JPH04184184A - Fm―cwレーダ装置用受信機およびfm―cwレーダ装置 - Google Patents

Fm―cwレーダ装置用受信機およびfm―cwレーダ装置

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JPH04184184A
JPH04184184A JP2308636A JP30863690A JPH04184184A JP H04184184 A JPH04184184 A JP H04184184A JP 2308636 A JP2308636 A JP 2308636A JP 30863690 A JP30863690 A JP 30863690A JP H04184184 A JPH04184184 A JP H04184184A
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Hiroshi Kurihara
宏 栗原
Osamu Isaji
修 伊佐治
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(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】 〔概 要〕 FM−CWレーダ装置用受信機およびFM−CWレーダ
装置に関し、 FM−AM変換雑音の抑制を安価に実現することを目的
とし、 送信波の一部と受信波とを混合して0相信号およびπ相
信号を出力する平衡型ミクサと、該0相信号およびπ相
信号とを加算してビート信号出力とする加算手段とを具
備して構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、FM−CWレーダ装置用受信機およびFM−
CWレーダ装置、特に、目標物との相対速度、距離を計
測し、衝突防止に用いる自動車用FM−CWレーダ装置
のための受信機およびFM−CWレーダ装置に関する。
〔従来の技術〕
目標物体との相対速度、距離を計測できるレーダ方式と
してFM−CWレーダ方式がある。このレーダ方式は簡
単な信号処理回路により相対速度および距離を計測でき
、また送受信機を簡単に構成できることから、特に小型
化・低価格化が要求される自動車用の衝突防止レーダと
して用いられている。
第5図は従来のFM−CWレーダ装置の概略構成を表わ
すブロック図であり、第6図はその動作原理を説明する
ための波形図である。
電圧制御発振器100には数百上の三角波が入力され、
この三角波でFM変調されたFM変調波が送信アンテナ
14から連続的に送出される。目標物体16から反射さ
れた電波は受信アンテナ18で受信され、ミキサ300
において方向性結合器120で一部分岐された送信波と
混合されてビート信号が生成される。
第6図(a)欄は、目標物体16との相対速度が0のと
きの送信波と受信波の周波数の変化を、それぞれ実線お
よび斜線で表わす。相対速度が00場合には、このよう
に、受信波は送信波を電波の往復に要する時間だけ時間
軸上ずらした形となる。
したがって、ビート信号の周波数は(b)欄に示すよう
に変調波の一周期内の2つの所定区間内において目標物
体との距離に比例した一定値fbをとる。(C)欄はこ
のときのビート信号の波形の概略を表わす。
相対速度が0でないときは、(d)欄に示すように(a
)欄の受信波をさらに周波数軸上でシフトさせた形とな
る。したがって、ビート信号の周波数は(e)欄に示す
ように、変調波の一周期内の2つの所定区間内にふいて
相異なる2つの一定値fblおよびfb2をとる。ここ
で、fblとfb2の平均値は目標物体との距離に比例
し、差は相対速度に比例する。(f)欄はこのときのビ
ート信号の波形の概略を表わす。
上記の原理にもとづき、図示しない信号処理回路におい
て、変調波に同期した所定の区間内でビート信号波数を
計数して周波数fbl・fb2を算出すれば、以下の式
により目標物との距離Rおよび相対速度Vが算出される
(C:光速:ΔF:FM変調幅;’fs:変調波周波数
;fo:送信中心周波数) 自動車用レーダとしてこの方式を用いる場合、距離は高
々100 m 、相対速度は百km/h程度であるから
、十分な距離測定精度を確保するためには、最大周波数
偏移量ΔFを百M)Iz程度とし、また十分な相対速度
測定精度を確保するためにはミリ波帯を使用しなければ
ならない。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、自動車用のミリ波帯FM−CWレーダでは
、非常に大きな周波数偏移のFM変調を行うために、電
圧制御型発振器の発振周波数対出力電力特性によりFM
変調波にAM成分が重畳される。変調する三角波の周波
数と、FM検波された反射信号の周波数は極めて近いか
ら、送信信号のAM成分がFM検波回路でAM検波され
て、いわゆるFM−AM変換雑音を発生し受信S/Nを
劣化させると言う欠点があった。
この解決法としてリミタを発振器出力に接続する方法が
考えられるが、高価なミリ波デバイスを使用することに
なり低価格化の目的に反する。また、温度特性上からも
好ましくない。
したがって本発明の第1の目的は、FM−AM変換雑音
の抑制を安価に実現したFM−CWレーダ装置用受信機
およびFM−CWレーダ装置を提供することにある。
本発明の第2の目的は環境温度が変わって素子の特性が
変わっても自動的にそれに追従してFM−AM変換雑音
の抑制を効果的に行ないうるFM−CWレーダ装置用受
信機およびFM−CWレーダ装置を提供することにある
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明のFM−CWレーダ装置用受信機および
FM−CWレーダ装置の原理構成を説明するための図で
ある。図において、本発明のFM−CWレーダ装置用受
信機は、送信波の一部と受信波とを混合して0相信号お
よびπ相信号を出力する平衡型ミクサ20と、該0相信
号およびπ相信号とを加算してビート信号出力とする加
算手段22とを具備することを特徴とするものである。
この受信機はさらに、前記送信波のための変調波と前記
ビート信号出力とを乗算する乗算器26と、該乗算器2
6の出力の低域成分のみを通過せしめる低域フィルタ2
4とを具備し、前記加算手段22において加算される0
相信号とπ相信号は該低域フィルタ24の出力に応じて
重み付けされることが好適である。
本発明のFM−CWレーダ装置は、変調波を周波数変調
して送信波とする周波数変調手段10と、該送信波の一
部を受信側へ分岐する分岐手段12と、該送信波を目標
物体16へ向けて送出する送信アンテナ14と、該目標
物体16で反射された電波を受信する受信アンテナ18
と、前記分岐手段12で分岐された送信波の一部と該受
信アンテナ1Bで受信された受信波とを混合して0相信
号およびπ相信号を出力する平衡型ミクサ20と、該0
相信号およびπ相信号とを加算してビート信号出力とす
る加算手段22とを具備することを特徴とするものであ
る。
このFM−CWレーダ装置はさらに、前記変調波と前記
ビート信号出力とを乗算する乗算器26と、該乗算器2
6の出力の低域成分のみを通過せしめる低域フィルタ2
4とを具備し、前記加算手段22において加算される0
相信号とπ相信号は該低域フィルタ24の出力に応じて
重み付けされることが好適である。
〔作 用〕
平衡型ミクサ20の2つの出力端子にはそれぞれ測定に
必要なビート信号とFM−AM変換雑音とが重畳された
信号が発生する。平衡型ミクサ20の特性が理想的であ
れば、ビート信号については共に同相等振幅であり、F
M−AM変換雑音については互いに逆相で等振幅となる
。したがってこれらを加算手段22において加算してや
れば、FM−AM変換雑音が完全に除去されたビート信
号が得られる。
乗算器26と低域フィルタ24は、平衡型ミクサ20の
特性の変化に追従して、効果的にFM−AM変換雑音を
抑制するための自動制御ループを構成する。すなわち、
平衡ミクサ20の特性の不完全性のために残ったFM−
AM変換雑音は乗算器26に右いてそれと同じ周波数成
分を持つ変調波で位相検波され、低域フィルタ24を通
過してFM−AM変換雑音の量に比例した直流電圧とな
り、加算手段22において加算される0相信号およびπ
相信号の重みがこの直流電圧により制御される。
〔実施例〕
第2図は受信機部分を含む本発明のFM−CWレーダ装
置の第1の実施例を表わす図である。
送信機部分および受信アンテナ18までは従来のものと
変わるところはない。ハイブリッド200、コンデンサ
202  、204 、およびダイオード206゜20
8は周知の平衡型ミクサを構成している。その0相出力
(図の上側)とπ相出力(図の下側)はともに重み付は
回路220へ人力される。重み付は回路220は2つの
入力信号を加算して出力するもので入力信号の重みは手
動により調整可能である。
重み付は回路220の出力はビート信号として後段の信
号処理回路へ供給される。
第3図は第2図の装置の動作を説明するための図である
。(a)欄はFM−AM変換雑音を含む送信波を表わし
ている。受信波はこれと同様な波形であるが前述したよ
うに時間軸上のシフトおよび相対速度がゼロでない場合
にはさらにドツプラーシフトを受けている。
(b)欄と(C)欄はそれぞれ平衡型ミクサの0相出力
およびπ相出力を表わしている。どちらの出力もFM−
AM変換雑音によるうねりを生じているが、0相出力は
上側の包路線をとり、π相出力は下側の包絡線をとった
ものであるから、互いに逆相となる。一方、ビート信号
の方は、ハイブリッド200のために一方の位相が18
0°進んでおり、そのため結果として両者は同相となる
。したがって重み付は回路220において両者を加算す
れば、(d)欄に示すようにFM−AM変換雑音が除去
され、一定包絡線のビート信号が得られる。
また、ハイブリッド200の不完全性やダイオード20
6 、208のアンバランスがあっても、重み付は回路
220を調整することによって二つの出力信号に適当に
重み付けをして同相加算すればAM成分を除去できる。
ところで、自動車用レーダでは、その設置条件から極め
て広い範囲の温度環境に曝される。一般に、ダイオード
の温度に対する検波特性にはばらつきがあるから、ある
温度でAM成分を除去するように重み付けを調整しても
、温度が変化すれば、それぞれのダイオードで検波され
るAM成分の大きさが変化する。従って、広い温度範囲
で常にはAM成分を除去できない。
次に、重み付は係数を自動制御とすることにより、広い
温度範囲で常にAM成分を除去し、更に受信系を完全無
調整化する回路について説明する。
第4図は本発明の第2の実施例を表わす図である。
重み付は回路220から出力された信号には、重み付け
が不適当であれば、当然、AM成分が重畳されている。
この信号と変調する三角波を乗算器260により乗算し
てやると、二つの入力周波数の和と差の成分が発生する
。ここで、AM成分と三角波は同一周波数成分を持つか
ら差の成分は直流となる。FM変調回路に入力する三角
波のレベルは一般に一定レベルであるから、この乗算器
から出力される直流成分の大きさは、AM成分の大きさ
に比例する。即ち、誤差検出が可能となる。乗算器の出
力信号を低域通過フィルタ240を通して直流とし、こ
の直流成分で重み付は回路220をフィードバック制御
してやれば、フィードバック系は重み付は回路220の
出力にAM成分を含まない状態で安定するようにできる
。従って、広い温度範囲で常にAM成分を除去できる。
また、平衡型ミクサにアンバランスがあってもAM成分
を除去できることから、平衡型ミクサの平衡度を調整す
る必要がなく、受信装置の無調整化が図れる。
尚、これまでに説明してきた例では、すべての回路をア
ナログ回路によって実現する例について記載しているが
、平衡型ミクサ回路を除く他の回路は、A/D変換器、
D/A変換器、DSP等を用いた、ディジタル回路でも
構成できるのは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように本発明によれば、安価な構成で効
果的にFM−AM変換雑音を抑制することが可能なFM
−CWレーダ装置用受信機およびFM−CWレーダ装置
が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理構成を表わす図、第2図は本発明
の第1の実施例を表わす図、第3図は第2図の回路の動
作を説明するための図、 第4図は本発明の第2の実施例を表わす図、第5図は従
来のFM−CWレーダ装置を表わす図、 第6図はFM−CWレーダ装置の原理を説明するための
図。 図において、 14・・・送信アンテナ、18・・・受信アンテナ、2
0・・・平衡型ミクサ、 24,240・・・低域フィ
ルタ、26.260・・・乗算器、 120・・・方向
性結合器、200・・・ハイブリッド、220・・・重
み付は回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、送信波の一部と受信波とを混合して0相信号および
    π相信号を出力する平衡型ミクサ(20)と、 該0相信号およびπ相信号とを加算してビート信号出力
    とする加算手段(22)とを具備することを特徴とする
    FM−CWレーダ装置用受信機。 2、前記送信波のための変調波と前記ビート信号出力と
    を乗算する乗算器(26)と、 該乗算器(26)の出力の低域成分のみを通過せしめる
    低域フィルタ(24)とをさらに具備し、前記加算手段
    (22)において加算される0相信号とπ相信号は該低
    域フィルタ(24)の出力に応じて重み付けされる請求
    項1記載の受信機。 3、変調波を周波数変調して送信波とする周波数変調手
    段(10)と、 該送信波の一部を受信側へ分岐する分岐手段(12)と
    、 該送信波を目標物体(16)へ向けて送出する送信アン
    テナ(14)と、 該目標物体(16)で反射された電波を受信する受信ア
    ンテナ(18)と、 前記分岐手段(12)で分岐された送信波の一部と該受
    信アンテナ(18)で受信された受信波とを混合して0
    相信号およびπ相信号を出力する平衡型ミクサ(20)
    と、 該0相信号およびπ相信号とを加算してビート信号出力
    とする加算手段(22)とを具備することを特徴とする
    FM−CWレーダ装置。 4、前記変調波と前記ビート信号出力とを乗算する乗算
    器(26)と、 該乗算器(26)の出力の低域成分のみを通過せしめる
    低域フィルタ(24)とをさらに具備し、前記加算手段
    (22)において加算される0相信号とπ相信号は該低
    域フィルタ(24)の出力に応じて重み付けされる請求
    項3記載のFM−CWレーダ装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381153A (en) * 1991-08-08 1995-01-10 Fujitsu Limited Portable FM-CW radar device with frequency conversion by first and second frequencies
US8085185B2 (en) 2009-11-02 2011-12-27 Invention Planet, LLC Method of down converting high-frequency signals
US8089394B2 (en) 2009-11-02 2012-01-03 Invention Planet, LLC Continuous-wave field disturbance sensing system
US8223067B2 (en) 2009-11-02 2012-07-17 Invention Planet, LLC Noise-canceling down-converting detector

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US8223067B2 (en) 2009-11-02 2012-07-17 Invention Planet, LLC Noise-canceling down-converting detector

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