JPH09257909A - モノスタティック‐ホモダイン‐レーダーシステム - Google Patents
モノスタティック‐ホモダイン‐レーダーシステムInfo
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- JPH09257909A JPH09257909A JP9083311A JP8331197A JPH09257909A JP H09257909 A JPH09257909 A JP H09257909A JP 9083311 A JP9083311 A JP 9083311A JP 8331197 A JP8331197 A JP 8331197A JP H09257909 A JPH09257909 A JP H09257909A
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- directional coupler
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- H04B1/40—Circuits
- H04B1/403—Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency
- H04B1/408—Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency the transmitter oscillator frequency being identical to the receiver local oscillator frequency
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- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
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- Remote Sensing (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンパクトな寸法で少数の構成要素しか必要
としない簡単化されたレーダーシステムを提供する。 【解決手段】 モノスタティック‐ホモダイン‐レーダ
ーシステムにおいて、高周波信号を発生するための発振
器１と、２つの入力ゲートおよび１つの出力ゲートを有
する平衡ミクサ２と、アンテナ３とを含んでおり、ミク
サの一方の入力ゲートが発振器と、他方の入力ゲートが
アンテナと接続されており、ミクサが結合アームの間の
９０°位相差を有する方向性結合器６を含んでおり、こ
の方向性結合器がミクサの入力ゲートを形成する２つの
入力端Ｐ１、Ｐ２と２つの出力端Ｐ３、Ｐ４とを有し、
またこれらの出力端が、少なくともミクサの入力ゲート
の間の発振器から発せられた出力の予定されている送信
出力に対して十分な過結合が行われるような大きさの反
射係数が生ずるようなインピーダンスにより終端されて
いる。
としない簡単化されたレーダーシステムを提供する。 【解決手段】 モノスタティック‐ホモダイン‐レーダ
ーシステムにおいて、高周波信号を発生するための発振
器１と、２つの入力ゲートおよび１つの出力ゲートを有
する平衡ミクサ２と、アンテナ３とを含んでおり、ミク
サの一方の入力ゲートが発振器と、他方の入力ゲートが
アンテナと接続されており、ミクサが結合アームの間の
９０°位相差を有する方向性結合器６を含んでおり、こ
の方向性結合器がミクサの入力ゲートを形成する２つの
入力端Ｐ１、Ｐ２と２つの出力端Ｐ３、Ｐ４とを有し、
またこれらの出力端が、少なくともミクサの入力ゲート
の間の発振器から発せられた出力の予定されている送信
出力に対して十分な過結合が行われるような大きさの反
射係数が生ずるようなインピーダンスにより終端されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はモノスタティック‐
ホモダイン‐レーダーシステムに関する。
ホモダイン‐レーダーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】民間用、たとえば産業用測定技術（たと
えば充填レベル測定）、交通エレクトロニクス（間隔警
報、対地速度測定）ならびに消費生活用（運動報知器、
ドア自動開閉装置）にレーダーシステムの採用が増大す
るに伴って技術的費用、従ってまたコストの最小化が特
に重要になってきた。これらの応用に特に適したレーダ
ーシステムはアンテナが送信のためにも受信のためにも
使用されるモノスタティックな構成を使用している。こ
のようなレーダーシステムは、バイスタティックレーダ
ーと呼ばれる別々の送信および受信アンテナを有するシ
ステムとは異なり、モノスタティックレーダーと呼ばれ
る。連続波信号レーダーシステムの従来のレーダー技術
で通常の構成では、発振器から発生される高周波信号が
送信信号としてアンテナを介して放射されると共に、ホ
モダイン原理に従ってミクサにおいて受信信号を著しく
本質的に低い中間周波数（両信号の差周波数）に変換す
るために使用される。この目的で発振器から発せられた
出力の一部が方向性結合器により送信信号から分岐さ
れ、ミクサの入力端に供給される。このようなシステム
が図３に概要を示されている。発振器１は高周波信号を
供給し、この高周波信号から方向性結合器１１内で一部
が分岐され、ミクサ１３に供給される。アンテナ３にお
ける送信および受信信号の分離はサーキュレータ１２に
より行われる。システムの応用に応じて高周波信号の周
波数は一定にとどまり（たとえばドップラーレーダーの
場合）、または周波数が外部変調信号により変更される
（ＦＭＣＷ（周波数変調される連続波）レーダー、パル
ス‐ＦＭレーダー）。外部変調信号の供給のために設け
られている端子４および中間周波数の取り出しのために
設けられている端子５が同じく図３に記入されている。
えば充填レベル測定）、交通エレクトロニクス（間隔警
報、対地速度測定）ならびに消費生活用（運動報知器、
ドア自動開閉装置）にレーダーシステムの採用が増大す
るに伴って技術的費用、従ってまたコストの最小化が特
に重要になってきた。これらの応用に特に適したレーダ
ーシステムはアンテナが送信のためにも受信のためにも
使用されるモノスタティックな構成を使用している。こ
のようなレーダーシステムは、バイスタティックレーダ
ーと呼ばれる別々の送信および受信アンテナを有するシ
ステムとは異なり、モノスタティックレーダーと呼ばれ
る。連続波信号レーダーシステムの従来のレーダー技術
で通常の構成では、発振器から発生される高周波信号が
送信信号としてアンテナを介して放射されると共に、ホ
モダイン原理に従ってミクサにおいて受信信号を著しく
本質的に低い中間周波数（両信号の差周波数）に変換す
るために使用される。この目的で発振器から発せられた
出力の一部が方向性結合器により送信信号から分岐さ
れ、ミクサの入力端に供給される。このようなシステム
が図３に概要を示されている。発振器１は高周波信号を
供給し、この高周波信号から方向性結合器１１内で一部
が分岐され、ミクサ１３に供給される。アンテナ３にお
ける送信および受信信号の分離はサーキュレータ１２に
より行われる。システムの応用に応じて高周波信号の周
波数は一定にとどまり（たとえばドップラーレーダーの
場合）、または周波数が外部変調信号により変更される
（ＦＭＣＷ（周波数変調される連続波）レーダー、パル
ス‐ＦＭレーダー）。外部変調信号の供給のために設け
られている端子４および中間周波数の取り出しのために
設けられている端子５が同じく図３に記入されている。
【０００３】この装置に使用されるサーキュレータ１２
はレーダーシステムの簡単かつ経済的な製造に対する重
大な障害となる。このサーキュレータなしですます構成
は最も簡単には送信お受信に対する２つの別々のアンテ
ナの使用により実現され得る（バイスタティック‐レー
ダー）。その際の欠点はなかんずく、アンテナにより主
として決定される外形寸法の増大である。加えて、アン
テナの空間的なずれにより方向特性が特に近傍範囲で正
確に合致しない。モノスタティック‐レーダーシステム
でも、たとえば図４の装置を選ぶならば、サーキュレー
タを省略し得る。この装置では方向性結合器１４はアン
テナ３から到来する受信信号をミクサ１３の高周波入力
端に導くためにも使用される。方向性結合器１４の結合
減衰に相応して受信信号の出力はサーキュレータを有す
る装置とは異なり完全にはミクサ１３に導かれない。そ
の結果として生ずる受信器のより低い感度は、冒頭に記
載した応用の際のわずかな到達距離（最大２００ｍ）に
基づいて、たいていは許容され得る。
はレーダーシステムの簡単かつ経済的な製造に対する重
大な障害となる。このサーキュレータなしですます構成
は最も簡単には送信お受信に対する２つの別々のアンテ
ナの使用により実現され得る（バイスタティック‐レー
ダー）。その際の欠点はなかんずく、アンテナにより主
として決定される外形寸法の増大である。加えて、アン
テナの空間的なずれにより方向特性が特に近傍範囲で正
確に合致しない。モノスタティック‐レーダーシステム
でも、たとえば図４の装置を選ぶならば、サーキュレー
タを省略し得る。この装置では方向性結合器１４はアン
テナ３から到来する受信信号をミクサ１３の高周波入力
端に導くためにも使用される。方向性結合器１４の結合
減衰に相応して受信信号の出力はサーキュレータを有す
る装置とは異なり完全にはミクサ１３に導かれない。そ
の結果として生ずる受信器のより低い感度は、冒頭に記
載した応用の際のわずかな到達距離（最大２００ｍ）に
基づいて、たいていは許容され得る。
【０００４】前記の装置では、ミクサが局部発振器信号
および高周波受信信号に対する別々の入力端を有するこ
とが前提となっている。それはマイクロ波技術で好んで
使用される平衡ミクサを有する構成の場合である。不平
衡ミクサでは（たとえばワン‐ダイオード‐ミクサで
は）混合すべき両高周波信号が共通の端子を経て供給さ
れる。このようなミクサを使用する際には、方向性結合
器がＴ分岐により置換されることによって、図４による
システムの別の簡単化が可能である。この変形例の主な
欠点は不平衡ミクサ内で復調される発振器の振幅ノイズ
により感度が阻害されることである。従って、この解決
策は数メートルの到達距離を有するセンサにのみ適して
いると思われる。
および高周波受信信号に対する別々の入力端を有するこ
とが前提となっている。それはマイクロ波技術で好んで
使用される平衡ミクサを有する構成の場合である。不平
衡ミクサでは（たとえばワン‐ダイオード‐ミクサで
は）混合すべき両高周波信号が共通の端子を経て供給さ
れる。このようなミクサを使用する際には、方向性結合
器がＴ分岐により置換されることによって、図４による
システムの別の簡単化が可能である。この変形例の主な
欠点は不平衡ミクサ内で復調される発振器の振幅ノイズ
により感度が阻害されることである。従って、この解決
策は数メートルの到達距離を有するセンサにのみ適して
いると思われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、コン
パクトな寸法で少数の構成要素しか必要としない簡単化
されたレーダーシステムを提供することにある。
パクトな寸法で少数の構成要素しか必要としない簡単化
されたレーダーシステムを提供することにある。
【０００６】この課題は、本発明によれば、請求項１の
特徴により解決される。本発明の実施態様は従属請求項
に記載されている。
特徴により解決される。本発明の実施態様は従属請求項
に記載されている。
【０００７】本発明によるレーダーシステムはたとえば
連続波信号作動に対して用いることのできるモノスタテ
ィック‐ホモダイン‐レーダーシステムである。このレ
ーダーシステムには高周波信号を発生するための発振器
および送信および受信のために使用されるアンテナが設
けられている。この発振器およびアンテナはそれぞれミ
クサの入力ゲートに接続されている。このミクサはさら
に出力ゲートを有する。ミクサは、１つの方向性結合器
および２つの非線形構成要素を含む平衡ミクサである。
方向性結合器の両結合アームの間の位相差は９０°であ
る。ミクサは、結合アームが、発振器から与えられる出
力の十分な割合がミクサの他方の入力ゲートに過結合
し、また放射のために用いられるように明白に零よりも
大きい反射係数を有する負荷インピーダンスにより終端
されているように構想されている。発振器信号および受
信信号の混合により発生された中間周波数はミクサの出
力ゲートから取り出される。
連続波信号作動に対して用いることのできるモノスタテ
ィック‐ホモダイン‐レーダーシステムである。このレ
ーダーシステムには高周波信号を発生するための発振器
および送信および受信のために使用されるアンテナが設
けられている。この発振器およびアンテナはそれぞれミ
クサの入力ゲートに接続されている。このミクサはさら
に出力ゲートを有する。ミクサは、１つの方向性結合器
および２つの非線形構成要素を含む平衡ミクサである。
方向性結合器の両結合アームの間の位相差は９０°であ
る。ミクサは、結合アームが、発振器から与えられる出
力の十分な割合がミクサの他方の入力ゲートに過結合
し、また放射のために用いられるように明白に零よりも
大きい反射係数を有する負荷インピーダンスにより終端
されているように構想されている。発振器信号および受
信信号の混合により発生された中間周波数はミクサの出
力ゲートから取り出される。
【０００８】
【実施例】以下、図１および図２により本発明によるシ
ステムを一層詳細に説明する。
ステムを一層詳細に説明する。
【０００９】図１には発振器１、ミクサ２およびアンテ
ナ３から成る装置が示されている。発振器１から発生さ
れる高周波信号の外部変調は端子４を介して行われる。
ミクサから供給された中間周波数はミクサの出力ゲート
の端子５に与えられる。湾曲した破線の矢印により、発
振器１から供給された出力のアンテナ端子への部分的な
過結合が示されている。ミクサ２の局部発振器入力端
（ＬＯ入力端）は直接に発振器１と接続されており、ミ
クサの高周波入力端（ＲＦ入力端）は直接にアンテナ３
と接続されている。通常の構成形式の平衡ミクサでは、
すべての３つのゲート（２つの入力ゲートおよび１つの
出力ゲート）のできるだけ良好な脱結合が求められる。
その結果、図１による装置では、発振器１からミクサ２
の入力ゲートに到達するすべての出力がミクサで吸収さ
れるであろうから、アンテナを経ての放射が行われない
であろう。従って、本発明により使用される平衡ミクサ
は、発振器から供給される高周波信号の決められた部分
がミクサの他方の入力ゲートに過結合し、またこの仕方
でアンテナ３に到達するように変更されている。
ナ３から成る装置が示されている。発振器１から発生さ
れる高周波信号の外部変調は端子４を介して行われる。
ミクサから供給された中間周波数はミクサの出力ゲート
の端子５に与えられる。湾曲した破線の矢印により、発
振器１から供給された出力のアンテナ端子への部分的な
過結合が示されている。ミクサ２の局部発振器入力端
（ＬＯ入力端）は直接に発振器１と接続されており、ミ
クサの高周波入力端（ＲＦ入力端）は直接にアンテナ３
と接続されている。通常の構成形式の平衡ミクサでは、
すべての３つのゲート（２つの入力ゲートおよび１つの
出力ゲート）のできるだけ良好な脱結合が求められる。
その結果、図１による装置では、発振器１からミクサ２
の入力ゲートに到達するすべての出力がミクサで吸収さ
れるであろうから、アンテナを経ての放射が行われない
であろう。従って、本発明により使用される平衡ミクサ
は、発振器から供給される高周波信号の決められた部分
がミクサの他方の入力ゲートに過結合し、またこの仕方
でアンテナ３に到達するように変更されている。
【００１０】図２にはショットキ‐ダイオードを有する
平衡ミクサの原理的回路図が示されている。このミクサ
は方向性結合器６と、変換回路網７、８（ＴＮ）と、ダ
イオード９、１０と、端子（ミクサの出力ゲート）５を
有するＣＬＣ要素とを含んでいる。ダイオード９、１０
は互いに逆方向に配置されており、それによって出力ゲ
ート５に所望の平衡化効果が生ずる。方向性結合器６の
出力端Ｐ３、Ｐ４に、方向性結合器６の入力端Ｐ１、Ｐ
２に与えられている信号の線形結合が到達する。非線形
の特性のゆえにダイオードはなかんずくＣＬＣ要素によ
り形成される低域通過フィルタを経て中間周波数信号と
して端子５に到達する差周波数における信号を発生す
る。変換回路網７、８はダイオード９、１０のインピー
ダンスを、方向性結合器６の出力端Ｐ３、Ｐ４に正の反
射係数を有する等しい負荷インピーダンスが生ずるよう
に変換する。これらの変換回路網は、ダイオードインピ
ーダンスが既に直接に所望の反射係数に通じ、またはこ
の反射係数がたとえばダイオードへの適当な直流電圧の
印加のような他の措置を介してもたらされる場合には、
省略できる。ダイオードの代わりに、非線形特性曲線を
有する他の適当な半導体構成要素、たとえばトランジス
タも平衡装置に使用可能である。反射係数が０よりも明
白に大きいと有利である。好ましい値は０．３よりも大
きい範囲内にある。消滅しない反射係数にもかかわら
ず、ミクサの入力ゲートは結合アームの間の９０°の選
ばれた位相差に基づいて理想的に適応された状態にとど
まる。しかし、入力ゲートの間の出力減衰が１／｜Ｒ｜
2 である脱結合は終結される。たとえば｜Ｒ｜＝２-1/2
に選ばれると、入力ゲートに供給された出力の半分がそ
れぞれ他方の入力ゲートに伝達される。
平衡ミクサの原理的回路図が示されている。このミクサ
は方向性結合器６と、変換回路網７、８（ＴＮ）と、ダ
イオード９、１０と、端子（ミクサの出力ゲート）５を
有するＣＬＣ要素とを含んでいる。ダイオード９、１０
は互いに逆方向に配置されており、それによって出力ゲ
ート５に所望の平衡化効果が生ずる。方向性結合器６の
出力端Ｐ３、Ｐ４に、方向性結合器６の入力端Ｐ１、Ｐ
２に与えられている信号の線形結合が到達する。非線形
の特性のゆえにダイオードはなかんずくＣＬＣ要素によ
り形成される低域通過フィルタを経て中間周波数信号と
して端子５に到達する差周波数における信号を発生す
る。変換回路網７、８はダイオード９、１０のインピー
ダンスを、方向性結合器６の出力端Ｐ３、Ｐ４に正の反
射係数を有する等しい負荷インピーダンスが生ずるよう
に変換する。これらの変換回路網は、ダイオードインピ
ーダンスが既に直接に所望の反射係数に通じ、またはこ
の反射係数がたとえばダイオードへの適当な直流電圧の
印加のような他の措置を介してもたらされる場合には、
省略できる。ダイオードの代わりに、非線形特性曲線を
有する他の適当な半導体構成要素、たとえばトランジス
タも平衡装置に使用可能である。反射係数が０よりも明
白に大きいと有利である。好ましい値は０．３よりも大
きい範囲内にある。消滅しない反射係数にもかかわら
ず、ミクサの入力ゲートは結合アームの間の９０°の選
ばれた位相差に基づいて理想的に適応された状態にとど
まる。しかし、入力ゲートの間の出力減衰が１／｜Ｒ｜
2 である脱結合は終結される。たとえば｜Ｒ｜＝２-1/2
に選ばれると、入力ゲートに供給された出力の半分がそ
れぞれ他方の入力ゲートに伝達される。
【図１】本発明による装置の概要図。
【図２】図１による装置に使用されるミクサの概要構成
を示す図。
を示す図。
【図３】従来装置の概略図。
【図４】別の従来装置の概略図。
１ 発振器 ２ ミクサ ３ アンテナ ５ 端子（ミクサの出力ゲート） ６ 方向性結合器 ７、８ 変換回路網 ９、１０ ダイオード １１ 方向性結合器 １２ サーキュレータ １３ ミクサ １４ 方向性結合器 Ｐ１、Ｐ２ 入力端 Ｐ３、Ｐ４ 出力端
Claims (5)
- 【請求項１】 ａ）高周波信号を発生するための発振器
（１）と、 ｂ）２つの入力ゲートおよび１つの出力ゲートを有する
平衡ミクサ（２）と、 ｃ）アンテナ（３）とを含んでおり、 ｄ）ミクサの一方の入力ゲートが発振器と、またミクサ
の他方の入力ゲートがアンテナと接続されており、 ｅ）ミクサが結合アームの間の９０°位相差を有する方
向性結合器（６）を含んでおり、 ｆ）この方向性結合器がミクサの入力ゲートを形成する
２つの入力端（Ｐ１、Ｐ２）と２つの出力端（Ｐ３、Ｐ
４）とを有し、また ｇ）これらの出力端が、少なくともミクサの入力ゲート
の間の発振器から発せられた出力の予定されている送信
出力に対して十分な過結合が行われるような大きさの反
射係数が生ずるようなインピーダンスにより終端されて
いることを特徴とするモノスタティック‐ホモダイン‐
レーダーシステム。 - 【請求項２】 反射係数が少なくとも０．３であること
を特徴とする請求項１記載のレーダーシステム。 - 【請求項３】 ミクサが２つの変換回路網（７、８）を
含んでおり、これらの変換回路網の各々がその入力端に
より方向性結合器（６）の各出力端（Ｐ３、Ｐ４）に接
続されており、またその出力端によりそれぞれ非線形回
路要素に接続されており、またこれらの変換回路網が予
定されている反射係数を方向性結合器の出力端に生じさ
せることを特徴とする請求項１または２記載のレーダー
システム。 - 【請求項４】 ミクサが、直接に方向性結合器（６）の
出力端（Ｐ３、Ｐ４）に接続されておりまた予定されて
いる反射係数を生じさせるように構成かつ配線されてい
る非線形回路要素を含んでいることを特徴とする請求項
１または２記載のレーダーシステム。 - 【請求項５】 高周波信号が変調されることを特徴とす
る請求項１ないし４の１つに記載のレーダーシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19610850.0 | 1996-03-19 | ||
| DE19610850A DE19610850C1 (de) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Monostatisches homodynes Radarsystem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257909A true JPH09257909A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=7788793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9083311A Withdrawn JPH09257909A (ja) | 1996-03-19 | 1997-03-17 | モノスタティック‐ホモダイン‐レーダーシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5872537A (ja) |
| EP (1) | EP0797104B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09257909A (ja) |
| DE (2) | DE19610850C1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249498A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Yokowo Co Ltd | レーダ装置 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6745019B1 (en) * | 2000-02-15 | 2004-06-01 | Nera A.S.A. | Process and system for reducing leakage of local oscillator |
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