JPH04265882A - Ｆｍ−ｃｗレーダ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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レーダ装置に関する。

【０００２】

【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。

【０００３】図８は従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置の概略
構成を表すブロック図であり、図９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Ｈｚ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、ミクサ２００　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。

【０００４】図９（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
ぞれ実線および破線で表わす。相対速度が０の場合には
、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。

【０００５】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
間内において相異なる２つの一定値ｆｂ１とｆｂ２をと
る。ここで、ｆｂ１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。

【０００６】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ｆｂ１・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。 Ｒ＝（Ｃ／８・ΔＦ・ｆｍ　）（ｆｂ１＋ｆｂ２）ｖ＝
（Ｃ／４ｆ０　）（ｆｂ２−ｆｂ１）（Ｃ：光速；ΔＦ
：ＦＭ変調幅；ｆｍ　：変調波周波数；ｆ０　：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ＭＨｚ　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。

【０００７】

【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−Ａ
Ｍ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。

【０００８】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目的は
、ＦＭ−ＡＭ変換雑音の抑制を安価に実現したＦＭ−Ｃ
Ｗレーダ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る第１
のＦＭ−ＡＭレーダ装置の原理構成図である。図におい
て、本発明の第１のＦＭ−ＡＭ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１８で受信された受信波とを混合
して出力するミクサ２０と、前記変調波を可変の減衰比
で減衰させて出力する可変減衰手段２２と、前記ミクサ
２０の出力から該可変減衰手段２２の出力を減算してビ
ート信号として出力する減算手段２４と、該ビート信号
内のＦＭ−ＡＭ変換雑音のレベルを検出して該雑音レベ
ルに応じた電圧の信号を出力する雑音レベル検出手段２
６とを具備し、前記可変減衰手段２２の減衰比は該雑音
レベル検出手段２６の出力電圧に応じて制御されること
を特徴とするものである。

【００１０】図２は本発明に係る第２のＦＭ−ＡＭレー
ダ装置の原理構成図である。図において、本発明の第２
のＦＭ−ＡＭ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１
６へ向けて送出する送信アンテナ１４と、該目標物体１
６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出力するミクサ
２０と、該ミクサ２０に入力される受信波を所定の繰り
返し周期で一定期間停止するスイッチ手段２８と、該ミ
クサ２０の出力信号を変調波の周期の整数倍の時間だけ
遅延させる遅延手段３０と、該ミクサ２０の出力信号か
ら該遅延手段３０の出力信号を差し引いてビート信号出
力として出力する減算手段３２とを具備することを特徴
とするものである。

【００１１】なお、スイッチ手段２８の位置は図に示す
ように受信アンテナ１８とミクサ２０の間でも、分岐手
段１２と送信アンテナ１４の間でも、いずれでも良い。

【００１２】

【作用】ＦＭ−ＡＭ変換雑音は必要とするビート信号に
変調波を重畳させた形で現われる。したがって、第１の
ＦＭ−ＡＭレーダ装置においては、変調波を可変減衰器
２２で減衰させたものをミクサ２０の出力から差し引き
、その出力に残ったＦＭ−ＡＭ変換雑音のレベルに応じ
て可変減衰器２２の減衰比を制御するように構成するこ
とで、ＦＭ−ＡＭ変換雑音を除去することができる。

【００１３】第２のＦＭ−ＡＭレーダ装置においては、
まず、スイッチ手段２８によってミクサ２０へ入力され
る受信波を停止した期間中のミクサ２０の出力は、ＦＭ
−ＡＭ変換雑音の波形とレベルを表わすものとなる。し
たがって、この期間中の信号を変調波の周期の整数倍の
時間だけ遅延手段３０において遅延させ、ミクサ２０の
出力から差し引くことによってＦＭ−ＡＭ変換雑音が除
去されたビート信号出力が得られる。

【００１４】なお、ビート信号出力はスイッチ手段２８
がオンである期間中だけ有効であるので、その後の信号
処理はスイッチ手段２８の動きに同期させて行なう必要
がある。

【００１５】

【実施例】図３は本発明の第１の実施例を表わす図であ
る。図８と同一の構成要素には同一の参照番号を付して
その説明を省略する。乗算器２６０　と低域フィルタ２
６２　とで一種の位相検波が行なわれ、ビート信号出力
に残るＦＭ−ＡＭ変換雑音のレベルに対応する直流電圧
が低域フィルタ２６２　から出力される。乗算器２２０
　は変調波と低域フィルタ２６２　の出力を増幅器２６
４　で増幅したものとを乗算して出力するもので、低域
フィルタ２６２　の出力電圧に応じて変調波を減衰させ
る可変減衰器として作用する。 減算器２４０　においてミクサ２００　の出力から乗算
器２２０　の出力が差し引かれ、ビート信号出力となる
。

【００１６】図４は図３の回路の動作を説明するための
波形図であり、図３中ａ，ｂ，ｃを付した個所の信号波
形をそれぞれ（ａ），（ｂ），（ｃ）欄に示す。（ａ）
欄に示したミクサ２００　の出力にはビート信号に加え
てＦＭ−ＡＭ変換雑音として変調波と同一波形の三角波
が重畳されている。（ｂ）欄に示す乗算器２２０　の出
力を減算器２４０　において差し引くことにより、（ｃ
）欄に示すように重畳された三角波が除去される。可変
減衰器として働く乗算器２２０　における減衰比は減算
器２４０　、乗算器２６０　、低域フィルタ２６２　、
増幅器２６４　、および乗算器２２０　で構成される制
御ループにより、減算器２４０　の出力におけるＦＭ−
ＡＭ変換雑音のレベルが最低となるように制御される。

【００１７】なお、図３の回路は、乗算器２２０，２６
０　へ供給される変調波をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器および減算器２４０　へ供給される雑音を含
むビート信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
を追加することによって、ディジタル信号処理回路で実
現することも可能である。図５は本発明の第２の実施例
を表わすブロック図である。図３および図８と同一の構
成要素については同一の参照番号を付してその説明を省
略する。

【００１８】クロック発振器１０４　は各ユニットの動
作の基本クロックとなるクロック信号を発生する。三角
波発振器１０２　はこのクロック信号に同期した三角波
を発生して変調波とする。スイッチ２８０　はクロック
信号に同期して変調波の周期の２倍の時間間隔でオンオ
フを繰り返し、そのオフ期間中はミクサ２００　への受
信波の信号を停止する。ミクサ２００　の出力信号はＡ
／Ｄ変換器３０２　でディジタル信号に変換されて加算
器３２０　の一方の入力へ供給されると共に、スイッチ
２８０　がオフである期間中の信号がシフトレジスタ３
００　に格納され、変調波の周期の２倍の時間だけ遅延
されてシフトレジスタ３００　から出力される。反転器
３２２はシフトレジスタ３００　からの入力信号の正負
を反転して加算器３２０　の他の入力へ供給する。加算
器３２０　は２つの入力信号を加算して信号処理器４０
０　へ供給する。信号処理器４００　は前述したように
変調波の一周期内の所定期間内のビート信号の周波数を
測定することによって目標物との距離および相対速度を
算出するものであるが、クロックに同期してスイッチ２
８０　がオンである期間のみこの動作を行なう。

【００１９】図６は図５の回路の動作を説明するための
タイミングチャートであり、（ａ）欄はスイッチ２８０
　の状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）欄はそれぞれ図５のｂ
〜ｄで示した個所の信号の値を示し、（ｅ）欄は信号処
理器４００の動作状態を表わす。前述のように、スイッ
チ２８０　は変調波の周期の２倍の時間が経過する毎に
オンオフを繰り返す（（ａ）欄）。スイッチ２８０　が
オフである期間には受信波がミクサ２００　へ供給され
ないので、ミクサ２００　の出力にはＦＭ−ＡＭ変換雑
音に相当する信号のみが現われる（（ｂ）欄）　。この
信号を変調波の周期の２倍の時間だけ遅延させると（（
ｃ）欄）　、スイッチ２８０　がオンである期間のビー
ト信号に重畳されたＦＭ−ＡＭ変換雑音成分と一致し、
正負を反転して加算することによって、ＦＭ−ＡＭ変換
雑音が除去されたビート信号が得られる（（ｄ）欄）　
。加算器３２０　からビート信号が出力されるのはスイ
ッチ２８０　のオン期間のみであるから、信号処理器４
００　はこの期間に動作する（（ｅ）欄）　。

【００２０】図７は本発明の第３の実施例を表わす図で
あり、図５中のスイッチ２８０　が送信側に設けられる
。このようにスイッチ２８０　を送信側に設けても、そ
のオフ期間中は送信波が出力されず、したがってその反
射波も受信されないので、図５の回路と同等の効果が得
られる。

【００２１】

【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レーダ装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の原理構成図である。

【図２】本発明の第２の原理構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例を表わす図である。

【図４】図３の回路の動作を表わす波形図である。

【図５】本発明の第２の実施例を表わす図である。

【図６】図５の回路の動作を説明するためのタイミング
チャートである。

【図７】本発明の第３の実施例を表わす図である。

【図８】従来のＦＭ−ＣＷレーダ装置を表わすブロック
図である。

【図９】ＦＭ−ＣＷレーダ装置の原理を説明するための
図である。

【符号の説明】

１４…送信アンテナ １８…受信アンテナ ２０…ミクサ ２２…可変減衰手段 ２８…スイッチ手段 ３２…減算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　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（１
   ６）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、前期分岐手段（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
   を混合して出力するミクサ（２０）と、前記変調波を可
   変の減衰比で減衰させて出力する可変減衰手段（２２）
   と、前記ミクサ（２０）の出力から該可変減衰手段（２
   ２）の出力を減算してビート信号として出力する減算手
   段（２４）と、該ビート信号内のＦＭ−ＡＭ変換雑音の
   レベルを検出して該雑音レベルに応じた電圧の信号を出
   力する雑音レベル検出手段（２６）とを具備し、前記可
   変減衰手段（２２）の減衰比は該雑音レベル検出手段（
   ２６）の出力電圧に応じて制御されることを特徴とする
   ＦＭ−ＡＭレーダ装置。
2. 【請求項２】　　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（１
   ６）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
   を混合して出力するミクサ（２０）と、該ミクサ（２０
   ）に入力される受信波を所定の繰り返し周期で一定期間
   停止するスイッチ手段（２８）と、該ミクサ（２０）の
   出力信号を変調波の周期の整数倍の時間だけ遅延させる
   遅延手段（３０）と、該ミクサ（２０）の出力信号から
   該遅延手段（３０）の出力信号を差し引いてビート信号
   出力として出力する減算手段（３２）とを具備すること
   を特徴とするＦＭ−ＡＭレーダ装置。