JPH04291188A - Ｆｍ−ｃｗ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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＦＭ−ＣＷレーダに関
し、特に自動車レーダ等に使用されて前方対象物との距
離を測定してその動きを探知するために用いられるＦＭ
−ＣＷレーダに関するものである。

【０００２】連続波（ＣＷ）を送信しながら同時に反射
波を受信するＣＷレーダにおいては、純粋な正弦波では
距離測定の能力が極端に乏しいので、送信電波に周波数
変調を加える必要があり、このため、送信波と受信波の
瞬時周波数の差から目標距離を決定する方式のＦＭ−Ｃ
Ｗレーダが必要となっている。

【０００３】

【従来の技術】図６には従来から用いられているＦＭ−
ＣＷレーダが示されており、１は三角波信号発生器、２
はこの三角波信号により搬送波を周波数変調する変調器
、３は変調器２から送信アンテナＡＴへの送信波ｆｔ　
を分岐させるカップラー、４はカップラー３で分岐され
た送信波ｆ’ｔと受信アンテナＡＲで受信した受信波ｆ
ｒ　（送信波ｆｔ　が目標物で反射されて受信された波
）とを合成するカップラー、５はカップラー４の合成信
号を検波するミキサー、そして、１２はミキサー５の検
波信号を増幅してビート出力信号を出力する増幅器であ
る。

【０００４】このようなＦＭ−ＣＷレーダの動作におい
ては、三角波信号により搬送波周波数が周波数変調され
送信波ｆｔ　として送信アンテナＡＴから目標物に対し
て発射されるが、これと同時にカップラー３により分岐
された送信波ｆ’ｔが局部発振信号としてカップラー４
で受信波ｆｒ　と合成されミキサー５に送られることに
よりｆ’ｔ−ｆｒ　のビート出力信号が出力される。

【０００５】図７及び図８には、このビート出力信号の
波形が示されており、図７は目標物とレーダ搭載物との
相対速度が“０”、即ち等距離が保たれている場合を示
し、図８は相対速度がｖの場合をそれぞれ示している。 そして、図７の場合では、ビート周波数ｆｂ　はｆｂ　
＝４・ΔＦ・ｆｍ　・Ｒ／Ｃで表される。但し、ΔＦは
ＦＭ変調幅、ｆｍ　は変調繰返周波数、Ｒは障害物まで
の距離、Ｃは光速をそれぞれ示している。また、図８の
場合では、ビート周波数ｆｂ　は、ｆｂ　＝（４・ΔＦ
・ｆｍ　・Ｒ／Ｃ）±（２・ｆｏ・ｖ／Ｃ）で表される
ことが知られている。但し、ｆｏは送信中心周波数を示
している。

【０００６】従って、このようなビート周波数ｆｂ　を
求めることにより、図７では目標物との距離Ｒが求まり
、図８では目標物との距離Ｒと相対速度ｖとが求まるこ
ととなる。

【０００７】ここで、送信波ｆ’ｔは、変調波としての
三角波信号で送信周波数を周波数変調した信号であるが
、この送信波ｆ’ｔが変調器２からミキサー５に入力さ
れるまでには振幅周波数特性がフラット（均等）である
とは限らず、図９に示すように傾斜特性を示す場合には
、三角波信号の振幅変化に伴って周波数が変化するとき
にこの周波数変化に伴って振幅、即ちミキサー入力が大
きくなったり、或いは小さくなったりしてしまう。即ち
、三角波信号の振幅変化は送信波ｆ’ｔには周波数変化
としてだけ現れるのが本来であるにもかかわらず、振幅
変化自体が漏れ込んで振幅変調（ＡＭ）をも受けた形と
なってしまうことになる。

【０００８】このため、図６に点線で示すように歪波打
消用回路６を設け、図１０に示すように、増幅器１２か
ら出力される検波信号ｂ中の周波数に対する振幅変化成
分を打ち消すように信号ｂと同期して同振幅且つ逆位相
の信号ａを発生して合成し、ビート出力信号とするよう
にしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような変調器からミキサーまでの振幅周波数特性が少な
くとも直線的であれば図１０のように打ち消す信号ａを
生成することは可能であるが、実際には、変調器の振幅
周波数特性、カップラー等の周波数特性、ミキサーの検
波特性が合成された形でミキサーから歪波として出力さ
れるので全体として非直線的であることが多く、更には
その非直線性が機器の経時変化や温度によって変動して
しまうため、固定した打消波形を生成することが困難で
あるという問題点があった。

【００１０】従って、本発明は、三角波信号発生器で発
生された三角波信号を変調器で周波数変調して送信する
と共に、該送信信号をカップラーを介してミキサーで受
信反射波信号と合成し、その検波出力信号からビート出
力信号を発生するＦＭ−ＣＷレーダにおいて、機器によ
らず最適な打消波形を自動的に生成することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題に鑑み、本発
明者は、三角波信号は基本波成分と多くの高調波成分と
を含んでいるので、歪みを受けた波形そのものを検出し
、打ち消すことができればよいことに着目した。

【００１２】また、ミキサー出力ではレーダの反射波か
らの信号も含まれるので、無目標時、即ち無受信入力時
に上記の歪みを受けた波形を検出すれば、レーダの反射
波からの信号を考慮の対象に含める必要が無くなる。

【００１３】そこで、本発明では、図１に概念的に示す
ように、無目標時に三角波信号に同期してミキサー５か
らの検波出力信号の波形を記憶しておき、目標時に該記
憶波形を発生する歪波打ち消し用回路６と、該記憶波形
と該検波出力信号との差分出力を発生する差分回路７と
、を備えている。

【００１４】また、本発明では図２に示すように、ミキ
サー５の出力側に、三角波信号による歪波を除去するた
めのバンドパスフィルタ１３と、歪波周波数毎の複数個
のバンドリジェクトフィルタ８を設けてもよい。

【００１５】

【作用】図１においては、無目標時に送信波ｆ’ｔをミ
キサー５から検波信号として歪波打消用回路６に入力し
、三角波信号発生器１からの三角波信号に同期して波形
を記憶して置く。従って、この記憶波形は三角波信号が
変調器２からミキサー５までの非直線的な振幅周波数特
性を示すことになる。

【００１６】そして、実際に目標に対して送信波ｆｔ　
を発射するときには、その記憶した波形を歪波打消用回
路６から出力して差分回路７に与えれば、差分回路７で
はミキサー５からの検波信号中の三角波振幅周波数特性
成分を取り除くことができ、図７又は８に示したレーダ
波形により距離又は相対速度が正確に求められることと
なる。

【００１７】また、図２に示した本発明では、歪波打消
用回路や差分回路７は用いずに、ミキサー５の出力側に
、図３（Ａ）　に示すようなフィルタ特性（ｆｍ　（変
調繰返周波数）＝７５０Ｈｚ　、ΔＦ（周波数幅）＝５
０ＭＨｚ　、ＢＰＦ＝３　〜５０ＫＨｚ）を有するバン
ドパスフィルタ１３と周波数帯域毎の複数個の変調周波
数の高調波に同調したバンドリジェクトフィルタ（ＢＲ
Ｆ）を設ければ、図１０に示した歪波を受動的に減衰さ
せることができることとなる。また、図３（Ｂ）はフィ
ルタ通過後の歪波スペクトラムの低下を示す一例である
。

【００１８】

【実施例】図４は、図１に示した本発明に係るＦＭ−Ｃ
Ｗレーダの実施例を示したもので、特に歪波打消用回路
６の具体的な回路構成を示している。尚、図中、１１は
三角波信号発生器１が図５にも示されている三角波信号
■を発生するためのクロック■を与えるクロック発生器
、１２はミキサー５から出力された検波信号を増幅する
増幅器、そして、１３は増幅器１２の出力信号の内の歪
波成分が少ない周波数帯域を通過させるためのバンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）である。また、差分回路７として
は差動増幅器を用いている。

【００１９】図４において、歪波打消用回路６は、バン
ドパスフィルタ１３の出力信号■の検波出力信号■を発
生する検波器６１と、クロック■に基づいて適当な時刻
に信号■を発生するタイマー６２と、これらの信号■と
■とを入力するＡＮＤゲート６３と、このＡＮＤゲート
６３の出力信号によってバンドパスフィルタ１３の出力
信号■を通過させるゲート６４と、このゲート６４を通
過したアナログ信号■をディジタル信号波形に変換する
Ａ／Ｄ変換器６５と、このＡ／Ｄ変換器６５の出力デー
タ波形を記憶するメモリ６６と、メモリ６６から出力し
たデータ波形をアナログ信号に戻すＤ／Ａ変換器６７と
、これらＡ／Ｄ変換器６５、メモリ６６及びＤ／Ａ変換
器６７へのタイミング信号をクロック■とＡＮＤゲート
６３の出力信号に基づいて発生するコントローラ６８と
で構成されている。

【００２０】次に、この図４の実施例の動作を図５に沿
って説明すると、まず、クロック発生器１１からのクロ
ック■は三角波信号発生器１に与えられて三角波信号■
が生成され、変調器２で搬送波を周波数変調して送信ア
ンテナＡＴから送信されるが、同時にカップラー３及び
４を介してミキサー５→増幅器１２→バンドパスフィル
タ１３の順に通過して信号■として差動増幅器７の非反
転入力端子に与えられる。

【００２１】このとき、歪波打消用回路６においては、
受信レベルを検波器６１において信号■として検出し、
この信号■の平均レベルが図示のように閾値Ｔｈ以下で
あるときを、受信波ｆｒ　が無く送信波ｆ’ｔのみが存
在する無目標時として捉え、このときには信号■が“１
”となって以下の動作を可能にしている。或いは、中間
周波増幅器（図示せず）のＡＧＣ電圧に対して閾値を設
定してその閾値以上であるときに無目標時として判定す
ることもできる。

【００２２】このような無目標時において、クロック■
に基づいたタイマー６２が信号■を出力するものとする
と、ＡＮＤゲート６３はこのタイマー期間だけゲート６
４を開けてバンドパスフィルタ１３からの出力信号■を
Ａ／Ｄ変換器６５に与える。また、コントローラ６８も
タイマー６２及びＡＮＤゲート６３からのタイマー信号
■の期間中だけＡ／Ｄ変換器６５へのタイミング信号を
発生する。

【００２３】従って、信号■はタイマー信号■の期間だ
け取り出されてＡ／Ｄ変換器６５によりディジタル波形
信号に変換され、そしてメモリ６６に記憶される。

【００２４】その後、無目標状態で無くなり、信号■の
平均値が検波器６１において閾値Ｔｈを越えているとき
、検波信号■は“０”となりゲート６４を閉じさせると
共にコントローラ６８へのＡＮＤゲート６３の出力信号
も“０”となるので、コントローラ６８は無目標時で無
くなったことを知り、メモリ６６に記憶しておいたデー
タ波形をＤ／Ａ変換器６７によりアナログ波形信号■に
変換して差動増幅器７の反転入力端子に送る。

【００２５】従って、差動増幅器７の両入力信号■、■
は図５の右側部分に示すように同振幅で同位相の信号と
なり、その結果、送信波ｆ’ｔの振幅周波数特性が除去
された形でビート出力信号が発生されることとなる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明に係るＦＭ−ＣＷレ
ーダによれば、無目標時に三角波信号に同期して検波出
力信号の波形を記憶しておき、目標時に該記憶波形を発
生して該検波出力信号の歪波を打ち消すか、又は該三角
波信号による歪波を除去するためのフィルタを設けて受
動的に歪波を減衰させるように講成したので、周波数変
調を掛けたときの振幅周波数特性をどのような状況にお
いても自動的に打ち消し又は減衰させることができ、Ｆ
Ｍ−ＣＷレーダの弱点である感度を向上させることがで
き、以て送信電力を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ（その１）の概
念的な構成を示したブロック図である。

【図２】本発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ（その２）の概
念的な構成を示したブロック図である。

【図３】本発明に係るＦＭ−ＣＷレーダ（その２）のフ
ィルタ特性例と歪波スペクトラム例を示したグラフ図で
ある。

【図４】図１に示した本発明に係るＦＭ−ＣＷレーダの
実施例を示したブロック図である。

【図５】図４の実施例の各部の波形を示したタイムチャ
ート図である。

【図６】従来例の構成を示したブロック図である。

【図７】ＦＭ−ＣＷレーダ波形（相対速度０）を示した
図である。

【図８】ＦＭ−ＣＷレーダ波形（相対速度ｖ）を示した
図である。

【図９】周波数による振幅特性を示したグラフ図である
。

【図１０】歪波打消動作を説明するためのグラフ図であ
る。

【符号の説明】

１　　三角波信号発生器 ２　　変調器 ３，４　　カップラー ５　　ミキサー ６　　歪波打消用回路 ７　　差分回路 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　三角波信号発生器（１）　で発生され
   た三角波信号を変調器（２）で周波数変調して送信する
   と共に、該送信信号をカップラー（３，４）　を介して
   ミキサー（５）　で受信反射波信号と合成し、その検波
   出力信号からビート出力信号を発生するＦＭ−ＣＷレー
   ダにおいて、無目標時に該三角波信号に同期して該検波
   出力信号の波形を記憶しておき、目標時に該記憶波形を
   発生する歪波打ち消し用回路（６）　と、該記憶波形と
   該検波出力信号との差分出力を発生する差分回路（７）
   　と、を備えたことを特徴とするＦＭ−ＣＷレーダ。
2. 【請求項２】　　三角波信号発生器（１）　で発生され
   た三角波信号を変調器（２）で周波数変調して送信する
   と共に、該送信信号をカップラー（３，４）　を介して
   ミキサー（５）　で受信反射波信号と合成し、その検波
   出力信号からビート出力信号を発生するＦＭ−ＣＷレー
   ダにおいて、該ミキサー（５）　の出力側に該三角波信
   号による歪波を除去するためのバンドパスフィルタ（１
   ３）と、歪波周波数毎の複数個のバンドリジェクトフィ
   ルタ（８）　とを設けたことを特徴とするＦＭ−ＣＷレ
   ーダ。