JPH0886858A - パルス式レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射信号（受信波）の信号レベルの大小に影
響されることなく，さらに，信号波形の大小に影響され
ることなく，常に正確な距離の算出を行えるようにす
る。 【構成】 パルス状の高周波信号のパルス幅を特定の中
間周波数の１周期分の長さに制御するパルス幅制御手段
（パルス幅制御部１０６）と，パルス状の高周波信号が
検知対象物に反射されて戻ってきた反射信号を入力し，
特定の中間周波数を有する中間周波数信号に変換する信
号変換手段（信号処理部１１０）と，信号変換手段から
出力された中間周波数信号のゼロクロス点を検出するゼ
ロクロス点検出手段（信号処理部１１０）と，パルス状
の高周波信号を送信してからゼロクロス点が検出される
までの時間差を算出し，算出した時間差に基づいて検知
対象物までの距離を算出する距離算出手段（信号処理部
１１０）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，パルス状の高周波信
号を送信し，該パルス状の高周波信号が検知対象物によ
って反射されて戻ってきた反射信号を受信し，パルス状
の高周波信号を送信してから反射信号を受信するまでの
時間を検知することにより，該検知対象物までの距離を
測定するパルス式レーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルス式レーダ装置としては，例
えば，図８に示すような構成のものがある。このパルス
式レーダ装置は，高周波信号を発振する電圧制御発振器
（以下ＶＣＯと記述する）８０１と，ＶＣＯ８０１の保
護および高周波信号の安定動作を行うためのアイソレー
タ８０２と，アイソレータ８０２から送出された高周波
信号を，後述する一次線路側に配設されたスイッチ８０
５に伝搬すると共に二次線路側に配設されたミキサ８０
８に伝搬する方向性結合器８０３と，方向性結合器８０
３から送出された高周波信号を送信する送信アンテナ８
０４と，方向性結合器８０３と送信アンテナ８０４との
間に配設され，一次線路のＯＮ／ＯＦＦを行うためのス
イッチ８０５と，スイッチ８０５のＯＮ／ＯＦＦを行っ
てパルス幅を制御をするパルス幅制御部８０６と，送信
アンテナ８０４から送信された高周波信号が検知対象物
によって反射された反射信号を受信するための受信アン
テナ８０７と，受信アンテナ８０７で受信した反射信号
をＲＦ信号入力端に入力し，方向性結合器８０３から入
力した高周波信号をＬＯ信号入力端に入力して，ＲＦ信
号とＬＯ信号を混合してＩＦ信号を出力するミキサ８０
８と，ミキサ８０８から入力したＩＦ信号のフィルタリ
ングおよび増幅を行う第一のフィルタ・増幅器８０９
と，第一のフィルタ・増幅器８０９から入力したＩＦ信
号の包絡線を検波する検波器８１０と，包絡線検波後の
ＩＦ信号を入力し，フィルタリングおよび増幅を行う第
二のフィルタ・増幅器８１１と，第二のフィルタ・増幅
器８１１から入力したＩＦ信号に基づいて，検知対象物
までの距離を算出する信号処理部８１２とから構成され
る。

【０００３】以上の構成において，その動作を説明す
る。ＶＣＯ８０１から発振された高周波信号は，アイソ
レータ８０２を介して方向性結合器８０３に送られる。
方向性結合器８０３は入力した高周波信号をスイッチ８
０５へ送出すると共にその一部をＬＯ信号としてミキサ
８０８へ送る。

【０００４】一方，パルス幅制御部８０６はあらかじめ
設定された所定のタイミングでスイッチ８０５のＯＮ／
ＯＦＦを制御する。ここで，スイッチ８０５のＯＮ／Ｏ
ＦＦについて説明する。スイッチ８０５のＯＮとは，信
号の通過を許す状態であり，スイッチ８０５のＯＦＦと
は，信号の通過を許さない状態のことである。このスイ
ッチ８０５のＯＮ／ＯＦＦによって，方向性結合器８０
３から送られた高周波信号はスイッチ８０５によって一
定のパルス幅を有したパルス状の高周波信号に変換さ
れ，送信アンテナ８０４から送信される。

【０００５】なお，ＶＣＯ８０１は，スイッチ８０５の
ＯＮ／ＯＦＦ動作と連動して，スイッチ８０５がＯＮの
場合に高周波信号を周波数ｆ０で発振し，ＯＦＦの場合
に周波数ｆ０をｆIF分ずらした周波数ｆ０＋ｆIF（また
はｆ０−ｆIF）で発振する。したがって，送信アンテナ
８０４から送信されたパルス状の高周波信号は周波数ｆ
０を有する。

【０００６】送信アンテナ８０４より送信された高周波
信号は検知対象物によって反射され，反射された高周波
信号が反射信号として受信アンテナ８０７で受信され
る。受信アンテナ８０７は受信した反射信号（周波数ｆ
O ）をＲＦ信号としてミキサ８０８のＲＦ信号入力端に
出力する。一方，ミキサ８０８には，方向性結合器８０
３から周波数ｆ０＋ｆIF（または，ｆ０−ｆIF）の高周
波信号がＬＯ信号としてＬＯ信号入力端に入力されてい
る。したがって，ミキサ８０８は，周波数ｆO のＲＦ信
号と周波数ｆ０＋ｆIF（または，ｆ０−ｆIF）のＬＯ信
号とを入力し，両信号の周波数差である周波数ｆIFをＩ
Ｆ信号として取り出し，第一のフィルタ・増幅器８０９
へ出力する。

【０００７】第一のフィルタ・増幅器８０９はＩＦ信号
をフィルタリングおよび増幅をして検波器８１０へ出力
する。つづいて，ＩＦ信号は検波器８１０で包絡線検波
を施され，第二のフィルタ・増幅器８１１でフィルタリ
ングおよび増幅された後，信号処理部８１２へ入力され
る。

【０００８】信号処理部８１２は包絡線検波後のＩＦ信
号に基づいて，検知対象物までの距離を算出する。ここ
で，図９を参照して，信号処理部８１２における検知対
象物までの距離の算出例を具体的に説明する。信号処理
部８１２は，先ず，包絡線検波後のＩＦ信号とあらかじ
め設定されている所定のしきい値９０１とを比較し，パ
ルス状の高周波信号が送信アンテナ８０４から送信され
てから，ＩＦ信号が該しきい値９０１を越えるまでの時
間差Δｔ’を測定する。例えば，図９の包絡線の波形９
０２の場合，波形９０２がしきい値９０１を越える値を
反射信号（受信波）の立ち上がり点９０３とし，パルス
状の高周波信号（送信波）の立ち上がり点９０４と反射
信号の立ち上がり点９０３との時間差Δｔ’を測定す
る。

【０００９】ここで，図９に示すように，パルス状の高
周波信号が送信アンテナ８０４から送信されてから受信
アンテナ８０７で受信されるまでの時間差をΔｔとした
場合，上記時間差Δｔ’は，受信アンテナ８０７で受信
してからＩＦ信号がしきい値９０１を越えるまでの誤差
時間Δｄを内包している。

【００１０】したがって，Δｔ’＝Δｔ＋Δｄの関係に
あり，従来技術では，Δｔ’≒Δｔとして扱うことによ
り，検知対象物までの距離Ｒを以下の式によって算出す
る。 Δｔ＝２Ｒ／Ｃ （ただし，Ｃは光速） Δｔ’＝Δｔ＋Δｄ Δｔ’≒Δｔ Ｒ≒Δｔ’×Ｃ／２

【００１１】なお，時間差Δｔの測定方法としては，反
射信号（受信波）の立ち上がり点９０３を用いて時間差
Δｔを測定することに代えて，包絡線検波後の波形のピ
ーク点を求め，パルス状の高周波信号（送信波）の立ち
上がり点９０４と該ピーク点との時間差をΔｔとして測
定する方法もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来のパルス式レーダ装置によれば，しきい値９０１を越
えた点を基準とした時間差Δｔ’を用いて距離の算出を
行っており，受信アンテナ８０７で受信してからＩＦ信
号がしきい値９０１を越えるまでの誤差時間Δｄを内包
しているため，正確な距離の算出が行えないという問題
点があった。

【００１３】また，しきい値９０１を使用する方法によ
れば，包絡線検波後の波形がしきい値９０１を越えるま
での時間を測定する際，包絡線検波後の波形が信号レベ
ルの大小によってしきい値９０１を越える点が変動する
ため，時間差Δｔ’に誤差が生じ，正確な距離の算出が
行えなくなるという問題点があった。具体的には，図１
０に示すように，信号レベルの強さが大きい場合の波形
１００１と，信号レベルの強さが小さい場合の波形１０
０２ではしきい値９０１を越える点が変動し，時間差Δ
ｔ’に誤差が生じる。

【００１４】また，ピーク点の位置を求めて，ピーク点
が現れるまでの時間を測定する方法もあるが，ピーク点
が波形の略中心位置に存在することを前提としているた
め，包絡線検波後の波形が飽和してピーク点の位置と波
形の中心位置とが大きくことなった場合には，誤差が生
じ正確な距離の算出が行えなくなるという問題点があっ
た。例えば，図１０に示すような飽和波形１００４で
は，ピーク点が波形の中心位置から大きくずれてしま
い，時間差Δｔに誤差が生じる。

【００１５】さらに，従来の方法では，図１０に示すよ
うに，包絡線検波後の波形が訛ってしまった場合の波形
１００３では，しきい値９０１を越える点およびピーク
点の両方とも変動するため，誤差が生じてしまうという
問題点もあった。

【００１６】この発明は，このような従来の問題点に着
目してなされたもので，反射信号（受信波）の信号レベ
ルの大小に影響されることなく，さらに，信号波形の大
小に影響されることなく，常に正確な距離の算出が行え
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は，上記の目的
を達成するために，請求項１に係るパルス式レーダ装置
は，パルス状の高周波信号を送信し，該パルス状の高周
波信号が検知対象物によって反射されて戻ってきた反射
信号を受信し，パルス状の高周波信号を送信してから反
射信号を受信するまでの時間を検出することにより，該
検知対象物までの距離を測定するパルス式レーダ装置に
おいて，前記パルス状の高周波信号のパルス幅を特定の
中間周波数の１周期分の長さに制御するパルス幅制御手
段と，前記パルス状の高周波信号が検知対象物に反射さ
れて戻ってきた反射信号を入力し，前記特定の中間周波
数を有する中間周波数信号に変換する信号変換手段と，
前記信号変換手段から出力された中間周波数信号のゼロ
クロス点を検出するゼロクロス点検出手段と，前記パル
ス状の高周波信号を送信してから前記ゼロクロス点が検
出されるまでの時間差を算出し，前記算出した時間差に
基づいて，前記検知対象物までの距離を算出する距離算
出手段とを備えたものである。

【００１８】また，請求項２に係るパルス式レーダ装置
は，前記ゼロクロス点検出手段が，一定間隔のサンプリ
ングパルスを用いて前記中間周波数信号をサンプリング
し，そのサンプリング値からゼロクロス点を検出するも
のである。

【００１９】また，請求項３に係るパルス式レーダ装置
は，前記ゼロクロス点検出手段が，一定間隔の第１のサ
ンプリングパルスを用いて前記中間周波数信号をサンプ
リングすると共に，第１のサンプリングパルスによって
サンプリングした値が，あらかじめ設定したしきい値を
越えた時点から第１のサンプリングパルスより狭い間隔
の第２のサンプリングパルスを用いたサンプリングを開
始し，第２のサンプリングパルスによってサンプリング
した値からゼロクロス点を検出するものである。

【００２０】また，請求項４に係るパルス式レーダ装置
は，前記信号変換手段から出力された中間周波数信号を
入力して，増幅および２値化を行って，さらに同期加算
を行う同期加算手段を備え，前記ゼロクロス点検出手段
が，前記同期加算手段によって同期加算を施された後の
中間周波数信号のゼロクロス点を検出するものである。

【００２１】

【作用】この発明のパルス式レーダ装置（請求項１）
は，パルス幅制御手段によってパルス状の高周波信号の
パルス幅を特定の中間周波数の１周期分の長さに制御し
て送信する。次に，信号変換手段が，前記パルス状の高
周波信号が検知対象物に反射されて戻ってきた反射信号
を入力し，特定の中間周波数を有する中間周波数信号に
変換し，ゼロクロス点検出手段が，中間周波数信号のゼ
ロクロス点を検出し，距離算出手段が，パルス状の高周
波信号を送信してからゼロクロス点が検出されるまでの
時間差を算出し，算出した時間差に基づいて，検知対象
物までの距離を算出することにより，反射信号の信号レ
ベルの大小に影響されることなく，ピーク点の位置の変
動に影響されることなく，さらに，信号波形の大小に影
響されることなく，検知対象物までの距離を算出する。

【００２２】また，この発明のパルス式レーダ装置（請
求項２）は，ゼロクロス点検出手段が，一定間隔のサン
プリングパルスを用いて中間周波数信号をサンプリング
し，そのサンプリング値からゼロクロス点を検出するこ
とにより，サンプリング間隔の１／２以下の精度でゼロ
クロス点の検出が行われる。

【００２３】また，この発明のパルス式レーダ装置（請
求項３）は，ゼロクロス点検出手段が，一定間隔の第１
のサンプリングパルスを用いて中間周波数信号をサンプ
リングすると共に，第１のサンプリングパルスによって
サンプリングした値が，あらかじめ設定したしきい値を
越えた時点から第１のサンプリングパルスより狭い間隔
の第２のサンプリングパルスを用いたサンプリングを開
始し，第２のサンプリングパルスによってサンプリング
した値からゼロクロス点を検出することにより，第２の
サンプリングパルスのサンプリング間隔の１／２以下の
精度でゼロクロス点の検出が行われる。

【００２４】また，この発明のパルス式レーダ装置（請
求項４）は，同期加算手段にって，中間周波数信号を増
幅および２値化して，さらに同期加算を行い，ゼロクロ
ス点検出手段が，同期加算手段によって同期加算を施さ
れた後の中間周波数信号のゼロクロス点を検出すること
により，Ｓ／Ｎ比の補償が向上する。

【００２５】

【実施例】以下，この発明のパルス式レーダ装置につい
て，〔実施例１〕，〔実施例２〕，〔実施例３〕，〔実
施例４〕の順で図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】先ず，図１を参照して，本発明のパルス式
レーダ装置の概略構成について説明する。このパルス式
レーダ装置は，高周波信号を発振する電圧制御発振器
（以下ＶＣＯと記述する）１０１と，ＶＣＯ１０１の保
護および高周波信号の安定動作を行うためのアイソレー
タ１０２と，アイソレータ１０２から送出された高周波
信号を，後述する一次線路側に配設されたスイッチ１０
５に伝搬すると共に二次線路側に配設されたミキサ１０
８に伝搬する方向性結合器１０３と，方向性結合器１０
３から送出された高周波信号を送信する送信アンテナ１
０４と，方向性結合器１０３と送信アンテナ１０４との
間に配設され，一次線路のＯＮ／ＯＦＦを行うためのス
イッチ１０５と，スイッチ１０５のＯＮ／ＯＦＦを行っ
てパルス幅を制御をするパルス幅制御部１０６と，送信
アンテナ１０４から送信された高周波信号が検知対象物
によって反射された反射信号を受信するための受信アン
テナ１０７と，受信アンテナ１０７で受信した反射信号
をＲＦ信号入力端に入力し，方向性結合器１０３から入
力した高周波信号をＬＯ信号入力端に入力して，ＲＦ信
号とＬＯ信号を混合してＩＦ信号を出力するミキサ１０
８と，ミキサ１０８から入力したＩＦ信号をフィルタリ
ングおよび増幅をするＩＦ回路１０９と，ＩＦ回路１０
９から入力した信号を数値演算を用いて測定した距離の
算出を行う信号処理部１１０とで構成されている。

【００２７】なお，ＶＣＯ１０１は，スイッチ１０５の
ＯＮ／ＯＦＦ動作と連動して，スイッチ１０５がＯＮの
場合に高周波信号を周波数ｆ０で発振し，ＯＦＦの場合
に周波数ｆ０をｆIF分ずらした周波数ｆ０＋ｆIF（また
はｆ０−ｆIF）で発振する。したがって，送信アンテナ
１０４から送信されたパルス状の高周波信号は周波数ｆ
０を有する。

【００２８】また，パルス幅制御部１０６はパルス幅を
あらかじめ設定した中間周波数の１周期分とし，スイッ
チ１０５にＯＮ／ＯＦＦを行わせる。このときの中間周
波数は周波数ｆIFとする。

【００２９】〔実施例１〕図１に示した構成において実
施例１のパルス式レーダ装置の動作を説明する。ＶＣＯ
１０１から発振された高周波信号は，アイソレータ１０
２を介して方向性結合器１０３に送られる。方向性結合
器１０３は入力した高周波信号をスイッチ１０５へ送出
すると共にその一部をＬＯ信号としてミキサ１０８へ送
る。

【００３０】一方，パルス幅制御部１０６はあらかじめ
設定された所定のタイミングでスイッチ１０５のＯＮ／
ＯＦＦを制御する。このとき，パルス幅に相当するスイ
ッチ１０５のＯＮ時間を中間周波数（周波数ｆIF）の１
周期分の長さとする。これによって，方向性結合器１０
３から送られた高周波信号はスイッチ１０５によって中
間周波数（周波数ｆIF）の１周期分の長さのパルス幅を
有したパルス状の高周波信号に変換され，送信アンテナ
１０４から送信される。

【００３１】なお，ＶＣＯ１０１は，パルス幅制御部１
０６によるスイッチ１０５のＯＮ／ＯＦＦ制御に基づい
て，スイッチ１０５がＯＮの場合に高周波信号を周波数
ｆ０で発振し，ＯＦＦの場合に周波数ｆ０をｆIF分ずら
した周波数ｆ０＋ｆIF（またはｆ０−ｆIF）で発振す
る。したがって，送信アンテナ１０４から送信されたパ
ルス状の高周波信号は周波数ｆ０を有する。

【００３２】送信アンテナ１０４より送信された高周波
信号は検知対象物によって反射され，反射された高周波
信号が反射信号として受信アンテナ１０７で受信され
る。受信アンテナ１０７は受信した反射信号（周波数ｆ
O ）をＲＦ信号としてミキサ１０８のＲＦ信号入力端に
出力する。一方，ミキサ１０８には，方向性結合器１０
３から周波数ｆ０＋ｆIF（または，ｆ０−ｆIF）の高周
波信号がＬＯ信号としてＬＯ信号入力端に入力されてい
る。したがって，ミキサ１０８は，周波数ｆO のＲＦ信
号と周波数ｆ０＋ｆIF（または，ｆ０−ｆIF）のＬＯ信
号とを入力し，両信号の周波数差である周波数ｆIFをＩ
Ｆ信号として取り出し，ＩＦ回路１０９に出力する。

【００３３】ＩＦ回路１０９は，ＩＦ信号をフィルタリ
ングおよび増幅を行いＩＦ信号波形を得て，信号処理部
１１０に出力する。

【００３４】信号処理部１１０は，ＩＦ信号に基づい
て，検知対象物までの距離を算出する。ここで，図２を
参照して，信号処理部１１０における検知対象物までの
距離の算出例を具体的に説明する。信号処理部１１０
は，先ず，ＩＦ信号の波形２０１におけるゼロクロス点
２０２を測定する。ゼロクロス点２０２とは，ＩＦ信号
の波形２０１が中間周波数の１周期分を持っており，１
周期内で波形２０１が無信号時の基準レベルを通過する
点である。したがって，ゼロクロス点２０２を検出する
ことにより，ＩＦ信号の波形２０１の中心位置を特定す
ることができる。

【００３５】信号処理部１１０はゼロクロス点２０２に
て特定したＩＦ信号の波形２０１の中心位置と，パルス
状の高周波信号（送信波）の立ち上がり点２０３の時間
差Δｔ”を測定する。

【００３６】次に，検知対象物までの距離Ｒを以下の式
によって算出する。なお，ＩＦ信号の波形２０１は中間
周波数の１周期分を持っており，かつ，中間周波数の値
がｆIFであるため，波形２０１の１周期は１／ｆIFであ
る。よって，波形２０１の中心位置に相当するゼロクロ
ス点２０２は１／２波長に相当する１／２ｆIFとなる。
また，パルス状の高周波信号が送信アンテナ１０４から
送信されてから受信アンテナ１０７で受信されるまでの
時間差をΔｔとする。 Δｔ＝２Ｒ／Ｃ （ただし，Ｃは光速） Δｔ”＝Δｔ＋１／２ｆIF Δｔ”＝２Ｒ／Ｃ＋１／２ｆIF Ｒ＝Ｃ（Δｔ”−１／２ｆIF）／２

【００３７】このとき，ＩＦ信号の波形２０１の大小に
かかわらずＩＦ信号の波形２０１の立ち上がり時間から
ゼロクロス点２０２の時間差は常に１／２ｆIFと一定で
あるため，時間差Δｔ”の値に変化はなく，測定の誤差
は発生しない。換言すれば，波形２０１の大小に影響さ
れることなく，常に安定した測定を行える。

【００３８】ここで，ゼロクロス点２０２を検出する方
法の１例を説明する。図３は一般的なサンプリングによ
る方法である。あらかじめ設定したサンプリングパルス
３０１のタイミングでＩＦ信号の波形２０１をサンプリ
ングする。これによって，波形２０１が検出されていな
いサンプリング点では，図示の如く，サンプリング値が
無信号時の基準レベルとなる。一方，波形２０１が検出
されたサンプリング点のサンプリング値は，波形２０１
のレベルに応じた正負の値となる。

【００３９】このとき，ＩＦ信号の波形２０１のゼロク
ロス点２０２は，正の値を持ったサンプリング値３０２
と負の値を持ったサンプリング値３０３との間にある。
次に，信号処理部１１０はサンプリング値３０２とサン
プリング値３０３の絶対値を比較し，数値の小さいサン
プリング値を有するサンプリング点側にゼロクロス点２
０２が偏っていると判断し，比較したサンプリング点間
の１／２の位置より数値の小さいサンプリング値を有す
るサンプリング点側の任意の点をゼロクロス点２０２と
して特定する。したがって，このときの波形２０１のゼ
ロクロス点２０２は，あらかじめ設定したサンプリング
間隔の１／２以下の精度で算出できることになる。

【００４０】前述したように実施例１によれば，送信ア
ンテナ１０４から送信されるパルス状の高周波信号のパ
ルス幅を中間周波数（周波数ｆIF）の１周期分の長さと
し，また，ＩＦ信号の波形２０１をサンプリングして，
ゼロクロス点２０２を算出することにより，パルス状の
高周波信号（送信波）の立ち上がり点２０３とゼロクロ
ス点２０２までの時間差Δｔ”を正確にもとめることが
できた。したがって，反射信号２０４の信号レベルの大
小に影響されることなく，ピーク点の位置の変動に影響
されることなく，さらに，信号波形の大小に影響される
ことなく，常に正確な距離の算出を行うことができた。

【００４１】〔実施例２〕実施例２のパルス式レーダ装
置は，実施例１における信号処理部でサンプリングを使
用したが，さらに，サブサンプリングを用いて実施例１
に比べてより精度の向上を図ったものである。なお，実
施例２の構成および動作は，基本的に実施例１と同様で
あるので，ここでは異なる部分のみ説明する。

【００４２】図４を参照して，実施例２における信号処
理部１１０の動作を具体的に説明する。実施例２におけ
る信号処理部１１０はサンプリングパルス３０１とサブ
サンプリングパルス４０１の２つを使ってサンプリング
値４０３を検出する。信号処理部１１０はサンプリング
パルス３０１によってサンプリングを行い，サンプリン
グ値があらかじめ設定したしきい値４０２を越えた時点
でサブサンプリングパルス４０１を発振し，ＩＦ信号の
波形２０１をさらに細かくサンプリングする。

【００４３】信号処理部１１０においてゼロクロス点２
０２を特定する方法は実施例１と同様であるため，ここ
では実施例２の効果のみ説明する。信号処理部１１０は
サンプリング値４０３に基づいてゼロクロス点２０２を
特定する。したがって，このときの波形２０１のゼロク
ロス点２０２はサブサンプリングパルス４０１のタイミ
ングの１／２以下の精度で算出できる。

【００４４】実施例２はサブサンプリングパルス４０２
にてサンプリング値４０３の検出を行いゼロクロス点２
０２を算出するので，ゼロクロス点２０２を精度良く特
定でき，検知対象物までの距離をさらに精度良く算出す
ることができる。

【００４５】〔実施例３〕実施例３のパルス式レーダ装
置は，実施例１あるいは実施例２で示した方法でサンプ
リング値を求め，さらに数値的な演算を施してゼロクロ
ス点を決定するものである。なお，実施例３の構成およ
び動作は，基本的に実施例１と同様であるので，ここで
は異なる部分のみ説明する。

【００４６】実施例３の信号処理部１１０は，サンプリ
ング値を求めた後，所定の演算を行い，最終的なゼロク
ロス点を決定する。

【００４７】実施例３によれば，数値的な演算を施して
ゼロクロス点を決定するので，実施例１および実施例２
よりもゼロクロス点を精度良く特定でき，検知対象物ま
での距離をさらに精度良く算出することができる。

【００４８】〔実施例４〕実施例４のパルス式レーダ装
置は，実施例１および実施例２において，ＩＦ信号の波
形に同期加算を施して，Ｓ／Ｎ比の精度を向上させるも
のである。なお，実施例４の構成および動作は，基本的
に実施例１と同様であるので，ここでは異なる部分のみ
説明する。

【００４９】図５を参照して，実施例４の動作を説明す
る。図において，ＩＦ回路１０９から入力した信号を増
幅するリッミタアンプ５０１と，リッミタアンプ５０１
から入力した信号に雑音も含めて２値化するコンパレー
タ５０２と，コンパレータ５０２から入力した信号をサ
ンプリングパルス３０１のタイミングで同期加算をおこ
なう同期加算装置５０３があらたに追加された部分であ
る。

【００５０】コンパレータ５０２は，リッミタアンプ５
０１から入力したＩＦ信号の波形を含んだ信号内の雑音
を０もしくは１に２値化し，同期加算装置５０３へ出力
する。

【００５１】図６を参照して，同期加算装置５０３の動
作を具体的に説明する。同期加算装置５０３はコンパレ
ータ５０２から入力した信号をサンプリングパルス３０
１のタイミングでサンプリング値を求め，同期加算を行
う。

【００５２】同期加算されたサンプリング値において，
同期加算されたサンプリング値がＩＦ信号の波形を含ま
ない雑音だけの信号である場合，加算回数ｎに対して加
算値はｎ／２となる。また，同期加算されたサンプリン
グ値がＩＦ信号波形を含んでいる信号である場合，信号
の大きさに応じて加算回数ｎに対して加算値はｎ／２か
らずれる。この同期加算処理によってＩＦ信号とＩＦ信
号に含まれる雑音との分離能力が向上し，ＩＦ信号内に
ある雑音の除去ができ，雑音に埋もれた微弱な信号でも
検出することができる。また，同期加算処理された信号
は同期加算処理をしていないＩＦ信号に比べ大幅にＳ／
Ｎ比の補償を行うことが出来る。

【００５３】なお，前述した実施例１〜実施例４では，
ミキサ１０８のＬＯ信号およびＲＦ信号の入力を方向性
結合器１０３および受信アンテナ１０７を介して行う構
成例を示したが，図７（ａ）〜（ｄ）に示すような構成
を用いても良いのは勿論である。以下，図７（ａ）〜
（ｄ）の構成について説明する。

【００５４】図７（ａ）は，方向性結合器１０３に代え
てサーキュレータ７０１を配設したものである。図７
（ｂ）は，方向性結合器１０３に代えて局部発振器７０
２を配設し，局部発振器７０２からＬＯ信号を入力する
ようにしたものである。図７（ｃ）は，送信アンテナ１
０４および受信アンテナ１０７に代えて送受信アンテナ
７０４を配置し，送受信を一つのアンテナで行うように
し，さらにサーキュレータ７０３によって送信時および
受信時の信号の経路を切り換えるようにしたものであ
る。図７（ｄ）は，図７（ｃ）の構成においてさらに方
向性結合器１０３に代えてサーキュレータ７０１を配置
したものである。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように，この発明のパルス
式レーダ装置（請求項１）は，パルス幅制御手段によっ
てパルス状の高周波信号のパルス幅を特定の中間周波数
の１周期分の長さに制御し，次に，信号変換手段が，前
記パルス状の高周波信号が検知対象物に反射されて戻っ
てきた反射信号を入力し，特定の中間周波数を有する中
間周波数信号に変換し，ゼロクロス点検出手段が，中間
周波数信号のゼロクロス点を検出し，距離算出手段が，
パルス状の高周波信号を送信してからゼロクロス点が検
出されるまでの時間差を算出し，算出した時間差に基づ
いて，検知対象物までの距離を算出するため，反射信号
（受信波）の信号レベルの大小に影響されることなく，
さらに，信号波形の大小に影響されることなく，常に正
確な距離の算出を行うことができる。

【００５６】また，この発明のパルス式レーダ装置（請
求項２）は，ゼロクロス点検出手段が，一定間隔のサン
プリングパルスを用いて中間周波数信号をサンプリング
し，そのサンプリング値からゼロクロス点を検出するた
め，反射信号（受信波）の信号レベルの大小に影響され
ることなく，ピーク点の位置の変動に影響されることな
く，さらに，信号波形の大小に影響されることなく，常
に正確な距離の算出を行うことができると共に，サンプ
リング間隔の１／２以下の精度でゼロクロス点の検出を
行うことができる。

【００５７】また，この発明のパルス式レーダ装置（請
求項３）は，ゼロクロス点検出手段が，一定間隔の第１
のサンプリングパルスを用いて中間周波数信号をサンプ
リングすると共に，第１のサンプリングパルスによって
サンプリングした値が，あらかじめ設定したしきい値を
越えた時点から第１のサンプリングパルスより狭い間隔
の第２のサンプリングパルスを用いたサンプリングを開
始し，第２のサンプリングパルスによってサンプリング
した値からゼロクロス点を検出するため，反射信号（受
信波）の信号レベルの大小に影響されることなく，ピー
ク点の位置の変動に影響されることなく，さらに，信号
波形の大小に影響されることなく，常に正確な距離の算
出を行うことができると共に，第２のサンプリングパル
スのサンプリング間隔の１／２以下の精度でゼロクロス
点の検出を行うことができ，距離の測定精度の向上を図
ることができる。

【００５８】また，この発明のパルス式レーダ装置（請
求項４）は，同期加算手段にって，中間周波数信号を増
幅および２値化して，さらに同期加算を行い，ゼロクロ
ス点検出手段が，同期加算手段によって同期加算を施さ
れた後の中間周波数信号のゼロクロス点を検出するた
め，反射信号（受信波）の信号レベルの大小に影響され
ることなく，ピーク点の位置の変動に影響されることな
く，さらに，信号波形の大小に影響されることなく，常
に正確な距離の算出を行うことができると共に，Ｓ／Ｎ
比の補償を向上させて雑音に埋もれた微弱な信号でも検
出可能とし，距離の測定精度の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明（実施例１〜実施例３）のパルス式レ
ーダ装置の概略構成図である。

【図２】実施例１の信号処理部における検知対象物まで
の距離の算出例を示す説明図である。

【図３】実施例１においてサンプリングによってゼロク
ロス点を検出する方法を示す説明図である。

【図４】実施例２の信号処理部における検知対象物まで
の距離の算出例を示す説明図である。

【図５】実施例４のパルス式レーダ装置の概略構成図で
ある。

【図６】実施例４の同期加算装置の動作を具体的に示す
説明図である。

【図７】この発明の他の構成例を示す説明図である。

【図８】従来のパルス式レーダ装置の概略構成を示す説
明図である。

【図９】従来の信号処理部における検知対象物までの距
離の算出例を示す説明図である。

【図１０】従来の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１ 電圧制御発振器 １０２ アイソ
レータ １０３ 方向性結合器 １０４ 送信ア
ンテナ １０５ スイッチ １０６ パルス
幅制御部 １０７ 受信アンテナ １０８ ミキサ １０９ ＩＦ回路 １１０ 信号処
理部 ２０１ ＩＦ信号の波形 ２０２ ゼロク
ロス点 ３０１ サンプリングパルス ４０１ サブサ
ンプリングパルス ５０１ リッミタアンプ ５０２ コンパ
レータ ５０３ 同期加算装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス状の高周波信号を送信し，該パル
   ス状の高周波信号が検知対象物によって反射されて戻っ
   てきた反射信号を受信し，パルス状の高周波信号を送信
   してから反射信号を受信するまでの時間を検出すること
   により，該検知対象物までの距離を測定するパルス式レ
   ーダ装置において，前記パルス状の高周波信号のパルス
   幅を特定の中間周波数の１周期分の長さに制御するパル
   ス幅制御手段と，前記パルス状の高周波信号が検知対象
   物に反射されて戻ってきた反射信号を入力し，前記特定
   の中間周波数を有する中間周波数信号に変換する信号変
   換手段と，前記信号変換手段から出力された中間周波数
   信号のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段
   と，前記パルス状の高周波信号を送信してから前記ゼロ
   クロス点が検出されるまでの時間差を算出し，前記算出
   した時間差に基づいて，前記検知対象物までの距離を算
   出する距離算出手段とを備えたことを特徴とするパルス
   式レーダ装置。
2. 【請求項２】 前記ゼロクロス点検出手段は，一定間隔
   のサンプリングパルスを用いて前記中間周波数信号をサ
   ンプリングし，そのサンプリング値からゼロクロス点を
   検出することを特徴とする請求項１記載のパルス式レー
   ダ装置。
3. 【請求項３】 前記ゼロクロス点検出手段は，一定間隔
   の第１のサンプリングパルスを用いて前記中間周波数信
   号をサンプリングすると共に，第１のサンプリングパル
   スによってサンプリングした値が，あらかじめ設定した
   しきい値を越えた時点から第１のサンプリングパルスよ
   り狭い間隔の第２のサンプリングパルスを用いたサンプ
   リングを開始し，第２のサンプリングパルスによってサ
   ンプリングした値からゼロクロス点を検出することを特
   徴とする請求項１記載のパルス式レーダ装置。
4. 【請求項４】 前記信号変換手段から出力された中間周
   波数信号を入力して，増幅および２値化を行って，さら
   に同期加算を行う同期加算手段を備え，前記ゼロクロス
   点検出手段は，前記同期加算手段によって同期加算を施
   された後の中間周波数信号のゼロクロス点を検出するこ
   とを特徴とする請求項１，２または３記載のパルス式レ
   ーダ装置。