JPH09297174A - マルチビーム・レーダ装置 - Google Patents

マルチビーム・レーダ装置

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JPH09297174A
JPH09297174A JP8135904A JP13590496A JPH09297174A JP H09297174 A JPH09297174 A JP H09297174A JP 8135904 A JP8135904 A JP 8135904A JP 13590496 A JP13590496 A JP 13590496A JP H09297174 A JPH09297174 A JP H09297174A
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Abstract

(57)【要約】 〔課題〕高い方位分解能を有すると共に小型のマルチビ
ーム・レーダ装置及びモジュールを提供する。 〔解決手段〕 高周波信号のビームを送信し、その反射
波を受信する送受信チャネルがn個(nは3以上の自然
数)配置されたマルチビーム・レーダ装置であって、送
受信チャネル(12a 〜15a,12b 〜15b,12c 〜15c ・・・
12h 〜15h)は、隣接するm個(mはnより小さな自然
数)のものが配列の順序に従って一つずつずらされなが
ら同時に選択されて送受信動作を行うように構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両搭載の衝突警
報装置用の距離・速度検出装置などとして利用されるレ
ーダ装置に関し、特に、複数のビームを隣接するものど
うしの一部を重ね合わせながら少しずつ異る方向に放射
する形式のマルチビーム・レーダ装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、車両搭載の衝突警報装置用の距離
・速度検出装置としては、「レーダ技術」(社団法人
電子情報通信学会 発行)に記載されているように、ミ
リ波帯のFMレーダ装置が知られている。このFMレー
ダ装置では、周波数を時間と共に三角波状に増減させた
送信信号を車両の前方などに向けて送信し、前方の検出
対象の車両などで反射されて生じた反射信号を受信し、
これを送信信号と混合してビート信号を発生させ、この
ビート信号の周波数から検出対象の他の車両までの距離
や速度を検出するように構成されている。
【0003】本出願人の先願に係わる「レーダモジュー
ル及びアンテナ装置」と題する特許出願(特願平7ー23
9311号) によれば、FM信号を送信しその反射波を受信
してビート信号を発生させる時分割動作の複数の送受信
チャネルを備え、各送受信チャネルのアンテナをパッチ
・アレイアンテナの一次放射器と概ねパラボラ形状の反
射鏡とから成る送受共用のアンテナで構成すると共に、
送信系と受信系とをサーキュレータで分離する構成の時
分割式のマルチビーム・レーダモジュールが開示されて
いる。
【0004】すなわち、図9に示すように、8個の送受
信チャネルごとに、パッチ・アレイアンテナ112a,
112b,112c・・・112hから成る送受共用の
一次放射器を誘電体基板111上に形成し、各パッチ・
アレイアンテナと、送信スイッチング回路113と、受
信スイッチング回路114との間の送信系と、受信系と
をサーキュレータ115a,115b,115c・・・
115hで分離している。
【0005】上記送受共用の一次放射器は、図10に示
すように、これを含むFMレーダモジュール110ごと
保持台40上に保持され、これに対向して配置される概
ねパラボラ形状の反射鏡30の焦点近傍に配列される。
なお、図9において、116は各送受信チャネルに共通
のFM信号の4逓倍回路、117は各受信チャネルごと
の低雑増幅器及びミキサーである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記先行技術のマルチ
ビーム・レーダモジュールの各パッチ・アレイアンテナ
の放射パターン(指向性)は、図8に例示するように、
誘電体基板に垂直な方向(垂直方向)については、パッ
チの個数が3個であるため、ある程度鋭くなる。しかし
ながら、誘電体基板に平行な面内(水平方向)の放射パ
ターンは、図8に例示するように、かなり広くなる。こ
の結果、放射ビームが遠方にまで届かなくなり、遠方の
検出ができなくなるという問題と、各アンテナの方位分
解能が低下して方位検出精度が低下するという問題があ
る。また、パッチ・アレイアンテナから放射された電波
を漏れなく反射させるために、すなわちスピルオーバー
を防止するために、反射鏡の横幅を広くする必要があ
り、この結果アンテナ全体が大型になるという問題もあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記先行技術の課題を解
決する本発明のマルチビーム・レーダ装置は、高周波信
号のビームを送信し、その反射波を受信する送受信チャ
ネルがn個(nは3以上の自然数)配置されたマルチビ
ーム・レーダ装置であって、送受信チャネルは隣接する
m個(mはnより小さな自然数)のものが配列の順序に
従って一つずつずらされながら同時に選択されて送受信
動作を行うように構成されている。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、送受
信チャネルは隣接m個のものが配列の順序に従って一つ
ずつずらされながら同時に選択されて送受信動作を行う
高方位分解能モードの動作に加えて、順に一つずつ選択
されて送受信動作を行う低方位分解モードの動作も行わ
れ、各モードは、検出対象の距離や車両の走行状況など
に応じて変更される。
【0009】
【実施例】図1は本発明の一実施例のマルチビームFM
レーダ装置の構成を示すブロック図であり、図2はこの
実施例のFMレーダ装置を構成するマルチビームFMレ
ーダモジュールの構成を示す平面図である。
【0010】8個の送受信チャネルごとに、マイクロス
トリップ線路形式のパッチ・アレイアンテナ12a,1
2b,12c・・・・12hから成る送信用一次放射器
と、同じくマイクロストリップ線路形式のパッチ・アレ
イアンテナ13a,13b,13c・・・・13hから
成る受信用一次放射器とが誘電体基板11上に配列され
る。8個の送信用一次放射器12a〜12hのそれぞれ
は、各送受信チャネルのスイッチング素子14a〜14
hのそれぞれと共通の給電線19とを介して、本体部2
0のFM信号発生器23に接続される。
【0011】8個の受信用一次放射器13a〜13hの
それぞれは、高電子移動度トランジスタ(HEMT)な
どで構成される高速のスイッチング素子15a〜15h
のそれぞれと、共通の給電線18とを介して、ミキサー
16の一方の入力端子に接続されている。このミキサー
16の他方の入力端子には、共通の給電線17を介して
送信対象のFM信号が供給される。上記送信用と受信用
の一次放射器は、先行技術のマルチビームFMレーダ装
置の説明に関連して図10を参照しながら既に説明した
ように、図2に示したマルチビームFMレーダモジュー
ル10ごと保持台上に保持され、これに対向して配置さ
れる概ねパラボラ形状の反射鏡の焦点近傍に配列され
る。
【0012】送信用と受信用の一次放射器のそれぞれ
と、概ねパラボラ形状の反射鏡とによってデフォーカス
・マルチビーム・アンテナが形成され、送信用一次放射
器12a〜12hのそれぞれから放射されたFM信号の
ビームは、反射鏡による反射を受けたのち、隣接するも
のどうしが一部ずつ重なり合いながら少しずつ異なる方
向に放射される。車両などの物体で生じた反射波は、放
射時とは逆の経路を辿って受信用一次放射器13a〜1
3hのそれぞれに入射し、スイッチング素子15a〜1
5hで選択されてミキサー16の一方の入力端子に供給
される。
【0013】ミキサー16で発生したビート信号は、本
体部20内のスイッチング素子24を経てA/D変換回
路25に供給され、ディジタル信号に変換されて高速フ
ーリエ変換(FFT)回路26に供給される。高速フー
リエ変換回路26は、ディジタル信号に変換されたビー
ト信号に対して高速フーリエ変換を行うことによってそ
の周波数スペクトルを作成し、これをCPU21に転送
する。CPU21は、高速フーリエ変換回路26から受
け取ったビート信号の周波数スペクトルからビート周波
数を検出し、これに基づき、反射波を生じさせた物体ま
での距離や、この距離の時間変化率などから検出した物
体の相対速度を検出し、メモリ27に保存する。
【0014】CPU21は、上述したビート周波数の検
出と、物体の距離や相対速度の検出と並行して、各送受
信チャネルのうちFM信号の送受信動作を行わせるもの
の選択をチャネル制御回路22を介して実行する。この
送受信チャネルの選択は、隣接する複数個のものが配列
の順序に従って一つずつずらされながら同時に選択され
るようにして行われる。
【0015】例えば、隣接する3個の送受信チャネルが
同時に選択される場合には、図3に例示するように、3
素子からなるパッチ・アレイアンテナの水平方向の放射
パターンも、垂直方向の放射パターンと同程度に鋭いも
のとなる。そしてこの場合、図4のタイミングチャート
に示すように、送受信チャネルのスイッチング素子14
a〜14h,15a〜15hのそれぞれに供給するオン
/オフ制御信号によって対応の送受信チャネルの動作/
非動作状態を示せば、AからHまでの8個の送受信チャ
ネルのうち隣接する3個を配列の順序に従って一つずつ
ずらしながら同時に3個の送受信チャネル(A,B,
C),3個の送受信チャネル(B,C,D),3個の送
受信チャネル(C,D,E)・・・という具合に、選択
してゆくことにより送受信動作を行わせる。この動作モ
ードでは、ビームの配列方向である水平方向についても
鋭い放射パターンが得られ、遠方の車両が高方位分解能
のもとで検出される。
【0016】CPU21は、車両が渋滞中の道路を低速
で走行中などのため、遠方の監視機能よりはむしろ近傍
の監視能力を高めたい場合などには、図5のタイミング
チャートに例示するように、8個の送受信チャネルA〜
Bを配列の順番に従って一つずつ動作させてゆく。この
場合、ビームの放射パターンがビームの配列方向である
水平方向に拡大され、自車両の近傍の比較的広い範囲に
わたって障害物などを検出できる。すなわち、図6に例
示するように、高方位分解能の動作モードでは自車両の
前方に遠方まで届く鋭いビームが放射され、低方位分解
能の動作モードでは自車両の近傍のみではあるが比較的
広い方位範囲にわたってビームが放射される。
【0017】他の動作例として、CPU21は、高速走
行中においても、高方位分解能の動作モードと低方位分
解能の動作モードとを交番して反復することにより、遠
方の監視と近傍の監視とを交番する構成とすることもで
きる。また、図4に例示した隣接3チャネルずつの送受
信動作と、図5に示した1チャネルずつの送受信動作の
中間の動作形態として、隣接2チャネルずつを同時に動
作させる中間の方位分解能を実現することもできる。さ
らには、また、隣接4チャネルずつを動作させるモジュ
ールを追加することもできる。
【0018】以上、マイクロストリップ線路形式の平面
アレイアンテナから成る一次放射器を概略パラボラ形状
の反射鏡の焦点近傍に配列することにより、各送受信チ
ャネルの送信アンテナと受信アンテナとを形成する構成
を例にとって本発明のレーダ装置を説明した。しかしな
がら、図7の斜視図に例示するように、マイクロストリ
ップ線路形式の平面アレイアンテナから成る一次放射器
を含むレーダモジュールを誘電体レンズの焦点近傍に配
列することにより、各送受信チャネルの送信アンテナと
受信アンテナとを形成する構成を採用することもでき
る。
【0019】あるいは、また、概略パラボラ形状の反射
鏡の代わりに、円柱、双曲面、コーナーリフレクタなど
他の曲面形状の反射鏡を使用することもできる。
【0020】さらに、一次放射器を送信用と受信用とに
分離して設置する構成を例示した。しかしながら、サー
キュレータを利用して送信系と受信系とを分離する構成
を採用することにより、先行技術に関連して図9に例示
したように、一次放射器を送受共用の構成とすることも
できる。
【0021】また、FMレーダ装置を例にとって本発明
を説明したが、マルチビームAMレーダ装置など他の形
式のマルチビーム・レーダモジュールやマルチビーム・
レーダ装置にも本発明を適用できる。
【0022】以上詳細に説明したように、本発明のマル
チビーム・レーダ装置は、隣接する複数の送受信チャネ
ルを配列順に一つずつずらしながら同時に動作させる構
成であるから、遠方を高方位分解能のもとで監視するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のマルチビームFMレーダモ
ジュールの構成を示す平面図である。
【図2】上記マルチビームFMレーダモジュールを含む
本発明の一実施例のマルチビームFMレーダ装置の構成
を示すブロック図である。
【図3】3素子のパッチ・アレイアンテナの垂直方向と
水平方向の放射パターンを示す概念図である。
【図4】隣接する3個の送受信チャネルが配列順に一つ
ずつずらされながら順次動作する様子を説明するタイミ
ングチャートである。
【図5】1個の送受信チャネルが配列順に一つずつずら
されながら順次動作する様子を説明するタイミングチャ
ートである。
【図6】高方位分解の動作モードのもとでの放射パター
ンと、低方位分解能の動作モードのもとでの放射パター
ンとの相違を説明するための概念図である。
【図7】図2のマルチビームFMレーダモジュールを誘
電体レンズと組合せた状態を示す斜視図である。
【図8】1素子のパッチ・アレイアンテナの垂直方向と
水平方向の放射パターンを示す概念図である。
【図9】先行技術のマルチビームFMレーダ装置の構成
を示す平面図である。
【図10】図2や図9のレーダモジュールを概略パラボラ
形状の反射鏡と組合せた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 マルチビームFMレーダモジュール 11 誘電体基板 12a 〜12h 送信用パッチ・アレイアンテナ( 一次放射
器) 13a 〜13h 受信用パッチ・アレイアンテナ( 一次放射
器) 14a 〜14h 送信スイッチング素子 15a 〜15h 受信スイッチング素子 16 ミキサー 20 本体部 21 CPU 22 チャネル制御回路 23 FM信号発生回路 26 高速フーリエ変換回路(FFT)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高周波信号のビームを送信しその反射波を
    受信する送受信チャネルがn個(nは3以上の自然数)
    配置されたマルチビーム・レーダモジュールと、前記各
    送受信チャネルについてその送信信号及び受信信号の関
    係から前記反射波を発生させた物体の距離若しくは相対
    速度又はその双方を検出する検出部とを備えたマルチビ
    ーム・レーダ装置において、 前記送受信チャネルは、隣接するm個(mはnより小さ
    な自然数)のものが配列の順序に従って一つずつずらさ
    れながら同時に選択されて送受信動作を行うことを特徴
    とするマルチビーム・レーダ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記送受信チャネルは、前記隣接m個のものが配列の順
    序に従って一つずつずらされながら同時に選択されて送
    受信動作を行う高方位分解能モードの動作に加えて順に
    一つずつ選択されて送受信動作を行う低方位分解モード
    の動作も行ことを特徴とするマルチビーム・レーダ装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記高方位分解能モードの動作と低方位分解能モードの
    動作とは、検出対象の距離に応じて変更されることを特
    徴とするマルチビーム・レーダ装置。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3において、 前記高方位分解能モードの動作と低方位分解能モードの
    動作とは、所定の周期で交番されることを特徴とするマ
    ルチビーム・レーダ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のそれぞれにおいて、 前記高周波信号は、周波数が時間と共に変化せしめられ
    るFM信号であることを特徴とするマルチビーム・レー
    ダ装置。
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