetermined synchronization signal so that the increasing and decreasing directions and increasing and decreasing speeds of the control voltage coincide with each other. The VCO circuit of each FM-CW radar is a signal whose frequency is periodically increased or decreased by a predetermined frequency deviation amount with respect to the center frequency according to the increase or decrease of the control voltage. The center frequencies of the signals are different from each other, and the signals in which the frequency increase / decrease direction and speed of the signals coincide with each other are output.

本発明によれば、電波干渉を生じさせずに、各信号の周波数間隔を詰めることができ、より多くのチャネルを設定することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the frequency interval of each signal without causing radio wave interference, and it is possible to set more channels.

本発明の第8の態様によるマルチレーダシステムは、上記第7の態様において、各FM−CWレーダの前記制御部のうちの一つが前記同期信号を生成し、残りの前記制御部に出力する。   In the multi-radar system according to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, one of the control units of each FM-CW radar generates the synchronization signal and outputs it to the remaining control units.

本発明の第9の態様によるマルチレーダシステムは、上記第7の態様において、各FM−CWレーダの前記制御部のうちの一つが外部から供給される同期信号を受信し、残りの前記制御部に出力する。   A multi-radar system according to a ninth aspect of the present invention is the multi-radar system according to the seventh aspect, wherein one of the control units of each FM-CW radar receives a synchronization signal supplied from the outside, and the remaining control units Output to.

本発明の第10の態様によるマルチレーダシステムは、上記第7の態様において、各FM−CWレーダの前記制御部は、それぞれ外部から供給される同期信号を受信する。   In the multi-radar system according to a tenth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the control unit of each FM-CW radar receives a synchronization signal supplied from the outside.

本発明の第11の態様によるマルチレーダシステムは、同期した複数の三角波それぞれを制御信号として、周波数が周期的に増減するように周波数変調された変調信号を生成して出力する複数のレーダを含むマルチレーダシステムにおいて、各レーダの出力する変調信号は、互いに中心周波数が異なり、周期的に増減する周波数の上限値及び下限値が各レーダの出力する変調信号毎に互いに異なり且つ当該上限値及び下限値になるタイミングが各変調信号毎に互いに一致するように所定の同期信号に同期して出力され、さらに、少なくとも1つの三角波に基づいて生成される変調信号の下限周波数に対して、少なくとも他の1つの三角波に基づいて生成される別の変調信号の上限周波数が大きくなるように設定されることを特徴とする。 A multi-radar system according to an eleventh aspect of the present invention includes a plurality of radars that generate and output a modulation signal that is frequency-modulated so that the frequency periodically increases or decreases using each of a plurality of synchronized triangular waves as a control signal. In a multi-radar system, the modulation signals output from each radar have different center frequencies, and the upper and lower limits of the frequency that periodically increases and decreases are different from each other for each modulation signal output by each radar, and the upper and lower limits. timing at which the value is output in synchronization with the predetermined synchronization signal to each other match so each modulated signal, further, with respect to the lower limit frequency of the modulation signal generated based on at least one of the triangular wave, at least It is characterized in that the upper limit frequency of another modulation signal generated based on another one triangular wave is set to be large .

本発明の第12の態様によるマルチレーダシステムは、上記第11の態様において、各レーダは、当該信号の周波数の増減方向及び増減速度が互いに一致するように所定の同期信号に同期して当該信号を生成する。   A multi-radar system according to a twelfth aspect of the present invention is the multi-radar system according to the eleventh aspect, wherein each radar is synchronized with a predetermined synchronizing signal so that the frequency increasing / decreasing direction and speed of the signal coincide with each other. Is generated.

本発明の第13の態様によるマルチレーダシステムは、上記第11の態様において、前記複数のレーダのうちの一つが前記同期信号を生成し、残りのレーダに出力する。   In a multi-radar system according to a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, one of the plurality of radars generates the synchronization signal and outputs it to the remaining radars.

本発明の第14の態様によるマルチレーダシステムは、上記第11の態様において、前記複数のレーダのうちの一つが外部から供給される同期信号を受信し、残りのレーダに出力する。   In the multi-radar system according to a fourteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, one of the plurality of radars receives a synchronization signal supplied from the outside and outputs it to the remaining radars.

本発明の第15の態様によるマルチレーダ異捨て無は、上記第11の態様において、前記複数のレーダは、外部から供給される同期信号を受信する。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, the plurality of radars receive a synchronization signal supplied from the outside.

本発明の第16の態様によるマルチレーダシステムは、上記第11の態様において、前記複数のレーダは複数の車両それぞれに搭載されており、第1の方向に進行している車両に搭載されるレーダは、第1の周波数帯域に含まれる周波数の信号を生成し、第1の方向と異なる第2の方向に進行している車両に搭載されるレーダは、第1の周波数帯域と異なる第2の周波数帯域に含まれる周波数の信号を生成する。   A multi-radar system according to a sixteenth aspect of the present invention is the radar according to the eleventh aspect, wherein the plurality of radars are mounted on a plurality of vehicles, and are mounted on the vehicle traveling in the first direction. Generates a signal having a frequency included in the first frequency band, and the radar mounted on the vehicle traveling in the second direction different from the first direction has a second frequency different from the first frequency band. A signal having a frequency included in the frequency band is generated.

以上述べた如く本発明の位相同期発振器によれば、特性のバラツキや温度変化を有するVCO回路を使用しても、PLL制御による出力周波数の安定化、PLL開放下でのVCO駆動による出力周波数変化のリニアリティー向上が図れ、よって位相同期発振器の信頼性向上、更には、該発振器を使用したFM−CWレーダ等の普及に寄与するところが極めて大きい。   As described above, according to the phase-locked oscillator of the present invention, even if a VCO circuit having variations in characteristics and temperature changes is used, the output frequency is stabilized by PLL control, and the output frequency change by VCO driving with the PLL open. Therefore, it is extremely important to improve the reliability of the phase-locked oscillator, and further contribute to the spread of FM-CW radar and the like using the oscillator.

また、本発明のマルチレーダシステムによれば、利用可能な周波数帯域に割り当てられるチャネルの周波数偏移量が従来と同程度であっても、電波干渉を生じさせずに、チャネルの周波数間隔を狭めることができ、従来と比較して多数のチャネルを当該周波数帯域に設定することができるようになり、周波数の利用効率が格段に向上する。   Further, according to the multi-radar system of the present invention, even if the frequency shift amount of the channel allocated to the usable frequency band is about the same as the conventional one, the frequency interval of the channel is narrowed without causing radio wave interference. In comparison with the prior art, a large number of channels can be set in the frequency band, and the frequency utilization efficiency is remarkably improved.

以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals denote the same or corresponding parts throughout the drawings.

(位相同期発振器)
図1は第1の実施の形態による位相同期発振器のブロック図である。図において、1はPLLの基準クロック信号CKを発生するクロック発振器、2はPLLループを構成する位相比較部、11はクロック信号CKの可変分周器、12はVCO出力の可変分周器、13は両分周器出力φR,φVの位相を比較する位相比較器(PD)、3はPD13出力の位相誤差信号を積分するローパスフィルタ(LPF)、4は本発明の制御部に相当するプロセッサユニット(PU)、14はLPF3出力の位相誤差信号VpdをサンプリングするA/D変換器、15は本発振器の主制御・処理を行うCPU、16はCPU15出力の制御電圧をアナログの制御電圧Vcontに変換するD/A変換器、5は制御電圧Vcontに対応する周波数の発振信号を出力する電圧制御発振器(VCO)、6はVCO5の出力を通過/遮断するRFスイッチ(SW)である。
(Phase-locked oscillator)
FIG. 1 is a block diagram of a phase-locked oscillator according to the first embodiment. In the figure, 1 is a clock oscillator that generates a PLL reference clock signal CK, 2 is a phase comparator that constitutes a PLL loop, 11 is a variable frequency divider for the clock signal CK, 12 is a variable frequency divider for VCO output, 13 Is a phase comparator (PD) that compares the phases of both frequency divider outputs φR and φV, 3 is a low-pass filter (LPF) that integrates the phase error signal of the PD 13 output, and 4 is a processor unit corresponding to the controller of the present invention. (PU), 14 is an A / D converter that samples the phase error signal Vpd of the LPF3 output, 15 is a CPU that performs the main control and processing of this oscillator, and 16 is a control voltage output from the CPU 15 that is converted into an analog control voltage Vcont. The D / A converter 5 performs a voltage-controlled oscillator (VCO) that outputs an oscillation signal having a frequency corresponding to the control voltage Vcont, and 6 passes through or shuts off the output of the VCO 5. A switch (SW).

CPU15は、VCO5の特性バラツキや温度変動によらず、PLLループを連続して又は周期的に構成することでVCO5の発振周波数を安定化させる制御と、レーダ動作時にPLLループを開放した状態で三角波信号を生成してVCO5にリニアリティー補正された周波数変調出力を出力させる制御とを行う。具体的には、後述の図2,図4,図6の各種処理を実行することにより、本発明の制御電圧測定手段、リニアリティー校正手段、VCO駆動手段(レーダ送信処理)等の各種機能を実現することもできる。   The CPU 15 performs control to stabilize the oscillation frequency of the VCO 5 by configuring the PLL loop continuously or periodically regardless of the characteristic variation of the VCO 5 and temperature fluctuation, and the triangular wave with the PLL loop open during radar operation. Control is performed to generate a signal and to output a frequency modulation output subjected to linearity correction to the VCO 5. Specifically, various functions such as control voltage measurement means, linearity calibration means, and VCO drive means (radar transmission processing) according to the present invention are realized by executing various processes shown in FIGS. You can also

制御電圧測定手段は、PLLループを複数の周波数でロックさせることで、各ロック時の制御電圧Vcontを測定する。その際には、位相比較部2に設定データを出力して、可変分周器11,12の分周比を所望に設定する。更に、LPF5出力の位相誤差信号Vpdを定期的にサンプリングすると共に、公知のPLL処理に従って位相誤差信号Vpdを小さくする方向に制御電圧Vcontを更新し、PLLループを複数の周波数で順次ロックさせる。各ロック時に取得した制御電圧Vcontは、VCO5の特性バラツキや温度変動によらず、該VCO5を各所定の周波数で発振させるに必要な制御電圧Vcontである。   The control voltage measuring means measures the control voltage Vcont at each lock by locking the PLL loop at a plurality of frequencies. At that time, setting data is output to the phase comparison unit 2 to set the frequency dividing ratios of the variable frequency dividers 11 and 12 as desired. Furthermore, the phase error signal Vpd output from the LPF 5 is periodically sampled, and the control voltage Vcont is updated in the direction of decreasing the phase error signal Vpd in accordance with a known PLL process, so that the PLL loop is sequentially locked at a plurality of frequencies. The control voltage Vcont acquired at the time of each lock is the control voltage Vcont necessary for causing the VCO 5 to oscillate at each predetermined frequency regardless of the characteristic variation of the VCO 5 and the temperature fluctuation.

図1の挿入図(a)に一例のPLLループの概念構成図を示す。ここでは、LPF3とCPU15とが実現するループフィルタの機能を伝達特性F(s)を有するディジタルフィルタで表している。CPU15でディジタルフィルタを構成することにより、ゲインやクロック周期でフィルタ特性を変化させることができる。今、ディジタルフィルタの入力をX(n)、出力をY(n)とすると、差分方程式は、
Y(n)=(A+B)・X(n)+Y(n−1)−A・X(n−1)
で表される。これをZ変換すると、
Y(z)=(A+B)・X(z)+z−1・Y(z)−A・z−1・X(z)
で表され、フィルタの伝達特性F(z)は、
F(z)=Y(z)/X(z)=A+B/(1−Z−1)
で表される。これをF(s)で表すと、
F(s)=A+B/(1−e−j2πfT)
となる。
An inset (a) in FIG. 1 shows a conceptual configuration diagram of an example PLL loop. Here, the function of the loop filter realized by the LPF 3 and the CPU 15 is represented by a digital filter having a transfer characteristic F (s). By configuring the digital filter with the CPU 15, the filter characteristics can be changed by the gain and the clock cycle. If the input of the digital filter is X (n) and the output is Y (n), the difference equation is
Y (n) = (A + B) .X (n) + Y (n-1) -A.X (n-1)
It is represented by If this is converted to Z,
Y (z) = (A + B) * X (z) + z-1 * Y (z) -A * z-1 * X (z)
And the transfer characteristic F (z) of the filter is
F (z) = Y (z) / X (z) = A + B / (1-Z-1)
It is represented by If this is represented by F (s),
F (s) = A + B / (1-e−j2πfT)
It becomes.

更に、PLLとした場合の入力の位相をθi(s)、出力の位相をθo(s)とすると、ループの伝達特性H(s)は、
H(s)=θo(s)/θi(s)
=K・F(s)/{s+K・F(s)}
但し、K=Kd・Kv/N
で表される。
Further, assuming that the phase of the input in the case of the PLL is θi (s) and the phase of the output is θo (s), the transfer characteristic H (s) of the loop is
H (s) = θo (s) / θi (s)
= K · F (s) / {s + K · F (s)}
However, K = Kd · Kv / N
It is represented by

次に、リニアリティー校正手段は、前記測定された各制御電圧Vcontに基づき、前記各周波数を結ぶ区間の周波数変化を代表(例えば直線近似)するような変調感度を求める。そして、VCO駆動(レーダ送信)手段は 前記PLLループを所定周波数(例えば送信信号の中心周波数)でロックさせた後、該PLLループを開放した状態で、前記求めた変調感度に基づきVCO回路に前記所定周波数を中心とするリニアリティー補正された周波数変化を発生させるための電圧信号を生成し、出力する。このレーダ送信時には、ループ制御を開放しているため、VCO5の周波数変化を抑制するようなループのフィードバックはかからず、よって周波数変化の高い忠実性を維持できる。更に、該レーダ送信の例えば1周期毎にレーダ送信の中心周波数を安定化するためのループ制御を間欠的に行うことで、レーダ送信波の周波数も安定化する。以下、これらの制御・処理を詳細に説明する。   Next, the linearity calibration means obtains a modulation sensitivity that represents (for example, linear approximation) a frequency change in a section connecting the frequencies based on the measured control voltages Vcont. The VCO driving (radar transmission) means locks the PLL loop at a predetermined frequency (for example, the center frequency of the transmission signal), and then opens the PLL loop and opens the VCO circuit based on the calculated modulation sensitivity. A voltage signal for generating a linearity-corrected frequency change centered on a predetermined frequency is generated and output. At the time of this radar transmission, since loop control is opened, loop feedback that suppresses the frequency change of the VCO 5 is not applied, so that high fidelity of the frequency change can be maintained. Further, the frequency of the radar transmission wave is also stabilized by intermittently performing loop control for stabilizing the center frequency of the radar transmission for every cycle of the radar transmission. Hereinafter, these controls and processes will be described in detail.

図2は実施の形態による制御電圧測定処理のフローチャートで、PLLの分周比を変化させることでVCO出力に中心周波数f0、下限変調周波数f1、上限変調周波数f2を得るための各制御電圧V0,V1,V2を測定する場合を示している。ステップS11では、制御電圧Vcontの測定時に不要波を出力しないようRFスイッチSW6に対する出力ENをディセーブルし、無線波(RF)の出力を遮断する。ステップS12では測定シーケンスを保持するレジスタiの内容を初期化(例えばi=1に)する。ステップS13ではPLLが周波数fi(最初は下限周波数f1)でロックするように分周器11,12の分周比Nr,Ncを設定する。これによりPD13は両分周信号φR,φVの位相誤差に応じた位相誤差信号を出力し、これをLPF3で積分(フィルタ)する。   FIG. 2 is a flowchart of the control voltage measurement process according to the embodiment. Each control voltage V0 for obtaining the center frequency f0, the lower limit modulation frequency f1, and the upper limit modulation frequency f2 in the VCO output by changing the frequency division ratio of the PLL. The case where V1 and V2 are measured is shown. In step S11, the output EN to the RF switch SW6 is disabled so as not to output an unnecessary wave when measuring the control voltage Vcont, and the output of the radio wave (RF) is cut off. In step S12, the contents of the register i holding the measurement sequence are initialized (for example, i = 1). In step S13, the frequency division ratios Nr and Nc of the frequency dividers 11 and 12 are set so that the PLL locks at the frequency fi (initially the lower limit frequency f1). As a result, the PD 13 outputs a phase error signal corresponding to the phase error of both the divided signals φR and φV, and integrates (filters) it with the LPF 3.

ステップS14ではCPU15がLPF3出力の位相誤差出力Vpdを定期的に取得し、ステップS15では該信号Vpdが所要のセンター値(例えば2.5V)を中心とする所定範囲内にあるか否かを判別する。所定範囲内にない場合はPLLループがロック状態に無いため、ステップS16に進み、通常のPLLモードに従ってVpdがセンター値に近づく方向に制御電圧Vcontを更新する。   In step S14, the CPU 15 periodically acquires the phase error output Vpd of the LPF3 output. In step S15, it is determined whether or not the signal Vpd is within a predetermined range centered on a required center value (for example, 2.5 V). To do. If it is not within the predetermined range, the PLL loop is not in the locked state, so the process proceeds to step S16, and the control voltage Vcont is updated in the direction in which Vpd approaches the center value according to the normal PLL mode.

こうして、やがて、ステップS15の判別で位相誤差出力Vpd ≒ センター値になると、PLLループがロック状態にあるので処理はステップS17に進み、その時点の制御電圧VcontをVi(最初は下限周波数f1に対する制御電圧V1)としてメモリに記憶する。ステップS18ではレジスタiの内容を更新し、次の測定対象を例えば中心周波数f0とする。ステップS19ではレジスタiの内容が測定終了か否かを判別し、測定終了でない場合はステップS13に戻る。こうして、続く中心周波数f0(V0)及び上限周波数f2(V2)についての測定を行い、やがて、ステップS19の判別で測定終了になると、この処理を抜ける。   Thus, when the phase error output Vpd becomes the center value in the determination in step S15, the PLL loop is in a locked state, so the process proceeds to step S17, and the control voltage Vcont at that time is set to Vi (initially control for the lower limit frequency f1). The voltage V1) is stored in the memory. In step S18, the contents of the register i are updated, and the next measurement object is set to the center frequency f0, for example. In step S19, it is determined whether or not the content of the register i is the measurement end. If the measurement is not completed, the process returns to step S13. Thus, the subsequent center frequency f0 (V0) and upper limit frequency f2 (V2) are measured, and when the measurement is completed in the determination of step S19, this process is exited.

図3に第1の実施の形態による制御電圧測定動作のタイミングチャートを示す。一例の位相誤差出力Vpdは0〜5Vの範囲で変化し、中間の2.5V付近でロック状態と判定される。最初は、PLLは例えば下限周波数f1でロックするように分周比Nr,Ncを設定し、所定時間間隔でPLLループ制御を行う。CPU15は定期的にVpdを取得すると共に、通常のPLLループ制御に従って位相誤差出力Vpdが2.5Vに近づく方向に制御電圧Vcontを更新する。こうして、ループ制御を継続し、やがて、Vpd ≒2.5Vになると、ロック状態であり、この時、VCO5の発振周波数fは、VCO5の特性バラツキや温度による変動によらず、正確に下限周波数f1となっている。CPU15はこの時点の制御電圧Vcontを取得し、これをVCO5に下限周波数f1を発生させるための制御電圧V1としてメモリに記憶する。   FIG. 3 shows a timing chart of the control voltage measurement operation according to the first embodiment. The phase error output Vpd of an example changes in the range of 0 to 5V, and is determined to be in the locked state around the middle 2.5V. Initially, the PLL sets the frequency division ratios Nr and Nc so as to lock at the lower limit frequency f1, for example, and performs PLL loop control at predetermined time intervals. The CPU 15 periodically acquires Vpd and updates the control voltage Vcont in a direction in which the phase error output Vpd approaches 2.5 V according to normal PLL loop control. Thus, the loop control is continued, and when Vpd ≈ 2.5 V is reached, it is in a locked state. At this time, the oscillation frequency f of the VCO 5 is accurately the lower limit frequency f 1 regardless of the characteristic variation of the VCO 5 and the fluctuation due to temperature. It has become. The CPU 15 acquires the control voltage Vcont at this time and stores it in the memory as the control voltage V1 for causing the VCO 5 to generate the lower limit frequency f1.

次に、PLLを中心周波数f0でロックさせ、その時点のVcontをVCO5に中心周波数f0を発生させるるための制御電圧V0としてメモリに記憶する。最後に、PLLを上限周波数f2でロックさせ、その時点のVcontをVCO5に上限周波数f2を発生させるための制御電圧V2としてメモリに記憶する。   Next, the PLL is locked at the center frequency f0, and Vcont at that time is stored in the memory as a control voltage V0 for causing the VCO 5 to generate the center frequency f0. Finally, the PLL is locked at the upper limit frequency f2, and Vcont at that time is stored in the memory as a control voltage V2 for causing the VCO 5 to generate the upper limit frequency f2.

本実施の形態によれば、PLLループを各所定周波数(所定分周比)f0,f1,f2でロックさせる構成により、VCO5の特性バラツキや温度変化によらず、VCO5を所定周波数f0,f1,f2で発振させるための制御電圧V0,V1,V2を自動的に、かつ正確に求めることが可能である。   According to the present embodiment, the configuration in which the PLL loop is locked at each predetermined frequency (predetermined frequency division ratio) f0, f1, f2 allows the VCO5 to be controlled at the predetermined frequency f0, f1, regardless of the characteristic variation of the VCO5 or temperature change. The control voltages V0, V1, and V2 for oscillating at f2 can be obtained automatically and accurately.

図4は第1の実施の形態によるリニアリティー校正処理のフローチャートで、上記求めた(f1,V1),(f0,V0),(f2,V2)の組の情報に基づき、各周波数を結ぶ区間A〜DにおけるVCO出力を一定の周波数Δfづつリニアに変化させるための制御電圧Vcontを求める処理を示している。なお、この処理で求められた制御電圧Vcontを実際にVCO5に出力すれば、図5(b)に示すような出力の周波数特性が得られる。   FIG. 4 is a flowchart of the linearity calibration process according to the first embodiment. The section A connecting the frequencies based on the information of the set of (f1, V1), (f0, V0), (f2, V2) obtained above. The process which calculates | requires the control voltage Vcont for changing the VCO output in -D linearly by fixed frequency (DELTA) f is shown. If the control voltage Vcont obtained in this process is actually output to the VCO 5, an output frequency characteristic as shown in FIG. 5B can be obtained.

ステップS31では上記図2の処理で取得した制御電圧V0〜V2及び周波数f0〜f2の各情報を使用し、三角周期T0を例えば4分割した各区間j(=A〜D)におけるVCO5の変調感度を特性a(j)により直線近似する。図5(c)にリニアリティー校正動作のタイミングチャートを示す。
・区間Aの周波数変化f1→f0、制御電圧変化V1→V0により、
変調感度a(A)=(f0−f1)/(V0−V1)
・区間Bの周波数変化f0→f2、制御電圧変化V0→V2により、
変調感度a(B)=(f2−f0)/(V2−V0)
・区間Cの周波数変化f2→f0、制御電圧変化V2→V0により、
変調感度a(C)=−(f2−f0)/(V2−V0)=−a(B)
・区間Dの周波数変化f0→f1、制御電圧変化V0→V1により、
変調感度a(D)=−(f0−f1)/(V0−V1)=−a(A)
となる。
In step S31, each information of the control voltages V0 to V2 and the frequencies f0 to f2 acquired in the process of FIG. 2 is used, and the modulation sensitivity of the VCO 5 in each section j (= A to D) obtained by dividing the triangular period T0 into, for example, four. Is approximated to a straight line by the characteristic a (j). FIG. 5C shows a timing chart of the linearity calibration operation.
・ By frequency change f1 → f0 and control voltage change V1 → V0 in section A,
Modulation sensitivity a (A) = (f0−f1) / (V0−V1)
・ By frequency change f0 → f2 and control voltage change V0 → V2 in section B,
Modulation sensitivity a (B) = (f2-f0) / (V2-V0)
・ By frequency change f2 → f0 and control voltage change V2 → V0 in section C,
Modulation sensitivity a (C) =-(f2-f0) / (V2-V0) =-a (B)
・ By frequency change f0 → f1 and control voltage change V0 → V1 in section D,
Modulation sensitivity a (D) = − (f0−f1) / (V0−V1) = − a (A)
It becomes.

ステップS32では、三角波条件(例えば、三角周期:10ms,中心周波数f0からの周波数偏移:±25MHz)とCPU条件(例えば、Vcontの時間分解能50μs,電圧分解能:0.005V)とに従い、各時点における周波数変化Δf(例えば、50μs当たり0.5MHz一定)を求める。ステップS33ではタイミングカウンタk=0,領域レジスタj=Aに初期化する。ステップS34では制御電圧Vcontに例えば下限周波数f1を生成させるための制御電圧V1をセットする。   In step S32, each time point is determined according to a triangular wave condition (for example, triangular period: 10 ms, frequency deviation from the center frequency f0: ± 25 MHz) and a CPU condition (for example, Vcont time resolution 50 μs, voltage resolution: 0.005 V). A frequency change Δf at (for example, constant 0.5 MHz per 50 μs) is obtained. In step S33, the timing counter is initialized to k = 0 and the area register j = A. In step S34, for example, the control voltage V1 for generating the lower limit frequency f1 is set in the control voltage Vcont.

ステップS35では制御電圧の増分ΔVcont(k)を、
ΔVcont(k)=Δf/a(j)
により求める。ステップS36では、次の時点の制御電圧Vcont(k+1)を、
Vcont(k+1)=Vcont(k)+ΔVcont(k)
により求める。これにより、出力周波数をΔfづつ変化させるに必要な制御電圧Vcontが更新される。なお、レーダ動作時には更新した制御電圧VcontをVCO5に出力すると共に、この演算処理は50μs周期で定期的に行われる。
In step S35, the control voltage increment ΔVcont (k) is set to
ΔVcont (k) = Δf / a (j)
Ask for. In step S36, the control voltage Vcont (k + 1) at the next time point is
Vcont (k + 1) = Vcont (k) + ΔVcont (k)
Ask for. As a result, the control voltage Vcont necessary for changing the output frequency by Δf is updated. During the radar operation, the updated control voltage Vcont is output to the VCO 5 and this calculation process is periodically performed at a cycle of 50 μs.

ステップS37ではカウンタkに+1し、ステップS38ではk≧(T0/4)*jか否かを判別する。ここで、j=A〜Dは数1〜4に対応するものとする。k≧(T0/4)*jでない場合は、ステップS35に戻り、次のタイミングの制御電圧を求める。   In step S37, the counter k is incremented by 1, and in step S38, it is determined whether k ≧ (T0 / 4) * j. Here, j = A to D correspond to Equations 1 to 4. If k ≧ (T0 / 4) * j is not satisfied, the process returns to step S35 to obtain the control voltage at the next timing.

こうして、やがて、ステップS38の判別でk≧(T0/4)*jを満足すると、ステップS39では領域カウンタjに+1し、ステップS40ではj>4(=D)か否かを判別する。j>4でない場合は、ステップS35に戻り、次の領域の変調感度を使用して上記同様の処理を行う。こうして、やがてステップS40の判別でj>4になると、1周期T0分の制御電圧Vcontを求めたことになるので、この処理を抜ける。本実施の形態では、上記PLL動作と、VCOのリニアリティー校正処理を行うことにより、機器毎に固有の補正テーブルを設けなくても、VCO5のリニアリティーを自動的に高い精度で校正し、使用可能となる。   Thus, when k ≧ (T0 / 4) * j is satisfied in the determination in step S38, the area counter j is incremented by 1 in step S39, and it is determined whether j> 4 (= D) in step S40. If j> 4 is not true, the process returns to step S35, and the same processing as described above is performed using the modulation sensitivity of the next region. Thus, when j> 4 in the determination of step S40, the control voltage Vcont for one cycle T0 has been obtained, and the process is exited. In the present embodiment, by performing the PLL operation and the VCO linearity calibration process, the linearity of the VCO 5 can be automatically calibrated and used without providing a correction table specific to each device. Become.

図5は第1の実施の形態によるリニアリティー校正動作のタイミングチャートで、図5(a)にVCO5のもとの周波数変調特性を示す。横軸は制御電圧Vcont、縦軸は発振周波数である。VCO5の変調感度(Δf/ΔVcont)は非直線的に変化しており、中心周波数f0を境に見ると、低周波側では変調感度が高く、高周波側では低くなっている。この様な変調特性に対しては、図5(c)に示す様な制御電圧Vcontを加えることで、図5(b)に示す如く周波数が直線的に変化する特性が得られる。   FIG. 5 is a timing chart of the linearity calibration operation according to the first embodiment, and FIG. 5A shows the original frequency modulation characteristics of the VCO 5. The horizontal axis is the control voltage Vcont, and the vertical axis is the oscillation frequency. The modulation sensitivity (Δf / ΔVcont) of the VCO 5 changes nonlinearly. When viewed from the center frequency f0, the modulation sensitivity is high on the low frequency side and low on the high frequency side. With respect to such a modulation characteristic, by adding a control voltage Vcont as shown in FIG. 5C, a characteristic in which the frequency changes linearly as shown in FIG. 5B can be obtained.

図5(b)にFM−CWレーダとしての好ましい周波数変化を示す。VCO5の出力周波数は下限f1と上限f2との間で直線的に変化している。リニアリティー校正処理は、図5(a)のVCO5に、図5(b)に示す如くリニア変化する周波数を出力させるための制御電圧Vcontを、図5(c)に従って求める処理である。   FIG. 5B shows a preferable frequency change as the FM-CW radar. The output frequency of the VCO 5 changes linearly between the lower limit f1 and the upper limit f2. The linearity calibration process is a process for obtaining a control voltage Vcont for causing the VCO 5 of FIG. 5A to output a linearly changing frequency as shown in FIG. 5B according to FIG.

図6は第1の実施の形態によるレーダ送信処理のフローチャートで、PLLを開放した状態で、CPU15がV0を基準にして連続した三角波を発生すると共に、1又は2以上の三角周期毎にその中心周波数をf0に維持するためのループ制御を間欠的に行う場合を示している。ステップS51ではPLLを一旦中心周波数f0でロックさせる。これにより、Vpd≒2.5V、Vcont≒V0(この時点のV0)に安定する。ステップS52ではCPU15が該V0を基準としてT0周期のリニアリティー補正された三角波を発生し、VCO5に加える。三角波の区間は、PLLループを開放しているため、VCO出力の周波数は図5(b)に示す如くリニアに変化する。PLLループの開放はCPU15がこの区間のループ制御を行わないことで容易に実現できる。   FIG. 6 is a flowchart of the radar transmission process according to the first embodiment. In a state where the PLL is opened, the CPU 15 generates a continuous triangular wave with reference to V0, and the center of the triangular wave every one or two or more triangular periods. The case where the loop control for maintaining a frequency at f0 is performed intermittently is shown. In step S51, the PLL is once locked at the center frequency f0. As a result, Vpd≈2.5V and Vcont≈V0 (V0 at this time) are stabilized. In step S52, the CPU 15 generates a triangular wave that has been linearly corrected in the T0 cycle with the V0 as a reference, and applies it to the VCO5. Since the triangular wave section opens the PLL loop, the frequency of the VCO output changes linearly as shown in FIG. The release of the PLL loop can be easily realized by the CPU 15 not performing the loop control in this section.

一方、PD13はVCO出力の周波数変化に伴い位相誤差信号を変化させるが、LPF3は三角波周期よりも十分大きい時定数(例えば10倍程度)を有しているため、VCO5に三角波を加えてもこの区間の位相誤差信号はLPF3で平均化され、出力の位相誤差信号Vpdには三角波周期毎に僅かな変動が生じることになる。   On the other hand, the PD 13 changes the phase error signal as the frequency of the VCO output changes. However, since the LPF 3 has a time constant sufficiently larger than the triangular wave period (for example, about 10 times), even if a triangular wave is added to the VCO 5, The phase error signal in the section is averaged by the LPF 3, and the output phase error signal Vpd is slightly changed every triangular wave period.

ステップS53では3T0/4(中心周波数)のタイミングでLPF3の位相誤差信号Vpdを取得する。VCO5の特性に変動が無い場合はこの区間の位相誤差信号は平均化されてVpd≒2.5Vの付近にあるが、VCO特性が変化すると、これに伴いVpdも徐々に変化する。ステップS54ではVpd≒Vref(=2.5V)か否かを判別する。Vpd≒Vrefの場合はf0が所要範囲内にあるので処理はステップS58に進む。またVpd≒Vrefでない場合は、更にステップS55でVpd>Vrefか否かを判別する。   In step S53, the phase error signal Vpd of the LPF 3 is acquired at the timing of 3T0 / 4 (center frequency). When there is no change in the characteristics of the VCO 5, the phase error signals in this section are averaged and are in the vicinity of Vpd≈2.5 V. However, when the VCO characteristics change, the Vpd gradually changes accordingly. In step S54, it is determined whether or not Vpd≈Vref (= 2.5 V). If Vpd≈Vref, since f0 is within the required range, the process proceeds to step S58. If Vpd≈Vref is not satisfied, it is further determined in step S55 whether Vpd> Vref.

Vpd>Vrefでない場合はステップS56に進み、次のT0/4におけるVpdを増やすべく、例えば次の時点のVcont(例えばV1)を−側にオフセットする。また、Vpd>Vrefの場合はステップS57で次のT0/4におけるVpdを減らすべく、次の時点のVcont(例えばV1)を+側にオフセットする。CPU15は図1(a)のディジタルフィルタに従ってオフセット量を決定する。なお、制御電圧にオフセットを加えるタイミングは、上記VCO5にV1を加えるタイミングでも良いが、他のタイミングでも良い。ここで注目することは、三角波の周期内ではオープンループ動作となり、VCO出力の三角波特性を変形することはないことである。そして、三角波周期のある時点に同期して周期的(間欠的)にフィードバックしPLLをかけることである。ステップS58以降では何周期の三角波ごとにフィードバックを入れるかを設定するため、フィードバック制御のない三角波を所定数出力する。即ち、ステップS58ではフィードバック制御のない三角波の数が所定回数分出力したか否かを判別し、実行してない場合はステップS59でフィードバック制御のない三角波を一周期出力する。また実行した場合はこの処理を抜ける。   If Vpd> Vref is not satisfied, the process proceeds to step S56, and, for example, Vcont (for example, V1) at the next time point is offset to the negative side in order to increase Vpd at the next T0 / 4. If Vpd> Vref, in step S57, Vcont (for example, V1) at the next time is offset to the + side in order to reduce Vpd at the next T0 / 4. The CPU 15 determines the offset amount according to the digital filter shown in FIG. The timing for adding the offset to the control voltage may be the timing for adding V1 to the VCO 5, but may be other timing. It should be noted here that an open loop operation is performed within the period of the triangular wave, and the triangular wave characteristic of the VCO output is not deformed. Then, in synchronization with a certain point of the triangular wave cycle, the feedback is performed periodically (intermittently) and the PLL is applied. In step S58 and subsequent steps, a predetermined number of triangular waves without feedback control are output in order to set how many periods of triangular waves are to be fed back. That is, in step S58, it is determined whether or not the number of triangular waves without feedback control has been output a predetermined number of times. If not, the triangular wave without feedback control is output for one cycle in step S59. If it is executed, this process is exited.

図7は第1の実施の形態によるレーダ送信動作のタイミングチャートで、3角波周期毎にVcont(V1)にオフセットを加える場合を示している。本実施の形態によれば、3角波の終わった瞬間にフィードバックをかけるため、VCO5の出力周波数の三角形状はなまらない。なお、フィードバックする周期とPLLのループゲインとは反比例するため、ループゲインを落とし、制御の応答を遅くしたいような場合には、フィードバック周期を長くする方法がある。例えば制御電圧Vcontは三角波の10周期ごとにフィードバックし、V1の値をオフセットするとか、または三角波の1000周期ごとにフィードバックし、V1の値をオフセットすることが可能である。   FIG. 7 is a timing chart of the radar transmission operation according to the first embodiment, and shows a case where an offset is added to Vcont (V1) every triangular wave period. According to the present embodiment, since the feedback is applied at the moment when the triangular wave ends, the triangular shape of the output frequency of the VCO 5 does not change. Since the feedback period and the loop gain of the PLL are inversely proportional, there is a method of increasing the feedback period when it is desired to reduce the loop gain and slow down the control response. For example, the control voltage Vcont can be fed back every 10 cycles of the triangular wave and the value of V1 can be offset, or can be fed back every 1000 cycles of the triangular wave and the value of V1 can be offset.

図8は第1の実施の形態によるレーダ運用動作のタイミングチャートで、一連のレーダ動作の合間に、VCOのリニアリティー校正動作を割り込ませることで、常に安定したレーダ動作を維持可能な場合を示している。VCO5は温度特性を有するため、レーダ動作中に温度が変化すると、中心周波数f0を出力させるための制御電圧V0も変化する。本実施の形態では、定期的にリニアリティーの再校正を行うことで常に安定したレーダ動作を維持できる。   FIG. 8 is a timing chart of the radar operation operation according to the first embodiment, and shows a case where a stable radar operation can always be maintained by interrupting the linearity calibration operation of the VCO between a series of radar operations. Yes. Since the VCO 5 has temperature characteristics, when the temperature changes during the radar operation, the control voltage V0 for outputting the center frequency f0 also changes. In the present embodiment, a stable radar operation can always be maintained by periodically recalibrating the linearity.

図8(A)は、一連のレーダ動作の合間に制御電圧V1,V0,V2の測定及びこれに伴うリニアリティー校正を行う場合を示している。なお、別途に温度変化を検出して温度が所定以上変化した場合に制御電圧V1,V0,V2の測定及びリニアリティー校正を行うように構成しても良い。また、制御電圧の測定順序は任意であり、例えば中心周波数f0の測定を最後にできる。こうすれば、PLLループは既に周波数f0でロックしているので、続くレーダ動作に移る際には、上記図6で述べたステップS51の処理を省略できる。   FIG. 8A shows a case where measurement of the control voltages V1, V0, V2 and a linearity calibration associated therewith are performed between a series of radar operations. In addition, when the temperature change is separately detected and the temperature changes more than a predetermined value, the control voltages V1, V0, and V2 may be measured and linearity calibration may be performed. Further, the measurement order of the control voltage is arbitrary, and for example, the center frequency f0 can be measured last. By doing so, since the PLL loop is already locked at the frequency f0, the process of step S51 described above with reference to FIG. 6 can be omitted when the radar operation is continued.

図8(B)は、各一連のレーダ動作の合間に、各制御電圧V1,V0,V2の測定を順々に行い、最後のV2の測定と共にVCO5のリニアリティー校正を行う場合を示している。こうすれば、一制御電圧当たりの測定時間は短いので、レーダ動作のデッドタイムを小さくできるメリットがある。なお、この方法は、図示しないが、上記3点の制御電圧V1,V0,V2のみでなく、制御電圧の測定ポイントをもっと増やして、よりきめ細かいリニアリティー校正を行う場合に特に有利である。   FIG. 8B shows a case where the control voltages V1, V0, and V2 are measured in sequence between each series of radar operations, and the linearity calibration of the VCO 5 is performed together with the last measurement of V2. In this way, since the measurement time per control voltage is short, there is an advantage that the dead time of the radar operation can be reduced. Although not shown, this method is particularly advantageous when performing finer linearity calibration by increasing the number of control voltage measurement points in addition to the three control voltages V1, V0, and V2.

図9は第2の実施の形態による位相同期発振器のブロック図で、LPFをレーダ用とVCO校正用の2系統備え、各動作におけるPLLの高速引き込みを可能にした場合を示している。図において、PD3の出力はスイッチ17a,17bを介してLPF3a,3bにそれぞれ入力している。LPF3aは専らVCO駆動時の中心周波数出力タイミングにサンプリングした位相誤差信号を積分し、LPF3bは専ら制御電圧測定時の位相誤差信号を積分する目的で使用される。好ましくは、LPF3bの時定数をLPF3aの時定数よりも小さくすることで、各周波数に対する制御電圧の測定時間を短縮できる。   FIG. 9 is a block diagram of the phase-locked oscillator according to the second embodiment, showing a case where two LPFs for radar and VCO calibration are provided to enable high-speed PLL pull-in in each operation. In the figure, the output of PD3 is input to LPFs 3a and 3b via switches 17a and 17b, respectively. The LPF 3a exclusively integrates the phase error signal sampled at the center frequency output timing at the time of driving the VCO, and the LPF 3b is used exclusively for the purpose of integrating the phase error signal at the time of measuring the control voltage. Preferably, the measurement time of the control voltage for each frequency can be shortened by making the time constant of the LPF 3b smaller than the time constant of the LPF 3a.

また、この例の可変分周器11,12はCPU15からカウンタをリセット可能に構成されており、両カウンタを一斉にリセットすることで両分周信号φR、φVの初期位相を強制的に揃えることが可能である。また、スイッチSW7aは信号の通過をON/OFF可能に構成されており、LPF3aは、SW7aがONしている区間の位相誤差信号を積分し、SW7aがOFFすると、それまでに蓄積した積分値(コンデンサのチャージ)をそのまま保持可能である。スイッチSW7bとLPF3bとについても同様である。本実施の形態では、このような構成を有効活用することでPLLループの引き込み時間を大幅に短縮可能である。以下、詳細に説明する。   Further, the variable frequency dividers 11 and 12 of this example are configured so that the counter can be reset from the CPU 15, and the initial phases of the divided signals φR and φV are forcibly aligned by resetting both counters at the same time. Is possible. Further, the switch SW7a is configured to be able to turn on / off the signal, and the LPF 3a integrates the phase error signal in the section where the SW 7a is ON, and when the SW 7a is turned OFF, the integrated value ( Capacitor charge) can be maintained as it is. The same applies to the switch SW7b and the LPF 3b. In this embodiment, the pull-in time of the PLL loop can be significantly shortened by effectively utilizing such a configuration. Details will be described below.

図10は第2の実施の形態による位相同期発振器の高速引き込み処理のフローチャートで、この処理は、前半の例えば制御電圧V1の測定処理と、後半のレーダ動作処理とからなっている。例えば直前のレーダ動作終了後、この処理に入力する。ステップS61では可変分周器11,12の分周比をf1に設定する。ステップS62では制御電圧Vcontに前回のV1の測定で取得し、記憶しておいたV1を設定する。これによりVCO5は、温度変動によらず、当初より前回のV1の測定でロックした時の下限周波数f1を発生することになる。ステップS63では可変分周器11,12のカウンタをリセットし、これにより両分周信号φR,φVの初期位相が速やかに揃う。   FIG. 10 is a flowchart of the high-speed pull-in process of the phase-locked oscillator according to the second embodiment. This process includes, for example, the measurement process of the control voltage V1 in the first half and the radar operation process in the second half. For example, after the previous radar operation is completed, this processing is input. In step S61, the frequency dividing ratio of the variable frequency dividers 11 and 12 is set to f1. In step S62, V1 acquired and stored in the previous measurement of V1 is set as the control voltage Vcont. As a result, the VCO 5 generates the lower limit frequency f1 when locked in the previous measurement of V1 from the beginning regardless of temperature fluctuations. In step S63, the counters of the variable frequency dividers 11 and 12 are reset, so that the initial phases of both frequency divided signals φR and φV are quickly aligned.

ステップS64では、上記V1測定の準備ができたことにより、スイッチ制御信号SW2をONにし、LPF3bを介したPLL動作を可能とする。この時、LPF3bでは内部コンデンサが前回の制御電圧の測定でロック状態に至った際の位相誤差電圧Vpd2(≒2.5V)を保持しており、この位相誤差電圧Vpd2は、前回の測定電圧がV1,V0又はV2によらず、そのロック状態では約Vref(例えば約2,5V)になっている。従って、今回のPLLループもロックに近い状態から開始できるため、ループの時定数によらず、より早い時点でロック状態に収束できることになる。ステップS65ではVpd2を取得する。ステップS66ではVpd2≒Vrefか否かを判別し、NOの場合はステップS67でVpd2がVrefに近づく方向にVcontを更新し、ステップS65に戻る。   In step S64, when the preparation for the V1 measurement is completed, the switch control signal SW2 is turned on to enable the PLL operation via the LPF 3b. At this time, the LPF 3b holds the phase error voltage Vpd2 (≈2.5 V) when the internal capacitor is locked in the previous control voltage measurement. This phase error voltage Vpd2 Regardless of V1, V0 or V2, in the locked state, it is about Vref (for example, about 2.5 V). Therefore, since the current PLL loop can also be started from a state close to the lock, it can converge to the lock state at an earlier time regardless of the time constant of the loop. In step S65, Vpd2 is acquired. In step S66, it is determined whether or not Vpd2≈Vref. If NO, Vcont is updated in the direction in which Vpd2 approaches Vref in step S67, and the process returns to step S65.

こうして、やがて、上記ステップS66の判別でVpd2≒Vrefになると、ステップS68ではその時点のVcontを取得し、制御電圧V1の記憶用のメモリに記憶する。ステップS69ではスイッチ制御信号SW2をOFFにし、これにより今回ロックした際の位相誤差電圧Vpd2がLPF3b内のコンデンサに保持される。   Thus, when Vpd2≈Vref is determined in the determination in step S66, Vcont at that time is acquired and stored in the memory for storing the control voltage V1 in step S68. In step S69, the switch control signal SW2 is turned OFF, so that the phase error voltage Vpd2 at the time of locking this time is held in the capacitor in the LPF 3b.

次にレーダ動作に移り、ステップS71では可変分周器11,12の分周比を中心周波数f0に設定する。ステップS72ではVcontにV0を中心とする三角波信号を重畳する。ステップS73では可変分周器11,12のカウンタをリセットし、速やかに両分周信号φR,φV間の初期位相を合わせる。ステップS74では、レーダ動作の準備ができたことにより、スイッチ制御信号SW1をONにし、LPF3aを介したPLL動作を可能とする。この時、LPF3aでは内部コンデンサが前回のレーダ動作で略ロック状態に維持された際の位相誤差電圧Vpd1(約2,5V)を保持している。   Next, the radar operation is started, and in step S71, the frequency dividing ratio of the variable frequency dividers 11 and 12 is set to the center frequency f0. In step S72, a triangular wave signal centered on V0 is superimposed on Vcont. In step S73, the counters of the variable frequency dividers 11 and 12 are reset, and the initial phase between both frequency divided signals φR and φV is quickly adjusted. In step S74, when the radar operation is ready, the switch control signal SW1 is turned on to enable the PLL operation via the LPF 3a. At this time, the LPF 3a holds the phase error voltage Vpd1 (about 2.5 V) when the internal capacitor is maintained in the substantially locked state by the previous radar operation.

ステップS75では上記図6で述べた様なレーダ送信制御を行い、ステップS76では所定サイクル数分の三角波送信を行ったか否かを判別する。終了してない場合はステップS77でフィードバック制御のない三角波を一周期出力する。こうして、やがて、ステップS76の判別で所定サイクル数分の送信を終了するとステップS78ではスイッチ制御信号SW1をOFFにし、これにより今回のレーダ動作でロック維持した際の位相誤差電圧Vpd1がLPF3a内のコンデンサに保持される。   In step S75, the radar transmission control as described above with reference to FIG. 6 is performed, and in step S76, it is determined whether or not triangular wave transmission for a predetermined number of cycles has been performed. If not completed, a triangular wave without feedback control is output for one cycle in step S77. Thus, when the transmission for a predetermined number of cycles is completed in the determination in step S76, the switch control signal SW1 is turned off in step S78, so that the phase error voltage Vpd1 when the lock is maintained in the current radar operation becomes the capacitor in the LPF 3a. Retained.

図11は第2の実施の形態による位相同期発振器の高速引き込み動作のタイミングチャートで、各一連のレーダ動作の間に、制御電圧V1の測定処理を割り込ませた場合を示している。前回のレーダ動作が完了すると、スイッチ制御信号SW1がOFF(L)となり、LPF3aのVpd1を保持する。CPU15は可変分周器11,12にf1を得るための分周比を設定し、前回測定したV1をVcontとして出力する。更に、可変分周器11,12のカウンタをリセットして初期位相を合わせる。以上で測定動作の準備ができたので、スイッチ制御信号SW2をON(H)とし、LPF3bの位相誤差信号Vpd2に従ってPLL動作を行う。こうして、やがて、Vpd2がロック範囲内にあることを確認すると、CPU15はその時点のVcontを新たなV1として記憶する。V1の測定を完了すると、スイッチ制御信号SW2をOFFにし、その時点のVpd2を保持する。   FIG. 11 is a timing chart of the high-speed pull-in operation of the phase-locked oscillator according to the second embodiment, and shows a case where the measurement process of the control voltage V1 is interrupted between each series of radar operations. When the previous radar operation is completed, the switch control signal SW1 is turned OFF (L), and Vpd1 of the LPF 3a is held. The CPU 15 sets a frequency division ratio for obtaining f1 in the variable frequency dividers 11 and 12, and outputs the previously measured V1 as Vcont. Further, the counters of the variable frequency dividers 11 and 12 are reset to match the initial phase. Now that the measurement operation is ready, the switch control signal SW2 is turned ON (H), and the PLL operation is performed according to the phase error signal Vpd2 of the LPF 3b. Thus, when it is confirmed that Vpd2 is within the lock range, the CPU 15 stores the current Vcont as a new V1. When the measurement of V1 is completed, the switch control signal SW2 is turned OFF and Vpd2 at that time is held.

次のレーダ動作に移ると、可変分周器11,12にf0を得るための分周比を設定する。更に、CPU15からV0を中心とした三角波波形を出力する。なお、この例の三角波の校正はV2の測定後に行われる。更に可変分周器のカウンタをリセットして初期位相を合わせる。そして、レーダ動作の準備ができたので、スイッチ制御信号SW1をONにし、レーダ用のVpd1でPLLを動作させる。以下、同様にしてV0,V2を取得し、リニアリティー構成データの更新を行う。   When the next radar operation is started, a frequency division ratio for obtaining f0 is set in the variable frequency dividers 11 and 12. Further, the CPU 15 outputs a triangular waveform centered on V0. Note that the triangular wave calibration in this example is performed after the measurement of V2. Further, the counter of the variable frequency divider is reset to match the initial phase. Since the radar operation is ready, the switch control signal SW1 is turned on to operate the PLL with the radar Vpd1. Thereafter, V0 and V2 are acquired in the same manner, and linearity configuration data is updated.

図12は第3の実施の形態による位相同期発振器のブロック図で、2系統のPLL回路を備え、これらを単独のCPU15で制御すると共に、一方のループを使用してレーダ動作を実行すると同時に、他方のループを使用してVCO回路のリニアリティー校正を行い、これらを両系統のPLL回路で交互に行う場合を示している。これにより、レーダ動作のデッドタイムを無くすことが可能である。   FIG. 12 is a block diagram of a phase-locked oscillator according to the third embodiment, which includes two PLL circuits, which are controlled by a single CPU 15 and simultaneously execute radar operation using one loop. In this example, linearity calibration of the VCO circuit is performed using the other loop, and these are alternately performed by the PLL circuits of both systems. Thereby, it is possible to eliminate the dead time of the radar operation.

図13に第3の実施の形態による位相同期発振器の動作タイミングチャートを示す。PLLaによりレーダ動作すると共に、PLLbではV1,V0,V2の測定及びVCO5bのリニアリティー校正を行う。次いで、PLLbによりレーダ動作すると共に、PLLaではV1,V0,V2の測定及びVCO5aのリニアリティー校正を行う。切換えは、例えば5分毎のように定期的に切換えても良く、あるいは外気の温度変化がある範囲を超えた場合に行っても良い。   FIG. 13 shows an operation timing chart of the phase-locked oscillator according to the third embodiment. The radar operation is performed by the PLLa, and the measurement of V1, V0, and V2 and the linearity calibration of the VCO 5b are performed by the PLLb. Next, the radar operation is performed by the PLLb, and the measurement of V1, V0, and V2 and the linearity calibration of the VCO 5a are performed by the PLLa. The switching may be performed periodically, for example, every 5 minutes, or may be performed when the temperature change of the outside air exceeds a certain range.

図14は第4の実施の形態による位相同期発振器を説明する図で、VCO回路の発振周波数は温度変化によってドリフトするが、その変調感度は温度によってあまり変化しないようなVCO回路に適用して好適なる場合を示している。実際上、このような特性を有するVCO回路は少なくない。なお、PLL回路については上記図1、図9又は図12で述べたものと同様でよい。図14(A)にこの種のVCO回路の変調特性を示す。常温時の変調カーブをaとすると、高温時にはカーブb側にシフトし、また低温時にはカーブc側にシフトする関係にある。このようなVCO回路では、同一の制御電圧V0を加えた場合でも、その発振周波数は温度によりf0'〜f0''に変化するが、V0近傍の変調感度は変わらないので、周波数をΔf変化させるためのΔVcontも温度により変化しない。このことは全制御電圧範囲Vmin〜Vmaxについて言えることである。   FIG. 14 is a diagram for explaining a phase-locked oscillator according to the fourth embodiment. The oscillation frequency of the VCO circuit drifts due to temperature change, but it is suitable for application to a VCO circuit whose modulation sensitivity does not change much with temperature. Shows the case. In practice, there are many VCO circuits having such characteristics. The PLL circuit may be the same as that described in FIG. 1, FIG. 9, or FIG. FIG. 14A shows the modulation characteristics of this type of VCO circuit. Assuming that the modulation curve at room temperature is a, the curve shifts to the curve b side at high temperatures and shifts to the curve c side at low temperatures. In such a VCO circuit, even when the same control voltage V0 is applied, the oscillation frequency changes from f0 ′ to f0 ″ depending on the temperature, but the modulation sensitivity in the vicinity of V0 does not change, so the frequency is changed by Δf. Therefore, ΔVcont does not change with temperature. This is true for the entire control voltage range Vmin to Vmax.

図14(B)にこのVCO回路に対するリニアリティー校正処理のフローチャートを示す。ステップS81では可変分周器PLLの分周比Nr,Ncを変化させることで、ロック周波数を徐々に高くしてスイープさせ、その都度制御電圧Vcontを測定する。ステップS82では、前記測定した各制御電圧Vcontについて、制御電圧の可能な変動範囲Vmin〜Vmaxを例えば1V毎に分割し、各区間を代表するような変調感度a01、a12、a23,…を求める。ステップS83では三角波条件とCPU条件とに基づき、各時点における周波数変化Δf(この例では一定)を求める。こうして、温度変動によらず共通して使用可能な感度テーブルが得られる。   FIG. 14B shows a flowchart of linearity calibration processing for this VCO circuit. In step S81, by changing the frequency dividing ratios Nr and Nc of the variable frequency divider PLL, the lock frequency is gradually increased and swept, and the control voltage Vcont is measured each time. In step S82, for each of the measured control voltages Vcont, the control voltage possible fluctuation ranges Vmin to Vmax are divided, for example, every 1V, and modulation sensitivities a01, a12, a23,. In step S83, a frequency change Δf (constant in this example) at each time point is obtained based on the triangular wave condition and the CPU condition. Thus, a sensitivity table that can be used in common regardless of temperature fluctuations is obtained.

なお、図示しないが、レーダ送信時には、まずPLLをf0にロックさせることで、その時点の制御電圧V0が求まる。以後は、例えば該V0を起点にして上限周波数f2までΔf分づつVcontを増加する。その際には、各時点のVcontがどの電圧区間にあるかを判別し、各対応する区間の変調感度を利用することで当該区間の各電圧変化を求める。こうして、やがてf2に達すると、次に下限周波数f1までVcontを減少させ、次にf0まで増加させる。そして、このような制御を繰り返す。従って、本実施の形態によれば、温度変動によらず、常に適正な周波数範囲のレーダ波を送信できる。また、温度変動ではリニアリティー校正処理を行う必要が無いため、レーダ動作を中断せずに運用できる。   Although not shown, at the time of radar transmission, the control voltage V0 at that time is obtained by first locking the PLL to f0. Thereafter, for example, Vcont is increased by Δf from V0 to the upper limit frequency f2. At that time, it is determined in which voltage section the Vcont of each time point is, and the voltage change of the section is obtained by using the modulation sensitivity of each corresponding section. Thus, when f2 is reached, Vcont is then decreased to the lower limit frequency f1 and then increased to f0. Then, such control is repeated. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to always transmit a radar wave in an appropriate frequency range regardless of temperature fluctuations. Further, since it is not necessary to perform linearity calibration processing for temperature fluctuations, the radar operation can be operated without interruption.

図15,図16は第5の実施の形態による位相同期発振器を説明する図(1),(2)で、図15は、両分周信号φR,φV間の位相までを揃えるPLL制御に代えて、周波数のみ揃っていれば位相までは揃わなくても良いとする所謂FLL(frequency Locked Loop)制御を行う場合を示している。一般に、制御電圧VcontをD/A変換してVCO5に加えると、VCO5の出力周波数は、最小でもD/A16の1ビット電圧分解能×変調感度の大きさで段階的に変化することになる。一方、PLLループ(即ち、LPF3)は三角波駆動によるレーダ送信波の平均周波数がf0となるようアナログ的に動作するので、位相誤差信号Vpdのロック検出幅をあまり狭くすると、制御電圧V0に対するオフセット補正が頻繁に発生してしまうことになる。本第5の実施の形態では、この問題を解決すべく、PLL制御に代えて、FLL制御を行う。なお、回路構成については例えば図1と同様のものでも良いが、CPU15から可変分周器11,12のカウンタをリセット可能に構成されているものとする。   FIGS. 15 and 16 are diagrams (1) and (2) for explaining the phase-locked oscillator according to the fifth embodiment. FIG. 15 is replaced with PLL control for aligning the phase between both the divided signals φR and φV. In this example, so-called FLL (frequency locked loop) control is performed in which it is not necessary to align the phases if only the frequencies are aligned. In general, when the control voltage Vcont is D / A converted and applied to the VCO 5, the output frequency of the VCO 5 changes stepwise by at least the 1-bit voltage resolution of the D / A 16 × the magnitude of the modulation sensitivity. On the other hand, the PLL loop (that is, LPF3) operates in an analog manner so that the average frequency of the radar transmission wave driven by the triangular wave becomes f0. Will occur frequently. In the fifth embodiment, in order to solve this problem, FLL control is performed instead of PLL control. The circuit configuration may be the same as that shown in FIG. 1, for example, but it is assumed that the counter of the variable frequency dividers 11 and 12 can be reset from the CPU 15.

一般に、両分周信号φR,φV間の位相は、VCO5をフリーランさせている(即ち、PLLループをオープンにしている)状態では、例え両分周信号φR,φVの周波数が揃っていても、これらの位相は徐々にずれる(スリップする)ことになるが、本第5の実施の形態により可変分周器11,12のカウンタを毎周期毎にリセットすることで、三角波の1周期内に大幅な位相差が生じることを有効に回避できる。しかし、もしVCO5の発振周波数が所要からずれている場合には、両信号φR,φV間の位相差も短時間で速やかに広がるため、このような状態は位相誤差信号Vpdを毎周期観測することで確実に検出できる。   In general, the phase between both frequency-divided signals φR and φV is the same even when the frequencies of both frequency-divided signals φR and φV are equal in the state where VCO 5 is free-running (that is, the PLL loop is open). These phases gradually shift (slip). However, by resetting the counters of the variable frequency dividers 11 and 12 every cycle according to the fifth embodiment, within one cycle of the triangular wave. It is possible to effectively avoid the occurrence of a large phase difference. However, if the oscillation frequency of the VCO 5 deviates from the required value, the phase difference between the two signals φR and φV also spreads quickly in a short time, so this state is that the phase error signal Vpd is observed every cycle. Can be detected reliably.

図15において、FLL制御に基づく本実施の形態では、両分周信号φR,φV間の位相までは揃わなくても、VCO5出力の周波数が所定範囲内に入っていれば良いので、可変分周器11,12のカウンタを例えば三角波の1周期毎にリセットすると共に、単位区間(例えば1周期)内にVpdが所定以上変化したことを検出した場合は、出力周波数が所定範囲外にあるとして、制御電圧Vcontをオフセットする。図16に位相比較部2の動作を示す。FLL制御の実現方法としては、可変分周器11,12のカウンタを定期的(3角波の1又は2周期以上)にリセットすることにより、容易に実現できる。   In FIG. 15, in the present embodiment based on FLL control, the frequency of the VCO 5 output only needs to be within a predetermined range even if the phase between both frequency-divided signals φR and φV is not aligned. When the counters of the counters 11 and 12 are reset, for example, every period of the triangular wave, and when it is detected that the Vpd has changed more than a predetermined value within a unit interval (for example, one period), the output frequency is outside the predetermined range. The control voltage Vcont is offset. FIG. 16 shows the operation of the phase comparison unit 2. As a method of realizing the FLL control, it can be easily realized by resetting the counters of the variable frequency dividers 11 and 12 periodically (one or more cycles of a triangular wave).

図17は第6の実施の形態による位相同期発振器を説明する図で、CPU15が三角波信号を発生する代わりに、リニアリティー校正された2値波信号を発生する場合を示している。なお、位相同期発振器の構成については上記図1,図9又は図12に示したものと同様で良い。図において、この例のVCO5は時間tの進行に伴い定期的に周波数f1とf2とを交互に出力している。中心周波数はf0である。このような位相同期発振器は2周波CW方式のレーダ装置に適用して好適である。   FIG. 17 is a diagram for explaining a phase-locked oscillator according to the sixth embodiment, and shows a case where the CPU 15 generates a binary wave signal subjected to linearity calibration instead of generating a triangular wave signal. The configuration of the phase-locked oscillator may be the same as that shown in FIG. 1, FIG. 9 or FIG. In the figure, the VCO 5 in this example periodically outputs frequencies f1 and f2 alternately as time t progresses. The center frequency is f0. Such a phase-locked oscillator is suitable for application to a two-frequency CW radar device.

図18,図19は実施の形態による故障検出動作を説明する図(1),(2)で、図18(A)は通常動作時における位相誤差信号Vpdが異常レベルにある場合を示している。本装置を車載用として用いる場合、人命に係わるため、常に動作の状態を監視する必要がある。本実施の形態では、通常動作時に位相誤差信号VpdがPLL引き込み可能な正常電圧範囲から外れたことにより、ロック異常を検出する。   18 and 19 are diagrams (1) and (2) for explaining the failure detection operation according to the embodiment. FIG. 18 (A) shows a case where the phase error signal Vpd is in an abnormal level during normal operation. . When this device is used for in-vehicle use, it is necessary to constantly monitor the operation state because it is related to human life. In the present embodiment, the lock error is detected when the phase error signal Vpd is out of the normal voltage range in which the PLL can be pulled in during normal operation.

図18(B)は通常動作時における中心の制御電圧V0が異常レベルにある場合を示している。過酷な使用環境下では、例えば、筐体内への水の侵入や、結露等によって中心周波数f0(即ち、制御電圧V0)が大幅に変動する場合がある。本実施の形態では、通常動作時に制御電圧V0が正常範囲から外れたことにより、VCO動作の異常を検出する。   FIG. 18B shows a case where the central control voltage V0 during normal operation is at an abnormal level. Under severe use environment, the center frequency f0 (that is, the control voltage V0) may fluctuate significantly due to, for example, water intrusion into the casing or condensation. In the present embodiment, an abnormality in the VCO operation is detected when the control voltage V0 is out of the normal range during normal operation.

図19は電源ON時のリニアリティー校正結果が異常の場合を示している。VCO特性は経時変化によっても劣化する。本実施の形態では、装置の電源投入時又は定期的にPLLループを構成してリニアリティー校正すると共に、例えば電源ON時におけるf0,f2,f1に対する各Vcont測定値V0,V2,V1と、工場出荷時のこれらの値とを比較することで、これらの内の何れか1つ以上が所定以上外れていることを検出すると、異常と判定する。なお、この例では絶対電圧が指定範囲内であるかを比較しているが、各電圧間の相対的な電圧値が指定範囲内であるかを比較しても良い。   FIG. 19 shows a case where the linearity calibration result when the power is turned on is abnormal. VCO characteristics also deteriorate with time. In this embodiment, when the apparatus is turned on or periodically, a PLL loop is formed and linearity calibration is performed. For example, Vcont measured values V0, V2, and V1 for f0, f2, and f1 when the power is turned on, and factory shipment When it is detected that any one or more of these values have deviated from a predetermined value or more by comparing these values with time, it is determined that there is an abnormality. In this example, it is compared whether the absolute voltage is within the specified range, but it may be compared whether the relative voltage value between the voltages is within the specified range.

なお、上記図1,図9又は図12において、本回路をミリ波帯のFM−CWレーダ等に使用する場合は、ミリ波帯の可変分周器12を使用するが、このような可変分周器が入手困難又は高価な場合には、より低い周波数の可変分周器12を使用すると共に、VCO5の出力を周波数逓倍器(MULTI)7によってミリ波帯に逓倍して出力しても良い。   In FIG. 1, FIG. 9, or FIG. 12, when this circuit is used for a millimeter wave band FM-CW radar or the like, the millimeter wave band variable frequency divider 12 is used. When the frequency divider is difficult to obtain or expensive, the variable frequency divider 12 having a lower frequency may be used, and the output of the VCO 5 may be multiplied to the millimeter wave band by the frequency multiplier (MULTI) 7 and output. .

また、CPU15が発生する信号は、上記三角波信号や2値波信号以外にも様々な信号波形(正弦波、ノコギリ波等)を発生可能である。   Further, the signal generated by the CPU 15 can generate various signal waveforms (sine wave, sawtooth wave, etc.) in addition to the triangular wave signal and the binary wave signal.

また、上記実施の形態ではVCO5の変調感度を3つの測定ポイントf1,f0,f2に渡って直線近似したが、これに限らない。測定ポイント数を増やすことで、より高精度な近似が可能となり、リニアリティー校正の精度を上げることができる。   In the above embodiment, the modulation sensitivity of the VCO 5 is linearly approximated over the three measurement points f1, f0, and f2. However, the present invention is not limited to this. By increasing the number of measurement points, higher-precision approximation is possible, and the accuracy of linearity calibration can be increased.

また、上記実施の形態では、複数区間における変調感度を各区間における直線近似で代表したが、これに限らない。各区間におけるカーブをより忠実に近似可能な高次の関数や指数関数等により近似しても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the modulation sensitivity in several area was represented by the linear approximation in each area, it is not restricted to this. The curve in each section may be approximated by a higher-order function or an exponential function that can be approximated more faithfully.

また、上記実施の形態では位相比較部2とCPU15のクロック信号CKを共通にしたが、CPU15に別系統のクロック信号を使用しても良い。
(マルチレーダシステム)
以下、上述した位相同期発振器を用いたレーダを複数個配備したマルチレーダシステムについて説明する。
In the above embodiment, the clock signal CK of the phase comparison unit 2 and the CPU 15 is shared, but a clock signal of a different system may be used for the CPU 15.
(Multi radar system)
Hereinafter, a multi-radar system provided with a plurality of radars using the above-described phase-locked oscillator will be described.

図20は、第7の実施の形態によるマルチレーダシステムの概略構成例を示す図である。マルチレーダシステムは、複数のFM−CWレーダ(以下、単にレーダと称する)100−1、100−2、100−3、100−4を備える(以下、各レーダを区別しない場合は、レーダ100と称する)。以下の説明では、一例として、4つのレーダを備えるマルチレーダシステムについて説明するが、レーダの数は4つに限らず、必要に応じた複数個のレーダを配備可能である。また、図20の構成は、複数のレーダを搭載する一つの装置としてのマルチレーダシステムである。   FIG. 20 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a multi-radar system according to the seventh embodiment. The multi-radar system includes a plurality of FM-CW radars (hereinafter simply referred to as radars) 100-1, 100-2, 100-3, and 100-4 (hereinafter, when the radars are not distinguished from each other) Called). In the following description, a multi-radar system including four radars will be described as an example. However, the number of radars is not limited to four, and a plurality of radars can be provided as necessary. Further, the configuration of FIG. 20 is a multi-radar system as one apparatus equipped with a plurality of radars.

複数のレーダのうちの一つ(例えば、レーダ100−1)は、マスターレーダMとして機能し、後述するように、三角波の出力に応じて同期信号を生成、当該同期信号を出力する。残りのレーダ(例えば、レーダ100−2〜100−4)は、マスターレーダMからの同期信号が入力され、当該同期信号に応じて三角波を出力するスレーブレーダS(S1〜S3)として機能する。   One of the plurality of radars (for example, the radar 100-1) functions as the master radar M, and generates a synchronization signal according to the output of the triangular wave and outputs the synchronization signal, as will be described later. The remaining radars (for example, radars 100-2 to 100-4) function as slave radars S (S1 to S3) that receive a synchronization signal from the master radar M and output a triangular wave in accordance with the synchronization signal.

図21は、各レーダの概略構成例を示す図である。マルチレーダシステムを構成する各レーダ100では、発振部101が三角波で周波数変調された送信信号を生成し、送信信号はアンテナから放射される。この発振部101は、上述した本発明の実施の形態による位相同期発振器である。目標物に当たって反射した信号は受信信号としてアンテナで受信され、ミキサ102で送信信号とミキシングされることでビート信号が得られる。三角波で周波数変調された送信信号は時間ともに周波数が変化しており、受信信号は往復時間だけ前に放射された送信信号の反射波であるため、現在の送信信号と周波数がずれていることを利用して、目標物までの距離を算出する。また、目標物との相対速度を算出するには、ドップラー効果により反射波が周波数偏移することを利用する。目標物までの距離及び目標物との相対速度は、ビート信号を解析し、既知の計算方法によって求められる。   FIG. 21 is a diagram illustrating a schematic configuration example of each radar. In each radar 100 constituting the multi-radar system, the oscillation unit 101 generates a transmission signal frequency-modulated with a triangular wave, and the transmission signal is radiated from the antenna. The oscillation unit 101 is a phase-locked oscillator according to the above-described embodiment of the present invention. The signal reflected by the target is received by the antenna as a reception signal, and mixed with the transmission signal by the mixer 102 to obtain a beat signal. The frequency of the transmission signal that has been frequency-modulated with a triangular wave changes with time, and the reception signal is a reflected wave of the transmission signal that was radiated only a round-trip time earlier. Use this to calculate the distance to the target. Further, in order to calculate the relative speed with the target, the fact that the reflected wave shifts in frequency due to the Doppler effect is used. The distance to the target and the relative speed with the target are obtained by analyzing the beat signal and using a known calculation method.

図22は、第7の実施の形態によるマルチレーダシステムにおける各レーダ100の発振部101の構成を示す図である。なお、発振部101−1はレーダ100−1の発振部、発振部101−2はレーダ100−2の発振部、発振部101−3はレーダ100−3の発振部、発振部101−4はレーダ100−4の発振部を示す(各発振部を区別しない場合は、発振部101と称する)。各発振部101は、例えば、図1に示す第1の実施の形態による位相同期発振器により構成される。マスターレーダとして機能するレーダ100−1の発振部101−1のCPU15−1は、三角波を生成する所定のタイミングで同期信号を出力する。   FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of the oscillation unit 101 of each radar 100 in the multi-radar system according to the seventh embodiment. The oscillation unit 101-1 is the oscillation unit of the radar 100-1, the oscillation unit 101-2 is the oscillation unit of the radar 100-2, the oscillation unit 101-3 is the oscillation unit of the radar 100-3, and the oscillation unit 101-4 is The oscillation unit of the radar 100-4 is shown (when each oscillation unit is not distinguished, it is called the oscillation unit 101). Each oscillation unit 101 is configured by, for example, a phase-locked oscillator according to the first embodiment shown in FIG. The CPU 15-1 of the oscillator 101-1 of the radar 100-1 functioning as a master radar outputs a synchronization signal at a predetermined timing for generating a triangular wave.

図23は、同期信号の出力を説明する図である。図示されるように、例えば、同期信号は、三角波の1周期毎に出力される。   FIG. 23 is a diagram for explaining the output of the synchronization signal. As illustrated, for example, the synchronization signal is output for each period of the triangular wave.

図22において、CPU15−1から出力される同期信号は、スレーブレーダとして機能するレーダ100−2、100−3、100−4の各発振部101−2、101−3、101−4のCPU15−2、15−3、15−4に入力される。そして、CPU15−2、15−3、15−4も、同期信号に同期して三角波を出力する。   In FIG. 22, the synchronization signal output from the CPU 15-1 is the CPU 15- of each oscillation unit 101-2, 101-3, 101-4 of the radar 100-2, 100-3, 100-4 functioning as a slave radar. 2, 15-3, 15-4. And CPU15-2, 15-3, 15-4 also outputs a triangular wave synchronizing with a synchronizing signal.

図23において、各CPU15−1〜15−4(各CPUを区別しない場合は、CPU15と称する)は、入力された同期信号の立ち上がりエッジを検知すると、三角波形状の制御電圧Vcont出力を開始し、結果、送信信号に1周期の三角波形状で周波数変調する。同期信号を三角波の周期で入力し続けることにより、送信信号は三角波の周波数変調が連続してかかる。   In FIG. 23, each CPU 15-1 to 15-4 (referred to as CPU 15 when not distinguishing each CPU) starts to output a triangular waveform control voltage Vcont when detecting the rising edge of the input synchronization signal, As a result, the transmission signal is frequency-modulated with a triangular wave shape of one cycle. By continuing to input the synchronization signal at a triangular wave period, the transmission signal is continuously subjected to triangular wave frequency modulation.

以上にように、同期した複数の三角波を生成する三角波生成部の例としてCPU15−1〜15−4等を備え、かつ、この複数の三角波のそれぞれを制御信号として、それぞれの制御信号に応じて周波数変調された信号を出力する複数のVCOを備え、複数の電圧制御発信器は、互いに中心周波数が異なる、周波数変調された信号を出力するとともに、少なくとも1つの三角波に基いて生成される周波数変調された信号の下限周波数に対して、少なくとも他の1つの三角波に基いて生成される周波数変調された信号の上限周波数が大きくなるように出力周波数が設定することで、周波数変調された各信号の周波数間隔を縮めることができる。   As described above, the CPUs 15-1 to 15-4 and the like are provided as examples of triangular wave generating units that generate a plurality of synchronized triangular waves, and each of the plurality of triangular waves is used as a control signal according to each control signal. A plurality of VCOs that output a frequency-modulated signal, and a plurality of voltage-controlled oscillators output frequency-modulated signals having different center frequencies, and are generated based on at least one triangular wave By setting the output frequency so that the upper limit frequency of the frequency modulated signal generated based on at least one other triangular wave is larger than the lower limit frequency of the generated signal, each frequency modulated signal The frequency interval can be shortened.

このとき、図24のように、1つの周波数変調された信号の下限周波数に対してマルチレーダとして送信する他の全て(1つ(中心周波数が最も近いもの)、2つ(中心周波数が最も近いもの及び次に近いもの)、又は、それ以上)の周波数変調された信号の上限周波数が高い周波数になるように設定することもできる。   At this time, as shown in FIG. 24, all the other (one (the one closest to the center frequency)) and two (the one closest to the center frequency) are transmitted as multi-radars with respect to the lower limit frequency of one frequency-modulated signal. It is also possible to set the upper limit frequency of the frequency-modulated signal of the first and second closest) or higher) to be a high frequency.

図24は各発振部101において周波数変調された送信信号の周波数変化を示す図である。各送信信号の三角波状の周波数変化が同期信号に同期しているので、各送信信号の周波数は同期して変化する。すなわち、各送信信号の周波数変調による上限周波数及び下限周波数となるタイミングは一致する。また、周波数の増減方向も一致する。   FIG. 24 is a diagram illustrating a frequency change of a transmission signal frequency-modulated in each oscillation unit 101. Since the triangular wave-like frequency change of each transmission signal is synchronized with the synchronization signal, the frequency of each transmission signal changes synchronously. That is, the timings of the upper limit frequency and the lower limit frequency by frequency modulation of each transmission signal coincide. The frequency increase / decrease direction also coincides.

さらに図24の周波数領域では、各発振部101の中心周波数は所定の周波数間隔(チャネル間隔)ずらして割り当て、各レーダの三角波変調の周波数偏移量を一定とするように制御電圧Vcontを制御することで、周波数の増減速度が一致し、どのタイミングでも常に一定の周波数間隔となる。   Further, in the frequency region of FIG. 24, the center frequency of each oscillating unit 101 is assigned with a predetermined frequency interval (channel interval) shifted, and the control voltage Vcont is controlled so that the frequency shift amount of the triangular wave modulation of each radar is constant. As a result, the frequency increase / decrease speeds coincide with each other, and the frequency interval is always constant at any timing.

従って、隣接する送信信号同士において、従来、中心周波数の高い方の下限周波数が、中心周波数の低い方の上限周波数より低くなり問題となるような場合でも、送信信号の周波数は重ならず、干渉は生じない。例えば、発振部101−1の送信信号の下限周波数は、それに隣接する発振部101−2の送信信号の上限周波数より低くなるが、そのタイミングが重ならず、発振部101−1の送信信号と発振部101−2の送信信号が干渉することはない。他の送信信号同士も同様に干渉することはない。   Therefore, in the case of adjacent transmission signals, even if the lower limit frequency of the higher center frequency is lower than the upper limit frequency of the lower center frequency, the frequencies of the transmission signals do not overlap and interfere with each other. Does not occur. For example, the lower limit frequency of the transmission signal of the oscillating unit 101-1 is lower than the upper limit frequency of the transmission signal of the oscillating unit 101-2 adjacent thereto, but the timing does not overlap, and the transmission signal of the oscillating unit 101-1 The transmission signal of the oscillation unit 101-2 does not interfere. Similarly, other transmission signals do not interfere with each other.

本発明の実施の形態におけるマルチレーダシステムでは、互いに同期した三角波で周波数変調を行い、変調の周波数偏移量を合わせることで、所定の周波数間隔(チャネル間隔)を、周波数偏移量に依存しないでチャネル設定が可能となる。   In the multi-radar system according to the embodiment of the present invention, frequency modulation is performed using triangular waves synchronized with each other, and the frequency deviation amount of the modulation is matched, whereby the predetermined frequency interval (channel interval) does not depend on the frequency deviation amount. Channel setting is possible with.

すなわち、送信信号の周波数偏移量を変えずに、一定の周波数帯域により多くのチャネルを設定することができるようになり、周波数帯域をより有効に利用することができる。なお、本明細書では、配備されたレーダの送信信号に割り当てられる周波数をチャネルと呼ぶ場合がある。   That is, more channels can be set in a certain frequency band without changing the amount of frequency shift of the transmission signal, and the frequency band can be used more effectively. In this specification, a frequency assigned to a transmission signal of a deployed radar may be referred to as a channel.

チャネル間隔は、次の表1に示す項目を考慮して、決定される。   The channel interval is determined in consideration of the items shown in Table 1 below.

Figure 0004983409
Figure 0004983409

具体的には、利用可能な周波数帯域が76GHz〜77GHzの1GHz幅である場合(項目1)、各レーダの送信信号の周波数誤差となる基準信号間の周波数偏差(項目2)、PLL回路の定常周波数誤差(項目3)、周波数偏移の校正誤差(項目5)、ドップラー偏移(項目7)、往復時間による周波数ずれ(項目11)などを考慮し、これらの周波数変動幅を合計した値の2倍(中心周波数から上下方向にそれぞれの変動幅が生じるため)が必要なチャネル間隔となる。表1の例では、項目2、3、5、7及び11の各変動幅の合計(3.7225MHz)の2倍の値、すなわち、約7.45MHzとなる。   Specifically, when the usable frequency band is 1 GHz width of 76 GHz to 77 GHz (item 1), the frequency deviation between the reference signals which is the frequency error of the transmission signal of each radar (item 2), the steady state of the PLL circuit Considering frequency error (item 3), frequency deviation calibration error (item 5), Doppler deviation (item 7), frequency deviation due to round trip time (item 11), etc. The required channel spacing is twice (because each fluctuation width occurs in the vertical direction from the center frequency). In the example of Table 1, the value is twice the sum (3.7225 MHz) of the fluctuation ranges of items 2, 3, 5, 7, and 11, that is, about 7.45 MHz.

周波数偏移量は200MHz(項目4)に設定されているので、周波数帯域76GHz〜77GHzにおいて、中心周波数が設定できる帯域は、76.2GHz〜76.8GHzの600MHzの帯域となり、チャネル間隔を7.45MHzとすると、この帯域に81本のチャネルを設定することができる。   Since the frequency shift amount is set to 200 MHz (item 4), in the frequency band 76 GHz to 77 GHz, the band in which the center frequency can be set is a 600 MHz band from 76.2 GHz to 76.8 GHz, and the channel interval is set to 7. Assuming 45 MHz, 81 channels can be set in this band.

図25は、周波数帯域76GHz〜77GHzに81チャネルが設定された例を示す図である。図22(c)に示した従来の場合では、帯域1GHz、周波数偏移量200MHzとした場合、2チャネルした設定できなかったが、本発明の実施の形態例では、ほぼ同様の条件にて81チャネルが設定可能であり、チャネル数を大幅に増加させることができる。   FIG. 25 is a diagram illustrating an example in which 81 channels are set in the frequency band of 76 GHz to 77 GHz. In the conventional case shown in FIG. 22 (c), when the band is 1 GHz and the frequency shift amount is 200 MHz, two channels cannot be set. However, in the embodiment of the present invention, 81 under almost the same conditions. Channels can be set, and the number of channels can be greatly increased.

図26は、第8の実施の形態によるマルチレーダシステムの概略構成例を示す図である。第8の実施の形態によるマルチレーダシステムは、図20における第7の実施の形態の変形例であり、同期信号が外部から供給される場合を示す。具体的には、三角波の周期を有する同期信号を例えばAM放送又はFM放送の電波を用いて、外部の電波発信源から放射する。マルチレーダシステムの受信機110がその電波を受信し、電波に含まれる所定周波数の同期信号が各レーダ100−1〜100−4に供給される。同期信号は、図示されるように、マスターレーダ100−1を通じて各スレーブレーダ100−2〜100−4に供給されてもよいし、受信機110から並列にマスターレーダ100−1〜100−4に供給される構成であってもよい。また、各レーダ100が受信機110を備え、各レーダが同期信号を受信する構成であってもよい。同期信号を外部から供給することにより、同期信号を生成する個々のマスターレーダの個体差による同期信号のずれをなくし、複数のマルチレーダシステム間でも、三角波の同期を取ることができる。   FIG. 26 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a multi-radar system according to the eighth embodiment. The multi-radar system according to the eighth embodiment is a modification of the seventh embodiment in FIG. 20, and shows a case where a synchronization signal is supplied from the outside. Specifically, a synchronization signal having a triangular wave cycle is radiated from an external radio wave source using, for example, an AM broadcast or FM broadcast radio wave. A receiver 110 of the multi-radar system receives the radio wave, and a synchronization signal having a predetermined frequency included in the radio wave is supplied to each of the radars 100-1 to 100-4. As shown in the figure, the synchronization signal may be supplied to each of the slave radars 100-2 to 100-4 through the master radar 100-1, or from the receiver 110 to the master radars 100-1 to 100-4 in parallel. The structure supplied may be sufficient. Further, each radar 100 may include a receiver 110, and each radar may receive a synchronization signal. By supplying the synchronization signal from the outside, it is possible to eliminate the synchronization signal shift due to the individual difference between the individual master radars that generate the synchronization signal, and to synchronize the triangular wave among a plurality of multi-radar systems.

特に、複数の車両それぞれに少なくとも一つのレーダが搭載されて、マルチレーダシステムが構成される場合、各車両ごとに受信機110を搭載し、各車両のレーダは、受信機110で受信された同期信号に基づいて三角波を出力する。これにより、離間する複数のレーダで構成されるマルチレーダシステムにおける各レーダの三角波も同期を取ることができる。また、GPSを利用したカーナビゲーションシステムの車両への搭載が普及しており、車両でGPS信号を入手することが容易にできるようになってきている。このGPS信号で、例えば1秒間隔で出力される1pps信号を同期信号とすることもできる。この場合、1pps信号は1秒間に1パルス出力なので、三角波の周波数が100Hzである場合は、1pps信号が入力されると、三角波100パルス出力すればよい。   In particular, when at least one radar is mounted on each of a plurality of vehicles to form a multi-radar system, a receiver 110 is mounted for each vehicle, and the radar of each vehicle is synchronized with the receiver 110. A triangular wave is output based on the signal. Thereby, the triangular wave of each radar in the multi-radar system composed of a plurality of spaced radars can be synchronized. In addition, the mounting of car navigation systems using GPS on vehicles has become widespread, and it has become easier to obtain GPS signals with vehicles. With this GPS signal, for example, a 1 pps signal output at intervals of 1 second can be used as a synchronization signal. In this case, since the 1 pps signal is output at 1 pulse per second, when the frequency of the triangular wave is 100 Hz, when the 1 pps signal is input, 100 pulses of the triangular wave may be output.

図27は、第9の実施の形態によるマルチレーダシステムの各レーダにおける発振部101の構成例を示す図である。第9の実施の形態によるマルチレーダシステムは、図22における第7の実施の形態の変形例であり、基準信号を各レーダで共通化する場合を示す。具体的には、基準信号を生成するクロック発振器1を各レーダの発振器で共通化している。これにより、基準信号の周波数偏差(表1の項目2)を考慮する必要がなくなり、さらにチャネルの周波数間隔を詰めることができる。具体的には、表1の場合、約7.45MHzを約5.93MHz((3.7225MHz−0.76MHz)×2=5.9225MHz)に詰めることができる。   FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of the oscillation unit 101 in each radar of the multi-radar system according to the ninth embodiment. The multi-radar system according to the ninth embodiment is a modification of the seventh embodiment in FIG. 22 and shows a case where a reference signal is shared by each radar. Specifically, the clock oscillator 1 that generates the reference signal is shared by the oscillators of the radars. As a result, it is not necessary to consider the frequency deviation of the reference signal (item 2 in Table 1), and the channel frequency interval can be further reduced. Specifically, in the case of Table 1, about 7.45 MHz can be reduced to about 5.93 MHz ((3.7225 MHz−0.76 MHz) × 2 = 5.9225 MHz).

図28は、第9の実施の形態におけるマルチレーダシステムにおける各レーダの送信信号の周波数割り当て例を示す図である。図28では、一例として、4台の車両A、B、C、Dそれぞれに4つのレーダを搭載している場合であって、1台の車両における4つのレーダのクロック発振器1を共通化することで、各車両内における周波数間隔は5.93MHzとすることができ、車両間の周波数間隔は約7.45MHzとする。   FIG. 28 is a diagram illustrating a frequency allocation example of transmission signals of each radar in the multi-radar system according to the ninth embodiment. In FIG. 28, as an example, four radars are mounted on each of four vehicles A, B, C, and D, and the clock oscillators 1 of the four radars in one vehicle are shared. Thus, the frequency interval in each vehicle can be 5.93 MHz, and the frequency interval between vehicles is about 7.45 MHz.

図29は、第10の実施の形態によるマルチレーダシステムの各レーダにおける発振部101の構成例を示す図である。第10の実施の形態によるマルチレーダシステムは、図22における第7の実施の形態の変形例であり、マスターレーダとスレーブレーダの区分をなくし、CPU15とは独立して同期信号を生成、出力する同期信号制御部(同期信号生成手段)111が設けられる。同期信号制御部111により生成された同期信号は、各レーダ100−1〜100−4に供給される。また、同期信号の入出力停止など同期信号に関する何らか異常、故障の検出も、同期信号制御部111が一元的に行う。   FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration example of the oscillation unit 101 in each radar of the multi-radar system according to the tenth embodiment. The multi-radar system according to the tenth embodiment is a modification of the seventh embodiment shown in FIG. 22, eliminates the master radar and the slave radar, and generates and outputs a synchronization signal independent of the CPU 15. A synchronization signal control unit (synchronization signal generation means) 111 is provided. The synchronization signal generated by the synchronization signal control unit 111 is supplied to each of the radars 100-1 to 100-4. In addition, the synchronization signal control unit 111 performs centralized detection of any abnormality or failure related to the synchronization signal, such as stop of input / output of the synchronization signal.

図30は、車両の進行方向によってチャネルの周波数帯域を分割する適用例を示す図である。本発明の実施の形態によるマルチレーダシステムを自動車の車両に適用した場合において、2つの車両がすれ違う場合に、各車両のレーダに割り当てられたチャネルが同一であると、互いに他方のレーダからの送信信号を受信していまい、正しい測定が行えない。そこで、一例として、図30に示すように、周波数帯域を上り用帯域と下り用帯域に分け、車両の進行方向に対応する帯域のチャネルを割り当てる。車両の進行方向は、例えば、車両に搭載されるGPSシステムにより検知される方位の情報を用いて取得される。上り方向に進行する車両には、上り用帯域のチャネルを割り当て、下り方向に進行する車両には、下り用帯域のチャネルを割り当てる。これにより、すれ違うことにより近接する2つの車両のチャネルが同一になることない。なお、仮に同一方向に進行する2つの車両に、同一のチャネルが割り当てられている場合、2つの車両に搭載されるレーダの電波が互いに干渉するほどに近接する可能性は、すれ違う場合と比較して十分に低い。従って、図30のように、チャネルを割り当てる周波数帯域を分割し、車両の進行方向が異なり、すれ違いなど車両同士が近接する可能性が高い場合は、車両の進行方向により異なる周波数帯域のチャネルを割り当て、車両同士が近接する可能性が低い場合は、実質的に、同一のチャネルを複数の車両で用いることも可能となる。   FIG. 30 is a diagram illustrating an application example in which the frequency band of the channel is divided according to the traveling direction of the vehicle. When the multi-radar system according to the embodiment of the present invention is applied to a vehicle of an automobile, when two vehicles pass each other and the channels assigned to the radars of the vehicles are the same, transmission from the other radar is performed. The signal is not received and correct measurement cannot be performed. Therefore, as an example, as shown in FIG. 30, the frequency band is divided into an upstream band and a downstream band, and a channel of a band corresponding to the traveling direction of the vehicle is allocated. The traveling direction of the vehicle is acquired using, for example, information on a direction detected by a GPS system mounted on the vehicle. An uplink band channel is allocated to a vehicle traveling in the upward direction, and a downlink band channel is allocated to a vehicle traveling in the downward direction. Thereby, the channel of two vehicles which adjoin by passing each other does not become the same. Note that if the same channel is assigned to two vehicles traveling in the same direction, the possibility that the radio waves of the radars mounted on the two vehicles will be close enough to interfere with each other is compared to the case of passing each other. Low enough. Therefore, as shown in FIG. 30, when the frequency band to which the channel is allocated is divided and the traveling direction of the vehicle is different and there is a high possibility that the vehicles are close to each other such as passing each other, the channel of the different frequency band is allocated depending on the traveling direction of the vehicle. When there is a low possibility that vehicles are close to each other, substantially the same channel can be used by a plurality of vehicles.

図31は、車両の進行方向によってチャネルの周波数帯域を分割する別の適用例を示す図である。図31は、図30における2方向ではなく、4方向に分割する例であり、例えば東西南北の4方向について、周波数帯域を分割し、車両の進行方向によって異なる周波数帯域のチャネルを割り当てる。分割する方向は、2方向や4方向に限らず、例えば8方向などさらに細かく分割されてもよい。   FIG. 31 is a diagram illustrating another application example in which the frequency band of the channel is divided according to the traveling direction of the vehicle. FIG. 31 is an example of dividing into four directions instead of the two directions in FIG. 30. For example, frequency bands are divided in four directions of east, west, south, and north, and channels of different frequency bands are assigned depending on the traveling direction of the vehicle. The directions to be divided are not limited to two directions or four directions, and may be divided more finely, for example, eight directions.

本発明の実施の形態におけるマルチレーダシステムを構成する各レーダは、FM−CWレーダに限られない。例えば、各レーダは2周波CWレーダであってもよく、2周波CWレーダの場合、各レーダに割り当てられた2つの周波数はレーダ毎に異なっており、周波数の切り替えタイミングをレーダ毎に一致させることで、送信信号同士の干渉を抑えることができる。   Each radar constituting the multi-radar system in the embodiment of the present invention is not limited to the FM-CW radar. For example, each radar may be a two-frequency CW radar, and in the case of a two-frequency CW radar, the two frequencies assigned to each radar are different for each radar, and the frequency switching timing is matched for each radar. Thus, interference between transmission signals can be suppressed.

図32は、2周波CWレーダによるマルチレーダシステムにおける周波数割り当て例を示す図である。以下では、2周波CWレーダも単にレーダと称し、参照番号100を用いる。図32(A)では、各レーダの送信信号の周波数切り替えタイミングを一致させる。これにより、各レーダ100に割り当てられる周波数は、他のレーダに割り当てられる2つの周波数間の帯域内であっても、互いの周波数は重ならない。なお、周波数切り替えタイミングにおいては、各レーダの周波数は瞬間的に重なるが、この切り替えタイミングの信号はマスクし、信号処理の対象としない。図32(B)は、周波数切り替えタイミングにおいても、干渉が生じない周波数割り当て例である。周波数が重ならないように、切り替えタイミングをレーダ毎にずらす。これにより周波数切り替えタイミングにおけるマスク処理を不要とする。また、図32(C)は、複数のレーダ100−1〜100−4において、周波数切り替えタイミングにおけるレーダ100−1と100−2の周波数切り替え方向と、レーダ100−3と100−4の周波数切り替え方向を互いに逆方向になるように異ならせる例である。これにより、周波数帯域に割り当て可能なチャネル数をさらに増やすことができ、周波数利用効率が向上する。同方向にのみ周波数が切り替わる図32(A)、(B)に比べて、チャネル数を最大2倍増とすることができる。   FIG. 32 is a diagram illustrating an example of frequency allocation in a multi-radar system using a two-frequency CW radar. Hereinafter, the two-frequency CW radar is also simply referred to as a radar, and the reference number 100 is used. In FIG. 32A, the frequency switching timings of the transmission signals of the radars are matched. Thereby, even if the frequency allocated to each radar 100 is in the band between the two frequencies allocated to other radars, the frequencies do not overlap each other. Note that, at the frequency switching timing, the frequencies of the radars instantaneously overlap each other, but the signal at the switching timing is masked and not subjected to signal processing. FIG. 32B is an example of frequency allocation in which interference does not occur even at the frequency switching timing. The switching timing is shifted for each radar so that the frequencies do not overlap. This eliminates the need for mask processing at the frequency switching timing. FIG. 32C shows the frequency switching direction of the radars 100-1 and 100-2 at the frequency switching timing and the frequency switching of the radars 100-3 and 100-4 in the plurality of radars 100-1 to 100-4. In this example, the directions are different from each other. Thereby, the number of channels that can be allocated to the frequency band can be further increased, and the frequency utilization efficiency is improved. Compared to FIGS. 32A and 32B in which the frequency is switched only in the same direction, the number of channels can be increased by a maximum of two times.

図33は、2周波CWレーダによるマルチレーダシステムの大規模な周波数配置例を示す図である。周波数帯域を複数のグループに分割し、各グループにおいて、図32(C)に示した周波数配置例を適用する。すなわち、各グループにおいて、周波数切り替えタイミングは同時だが周波数切り替え方向が異なる複数のチャネルが設定される。   FIG. 33 is a diagram illustrating a large-scale frequency arrangement example of a multi-radar system using a two-frequency CW radar. The frequency band is divided into a plurality of groups, and the frequency arrangement example shown in FIG. 32C is applied to each group. That is, in each group, a plurality of channels having the same frequency switching timing but different frequency switching directions are set.

図34は、2周波CWレーダによるマルチレーダシステムの概略構成例を示す図である。図34の構成例は、図20の構成例と同様に、周波数切り替えタイミングにおいて、マスターレーダからスレーブレーダに同期信号が出力され、スレーブレーダは、同期信号に同期して周波数を切り替えることで、各レーダが同期して周波数を切り替えることができる。また、マスターレーダは、周波数切り替え方向を決定する極性信号POLをスレーブレーダに供給する。極性信号は、周波数の切り替え周期でH/Lレベル変化する信号であって、極性信号のレベルに応じて周波数の切り替え方向が決定される。例えば、各スレーブレーダは、Hレベルの極性信号が供給されている間に、同期信号を受信すると、2周波数のうちの高い周波数に切り替わり、Lレベルの極性信号が供給されている間に、同期信号を受信すると、低周波数に切り替わる。FM−CWレーダにおける実施の形態例と同様に、極性信号及び同期信号は、外部から供給され、マスターレーダがそれを受信して、スレーブレーダに供給する構成であってもよいし、さらに、マスターレーダ及びスレーブレーダの区別なく、各レーダがそれぞれ外部からの極性信号及び同期信号を受信する構成であってもよい。   FIG. 34 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a multi-radar system using a two-frequency CW radar. In the configuration example of FIG. 34, as in the configuration example of FIG. 20, a synchronization signal is output from the master radar to the slave radar at the frequency switching timing, and the slave radar switches the frequency in synchronization with the synchronization signal. The radar can switch the frequency in synchronization. The master radar supplies a polarity signal POL that determines the frequency switching direction to the slave radar. The polarity signal is a signal whose H / L level changes at a frequency switching period, and the frequency switching direction is determined according to the level of the polarity signal. For example, when each slave radar receives a synchronization signal while an H level polarity signal is being supplied, the slave radar switches to a higher one of the two frequencies and is synchronized with an L level polarity signal being supplied. When a signal is received, it switches to a lower frequency. Similar to the embodiment in the FM-CW radar, the polarity signal and the synchronization signal may be supplied from the outside, and the master radar may receive the signal and supply it to the slave radar. A configuration in which each radar receives a polarity signal and a synchronization signal from the outside without distinguishing between the radar and the slave radar may be employed.

上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでもない。   Although a plurality of embodiments suitable for the present invention have been described, it goes without saying that various changes in the configuration, control, processing, and combination of each part can be made without departing from the spirit of the present invention.

(付記1)
基準信号と比較信号の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の位相誤差信号を積分するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの後段に介在して本器の主制御を行う制御部と、該制御部出力の制御電圧に応じた周波数の信号を発生するVCO回路と、該VCO回路の出力信号を分周して前記比較信号を形成する可変分周器とからなるPLLループを備える位相同期発振器であって、前記制御部は、
PLLループを複数の周波数でロックさせて各ロック時の制御電圧を測定する制御電圧測定手段と、
前記測定された各制御電圧に基づき、前記各周波数を結ぶ区間の周波数変化を代表する変調感度を求めるリニアリティー校正手段とを備えたことを特徴とする位相同期発振器。
(Appendix 1)
A phase comparator that compares the phase of the reference signal and the comparison signal, a low-pass filter that integrates the phase error signal of the phase comparator, and a control unit that performs the main control of the instrument by interposing the latter stage of the low-pass filter; A phase locked loop including a PLL loop including a VCO circuit that generates a signal having a frequency according to a control voltage of the control unit output, and a variable frequency divider that divides the output signal of the VCO circuit to form the comparison signal. An oscillator, wherein the controller is
Control voltage measuring means for locking the PLL loop at a plurality of frequencies and measuring a control voltage at each lock;
A phase-locked oscillator comprising: linearity calibration means for obtaining a modulation sensitivity representing a frequency change in a section connecting the frequencies based on the measured control voltages.

(付記2)
前記PLLループを所定周波数でロックさせた後、該PLLループを開放した状態で、前記求めた変調感度に基づきVCO回路に前記所定周波数を中心とするリニアリティー補正された周波数変化を発生させるための電圧信号を生成し、出力するVCO駆動手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の位相同期発振器
(付記3)
VCO駆動手段は、VCO回路が中心周波数を出力するタイミングに同期してローパスフィルタの出力をサンプリングし、検出した位相誤差信号が所定範囲を超える場合は、該位相誤差信号を小さくする方向に制御電圧をオフセットすることを特徴とする請求項2記載の位相同期発振器。
(Appendix 2)
A voltage for causing the VCO circuit to generate a linearity-corrected frequency change centered on the predetermined frequency based on the obtained modulation sensitivity in a state where the PLL loop is opened after the PLL loop is locked. The phase-locked oscillator according to claim 1, further comprising a VCO driving means for generating and outputting a signal (Appendix 3)
The VCO driving means samples the output of the low-pass filter in synchronization with the timing at which the VCO circuit outputs the center frequency, and when the detected phase error signal exceeds a predetermined range, the control voltage is set to decrease the phase error signal. The phase-locked oscillator according to claim 2, wherein the phase-locked oscillator is offset.

(付記4)
基準信号を分周する第1の分周器と、VCO回路の出力を分周して前記比較信号を形成する第2の分周器とを備え、
前記VCO駆動手段は、前記第1,第2の分周器のカウンタをVCO回路に加える信号周期の整数倍周期で定期的にリセットすると共に、前記VCO回路が中心周波数を出力するタイミングに同期してサンプリングしたローパスフィルタ出力の位相誤差信号が所定範囲を超える場合は、該位相誤差信号を小さくする方向に制御電圧をオフセットすることを特徴とする請求項2記載の位相同期発振器。
(Appendix 4)
A first divider that divides the reference signal; and a second divider that divides the output of the VCO circuit to form the comparison signal;
The VCO driving means periodically resets the counters of the first and second frequency dividers at an integer multiple of the signal period applied to the VCO circuit, and is synchronized with the timing at which the VCO circuit outputs the center frequency. 3. The phase locked oscillator according to claim 2, wherein when the phase error signal of the low-pass filter output sampled exceeds a predetermined range, the control voltage is offset in a direction to reduce the phase error signal.

(付記5)
基準信号を分周する第1の可変分周器と、VCO回路の出力を分周して前記比較信号を形成する第2の可変分周器とを備え、前記制御部は、前記第1,第2の可変分周器に所定の分周比を設定後、PLLループを形成して基準信号と比較信号間の位相引き込みを開始する際に、前記VCO回路に前記所定の分周比に対応する制御電圧を加えると共に、前記第1,第2の可変分周器のカウンタをリセットすることを特徴とする請求項1又は2記載の位相同期発振器。
(Appendix 5)
A first variable frequency divider that divides the reference signal; and a second variable frequency divider that divides the output of the VCO circuit to form the comparison signal. When a predetermined frequency division ratio is set in the second variable frequency divider, a PLL loop is formed to start phase pull-in between the reference signal and the comparison signal, and the VCO circuit corresponds to the predetermined frequency division ratio. 3. The phase-locked oscillator according to claim 1, wherein the control voltage is applied and the counters of the first and second variable frequency dividers are reset.

(付記6)
基準信号と比較信号の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の位相誤差信号を積分するローパスフィルタと、該ローパスフィルタの後段に介在して本器の主制御を行う制御部と、該制御部出力の制御電圧に応じた周波数の信号を発生するVCO回路と、前記VCO回路の出力信号を分周して前記比較信号を形成する可変分周器とからなるPLLループを備える位相同期発振器であって、前記制御部は、
PLLのロック周波数を所定間隔で変化させ、所定の周波数範囲をカバーする範囲につき各ロック時の制御電圧を測定する制御電圧測定手段と、
前記測定した制御電圧の変動範囲を複数区間に分割して、各区間を代表する変調感度を求めるリニアリティー校正手段と、
PLLループを所定周波数でロックさせた後、該PLLループを開放した状態で、VCO回路に前記所定周波数を中心とするリニアリティー補正された周波数変化を発生させるための電圧信号を、前記ロック時の制御電圧と前記求めた各区間を代表する変調感度に基づき生成し、出力するVCO駆動手段とを備えたことを特徴とする位相同期発振器。
(Appendix 6)
A phase comparator that compares the phase of the reference signal and the comparison signal, a low-pass filter that integrates the phase error signal of the phase comparator, and a control unit that performs the main control of the instrument by interposing the latter stage of the low-pass filter; A phase locked loop including a PLL loop including a VCO circuit that generates a signal having a frequency corresponding to a control voltage of the control unit output, and a variable frequency divider that divides the output signal of the VCO circuit to form the comparison signal. An oscillator, wherein the controller is
A control voltage measuring means for changing a lock frequency of the PLL at a predetermined interval and measuring a control voltage at the time of each lock for a range covering a predetermined frequency range;
A linearity calibration means for dividing the measured variation range of the control voltage into a plurality of sections and obtaining a modulation sensitivity representing each section;
After the PLL loop is locked at a predetermined frequency, a voltage signal for generating a linearity-corrected frequency change centered on the predetermined frequency in the VCO circuit with the PLL loop opened is controlled at the time of the lock. A phase-locked oscillator comprising: a VCO driving unit that generates and outputs a voltage based on a voltage and a modulation sensitivity representing each of the obtained intervals.

(付記7)
付記1乃至6のいずれかに記載の位相同期発振器を有する複数のFM−CWレーダを備えて構成されるマルチレーダシステムにおいて、
各FM−CWレーダの前記制御部は、周期的に増減する制御電圧であって且つ前記制御電圧の増減方向及び増減速度が互いに一致するように所定の同期信号に同期した前記制御電圧を生成し、
各FM−CWレーダの前記VCO回路は、前記制御電圧の増減に応じて、中心周波数に対して所定の周波数偏移量分周波数が周期的に増減する信号であって且つ各信号の中心周波数は互いに異なりさらに当該信号の周波数の増減方向及び増減速度が互いに一致する前記信号を出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 7)
In a multi-radar system configured to include a plurality of FM-CW radars having the phase-locked oscillator according to any one of appendices 1 to 6,
The control unit of each FM-CW radar generates the control voltage that is a control voltage that periodically increases and decreases and that is synchronized with a predetermined synchronization signal so that the increasing and decreasing directions and increasing and decreasing speeds of the control voltage coincide with each other. ,
The VCO circuit of each FM-CW radar is a signal whose frequency is periodically increased or decreased with respect to the center frequency according to the increase or decrease of the control voltage, and the center frequency of each signal is A multi-radar system, characterized in that the signals differing from each other and further having the same frequency increasing / decreasing direction and increasing / decreasing speed coincide with each other.

(付記8)
付記7において、
各FM−CWレーダの前記制御部のうちの一つが前記同期信号を生成し、残りの前記制御部に出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 8)
In Appendix 7,
One of the control units of each FM-CW radar generates the synchronization signal and outputs it to the remaining control units.

(付記9)
付記7において、
各FM−CWレーダの前記制御部のうちの一つが外部から供給される同期信号を受信し、残りの前記制御部に出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 9)
In Appendix 7,
One of the control units of each FM-CW radar receives a synchronization signal supplied from the outside, and outputs it to the remaining control units.

(付記10)
付記7において、
各FM−CWレーダの前記制御部は、それぞれ外部から供給される同期信号を受信することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 10)
In Appendix 7,
The multi-radar system, wherein the control unit of each FM-CW radar receives a synchronization signal supplied from outside.

(付記11)
付記7において、
前記基準信号は、各FM−CWレーダで共通であることを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 11)
In Appendix 7,
The multi-radar system, wherein the reference signal is common to each FM-CW radar.

(付記12)
付記7において、
前記同期信号を生成する同期信号生成手段を備え、当該同期信号生成手段が生成された同期信号が各制御部に供給されることを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 12)
In Appendix 7,
A multi-radar system comprising synchronization signal generation means for generating the synchronization signal, wherein the synchronization signal generated by the synchronization signal generation means is supplied to each control unit.

(付記13)
周波数が周期的に増減する信号を生成して出力する複数のレーダを含んで構成されるマルチレーダシステムにおいて、
各レーダは、周期的に増減する周波数の上限値及び下限値が各レーダの信号毎に互いに異なり且つ当該上限値及び下限値になるタイミングが各信号毎に互いにほぼ一致するように所定の同期信号に同期して前記信号を生成することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 13)
In a multi-radar system including a plurality of radars that generate and output a signal whose frequency periodically increases and decreases,
Each radar has a predetermined synchronization signal so that the upper and lower limits of the frequency that periodically increase and decrease are different from each other for each radar signal, and the timing at which the upper and lower limits are almost coincident with each other. A multi-radar system that generates the signal in synchronization with

(付記14)
付記13において、
各レーダは、当該信号の周波数の増減方向及び増減速度が互いに一致するように所定の同期信号に同期して当該信号を生成することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 14)
In Appendix 13,
Each radar generates the signal in synchronization with a predetermined synchronizing signal so that the frequency increasing / decreasing direction and speed of the signal coincide with each other.

(付記15)
付記13において、
前記複数のレーダのうちの一つが前記同期信号を生成し、残りのレーダに出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 15)
In Appendix 13,
One of the plurality of radars generates the synchronization signal and outputs it to the remaining radars.

(付記16)
付記13において、
前記複数のレーダのうちの一つが外部から供給される同期信号を受信し、残りのレーダに出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 16)
In Appendix 13,
A multi-radar system, wherein one of the plurality of radars receives a synchronization signal supplied from the outside and outputs it to the remaining radars.

(付記17)
付記13において、
前記複数のレーダは、外部から供給される同期信号を受信することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 17)
In Appendix 13,
The multi-radar system, wherein the plurality of radars receive a synchronization signal supplied from the outside.

(付記18)
付記13において、
前記複数のレーダは複数の車両それぞれに搭載されており、第1の方向に進行している車両に搭載されるレーダは、第1の周波数帯域に含まれる周波数の信号を生成し、第1の方向と異なる第2の方向に進行している車両に搭載されるレーダは、第1の周波数帯域と異なる第2の周波数帯域に含まれる周波数の信号を生成することを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 18)
In Appendix 13,
The plurality of radars are mounted on each of the plurality of vehicles, and the radar mounted on the vehicle traveling in the first direction generates a signal having a frequency included in the first frequency band. A radar system mounted on a vehicle traveling in a second direction different from the direction generates a signal of a frequency included in a second frequency band different from the first frequency band.

(付記19)
同期した複数の三角波を生成する三角波生成部と、
該複数の三角波のそれぞれを制御信号として、該それぞれの制御信号に応じて周波数変調された信号を出力する複数の電圧制御発信器と、
を備え、前記複数の電圧制御発信器は、互いに中心周波数が異なる、周波数変調された信号を出力するとともに、少なくとも1つの三角波に基いて生成される周波数変調された信号の下限周波数に対して、少なくとも他の1つの三角波に基いて生成される周波数変調された信号の上限周波数が大きくなるように出力周波数が設定された、
ことを特徴とするマルチレーダシステム。
(Appendix 19)
A triangular wave generator for generating a plurality of synchronized triangular waves;
Each of the plurality of triangular waves as a control signal, a plurality of voltage control oscillators that output a signal frequency-modulated according to the control signal,
The plurality of voltage controlled oscillators output frequency-modulated signals having different center frequencies from each other, and with respect to a lower limit frequency of the frequency-modulated signal generated based on at least one triangular wave, The output frequency is set so that the upper limit frequency of the frequency-modulated signal generated based on at least one other triangular wave is increased.
A multi-radar system characterized by that.

第1の実施の形態による位相同期発振器のブロック図である。1 is a block diagram of a phase locked oscillator according to a first embodiment. FIG. 第1の実施の形態による制御電圧測定処理のフローチャートである。It is a flowchart of the control voltage measurement process by 1st Embodiment. 第1の実施の形態による制御電圧測定動作のタイミングチャートである。It is a timing chart of control voltage measurement operation by a 1st embodiment. 第1の実施の形態によるリニアリティー校正処理のフローチャートである。It is a flowchart of the linearity calibration process by 1st Embodiment. 第1の実施の形態によるリニアリティー校正動作のタイミングチャートである。It is a timing chart of the linearity calibration operation | movement by 1st Embodiment. 第1の実施の形態によるレーダ送信処理のフローチャートである。It is a flowchart of the radar transmission process by 1st Embodiment. 第1の実施の形態によるレーダ送信動作のタイミングチャートである。It is a timing chart of radar transmission operation by a 1st embodiment. 第1の実施の形態によるレーダ運用動作のタイミングチャートである。It is a timing chart of radar operation operation by a 1st embodiment. 第2の実施の形態による位相同期発振器のブロック図である。It is a block diagram of the phase locked oscillator by 2nd Embodiment. 第2の実施の形態による位相同期発振器の高速引き込み処理のフローチャートである。It is a flowchart of the high-speed drawing-in process of the phase-locked oscillator by 2nd Embodiment. 第2の実施の形態による位相同期発振器の高速引き込み動作のタイミングチャートである。6 is a timing chart of a high-speed pull-in operation of the phase-locked oscillator according to the second embodiment. 第3の実施の形態による位相同期発振器のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a phase locked oscillator according to a third embodiment. 第3の実施の形態による位相同期発振器の動作のタイミングチャートである。10 is a timing chart of the operation of the phase-locked oscillator according to the third embodiment. 第4の実施の形態による位相同期発振器を説明する図である。It is a figure explaining the phase locked oscillator by 4th Embodiment. 第5の実施の形態による位相同期発振器を説明する図(1)である。It is a figure (1) explaining the phase locked oscillator by 5th Embodiment. 第5の実施の形態による位相同期発振器を説明する図(2)である。FIG. 10 is a diagram (2) illustrating a phase locked oscillator according to a fifth embodiment. 第6の実施の形態による位相同期発振器を説明する図である。It is a figure explaining the phase locked oscillator by 6th Embodiment. 実施の形態による故障検出動作を説明する図(1)である。It is a figure (1) explaining the failure detection operation by an embodiment. 実施の形態による故障検出動作を説明する図(2)である。It is FIG. (2) explaining the failure detection operation | movement by embodiment. 第7の実施の形態によるマルチレーダシステムの概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the multi-radar system by 7th Embodiment. 各レーダの概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of schematic structure of each radar. 第7の実施の形態によるマルチレーダシステムにおける各レーダ100の発振部101の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the oscillation part 101 of each radar 100 in the multi radar system by 7th Embodiment. 同期信号の出力を説明する図である。It is a figure explaining the output of a synchronizing signal. 各発振部101において周波数変調された送信信号の周波数変化を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency change of a transmission signal that is frequency-modulated in each oscillation unit 101. 周波数帯域76GHz〜77GHzに81チャネルが設定された例を示す図である。It is a figure which shows the example by which 81 channels were set to the frequency band of 76 GHz-77 GHz. 第8の実施の形態によるマルチレーダシステムの概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the schematic structural example of the multi-radar system by 8th Embodiment. 第9の実施の形態によるマルチレーダシステムの各レーダにおける発振部101の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the oscillation part 101 in each radar of the multi radar system by 9th Embodiment. 第9の実施の形態におけるマルチレーダシステムにおける各レーダの送信信号の周波数割り当て例を示す図である。It is a figure which shows the example of frequency allocation of the transmission signal of each radar in the multi-radar system in 9th Embodiment. 第10の実施の形態によるマルチレーダシステムの各レーダにおける発振部101の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the oscillation part 101 in each radar of the multi radar system by 10th Embodiment. 車両の進行方向によってチャネルの周波数帯域を分割する適用例を示す図である。It is a figure which shows the application example which divides | segments the frequency band of a channel according to the advancing direction of a vehicle. 車両の進行方向によってチャネルの周波数帯域を分割する別の適用例を示す図である。It is a figure which shows another application example which divides | segments the frequency band of a channel according to the advancing direction of a vehicle. 2周波CWレーダによるマルチレーダシステムにおける周波数割り当て例を示す図である。It is a figure which shows the example of a frequency allocation in the multi radar system by 2 frequency CW radar. 2周波CWレーダによるマルチレーダシステムの大規模な周波数配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of a large-scale frequency arrangement | positioning of the multi radar system by 2 frequency CW radar. 2周波CWレーダによるマルチレーダシステムの概略構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of schematic structure of the multi-radar system by 2 frequency CW radar. 従来技術を説明する図である。It is a figure explaining a prior art. 従来におけるマルチレーダシステムにおける複数のレーダそれぞれの周波数割り当てを説明する図である。It is a figure explaining the frequency allocation of each of several radar in the conventional multi-radar system. 送信信号の中心周波数や周波数偏移の変動を説明する図である。It is a figure explaining the fluctuation | variation of the center frequency and frequency shift of a transmission signal.

符号の説明Explanation of symbols

1 クロック発振器
2 位相比較部
3 ローパスフィルタ(LPF)
4 プロセッサユニット(PU)
5 電圧制御発振器(VCO)
6 RFスイッチ(SW)
7 周波数逓倍器
11,12 可変分周器
13 位相比較器(PD)
14 A/D変換器
15 CPU
16 D/A変換器
100 レーダ
101 発振部
102 ミキサ
110 受信機
111 同期信号制御部
1 Clock Oscillator 2 Phase Comparison Unit 3 Low Pass Filter (LPF)
4 Processor unit (PU)
5 Voltage controlled oscillator (VCO)
6 RF switch (SW)
7 Frequency multiplier 11, 12 Variable frequency divider 13 Phase comparator (PD)
14 A / D converter 15 CPU
16 D / A converter 100 Radar 101 Oscillator 102 Mixer 110 Receiver 111 Synchronization signal controller

Claims (5)

同期した複数の三角波それぞれを制御信号として、周波数が周期的に増減するように周波数変調された変調信号を生成して出力する複数のレーダを含むマルチレーダシステムにおいて、
各レーダの出力する変調信号は、互いに中心周波数が異なり、周期的に増減する周波数の上限値及び下限値が各レーダの出力する変調信号毎に互いに異なり且つ当該上限値及び下限値になるタイミングが各変調信号毎に互いに一致するように所定の同期信号に同期して出力され、
さらに、少なくとも1つの三角波に基づいて生成される変調信号の下限周波数に対して、少なくとも他の1つの三角波に基づいて生成される別の変調信号の上限周波数が大きくなるように設定されることを特徴とするマルチレーダシステム。
In a multi-radar system including a plurality of radars that generate and output a modulation signal that is frequency-modulated so that the frequency is periodically increased or decreased using each of the synchronized triangular waves as a control signal ,
The modulation signals output by the radars have different center frequencies, and the upper and lower limits of the frequency that periodically increases and decreases are different for each modulation signal output by the radar and have timings that become the upper and lower limits. each modulated signal is output in synchronization with the predetermined synchronization signal to match so to each other,
Further, the upper limit frequency of another modulation signal generated based on at least one other triangular wave is set to be larger than the lower limit frequency of the modulation signal generated based on at least one triangular wave. A featured multi-radar system.
請求項1において、
各レーダは、当該変調信号の周波数の増減方向及び増減速度が互いに一致するように所定の同期信号に同期して当該変調信号を生成することを特徴とするマルチレーダシステム。
In claim 1,
Each radar generates the modulation signal in synchronization with a predetermined synchronization signal so that the frequency increase / decrease direction and speed of the modulation signal coincide with each other.
請求項1において、
前記複数のレーダのうちの一つが前記同期信号を生成し、残りのレーダに出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
In claim 1,
One of the plurality of radars generates the synchronization signal and outputs it to the remaining radars.
請求項1において、
前記複数のレーダのうちの一つが外部から供給される同期信号を受信し、残りのレーダに出力することを特徴とするマルチレーダシステム。
In claim 1,
A multi-radar system, wherein one of the plurality of radars receives a synchronization signal supplied from the outside and outputs it to the remaining radars.
請求項1において、
前記複数のレーダは複数の車両それぞれに搭載されており、第1の方向に進行している車両に搭載されるレーダは、第1の周波数帯域に含まれる周波数の変調信号を生成し、第1の方向と異なる第2の方向に進行している車両に搭載されるレーダは、第1の周波数帯域と異なる第2の周波数帯域に含まれる周波数の変調信号を生成することを特徴とするマルチレーダシステム。
In claim 1,
The plurality of radars are mounted on each of the plurality of vehicles, and the radar mounted on the vehicle traveling in the first direction generates a modulation signal having a frequency included in the first frequency band. A radar mounted on a vehicle traveling in a second direction different from the first direction generates a modulation signal having a frequency included in a second frequency band different from the first frequency band. system.
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