JPH04177190A - Ｆｍレーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両の追突防止などに利用されるＦＭレーダ
に関するものである。

（従来の技術） 車両に搭載され追突防止などに利用される車載用レーダ
は、数１０ｃｍ程度の至近距離を測定可能とす−る必要
上、パルスレーダよりもＦＭレーダが通している。また
、最遠測定距離は数１００メ一トル程度で足りることか
ら放射電波が必要以上遠方まで伝播したり、既存のマイ
クロ波帯利用の設備との干渉を回避することなどを考慮
して、６０ＧＨｚ程度の減衰の大きなミリ波帯の電波が
利用される。

このＦＭレーダは、第８図に示すように、ＦＭ信号発生
回路１０１から出力されるＦＭ信号が分割回路１０２で
２分割されその一方がサーキュレータ１０３を通してア
ンテナ１０４から放射されるように構成されている。こ
のアンテナ１０４に受信された反射波は、サーキュレー
タ１０３を通って混合器（ミキサ）１０５の一方の入力
端子に供給される。混合器１０５の他方の入力端子には
、上記２分割されたＦＭ信号の他方が供給され、上記反
射波とのビートが発生される。このビート周波数が検出
部１０６で検出され、反射物体までの距離に変換される
。

ＦＭ信号は、その振幅がほぼ一定値に保たれると共にそ
の周波数は、一定周期で三角波状や鋸歯状に変化せしめ
られる。このＦＭ信号は、連続的に、あるいは少なくと
も物体との間の電波の伝播遅延時間に比べて十分長い期
間にわたって断続的に発生されるため、パルスレーダと
の区別を一層明確にする意味でＦＭ−ＣＷレーダとも称
される。

ＦＭ信号の周波数Ｆ１は、三角波や鋸歯状波の周期に比
べて短い期間に着目すれば、次式のように、時間に比例
して変化する。

Ｆ１＝Ｆｏ＋　（δＦ／Ｔ）ｔ　　　・−・　（１）た
だし、ＦＯとδＦは周波数のディメンションを持つ定数
、Ｔは時間のディメンションを持つ定数、ｔは時間のデ
ィメンションを持つ層数である。

第９図のアンテナ１０４から放射されたＦＭ信号が時間
τの経過後にアンテナ１０４に反射波として受信される
ものとすれば、この反射波の周波数Ｆ２は次式のように
なる。

Ｆ２＝Ｆｏ＋　（δＦ／Ｔ）（ｔ−ｒ）・・・　（２） このＦＭレーダ内の信号の遅延時間の差異が上記反射波
の遅延時間τに比べて無視できる程度のものとすれば、
混合器１０５から出力されるビートの周波数Ｆ３は、 Ｆ３＝ＦＩ−Ｆ２ ＝（τ／Ｔ）　δＦ　　　　　・・・　（３）となる。

ただし、ＦＭレーダ搭載の車両と反射波を発生させた他
の車両との相対速度差によるドンブラシフト量は伝播遅
延時間によるシフト量に比べて十分小さいものとして無
視する。

従って、電波の伝播速度をＣとすれば、反射波を発生さ
せた物体までの距離りは、 Ｄ＝ｃ・τ／２ ＝ｃ−Ｔ−Ｆ３／（２δＦ）　　・・・　（４）と算定
される。

（３）式を参照すれば、物体までの距離が短くなり遅延
時間τが小さくなるにつれて、ビート周波数が低下する
。このビート周波数の低下につれて混合時の１／ｆ雑音
の妨害が大きくなり、このビート周波数の検出が困難に
なる。

例えば、物体までの距ＨＤを１ｍとすればては約７ｎｓ
となる。この場合、Ｔを１００μｓ、δＦを４００ＭＨ
ｚとすれば、ビート周波数Ｆ３は約２８ＫＨｚという低
い周波数となる。

このビート周波数を高めるためには１、ＦＭ変調の変調
速度１／Ｔ　　を高めたり、変調周波数幅δＦを増大さ
せることが必要になるが、これには限度がある。

上記問題点を解決するため、本出願人は先願に係わる特
願平２−１２１３６６号において第１０図に示すような
構成のＦＭレーダを開示した。

このＦＭレーダによれば、ＦＭ信号発生回路２０１によ
ってマイクロ波帯あるいは準ミリ波帯のＦＭ信号が発生
され、このＦＭ信号が分割回路２０２で２分割されその
一方が周波数逓倍回路２０３によってミリ波帯に変換さ
れたのち、帯域通過濾波回路２０４とサーキュレータ２
０５とを通してアンテナ２０６から放射される。このア
ンテナ２０６に受信された反射波は、サーキュレータ２
０５を通して混合器２０９の一方の入力端子に供給され
る。混合器２０９の他方の入力端子には、上記２分割さ
れたＦＭ信号の他方が周波数逓倍回路２０７によってミ
リ波帯に変換されたものが帯域通過濾波回路２０８を通
して供給され、上記反射波とのビートが発生される。周
波数逓倍回路２０３と２０７の逓倍次数を１程度異なら
せてビート周波数を数ＧＨｚから十数ＧＨｚの高域側に
シフトさせることにより、１／ｆ雑音の妨害を有効に回
避することができる。

ビート周波数を高域側にシフトさせる手法としては、第
１１　図のような構成も考えられる。

すなわち、ＦＭ信号発生回路３０１によってマイクロ波
帯あるいは準ミリ波帯のＦＭ信号が発生され、分割回路
３０２で２分割されその一方がアップコンバータ３０３
によってミリ波帯に変換されたのち、帯域通過濾波回路
３０４とサーキュレータ３０５とを通してアンテナ３０
６から放射される。このアンテナ３０６に受信された反
射波は、サーキュレータ３０５を通して混合器３０９の
一方の入力端子に供給される。混合器３０９の他方の入
力端子には、上記２分割されたＦＭ信号の他方がアップ
コンバータ３０７によってミリ波帯に変換されたものが
帯域通過濾波回路３０８を通して供給され、上記反射波
とのビートが発生される。

アンプコンバータ３０３と３０７の局部発振器の周波数
を異ならせてビート周波数を数ＧＨｚから十数ＧＨｚの
高域側にシフトさせることにより、１／ｆ雑音の妨害を
有効に回避することができる。

（発明が解決しようとする課題） 上記第１０図に示した逓倍次数を異ならせてビート周波
数を高域側にシフトさせる構成では、異なる次数の逓倍
回路と異なる特性の帯域通過回路が必要になり、部品の
種類と点数が増加して高価になるという問題がある。

また、第１１図に示したアップコンバータの局発周波数
を異ならせることによりビート周波数を高域側にシフト
させる構成でも、混合器と異なる周波数の局部発振器が
必要になり、部品の種類と点数が増加して高価になると
いう問題がある。また、この構成では、局発周波数が周
囲温度などによって独立に変動するため測定精度が低下
するという問題もある。

（課題を解決するための手段） 本発明のＦＭレーダは、分割回路からビート発生用の混
合器に至る一方のＦＭ信号又はその反射波の経路内に所
定の遅延時間を与える簡易・安価な遅延回路を挿入する
ことにより、てビート周波数を所定量高周波側にシフト
させ、１／ｆ雑音の妨害を回避するように構成されてい
る。

（作用） 本発明の作用については、以下の実施例と共に詳細に説
明する。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例のＦＭレーダの構成を示す
ブロック図であり、１はＦＭ信号発生回路、２は分割回
路、３は遅延回路、４はサーキュレータ、５はアンテナ
、６は混合器、７は検出回路である。

ＦＭ信号発生回路１は、ＦＥＴと可変容量ダイオードと
を組合せて構成した電圧制御発振器（■Ｃｏ）でマイク
ロ波帯や準ミリ波帯のＦＭ信号を発生させこれをミリ波
帯まで周波数逓倍したり、あるいはガンダイオードによ
る■ＣＯを直接ミリ波帯で動作させることにより実現さ
れる。ＦＭ信号発振回路１から出力されるミリ波帯のＦ
Ｍ信号が方向性結合器などで構成される分割回路２で２
分割されその一方が遅延回路３とサーキュレータ４とを
通過してアンテナ５から放射される。このアンテナ５に
受信された反射波は、サーキュレータ４を逆向きに通過
して混合器６の一方の入力端子に供給される。混合器６
の他方の入力端子には、上記２分割されたＦＭ信号の他
方が供給され、上記反射波とのビートが発生される。こ
のビート周波数が検出回路７で検出され、反射物体まで
の距離に変換される。

分割回路２から混合器６の入力端子に直接供給されるＦ
Ｍ信号の周波数が前述した（１）式で与えられるものと
すれば、サーキュレータ４を通過して混合器６に供給さ
れる反射波の周波数Ｆ２’は次式で与えられる。

Ｆ２’　　＝Ｆｏ＋　（δＦ／Ｔ）　　（ｔ　−ｒ　ｄ
　−ｒ）・・・　（５） ただし、τｄは遅延回路３によるＦＭ信号の遅延時間、
τはアンテナ５から放射されたＦＭ信号が物体で反射さ
れてアンテナ５に受信されるまでの伝播遅延時間である
。

混合器６から出力されるビートの周波数Ｆ３゜は、 Ｆ３’　　−Ｆｌ−Ｆ２’ ＝〔（τｄ＋τ）／Ｔ〕　δＦ ・・・　（６） となる。

遅延回路３を挿入しない場合のビート周波数Ｆ３は（３
）式で与えられるため、遅延回路３の挿入に伴うビート
周波数Ｆ３’　の高域側へのシフト量ΔＦは、 ΔＦ＝Ｆ３’　　−Ｆ３ ＝（τｄ　／Ｔ）　　δＦ　　　・・・・　（７）とな
る。

物体までの距離りは、検出部７において、Ｄ＝ｃ−Ｔ（
Ｆ３’−ΔＦ）／　（２６Ｆ）・・・　（８） と算定される。

Ｔを１００７７５．δＦを４００ＭＨｚとした場合、遅
延回路で約７０ｎｓの遅延時間を与えるものとすれば、
ビート周波数を３００ＫＨｚ程度高域側にシフトできる
。このような遅延回路は、高誘電率の誘電体基板を用い
たマイクロストリップ形式のミアンダ−回路によって実
現できる。

このように、遅延回路３の挿入に伴い（７）式のΔＦだ
けビート周波数が高域側にシフトされ、１／ｆ雑音の妨
害が有効に回避される。

第２図は、本発明の他の実施例のＦＭレーダーの構成を
示すブロック図である。本図中第１図と同一の参照符号
が付された構成要素は第１図に関して説明したものと同
一の構成要素である。

この実施例においては、遅延回路３が分割回路３とサー
キュレータ４との間ではな（、サーキュレータ３と混合
器６との間に挿入され、反射波がτｄだけ遅延される。

ビート周波数の高域側へのシフト量と物体までの距離り
はそれぞれ（７）式と（８）式で与えられる。

第３図は、本発明の更に他の実施例のＦＭレーダの構成
を示すブロック図である０本図中第１図と同一の参照符
号が付された構成要素は第１図に関して説明したものと
同一の構成要素である。

この実施例においては、遅延回路３′が、サーキュレー
タとアンテナ５との間に挿入されている。

この場合、アンテナ５から放射されるＦＭ信号が遅延回
路３゛でτｄ／２だけ遅延されると共に、アンテナ５に
受信された反射波がこの遅延回路３゛を通過する際に更
にτｄ／２だけ遅延され、往復でτｄだけ遅延されて混
合器６に供給される。従って、ビート周波数の高域側へ
のシフト量と物体までの距離りはそれぞれ（７）式と（
８）式で与えられる。

第４図は本発明の他の実施例のＦＭレーダの構成を示す
ブロック図であり、１１は準ミリ波のＦＭ信号を発生す
るＦＭ信号発生回路、１２は分割回路、１３は遅延回路
、１４と１９はアップコンバータ、１５と２０は帯域通
過濾波回路、１６はサーキュレータ、１７はアンテナ、
１８は混合器、２１は検出回路である。

この実施例においては、ＦＭ信号の分割と遅延がマイク
ロ波帯や準ミリ波帯で行われたのち、アップコンバータ
１４と１９によってミリ波帯に変換される。ミリ波帯に
変換された一方のＦＭ信号は帯域通過濾波回路１５とサ
ーキュレータ１６とを通してアンテナ１７から放射され
、このアンテナ１７に受信された反射波がサーキュレー
タ１６を通して混合器１８の一方の入力端子に供給され
る。アップコンバータ１９によってミリ波帯に変換され
た他方のＦＭ信号は帯域通過濾波回路２０を通して混合
器１８の他方の入力端子に供給され、反射波とのビート
が検出回路２１に出力される。

この実施例のＦＭレーダにおいても、遅延回路１３の挿
入によりビート周波数は（７）式で与える値だけ高域側
にシフトされ、１／ｆ雑音が軽減される。この実施例で
は、遅延回路をマイクロ波帯や準ミリ波帯の低周波で実
現すればよい。この遅延回路をミリ波帯の立体回路で実
現させる第１図乃至第３図の構成に対し、マイクロスト
リップなどのＭＩＣ回路で実現でき、小型、高精度かつ
安価に装置を構成できるという利点がある。

第５図は本発明の更に他の実施例のＦＭレーダーの構成
を示すブロック図であり、３１は準ミリ波のＦＭ信号を
発生するＦＭ信号発生回路、３２は分割回路、３３は遅
延回路、３４と３７は３逓倍回路、３５はサーキュレー
タ、３６はアンテナ、３８は混合器、３９は検出回路で
ある。

この実施例においても、ＦＭ信号の分割と遅延が準ミリ
波帯で行われたのち、３逓倍回路３４と３７とによって
ミリ波帯に変換される。ミリ波帯に変換された一方のＦ
Ｍ信号はサーキュレータ３５を通してアンテナ３６から
放射され、このアンテナ３６に受信された反射波がサー
キュレータ３５を通して混合器３８の一方の入力端子に
供給される。３逓倍回路３７によってミリ波帯に変換さ
れた他方のＦＭ信号は混合器３８の他方の入力端子に供
給され、反射波とのビートが検出回路３９に出力される
。

この実施例のＦＭレーダでも、遅延回路１３の挿入によ
りビート周波数は（７）式で与えられる量だけ高域側に
シフトされ、１／ｆ雑音が軽減される。ただし、このＦ
Ｍレーダーでは、３逓倍回路３４と３７による周波数逓
倍に伴い（１）式乃至（８）式のδＦが３δＦになる。

このため、第４図の装置に比べて１／３の遅延量で同程
度の高域側への周波数シフトを実現できるという利点が
ある。

第６図は、本発明の他の実施例のＦＭレーダーの構成を
示すブロック図である。

この実施例のＦＭレーダーは、第５図の実施例と同一構
成のＦＭレーダー３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ，３０ＤをＦ
Ｍ信号発生回路３１と検出回路３９を共通にして並列に
４系統設置し、共通のＦＭ信号発生回路３１と各系統の
分割回路の入力端子との間をスイッチ４１を介して接続
すると共に各系統の混合器の出力端子と共通の検出回路
３９との間をスイッチ４４を介して接続した構成となっ
ている。

共通のＦＭ信号発生回路３１で発生されたＦＭ信号は、
切替制御回路４２から供給される周期的な切替制御信号
に従って切替えられるスイッチ４１を介して順次かつ反
復的に各系統に供給される。

各系統の混合器から出力されるビートは、スイッチ４１
の切替え動作に同期して切替えられるスイッチ４４を介
して共通の検出回路３９に供給される。このスイッチ４
１と４４の切替動作と並行して、準ミリ波帯のＶＣＯで
構成されるＦＭ信号発生回路３１の発振周波数が掃引信
号発生回路４３で発生された掃引信号に従って周期的に
変化せしめられる。

典型的には、スイッチ４１と４４の切替え周期は１００
μｓ程度であり、掃引回路４３から出力される掃引波形
は上記切替周期と同一周期の三角波である。４系統のア
ンテナ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、典型的には
、共通の二次輻射器とこれに対して異なる角度で対向す
る４個の一次輻射器とから構成され、この−次輻射器に
順次かつ反復的にＦ’Ｍ信号が供給されてゆくことによ
り時分割方式による空間的なビームの走査が行われる。

アンテナ３６ａと３６ｂのそれぞれから放射されるビー
ムＡとビームＢは、第８図に示すように、鋭い指向性を
有するペンシルビームであると共に各ビームの中心軸が
互いに一定角度だけずれるように設定されている。ビー
ムＡ、Ｂの中心軸と目標とのずれの角度に応じて系統３
０Ａと３０Ｂで受信される反射波のレベル、従って発生
されるビートのレベルが異なってくる。検出部３９は、
このビートのレベルのずれに基づき目標への角度を検出
する。−例として、アンテナ３６ａと３６ｂの対によっ
て方位角が検出されると共に、アンテナ３６Ｃと３６ｄ
の対によって仰角が検出される。

また、各系統において標的までの距離が検出される。こ
のように、第６図の実施例によれば、標的までの距離と
角度とが検出される。

第７図は、本発明の更に他の実施例のＦＭレーダーの構
成を示すブロック図である。

この実施例のＦＭレーダーは、第５図の実施例と同一構
成のＦＭレーダーをＦＭ信号発生回路３１、分割回路３
２、遅延回路３３及び検出回路３９を共通にして並列に
４系統設置し、共通の遅延回路３３と各系統の３逓倍回
路３４ａ、３４ｂ。

３４Ｃ１３４ｄとの間をスイッチ５１を介して接続し、
共通の分割回路３２の一方の出力端子と各系統の３逓倍
回路３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄとの間をスイッチ
５２を介して接続すると共に、各系統の混合器３８ａ、
３８ｂ、３８ｃ、３８ｄと共通の検出回路３９との間の
間をスイッチ５５を介して接続し、３個のスイッチ５１
，５２．５５を切替制御回路５３から出力される切替制
御信号に従って同期して切替えることにより、第６図の
ＦＭレーダと同様に、標的までの距離と角度を検出する
構成となっている。このＦＭレーダでは、分割回路と遅
延回路の共通化により、第６図のＦＭレーダに比べて部
品点数が節減できるという利点がある。

第６図と第７図の実施例において、スイッチ４１．５１
．５２を分割回路で置換えることにより、各アンテナか
らビームを放射し続けたり、各混合器に局発信号を供給
し続けたりする構成とすることもできる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明のＦＭレーダは、分
割回路からビート発生用の混合器に至るＦＭ信号又はそ
の反射波の経路内に所定の遅延時間を与える遅延回路を
挿入することによりビート周波数を所定量高周波側にシ
フトさせる構成であるから、１／ｆ雑音の妨害を軽減し
ながら近距離の測距を実現できるという効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の各実施例のＦＭレーダの構
成を示すブロック図、第８図は第６図と第７図の実施例
において標的までの角度を検出する原理を説明するため
の概念図、第９図と第１Ｏ図は従来のＦＭレーダの構成
を示すブロック図、第１１図は第１０図のＦＭレーダの
代替案として考えられるＦＭレーダの構成を示すブロッ
ク図である。 １．１１．３１・・・ＦＭ信号発生回路、２゜１２．３
２・・・分割回路、３．３’　、１３．３３・・・遅延
回路、４，１６．３５・・・サーキュレータ、５．１７
．３６・・・アンテナ、６゜１８．３８・・・混合器、
７，２１．３９・・・検出回路、４１．４４，５１，５
２．５５・・・スイヅチ、４２．５３・・・切替制御回
路、４３゜５４・・・掃引回路。 特許出願人　本田技研工業株式会社 代　理　人　弁理士　櫻井俊彦（外１名）第１図 第３図 第７図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）周波数が時間と共に変化するＦＭ信号を発生する
   ＦＭ信号発生回路、この発生されたＦＭ信号を分割して
   第１、第２のＦＭ信号を得る分割回路、前記第１のＦＭ
   信号を放射しその反射波を受信するアンテナ、このアン
   テナに受信された第１のＦＭ信号の反射波及び前記第２
   のＦＭ信号を受けて両者のビートを発生する混合器、こ
   のビートの周波数を検出し前記第１のＦＭ信号の反射波
   を発生させた物体までの距離に変換する検出回路を備え
   たＦＭレーダにおいて、 前記分割回路から前記混合器に至る第１のＦＭ信号又は
   その反射波の経路内に所定の遅延時間を与える遅延回路
   を挿入することにより前記ビートの周波数を所定量高周
   波側にシフトすることを特徴とするＦＭレーダ。
2. （２）前記分割回路の前記第１のＦＭ信号の出力端子、
   前記アンテナ及び前記混合器の前記反射波の入力端子は
   サーキュレータを介して相互に接続されると共に、前記
   遅延回路は前記分割回路と前記サーキュレータとの間に
   挿入されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のＦＭレーダ。
3. （３）前記遅延回路を通過した第１のＦＭ信号と前記分
   割回路から出力される第２のＦＭ信号のそれぞれの周波
   数を同一量高域側にシフトする共通の局部発振器を有す
   るアップコンバータを備えたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のＦＭレーダ。
4. （４）前記遅延回路を通過した第１のＦＭ信号と前記分
   割回路から出力される第２のＦＭ信号のそれぞれの周波
   数を同一量高域側にシフトする同一逓倍次数の周波数逓
   倍回路を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のＦＭレーダ。
5. （５）前記ＦＭ信号発生回路及び検出回路を共有すると
   共にこれら共有の回路に順次かつ周期的に切替えられる
   スイッチを介して複数個並列設置されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のＦＭレーダ。
6. （６）前記ＦＭ信号発生回路、分割回路、遅延回路及び
   検出回路を共有すると共にこれら共有の回路に順次かつ
   周期的に切替えられるスイッチを介して複数個並列設置
   されたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のＦ
   Ｍレーダ。