JP7187804B2 - radar receiver - Google Patents
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Description
本発明は、レーダ受信機に関する。 The present invention relates to radar receivers.
近年、衝突防止や自動運転などの技術が数多く提案されており、ソナーやミリ波レーダ技術を使用し、移動体装置から物標までの距離を測定する技術が注目されている。従来より、ソナーは、比較的近傍の1m以下のターゲットまでの距離を測定し、ミリ波レーダは、この距離よりも遠方の例えば1m~数百mの距離を測定することに用いられる。 In recent years, many technologies such as collision prevention and automatic driving have been proposed, and technology that uses sonar and millimeter-wave radar technology to measure the distance from a mobile device to a target has attracted attention. Conventionally, sonar is used to measure the distance to a relatively nearby target of 1 m or less, and millimeter-wave radar is used to measure a longer distance, for example, 1 m to several hundred meters.
近年、ミリ波レーダを用いて1m以内の近傍まで監視したいという要望が高まっている。しかしながら、1m以内のターゲットの反射信号は、電圧振幅が大きくなり、受信回路を用いて信号を増幅すると信号が歪んでしまう。 In recent years, there has been an increasing demand for monitoring within 1 m using millimeter wave radar. However, the reflected signal from the target within 1 m has a large voltage amplitude, and the signal is distorted when the signal is amplified using the receiving circuit.
一般に普及している携帯電話機のように、受信信号が所定より大きいときに受信機の利得を低下させて飽和を回避することはできない。このため、レーダ受信機は、遠方のターゲットの微弱な反射信号も近傍のターゲットの大きな反射信号も同時に受信した上で内部の信号が飽和しないことが求められる。幅広い周波数範囲において入出力パワーの線形性を向上するため、各種技術が提供されている(例えば、特許文献1参照)。 Saturation cannot be avoided by lowering the gain of the receiver when the received signal is greater than a predetermined value, as is the case with popular mobile phones. Therefore, the radar receiver is required to receive both weak reflected signals from distant targets and large reflected signals from nearby targets at the same time and not to saturate the internal signals. Various techniques have been proposed to improve the linearity of input/output power over a wide frequency range (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1記載の技術によれば、周波数変換器の後段にトランスインピーダンスアンプを用いることで線形性を向上しながら信号を増幅している。しかしながら、受信信号を増幅したとしても電源電圧を超えてしまうと信号がクランプされてしまい信号が歪んでしまう。このクランプを避けるためには、周波数変換器やトランスインピーダンスアンプの利得を下げなければならないが、利得を下げてしまうと、遠方のターゲットの微弱な反射信号を十分に増幅できず遠方ターゲットの誤検知確率を高めてしまう要因となる。このため、幅広い周波数範囲で入出力パワーの線形性を高めるためには電源電圧を高くすることが望ましい。しかしながら電源電圧を高くすると消費電力が増大してしまうため、低電源電圧を用いても安定して動作できるようにすることが望まれている。
According to the technique described in
本発明の目的は、低電源電圧を用いて動作させる場合であっても電圧を飽和させることなく受信した電圧を増幅できるようにしたレーダ受信機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radar receiver capable of amplifying a received voltage without saturating the voltage even when operated using a low power supply voltage.
請求項1記載の発明は、周波数を漸増又は漸減する周波数変調方式を用いた変調信号を変換してレーダ送信波としてターゲットに出力する送信機と、ターゲットに反射した信号を受信する受信機とを備えたレーダ装置における受信機を構成するレーダ受信機を対象としている。この請求項1記載の発明によれば、n個の分岐増幅部は、少なくとも互いに同一周波数を含む帯域にて増幅する特性を備え、受信した信号をn分岐(但し、n≧2)した状態で受信した信号の電圧をそのまま増幅しているため、電流を分流した状態で増幅できるようになる。この結果、合成部がn個の分岐増幅部により増幅された信号の電圧を合成することで、低電源電圧を用いて動作させる場合であっても、電圧を飽和させることなく電圧を増幅できるようになる。
The invention according to
以下、レーダ受信機の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、下記の実施形態において同一又は類似する構成には、符号の十の位と一の位とに同一符号を付して説明を行っている。 Several embodiments of the radar receiver will be described below with reference to the drawings. In each of the embodiments described below, the same or similar reference numerals are assigned to configurations that perform the same or similar operations, and description thereof will be omitted as necessary. In the following embodiments, the same or similar configurations are described by attaching the same reference numerals to the tens digit and the ones digit of the reference numerals.
(第1実施形態)
図1から図5は、第1実施形態の説明図を示している。図1は、ミリ波レーダシステムを構成するレーダ装置1の電気的構成を概略的に示している。
このレーダ装置1は、MCU(Micro Control Unit:又はMPU(Micro Processing Unit))2と、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)による半導体集積回路装置3とを接続して構成されており、移動体(例えば、車両)に搭載される。MCU2は、不揮発性メモリ及び揮発性メモリ等のメモリ4を備え、半導体集積回路装置3との間でシリアル通信可能に接続されている。
(First embodiment)
1 to 5 show explanatory diagrams of the first embodiment. FIG. 1 schematically shows an electrical configuration of a
This
半導体集積回路装置3は、送信機5と、受信機(レーダ受信機相当)6と、デジタル制御部7とを主に備え、微細化CMOSプロセスにより構成されており、その電源電圧VDDは、例えば1.8Vと低電源電圧である。
The semiconductor integrated
デジタル制御部7は、ロジック回路8、レジスタバンク9、レジスタバンクインタフェース10、SRAMコントローラ11、SRAM12、不揮発性メモリコントローラ13、不揮発性メモリ14、及びシリアルインタフェース9sを備える。このデジタル制御部7は、外部のMCU2との間でシリアルインタフェース9sを通じて通信することで、レジスタバンク9の制御レジスタに各種設定値を格納し、MCU2がデジタル制御部7のロジック回路8を用いて制御するように構成されている。
The
シリアルインタフェース9sは、MCU2と内部のレジスタバンク9との間に構成され、MCU2とレジスタバンク9との間で各種設定値などのデータを転送可能になっている。コントローラ11、13は、SRAM12及び不揮発性メモリ14をそれぞれ制御し、レジスタバンクインタフェース10を通じてSRAM12及び不揮発性メモリ14とレジスタバンク9との間でデータ転送可能に構成されている。ロジック回路8は、レジスタバンク9に転送されたデータを参照し、このデータに基づいて送信機5及び受信機6を制御する。
A
送信機5は、デジタル制御部7による制御に応じてPLL15から出力される変調信号を増幅する増幅器16を備える。PLL15は、MCU2の制御によりデジタル制御部7のレジスタバンク9に記憶される周波数指令に応じて、例えばFCM(Fast-Chirp Modulation)変調方式による周波数変調方式により、時間的に周波数を漸増/漸減するローカル信号(変調信号相当)LOを生成し、この生成されたローカル信号LOを送信機5の増幅器16及び受信機6の周波数変換器19に出力する。増幅器16は、このローカル信号LOを増幅し、送信アンテナ17を通じてレーダ送信波として外部に出力する。
The
図2A、図2Bは、FCM変調方式による変調信号の説明を示している。図2Aに示すように、PLL15は、あるタイミングts1において初期周波数fstaから線形的に周波数を減少(すなわち漸減)させてタイミングts2にて最終周波数fstoまで達した周波数を出力した後、初期周波数fstaにステップ的に戻すローカル信号LOを出力する。また、PLL15は、図2Bに示すようにローカル信号LOを出力するように構成されていても良い。すなわち、PLL15は、ある初期周波数fstaから線形的に周波数を増加(すなわち漸増)させて最終周波数fstoまで達した後、初期周波数fstaに戻すように周波数を変調するようにしても良い。以下では、図2Aに示すように、時間変化に伴い周波数を漸減する周波数変調方式を用いた例について説明する。
2A and 2B show descriptions of modulated signals according to the FCM modulation scheme. As shown in FIG. 2A, the
図1に示すように、レーダ送信波は、ターゲット18に反射する。受信機6は、周波数変換器19と、ハイパスフィルタ付きの増幅部20と、を主に備えるダイレクトコンバージョン受信機である。受信機6は、A/D変換器22をさらに備え、ターゲット18に反射したレーダ受信波を受信アンテナ23から入力する。受信アンテナ23、周波数変換器19、増幅部20、及びA/D変換器22は、この順で縦続接続して構成されている。
As shown in FIG. 1, radar transmissions reflect off
周波数変換器19は、受信アンテナ23を通じて受信した信号と、PLL15により出力されるローカル信号LOとを混合し、この信号を増幅部20に出力する。この増幅部20は、周波数変換器19の出力を濾波しながら増幅してA/D変換器22に出力する。A/D変換器22は、この増幅部20の出力をA/D変換処理し、必要に応じてデジタルフィルタ処理した後、レジスタバンク9に格納される。このデータは、シリアルインタフェース9sによるシリアル通信によりMCU2に出力される。MCU2は、シリアル通信により受信した受信データに基づいて、例えば車両前方に存在するターゲット18と、自機との間の距離を測定する。
図3は、送信機5がレーダ送信波を出力してから受信機6が信号を受信するまでの時間と、その送信周波数fTX及び受信周波数fRXn、fRXfの関係を示している。この図3に示す特性では、レーダ送信波の周波数を時間的に漸減する周波数変調方式を使用した場合の送信周波数fTX及び受信周波数fRXn、fRXfの時間変化を示している。
この図3において、受信周波数fRXnは、ターゲット18がレーダ装置1の近傍に位置している場合の受信周波数を示しており、受信周波数fRXfは、ターゲット18がレーダ装置1から遠方に位置している場合の受信周波数を示している。
FIG. 3 shows the relationship between the time from when the
In FIG. 3, the reception frequency fRXn indicates the reception frequency when the
PLL15が、あるタイミングt1にてある第1周波数f1の信号を増幅器16及び周波数変換器19に出力して送信機5がレーダ送信波をターゲット18に向けて出力した後、受信機6がこのターゲット18から反射した反射信号を受信アンテナ23を通じてタイミングt2n、t2fにおいて受信することを考える。
After the
タイミングt2n、t2fにおいて、PLL15が増幅器16及び周波数変換器19に出力する第2周波数f2n、f2fは、タイミングt1にて送信する第1周波数f1とは異なっており、この第2周波数f2n、f2fは、タイミングt1の第1周波数f1より低下している。ターゲット18が、レーダ装置1の近傍に存在すると、送信機5がレーダ送信波を出力してから受信機6が受信するまでの時間は短くなり、逆にターゲット18がレーダ装置1の遠方に存在すると、レーダ送信波を送信してから受信するまでの時間は長くなる。このため、周波数差fIF1、fIF2は、レーダ装置1とターゲット18との間の距離に依存する。
The second frequencies f2n and f2f that the
周波数変換器19は、受信信号をローカル信号LOにより変換する。このため、この周波数変換器19による変換信号の周波数は、ターゲット18が近傍に位置する場合にはfIF1=(受信信号の第1周波数f1)-(ローカル信号LOの第2周波数f2n)となり、fIF2=(受信信号の第1周波数f1)-(ローカル信号LOの第2周波数f2f)となる。この周波数差fIF1、fIF2は距離に依存して変化することになる。
A
例えば、ターゲット18が、レーダ装置1の近傍(例えば約1m)に位置するときには、周波数変換器19による変換後の信号の周波数はfIF1=100[kHz]程度であり、ターゲット18がレーダ装置1から遠方(例えば、約200m)に位置するときには、周波数変換器19による変換後の信号の周波数はfIF2=20[MHz]程度となる。したがって、増幅部20の入力信号は、ターゲット18との間の距離に依存して変化する周波数の信号となる。
For example, when the
また図4は、ターゲット18との間の距離と、中間周波数fIFにおける電圧振幅Vp-pの関係を概略的に示している。この図4に示すように、ターゲット18が、レーダ装置1の近傍に位置するときには、周波数変換器19による変換後の信号の電圧振幅Vp-pは大きくなる。逆に、ターゲット18が、レーダ装置1から遠方に位置するときには、周波数変換器19による変換後の信号の電圧振幅Vp-pは小さくなる。これは、レーダ装置1とターゲット18との間の距離に依存して電圧振幅Vp-pが変化することを表している。
FIG. 4 also schematically shows the relationship between the distance to the
<増幅部20の構成説明>
図5は増幅部20の電気的構成を示している。この増幅部20は、複数(例えばn=4)の分岐増幅器31a~31d、n個のハイパスフィルタ32a~32d、及び、合成部としての後段増幅器33を備える。複数の分岐増幅器31a~31dは、それぞれ例えばトランスインピーダンスアンプ(TIA:Trans-Impedance Amplifier)により構成される電流電圧変換器であり、周波数変換器19の後段に位置して並列接続される分岐増幅部に相当する構成である。
<Description of Configuration of
FIG. 5 shows the electrical configuration of the
この複数の分岐増幅器31a~31dは、例えば互いに同一周波数帯域にて増幅する同一の特性を備え、受信機6が受信した信号、本実施形態では周波数変換器19による変換後の信号をn分岐した状態で増幅する。ハイパスフィルタ32a~32dは、分岐増幅器31a~31dの後段にそれぞれ接続されている。これらのハイパスフィルタ32a~32dは、それぞれ例えばコンデンサ及び抵抗(符号なし)を直列接続して構成されるもので、分岐増幅器31a~31dの出力電圧の高域側を通過し低域側を逓減させるように構成されている。
The plurality of
これらの複数のハイパスフィルタ32a~32dは、そのカットオフ周波数fcがターゲット18との間の距離を測定する距離範囲の中間の所定距離より近接した距離に対応した周波数成分を逓減するように設定されていることが望ましい。例えば、レーダ装置1(自機)からターゲット18の距離範囲を、50cm~200mの測定可能レンジとしたときには、その中間の所定距離(例えば、10m)に対応した周波数をカットオフ周波数fcとし、この所定距離より近接した距離に対応した周波数成分を逓減するように設定することが望ましい。
These high-
すると、近傍のターゲット18からの反射信号の周波数成分をより逓減できるようになり、たとえ反射信号の振幅が大きくなり、分岐増幅器31a~31d及び後段増幅器33が信号を増幅したとしても、必要以上に信号を増幅することがなくなり、振幅を適切に調整できる。これらのカットオフ周波数fcは、複数のハイパスフィルタ32a~32dの間で同一とすることが望ましいが、必ずしも同一にしなくても良い。
Then, the frequency component of the reflected signal from the
これらの複数のハイパスフィルタ32a~32dの出力は、その出力ノードにて合成され、その後、後段増幅器33に入力される。すなわち後段増幅器33は、複数のハイパスフィルタ32a~32dの出力電圧を合成する。後段増幅器33は、例えばオペアンプ及び抵抗を組み合わせて構成された電圧増幅器であり、これらの複数のハイパスフィルタ32a~32dの合成出力電圧を電圧増幅し、A/D変換器22に出力する。後段増幅器33は、1段増幅する例を示しているが1段に限らず、複数縦続接続して増幅するように構成しても良い。
The outputs of these multiple high-
A/D変換器22は、この後段増幅器33の出力をA/D変換処理し、必要に応じてデジタルフィルタ処理した後にレジスタバンク9にデータを格納する。そして、このレジスタバンク9に格納されたデータは、シリアルインタフェース9sを通じてMCU2に出力されることになる。
The A/D converter 22 A/D-converts the output of the
例えば、受信機6は、自機の近傍の1m先のターゲット18から反射信号を高周波入力端において振幅63mVp-p(=-20dBm)で受信することになり、50cm先のターゲット18の反射信号を200mVp-pで受信することになる。他方、受信機6は、200m先の遠方のターゲット18から反射信号を振幅630nVp-p(=-120dBm)で受信することになる。
For example, the
受信機6は、このような1m先のターゲット18からの反射信号も200m先のターゲット18からの反射信号も同時に受信することが求められている。このため、電源電圧VDDを1.8Vとすると、63mVp-p×28≒1.8Vであるため、受信信号を約28倍することで電源電圧VDDに飽和してしまいクリッピングされてしまうことになる。
The
そこで本実施形態では、前述のように受信機6を構成している。本実施形態では、周波数変換器19は、その出力をn=4つに分岐して出力するように構成され、これにより中間周波数fIFの信号を4つに分流し、それぞれの分岐増幅器31a~31dに入力させている。周波数変換器19が変換電流を分流することで、複数の分岐増幅器31a~31dがそれぞれ電流を電圧に変換増幅できる。
Therefore, in this embodiment, the
複数の分岐増幅器31a~31dには、それぞれ1/nの電流しか流れ込まないため、複数の分岐増幅器31a~31dの出力電圧の振幅も1/nになる。したがって、受信アンテナ23の高周波入力信号の入力電圧が200mVp-pまで大きくなったとしても、複数の分岐増幅器31a~31dの出力電圧振幅が飽和することなく、クリッピングされることはない。
Since only 1/n current flows into each of the plurality of
また、受信機6が、近傍のターゲット18から反射信号を大きな振幅で受信したときには、レーダ受信波の受信周波数fRXnと、PLL15により出力されるローカル信号LOと、の周波数差fIF1が小さいため、周波数変換器19は、比較的低い周波数fIF1の信号を出力する。
このとき、複数の分岐増幅器31a~31dが変換電流を分流して電圧増幅するものの、その後、ハイパスフィルタ32a~32dが低域周波数を逓減しているため、信号を減衰させることができ、振幅を適度に保持できる。したがって、次の後段増幅器33が、複数のハイパスフィルタ32a~32dの出力電圧を合成して増幅したとしても、後段増幅器33の増幅信号の振幅が飽和することがなくなる。
Further, when the
At this time, although the plurality of
受信機6が、遠方のターゲット18から反射信号を微小な振幅により受信したときには、レーダ受信波の受信周波数fRXfと、PLL15により出力されるローカル信号LOとの周波数差fIF2が大きいため、周波数変換器19は、比較的高い周波数fIF2の信号を出力することになる。複数の分岐増幅器31a~31dが変換電流を電圧増幅するが、ハイパスフィルタ32a~32dは信号を減衰させることなくそのまま高域側を通過するため、次段の後段増幅器33が、複数のハイパスフィルタ32a~32dの出力電圧を合成して増幅することで十分に増幅できるようになる。この場合、増幅信号の振幅が飽和することはない。
When the
したがって、近傍のターゲット18に対応して変換される低域の周波数fIF1の信号増幅度を小さくしながら適度に増幅できると共に、遠方のターゲット18に対応して変換される高域の周波数fIF2の信号増幅度を大きくして適度に増幅できる。
Therefore, it is possible to moderately amplify the signal of the low frequency fIF1 converted corresponding to the
このような周波数変調方式を用いた受信機6は、その入出力パワー特性に高い線形性が求められる。このため、周波数変換器19の直後にハイパスフィルタ32a~32dを設置することは好ましくない。周波数変換器19の負荷をハイパスフィルタ32a~32dにすると、ハイパスフィルタ32a~32dが低周波数領域において高入力インピーダンスとなる。このような場合、ハイパスフィルタ32a~32dの入力電圧が大きくなり、この結果、周波数変換器19の出力電圧振幅が大きくなり、出力電圧が歪んでしまうことになる。
The
本実施形態に示すように、周波数変換器19の直後に分岐増幅器31a~31dを直結することで分岐増幅器31a~31dの低域側の入力インピーダンスを低く保つことができ、周波数変換器19の出力電圧振幅を抑制でき周波数変換器19の出力電圧歪みを防止できる。なお、周波数変換器19の出力電流を抑制していないため、分流後の電流電圧変換利得を稼ぐことができる。
As shown in this embodiment, by directly connecting the
本実施形態においては、周波数変換器19の出力をn=4つに分岐した形態を示したが、nは4に限定されるものではなく、2、3、又は5以上であっても良い。電圧の振幅レベルが飽和しないように個数nを調整すれば良い。n=2以上とすれば電源電圧VDDを実効的にn倍した効果が得られるようになる。
In this embodiment, the output of the
以上説明したように、本実施形態によれば、n個の分岐増幅器31a~31dが、受信した信号をn分岐した状態で増幅し、後段増幅器33が、これらの増幅された信号を合成している。このため、低い電源電圧VDDを用いて動作させる場合であっても信号を飽和させることなく受信信号を増幅できるようになる。
As described above, according to this embodiment, the
また、n個のハイパスフィルタ32a~32dが、n個の分岐増幅器31a~31dにより増幅された信号の高域側を通過し低域側を逓減させており、後段増幅器33が、n個のハイパスフィルタ32a~32dの出力信号を合成するようにしている。電圧振幅の大きくなりがちな低域側の受信信号が逓減されているため、出力電圧の飽和を防止できる。
Further, the n high-
また、複数のハイパスフィルタ32a~32dは、そのカットオフ周波数fcがターゲット18との間の距離を測定する距離範囲の中間の所定距離より近接した距離に対応した周波数成分を逓減するように設定されていると、低域側の電圧を飽和させることなく動作させることができ、所定距離より近接した距離に対応した受信周波数fRXnの信号を入力したとしても電圧が飽和することがなくなる。
Moreover, the plurality of high-
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態の追加説明図を示している。図6には、低雑音増幅器21の構成も記載している。受信機6に代わる受信機206は、複数個(但しn2≦n:n2=n/k個:例えば2個)の周波数変換器19a,19cを分岐周波数変換部として備えている。この周波数変換器19a,19cは並列接続されている。この受信機206は、受信アンテナ23と周波数変換器19a,19cとの間に低雑音増幅器(LNA)21を備えている。低雑音増幅器21が、受信アンテナ23から受信した信号を、例えば数dBのゲインにより増幅した後、この増幅信号をn2分岐して周波数変換器19a,19cに出力する。これらのn2個の周波数変換器19a,19cは、それぞれ低雑音増幅器21の出力を分岐入力し、それぞれローカル信号LOと混合して周波数を変換出力する。
(Second embodiment)
FIG. 6 shows an additional explanatory diagram of the second embodiment. FIG. 6 also shows the configuration of the
これらのn2個の周波数変換器19a,19cは、その出力もまた例えばそれぞれk分岐して出力することでn個の分岐増幅器31a~31dに入力されている。複数の分岐増幅器31a~31d以降の構成は、前述実施形態の構成と同様であるため、説明を省略する。本実施形態では、周波数変換器19a,19cをn2個設けており、このn2個の周波数変換器19a,19cからそれぞれk分岐してn個の分岐増幅器31a~31dに入力させている。
The outputs of these
本実施形態のように、周波数変換器19a,19cを2つ(=n2)設けた場合には、周波数変換器19a,19cの入力電圧振幅を1/2にでき、受信機206の入出力パワー特性の線形性を向上できる。このため、ターゲット18が自機の近傍に位置しており、低雑音増幅器21の出力、すなわち周波数変換器19a,19cの入力信号が大きくなったとしても、周波数変換器19a,19cの入力振幅を小さくできるようになり、中間周波数(周波数差)fIFがたとえ小さい場合であっても、飽和させることなく増幅できる。
When two (=n2)
すなわち、周波数変換器19a,19cによる歪みが受信機206の受信処理信号の全体の歪みに大きく関係し、複数のハイパスフィルタ32a~32dの前段の構成の出力が歪みを生じているときには、その前段の信号を分流して処理することが望ましく、そしてその信号を再合成することが望ましい。
That is, the distortion caused by the
本実施形態においては、n2=n/3、n/4…、すなわち、kは3、4、…の何れでも良いし、これらの周波数変換器19a,19cの個数n2と、分岐増幅器31a~31dの個数nの比率kは前述した比率に限られるものではない。また、低雑音増幅器21の出力をn2個の周波数変換器19a,19cに分岐した後、それぞれさらにk個に分岐して最終的にn個に分岐して分岐増幅器31a~31dに入力させている形態を示しているが、分岐の仕方はこれに限られるものではない。なお、n2=n、すなわちk=1であっても良いが、これは第1実施形態の構成に相当する。
In this embodiment, n2=n/3, n/4, . The ratio k of the number n of is not limited to the ratio described above. Also, after the output of the
以上説明したように、本実施形態によれば、n2個の周波数変換器19a,19cは、n個の分岐増幅器31a~31dが増幅する前にn2個に分岐した信号をローカル信号LOにより変換している。そして、これらの周波数変換器19a,19cは、ターゲット18との間の距離に依存して変化する周波数成分の変換電流に変換するようにしており、分岐増幅器31a~31dが最終的にn個に分岐した状態で増幅するようになっている。このため、周波数変換器19a,19cの入力電圧振幅を1/n2にできるようになり、受信機206の入出力パワー特性の線形性を向上できる。このため、ターゲット18が自機の近傍に位置していたとしても、周波数変換器19a,19cの入力電圧振幅を小さくでき、電圧を飽和させることなく増幅できるようになり、距離を正確に測定できるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態の追加説明図を示している。第2実施形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略し異なる部分を説明する。図7の受信機306に示すように、低雑音増幅器21の増幅機能を、前段と後段とに分けても良い。すなわち受信機306は、低雑音増幅器21と、複数個(n2個)の周波数変換器19a,19cとの間に位置して、複数個(n2個)の電圧バッファ34a,34cを備えていても良い。
(Third Embodiment)
FIG. 7 shows an additional explanatory diagram of the third embodiment. The same reference numerals are given to the same parts as in the second embodiment, the description is omitted, and the different parts will be described. As shown in the
低雑音増幅器21のゲインを例えば10~20dBと設定し、複数個の電圧バッファ34a,34cのゲインを例えば10dB程度と設定することで、前後段でゲインを分けることができる。例えば、前述実施形態と同様に、複数の分岐増幅器31a~31dの前段における低雑音増幅器21の増幅処理段階で出力電圧に歪みを生じることが想定されるときには、低雑音増幅器21の後段回路である電圧バッファ34a,34cを複数並列接続し、その電圧バッファ34a,34cの処理信号を再合成することが望ましい。
By setting the gain of the low-
低雑音増幅器21の出力電圧の歪みを抑制するため、電圧バッファ34a,34cを複数並列接続する形態を示しているが、他の要求から複数並列接続するようにしても良い。すなわち、これらの低雑音増幅器21、電圧バッファ34a,34c、及び周波数変換器19a,19cは、それぞれトランジスタ素子を用いて構成されるが、これらのトランジスタ素子の耐圧の定格条件、さらに様々な仕様、耐久試験の条件、などを満たすため、複数並列接続して構成しても良い。
Although a plurality of
(第4実施形態)
図8から図10は、第4実施形態の追加説明図を示している。図8に示すように、受信機406は、n個(例えば4個)の分岐増幅器31a~31d、n個(例えば4個)のハイパスフィルタ32a~32d、を備えると共に、これらの分岐増幅器31a~31d、ハイパスフィルタ32a~32dのそれぞれを組としてこれらの組のうち少なくとも何れか一組以上を有効/無効に切替えるスイッチSW1,SW2を切替部として備える。
(Fourth embodiment)
8 to 10 show additional explanatory diagrams of the fourth embodiment. As shown in FIG. 8, the
レーダ装置1のその他の構成(例えば、デジタル制御部7、送信機5)は、前述実施形態(例えば、第1実施形態)と同様であるため、その説明を省略する。本実施形態では、デジタル制御部7のロジック回路8は切替制御部として機能する。本実施形態では、図8に示すように、スイッチSW1,SW2は、並列接続されている分岐増幅器31c~31d及びハイパスフィルタ32c~32dの機能を有効/無効に切替可能に接続されている。
Other configurations of the radar device 1 (for example, the
このとき、これらのスイッチSW1,SW2の切替制御回路35を図8のように構成することが望ましい。スイッチSW1,SW2の切替制御回路35は、コンパレータ36、Dラッチ37、38を備える。コンパレータ36は、中間周波数fIFの信号電圧を予め定められている飽和電圧閾値Vth#Satと比較し、この比較結果を出力CMP#OUTとしてDラッチ37に出力する。
At this time, it is desirable to configure the switching
Dラッチ37は、所謂Dフリップフロップによるもので、電源電圧VDDをD端子に入力すると共に、コンパレータ36の出力をクロック端子に入力して構成され、Q端子を次段のDラッチ38のD端子に接続して構成されている。
The
Dラッチ38もまた、所謂Dフリップフロップによるもので、チャープエンド出力ChirpEndをクロック端子に入力し、このクロック端子の入力を受けてスイッチSW1,SW2をオン・オフに切り替えるように構成されている。
ここでチャープエンド出力ChirpEndは、ロジック回路8が、図2のタイミングts2において「H」をインパルス状に出力する信号を示している。そして、後段増幅器433は、その出力をA/D変換器22に入力させると共に、A/D変換器22は、その出力を図示しないデジタルフィルタを通じてレジスタバンク9に入力させる。MCU2は、このレジスタバンク9に格納されたデータに基づいてデータ処理し距離を測定する。
The D-
Here, the chirp end output ChirpEnd indicates a signal that the
図9は、コンパレータ36の出力の時間変化を示す説明図であり、図10は動作を説明するフローチャートである。
図10に示すように、送信機5が、FCM変調方式により変調信号のチャープ信号の出力を図2Aのタイミングts1にてスタートさせ(図10のS1)、レーダ送信波を外部に出力する。このレーダ波は、ターゲット18に反射することで受信機406に入力される。受信機406に高周波信号が入力されると、周波数変換器19が周波数を変換した後、分岐増幅器31a~31dがそれぞれ所定の増幅度により増幅し、複数のハイパスフィルタ32a~32dは、それぞれ高域を通過すると共に低域をカットして出力する。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing temporal changes in the output of the
As shown in FIG. 10, the
後段増幅器433は、複数のハイパスフィルタ32a~32dの出力を合成し、中間周波数fIFの信号を増幅してA/D変換器22に入力させる。またコンパレータ36は、後段増幅器433の中間周波数fIFの信号出力を端子IF#OUTから入力して飽和を検知し、飽和したか否かを判定する(図10のS2)。
The
後段増幅器433の出力端子IF#OUTの電圧値が飽和していなければ、S2にてNOとなり、チャープ信号が図2Aのタイミングts2にて終了するまで待機する(図10のS3)。そして、チャープ信号がタイミングts2にて終了すれば、MCU2は、レジスタバンク9に格納されたデータを用いて例えば高速フーリエ変換(FFT)処理を実行してデータ処理する(図10のS4)ことで、端子IF#OUTの中間周波数fIFを算出し、この中間周波数fIFに対応した距離を測定することになる。
If the voltage value of the output terminal IF_OUT of the post-amplifier 433 is not saturated, the result in S2 is NO, and the process waits until the chirp signal ends at timing ts2 in FIG. 2A (S3 in FIG. 10). Then, when the chirp signal ends at timing ts2, the
他方、チャープ信号が図2Aのタイミングts2にて終了すると、ロジック回路8はチャープエンド出力ChirpEndを「H」出力する。このとき、Dラッチ37のQ出力が「L」のままであれば、スイッチSW1,SW2はオフし続ける。
On the other hand, when the chirp signal ends at timing ts2 in FIG. 2A, the
例えばその後、端子IF#OUTの電圧値が、図9のタイミングtaにおいて飽和電圧閾値Vth#Satに達すると、コンパレータ36がこの状態を検知し、コンパレータ36の出力CMP#OUTが「H」(=電源電圧VDD=1.8V)になり、Dラッチ37のQ出力も「H」になる(図9のタイミングta参照)。このタイミングtaでは、スイッチSW1及びSW2はオフに保持されている。このタイミングtaにおいて、飽和を検知したことになるが、この後、ロジック回路8は、チャープ信号の終了タイミング(図2Aのts2)まで待機する(図10のS5)。
For example, after that, when the voltage value of the terminal IF#OUT reaches the saturation voltage threshold Vth_Sat at timing ta in FIG. power supply voltage VDD=1.8V), and the Q output of the
図2のタイミングts2において、ロジック回路8が、チャープエンド出力Chirp#Endを「H」出力すると、チャープエンド出力Chirp#Endの「H」出力がDラッチ38のクロック端子に入力される。すると、Dラッチ38のQ出力が「H」になり、これによりスイッチSW1及びSW2がオンする(図10のS6)。本実施形態では、スイッチSW1及びSW2がオンすることで並列数を2個から4個に増加させる。このとき、出力電流が2倍になるが、分岐増幅器31a~31dのトランスインピーダンスアンプ(TIA)の負荷抵抗を1/2とする(図10のS7)ことで電圧振幅を一定とすることが望ましい。すると、電圧利得を一定に保つことができ飽和を防止できる。
At timing ts2 in FIG. 2, when the
本実施形態では、分岐増幅器31a~31dを2並列(すなわち2分岐)、と、4並列(すなわち4分岐)と、を切り替えるようにしているが、この分岐数やスイッチSW1、SW2の挿入箇所は本実施形態の説明の内容に限られるものではない。なお、分岐増幅器31a~31dの出力をコンパレータ36に直接入力させても良いが、電圧の飽和を検知するには、後段増幅器433の出力をコンパレータ36に入力させることが望ましい。
In this embodiment, the branching
以上説明したように、本実施形態によれば、スイッチSW1,SW2は、複数の分岐増幅器31a~31d、及び、複数のハイパスフィルタ32a~32dのうち少なくとも何れか一組以上を有効/無効に切替えるように構成されている。また、切替制御回路35は、n個のハイパスフィルタ32a~32dの出力信号を、後段増幅器433により合成した後の合成電圧が所定の飽和閾値電圧Vth#satに達したことを検知したときにスイッチSW1,SW2を制御することで合成電圧が飽和しないように制御している。このため、後段増幅器433の合成電圧の振幅を調整制御できるようになり、信号振幅調整に係る利便性を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, the switches SW1 and SW2 enable/disable at least one or more of the plurality of
(他の実施形態)
本開示は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
車載用ミリ波レーダに適用した形態を示したが、車載に限らず、レーダーシステム、レーダ受信機の全般に適用可能である。
(Other embodiments)
The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present disclosure. For example, the following modifications or extensions are possible.
Although a form applied to a vehicle-mounted millimeter-wave radar has been shown, the present invention can be applied not only to vehicle-mounted systems, but also to radar systems and radar receivers in general.
複数の分岐増幅器31a~31dは、互いに同一周波数帯域にて増幅する同一の増幅特性を備える形態を示したが、これに限定されるものではなく、少なくとも同一周波数を含む帯域にて増幅する特性を備えていれば、互いに同一の周波数特性の増幅器を用いなくても良い。
Although the plurality of
前述した複数の実施形態の構成、機能を組み合わせても良い。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。 The configurations and functions of the multiple embodiments described above may be combined. A mode in which part of the above embodiment is omitted as long as the problem can be solved can also be regarded as an embodiment. In addition, all conceivable aspects can be regarded as embodiments as long as they do not deviate from the essence of the invention specified by the language in the claims.
本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the embodiments described above, it is understood that the present disclosure is not limited to such embodiments or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations including one, more, or less elements thereof, are within the scope and spirit of this disclosure.
図面中、1はレーダ装置、5は送信機、6は受信機(レーダ受信機)、31a~31dは分岐増幅器(分岐増幅部)、32a~32dはハイパスフィルタ、33、433は後段増幅器(合成部)、35は切替制御回路(切替制御部)を示す。 In the drawing, 1 is a radar device, 5 is a transmitter, 6 is a receiver (radar receiver), 31a to 31d are branch amplifiers (branch amplifiers), 32a to 32d are high-pass filters, 33 and 433 are post-amplifiers (combining section), and 35 denotes a switching control circuit (switching control section).
Claims (6)
少なくとも互いに同一周波数を含む帯域にて増幅する特性を備え、前記受信した信号をn分岐(但し、n≧2)した状態で前記受信した信号の電圧をそのまま増幅するn個の分岐増幅部(31a~31d)と、
前記n個の分岐増幅部により増幅された後のアナログ電圧を合成する合成部(33;433)と、
を備えるレーダ受信機。 A transmitter (5) that converts a modulated signal using a frequency modulation method that gradually increases or decreases in frequency and outputs it as a radar transmission wave to a target, and a receiver (6) that receives the signal reflected by the target. A radar receiver (6) constituting the receiver in the radar device (1),
n branch amplification units (31a) having characteristics of amplifying in a band including at least the same frequency, and amplifying the voltage of the received signal as it is in a state where the received signal is branched into n (where n≧2) ~ 31d) and
a synthesizing unit (33; 433) for synthesizing the analog voltages amplified by the n branch amplifiers;
radar receiver with
前記合成部は、前記n個の分岐増幅部により増幅された後に前記n個のハイパスフィルタにより処理された出力信号を合成する請求項1記載のレーダ受信機。 further comprising n high-pass filters (32a to 32d) that pass the high frequency side of the signal amplified by the n branch amplifier units and reduce the low frequency side,
2. The radar receiver according to claim 1, wherein said synthesizing section synthesizes the output signals amplified by said n branching amplifiers and then processed by said n high-pass filters.
前記n個のハイパスフィルタの出力信号を前記合成部により合成した後の合成電圧が所定の飽和閾値電圧に達したことを検知したときに前記切替部を制御することで前記合成電圧が飽和しないように制御する切替制御部(35)と、をさらに備える請求項2記載のレーダ受信機。 switching units (SW1, SW2) for enabling/disabling at least one or more of the n branch amplifiers (31a to 31d) and the n high-pass filters (32a to 32d);
When it is detected that the combined voltage obtained by combining the output signals of the n high-pass filters by the combining section reaches a predetermined saturation threshold voltage, the switching section is controlled so that the combined voltage is not saturated. 3. The radar receiver according to claim 2, further comprising a switching control section (35) for controlling
前記n個の分岐増幅部は、前記n2個の分岐周波数変換部により変換されたn2個の変換電流を最終的に前記n個に分岐した状態で増幅する請求項1から4の何れか一項に記載のレーダ受信機。 A converted current of a frequency component that changes depending on the distance from the target by converting the signal branched by n2 (where n2≦n) before being amplified by the n branch amplification units by the modulation signal. further comprising n2 branch frequency converters (19; 19a, 19c) that convert to
5. The n branch amplifiers amplify the n2 converted currents converted by the n2 branch frequency converters in a state of being finally branched into the n. radar receiver as described in .
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000323947A (en) | 1999-04-30 | 2000-11-24 | Lucent Technol Inc | Variable gain amplifier, automatic gain control amplifier, automatic gain control system, and radio receiver |
JP2002246859A (en) | 2001-02-19 | 2002-08-30 | Fujitsu Ltd | Amplifier |
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JP2015017967A (en) | 2013-06-11 | 2015-01-29 | 三菱電機株式会社 | Radar device |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
US5202553A (en) * | 1992-03-24 | 1993-04-13 | Raynet Corporation | Enhanced performance optical receiver having means for switching between high and low amplifier configurations |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007263980A (en) | 1997-11-21 | 2007-10-11 | Raytheon Co | Front monitoring sensor for vehicle |
JP2000323947A (en) | 1999-04-30 | 2000-11-24 | Lucent Technol Inc | Variable gain amplifier, automatic gain control amplifier, automatic gain control system, and radio receiver |
JP2002246859A (en) | 2001-02-19 | 2002-08-30 | Fujitsu Ltd | Amplifier |
JP2015017967A (en) | 2013-06-11 | 2015-01-29 | 三菱電機株式会社 | Radar device |
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