JPH05284019A - 周波数発生装置 - Google Patents

周波数発生装置

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JPH05284019A
JPH05284019A JP4077384A JP7738492A JPH05284019A JP H05284019 A JPH05284019 A JP H05284019A JP 4077384 A JP4077384 A JP 4077384A JP 7738492 A JP7738492 A JP 7738492A JP H05284019 A JPH05284019 A JP H05284019A
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JP
Japan
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frequency
output
data
control signal
oscillator
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Withdrawn
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JP4077384A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Sasaki
英行 佐々木
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 精度の高い周波数信号を出力しながら、その
周波数を高速に切り替え可能な周波数発生装置を提案す
る。 【構成】 入力される制御信号に従って出力周波数を可
変とした発振器14と、出力周波数をモニタしながら、
出力周波数が所望のものとなるように前記制御信号を前
記発振器に出力する第1の発振制御回路(11、12、
20)と、前記制御信号をデータとして記憶する記憶回
路17と、前記発振制御回路による出力周波数のモニタ
を禁止し、所望の出力周波数に対応する前記記憶回路に
記憶されたデータを読みだし、読み出したデータを制御
信号として前記発振器に出力する第2の発信制御回路
(12、20、18、19)とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、例えばFM変調を利
用したFMCWレーダ等に用いられる周波数発生装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】 レーザや電波を利用して車間距離等を
計測し、警戒や自動ブレーキなどを行なう研究や提案が
なされている。電波を用いた距離測定手段の1つとして
所謂FMーCWレーダがある(例えば、特開昭58ー7
2077号)。このFMーCWレーダは、レーザを利用
したものに比べて雨、霧、汚れなどに強い点、距離や相
対速度の測定が直接行なえるなどの利点を持っているた
めに、将来的には有望なセンシング手段となる可能性が
ある。
【0003】図1に、従来の構成になる、FMーCWレ
ーダの原理的な構成を示し、図2にその測定の原理を示
す。 FMーCWレーダの特長は、三角形の形状に周波
数を連続して変調した周波数変調特性出変調された送信
波を送る点にある。そして、このCWとはcontinuance
wave(連続波)を意味する。図1において、1はターゲ
ットの物体である。この物体は自動車の走行制御におい
ては障害物である。10はFMーCWレーダある。この
レーダ10は、図2のような三角形形状の変調特性を有
する信号を発生する周波数シンセサイザ6と、2つの方
向に出力可能な結合器4と、結合器4から電波を出力す
る送信アンテナ2と、ターゲット1からの反射波を受信
する受信アンテナ3と、受信した信号と結合器からの送
信波とをミックスするミキサ5とからなる。受信した信
号をfRで、ミキサ5により検出された送信波と受信波
との周波数差をΔfで表す。
【0004】図2において20は送信波を示す。もしタ
ーゲット1が相対的に移動していないのであれば、22
のような受信波を受信するであろう。この受信波22
は、送信波20に対して、ΔTだけずれてはいるもの
の、変調特性、変調周期Tには差がない。ターゲットま
での距離をRとすれば、簡単な計算から、 ΔT=2R/C となる。変調特性を表す三角波の傾きは既知であるの
で、ターゲット1までの距離Rは簡単に計算することが
できる。相対速度が0のときの受信波22と送信波20
との差を、Δf1で、変調周期をTで、送信波の帯域幅
をΔFで表せば、傾きは2ΔF/Tである。
【0005】一方、ターゲット1とレーダ10とが互い
に相対速度を有している場合には、ドップラー効果によ
り受信波の周波数は図2の21のような周波数特性を有
するはずである。即ち、相対速度が0のときの受信波2
2に比して、受信波21は周波数差Δf2だけシフトし
ているはずである。ミキサ5からの出力、即ち、送信波
T20と受信波R21との差成分を、ΔfTR1、ΔfTR2
とすれば、 ΔfTR1=Δf1ーΔf2 ΔfTR2=Δf1+Δf2 ∴Δf1=(ΔfTR1+ΔfTR2)/2 Δf2=(ΔfTR2ーΔfTR1)/2 また、送信波(受信波)の傾きは2ΔF/T=Δf1
ΔTであるから、ΔT=2R/Cを変形することによ
り、 R=(T・C・Δf1)/(4・ΔF) V=(C・Δf2)/(2・fC) 替えられる。ここで、fCは中心周波数、Cは電波の速
度、、Tは変調周期である。このようにして、レーダ1
0からターゲット1までの距離Rと相対速度差Vとが求
めることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】さてFMCWレーダ等
では、図2に示すように、発振器からの出力周波数を高
速で変更する必要がある。ところで、かかる発振器には
PLL(フェーズドロックループ)を適用しているのが
普通である。即ちPLLを用いた周波数シンセサイザは
基準信号の出力源に水晶発振器などの安定で精度の良い
ものを選べば、そのシンセサイザからの出力は安定で精
度の良いものとなる。
【0007】PLLを用いた周波数シンセサイザは出力
周波数をモニタし、この出力と基準周波数との位相差を
検出してフィードバック制御を行なうのが普通であるか
ら、周波数を変更すると、フィードバック制御が安定す
るまで(即ち、ロック状態になるまで)に時間がかかる
のが普通である。従って、従来の周波数シンセサイザ
は、例えば、上述のFMCWレーダ等のような周波数が
高速で変更される用途には不向きであると言える。
【0008】そこで、本発明は出力周波数を、精度の高
い周波数信号を、高速で変更可能な周波数発生装置を提
案することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】及び
【作用】上記課題を達成するための本発明は、入力され
る制御信号に従って出力周波数を可変とした発振器と、
出力周波数をモニタしながら、出力周波数が所望のもの
となるように前記制御信号を前記発振器に出力する第1
の発振制御回路と、前記制御信号をデータとして記憶す
る記憶回路と、前記発振制御回路による出力周波数のモ
ニタを禁止し、所望の出力周波数に対応する前記記憶回
路に記憶されたデータを読みだし、読み出したデータを
制御信号として前記発振器に出力する第2の発信制御回
路とを具備する。
【0010】第1の発信制御回路が動作するときはフィ
ードバック制御動作となり、第2の制御回路が動作する
ときはオープンループ制御となる。オープンループは高
速の周波数変更ができるうえ、その基となるデータはフ
ィードバック制御時に記憶したものであるから精度は高
い。
【0011】
【実施例】以下添付図面を参照しながら本発明を所謂F
MCWレーダ(例えば、図1のレーダ)の周波数シンセ
サイザ回路に適用した実施例について詳述する。図3は
図1の周波数シンセサイザ回路の詳細なブロック図であ
る。このシンセサイザ回路はVCO(voltage controlle
d oscillator)14を有し、このVCO14からの出力
が図1の結合器4に送られる。周知のようにVCOは外
部からの制御電圧によりその発信周波数f0が変わる。
この実施例では、制御電圧はCPU12が出力するデー
タがD/A16によりD/A変換されて、更にLPF1
5により抽出されたその低域成分である。VCO14か
らの出力は分周器13に入力される。分周器13は、C
PU12から出力されたスケールファクタNに応じて、
周波数f0/Nを出力する。
【0012】10は基準の周波数frefを有する信号を
発生する発振器(例えば水晶発振器からなる)であり、
この信号は位相差検出器Δφ11に入力される。Δφ1
1は、基準信号と分周器13からのf/Nとの位相差を
検出する。この位相差ΔφはCPU12に入力され、C
PUは位相差がゼロもしくは所定値になるように、D/
A16に対して制御データDATAを出力する。即ち、
位相差検出器11とCPU12とD/A16とLPF1
5とVCO14と分周器13とは、基準周波数fref
対しVCOから出力されるfが所定の位相差をもつよう
に、即ち、fが基準周波数に対して整数倍の周波数を有
し、しかも位相的に同期した信号となるようなフィード
バック制御回路を構成している。
【0013】CPU12が出力する制御データDATA
とスケールファクタNはRAM17に記憶される。RA
M17は、図4に示されているように、アドレスの0番
地から順にスケールファクタNとそれと対になる制御デ
ータDATAとを記憶する。図5に従ってRAM17の
アドレッシングについて説明する。RAM17の容量を
mワードとする。図5は実施例のシンセサイザをFMC
Wに用いたときの周波数変化を示したものである。FM
CWに用いればその出力周波数は図5に示すようにリニ
アに変化する。そこで、半周期をm等分し、m=0のと
きの周波数f 0がVCO14から出力されるようなファ
クタN0と制御データDATA0との組み合わせを、RA
M17を0番地に記憶する。次に、m=1の時の周波数
1に対応するファクタN1と制御データDATA1の組
み合わせをRAM17の1番地に記憶する。m=2の時
の周波数f2に対応するファクタN2と制御データDAT
2の組み合わせをRAM17の2番地に記憶する。こ
の記憶操作をm個のサンプリングについて行なう。
【0014】本実施例の特徴は、高速でシンセサイザを
駆動するときは、PLLのフィードバック制御を使わず
にオープン制御を使う点にある。即ち、高速モードのと
きは、スイッチ20をカウンタ19側にする。このカウ
ンタ19にはクロック回路18からのクロックを計数す
る。このクロック回路18のクロック周期は次のように
して決定する。図5において、1周期をTとすると、時
間T/2の間にm個のクロックが発生すればよい。この
ようにすると、クロックが1つ発生すると、カウンタ1
9の出力は1となり、更に2つ目のクロックが発生する
とカウンタの値は2となる。これらのカウンタの値は二
進値に変換されてRAM17のアドレスに入力される。
すると、クロックがm個発生すると、RAM17から
は、VCO14からは図5の三角形の前半部分(時間幅
T/2)の様な周波数分布の信号が発生するように、制
御データDATAが出力される。図5の三角形の後半部
分の様な周波数分布の信号を発生させるためには、CP
U12はカウンタ19のアップカウントとダウンカウン
トとを制御する制御信号U/Dを1から0に変更すれば
よい。
【0015】かくして、CPU12がスイッチ20を切
り替え、更に、RAM17を読みだしモード(制御信号
R/Wを1)にし、また制御信号U/Dを切り替え制御
するれば、シンセサイザは図6に示す回路と等価な動作
を行なう。図6の回路は、PLL方式を用いていず、そ
のために高速に周波数の切り替えが可能となる。ところ
でPLLl回路は温度条件等の環境の変化に敏感に反応
する。換言すれば、一旦RAM17にファクタNと制御
データDATAを記憶しても環境条件が変わればその内
容を更新する必要がでてくることになる。かかる場合
は、前述したように、CPU12が、スイッチ20をR
AM17と接続されるように切り替え、更に、RAM1
7を書き込みモード(制御信号R/Wを0)にし、また
制御信号U/Dを切り替え制御するれば、RAM17の
データは更新される。
【0016】次に、かかるシンセサイザ回路のFMCW
以外への適用の可能性について説明する。FMCWに適
用する場合はその出力は図5のようにならなくてはなら
ないから、図4のようなデータをRAM17に格納すれ
ばよかった。これは周波数の変化がリニアであるから、
そのリニアな変化はカウンタの計数に直接対応するから
である。周波数の変化が任意な場合には、CPU12が
直接RAM17をアクセスする必要がある。そして、R
AM17にデータを格納する手法も変えなくてはならな
い。即ち、図7に示すように、RAM17のアドレッシ
ングを要求周波数値を用いるのである。周波数値がアド
レスデータとして用いることができない場合には、周波
数を適当に量子化すればよい。図7において、RAM1
7を書き込みモードに設定した場合には、要求周波数が
0の時は、そのときのファクタN0と制御データDAT
0をRAM17のf0に対応する番地に書き込み、要求
周波数がf1の時は、そのときのファクタN1と制御デー
タDATA1をRAM17のf1に対応する番地に書き込
み、要求周波数がf2の時は、そのときのファクタN2
制御データDATA2をRAM17のf2に対応する番地
に書き込むようにする。オープン制御の時は、前記実施
例と同じように、RAM17を読みだしモードに変更す
ればよい。このように変形すると、CPU12が所望の
周波数でVCOを駆動することができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、入力さ
れる制御信号に従って出力周波数を可変とした発振器
と、出力周波数をモニタしながら、出力周波数が所望の
ものとなるように前記制御信号を前記発振器に出力する
第1の発振制御回路と、前記制御信号をデータとして記
憶する記憶回路と、前記発振制御回路による出力周波数
のモニタを禁止し、所望の出力周波数に対応する前記記
憶回路に記憶されたデータを読みだし、読み出したデー
タを制御信号として前記発振器に出力する第2の発信制
御回路とを具備する事を特徴とする。
【0018】第1の発信制御回路が動作するときはフィ
ードバック制御動作となり、第2の制御回路が動作する
ときはオープンループ制御となる。オープンループは高
速の周波数変更ができるうえ、その基となるデータはフ
ィードバック制御時に記憶したものであるから精度は高
い。高速に周波数の切り替えが可能となる。しかもその
周波数は事前にPLL方式で決定したデータに基づいて
いるものなので、周波数精度は高い。
【0019】また、更に、記憶回路に記憶されたデータ
を更新することにより、経年変化にも耐ええる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術にかかるFMーCWレーダの構成を
示すブロック図。
【図2】 図1のレーダの動作を説明するグラフ図。
【図3】 本発明の実施例にかかる周波数シンセサイザ
の構成を示すブロック図。
【図4】 図3のRAM17に格納される各種データの
構成を説明する図。
【図5】 本実施例の動作原理を説明する図。
【図6】 図1の装置がオープンループモードで動作す
るときの回路の等価回路の図。
【図7】 他の実施例におけるRAM17の格納データ
の構造を説明する図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力される制御信号に従って出力周波数
    を可変とした発振器と、 出力周波数をモニタしながら、出力周波数が所望のもの
    となるように前記制御信号を前記発振器に出力する第1
    の発振制御回路と、 前記制御信号をデータとして記憶する記憶回路と、 前記発振制御回路による出力周波数のモニタを禁止し、
    所望の出力周波数に対応する前記記憶回路に記憶された
    データを読みだし、読み出したデータを制御信号として
    前記発振器に出力する第2の発信制御回路とを具備する
    周波数発生装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の周波数発生装置におい
    て、前記第1と第2のいずれかの発振制御回路を選択す
    る回路し、所定のタイミングで前記第1の発振制御回路
    を動作させて、前記制御信号を前記記憶回路内のデータ
    を更新する事を特徴とする周波数発生装置。
JP4077384A 1992-03-31 1992-03-31 周波数発生装置 Withdrawn JPH05284019A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09113606A (ja) * 1995-09-15 1997-05-02 Raytheon Co アナログ・デジタル変換システム
JP2004506906A (ja) * 2000-08-16 2004-03-04 レイセオン・カンパニー 自動車用レーダ・システムおよび方法
JP2007298317A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujitsu Ltd 周波数変調回路及びfm−cwレーダ装置並びに通信統合レーダ装置
JP2008072257A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Fujitsu Ltd 位相同期発振器及びその制御方法

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Effective date: 19990608