JPH07301669A - Ｆｍ−ｃｗレーダの性能検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＭ−ＣＷレーダの測距性能を容易に確認す
る。 【構成】 発振器４が、或る想定距離に対応する周波数
ｆｒの信号を出力するように設定され、この信号と、Ｆ
Ｍ−ＣＷレーダ５０からの送信信号（周波数ｆｏ）と
が、ミキサ３において混合される。ミキサ３からは周波
数ｆｏを中心に周波数（ｆｏ±ｆｒ）を含む信号が出力
され、増幅器５および減衰器６を介してＦＭ−ＣＷレー
ダ５０に供給される。ＦＭ−ＣＷレーダ５０内のミキサ
においては、この信号と上記送信信号とが混合され、
「ｆｏ±（ｆｏ±ｆｒ）」なる周波数を有する信号が得
られる。そして、この信号がローパスフィルタを通して
距離周波数ｆｒのみを含む信号として抽出され、距離が
検出される。この検出結果と想定距離とが合致すれば、
正しい測距が行われたことになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送信信号と目標物から
の反射信号とのビート信号を検出することにより該目標
物までの距離を検出するＦＭ−ＣＷレーダの測距性能を
確認するために用いられるＦＭ−ＣＷレーダの性能検査
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＷ（無変調連続波）レーダの送信信号
に周波数（ＦＭ）変調をかけたＦＭ−ＣＷレーダが知ら
れている。図５は、ＦＭ−ＣＷレーダ５０により目標物
６０に対して電波の送受信が行われる様子を示してい
る。同図において、ＦＭ−ＣＷレーダ５０の本体５１か
ら送信用アンテナ５２を介して目標物６０に向けて放射
された送信信号は、該目標物６０により反射され、反射
信号が受信用アンテナ５３を介して本体５１に受信され
る。

【０００３】図６は、係るＦＭ変調を三角波で行う場合
において、目標物が静止している（または、そう見なす
ことができる）場合の送信信号（実線イ）と反射信号
（破線ロ）との関係を示すグラフであり、縦軸は周波
数、横軸は時間である。目標物６０が送信アンテナ５２
から距離Ｒのところにあるとすると、反射信号は送信信
号を送信してから時間ｔ（＝２Ｒ／ｃ、ｃは光速度）だ
け遅れて受信される。ここで、送信周波数と反射周波数
との差であるビート周波数ｆｒは、ＦＭ信号の変調周波
数をｆｍ、ＦＭ変調による周波数偏移幅をΔＦとする
と、次式（１）に示すように、距離Ｒにのみ依存して変
化する。従って、ビート周波数ｆｒを検出すれば距離Ｒ
が求められる。よって、以後、この周波数ｆｒを「距離
周波数」と呼ぶ。 ｆｒ＝（４・Ｒ・ｆｍ・ΔＦ）／ｃ ……（１）

【０００４】ところで、ＦＭ−ＣＷレーダの設計・製作
を行う場合、従来から、測距性能の確認をするために以
下のような方法が用いられている。 実在の目標物に電波を放射する。すなわち、前掲図５
と同じ状態において性能検査を行う。 ＦＭ−ＣＷレーダからの送信信号を受信した後、所定
時間遅延させて放射する送受信手段を設ける。 図７に、の送受信手段の構成例を示す。図７におい
て、７１は受信アンテナ、７２は送信アンテナである。
７３は、受信アンテナ７１と送信アンテナ７２の間に配
設され、受信アンテナ７１が受信した信号を、所定の距
離Ｒに相当する所定時間遅延させて送信アンテナ７２に
供給する遅延線（ディレイ・ライン）である。遅延線７
３は、同軸ケーブル、導波管等により形成され、その長
さ（ディレイ長）をスライダックにより数段階に切換え
られるようになっている。また、位相のずれを調整する
ための位相調整器も設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遠・近
距離に係わらず仕様上測距可能な範囲にわたってＦＭ−
ＣＷレーダの測距性能を確認するには、上記の方法の
場合、目標物６０までの物理的距離を変更する必要があ
る。この場合、手間がかかる上に、正確な性能確認が困
難であったり、確認のできない距離範囲が出てくる可能
性がある。一方、上記の方法の場合、遅延線７３の長
さを伸縮する必要があるが、上述したように数段階の変
更しか行えないので、同様に性能確認が不十分になる可
能性がある。

【０００６】また、ＦＭ−ＣＷレーダには、目標物の近
くの反射物体（例えば、飛行する目標物の下の海面等）
からの反射信号による信号（クラッタ）を、その周波数
の違いから抑圧することが要求されるが、の方法の場
合、このような性能検査を行うことはできない。本発明
は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、机上に
おいてＦＭ−ＣＷレーダの多様な測距性能を容易に確認
することができるＦＭ−ＣＷレーダの性能検査装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、任意の目標物へ周波数変調
をかけた送信信号を送信し、該送信信号と前記目標物か
らの反射信号とのビート信号に基づいて該目標物までの
距離を検出するＦＭ−ＣＷレーダの性能検査装置であっ
て、前記ＦＭ−ＣＷレーダから前記目標物までの距離に
一意的に対応する距離周波数を有する信号を出力する発
振手段と、前記ＦＭ−ＣＷレーダが出力する送信信号を
受信する受信手段と、前記受信手段が受信したＦＭ−Ｃ
Ｗレーダの送信信号と前記発振手段が出力する距離周波
数の信号とを混合して中間周波信号を出力する混合手段
と、前記混合手段が出力する中間周波信号を前記ＦＭ−
ＣＷレーダに送信する送信手段とを具備することを特徴
としている。また、請求項２記載の発明においては、前
記受信手段および前記送信手段は、それぞれ有線伝送路
を介して前記ＦＭ−ＣＷレーダと信号の送受信を行うこ
とを特徴としている。

【０００８】

【作用】請求項１記載の構成によれば、ＦＭ−ＣＷレー
ダから送信された送信信号と、発振手段から出力された
距離周波数を有する信号とが混合手段により混合され、
中間周波信号が出力される。この中間周波信号は送信手
段によりＦＭ−ＣＷレーダに送信される。ＦＭ−ＣＷレ
ーダは、上記送信信号と目標物からの反射信号、すなわ
ち、前記送信手段から供給される信号とのビート信号に
基づいて該目標物までの距離を検出する。これにより、
実際に目標物に電波を放射することなく、目標物までの
距離を様々に設定して、ＦＭ−ＣＷレーダの測距性能を
確認する性能検査を行うことができる。また、請求項２
記載の構成によれば、ＦＭ−ＣＷレーダと上記構成によ
る性能検査装置との信号のやりとりは有線伝送路を介し
て行われるので、ＦＭ−ＣＷレーダにおける無線送受信
に関する因子を除去し、距離の検出処理部分により着目
した性能検査を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。 ＜§１．第１の実施例＞図１は、本発明の第１の実施例
におけるＦＭ−ＣＷレーダの性能検査装置の構成を示す
図である。同図において、図５と共通するＦＭ−ＣＷレ
ーダ５０に関する部分には同一の符号を付し、その説明
を省略する。以下、性能検査装置１０の構成について説
明する。

【００１０】図１において、１は受信アンテナ、２はア
イソレータ、３はミキサである。４は、図示しない調整
つまみを操作することにより、所定範囲における任意の
周波数を有する信号を出力可能な可変周波数発振器であ
り、上式（１）に基づいて、所定の距離Ｒに対応した距
離周波数ｆｒを有する信号（以下、距離信号と呼ぶ）を
出力するように調整することができる。

【００１１】上記ミキサ３は、アイソレータ２を介して
供給される信号と、発振器４から供給される距離信号と
を混合し、中間周波信号Ｓi1を出力する。ところで、通
常のミキサの使用方法においては、２つの入力端から入
力される２つの入力信号の周波数が高く、１つの出力端
から出力される信号の周波数は比較的低くなるので、ミ
キサ３の出力信号用の回路は入力信号用の回路の周波数
特性に比べて帯域幅が半分程度の周波数特性を有してい
る。また、上記２つの入力端と１つの出力端とは、ミキ
サ３内部の回路構成により、出力端を入力端として、あ
るいは入力端を出力端として入れ替えて使用することが
可能になっている。本実施例においては、上記周波数特
性の帯域幅が狭い出力信号用の回路を発振器４からの低
周波数（ｆｒ）信号の入力用に使用して低周波数域から
の変調特性を良くしている。

【００１２】また、図１において、増幅器５は、中間周
波信号Ｓi1を所定の利得で増幅して出力する。減衰器６
は、増幅器５の出力信号を、あらかじめ設定された減衰
率分減衰して出力する。この減衰率は、場合に応じて任
意に設定できるようになっている。また、７は、減衰器
６の出力信号Ｓi1’を疑似反射信号として送信する送信
アンテナである。

【００１３】次に、図２は、ＦＭ−ＣＷレーダ５０の本
体５１に設けられたＲＦ部の構成を示す図である。図２
において、５４は、周波数ｆｃの連続波を出力する発振
器である。周波数ｆｃとしては、例えば８〜１２ＧＨｚ
程度が選択される。５５は、周波数ｆｃの信号を偏移幅
ΔＦだけ、周期「１／ｆｍ」において掃引して出力する
ＦＭ変調器、また、５６は図６の送信信号イを送信する
ＦＭ送信器である。５７はミキサであり、ＦＭ送信器５
６において分配された送信信号と受信アンテナ５３を介
して供給される上記中間周波信号Ｓi1’とを混合し、中
間周波信号Ｓi2を出力する。また、５８は、所定低域範
囲の周波数成分のみを通過させるローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）である。

【００１４】次に、この実施例の動作を上記図１および
図２を参照して説明する。操作者により、発振器４の発
振周波数（距離周波数ｆｒ）が設定され、性能検査装置
１０が動作可能な状態でＦＭ−ＣＷレーダ５０を動作状
態にすると、送信アンテナ５２からＦＭ変調された送信
信号（任意の時間における周波数をｆｏとする）が送信
される。この送信信号が性能検査装置１０の受信アンテ
ナ１で受信され、アイソレータ２を介してミキサ３に供
給されると、ミキサ３においては、該アイソレータ２か
ら供給された信号と発振器４から供給される信号とが混
合され、図３に示すスペクトラムを有する出力信号が得
られる。

【００１５】図３において、横軸は周波数、縦軸は出力
信号のレベル（ｄＢｍ）であり、周波数ｆｏを中心とし
て周波数ｆｏ±ｆｒを含む信号が出力されることがわか
る。前述した図６の実線イが周波数ｆｏの送信信号に対
応するが、同図６の破線ロが周波数「ｆｏ−ｆｒ」の信
号成分、また、一点鎖線ハが周波数「ｆｏ＋ｆｒ」の信
号成分にそれぞれ相当している。

【００１６】これら３つの周波数成分を含む中間周波信
号Ｓi1は、増幅器５および減衰器６を介して適切なレベ
ルに増幅された後、疑似反射信号Ｓi1' として送信アン
テナ７から送信される。これにより、この疑似反射信号
Ｓi1' が受信アンテナ５３によって受信され、図２に示
すＦＭ−ＣＷレーダ５０のミキサ５７に供給される。ミ
キサ５７においては、この信号Ｓi1' と、ＦＭ送信器５
６から分配された上記送信周波数ｆｏを有する信号とが
混合され、 ｆｏ±（ｆｏ±ｆｒ） ……（２） なる周波数を有する信号、すなわち、下式（３），
（４）により得られる複数の周波数成分を含む中間周波
信号Ｓi2が得られる。 ｆｏ±（ｆｏ＋ｆｒ）＝（２ｆｏ＋ｆｒ），−ｆｒ ……（３） ｆｏ±（ｆｏ−ｆｒ）＝（２ｆｏ−ｆｒ），＋ｆｒ ……（４）

【００１７】そして、この中間周波信号Ｓi2はＬＰＦ５
８に供給され、上記複数の周波数のうち、最終的には低
周波数成分である周波数ｆｒのみを含む信号が出力され
る。ＦＭ−ＣＷレーダ５０は、この周波数ｆｒを有する
信号から、式（１）に基づいて距離情報を得ることがで
き、このようにして検出された距離情報と、発振器４の
発振周波数（距離周波数ｆｒ）に対応した距離Ｒとが一
致すれば、このＦＭ−ＣＷレーダ５０は距離Ｒを正しく
検出することができたことが確認される。仮に、検出さ
れた距離情報とあらかじめ仮定した距離Ｒとの間に無視
できない差が生じた場合、ＦＭ−ＣＷレーダ５０におけ
るＲＦ部その他いずれかの部分の機能が不十分である可
能性が大となる。

【００１８】以上説明した動作と同様にして、操作者は
長・短様々な距離を仮定して発振器４の発振周波数を適
宜設定し、各距離に対する測距性能の検査を行うことが
できる。そして、測距性能が十分ではないと推察される
場合には、各部分の設計見直し等の処置を行うようにす
ることにより、ＦＭ−ＣＷレーダの製品としての信頼性
を高めることができる。

【００１９】また、発振器４から出力される信号の周波
数（距離周波数ｆｒ）を例えば周波数ｆａの変調信号に
よりＡＭ変調させて出力することにより、周波数ｆａに
相当する外乱（上述したクラッタ等の背景反射、妨害波
等）を仮定した信号をミキサ３に供給し、ＦＭ−ＣＷレ
ーダ５０が係る外乱を抑圧した正しい測距を行えるか否
かを確認することが可能である。

【００２０】＜§２．第２の実施例＞図４は、本発明の
第２の実施例によるＦＭ−ＣＷレーダの性能検査装置の
構成を示す図である。同図において、図１各部と共通す
る部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図
４において、Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ有線（同軸ケーブ
ル、導波管等）による信号ラインである。すなわち、図
１と比較して明かなように、本実施例は、ＦＭ−ＣＷレ
ーダと性能検査装置との信号の送受信を、送受信アンテ
ナを介して無線で行う代わりに、信号ラインＬ１および
Ｌ２を介して有線で行うものである。それ以外の構成お
よび動作は第１実施例と同様であり、ここでは説明を省
略する。この場合、ＦＭ−ＣＷレーダの無線送受信に係
る因子を除去した性能検査が行われるので、距離信号お
よび外乱信号等の信号処理部分の性能に着目した性能検
査を行うことができる。

【００２１】また、以上説明した各実施例による性能検
査装置においては、ＦＭ−ＣＷレーダの送信信号がアイ
ソレータ２を介して直接ミキサ３に供給されるので、該
送信信号に相当する高周波（ｆｏ）信号を出力する局部
発振器等を必要としない。従って、係る高周波信号用の
局部発振器を設けた場合のように送信信号の周波数変動
を考慮する必要はなく、また、回路構成が簡単になると
いう効果がある。

【００２２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、机上においてＦＭ−ＣＷレーダの多様な測距性能を
容易に確認することができる。よって、ＦＭ−ＣＷレー
ダの設計・製作を効率良く行うことができる。また、Ｆ
Ｍ−ＣＷレーダとの信号の送受信を有線伝送路を介して
行う場合は、ＦＭ−ＣＷレーダの無線送受信に関する因
子を除去し、距離の検出処理部分により着目した性能検
査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるＦＭ−ＣＷレーダ
の性能検査装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１におけるＦＭ−ＣＷレーダのＲＦ部の構成
を示すブロック図である。

【図３】同実施例における、ミキサ３の出力信号のスペ
クトラムを示す図である。

【図４】本発明の第２実施例におけるＦＭ−ＣＷレーダ
の性能検査装置の構成を示すブロック図である。

【図５】ＦＭ−ＣＷレーダの測定方法、および従来の性
能検査方法を説明する図である。

【図６】ＦＭ−ＣＷレーダにおける送信信号と受信信号
の関係を示す図である。

【図７】従来の別の性能検査方法（装置）を説明する図
である。

【符号の説明】

１ 受信アンテナ（受信手段） ３ ミキサ（混合手段） ４ 発振器（発振手段） ７ 送信アンテナ（送信手段） Ｌ１，Ｌ２ 信号ライン（有線伝送路）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の目標物へ周波数変調をかけた送信
   信号を送信し、該送信信号と前記目標物からの反射信号
   とのビート信号に基づいて該目標物までの距離を検出す
   るＦＭ−ＣＷレーダの性能検査装置であって、 前記ＦＭ−ＣＷレーダから前記目標物までの距離に一意
   的に対応する距離周波数を有する信号を出力する発振手
   段と、 前記ＦＭ−ＣＷレーダが出力する送信信号を受信する受
   信手段と、 前記受信手段が受信したＦＭ−ＣＷレーダの送信信号と
   前記発振手段が出力する距離周波数の信号とを混合して
   中間周波信号を出力する混合手段と、 前記混合手段が出力する中間周波信号を前記ＦＭ−ＣＷ
   レーダに送信する送信手段とを具備することを特徴とす
   るＦＭ−ＣＷレーダの性能検査装置。
2. 【請求項２】 前記受信手段および前記送信手段は、そ
   れぞれ有線伝送路を介して前記ＦＭ−ＣＷレーダと信号
   の送受信を行うことを特徴とする請求項１記載のＦＭ−
   ＣＷレーダの性能検査装置。