JP5889037B2 - Pulse radar equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーダ装置に関し、特に該装置からパルス信号が放射され、対象物で反射され、再び該装置で受信されるまでの往復時間を測定することで該対象物までの距離を計測する車載パルスレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus, and in particular, an on-vehicle device that measures a distance to an object by measuring a round-trip time until a pulse signal is emitted from the apparatus, reflected by an object, and received again by the apparatus. The present invention relates to a pulse radar device.
パルスレーダ装置は、高周波信号を処理する送信波生成部及び受信処理部(以下では、両者を合わせてRF部という)と、低周波信号を処理するベースバンド部とを備えている。送信波生成部は、生成した送信信号を増幅して送信アンテナに供給する増幅器を備えており、この増幅器には一般的にFET(Field effect transistor)が用いられる。FETを用いた増幅器では、周囲温度の変化や時間経過とともに増幅レベルが変動するため、送信信号の電力が変動するといった問題がある。そのため、増幅レベルの変動を補正するための手法が、従来より検討されている。 The pulse radar device includes a transmission wave generation unit and a reception processing unit (hereinafter referred to as an RF unit together) that processes a high-frequency signal, and a baseband unit that processes a low-frequency signal. The transmission wave generation unit includes an amplifier that amplifies the generated transmission signal and supplies the amplified transmission signal to a transmission antenna. A FET (Field effect transistor) is generally used for the amplifier. An amplifier using an FET has a problem in that the power of the transmission signal varies because the amplification level varies with changes in ambient temperature or with the passage of time. For this reason, techniques for correcting fluctuations in the amplification level have been studied conventionally.
特許文献1では、送信信号の電力を一定に制御するために、レーダ送信部に送信電力モニタ部、送信電力制御指令部、減衰器、及びサーキュレータ等が設けられている。送信機で増幅されたパルス波が送信電力モニタ部に入力され、送信電力モニタ部からサーキュレータに出力されるとともに一部が送信電力モニタ信号として送信電力制御指令部に出力される。送信電力制御指令部では、入力した送信電力モニタ信号をもとに、送信電力が常に一定となるように減衰器の減衰量が計算され、送信電力制御指令信号が減衰器に出力される。減衰器では、この送信電力制御指令信号に従って入力したパルス波を減衰させて送信機に出力することで、送信電力を一定に制御している。 In Patent Document 1, a transmission power monitoring unit, a transmission power control command unit, an attenuator, a circulator, and the like are provided in the radar transmission unit in order to control the power of the transmission signal to be constant. The pulse wave amplified by the transmitter is input to the transmission power monitor unit, and is output from the transmission power monitor unit to the circulator, and a part is output to the transmission power control command unit as a transmission power monitor signal. The transmission power control command unit calculates the attenuation amount of the attenuator based on the input transmission power monitor signal so that the transmission power is always constant, and outputs the transmission power control command signal to the attenuator. In the attenuator, the transmission power is controlled to be constant by attenuating the pulse wave input in accordance with the transmission power control command signal and outputting it to the transmitter.
また特許文献2では、FETにより増幅される増幅信号が温度上昇に伴い低下することから、信号レベルを安定させるための増幅器の制御装置が開示されている。所定の温度上昇幅ごとに、信号のレベルを基準レベルに増幅するための制御電圧指令値をあらかじめ記憶させておき、温度センサによりレーダ内部の温度を監視し、温度上昇を検知するとそれに伴う制御電圧指令値を導出する。そして、制御電圧指令値を制御電圧生成部に出力することで、増幅信号のレベルを安定させるようにしている。
Further,
しかしながら、特許文献1で開示された技術では、レーダ送信部に送信電力モニタ部、送信電力制御指令部、減衰器、及びサーキュレータ等を設ける必要があり、構成が複雑化して装置の大型化やコストアップに繋がる、といった問題がある。また、特許文献2の技術では、制御に用いる状態量として温度のみを用いており、あらかじめ記憶させた温度上昇に対する制御電圧指令値を用いて送信電力を制御しているため、この温度上昇に対する制御電圧指令値で実現される送信電力と実際の送信電力との間に著しい誤差があると、増幅信号のレベルを安定させることができない、といった問題がある。
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a transmission power monitoring unit, a transmission power control command unit, an attenuator, a circulator, and the like in the radar transmission unit, which complicates the configuration and increases the size and cost of the apparatus. There is a problem that leads to up. Further, in the technique of
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で送信電力をより確実に検出して安定に制御でき、小型化容易で低コストのパルスレーダ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pulse radar device that can detect transmission power more reliably with a simple configuration and can control it stably, and can be easily miniaturized and reduced in cost. To do.
上記課題を解決するため、本発明のパルスレーダ装置の第1の態様は、所定周波数の搬送波を生成する発振器と、前記搬送波をパルス状に切り出す第1の切り出し部と、前記第1の切り出し部で切り出された信号をさらに切り出してパルス状の送信信号を出力する第2の切り出し部と、を有する送信波生成部と、
前記送信波生成部から前記送信信号を入力して電波として空間に放射する送信アンテナと、前記電波が対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナから受信信号を入力して前記送信信号との相関をとってベースバンド信号に変換する受信処理部と、
前記ベースバンド信号を入力して増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号をディジタル信号に変換するA/D変換部と、前記A/D変換部から前記ディジタル信号を入力して前記対象物の情報を検出するディジタル信号処理部と、前記送信波生成部及び前記受信処理部を制御する制御部と、記憶部と、を有するベースバンド部と、を備え、
前記ディジタル信号処理部は、前記第1の切り出し部の動作により発生するノイズをα、前記第2の切り出し部の動作により発生するノイズをβとしたとき、(α+β)で表されるレプリカ信号を作成するレプリカ信号取得手段と、前記レプリカ信号取得手段から前記レプリカ信号を入力して前記送信信号の送信電力を算出する送信電力算出手段と、を有し、
前記レプリカ信号取得手段は、前記第1の切り出し部をオン制御し前記第2の切り出し部をオフ制御し送信電波を放射させずにレーダ受信動作させたときに前記ディジタル信号処理部に入力される信号と、前記第1の切り出し部をオフ制御し前記第2の切り出し部をオン制御し送信電波を放射させずにレーダ受信動作させたときに前記ディジタル信号処理部に入力される信号と、を加算し、さらに前記第1の切り出し部及び前記第2の切り出し部をオフ制御し送信電波を放射させずにレーダ受信動作させたときに前記ディジタル信号処理部に入力される信号を2倍して減算することで、前記レプリカ信号を作成し、
前記記憶部は、前記レプリカ信号と前記送信電力との相関関係を事前に作成して保存し、
前記送信電力算出手段は、前記記憶部から入力した前記相関関係と前記レプリカ信号取得手段から入力した前記レプリカ信号とを用いて前記送信電力を算出し、
前記制御部は、前記送信電力算出手段から前記送信電力を入力して前記送信電力が所定の目標値に一致するように前記第1の切り出し部及び前記第2の切り出し部をオン制御する繰り返し周波数を調整する繰り返し周波数調整手段を有し、前記繰り返し周波数調整手段により前記送信電力が前記目標値に一致するように前記第1の切り出し部及び前記第2の切り出し部をオン/オフ制御することを特徴する。
In order to solve the above-described problem, a first aspect of the pulse radar device of the present invention includes an oscillator that generates a carrier wave having a predetermined frequency, a first cutout unit that cuts out the carrier wave in a pulse shape, and the first cutout unit. A second cutout unit that further cuts out the signal cut out in step 1 and outputs a pulsed transmission signal;
A transmission antenna that inputs the transmission signal from the transmission wave generation unit and radiates it as a radio wave into space; a reception antenna that receives a reflected wave reflected by the object;
A reception processing unit that inputs a reception signal from the reception antenna and takes a correlation with the transmission signal and converts it into a baseband signal;
An amplifier for inputting and amplifying the baseband signal, an A / D converter for converting the output signal of the amplifier into a digital signal, and information on the object by inputting the digital signal from the A / D converter A baseband unit having a digital signal processing unit for detecting, a control unit for controlling the transmission wave generation unit and the reception processing unit, and a storage unit,
When the noise generated by the operation of the first cut-out unit is α and the noise generated by the operation of the second cut-out unit is β, the digital signal processing unit generates a replica signal represented by (α + β). Replica signal acquisition means to create, and transmission power calculation means for calculating the transmission power of the transmission signal by inputting the replica signal from the replica signal acquisition means,
The replica signal acquisition means is input to the digital signal processing unit when the first cutout unit is turned on and the second cutout unit is turned off to perform a radar reception operation without emitting a transmission radio wave. A signal and a signal input to the digital signal processing unit when the first clipping unit is turned off and the second clipping unit is turned on to perform a radar reception operation without emitting a transmission radio wave. In addition, the first cutout unit and the second cutout unit are turned off to double the signal input to the digital signal processing unit when the radar reception operation is performed without radiating the transmission radio wave. By subtracting, the replica signal is created,
The storage unit creates and stores a correlation between the replica signal and the transmission power in advance,
The transmission power calculation means calculates the transmission power using the correlation input from the storage unit and the replica signal input from the replica signal acquisition means,
The control unit receives the transmission power from the transmission power calculation means, and repeats on-control of the first clipping unit and the second clipping unit so that the transmission power matches a predetermined target value A repetition frequency adjusting means for adjusting the on-off control of the first clipping section and the second clipping section so that the transmission power matches the target value by the repetition frequency adjusting means. Characterize.
本発明のパルスレーダ装置の他の態様は、周囲温度を測定する温度検知部をさらに備え、前記記憶部は、前記周囲温度と前記増幅器の増幅率の変化量との別の相関関係をさらに保存し、前記送信電力算出手段は、前記温度検知部から入力した前記周囲温度と前記記憶部から入力した前記別の相関関係とを用いて前記レプリカ信号を補正し、前記補正されたレプリカ信号と前記相関関係とから前記送信電力を算出することを特徴する。 Another aspect of the pulse radar apparatus of the present invention further includes a temperature detection unit that measures an ambient temperature, and the storage unit further stores another correlation between the ambient temperature and the amount of change in the amplification factor of the amplifier. The transmission power calculation means corrects the replica signal using the ambient temperature input from the temperature detection unit and the another correlation input from the storage unit, and the corrected replica signal and the The transmission power is calculated from the correlation.
本発明によれば、簡単な構成で送信電力をより確実に検出して安定に制御でき、小型化容易で低コストのパルスレーダ装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a pulse radar apparatus that can detect transmission power more reliably and stably control with a simple configuration, can be easily miniaturized, and can be manufactured at low cost.
本発明の好ましい実施の形態におけるパルスレーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 A pulse radar device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each component having the same function is denoted by the same reference numeral for simplification of illustration and description.
(第1実施形態)
本発明の第1の実施の形態に係るパルスレーダ装置を、図1を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態のパルスレーダ装置100の構成を示すブロック図である。図1において、パルスレーダ装置100は、高周波信号の送信波を生成する送信波生成部110と、高周波の受信信号を処理する受信処理部120と、受信処理部120から入力した低周波信号を処理するベースバンド部130と、電波を空間に放射するための送信アンテナ101と、対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナ102と、を備えている。
(First embodiment)
A pulse radar apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a
送信波生成部110は、電磁波の送信信号の発生源である所定の高周波信号(搬送波)を発生させる発振器111と、発振器111で生成される高周波信号を所定の時間幅のパルス状の信号(パルス信号)に切出す第1ゲート部(第1の切り出し部)112及び第2ゲート部(第2の切り出し部)113と、を備えている。第1ゲート部112及び第2ゲート部113は、発振器111から入力する高周波信号を、例えば1[ns]幅のパルス信号に切出す回路であり、逓倍器やスイッチを用いることができる。第1ゲート部112と第2ゲート部113の2つの信号切出し回路を用いることで、シャープに成型されたパルス信号を生成することができる。第2ゲート部113から出力されるパルス状の送信信号は送信アンテナ101に伝送され、送信アンテナ101から電波として空中に放射される。
The transmission
受信処理部120は、受信アンテナ102で受信された受信信号を入力して送信信号との時間的な相関をとる相関器121と、相関器121から入力した信号を発振器111から入力した搬送波でダウンコンバートするIQミキサ部122とを備えている。IQミキサ部122は、ダウンコンバートしたベースバンド信号をベースバンド部130に出力する。
The
ベースバンド部130は、IQミキサ部122から入力したベースバンド信号を所定のレベルまで増幅する増幅器131と、増幅器131で増幅された信号を入力してディジタル信号に変換するA/D変換部132と、A/D変換部132からディジタル信号を入力して対象物の情報を算出する演算処理部133と、パルスレーダ装置100の動作を制御する制御部134と、記憶部135とを備えている。制御部134は、高周波部品である第1ゲート部112、第2ゲート部113、及び相関器121のそれぞれの電源をオン/オフ制御している。制御部134で生成される制御信号は、1[ns]幅の信号である。
The
本実施形態のパルスレーダ装置100を用いて対象物情報を検出する方法を、図1を用いて以下に説明する。図1では、制御部134から第1ゲート部112に出力される制御信号を伝送する制御線をaと、制御部134から第2ゲート部113に出力される制御信号を伝送する制御線をbとし、制御部134から相関器121に出力される制御信号を伝送する制御線をcとしている。制御線a、b、cを伝送する制御信号は、高周波部品である第1ゲート部112、第2ゲート部113及び相関器121の電源をそれぞれオン/オフ制御する。
A method for detecting object information using the
パルスレーダ装置100では、制御部134から適切なタイミングで制御線a、bを介して制御信号が第1ゲート部112及び第2ゲート部113に出力されることで、第1ゲート部112及び第2ゲート部113のそれぞれの電源が略1[ns]の間投入される。これにより、発振器111で生成された搬送波が1[ns]のパルス幅に切り出される。これにより、所定周波数の搬送波による1[ns]幅パルスの送信信号が生成され、これが送信アンテナ101に送出されて電波として空中に放射される。放射された電波は、対象物で反射され、受信アンテナ102で受信される。
In the
受信アンテナ102で受信された受信信号は、所定のタイミングで制御部134から制御線cを介して相関器121に制御信号が出力されると、相関器121の電源が投入されて送信信号との相関がとられる。相関器121から出力される信号は、IQミキサ部122で複素ベースバンド信号にダウンコンバートされる。IQミキサ部122でダウンコンバートされた複素ベースバンド信号は、ベースバンド部130の増幅器131に入力される。
When the control signal is output from the
IQミキサ部122から入力されたベースバンド信号は増幅器131で増幅され、その後A/D変換部132に入力されてディジタル信号に変換される。このディジタル信号は、演算処理部133に入力されて複素信号処理(フーリエ変換)がなされ、対象物までの距離及び/または角度及び/または相対速度といった対象物情報が算出される。
The baseband signal input from the
上記のように動作するパルスレーダ装置100では、高周波信号を1[ns]程度の時間幅のパルス信号に切り出す第1ゲート部112及び第2ゲート部113として、HEMT(High Electron Mobility Transistor)などのFET素子が用いられる。FET素子は、周囲温度の変化や時間経過等とともに利得が変化する。その結果、送信信号の送信電力も周囲温度や時間経過によって変化することになる。
In the
送信信号の送信電力に関しては、放射電力密度に対する規則が定められており、所定の規定値を超えないように制御する必要がある。送信電力の制御を行うためには、これを検出するための手段が必要となる。発明者等は、送信信号の生成時に発生するノイズの振幅レベルが、送信信号の送信電力と相関があることを見出した。そこで、本実施形態のパルスレーダ装置100では、送信信号の生成時に発生するノイズのデータから送信信号の送信電力を検出できるようにしている。ノイズデータを用いて送信信号の送信電力を検出する方法を、以下に詳細に説明する。
With respect to the transmission power of the transmission signal, a rule for the radiated power density is established, and it is necessary to control so as not to exceed a predetermined specified value. In order to control the transmission power, a means for detecting this is required. The inventors have found that the amplitude level of noise generated when a transmission signal is generated is correlated with the transmission power of the transmission signal. Therefore, in the
発振器111から入力した高周波信号を高周波信号を1[ns]程度の時間幅のパルス信号に切り出すために、第1ゲート部112及び第2ゲート部113をオン/オフ制御したとき、干渉ノイズが発生して受信処理部120に回り込み、受信信号を伝送する信号線に混入して演算処理部133まで伝送される。この干渉ノイズは、その振幅の大きさが送信信号の送信電力と所定の相関関係を有している。
Interference noise occurs when the
そこで、本実施形態では、この干渉ノイズのレプリカ信号(レプリカ信号Aとする)を事前に作成するとともに、レプリカ信号Aと送信電力との相関関係を求めておいて記憶部135に保存しておく。レプリカ信号Aと送信電力との相関関係は、例えばテーブル形式で持たせることができる。以下では、説明簡単のために、レプリカ信号Aと送信電力との相関関係をテーブルT1で持たせるものとする。パルスレーダ装置100を稼働させているときは、干渉ノイズのレプリカ信号Aを適宜取得し、取得したレプリカ信号Aに対応する送信電力をテーブルT1から算出する。そして、算出した送信電力が所定のレベルとなるように送信波生成部110を制御する。
Therefore, in the present embodiment, a replica signal of this interference noise (referred to as replica signal A) is created in advance, and a correlation between the replica signal A and transmission power is obtained and stored in the
つぎに、第1ゲート部112及び第2ゲート部113のオン/オフ制御に伴って、演算処理部133まで伝送される干渉ノイズのデータからレプリカ信号Aを作成する方法を説明する。以下では、パルスレーダ装置100を動作させたときの、第1ゲート部112のオン制御に伴う干渉ノイズをα、第2ゲート部113のオン制御に伴う干渉ノイズをβ、及びその他の干渉ノイズをγ、とする。このとき、レプリカ信号Aは(α+β)で表される。
Next, a method of creating the replica signal A from interference noise data transmitted to the
干渉ノイズのレプリカ信号Aを取得するとき、送信アンテナ101から送信電波を空中に放射してしまうと、何らかの対象物で送信電波が反射されて受信アンテナ102で受信されることになる。その結果、受信信号と干渉ノイズが混在してレプリカ信号を正確に作成できなくなるおそれがある。そこで、レプリカ信号Aを取得するときは、送信アンテナ101から送信電波が放射されないようにする。
When the interference noise replica signal A is acquired, if the transmission radio wave is radiated from the
送信波生成部110では、第1ゲート部112と第2ゲート部113がともに電源オンにされたときにパルス信号が送信アンテナ101に出力される構成となっている。これより、制御部134から第1ゲート部112と第2ゲート部113の少なくともいずれか一方に制御信号を出力せずにパルスレーダ装置100を動作させることで、送信アンテナ101から送信電波が放射されないようにすることができる。
The transmission
まず、制御部134から制御線aを経由して第1ゲート部112に出力される制御信号のみをオフにしてパルスレーダ装置100を動作させる。このとき、第1ゲート部112の電源はオフのままであることから、パルス信号が送信アンテナ101に出力されず、送信アンテナ101から送信電波が放射されることはない。これにより、ディジタル信号処理部132には、第2ゲート部113のオン制御に伴う干渉ノイズβとそれ以外のパルスレーダ装置100の動作に伴う干渉ノイズγとを合成したノイズ信号(β+γ)が入力される。ノイズ信号(β+γ)は、記憶部135に保存される。
First, the
つぎに、制御部134から制御線bを経由して第2ゲート部113に出力される制御信号のみをオフにしてパルスレーダ装置100を動作させる。このとき、第2ゲート部113の電源はオフのままであることから、パルス信号が送信アンテナ101に出力されず、送信アンテナ101から送信電波が放射されることはない。これにより、ディジタル信号処理部132には、第1ゲート部112のオン制御に伴う干渉ノイズαとそれ以外の干渉ノイズγとを合成したノイズ信号(α+γ)が入力される。ノイズ信号(α+γ)は、記憶部135に保存される。
Next, the
さらに、制御部134から制御線a、bを経由して第1ゲート部112及び第2ゲート部113に出力される制御信号をいずれもオフにしてパルスレーダ装置100を動作させる。このときもパルス信号が送信アンテナ101に出力されず、送信アンテナ101から送信電波が放射されることはない。これにより、ディジタル信号処理部132には、干渉ノイズγのみが入力される。ノイズ信号γも、記憶部135に保存される。
Furthermore, the
上記の処理により、記憶部135にはノイズ信号(β+γ)、(α+γ)及びγが保存されている。レプリカ信号Aは(α+β)で表されることから、記憶部135に記憶されたノイズ信号(β+γ)、(α+γ)及びγを用いて、次式より算出できる。
α+β=(β+γ)+(α+γ)−2γ
レプリカ信号(α+β)の時間波形の一例を図2に示す。横軸は、送信波生成部110を動作させてからの経過時間を示しており、縦軸は、レプリカ信号Aの振幅(電圧)示している。レプリカ信号Aは、第1ゲート部112及び第2ゲート部113をオン制御した直後に大きな振幅を有している。
Through the above processing, noise signals (β + γ), (α + γ), and γ are stored in the
α + β = (β + γ) + (α + γ) -2γ
An example of the time waveform of the replica signal (α + β) is shown in FIG. The horizontal axis indicates the elapsed time since the
パルスレーダ装置100のベースバンド部130には、受信処理部120から入力するベースバンド信号を増幅させるために、増幅器131が設けられている。上記のようにして取得されるノイズ信号α、β、γ及びレプリカ信号Aも、増幅器131で増幅された信号をもとに演算処理部133で算出されたものである。
The
増幅器131もまた、周囲温度や時間経過等の影響を受けて利得が変化する。そのため、レプリカ信号Aも増幅器131の利得の変化の影響を受けている。そこで、増幅器131がレプリカ信号Aに与える影響を補償するために、パルスレーダ装置100内の周囲温度を検知する温度検知部140を設ける。また、周囲温度と経過時間に対する増幅器131の増幅率の変化量をあらかじめ求めておく(別の相関関係)。以下では、一例としてこの別の相関関係をテーブルの形式で持たせるものとし、テーブルT2で表すものとする。テーブルT2は、あらかじめ記憶部135に保存されている。
The gain of the
レプリカ信号Aを用いて送信電力の変動を検出し、それをもとに送信電力を一定に制御するようにした本実施形態のパルスレーダ装置100の詳細な構成を、図1を用いて説明する。パルスレーダ装置100は、レプリカ信号Aを取得するためのレプリカ信号取得手段133aと、レプリカ信号A及び温度検知部140から入力した周囲温度とから送信電力の現在値を算出する送信電力算出手段133bと、をディジタル信号処理部133に有している。また、制御部134は、送信電力算出手段133bから送信電力の現在値を入力し、送信電力を所定の目標値に一致させるために送信信号の繰返し周波数を調整する繰返し周波数調整手段134aを有している。
A detailed configuration of the
レプリカ信号取得手段133aは、上記説明の方法により所定のタイミングでレプリカ信号Aを取得する。パルスレーダ装置100は、対象物情報を取得するために周期的にパルス信号を放射して受信信号の処理を行っているが、レプリカ信号Aを取得するタイミングとして、パルス信号の放射から次のパルス信号の放射までの間とすることができる。レプリカ信号Aの取得は、パルス信号の放射と次の放射との間で周期的に行わせてもよいし、一定の時間が経過した後に行わせるようにしてもよい。
The replica
送信電力算出手段133bは、レプリカ信号取得手段133aからレプリカ信号Aを入力するとともに、温度検知部140から周囲温度を入力する。そして、記憶部135に保存されているテーブルT2を用いて、まずレプリカ信号Aから周囲温度と経過時間による増幅器131の増幅率の変化量の影響を取り除く。以下では、これを補正後のレプリカ信号Aとする。経過時間は、第1ゲート部112及び第2ゲート部113に用いられているFET素子、増幅器等の劣化を知るための目安とするものであり、第1ゲート部112及び第2ゲート部113が製造されてから現在までの積算起動時間に相当するものである。この経過時間は、例えば送信電力算出手段133bにおいて、記憶部135に記憶させているそれまでの経過時間を逐次更新して再び記憶部135に保存しておく。
The transmission power calculation means 133b receives the replica signal A from the replica signal acquisition means 133a and the ambient temperature from the
つぎに、記憶部135からテーブルT1を読み出し、これを用いて補正後のレプリカ信号Aに対応する送信電力を算出する。算出された送信電力が、送信波生成部110で生成される送信信号の送信電力の現在値となる。送信電力の現在値は、制御部134の繰返し周波数調整手段134aに出力される。
Next, the table T1 is read from the
繰返し周波数調整手段134aは、送信電力算出手段133bから送信電力の現在値を入力すると、これを送信電力の設定値(目標値)と比較して送信電力を設定値に一致させるように、送信信号の繰返し周波数を調整する。繰返し周波数調整手段134aにより送信電力を調整する一例を図3に示す。図3(a)は基準の繰り返し周波数で送信信号(符号Sで示す)が出力される状態を示す。繰返し周波数調整手段134aで送信電力の現在値が設定値より高いと判定されると、送信信号の繰返し周波数が図3(b)に示すように小さく(周期を長く)される。これにより、送信電力の平均出力密度が低減されて規定値以下に維持される。
When the repetition
送信電力を調整する方法として、送信電力の現在値に対応させて第1ゲート部112及び第2ゲート部113をオン制御するための制御信号の制御電圧を調整する方法がある。しかし、レプリカ信号Aが第1ゲート部112及び第2ゲート部113をオン制御したときに発生する干渉ノイズからなることから、上記の制御信号の制御電圧を調整するとレプリカ信号Aもその影響を受けて変化してしまう。その結果、レプリカ信号Aを用いて送信電力の現在値を算出する方法が複雑になってしまう。
As a method of adjusting the transmission power, there is a method of adjusting the control voltage of the control signal for turning on the
また、送信電力を調整する別の方法として、第1ゲート部112及び第2ゲート部113をオン制御する制御信号のパルス幅を調整する方法がある。しかし、制御信号のパルス幅を変更すると送信信号の波形が変化することから、レプリカ信号Aの波形形状も変化してしまう。その結果、レプリカ信号Aを用いて送信電力の現在値を算出する方法がやはり複雑になってしまう。
As another method of adjusting the transmission power, there is a method of adjusting the pulse width of a control signal for controlling the
これに対し、送信信号の繰返し周波数を調整することで送信電力を調整する方法では、レプリカ信号Aの振幅や波形に影響することなく送信電力を調整することができる。本実施形態のパルスレーダ装置100では、送信信号の繰返し周波数を調整して送信電力を調整するようにしたことで、テーブルT1及びT2を用いて送信電力の現在値を容易に算出できるようにしている。
In contrast, in the method of adjusting the transmission power by adjusting the repetition frequency of the transmission signal, the transmission power can be adjusted without affecting the amplitude or waveform of the replica signal A. In the
上記のように構成された本実施形態のパルスレーダ装置100では、レプリカ信号Aを用いて送信信号の現在値を高精度に算出できることから、簡単な構成で送信電力をより確実に検出して安定に制御でき、小型化容易で低コストのパルスレーダ装置を提供することが可能となる。
In the
上記では、レプリカ信号Aを算出する方法を説明したが、同様にして受信信号に含まれるノイズ信号を求めることができる。受信アンテナ102で受信された受信信号は、対象物で反射されてきたレベルの低い信号であり、増幅器131で増幅されるまでは非常にレベルの低い信号である。これに対し、制御線a、b、cを流れる制御信号は、第1ゲート部112、第2ゲート部113、相関器121をオン/オフ制御させるための信号であり、受信信号に比較して相対的に非常に高いレベルの信号となっている。そのため、オン/オフ制御により発生するノイズが受信処理部120の回路に回り込むと、受信信号と同程度の信号レベルとなり、対象物情報の検知に大きな影響を及ぼす。
Although the method for calculating the replica signal A has been described above, a noise signal included in the received signal can be similarly obtained. The received signal received by the receiving
そこで、受信信号からノイズ信号を除去して対象物情報を検知するのが好ましい。受信信号には、第1ゲート部112及び第2ゲート部113をオン制御したときのノイズ信号(α+β)、すなわちレプリカ信号Aと、その他のノイズ信号γのすべてが含まれている。受信信号にノイズ信号が重畳された信号の一例を図4(a)に示す。図4(a)において、符号10は受信信号を示しており、これにノイズ信号α、β、γが重畳されている。
Therefore, it is preferable to detect the object information by removing the noise signal from the received signal. The received signal includes the noise signal (α + β) when the
受信信号に含まれているノイズ信号(α+β+γ)は、次式を用いて算出することができる。
α+β+γ=(β+γ)+(α+γ)−γ
上式で算出されるノイズ信号(α+β+γ)を受信信号から除去することで、対象物情報を高精度に算出することができる。ノイズ信号α、β、γが除去されたのちの受信信号10を図4(b)に示す。
The noise signal (α + β + γ) included in the received signal can be calculated using the following equation.
α + β + γ = (β + γ) + (α + γ) −γ
By removing the noise signal (α + β + γ) calculated by the above equation from the received signal, the object information can be calculated with high accuracy. FIG. 4B shows the
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るパルスレーダ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるパルスレーダ装置の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Note that the description in the present embodiment shows an example of the pulse radar apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the pulse radar device according to the present embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100 パルスレーダ装置
101 送信アンテナ
102 受信アンテナ
110 送信波生成部
111 発振器
112 第1ゲート部
113 第2ゲート部
120 受信処理部
121 相関器
122 IQミキサ部
130 ベースバンド部
131 増幅器
132 A/D変換部
133 演算処理部
133a レプリカ信号取得手段
133b 送信電力算出手段
134 制御部
134a 繰返し周波数調整手段
135 記憶部
140 温度検知部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記送信波生成部から前記送信信号を入力して電波として空間に放射する送信アンテナと、
前記電波が対象物で反射された反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナから受信信号を入力して前記送信信号との相関をとってベースバンド信号に変換する受信処理部と、
前記ベースバンド信号を入力して増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号をディジタル信号に変換するA/D変換部と、前記A/D変換部から前記ディジタル信号を入力して前記対象物の情報を検出するディジタル信号処理部と、前記送信波生成部及び前記受信処理部を制御する制御部と、記憶部と、を有するベースバンド部と、を備え、
前記ディジタル信号処理部は、前記第1の切り出し部の動作により発生するノイズをα、前記第2の切り出し部の動作により発生するノイズをβとしたとき、(α+β)で表されるレプリカ信号を作成するレプリカ信号取得手段と、前記レプリカ信号取得手段から前記レプリカ信号を入力して前記送信信号の送信電力を算出する送信電力算出手段と、を有し、
前記レプリカ信号取得手段は、前記第1の切り出し部をオン制御し前記第2の切り出し部をオフ制御し送信電波を放射させずにレーダ受信動作させたときに前記ディジタル信号処理部に入力される信号と、前記第1の切り出し部をオフ制御し前記第2の切り出し部をオン制御し送信電波を放射させずにレーダ受信動作させたときに前記ディジタル信号処理部に入力される信号と、を加算し、さらに前記第1の切り出し部及び前記第2の切り出し部をオフ制御し送信電波を放射させずにレーダ受信動作させたときに前記ディジタル信号処理部に入力される信号を2倍して減算することで、前記レプリカ信号を作成し、
前記記憶部は、前記レプリカ信号と前記送信電力との相関関係を事前に作成して保存し、
前記送信電力算出手段は、前記記憶部から入力した前記相関関係と前記レプリカ信号取得手段から入力した前記レプリカ信号とを用いて前記送信電力を算出し、
前記制御部は、前記送信電力算出手段から前記送信電力を入力して前記送信電力が所定の目標値に一致するように前記第1の切り出し部及び前記第2の切り出し部をオン制御する繰り返し周波数を調整する繰り返し周波数調整手段を有し、前記繰り返し周波数調整手段により前記送信電力が前記目標値に一致するように前記第1の切り出し部及び前記第2の切り出し部をオン/オフ制御する
ことを特徴するパルスレーダ装置。 An oscillator that generates a carrier wave of a predetermined frequency; a first cutout unit that cuts out the carrier wave in a pulse shape; A transmission wave generator having a cutout unit;
A transmission antenna that inputs the transmission signal from the transmission wave generator and radiates it as a radio wave into space;
A receiving antenna that receives a reflected wave in which the radio wave is reflected by an object;
A reception processing unit that inputs a reception signal from the reception antenna and takes a correlation with the transmission signal and converts it into a baseband signal;
An amplifier for inputting and amplifying the baseband signal, an A / D converter for converting the output signal of the amplifier into a digital signal, and information on the object by inputting the digital signal from the A / D converter A baseband unit having a digital signal processing unit for detecting, a control unit for controlling the transmission wave generation unit and the reception processing unit, and a storage unit,
When the noise generated by the operation of the first cut-out unit is α and the noise generated by the operation of the second cut-out unit is β, the digital signal processing unit generates a replica signal represented by (α + β). Replica signal acquisition means to create, and transmission power calculation means for calculating the transmission power of the transmission signal by inputting the replica signal from the replica signal acquisition means,
The replica signal acquisition means is input to the digital signal processing unit when the first cutout unit is turned on and the second cutout unit is turned off to perform a radar reception operation without emitting a transmission radio wave. A signal and a signal input to the digital signal processing unit when the first clipping unit is turned off and the second clipping unit is turned on to perform a radar reception operation without emitting a transmission radio wave. In addition, the first cutout unit and the second cutout unit are turned off to double the signal input to the digital signal processing unit when the radar reception operation is performed without radiating the transmission radio wave. By subtracting, the replica signal is created,
The storage unit creates and stores a correlation between the replica signal and the transmission power in advance,
The transmission power calculation means calculates the transmission power using the correlation input from the storage unit and the replica signal input from the replica signal acquisition means,
The control unit receives the transmission power from the transmission power calculation means, and repeats on-control of the first clipping unit and the second clipping unit so that the transmission power matches a predetermined target value A repetition frequency adjusting means for adjusting the on-off control of the first clipping section and the second clipping section so that the transmission power matches the target value by the repetition frequency adjusting means. A characteristic pulse radar device.
前記記憶部は、前記周囲温度と前記増幅器の増幅率の変化量との別の相関関係をさらに保存し、
前記送信電力算出手段は、前記温度検知部から入力した前記周囲温度と前記記憶部から入力した前記別の相関関係とを用いて前記レプリカ信号を補正し、前記補正されたレプリカ信号と前記相関関係とから前記送信電力を算出する
ことを特徴する請求項1に記載のパルスレーダ装置。 It is further equipped with a temperature detector that measures the ambient temperature,
The storage unit further stores another correlation between the ambient temperature and the amount of change in the amplification factor of the amplifier,
The transmission power calculation means corrects the replica signal using the ambient temperature input from the temperature detection unit and the another correlation input from the storage unit, and the corrected replica signal and the correlation The pulse radar apparatus according to claim 1, wherein the transmission power is calculated from
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