JP6007297B1 - 周波数変換回路および該周波数変換回路を適用したレーダシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 スパイクノイズが発生する場合でも、スパイクノイズの影響を受けない周波数変換回路およびこの周波数変換回路を適用したレーダシステムを提供する。【解決手段】 周波数変換回路は、第１のミキサと、第１のミキサの出力結果を、第３の周波数において通過させる第１のフィルタと、減衰器と、減衰された第１の中間信号を、第３の周波数において通過させる第２のフィルタと、ローカル信号を、第２の周波数を整数倍するように周波数逓倍する逓倍器と、第３のフィルタと、第２のフィルタの出力結果として得られる第２の中間信号と、第３のフィルタの出力信号とを混合する第２のミキサと、第２のミキサの出力結果を、第３の周波数と所定の整数倍の周波数との差である第４の周波数において通過させる第４のフィルタと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、周波数を変換するための周波数変換回路および該周波数変換回路を適用したレーダシステムに関する。

従来、レーダシステム等では、受信信号の周波数を変換する際、増幅器の飽和防止のために、ＳＴＣ（Sensitivity Time Control）回路が用いられる。ＳＴＣ回路は、例えば、レーダ等によって検知される対象物からの反射エコーの強度が距離の４乗に逆比例することを考慮して、距離に応じて減衰量を制御する回路である。ＳＴＣ回路は、近距離では対象物を見失わない範囲で受信信号の減衰量を多くして感度を抑制し、遠距離になるに従って減衰量を少なくして感度を戻す。

また、ＳＴＣ回路では、受信信号を減衰させるためにアッテネータ回路が用いられる。このとき、アッテネータ回路には、アナログアッテネータ回路ではなく、デジタルアッテネータ回路が採用されることがある。これは、デジタルアッテネータ回路には、アナログアッテネータ回路と比較して、回路規模を抑えられ、かつ、温度等を原因とする特性の変化が少ないというメリットがあるからである。

特開平０９−０７２９５８号公報

しかしながら、デジタルアッテネータ回路は、外部等からの信号に応じて減衰量の設定を切換えるため、例えば、減衰量の設定の切換動作にともない、スパイクノイズが発生することがある。

具体的に、図７乃至図１０を参照して説明する。
図７は、従来のＳＴＣ回路１００の機能ブロック図を示している。
ＳＴＣ回路１００は、ローカル信号生成部２１、デジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路２４、ＳＴＣ制御回路２５、デジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路２６、ミキサ７０、およびフィルタ（ＦＩＬ）７１を備える。

先ず、ＳＴＣ回路１００を、１０００ＭＨｚの入力信号ＲＦを、１００ＭＨｚの出力信号にダウンコンバートする場合を例として簡単に説明する。

ミキサ７０は、１０００ＭＨｚの入力信号ＲＦと９００ＭＨｚのローカル信号を混合する。

ＦＩＬ７１は、ミキサ７０によって混合された出力信号を、１００ＭＨｚの周波数において、通過させる。ＦＩＬ７１を通過した信号を、中間信号と称する。

そして、ＤＡＴＴ２４は、この中間信号を、ＳＴＣ制御回路２５から送られてきたＤＡＴＴ設定信号ｆ１に応じて、減衰する。ここで、ＤＡＴＴ２４によって減衰された出力信号に、スパイクノイズ３２−１が含まれる。

さらに、ＤＡＴＴ２６は、ＤＡＴＴ２４によって減衰された出力信号を、ＳＴＣ制御回路２５から送られてきたＤＡＴＴ設定信号ｆ２に応じて、減衰する。ここで、ＤＡＴＴ２６によって減衰された出力信号に、スパイクノイズ３２−２が含まれる。

したがって、出力信号の減衰量は、ＤＡＴＴ設定信号ｆ１に応じて減衰される減衰量と、ＤＡＴＴ設定信号ｆ２に応じて減衰される減衰量との合計によって決定される。例えば、ＤＡＴＴ設定信号ｆ１とＤＡＴＴ設定信号ｆ２は、それぞれが合計減衰量のうちの半分の減衰量を実現するために、同じ値に設定される。

そして、ＤＡＴＴ２６によって減衰された出力信号は、１００ＭＨｚの出力信号として出力される。

また、ＳＴＣ制御回路２５は、レーダトリガ信号、システムクロック信号、およびＳＴＣモード信号を入力信号として、減衰量設定信号ｆ１および減衰量設定信号ｆ２を、それぞれＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６に出力する。なお、詳細については図２を参照して後述する。

次に、図８を参照して、スパイクノイズ発生時の時間推移について説明する。
図８は、スパイクノイズ発生時のＤＡＴＴ設定信号ｆ１またはＤＡＴＴ設定信号ｆ２の時間推移波形８０、および、スパイクノイズ信号の時間推移波形８１を示している。

時間ｔ１，ｔ３では、時間推移波形８０に示すように、ＤＡＴＴ設定信号ｆ１またはＤＡＴＴ設定信号ｆ２の設定が、Ｌｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に切換えられる。この際、時間推移波形８１に示すように、スパイクノイズｓｐが発生する。

時間ｔ２では、時間推移波形８０に示すように、ＤＡＴＴ設定信号ｆ１またはＤＡＴＴ設定信号ｆ２の設定状態が、Ｈｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に切換えられる。この際も、時間推移波形８１に示すように、スパイクノイズｓｐが発生する。

次に、図９を参照して、ＦＩＬ７１の周波数特性９１について説明する。
図９に示すように、ミキサ７０によって混合された出力信号は、１００ＭＨｚのイメージ信号９２（ＲＦ−ＬＯ）および１９００ＭＨｚ（ＲＦ＋ＬＯ）のイメージ信号９４だけでなく、例えば９００ＭＨｚのローカル信号９３も含まれる。

そして、ＦＩＬ７１は、これらの信号のうちイメージ信号９２を通過させるバンドバスフィルタとしての周波数特性を有する。

次に、図１０を参照して、ＤＡＴＴ２６から出力された１００ＭＨｚの出力信号の周波数特性について説明する。

上述したように、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６によって減衰された出力信号に、スパイクノイズｓｐが含まれる。また、スパイクノイズｓｐの周波数分布を示すスパイクノイズ成分４１は、周波数にわたって一定の広がりをもつ。そのため、図１０に示すように、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６によって減衰された出力信号は、１００ＭＨｚのイメージ信号９２とスパイクノイズ成分４１とが重畳された信号となる。

したがって、ＤＡＴＴ２６から出力された１００ＭＨｚの出力信号のＳ／Ｎ比が低下する。そのため、例えば、このような従来のＳＴＣ回路１００を用いたレーダシステム等の受信器としてのダイナミクスが低下するという問題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、このようなスパイクノイズが発生する場合でも、スパイクノイズの影響を受けない周波数変換回路およびこの周波数変換回路を適用したレーダシステムを提供することにある。

実施形態によれば、周波数変換回路は、第１の周波数の入力信号と第２の周波数のローカル信号とを混合する第１のミキサと、第１のミキサの出力結果を、第１の周波数と第２の周波数との和である第３の周波数において通過させる第１のフィルタと、第１のフィルタの出力結果として得られる第１の中間信号を減衰させる減衰器と、減衰された第１の中間信号に含まれる第３の周波数よりも低い周波数のノイズ成分を除去するように、減衰された第１の中間信号を、第３の周波数において通過させる第２のフィルタと、ローカル信号を、第２の周波数を整数倍するように周波数逓倍する逓倍器と、逓倍器の出力信号を、逓倍器の出力信号の周波数の所定の整数倍の周波数において通過させる第３のフィルタと、第２のフィルタの出力結果として得られる第２の中間信号と、第３のフィルタの出力信号とを混合する第２のミキサと、第２のミキサの出力結果を、第３の周波数と所定の整数倍の周波数との差である第４の周波数において通過させる第４のフィルタと、を備えることを特徴とする。

本実施形態のレーダシステムの構成例を示す図。 同実施形態のレーダシステムのＳＴＣ回路の構成例を示すブロック図。 同実施形態のＳＴＣ回路における第１のミキサの出力結果に対するフィルタの周波数特性の一例を示す図。 同実施形態のＳＴＣ回路におけるデジタルアッテネータの出力結果に対するフィルタの周波数特性の一例を示す図。 同実施形態のＳＴＣ回路における第２のミキサの出力結果に対するフィルタの周波数特性の一例を示す図。 同実施形態のＳＴＣ回路によってなされる周波数変換処理手順の一例を示すフローチャート。 従来のレーダシステムのＳＴＣ回路の構成例を示すブロック図。 デジタルアッテネータによって発生されたスパイクノイズの時間推移波形の一例を示す図。 従来のＳＴＣ回路におけるフィルタの周波数特性を示す図。 従来のＳＴＣ回路における出力信号の周波数特性を示す図。

以下、図面を参照してこの発明に係る実施形態を説明する。
なお、図７乃至図１０を参照して上述した内容と同様の内容および構成については説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るレーダシステム１の構成例を示す図である。

レーダシステム１は、例えば、アンテナ１１を用いて対象物を検知するためのレーダ等を備えたシステムであり、アンテナ１１の他に、増幅器１２、ＳＴＣ回路１０、およびアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１５を備える。

アンテナ１１は、到来する信号を受信する。増幅器１２は、アンテナ１１で受信された受信信号を、予め設定された増幅量で増幅する。そして、増幅器１２は、増幅した受信信号をＳＴＣ回路１０へ出力する。

ＳＴＣ回路１０は、増幅器１２によって増幅された受信信号を、対象物との距離に応じて減衰させるための回路であり、デジタルアッテネータ回路１３および周波数変換部１４を備える。

デジタルアッテネータ回路１３は、増幅器１２によって増幅された受信信号をデジタル回路を用いて減衰させるための回路である。

周波数変換部１４は、デジタルアッテネータ回路１３から出力された信号の周波数を変換する。そして、周波数変換後の信号を後段のＡ／Ｄ変換部１５に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１５は、周波数変換部１４から出力された信号をデジタル信号に変換する。

図２は、ＳＴＣ回路１０の詳細な機能構成例を示すブロック図である。

ＳＴＣ回路１０は、ミキサ２０、ローカル信号（ＬＯ）生成部２１、分配器２２、フィルタ（ＦＩＬ）２３、デジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路２４、ＳＴＣ制御回路２５、デジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路２６、フィルタ（ＦＩＬ）２７、ミキサ２８、逓倍器２９、フィルタ（ＦＩＬ）３０、およびフィルタ（ＦＩＬ）３１を備える。

また、例えば、デジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路２４、ＳＴＣ制御回路２５、およびデジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路２６が、デジタルアッテネータ回路１３に属する。そして、その他のＳＴＣ回路１０の構成要素は、周波数変換回路１４に属する。

ミキサ２０は、入力信号（ＲＦ）ａとローカル信号（ＬＯ）ｃ１とを混合し、その出力結果である混合信号ｄをフィルタ２３に出力する。より詳細には、第１の周波数の入力信号ａと、第１の周波数と異なる第２の周波数のローカル信号ｃ１とを混合する。

ローカル信号生成部２１は、ミキサ２０のローカルポートに供給するローカル信号ｂを生成するための信号源である。そして、生成されたローカル信号ｂを分配器２２に出力する。

分配器２２は、ローカル信号ｂをローカル信号ｃ１およびローカル信号ｃ２に分配する。なお、ローカル信号ｂ、ローカル信号ｃ１、およびローカル信号ｃ２は、同一の周波数である。そして、ローカル信号ｃ１をミキサ２０に出力し、ローカル信号ｃ２を逓倍器２９に出力する。

フィルタ２３は、混合信号ｄを、第１の周波数と第２の周波数との和である第３の周波数において通過させる。そして、通過してなる通過信号ｅをＤＡＴＴ２４に出力する。

ＤＡＴＴ２４は、通過信号ｅとして得られる中間信号ＩＦ（図示せず）を減衰させる。より詳細には、後述するＳＴＣ制御回路２５から送られてきた減衰量設定信号ｆ１に応じて、中間信号ＩＦを減衰させる。

ここで、ＳＴＣ制御回路２５について説明する。ＳＴＣ制御回路２５は、レーダと対象物との距離に応じて、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６の減衰量を制御する。具体的には、ＳＴＣ制御回路２５は、対象物との距離が短くなるにつれて、減衰量が増加するように減衰量を制御する。より詳細には、ＳＴＣ制御回路２５は、レーダシステム１と同期し、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６の各々に対する減衰（ＡＴＴ）量を算出し、算出された減衰量を、それぞれ対応するＤＡＴＴに出力する。より詳細には、後述するＳＴＣモード信号ｗに対応した減衰量カーブを形成する減衰量設定信号ｆ１および減衰量設定信号ｆ２を生成し、生成された減衰量設定信号ｆ１および減衰量設定信号ｆ２をそれぞれ対応するＤＡＴＴに出力する。

具体的には、上述したように、ＳＴＣ制御回路２５は、レーダトリガ信号ｓ、システムクロック信号ｕ、およびＳＴＣモード信号ｗを入力信号として、減衰量設定信号ｆ１および減衰量設定信号ｆ２を、それぞれＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６に出力する。

レーダトリガ信号ｓは、レーダの送信繰り返し期間を決定する同期信号である。システムクロック信号ｕは、レーダトリガ信号ｓに同期したタイミングクロック信号である。ＳＴＣモード信号ｗは、レーダトリガ信号ｓに同期しており、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６の各々の減衰量カーブの変化量を設定するための信号である。

ＤＡＴＴ２４では、図８を参照して上述したように、ＤＡＴＴ設定信号ｆ１の設定状態が、Ｌｏｗ状態からＨｉｇｈ状態またはＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に切換えられる際、スパイクノイズ３２−１が発生する。例えば、ＤＡＴＴ２４は、ＤＡＴＴ設定信号ｆ１に基づきＤＡＴＴ２４の減衰量が設定された直後にスパイクノイズ３２−１が発生し、このスパイクノイズ成分を含む出力信号ｇをＤＡＴＴ２６に出力する。

ＤＡＴＴ２６は、出力信号ｇを減衰させる。より詳細には、ＳＴＣ制御回路２５から送られてきた減衰量設定信号ｆ２に応じて、出力信号ｇを減衰させる。

また、ＤＡＴＴ２６では、図８を参照して上述したように、ＤＡＴＴ設定信号ｆ２の設定状態が、Ｌｏｗ状態からＨｉｇｈ状態またはＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に切換えられる際、スパイクノイズ３２−２が発生する。従って、ＤＡＴＴ２６は、ＤＡＴＴ設定信号ｆ２に基づきＤＡＴＴ２６の減衰量が設定された直後に発生するスパイクノイズ３２−２を含む出力信号ｈをフィルタ２７に出力する。

なお、図２では、ＳＴＣ回路１０が２つのＤＡＴＴを備える場合について説明したが、ＳＴＣ回路１０が、例えばＤＡＴＴ２６を省略して、ＤＡＴＴ２４のみを備えていてもよい。また、ＤＡＴＴ２４とＤＡＴＴ２６との間に、１つ以上の他のＤＡＴＴを備えていてもよい。この場合、１つ以上の他のＤＡＴＴの各々は、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６と同様に、ＳＴＣ制御回路２５から送られる減衰量設定信号ｆに基づき、減衰量を設定する。

なお、２つのＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６は、それぞれ、例えば、０〜３０ｄＢの減衰量の固定アッテネータである。そして、本実施形態では、例えば中間信号ＩＦを６０ｄＢ減衰させる場合を想定し得る。このような場合、図２に示すように２つのＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６において、例えばそれぞれ３０ｄＢずつ減衰させることによって、中間信号ＩＦを合計で６０ｄＢ減衰させるようにしている。

次に、フィルタ２７は、減衰された第１の中間信号である出力信号ｈに含まれる第３の周波数よりも低い周波数のノイズ成分を除去するように、出力信号ｈを第３の周波数において通過させる。そして、出力信号ｈが第３の周波数において通過してなる通過信号を、ミキサ２８に対する入力信号ｋとして、ミキサ２８に出力する。

一方、逓倍器２９は、分配器２２から出力されたローカル信号ｃ２の第２の周波数を整数倍するように、ローカル信号ｃ２を周波数逓倍する。そして、周波数逓倍されたローカル信号ｃ２を出力信号ｍとしてフィルタ３０に出力する。

フィルタ３０は、出力信号ｍを、出力信号ｍの周波数のうちの所定の整数倍の周波数（以下、「逓倍周波数」と称す。）において通過させる。そして、出力信号ｍが通過してなる通過信号ｎをミキサ２８のローカル信号としてミキサ２８に出力する。

ミキサ２８は、入力信号ｋと、ローカル信号ｎとを混合する。そして、その出力結果である混合信号ｐをフィルタ３１に出力する。

フィルタ３１は、混合信号ｐを、第３の周波数と逓倍周波数との差である第４の周波数において通過させる。そして、混合信号ｐが第４の周波数において通過してなる信号をＳＴＣ回路１０の出力信号ｒとして出力する。

なお、請求項において、第１の周波数の入力信号と第２の周波数のローカル信号とを混合する第１のミキサは、例えば、ミキサ２０に対応する。第１のミキサの出力結果を、第１の周波数と第２の周波数との和である第３の周波数において通過させる第１のフィルタは、例えば、フィルタ２３に対応する。第１のフィルタの出力結果として得られる第１の中間信号を減衰させる減衰器は、例えば、ＤＡＴＴ２４，２６に対応する。減衰された第１の中間信号に含まれる第３の周波数よりも低い周波数のノイズ成分を除去するように、減衰された第１の中間信号を、第３の周波数において通過させる第２のフィルタは、例えば、フィルタ２７に対応する。ローカル信号を、第２の周波数を整数倍するように周波数逓倍する逓倍器は、例えば、逓倍器２９に対応する。逓倍器の出力信号を、逓倍器の出力信号の周波数の所定の整数倍の周波数において通過させる第３のフィルタは、例えば、フィルタ３０に対応する。第２のフィルタの出力結果として得られる第２の中間信号と、第３のフィルタの出力信号とを混合する第２のミキサは、例えば、ミキサ２８に対応する。第２のミキサの出力結果を、第３の周波数と所定の整数倍の周波数との差である第４の周波数において通過させる第４のフィルタは、例えば、フィルタ３１に対応する。

次に、図３乃至図５を参照して、各フィルタの周波数特性について説明する。なお、ここでは、１０００ＭＨｚの入力信号ａを、９００ＭＨｚのローカル信号ｂを用いて１００ＭＨｚの出力信号ｒに、ダウンコンバートする場合について説明する。

図３は、出力信号ｄおよびフィルタ２３の周波数特性３３を示している。
図３に示すように、出力信号ｄは、１００ＭＨｚのイメージ信号３４（ＲＦ−ＬＯ）および１９００ＭＨｚ（ＲＦ＋ＬＯ）のイメージ信号３６だけでなく、例えば９００ＭＨｚのローカル信号３５も含まれる。

そして、フィルタ２３は、これらの信号のうちイメージ信号３６を通過させるバンドバスフィルタとしての周波数特性３３を有する。

なお、図３には示されていないが、混合信号ｄには、入力信号ａの周波数の±ｎ倍の信号と、ローカル信号ｂの周波数の±ｍ倍の信号との和の周波数に対応する信号が含まれている。なお、ｎおよびｍは、それぞれ自然数である。

図４は、出力信号ｈおよびフィルタ２７の周波数特性４０を示している。
上述したように、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６によって減衰された出力信号に、スパイクノイズが含まれる。また、スパイクノイズ成分４１は、周波数にわたって一定の広がりをもつ。

また、１９００ＭＨｚのイメージ信号４２が、スパイクノイズ成分４１に対応する周波数の範囲に重ならない領域に含まれる。

そして、フィルタ２７は、イメージ信号４２よりも低い周波数のスパイクノイズ成分４１を除去するように、イメージ信号４２を通過させるためのハイパスフィルタの周波数特性４０を有する。

本実施形態では、フィルタ２３によってイメージ信号３４ではなくイメージ信号３６を通過させているため、図１０に示すような従来の周波数特性と異なり、図４に示すように、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６によって減衰された出力信号ｈに含まれるイメージ信号４２がスパイクノイズ成分４１とが重畳されていない。そのため、フィルタ２７によってハイパスフィルタを通すことによって、Ｓ／Ｎ比を低下させることなく、イメージ信号４２を通過させることができる。

図５は、混合信号ｐおよびフィルタ３１の周波数特性５０を示している。
図５に示すように、混合信号ｐは、１００ＭＨｚのイメージ信号５１（ＲＦ−ＬＯ）および３７００ＭＨｚ（ＲＦ＋ＬＯ）のイメージ信号５３だけでなく、例えば１８００ＭＨｚのローカル信号５２も含まれる。なお、図５において、ＲＦは入力信号ｋに対応し、ＬＯはローカル信号ｎに対応する。

そして、フィルタ３１は、これらの信号のうちイメージ信号５１を通過させるバンドパスフィルタとしての周波数特性５０を有する。

なお、図４に示すように、スパイクノイズ成分４１は、周波数にわたって一定の広がりをもつ。そして、図４では、このスパイクノイズ成分４１は、ＲＦ＋ＬＯの和の１９００ＭＨｚの周波数よりも小さい場合を示している。しかしながら、例えば、スパイクノイズ成分４１がＲＦ＋ＬＯの和の１９００ＭＨｚの周波数よりも大きい場合でも本実施形態を適用できる。

例えば、ミキサ２０によって得られるイメージ信号３６の周波数がスパイクノイズ成分４１の周波数帯域と重ならないように、ミキサ２０のローカル信号の周波数を設定する。なお、スパイクノイズ成分４１は、ＤＡＴＴ２４，２６によって生じるスパイクノイズであり、スパイクノイズ成分４１の周波数帯域は、予め分かっている。

具体的には、スパイクノイズ成分４１の周波数帯域がＲＦ＋ＬＯの和の１９００ＭＨｚの周波数よりも大きい場合、ローカル信号生成部２１によって生成されるローカル信号ｃ１の周波数が９００ＭＨｚの自然数倍になるように設定する。

そして、例えば、ローカル信号ｃ１の周波数を９００ＭＨｚの２倍の周波数に設定した場合、最終的にフィルタ２８の混合信号ｐのＲＦ−ＬＯの周波数が１００ＭＨｚになるようにするために、ミキサ２８のローカル信号ｎの周波数を調整する。そのために、フィルタ３０によって通過する周波数を、例えば、９００ＭＨｚの３倍以上の周波数にする。例えば、フィルタ３０によって通過する周波数を９００ＭＨｚの３倍にした場合、ミキサ２８のＲＦの周波数は１０００ＭＨｚ＋９００ＭＨｚ＊２（＝２８００ＭＨｚ）であるため、ミキサ２８によって得られるＲＦ−ＬＯの周波数は、２８００ＭＨｚ−２７００ＭＨｚ（＝１００ＭＨｚ）になる。

ところで、図３を参照して上述したように、混合信号ｄには、入力信号ａの周波数の±ｎ倍の信号と、ローカル信号ｂの周波数、すなわちローカル信号ｃ１の周波数の±ｍ倍の信号との和の周波数に対応する信号が含まれている。

そのため、スパイクノイズ成分４１がＲＦ＋ＬＯの和の１９００ＭＨｚの周波数よりも大きい場合、ローカル信号ｃ１の周波数を変更しなくてもよい。

この場合、フィルタ２３は、ミキサ２０の出力結果である混合信号ｄを、入力信号ａの周波数の整数倍の周波数とローカル信号ｃ１の周波数の和である周波数、または、入力信号ａの周波数とローカル信号ｃ１の周波数の整数倍の周波数の和である周波数において通過させるようにする。

例えば、スパイクノイズ成分４１の周波数帯域の上限がＲＦ＋ＬＯの和の１９００ＭＨｚの周波数の２倍の周波数である場合、１９００ＭＨｚの周波数の２倍の周波数よりも高い周波数、例えば入力信号ａの周波数の１倍の周波数とローカル信号ｃ１の周波数の２倍の周波数との和の周波数よりも高い周波数、のイメージ信号をイメージ信号３６とする。そして、フィルタ２３は、その高い周波数において通過させたイメージ信号をイメージ信号３６とする。そして、この場合、ミキサ２８の入力信号ｋの周波数（ＲＦ）は、１０００ＭＨｚ＋９００ＭＨｚ＊２（＝２８００ＭＨｚ）である。そのため、最終的にフィルタ２８の混合信号ｐのＲＦ−ＬＯの周波数が１００ＭＨｚになるようにするために、ミキサ２８のローカル信号ｎの周波数を調整する。この場合、フィルタ３０によって通過する周波数を９００ＭＨｚの３倍の周波数にする。つまり、ミキサ２８のローカル信号ｎの周波数（ＬＯ）が、９００ＭＨｚ＊３（＝２７００ＭＨｚ）になる。そして、ミキサ２８の出力結果として混合信号ｐのＲＦ−ＬＯが、１００ＭＨｚになる。

次に、図６を参照して、本実施形態のＳＴＣ回路１０によってなされる周波数変換処理の手順の一例について説明する。
まず、ミキサ２０によって第１の周波数の入力信号ａと第２の周波数のローカル信号ｃ１とが混合され、混合信号ｄが生成される（ステップＳ１０）。次に、フィルタ２３によって、混合信号ｄが、第１の周波数と第２の周波数との和である第３の周波数において通過され、通過信号ｅが得られる（ステップＳ１２）。

そして、ＤＡＴＴ２４によって、通過信号ｅが減衰され、その出力信号ｇが、さらにＤＡＴＴ２６によって減衰され、出力信号ｈが得られる（ステップＳ１４）。次に、出力信号ｈのうち、第３の周波数よりも低い周波数のノイズ成分を除去するように、出力信号ｈが、フィルタ２７によって、第３の周波数において通過される（ステップＳ１６）。

また、逓倍器２９によって、ローカル信号ｃ２が、第２の周波数を整数倍するように周波数逓倍され、出力信号ｍが得られる（ステップＳ１８）。さらに、フィルタ３０によって、出力信号ｍが、出力信号ｍの周波数の所定の整数倍の周波数において通過され、通過信号ｎが得られる（ステップＳ２０）。

次に、ミキサ２８によって、フィルタ２７の出力結果である入力信号（第２の中間信号）ｋと、通過信号ｎとが混合され、混合信号ｐが得られる（ステップＳ２２）。そして、フィルタ３１によって、混合信号ｐが、第３の周波数と所定の整数倍の周波数との差である第４の周波数において通過される（ステップＳ２４）。

なお、上述したスパイクノイズの原因に関して説明する。ＤＡＴＴは、減衰効果を有するが、一般に、減衰を開始させるタイミングにおいて、ＲＦ出力ラインにスパイク状のノイズを発生させる。このスパイクノイズの原因は、ＤＡＴＴに使用されているＦＥＴ（Field Effect transistor）のゲート、ドレイン及びソース間の静電容量、ＰＩＮダイオードスイッチを使用している場合はＤＣバイアス漏れ、直接的なデジタル信号の漏れ、並びに、ビット間のスイッチングスピードの差等に依る。

しかしながら、上述したように本実施形態のＳＴＣ回路１０によれば、上記のような作用により、スパイクノイズが発生する場合でも、スパイクノイズの影響を受けない周波数変換回路およびこの周波数変換回路を適用したレーダシステムを提供することが可能となる。換言すると、スパイクノイズが発生するＤＡＴＴを使用した場合でも、後段の受信系の回路等において、スパイクノイズの影響を与えないようにすることが可能となる。すなわち、スパイクノイズの振る舞いの影響を受けないロバストな回路を構成することが可能となる。

具体的には、ＤＡＴＴ２４およびＤＡＴＴ２６によって減衰されフィルタ２７によって通過されるイメージ信号４２を、スパイクノイズ成分４１と重畳しないようにすることが可能となる。そのため、ＳＴＣ回路１０の出力信号ｒのＳ／Ｎ比の低下を抑えることが可能となる。そして、ＳＴＣ回路１０を用いたレーダシステム等の受信器としてのダイナミクスの低下を抑えることが可能となる。

より詳細には、例えばスパイクノイズ成分４１の周波数とイメージ信号４２の周波数を分離し、周波数軸上でイメージ信号４２をスパイクノイズ成分４１から遠ざけることによって、スパイクノイズの影響を受けないようにすることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…レーダシステム、１０…ＳＴＣ回路、１１…アンテナ、１２…増幅器、１３…デジタルアッテネータ（ＤＡＴＴ）回路、１４…周波数変換部、１５…アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、２０…ミキサ、２１…ローカル信号生成部、２２…分配器、２３…フィルタ、２４…ＤＡＴＴ、２５…ＳＴＣ制御回路、２６…ＤＡＴＴ、２７…フィルタ、２８…ミキサ、２９…逓倍器、３０…フィルタ、３１…フィルタ、３２−１，３２−２…スパイクノイズ、３３…周波数特性、３４…イメージ信号、３５…ローカル信号、３６…イメージ信号、４０…周波数特性、４１…スパイクノイズ成分、４２…イメージ信号、５０…周波数特性、５１…イメージ信号、５２…ローカル信号、５３…イメージ信号、７０…ミキサ、７１…フィルタ、８０，８１…時間推移波形、９１…周波数特性、９２…イメージ信号、９３…ローカル信号、９４…イメージ信号

Claims (7)

1. 第１の周波数の入力信号と第２の周波数のローカル信号とを混合する第１のミキサと、
   前記第１のミキサの出力結果を、前記第１の周波数と前記第２の周波数との和である第３の周波数において通過させる第１のフィルタと、
   前記第１のフィルタの出力結果として得られる第１の中間信号を減衰させる減衰器と、
   前記減衰された第１の中間信号に含まれる前記第３の周波数よりも低い周波数のノイズ成分を除去するように、前記減衰された第１の中間信号を、前記第３の周波数において通過させる第２のフィルタと、
   前記ローカル信号を、前記第２の周波数を整数倍するように周波数逓倍する逓倍器と、
   前記逓倍器の出力信号を、前記逓倍器の出力信号の周波数の所定の整数倍の周波数において通過させる第３のフィルタと、
   前記第２のフィルタの出力結果として得られる第２の中間信号と、前記第３のフィルタの出力信号とを混合する第２のミキサと、
   前記第２のミキサの出力結果を、前記第３の周波数と前記所定の整数倍の周波数との差である第４の周波数において通過させる第４のフィルタと、
   を備える周波数変換回路。
2. 前記ノイズ成分は、前記減衰器によって生じるスパイクノイズであり、
   前記第３の周波数が前記スパイクノイズの周波数帯域と重ならないように、前記第２の周波数を設定する請求項１に記載の周波数変換回路。
3. 前記第１のフィルタは、前記第１のミキサの出力結果を、前記第１の周波数の整数倍の周波数と前記第２の周波数の和である周波数、または、前記第１の周波数と前記第２の周波数の整数倍の周波数の和である周波数において通過させる請求項１または２に記載の周波数変換回路。
4. アンテナを有するレーダを用いて対象物を検知するためのレーダシステムであって、
   前記アンテナによって受信された第１の周波数の受信信号と、第２の周波数のローカル信号とを混合する第１のミキサと、
   前記第１のミキサの出力結果を、前記第１の周波数と前記第２の周波数との和である第３の周波数において通過させる第１のフィルタと、
   前記第１のフィルタの出力結果として得られる第１の中間信号を減衰させる減衰器と、
   前記レーダと前記対象物との距離に応じて、前記減衰器の減衰量を制御する制御回路と、
   前記減衰された第１の中間信号に含まれる前記第３の周波数よりも低い周波数のノイズ成分を除去するように、前記減衰された第１の中間信号を、前記第３の周波数において通過させる第２のフィルタと、
   前記ローカル信号を、前記第２の周波数を整数倍するように周波数逓倍する逓倍器と、
   前記逓倍器の出力信号を、前記逓倍器の出力信号の周波数の所定の整数倍の周波数において通過させる第３のフィルタと、
   前記第２のフィルタの出力結果として得られる第２の中間信号と、前記第３のフィルタの出力信号とを混合する第２のミキサと、
   前記第２のミキサの出力結果を、前記第３の周波数と前記所定の整数倍の周波数との差である第４の周波数において通過させる第４のフィルタと、
   を備えるレーダシステム。
5. 前記ノイズ成分は、前記減衰器によって生じるスパイクノイズであり、
   前記第３の周波数が前記スパイクノイズの周波数帯域と重ならないように、前記第２の周波数を設定する請求項４に記載のレーダシステム。
6. 前記第１のフィルタは、前記第１のミキサの出力結果を、前記第１の周波数の整数倍の周波数と前記第２の周波数の和である周波数、または、前記第１の周波数と前記第２の周波数の整数倍の周波数の和である周波数において通過させる請求項４または５に記載のレーダシステム。
7. 前記制御回路は、前記対象物との距離が短くなるにつれて、前記減衰量が増加するように前記減衰量を制御する請求項４乃至６の何れか１項に記載のレーダシステム。