JPH08248124A

JPH08248124A - Ｆｍｃｗレーダ装置

Info

Publication number: JPH08248124A
Application number: JP7079646A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Sayana; 智昭佐梁
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-03-11
Filing date: 1995-03-11
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JP2655127B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＦＭＣＷレーダ装置におけるイメージ帯域に
よって生ずる雑音を低減し、かつ他のレーダ装置からの
混信を抑制する。【構成】受信波入力と、９０度ハイブリッドによって
それぞれ９０度位相が相違された局発信号を第１、第２
のミキサ９Ａ，９Ｂにおいて混合し、それぞれビート周
波数信号を出力させ、各信号を増幅し、ＡＤ変換した上
でそれぞれ第１及び第２のＦＦＴ回路１２Ａ，１２Ｂに
おいてフーリエ変換し、かつ各ＦＦＴ回路から得られる
実数部と虚数部の値に基づいて対象物の距離と速度を演
算処理部１３において演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波及びミリ波を
用いたレーダ装置に関し、特に連続波信号を周波数変調
したＦＭＣＷ方式のレーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーダ装置では、移動体にむけて
マイクロ波及びミリ波を送り、移動体から戻ってくる反
射波のドップラーシフト分またはビート周波数成分を検
出して移動体までの距離及び移動体と相対速度を測定す
るものである。図４に従来から知られるＦＭＣＷ変調を
利用したレーダ装置の構成図を示す。電圧制御発振器
（ＶＣＯ部）１に変調信号発生器６からの三角波変調信
号を入力することで送信中心周波数に対して三角波ＦＭ
変調が掛けられ、この変調された送信信号がＲＦ増幅部
２で増幅され、方向性結合器３、サーキュレータ４を通
りアンテナ部５から移動体に向けて送波される。移動体
で反射した受信波は、アンテナ部５で受信されサーキュ
レータ部４によってミキサー部９に分岐される。

【０００３】このミキサー部９には前記方向性結合器３
から取り出された送信波と同じ周波数信号が局発信号と
して入力されており、受信波はこの局発信号と混合され
ることにより送信波との差周波数に相当するビート周波
数に変換される。このビート信号は低周波増幅器１０に
よって増幅され、ＡＤ変換器１１によりＡＤ変換された
後、ＦＦＴ回路１２においてビート周波数のスペクトル
分析を行うフーリエ変換が行われ、その出力がマイクロ
プロセッサからなる演算処理部１３に入力され、ここで
距離と速度が演算され、出力される。

【０００４】なお、三角波変調を掛けた場合、出力であ
るビート信号は図５に示す様に変調周期の半分の時間毎
に周波数が変化し移動体の距離Ｒ及び速度Ｖは、周波数
を高くするスイープ時に検出されるビート周波数成分を
ｆｕ、周波数を低くするときのスイープ時に検出される
ビート周波数成分をｆｄとするとき、次式により算出す
ることができる。Ｒ＝｛（Ｔｍ・Ｃ）／（４・ΔＦ）｝｛（ｆｕ＋ｆｄ）／２｝ …（１）Ｖ＝（Ｃ／２ｆｏ）｛（ｆｕ−ｆｄ）／２｝ …（２）ここでＣは光速、ΔＦは最大周波数偏移、Ｔｍは三角波
変調の周期、ｆｏは送信中心周波数である。なお図中で
Ｗ１は送信波、Ｗ２は受信波を示す。

【０００５】この従来のＦＭＣＷレーダ装置では、出力
のビート信号をδｆとすると送信波である局発信号ｆＬ
Ｏより低い周波数ｆ１＝ｆＬＯ−δｆと、高い周波数ｆ
２＝ｆＬＯ＋δｆの信号がミキサーによって同時にダウ
ンコンバートされ、周波数を高くするスイープ時には低
い周波数ｆ１、周波数を低くするスイープ時には高い周
波数成分ｆ２が所望の受信周波数成分であり、他の信号
はいわゆるイメージ信号であり雑音成分であり干渉波と
なる。このため特に、距離が遠い場所を検出する場合は
受信レベルが低くなりとイメージ帯域による雑音分だけ
距離検出能が下がることになる。また、近くに他のレー
ダ等がある場合はイメージ帯域分だけ混信の可能性が大
きくなる。

【０００６】この後者の問題である他のレーダからの混
信の影響を防ぐために例えば特開平５−２９７１２２号
公報や特開平５−２９０９４７号公報では、妨害波を受
けた場合、妨害波を認識し、結果出力から削除する方法
や妨害波の影響を信号処理で補正する方法が提案されて
いる。しかしながら、これらの妨害波を受けた後にその
データ処理をする場合では妨害の確率が高くなると頻繁
にデータ処理を行い、また、削除されるデータが増える
ため的確なタイミングで必要な情報を得ることが困難に
なる。

【０００７】したがって、前者のイメージ帯域における
雑音を低減することが要求され、同時にイメージ帯域を
抑圧すれば後者の混信の確率を下げる上でも有効とな
る。このため、アンテナからの入力受信信号を２つの異
なるミキサーにおいてそれぞれ９０度位相の異なる局発
信号と混合してビート周波数を得ることが考えられる。
このときの各ミキサーからの出力信号はそれぞれ９０度
位相のずれた信号が現れるが、局発信号より高い周波数
と低い周波数ではその位相のずれかたが逆転するため、
出力信号を更に９０度ずらせて合成するとミキサー出力
周波数は同じではあるが、信号波形は局発信号の上下で
位相が異なるため、打ち消す信号と重なり強め合う信号
になり、イメージ帯域成分を抑圧することが可能とな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成は無線通信回路としてはよく用いられる回路構
成であるが、出力周波数の低い回路では９０度位相の異
なる局発信号を生成するための９０度ハイブリッドを製
造するのが困難であるため、あまり用いられない。特
に、ＦＭＣＷ変調を用いたレーダ装置では所望の受信帯
域が三角波周波数変調の状態によって受信入力周波数と
局発周波数の上下が異なるため、ミキサー出力側には固
定の９０度ハイブリッドでは前記したような構成を実現
することはできない。このため、従来技術をそのまま用
いてイメージ抑圧を行うことはできないのが実情であ
る。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、ミキサーにおいて生じ
るイメージ帯域を抑圧してイメージ帯域の雑音を低減
し、かつイメージ帯域における他のレーダ装置からの混
信を抑制することを可能にしたＦＭＣＷレーダ装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のＦＭＣＷレーダ
装置は、受信波入力とそれぞれ９０度位相の異なる局発
信号を入力してビート周波数信号を出力する第１及び第
２のミキサーと、これら第１及び第２のミキサーの出力
をそれぞれフーリエ変換する第１及び第２のＦＦＴ回路
と、これら第１及び第２のＦＦＴ回路から得られる値に
基づいて対象物の距離と速度を演算する演算処理部とを
備える。

【００１１】また、本発明は、受信波入力をそれぞれ９
０度位相の異なる信号に分波する９０度ハイブリッド
と、分波された受信波入力と局発信号をそれぞれ入力し
てビート周波数信号を出力する第１及び第２のミキサー
と、これら第１及び第２のミキサーの出力をそれぞれフ
ーリエ変換する第１及び第２のＦＦＴ回路と、これら第
１及び第２のＦＦＴ回路から得られる値に基づいて対象
物の距離と速度を演算する演算処理部とを備える構成と
する。

【００１２】ここで、演算処理部は、ＦＭＣＷ変調の三
角波周波数が高くなる掃引時に、前記第１及び第２のＦ
ＦＴ回路の各対向する実数部と虚数部の和、及び虚数部
と実数部の和をそれぞれ演算し、かつこれらのスペクト
ル解析を行ってそのピーク周波数を得る処理と、ＦＭＣ
Ｗ変調の三角波周波数が低くなる掃引時に前記第１及び
第２のＦＦＴ回路の各対向する実数部と虚数部の差、及
び虚数部と実数部の差をそれぞれ演算し、かつこれらの
スペクトル解析を行ってそのピーク周波数を得る処理
と、これらの処理により得られた各ピーク周波数に基づ
いて対象物の距離、速度の演算を行う構成とする。

【００１３】

【作用】２つのミキサー出力信号である９０度位相の異
なるビート周波数信号に対してそれぞれＦＦＴ演算を行
ってから各信号の実数部と虚数部の和と差をとり、スペ
クトル解析を行ってピーク周波数を演算する。この際、
三角波周波数変調の送信出力の周波数を上げる掃引時と
周波数を下げる掃引時とで演算を切り替えることにより
所望の受信帯域を選択し、イメージ帯域の抑圧を図るこ
とが可能となり、イメージ帯域の雑音を低下させ、かつ
他のレーダーからの混信を抑圧することが可能となる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の構成を示しており、図
４に示した従来のＦＭＣＷレーダ装置と等価な部分には
同一符号を付してある。すなわち、電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ部）１に変調信号発生器６からの三角波変調信号を
入力することで送信中心周波数に対して三角波ＦＭ変調
が掛けられ、この変調された送信信号がＲＦ増幅部２で
増幅され、方向性結合器３、サーキュレータ４を通りア
ンテナ部５から移動体に向けて送波される。移動体で反
射した受信波は、アンテナ部５で受信されサーキュレー
タ部４によって取り出され、同相分岐回路７によって二
分岐される。

【００１５】一方、前記前記方向性結合器３から取り出
された送信波と同じ周波数信号は９０度ハイブリッド８
を介してそれぞれ９０度位相の異なる振幅の等しい２つ
の局発信号として出力される。そして、これら２つの局
発信号と前記同相分岐回路７によって分岐された受信波
はそれぞれ個別に設けたミキサー９Ａ，９Ｂに入力さ
れ、ここで混合されて各ミキサー９Ａ，９Ｂからビート
周波数が出力される。この出力はそれぞれ増幅器１０
Ａ，１０Ｂにおいて増幅され、ＡＤ変換器１１Ａ，１１
ＢにおいてＡＤ変換され、ＦＦＴ回路１２Ａ，１２Ｂに
入力される。

【００１６】このＦＦＴ回路１２Ａ，１２Ｂでは高速フ
ーリエ変換が行なわれ、それぞれから実数部と虚数部の
各出力が出力される。これらの実数部出力と虚数部出力
はマイクロプロセッサで構成される演算処理部１３に入
力され、ここで演算処理が行われ、距離と速度の出力が
データとして出力される。この演算処理部１３において
は、三角波周波数変調の掃引に合わせてＦＦＴ回路１２
Ａ，１２Ｂからの各実数部出力と虚数部出力の和、差を
とることによりイメージ周波数を抑圧できる。

【００１７】図２にその処理フローを示す。ここでは、
例えば、ミキサー９Ａの局発信号がミキサー９Ｂの局発
に対し９０度位相が進んでいるように９０度ハイブリッ
ド８を接続したとする。ミキサー９Ａ，９Ｂの各出力を
ＦＦＴ回路１２Ａ，１２Ｂでフーリエ変換した実数部出
力結果をそれぞれ「実数１」，「実数２」とし、虚数部
出力をそれぞれ「虚数１」，「虚数２」とする。

【００１８】そして、三角波周波数変調時で周波数が高
くなる掃引時に、各周波数成分毎に、「実数１」と「虚
数２」の和、「実数２」と「虚数１」の和をとり、かつ
これらの和をそれぞれ実数部、虚数部としてスペクトル
解析を行い、そのピーク周波数をサーチしこれをｆｕと
する。また、三角波周波数変調時で周波数が低くなる掃
引時に、各周波数成分毎に、「実数１」と「虚数２」の
差、「虚数１」と「実数２」の差をとり、かつこれらの
差をそれぞれ実数部、虚数部としてスペクトル解析を行
い、そのピーク周波数をサーチし、これをｆｄとする。
しかる上で、これらの値ｆｕとｆｄを前記式（１），
（２）に代入することで、距離Ｒと速度Ｖを求めること
ができる。

【００１９】このとき、前記した演算を行うことによ
り、周波数が低くなる掃引時には、局発信号より高い信
号成分が受信帯域として得られ、局発信号より低い信号
帯域がイメージ周波数として抑圧されることになる。ま
た、周波数が高くなる掃引時には、局発信号より低い周
波数が受信帯域として得られ、高い周波数がイメージ周
波数として抑圧されることになる。これにより、イメー
ジ帯域における雑音レベルを下げることが可能となり、
かつ混信が生じる確率も低減されることになる。

【００２０】なお、ＦＭＣＷレーダ装置では前記したよ
うにマイクロ波やミリ波を用いるため、９０度ハイブリ
ッドの製造に際しては特に問題は生じない。また、ＦＭ
ＣＷレーダ装置では所望の受信帯域が三角波周波数変調
の状態によって受信入力周波数と局発周波数の上下が異
なるため固定の９０度ハイブリッドの使用はできない
が、前記したように演算処理部での演算処理によってこ
れに対応することができる。

【００２１】ここでは本発明では、入力受信信号から９
０度位相の異なるビート信号を得れはよいため、例えば
図３に示すように、入力受信信号の系に９０度ハイブリ
ッド８を設けて９０度位相が異なる入力受信信号とし、
方向性結合器からの送信波を同相分岐回路７で２分岐し
て局発信号とし、これらをそれぞれミキサー回路９Ａ，
９Ｂに入力してビート周波数を得るようにしてもよい。
なお、図３において、図１と等価な部分には同一符号を
付して詳細な説明は省略する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、それぞれ
９０度位相の異なる局発信号により受信波入力のビート
周波数信号を得るとともに、これらの信号をそれぞれフ
ーリエ変換した上で、得られた値に基づいて対象物の距
離と速度を演算しているので、イメージ帯域を抑圧する
ことが可能となり、イメージ帯域の雑音を低下させ、か
つ他のレーダーからの混信を抑圧することが可能とな
る。

【００２３】また、本発明は、受信波入力を９０度ハイ
ブリッドを用いてそれぞれ９０度位相の異なる信号に分
波し、これを局発信号によりビート周波数信号を得るこ
とによっても、同様にイメージ帯域を抑圧することが可
能となる。

【００２４】本発明は、特に演算処理部においては、三
角波周波数変調の送信出力の周波数を上げる掃引時と周
波数を下げる掃引時とで演算を切り替えることにより所
望の受信帯域を選択してイメージ帯域の抑圧を図ること
が可能となり、前記したイメージ帯域の雑音を低下さ
せ、かつ他のレーダーからの混信を抑圧することが可能
とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＭＣＷレーダ装置の一実施例のブロ
ック構成図である。

【図２】演算処理部における演算フローを説明するため
のフロー図である。

【図３】本発明の他の実施例のブロック構成図である。

【図４】従来のＦＭＣＷレーダ装置の一例のブロック構
成図である。

【図５】ＦＭＣＷレーダ装置における周波数掃引とその
ビート周波数との関係を示す図である。

【符号の説明】

１電圧制御発振器２増幅器３方向性結合器４サーキュレータ５アンテナ部６変調信号発生器７同相分岐回路８９０度ハイブリッド９Ａ，９Ｂミキサー１０Ａ，１０Ｂ増幅器１１Ａ，１１ＢＡＤ変換器１２Ａ，１２ＢＦＦＴ回路１３演算処理部

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】この従来のＦＭＣＷレーダ装置では、出力
のビート信号をδｆとすると送信波である局発信号ｆＬ
Ｏより低い周波数ｆ１＝ｆＬＯ−δｆと、高い周波数ｆ
２＝ｆＬＯ＋δｆの信号がミキサーによって同時にダウ
ンコンバートされ、周波数を高くするスイープ時には低
い周波数ｆ１、周波数を低くするスイープ時には高い周
波数成分ｆ２が所望の受信周波数成分であり、他の信号
はいわゆるイメージ信号であり雑音成分であり干渉波と
なる。このため特に、距離が遠い場所を検出する場合は
受信レベルが低くなるとイメージ帯域による雑音分だけ
距離検出能が下がることになる。また、近くに他のレー
ダ等がある場合はイメージ帯域分だけ混信の可能性が大
きくなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＭＣＷ変調を用いたレーダ装置におい
て、受信波入力とそれぞれ９０度位相の異なる局発信号
を入力してビート周波数信号を出力する第１及び第２の
ミキサーと、これら第１及び第２のミキサーの出力をそ
れぞれフーリエ変換する第１及び第２のＦＦＴ回路と、
これら第１及び第２のＦＦＴ回路から得られる値に基づ
いて対象物の距離と速度を演算する演算処理部とを備え
ることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装置。
【請求項２】送信波を分波して局発信号とし、この局
発信号をそれぞれ９０度位相の異なる局発信号とする９
０度ハイブリッドを備える請求項１のＦＭＣＷレーダ装
置。
【請求項３】ＦＭＣＷ変調を用いたレーダ装置におい
て、受信波入力をそれぞれ９０度位相の異なる信号に分
波する９０度ハイブリッドと、分波された受信波入力と
局発信号をそれぞれ入力してビート周波数信号を出力す
る第１及び第２のミキサーと、これら第１及び第２のミ
キサーの出力をそれぞれフーリエ変換する第１及び第２
のＦＦＴ回路と、これら第１及び第２のＦＦＴ回路から
得られる値に基づいて対象物の距離と速度を演算する演
算処理部とを備えることを特徴とするＦＭＣＷレーダ装
置。
【請求項４】演算処理部は、ＦＭＣＷ変調の三角波周
波数が高くなる掃引時に、前記第１及び第２のＦＦＴ回
路の各対向する実数部と虚数部の和、及び虚数部と実数
部の和をそれぞれ演算し、かつこれらのスペクトル解析
を行ってそのピーク周波数を得る処理と、ＦＭＣＷ変調
の三角波周波数が低くなる掃引時に前記第１及び第２の
ＦＦＴ回路の各対向する実数部と虚数部の差、及び虚数
部と実数部の差をそれぞれ演算し、かつこれらのスペク
トル解析を行ってそのピーク周波数を得る処理と、これ
らの処理により得られた各ピーク周波数に基づいて対象
物の距離、速度の演算を行う請求項１ないし３のＦＭＣ
Ｗレーダ装置。