JP6316179B2 - Radar signal source - Google Patents
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Description
この発明は、レーダ装置に適用され、周波数変調した連続信号を生成するレーダ用信号波源に関するものである。 The present invention relates to a radar signal wave source that is applied to a radar apparatus and generates a frequency-modulated continuous signal.
周波数変調した連続信号(例えばチャープ信号)であるFMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)信号を用いたレーダ装置では、FMCW信号を送信信号として送信し、この信号が対象物において反射され、これを受信信号として受信する。そして、その受信信号と受信時に送信されている送信信号との時間差から、対象物との距離、相対速度等を求めることができる。 In a radar apparatus using an FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) signal that is a frequency-modulated continuous signal (for example, a chirp signal), the FMCW signal is transmitted as a transmission signal, and this signal is reflected on the object, and this is reflected as a reception signal. Receive. Then, the distance to the object, the relative speed, and the like can be obtained from the time difference between the received signal and the transmitted signal transmitted at the time of reception.
一般に、レーダ装置で用いられるレーダ用信号波源は、離散的な周波数値を表現するデジタル値を生成するデジタル信号処理器(DSP:Digital Signal Processor)と、デジタル値をアナログ信号に変換するデジタルアナログ変換器(DAC:Digital−Analogue Converter)、スプリアスを抑圧する低域通過濾波器(LPF:Low Pass Filter)と、電圧制御発振器(VCO:Voltage Control Oscillator)とを用いて構成される。 Generally, a radar signal wave source used in a radar apparatus includes a digital signal processor (DSP) that generates a digital value representing a discrete frequency value, and a digital / analog conversion that converts the digital value into an analog signal. (DAC: Digital-Analog Converter), a low-pass filter (LPF) that suppresses spurious noise, and a voltage-controlled oscillator (VCO).
上記構成に用いられるVCOは、入力された電圧信号に応じた周波数で発振する。この電圧と周波数との関係性をVF特性(電圧周波数特性)という。一般的に、VF特性には非線形性がある。そのため、実際にレーダ装置で使用されるレーダ用信号波源では、VCOの線形性を高めるために、デジタル値の位相を基準信号とした位相同期ループ(PLL:Phase Locked Loop)等の閉ループ制御を用いる手法、VCOの出力信号の周波数を検出し、理想特性との誤差を補償する手法等を用いている(例えば特許文献1,2参照)。
The VCO used in the above configuration oscillates at a frequency corresponding to the input voltage signal. This relationship between voltage and frequency is called VF characteristic (voltage frequency characteristic). Generally, the VF characteristic has non-linearity. Therefore, in a radar signal wave source that is actually used in a radar apparatus, closed-loop control such as a phase locked loop (PLL) using a digital value phase as a reference signal is used in order to improve the linearity of the VCO. A technique such as a technique for detecting the frequency of the output signal of the VCO and compensating for an error from the ideal characteristic is used (see
特許文献1に記載された手法は、FMCW信号の生成において、VCOの周波数非線形性を補正するものである。この手法では、デジタル値の周波数設定コードと検出した位相値の微分演算結果とを比較器へ入力する。そして、比較器で得られた周波数誤差情報をLPFに通過させ、DACにてアナログ信号へ変換する。そして、その積分結果をVCOの周波数制御端子に入力することで周波数制御を行う。このように閉ループ制御を用いる構成により、レーダ装置における変調波の周波数非線形性及び周波数偏差を補正することができる。 The technique described in Patent Document 1 corrects the frequency nonlinearity of the VCO in generating the FMCW signal. In this method, the frequency setting code of the digital value and the differential calculation result of the detected phase value are input to the comparator. Then, the frequency error information obtained by the comparator is passed through the LPF and converted into an analog signal by the DAC. And the frequency control is performed by inputting the integration result to the frequency control terminal of the VCO. As described above, the configuration using the closed loop control can correct the frequency nonlinearity and the frequency deviation of the modulated wave in the radar apparatus.
しかしながら、この場合、閉ループ制御を用いることから、LPFの帯域にて決まる時定数によって追従性が制限されることがある。その結果、高速な変調信号には対応できないといった課題がある。また、必要な機能ブロックが多いことから、回路規模が大きくなるといった課題がある。 However, in this case, since the closed loop control is used, the followability may be limited by a time constant determined by the band of the LPF. As a result, there is a problem that it cannot cope with a high-speed modulation signal. Moreover, since there are many necessary functional blocks, there is a problem that the circuit scale becomes large.
一方、特許文献2に記載された手法は、チャープ信号の一定周波数期間の周波数を測定して、ルックアップテーブル(LUT:Look Up Table)を変更するものである。
On the other hand, the technique described in
図9は従来のレーダ装置に用いるレーダ用信号波源の構成を示す図である。
従来のレーダ用信号波源は、図9に示すように、LUT1021,1022を有する変調制御部102、DAC103、VCO104、周波数検出回路105及びADC106を備えて構成されている。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a radar signal wave source used in a conventional radar apparatus.
As shown in FIG. 9, the conventional radar signal wave source includes a
このレーダ用信号波源では、変調制御部102がLUT1021の情報に基づきDAC103の出力電圧を制御する。そして、VCO104からのVCO出力信号の周波数が線形に変化するよう周波数変調動作を行い、FMCWレーダに適した周波数変調信号を出力する。
In this radar signal wave source, the
そして、周波数検出回路105にて検出した周波数が所定の周波数領域に差し掛かったタイミングでADC106にてその時点の周波数制御電圧を取得する。そして、その電圧値に基づいてLUT1022を更新し、ある時点でLUT1021へLUT1022の内容を反映させる。これにより、VCOの周波数非線形性及び周波数偏差を補正することができる。
Then, at the timing when the frequency detected by the
この場合、変調速度に対して周波数検出回路105で検出された周波数の遅延量が大きい場合に、周波数検出回路105で検出された周波数と、その時点でDAC103が出力する周波数制御電圧の同期がとれなくなり、正確な補正が困難となる。このため、高速な変調信号を出力するレーダ用信号波源として用いることが困難である場合がある。
In this case, when the delay amount of the frequency detected by the
上記のように、従来技術では、周波数検出回路で検出された周波数の遅延が、動作するチャープ信号の周期に対して大きくなった場合に、正確な補正を行うことが困難であるという課題がある。
また、閉ループ制御により制御する手法では、ループ帯域によって変調速度が制限されるという課題がある。また、構成が複雑であり、回路規模が大きくなるという課題もある。
As described above, in the related art, there is a problem that it is difficult to perform accurate correction when the delay of the frequency detected by the frequency detection circuit becomes larger than the period of the operating chirp signal. .
Further, the method of controlling by closed loop control has a problem that the modulation speed is limited by the loop band. There is also a problem that the configuration is complicated and the circuit scale becomes large.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対して高速変調が可能であり、また、周波数検出回路により検出された周波数の遅延に変動があった場合でも正確な補償が可能となるレーダ用信号波源を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can perform high-speed modulation with respect to the conventional configuration, and even when there is a variation in the delay of the frequency detected by the frequency detection circuit. An object of the present invention is to provide a radar signal wave source capable of accurate compensation.
この発明に係るレーダ用信号波源は、入力された電圧信号に応じた周波数で発振して連続信号を生成する電圧制御発振器と、電圧制御発振器により生成された連続信号の周波数を検出する周波数検出回路と、校正動作の際に、基準連続信号の周波数と、周波数検出回路により検出された連続信号の周波数とから、遅延時間を検出する遅延検出器と、運用動作の際に、基準連続信号の周波数を、遅延検出器により検出された遅延時間だけ遅延する遅延回路と、遅延回路により遅延された基準連続信号の周波数と、周波数検出回路により検出された連続信号の周波数との周波数差を検出する比較器と、比較器により検出された周波数差から、電圧制御発振器の電圧周波数特性に対する補正値を算出する係数処理器と、基準連続信号と係数処理器により算出された補正値とに基づいて、電圧信号を制御する変調制御部とを備えたものである。 Radar signal wave source according to the present invention, the frequency of detecting the frequency of the input and voltage controlled oscillator for generating a continuous signal oscillates at a frequency corresponding to a voltage signal, electric pressure continuous signal generated by the controlled oscillator A detection circuit, a delay detector for detecting a delay time from the frequency of the reference continuous signal during calibration operation and the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit, and a reference continuous signal during operation The frequency difference between the delay circuit that delays the frequency of the signal by the delay time detected by the delay detector, the frequency of the reference continuous signal delayed by the delay circuit, and the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit is detected. a comparator for, from the frequency difference detected by the comparator, and a coefficient processor for calculating a correction value for the voltage frequency characteristic of the voltage-controlled oscillator, a reference continuous signal and a coefficient processor Based on the calculated correction value Ri is obtained by a modulation control unit for controlling the voltage signal.
この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対して高速変調が可能であり、また、周波数検出回路により検出された周波数の遅延に変動があった場合でも正確な補償が可能となる。 According to the present invention, since it is configured as described above, it is possible to perform high-speed modulation compared to the conventional configuration, and it is possible to accurately compensate even when there is a variation in the delay of the frequency detected by the frequency detection circuit. It becomes.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るレーダ用信号波源の構成を示す図である。
レーダ用信号波源は、レーダ装置に適用されるものであり、図1に示すように、制御部1、変調制御部2、デジタルアナログ変換器(DAC)3、電圧制御発振器(VCO)4、周波数検出回路5、スイッチ6、遅延検出器7、記録部8、遅延回路9、比較器10及び係数処理器11から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram showing the configuration of a radar signal wave source according to Embodiment 1 of the present invention.
The radar signal wave source is applied to a radar apparatus. As shown in FIG. 1, a control unit 1, a
制御部1は、理想チャープ信号(周波数変調した基準連続信号)を生成するものである。この理想チャープ信号は、周波数が単調増加するアップチャープ信号とダウンチャープ信号とを繰り返すものである。この制御部1により生成された理想チャープ信号は変調制御部2、遅延検出器7及び遅延回路9に出力される。
The control unit 1 generates an ideal chirp signal (a frequency-modulated reference continuous signal). This ideal chirp signal repeats an up-chirp signal and a down-chirp signal whose frequency monotonously increases. The ideal chirp signal generated by the control unit 1 is output to the
変調制御部2は、制御部1からの理想チャープ信号と、VCO4のVF特性に対する補正値(補正時間)とに基づいて、DAC3で生成される周波数制御電圧信号を制御するための周波数制御情報を生成するものである。この周波数制御情報は、理想チャープ信号の変動する周波数の出力時間を上記補正時間だけ変動させた信号である。この変調制御部2は、上記VF特性に対する補正値を示す情報(補正値情報)を格納するLUT21を有している。このLUT21に格納されている補正値情報は、係数処理器11により更新される。この変調制御部2により生成された周波数制御情報はDAC3に出力される。
なお、制御部1及び変調制御部2は、ソフトウェアに基づくCPUを用いたプログラム処理によって実行される。
The
The control unit 1 and the
DAC3は、変調制御部2からの周波数制御情報に従い、VCO4に対する周波数制御電圧信号を生成するものである。このDAC3により生成された周波数制御電圧信号はVCO4に出力される。
The
VCO4は、DAC3からの周波数制御電圧信号に応じた周波数で発振してチャープ信号(連続信号)を生成するものである。このVCO4により生成されたチャープ信号はレーダ用信号としてレーダ装置で用いられる。
The VCO 4 oscillates at a frequency corresponding to the frequency control voltage signal from the
周波数検出回路5は、VCO4により生成されたチャープ信号から周波数(瞬時周波数)を検出するものである。この周波数検出回路5により検出された周波数を示す情報(周波数情報)はスイッチ6を介して遅延検出器7又は比較器10に出力される。
The
スイッチ6は、周波数検出回路5からの周波数情報の出力先(遅延検出器7側又は比較器10側)を切替えるものである。ここで、スイッチ6は、レーダ用信号波源が校正動作を行う場合には、周波数検出回路5と遅延検出器7とを接続する。一方、レーダ用信号波源が運用動作を行う場合には、周波数検出回路5と比較器10とを接続する。このスイッチ6の切替え制御は、スイッチ制御部(不図示)により自動で行われる。
The
遅延検出器7は、制御部1からの理想チャープ信号の周波数と、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数とから、遅延時間(遅延量)を検出するものである。この遅延検出器7の詳細については後述する。この遅延検出器7により検出された遅延時間を示す情報(遅延時間情報)は記録部8に出力される。
The
記録部8は、遅延検出器7からの遅延時間情報を記録するRAM等のメモリである。この記録部8に記録された遅延時間情報は遅延回路9により読出される。
The recording unit 8 is a memory such as a RAM that records the delay time information from the
遅延回路9は、制御部1からの理想チャープ信号を、記録部8から読出した遅延時間情報が示す遅延時間だけ遅延するものである。この遅延回路9により遅延された理想チャープ信号は比較器10に出力される。
The
比較器10は、遅延回路9からの理想チャープ信号の周波数と、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数とを比較し、その周波数差を検出するものである。この比較器10により検出された周波数差を示す情報(周波数差情報)は係数処理器11に出力される。
The
係数処理器11は、比較器10からの周波数差情報から理想チャープ信号の周波数の傾きを除算することで、VCO4のVF特性に対する補正値(補正時間)を算出するものである。すなわち、VCO4からの出力信号の周波数が線形となるような補正値を算出する。この係数処理器11により算出されたVF特性に対する補正値を示す情報(補正値情報)は変調制御部2のLUT21に出力されて更新される。
The coefficient processor 11 calculates a correction value (correction time) for the VF characteristic of the VCO 4 by dividing the frequency gradient of the ideal chirp signal from the frequency difference information from the
次に、遅延検出器7の詳細について、図2を参照しながら説明する。
遅延検出器7は、図2に示すように、複数の遅延回路(内部遅延回路)71、複数の相関器72及び遅延時間検出部73から構成されている。図2の例では、遅延回路71及び相関器72をn個設け、それぞれ区別するために各符号に接尾記号(−1,−2,…,−n)を付している。
Next, details of the
As shown in FIG. 2, the
遅延回路71は、制御部1からの理想チャープ信号を、規定された遅延量だけ遅延するものである。なお、各遅延回路71の遅延量はそれぞれ異なる値に設定されている。この遅延回路71により遅延された理想チャープ信号は、対応する相関器72に出力される。
The
相関器72は、遅延回路71毎に設けられ、対応する遅延回路71からの理想チャープ信号の周波数と、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数との相関演算を行うものである。この相関器72による相関演算結果を示す情報(相関演算情報)は、遅延時間検出部73に出力される。
The correlator 72 is provided for each
遅延時間検出部73は、各相関器72からの相関演算情報が大きい(通常は最大の)遅延回路71の遅延量を遅延時間として検出するものである。この遅延時間検出部73により検出された遅延時間を示す情報(遅延時間情報)は、記録部8に出力される。
The
次に、上記のように構成されたレーダ用信号波源の動作について説明する。
このレーダ用信号波源の動作は、VCO4のVF特性に対する補正値を算出するための校正動作と、運用動作との2つの動作に分けられる。
Next, the operation of the radar signal source configured as described above will be described.
The operation of the radar signal wave source is divided into two operations, a calibration operation for calculating a correction value for the VF characteristic of the VCO 4 and an operation operation.
まず、レーダ用信号波源の校正動作について、図3を参照しながら説明する。
レーダ用信号波源の校正動作では、図3に示すように、まず、スイッチ6は、周波数検出回路5と遅延検出器7とを接続する(ステップST301)。
First, the calibration operation of the radar signal wave source will be described with reference to FIG.
In the radar signal wave source calibration operation, as shown in FIG. 3, first, the
次いで、制御部1は理想チャープ信号を生成し、変調制御部2はこの理想チャープ信号とVCO4のVF特性に対する補正値とから周波数制御情報を生成する(ステップST302,303)。
Next, the control unit 1 generates an ideal chirp signal, and the
次いで、DAC3は周波数制御情報に従い周波数制御電圧信号を生成し、VCO4は周波数制御電圧信号に応じた周波数で発振してチャープ信号を生成する(ステップST304,305)。これにより、VCO4は、連続して周波数が変化するチャープ信号を生成する。
Next, the
次いで、周波数検出回路5は、VCO4により生成されたチャープ信号から周波数(瞬時周波数)を検出する(ステップST306)。図4に校正動作での周波数検出回路5の出力例を示す。図4において、破線は理想チャープ信号の周波数の時間変化を示し、実線は周波数検出回路5により検出されたVF特性の補正前のVCO4出力信号の周波数の時間変化を示している。この図4に示すように、VF特性の補正前では、VCO4の非線形性が観測されている。この周波数検出回路5により検出された周波数を示す情報(周波数情報)は、スイッチ6を介して遅延検出器7に出力される。
Next, the
ここで、制御部1により生成された理想チャープ信号の周波数fiは、チャープ開始した際の周波数をf0、理想チャープ信号の周波数の傾きをα、時刻をtとすると、次式(1)で表される。
fi=f0+αt (1)
Here, the frequency fi of the ideal chirp signal generated by the control unit 1 is expressed by the following equation (1), where f0 is the frequency when the chirp is started, α is the slope of the frequency of the ideal chirp signal, and t is the time. Is done.
fi = f0 + αt (1)
また、周波数検出回路5により検出された周波数fmは、VCO4のVF特性の非線形性を含む。そのため、この周波数fmは、理想チャープ信号の周波数fiとは一致しない。また、DAC3、VCO4及び周波数検出回路5による遅延時間をχとすると、次式(2)の関係性で示すことができる。
fm≒f0+α(t+χ) (2)
Further, the frequency fm detected by the
fm≈f0 + α (t + χ) (2)
そして、上記の通り、周波数検出回路5により検出された周波数情報が示す周波数と、理想チャープ信号の周波数との間には、遅延時間χが存在する。
As described above, there is a delay time χ between the frequency indicated by the frequency information detected by the
そこで、遅延検出器7は、制御部1からの理想チャープ信号の周波数と、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数とから、上記遅延時間χを検出する(ステップST307)。この際、遅延検出器7では、各遅延回路71が理想チャープ信号をそれぞれ規定された遅延量だけ遅延し、各相関器72が対応する遅延回路71により遅延された理想チャープ信号の周波数と周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数との相関演算を行う。そして、遅延時間検出部73が各相関器72からの相関演算結果が大きくなる(通常は最大の)遅延回路71の遅延量を遅延時間として検出する。この遅延時間検出部73により検出された遅延時間を示す情報(遅延時間情報)は、記録部8に出力されて記録される。
Therefore, the
以上の校正動作により、DAC3、VCO4及び周波数検出回路5による遅延時間χに相当する遅延量を得ることができる。
なお、この校正動作は、定期的に実施される。
By the above calibration operation, a delay amount corresponding to the delay time χ by the
This calibration operation is performed periodically.
次に、レーダ用信号波源の運用動作について、図5を参照しながら説明する。
レーダ用信号波源の運用動作では、図5に示すように、まず、スイッチ6は、周波数検出回路5と比較器10とを接続する(ステップST501)。
Next, the operation of the radar signal wave source will be described with reference to FIG.
In the operation operation of the radar signal wave source, as shown in FIG. 5, first, the
次いで、制御部1は理想チャープ信号を生成し、変調制御部2はこの理想チャープ信号とVCO4のVF特性に対する補正値とから周波数制御情報を生成する(ステップST502,503)。
Next, the control unit 1 generates an ideal chirp signal, and the
次いで、DAC3は周波数制御情報に従い周波数制御電圧信号を生成し、VCO4は周波数制御電圧信号に応じた周波数で発振してチャープ信号を生成する(ステップST504,505)。これにより、VCO4は、連続して周波数が変化するチャープ信号をレーダ用信号として外部に出力する。
Next, the
次いで、周波数検出回路5は、VCO4により生成されたチャープ信号から周波数(瞬時周波数)を検出する(ステップST506)。この周波数検出回路5により検出された周波数を示す情報(周波数情報)は、スイッチ6を介して比較器10に出力される。
Next, the
一方、遅延回路9は、制御部1からの理想チャープ信号を、記録部8から読出した遅延時間情報が示す遅延時間だけ遅延する(ステップST507)。このとき、遅延回路9から出力される遅延時間τkだけ遅延した理想チャープ信号の周波数fiは、次式(3)で表される。これにより、周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数fmとほぼ同期した状態となる。
fi=f0+α(t+τk)(3)
On the other hand, the
fi = f0 + α (t + τk) (3)
次いで、比較器10は、遅延回路9からの理想チャープ信号と、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数とを比較し、その周波数差Δfを検出する(ステップST508)。
Next, the
次いで、係数処理器11は、比較器10からの周波数差情報が示す周波数を理想チャープ信号の周波数の傾きαで除算して、VCO4のVF特性に対する補正値(補正時間)を算出する(ステップST509)。この係数処理器11により算出されたVF特性に対する補正値を示す情報(補正値情報)により、変調制御部2のLUT21に記録された補正値情報が更新される。
Next, the coefficient processor 11 calculates the correction value (correction time) for the VF characteristic of the VCO 4 by dividing the frequency indicated by the frequency difference information from the
このように、校正動作を定期的に実施することによって、周波数検出回路5で検出した周波数と理想チャープ信号の周波数との間に存在する遅延時間を定期的に測定し、VF特性の補正値の計算に用いることができる。すなわち、DAC3、VCO4及び周波数検出回路5により生じる遅延時間が変動した場合においても精度よく補正を行うことが可能となる。また、閉ループ制御を用いないため、高速なチャープ信号においてもVCO4の追従が可能となり、VCO4の線形性の補償が可能となる。このように、本発明のレーダ用信号波源は、LUT21に基づいて周波数を離散的に掃引するレーダ用信号波源に有用であり、VCO4の線形性の補正に適している。
As described above, by periodically performing the calibration operation, the delay time existing between the frequency detected by the
以上のように、この実施の形態1によれば、VCO4により生成されたチャープ信号の周波数を検出する周波数検出回路5と、校正動作の際に、理想チャープ信号の周波数と周波数検出回路5により検出された周波数から遅延時間を検出する遅延検出器7と、運用動作の際に、理想チャープ信号の周波数を遅延検出器7により検出された遅延時間だけ遅延する遅延回路9と、遅延回路9により遅延された理想チャープ信号の周波数と周波数検出回路5により検出されたチャープ信号の周波数との周波数差を検出する比較器10と、比較器10により検出された周波数差からVCO4のVF特性に対する補正値を算出する係数処理器11と、理想チャープ信号と係数処理器11により算出された補正値とに基づいて、周波数制御電圧信号を制御する変調制御部2とを設けたので、従来構成に対して高速変調が可能であり、また、検出回路の遅延に変動があった場合でも正確な補償が可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the
実施の形態2.
実施の形態1では、図2に示すように、遅延検出器7において複数の相関演算処理により遅延時間を検出する場合を示した。それに対し、実施の形態2では、図6に示すように、遅延検出器7においてピーク検出により遅延時間を検出する場合を示す。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
図6はこの発明の実施の形態2における遅延検出器7の構成を示す図である。
実施の形態2における遅延検出器7は、図6に示すように、ピークホールド回路74,75及び比較器(内部比較器)76から構成されている。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the
The
ピークホールド回路74は、測定期間内において、制御部1からの理想チャープ信号の周波数が高くなった(通常は最大値となった)時間を検出する。このピークホールド回路74により検出された周波数が高くなった時間を示す情報(ピーク時間情報)は、比較器76に出力される。
The
ピークホールド回路75は、測定期間内において、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数が高くなった(通常は最大値となった)時間を検出する。このピークホールド回路75により検出された周波数が高くなった時間を示す情報(ピーク時間情報)は、比較器76に出力される。
The
比較器76は、ピークホールド回路74,75からのピーク時間情報が示す時間を比較して、その時間差を遅延時間として検出するものである。この比較器76により検出された遅延時間を示す情報(遅延時間情報)は、記録部8に出力されて記録される。
The
この実施の形態2に係るレーダ用信号波源の校正動作では、遅延検出器7のピークホールド回路74が、測定期間内において、制御部1からの理想チャープ信号の周波数が高くなった(通常は最大値となった)時間を検出する。この際、所定のタイミングから周波数の測定を開始し、測定した周波数と記憶している周波数との比較を行う。そして、記憶している周波数を超える理想チャープ信号を検出した場合には、そのタイミングでその理想チャープ信号の周波数とその際の時刻を更新する。そして、一定期間経過後に測定を終了し、測定を開始した時点から周波数の高くなった時点までの時間を検出する。
同様に、ピークホールド回路75でも、スイッチ6を介した周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数が高くなった(通常は最大値となった)時間を検出する。
そして、比較器76は、ピークホールド回路74,75により検出された時間の差を遅延時間として検出する。
In the calibration operation of the radar signal wave source according to the second embodiment, the
Similarly, the
Then, the
以上のように、実施の形態2では、遅延検出器7においてピーク検出により遅延時間を検出するように構成したので、実施の形態1における同様に加え、ピーク検出は相関演算に比べて演算数が少ないため、より簡易なハードウェアにて構成することができる。
As described above, in the second embodiment, since the
実施の形態3.
図7はこの発明の実施の形態3に係るレーダ用信号波源の構成を示す図である。この図7に示す実施の形態3に係るレーダ用信号波源は、図1に示す実施の形態1に係るレーダ用信号波源のスイッチ6及び遅延検出器7を取除いてスイッチ6b及び遅延検出器7bを追加し、遅延差検出器12、微分器13、スイッチ制御部14、スイッチ15及び遅延回路16を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a radar signal wave source according to the third embodiment of the present invention. The radar signal source according to the third embodiment shown in FIG. 7 is obtained by removing the
スイッチ6bは、係数処理器11からの補正値情報の出力先(変調制御部2側又は遅延検出器7b側)を切替えるものである。ここで、スイッチ6bは、レーダ用信号波源が校正動作を行う場合には、係数処理器11と遅延検出器7bとを接続する。一方、レーダ用信号波源が運用動作を行う場合には、係数処理器11と変調制御部2とを接続する。このスイッチ6bの切替え制御は、スイッチ制御部(不図示)により自動で行われる。
The switch 6b switches the output destination of the correction value information from the coefficient processor 11 (on the
遅延検出器7bは、スイッチ6bを介した係数処理器11からの補正値情報が示す補正値から、遅延時間を検出するものである。この際、遅延検出器7bは、微分器13からの微分情報により、チャープ信号がアップチャープ信号の場合とダウンチャープ信号の場合とを区別して遅延時間を検出する。この遅延検出器7bにより検出されたアップチャープ信号の場合での遅延時間を示す情報(第1遅延時間情報)及びダウンチャープ信号の場合での遅延時間を示す情報(第2遅延時間情報)は記録部8に出力される。
The
なお、記録部8は、遅延検出器7bからの第1,2遅延時間情報、及び遅延差検出器12からの遅延差情報を記録するメモリである。この記録部8に記録された第1遅延時間情報は遅延回路9により読出され、遅延差情報は遅延回路16により読出される。
また、遅延回路9は、レーダ用信号波源が校正動作を行う場合には、遅延量を0とする。
The recording unit 8 is a memory that records the first and second delay time information from the
The
遅延差検出器12は、記録部8から読出した第2遅延時間から第1遅延時間を差し引いた遅延時間差を検出するものである。この遅延差検出器12により検出された遅延時間差を示す情報(遅延時間差情報)は記録部8に出力される。
The
微分器13は、遅延回路9からの理想チャープ信号を微分して、その増減を検出するものである。これにより、理想チャープ信号がアップチャープ信号であるかダウンチャープ信号であるかを検出することができる。この微分器13による微分結果を示す情報(微分情報)はスイッチ制御部14及び遅延検出器7bに出力される。
The differentiator 13 differentiates the ideal chirp signal from the
スイッチ制御部14は、スイッチ15の切替えを制御するものである。ここで、スイッチ制御部14は、レーダ用信号波源が校正動作を行う場合には、遅延回路9と比較器10とを接続するようスイッチ15の切替えを制御する。また、レーダ用信号波源が運用動作を行う場合において、微分器13からの微分情報がアップチャープ信号であることを示している場合には、遅延回路9と比較器10とを接続するようスイッチ15の切替えを制御する。一方、微分情報がダウンチャープ信号であることを示している場合には、遅延回路9と遅延回路16とを接続するようスイッチ15の切替えを制御する。
The
スイッチ15は、遅延回路9からの理想チャープ信号の出力先(比較器10側又は遅延回路16側)を切替えるものである。このスイッチ15は、スイッチ制御部14による制御に従い、経路を切替える。
The
遅延回路16は、スイッチ15を介した遅延回路9からの理想チャープ信号を、記録部8から読出した遅延時間差情報が示す遅延時間差だけ遅延するものである。この遅延回路16により遅延された理想チャープ信号は比較器10に出力される。
The
なお、図7に示す構成では、微分器13が、遅延回路9により遅延された理想チャープ信号の増減を検出している。これは、運用時に理想チャープ信号の増減の切替わりによって遅延時間を切替えようとすると、遅延時間の補償を正しく行えないためであり、補償遅延後の増減の切替わりによって遅延時間を切替える必要があるからである。
In the configuration shown in FIG. 7, the differentiator 13 detects increase / decrease in the ideal chirp signal delayed by the
次に、上記のように構成されたレーダ用信号波源の動作について、実施の形態1の動作と異なる部分を中心に説明する。
まず、レーダ用信号波源の校正動作について説明する。
この場合、まず、スイッチ15は、遅延回路9と比較器10とを接続する。また、遅延回路9は、遅延量が0に設定されている。また、スイッチ6bは、係数処理器11と遅延検出器7とを接続する。
Next, the operation of the radar signal source configured as described above will be described focusing on the differences from the operation of the first embodiment.
First, the calibration operation of the radar signal wave source will be described.
In this case, first, the
そして、チャープ信号がアップチャープ信号の場合、係数処理器11は、比較器10により検出された周波数差Δfを理想チャープ信号の周波数の傾きαで除算し、各時刻におけるVCO4のVF特性に対する補正値(補正時間)τm(t)を算出する。
次いで、遅延検出器7bは、この補正値τm(t)に対して平均処理を行い、遅延時間τkを検出する。このアップチャープ信号での遅延時間τkを示す第1遅延時間情報は記録部8に記録される。
When the chirp signal is an up-chirp signal, the coefficient processor 11 divides the frequency difference Δf detected by the
Next, the
また、チャープ信号がダウンチャープ信号の場合にも同様に、係数処理器11は、比較器10により検出された周波数差Δfを理想チャープ信号の周波数の傾きαで除算し、各時点におけるVCO4のVF特性に対する補正値τm'(t)を算出する。
次いで、遅延検出器7bは、この補正値τm’(t)に対して平均処理を行い、遅延時間τk’を検出する。このダウンチャープ信号での遅延時間τk’を示す第2遅延時間情報は記録部8に記録される。
Similarly, when the chirp signal is a down chirp signal, the coefficient processor 11 divides the frequency difference Δf detected by the
Next, the
ここで、DAC3、VCO4及び周波数検出回路5で生じる遅延時間が、アップチャープ信号とダウンチャープ信号とで異なる場合(すなわち、ヒステリシスがある場合)には、この差についても補償が必要となる。そこで、遅延差検出器12は、次式(4)より、ダウンチャープ信号での遅延時間τk’からアップチャープ信号での遅延時間τkを差し引いた遅延時間差Δτkを検出する。この遅延差検出器12により検出された遅延時間差を示す情報(遅延時間差情報)は記録部8に記録される。
Δτk=τ’k−τk (4)
Here, when the delay times generated in the
Δτk = τ′k−τk (4)
次に、レーダ用信号波源の運用動作について説明する。
この場合、遅延回路9は、記録部8に記録されたアップチャープ信号での遅延時間τkを遅延量として設定する。また、遅延回路16は、記録部8に記録された遅延時間差Δτkを遅延量として設定する。なお、ダウンチャープ信号での遅延時間τ’kよりもアップチャープ信号での遅延時間τkの方が大きい場合には、遅延回路16への設定遅延を負数とする。
Next, the operation of the radar signal source will be described.
In this case, the
そして、遅延回路9は、制御部1からの理想チャープ信号を遅延時間τkだけ遅延させる。
次いで、微分器13は遅延回路9からの理想チャープ信号を微分して、その増減を検出し、スイッチ制御部14はこの微分情報からスイッチ15の切替えを制御する。ここで、理想チャープ信号の微分結果の符号が正の場合(アップチャープ信号である場合)には、スイッチ制御部14は、遅延回路9と比較器10とを接続するようスイッチ15の切替えを制御する。
The
Next, the differentiator 13 differentiates the ideal chirp signal from the
一方、理想チャープ信号の微分結果の符号が負の場合(ダウンチャープ信号である場合)には、スイッチ制御部14は、遅延回路9と遅延回路16とを接続するようスイッチ15の切替えを制御する。これにより、ダウンチャープ信号の場合には、遅延回路16で、さらに遅延時間差Δτkだけ遅延される。これにより、ヒステリシスを補償することができる。
On the other hand, when the sign of the differentiation result of the ideal chirp signal is negative (in the case of a down chirp signal), the
以上のように、この実施の形態3によれば、遅延検出器7bによりアップチャープ信号とダウンチャープ信号の場合を区別して遅延時間を検出し、運用動作において、アップチャープ信号の場合には遅延回路9により遅延し、ダウンチャープ信号の場合には遅延回路9,16により遅延するように構成したので、実施の形態1における効果に加え、アップチャープ信号とダウンチャープ信号とで遅延時間が異なる場合においても、遅延時間の補償が可能となる。その結果、精度よくVCO4の出力周波数を補償することが可能となる。
As described above, according to the third embodiment, the
実施の形態4.
図8はこの発明の実施の形態4に係るレーダ用信号波源の構成を示す図である。この図8に示す実施の形態4に係るレーダ用信号波源は、図1に示す実施の形態1に係るレーダ用信号波源からスイッチ6を取除き、終端器17、スイッチ制御部18及びスイッチ19を追加したものである。なお、遅延検出器7は、周波数検出回路5と比較器10間に接続されている。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a radar signal wave source according to Embodiment 4 of the present invention. In the radar signal source according to the fourth embodiment shown in FIG. 8, the
終端器17は、入力された信号を終端するものである。
スイッチ制御部18は、スイッチ19の切替えを制御するものである。ここで、スイッチ制御部18は、理想チャープ信号の周期に同期してスイッチ19の切替えを制御する。図8では、遅延検出器7を介して理想チャープ信号の周期を検出している。
スイッチ19は、VCO4からのチャープ信号(レーダ用信号)の出力先(外部又は終端器17側)を切替えるものである。このスイッチ19は、スイッチ制御部18による制御に従い、経路を切替える。このスイッチ19により、レーダ用信号波源の動作を校正動作又は運用動作に自動的に切替えることができる。
The terminator 17 terminates the input signal.
The
The
次に、上記のように構成されたレーダ用信号波源の動作について説明する。
まず、レーダ用信号波源の校正動作について説明する。
この場合、スイッチ19は、VCO4と終端器17とを接続する。その他の動作は、実施の形態1と同様であり、遅延検出器7において、相関演算処理によって、DAC3、VCO4及び周波数検出回路5で生じる遅延時間を検出することができる。
Next, the operation of the radar signal source configured as described above will be described.
First, the calibration operation of the radar signal wave source will be described.
In this case, the
なお、制御部1からは理想チャープ信号が周期的に出力されており、初回の遅延時間の更新処理が終了したタイミングで、スイッチ19は、VCO4と外部への接続線との接続に切替える。これにより、レーダ用信号波源を運用状態に移行することができる。
Note that the ideal chirp signal is periodically output from the control unit 1, and the
運用動作は実施の形態1と同様であり、比較器10において、周波数検出回路5からの周波数情報が示す周波数と、遅延回路9からの理想チャープ信号の周波数とが比較され、その周波数差が出力される。そして、係数処理器11が、この周波数差に基づいてVF特性に対する補正データを算出する。
また、遅延検出器7では、チャープ信号の周期毎に遅延時間を更新し、記録部8に記録させる。そして、遅延回路9で設定される遅延時間が周期毎に更新される。
The operation operation is the same as that of the first embodiment. In the
Further, the
以上のように、この実施の形態4によれば、理想チャープ信号の周期毎に、VCO4からの出力信号を外部又は終端器17に出力させるよう経路を切替えるスイッチ19を設けたので、実施の形態1の効果に加え、DAC3、VCO4及び周波数検出回路5で生じる遅延時間を随時更新することができる。その結果、外部環境の温度変化等による変化が生じた場合においても影響なくVF特性を補正することが可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 制御部、2 変調制御部、3 デジタルアナログ変換器(DAC)、4 電圧制御発振器(VCO)、5 周波数検出回路、6,6b,15,19 スイッチ、7,7b 遅延検出器、8 記録部、9 遅延回路、10 比較器、11 係数処理器、12 遅延差検出器、13 微分器、14,18 スイッチ制御部、16 遅延回路、17 終端器、21 LUT、71 遅延回路(内部遅延回路)、72 相関器、73 遅延時間検出部、74,75 ピークホールド回路、76 比較器(内部比較器)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part, 2 Modulation control part, 3 Digital analog converter (DAC), 4 Voltage control oscillator (VCO), 5 Frequency detection circuit, 6, 6b, 15, 19 Switch, 7, 7b Delay detector, 8 Recording part , 9 delay circuit, 10 comparator, 11 coefficient processor, 12 delay difference detector, 13 differentiator, 14, 18 switch control unit, 16 delay circuit, 17 terminator, 21 LUT, 71 delay circuit (internal delay circuit) , 72 Correlator, 73 Delay time detector, 74, 75 Peak hold circuit, 76 Comparator (internal comparator).
Claims (5)
前記電圧制御発振器により生成された連続信号の周波数を検出する周波数検出回路と、
校正動作の際に、基準連続信号の周波数と、前記周波数検出回路により検出された連続信号の周波数とから、遅延時間を検出する遅延検出器と、
運用動作の際に、前記基準連続信号の周波数を、前記遅延検出器により検出された遅延時間だけ遅延する遅延回路と、
前記遅延回路により遅延された前記基準連続信号の周波数と、前記周波数検出回路により検出された連続信号の周波数との周波数差を検出する比較器と、
前記比較器により検出された周波数差から、前記電圧制御発振器の電圧周波数特性に対する補正値を算出する係数処理器と、
前記基準連続信号と前記係数処理器により算出された補正値とに基づいて、前記電圧信号を制御する変調制御部と
を備えたレーダ用信号波源。 A voltage controlled oscillator for generating a continuous signal oscillates at a frequency corresponding to the input voltage signal,
A frequency detection circuit for detecting the frequency of the continuous signal generated by the voltage control oscillator,
A delay detector for detecting a delay time from the frequency of the reference continuous signal and the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit during the calibration operation;
A delay circuit that delays the frequency of the reference continuous signal by a delay time detected by the delay detector during an operation operation;
A comparator for detecting a frequency difference between the frequency of the reference continuous signal delayed by the delay circuit and the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit;
From the frequency difference detected by the comparator, and a coefficient processor for calculating a correction value for the voltage frequency characteristic of the voltage control oscillator,
A radar signal wave source comprising: a modulation control unit that controls the voltage signal based on the reference continuous signal and the correction value calculated by the coefficient processor.
前記基準連続信号の周波数を互いに異なる遅延量だけ遅延する複数の内部遅延回路と、
前記内部遅延回路毎に設けられ、対応する前記内部遅延回路により遅延された前記基準連続信号の周波数と、前記周波数検出回路により検出された連続信号の周波数との相関演算を行う複数の相関器と、
前記相関器による相関演算結果が大きい前記内部遅延回路の遅延量を前記遅延時間として検出する遅延時間検出部とを有する
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ用信号波源。 The delay detector is
A plurality of internal delay circuits for delaying the frequency of the reference continuous signal by different delay amounts;
A plurality of correlators that are provided for each of the internal delay circuits and perform a correlation operation between the frequency of the reference continuous signal delayed by the corresponding internal delay circuit and the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit; ,
The radar signal source according to claim 1, further comprising: a delay time detection unit that detects a delay amount of the internal delay circuit having a large correlation calculation result by the correlator as the delay time.
測定期間内において、前記基準連続信号の周波数が高くなった時間を検出する第1ピークホールド回路と、
測定期間内において、前記周波数検出回路により検出された連続信号の周波数が高くなった時間を検出する第2ピークホールド回路と、
前記第1ピークホールド回路により検出された時間と前記第2ピークホールド回路により検出された時間との差を前記遅延時間として検出する内部比較器とを有する
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ用信号波源。 The delay detector is
A first peak hold circuit for detecting a time during which the frequency of the reference continuous signal is increased within a measurement period;
A second peak hold circuit for detecting a time during which the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit is increased within the measurement period;
The radar according to claim 1, further comprising: an internal comparator that detects a difference between a time detected by the first peak hold circuit and a time detected by the second peak hold circuit as the delay time. Signal source.
前記電圧制御発振器により生成された連続信号の出力先を外部又は終端器に切替えることで、前記校正動作と前記運用動作を切替えるスイッチを備えた
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ用信号波源。 A terminator that terminates the input signal;
The electrostatic pressure output destination of the generated continuous signal by controlled oscillator by switching the external or terminator, radar signals according to claim 1, further comprising a switch for switching the calibration operation and the operational behavior Wave source.
前記電圧制御発振器により生成された連続信号の周波数を検出する周波数検出回路と、
基準連続信号の周波数と、前記周波数検出回路により検出された連続信号の周波数との周波数差を検出する比較器と、
前記比較器により検出された周波数差から、前記電圧制御発振器の電圧周波数特性に対する補正値を算出する係数処理器と、
前記基準連続信号の周波数を微分する微分器と、
校正動作の際に、前記微分器による微分結果の符号の正負毎に、前記係数処理器により算出された補正値から、遅延時間を検出する遅延検出器と、
前記遅延検出器による検出結果に基づき、前記符号が負の場合の遅延時間から前記符号が正の場合の遅延時間を差し引いて遅延時間差を検出する遅延差検出器と、
運用動作の際に、前記比較器に入力される前記基準連続信号を、前記遅延検出器により検出された前記符号が正の場合に対応する遅延時間だけ遅延する遅延回路と、
運用動作の際に、前記微分器による微分結果の符号が負の場合に、前記遅延回路により遅延され前記比較器に入力される前記基準連続信号を、前記遅延差検出器により検出された遅延時間差だけ遅延する第2遅延回路と
を備えたレーダ用信号波源。 A voltage controlled oscillator for generating a continuous signal oscillates at a frequency corresponding to the input voltage signal,
A frequency detection circuit for detecting the frequency of the continuous signal generated by the voltage control oscillator,
A comparator that detects a frequency difference between the frequency of the reference continuous signal and the frequency of the continuous signal detected by the frequency detection circuit;
From the frequency difference detected by the comparator, and a coefficient processor for calculating a correction value for the voltage frequency characteristic of the voltage control oscillator,
A differentiator for differentiating the frequency of the reference continuous signal;
A delay detector for detecting a delay time from the correction value calculated by the coefficient processor for each positive / negative sign of the differential result by the differentiator during the calibration operation;
A delay difference detector that detects a delay time difference by subtracting a delay time when the sign is positive from a delay time when the sign is negative, based on a detection result by the delay detector;
A delay circuit that delays the reference continuous signal input to the comparator during an operation by a delay time corresponding to a case where the sign detected by the delay detector is positive;
When the sign of the differentiation result by the differentiator is negative during operation, the reference continuous signal delayed by the delay circuit and input to the comparator is the delay time difference detected by the delay difference detector. A radar signal wave source comprising: a second delay circuit that delays only by a second delay circuit.
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