JPH11109025A - Fm−cwレーダ - Google Patents

Fm−cwレーダ

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JPH11109025A
JPH11109025A JP26473597A JP26473597A JPH11109025A JP H11109025 A JPH11109025 A JP H11109025A JP 26473597 A JP26473597 A JP 26473597A JP 26473597 A JP26473597 A JP 26473597A JP H11109025 A JPH11109025 A JP H11109025A
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JP
Japan
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signal
output
power divider
fundamental wave
mixer
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Application number
JP26473597A
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English (en)
Inventor
Koichi Matsuo
浩一 松尾
Teruo Furuya
輝雄 古屋
Tsutomu Tamaki
努 田牧
Kenji Ito
健治 伊東
Kenji Kawakami
憲司 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信機の雑音指数を低減したFM−CWレー
ダを得る。 【解決手段】 局発信号の周波数変換に偶高調波ミクサ
を用いることにより局発信号の漏れレベルを低くし、受
信機の中間周波数帯域に変換される雑音を小さくしFM
−CWレーダの受信機雑音指数を低減した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電波を用いて人
間、車両及び障害物等を探知するFM−CWレーダに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図8はFM−CWレーダを車両の前方に
搭載した場合の利用例を示す。図において、1は道路、
2は第1の車両、3は第2の車両、4はFM−CWレー
ダ、5は電柱または路上駐車車両等の障害物、6は道路
を通行または横断している人間である。
【0003】つぎに、利用状況について説明する。道路
1を通行している第1の車両2に搭載されたFM−CW
レーダ4は、FM変調された送信電波を前方に照射し、
前方を走行している第2の車両3、障害物5及び人間6
等からの反射波を受け、その強弱、ドップラ効果による
周波数のシフト及び電波の伝搬時間を検出し、衝突防止
のための警報あるいはブレーキ制御等の安全対策に用い
られている。的確な安全対策には検出精度が大きな比重
を占めるため、信号対雑音比(以下、S/N比と称す)
の改善、つまり雑音指数の低減の改善等が必要である。
【0004】このようなシステムの利用状況について
は、例えば、信学技報MW94−48(1994−0
9)「日本におけるミリ波応用システムの開発」及び日
本経済新聞社「ITSのすべて」(P62〜67)に記
載されている。
【0005】図9は従来のFM−CWレーダを示す構成
ブロック図である。図において、7は第1の発振器、8
は第1の電子分配器、9は第1のアンテナ、10は第2
のアンテナ、11は第2の発振器、12は第2の電力分
配器、13は局発信号変換用基本波ミクサ、14は第1
の増幅器、15は受信信号変換用基本波ミクサ、16は
第2の増幅器、17は中間周波数帯信号変換用基本波ミ
クサ、18は低域通過フィルタ、19は第3の増幅器、
20は信号処理部である。
【0006】ここで第1の発振器7は、高周波変調信号
(周波数FRF±ΔFの内、FRFは高周波成分、±ΔFは
変調周波数成分である)を出力する。第1の電力分配器
8は、高周波変調信号を局発信号と、送信信号に分配す
る。第1のアンテナ9は、送信信号を目標(図中では省
略)に向けて照射し、第2のアンテナ10は、目標から
の反射信号を受けて受信信号を出力する。また、第2の
発振器11は、中間周波数FIFの信号を出力する。第2
の電力分配器12は中間周波数FIFの信号を分配し局発
信号変換用基本波ミクサ13と中間周波数帯信号変換用
基本波ミクサ17に供給する。局発信号変換用基本波ミ
クサ13は、局発信号と第2の電力分配器12の一方の
出力端子から出力された信号を混合して周波数変換す
る。第1の増幅器14は、局発信号変換用基本波ミクサ
13の出力を増幅する。受信信号変換用基本波ミクサ1
5は、第1の増幅器14の出力と受信信号を混合して、
中間周波数信号(周波数成分はFIF±Fb であり、Fb
は目標の距離及び相対速度に応じたビート周波数成分で
ある。)を出力する。第2の増幅器16は受信信号変換
用基本波ミクサ15の出力を増幅する。中間周波数帯信
号変換用基本波ミクサ17は、第2の電力分配器12の
他の一方の出力端子から出力された信号と第2の増幅器
16の出力信号を混合して周波数変換し、ビデオ信号を
出力する。低域通過フィルタ18及び第3の増幅器19
は、ビデオ信号の高調波成分をフィルタリングし、増幅
する。信号処理部20は、第1の発振器の変調を制御す
るとともに、増幅されたビデオ信号を受けて、目標との
距離及び相対速度を演算する。
【0007】図10はFM−CWレーダの動作原理図を
示す。図10(a)の曲線aは送信信号及び局発信号
(周波数FO ±ΔFの内、FO は中心周波数、±ΔFは
変調周波数幅である。)、曲線bは受信信号である。F
M−CWレーダの場合、周波数変調された送信信号が目
標に照射され、その受信信号は目標までの2倍距離の距
離を伝搬するのに必要なだけの遅延時間が生じるため、
受信信号が局発信号及び中間周波数信号により周波数変
換され、図10(b)の曲線cのような目標の距離・速
度に対応したビート周波数成分をもったビデオ信号とな
る。変調周期をT、目標との相対距離をR、目標との相
対速度をV(接近方向を正の符号とする)、光速をCと
すれば、目標まで距離に対応した周波数シフトFrは
(8・ΔF・R)/(C・T)となり、目標の速度に対
応した周波数シフトFdは(2・Fo・V)/Cとな
る。ビデオ信号周波数は送信周波数が増大する期間では
|Fr−Fd|、送信周波数が減少する期間では|Fr
+Fd|となるため、信号処理部20においてビデオ信
号をA/D(アナログ/デジタル)変換等の処理を行
い、演算することにより、目標との距離及び相対速度を
得ることができる。
【0008】また、第2の電力分配器12の入力端子か
ら第2の電力分配器12の一方の出力端子、局発信号変
換用基本波ミクサ13、第1の増幅器14、受信信号変
換用基本波ミクサ15、第2の増幅器16を経由し中間
周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至る系の線路長
(あるいは電気長)L1と、第2の電力分配器12の入
力端子から第2の電力分配器12の他の一方の出力端子
を経由し中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至
る系の線路長(あるいは電気長)L2を等しくすること
によりビデオ信号の損失を低減している。
【0009】図11は従来のFM−CWレーダの各部信
号スペクトラムを示す。図11(a)の曲線dは局発信
号変換用基本波ミクサの出力スペクトラム、11(b)
の曲線eは受信信号変換用基本波ミクサの中間周波数出
力信号のスペクトラム、曲線fは受信信号変換用基本波
ミクサの雑音レベルである。このとき、従来のFM−C
Wレーダでは、FM変調時の瞬時局発信号周波数をFLO
とすれば、局発信号変換用基本波ミクサ13から出力さ
れる信号は図11(a)の曲線dに示すように局発信号
の漏れ成分FLOと中間周波数の信号により変換されたF
LO−FIFおよびFLO+FIFの信号成分を持っているた
め、これらの信号が受信信号変換用基本波ミクサ15に
入力されると図11(b)の曲線eに示すようFIFの周
波数成分が出力される。この際、局発信号が有する雑音
も中間周波数の信号帯域に変換されてしまうため、漏れ
成分が大きい場合には図11(b)の曲線fに示すミク
サ自身の雑音レベルよりも大きくなり、受信機の雑音指
数を劣化させる原因となっていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図9に示すような従来
のFM−CWレーダでは、局発信号の周波数変換に基本
波ミクサを用いているため、出力信号に現れる局発信号
の漏れ成分が大きい場合が多く、受信信号の変換を行う
基本波ミクサの中間周波数帯出力に局発信号の持つ雑音
成分が変換され、高いレベルで出力されるので、受信機
の雑音指数を劣化させてしまうという問題点があった。
【0011】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、FM−CWレーダの受信機雑
音指数を低減することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の発明によるFM−
CWレーダは、局発信号の周波数変換に偶高調波ミクサ
を用いることにより局発信号の漏れレベルを低くし、受
信機の中間周波数帯域に変換される雑音を小さくし受信
機雑音指数を低減したFM−CWレーダを実現したもの
である。
【0013】また、第2の発明によるFM−CWレーダ
は、局発信号の周波数変換を行う基本波ミクサの前段に
飽和出力増幅器を付加し、局発信号を飽和させ、局発信
号の有するAM(振幅変調)雑音成分を低減したもので
ある。
【0014】また、第3の発明によるFM−CWレーダ
は、第1の発明によるFM−CWレーダにおいて、局発
信号の周波数変換を行う偶高調波ミクサの前段に飽和出
力増幅器を付加し、局発信号を飽和させ、局発信号の有
するAM(振幅変調)雑音成分を低減したものである。
【0015】また、第4の発明によるFM−CWレーダ
は、第1の発明によるFM−CWレーダから第3の発明
によるFM−CWレーダのいずれかにおいて、中間周波
数の信号を分配する電力分配器の少なくとも一方の出力
端子に出力信号の位相調整を行うための位相調整回路を
付加したものである。
【0016】また、第5の発明によるFM−CWレーダ
は、第1の発明によるFM−CWレーダから第4の発明
によるFM−CWレーダのいずれかにおいて、送信及び
受信に使用するアンテナを共有して1つにしたものであ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1を示す
ブロック図である。図において、7は第1の発振器、8
は第1の電力分配器、9は第1のアンテナ、10は第2
のアンテナ、11は第2の発振器、12は第2の電力分
配器、14は第1の増幅器、15は受信信号変換用基本
波ミクサ、16は第2の増幅器、17は中間周波数帯信
号変換用基本波ミクサ、18は低域通過フィルタ、19
は第3の増幅器、20は信号処理部、21はN逓倍器
(Nは2以上の偶数)、22は逆極性の2つのダイオー
ドを並列接続したアンチパラレルダイオードペアを内蔵
した局発信号変換用偶高調波ミクサである。
【0018】ここで第1の発振器7は、高周波変調信号
(周波数FRF/N±ΔF/Nの内、FRF/Nは高周波成
分、±ΔF/Nは変調周波数成分である)を出力する。
第1の電力分配器8は、高周波変調信号を局発信号と、
送信基準信号に分配する。N逓倍器21は送信基準信号
をN逓倍して送信信号として出力する。第1のアンテナ
9は、送信信号を目標(図中では省略)に向けて照射
し、第2のアンテナ10は、目標からの反射信号を受け
て受信信号を出力する。また、第2の発振器11は、中
間周波数FIFの信号を出力する。第2の電力分配器12
は中間周波数FIFの信号を分配し局発信号変換用偶高調
波ミクサ22と中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ1
7に供給する。局発信号変換用偶高調波ミクサ22は、
局発信号と第2の電力分配器12の一方の出力端子から
出力された信号を混合して、第2の電力分配器12の一
方の出力端子から出力された信号の周波数と局発信号の
N倍の周波数の和及び差の周波数の信号を出力する。第
1の増幅器14は、局発信号変換用偶高調波ミクサ22
の出力を増幅する。受信信号変換用基本波ミクサ15
は、第1の増幅器14の出力と受信信号を混合して、中
間周波数信号(周波数成分はFIF±Fb であり、Fb
目標の距離及び相対速度に応じたビート周波数成分であ
る。)を出力する。第2の増幅器16は受信信号変換用
基本波ミクサ15の出力を増幅する。中間周波数帯信号
変換用基本波ミクサ17は、第2の電力分配器12の他
の一方の出力端子から出力された信号と第2の増幅器1
6の出力信号を混合して周波数変換し、ビデオ信号を出
力する。フィルタ18及び第3の増幅器19は、ビデオ
信号の高調波成分をフィルタリングし、増幅する。信号
処理部20は、従来のFM−CWレーダと同様に第1の
発振器の変調を制御するとともに、増幅されたビデオ信
号を受けて、目標との距離及び相対速度を演算する。
【0019】また、第2の電力分配器12の入力端子か
ら第2の電力分配器12の一方の出力端子、局発信号変
換用偶高調波ミクサ22、第1の増幅器14、受信信号
変換用基本波ミクサ15、第2の増幅器16を経由し中
間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至る系の線路
長(あるいは電気長)L1と、第2の電力分配器12の
入力端子から第2の電力分配器12の他の一方の出力端
子を経由し中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に
至る系の線路長(あるいは電気長)L2を等しくするこ
とによりビデオ信号の損失を低減している。
【0020】図2はこの発明の実施の形態1によるFM
−CWレーダの各部信号スペクトラムを示す。図2
(a)の曲線gは局発信号変換用偶高調波ミクサの出力
スペクトラム、図2(b)の曲線hは受信信号変換用基
本波ミクサの中間周波数出力信号のスペクトラム、曲線
iは受信信号変換用基本波ミクサの雑音レベルである。
この発明の実施の形態1によるFM−CWレーダでは、
図1に示すように、局発信号を周波数変換するのに局発
信号変換用偶高調波ミクサ22を用いているため、局発
信号変換用偶高調波ミクサ22から出力される信号には
図2(a)の曲線gに示すよう局発信号のN倍の漏れ成
分N・FLOと中間周波数の信号により変換されたN・F
LO−FIFおよびN・FLO+FIFの信号成分を持っている
が、漏れ成分N・FLOのレベルはN・FLO−FIFおよび
N・FLO+FIFの信号成分より十分に小さい。このこと
は、例えば1991 IEEE MTT−S Inte
rnational Microwave Sympo
sium Digest pp.879−882「A
40GHz band monolithic eve
n harmonic mixer with an
antiparallel diode pair」に
記載されている。従って、これらの信号が受信信号変換
用基本波ミクサ15に入力されても図2(b)の曲線h
に示すように、出力されるFIFの周波数成分は十分に小
さくなるため、中間周波数の信号帯域に変換された局発
信号の有する雑音も小さいので、受信機の雑音指数が改
善される。
【0021】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2を示すブロック図である。図において、7は第1
の発振器、8は第1の電力分配器、9は第1のアンテ
ナ、10は第2のアンテナ、11は第2の発振器、12
は第2の電力分配器、13は局発信号変換用基本波ミク
サ、14は第1の増幅器、15は受信信号変換用基本波
ミクサ、16は第2の増幅器、17は中間周波数帯信号
変換用基本波ミクサ、18は低域通過フィルタ、19は
第3の増幅器、20は信号処理部、23は飽和出力増幅
器である。
【0022】ここで第1の発振器7は、高周波変調信号
(周波数FRF±ΔFの内、FRFは高周波成分、±ΔFは
変調周波数成分である)を出力する。第1の電力分配器
8は、高周波変調信号を局発信号と、送信信号に分配す
る。第1のアンテナ9は、送信信号を目標(図中では省
略)に向けて照射し、第2のアンテナ10は、目標から
の反射信号を受けて受信信号を出力する。また、第2の
発振器11は、中間周波数FIFの信号を出力する。飽和
出力増幅器23は局発信号を増幅し飽和させて局発信号
変換用基本波ミクサ13へ出力する。第2の電力分配器
12は中間周波数FIFの信号を局発信号変換用基本波ミ
クサ13と中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に
分配し供給する。局発信号変換用基本波ミクサ13は、
局発信号と第2の電力分配器12の一方の出力端子から
出力された信号を混合して、第2の電力分配器12の一
方の出力端子から出力された信号の周波数と局発信号の
周波数の和及び差の周波数の信号を出力する。第1の増
幅器14は、局発信号変換用基本波ミクサ13の出力を
増幅する。受信信号変換用基本波ミクサ15は、第1の
増幅器14の出力と受信信号を混合して、中間周波数信
号(周波数成分はFIF±Fb であり、Fb は目標の距離
及び相対速度に応じたビート周波数成分である。)を出
力する。第2の増幅器16は受信信号変換用基本波ミク
サ15の出力を増幅する。中間周波数帯信号変換用基本
波ミクサ17は、第2の電力分配器12の他の一方の出
力端子から出力された信号と第2の増幅器16の出力信
号を混合して周波数変換し、ビデオ信号を出力する。フ
ィルタ18及び第3の増幅器19は、ビデオ信号の高調
波成分をフィルタリングし、増幅する。信号処理部20
は、従来のFM−CWレーダと同様に第1の発振器の変
調を制御するとともに、増幅されたビデオ信号を受け
て、目標との距離及び相対速度を演算する。
【0023】また、第2の電力分配器12の入力端子か
ら第2の電力分配器12の一方の出力端子、局発信号変
換用基本波ミクサ13、第1の増幅器14、受信信号変
換用基本波ミクサ15、第2の増幅器16を経由し中間
周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至る系の線路長
(あるいは電気長)L1と、第2の電力分配器12の入
力端子から第2の電力分配器12の他の一方の出力端子
を経由し中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至
る系の線路長(あるいは電気長)L2を等しくすること
によりビデオ信号の損失を低減している。
【0024】図4はこの発明の実施の形態2によるFM
−CWレーダの各部信号スペクトラムを示す。図4
(a)の曲線jは飽和出力増幅器を用いた場合の局発信
号変換用基本波ミクサの出力スペクトラム、図4(b)
の曲線kは飽和出力増幅器を用いた場合の受信信号変換
用基本波ミクサの中間周波数出力信号のスペクトラム、
曲線lは受信信号変換用基本波ミクサの雑音レベルであ
る。この発明の実施の形態2によるFM−CWレーダで
は、図3に示すように、局発信号を飽和出力増幅器23
で増幅し飽和させているため、局発信号のAM(振幅変
調)雑音のレベルが抑圧される。このため、局発信号変
換用基本波ミクサ13から出力される信号に図4(a)
の曲線jに示すよう局発信号の漏れ成分FLOと中間周波
数の信号により変換されたFLO−FIFおよびFLO+FIF
の信号成分を持っていて、これらの信号が受信信号変換
用基本波ミクサ15に入力され、FIFの周波数成分と同
時に局発信号が有する雑音も中間周波数の信号帯域に変
換されても、図4(b)の曲線kのように雑音レベルは
低く抑圧されているので受信機の雑音指数が改善され
る。
【0025】実施の形態3.図5は、この発明の実施の
形態3を示すブロック図である。図において、7は第1
の発振器、8は第1の電力分配器、9は第1のアンテ
ナ、10は第2のアンテナ、11は第2の発振器、12
は第2の電力分配器、14は第1の増幅器、15は受信
信号変換用基本波ミクサ、16は第2の増幅器、17は
中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ、18は低域通過
フィルタ、19は第3の増幅器、20は信号処理部、2
1はN逓倍器(Nは2以上の偶数)、22は逆極性の2
つのダイオードを並列接続したアンチパラレルダイオー
ドペアを内蔵した局発信号変換用偶高調波ミクサ、23
は飽和出力増幅器である。
【0026】ここで第1の発振器7は、高周波変調信号
(周波数FRF/N±ΔF/Nの内、FRF/Nは高周波成
分、±ΔF/Nは変調周波数成分である)を出力する。
第1の電力分配器8は、高周波変調信号を局発信号と、
送信基準信号に分配する。N逓倍器21は送信基準信号
をN逓倍して送信信号として出力する。第1のアンテナ
9は、送信信号を目標(図中では省略)に向けて照射
し、第2のアンテナ10は、目標からの反射信号を受け
て受信信号を出力する。また、第2の発振器11は、中
間周波数FIFの信号を出力する。飽和出力増幅器23は
局発信号を増幅し飽和させて局発信号変換用偶高調波ミ
クサ22へ出力する。第2の電力分配器12は中間周波
数FIFの信号を局発信号変換用偶高調波ミクサ22と中
間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に分配し供給す
る。局発信号変換用偶高調波ミクサ22は、局発信号と
第2の電力分配器12の一方の出力端子から出力された
信号を混合して、第2の電力分配器12の一方の出力端
子から出力された信号の周波数と局発信号のN倍の周波
数の和及び差の周波数の信号を出力する。第1の増幅器
14は、局発信号変換用偶高調波ミクサ22の出力を増
幅する。受信信号変換用基本波ミクサ15は、第1の増
幅器14の出力と受信信号を混合して、中間周波数信号
(周波数成分はFIF±Fb であり、Fb は目標の距離及
び相対速度に応じたビート周波数成分である。)を出力
する。第2の増幅器16は受信信号変換用基本波ミクサ
15の出力を増幅する。中間周波数帯信号変換用基本波
ミクサ17は、第2の電力分配器12の他の一方の出力
端子から出力された信号と第2の増幅器16の出力信号
を混合して周波数変換し、ビデオ信号を出力する。フィ
ルタ18及び第3の増幅器19は、ビデオ信号の高調波
成分をフィルタリングし、増幅する。信号処理部20
は、従来のFM−CWレーダと同様に第1の発振器の変
調を制御するとともに、増幅されたビデオ信号を受け
て、目標との距離及び相対速度を演算する。
【0027】また、第2の電力分配器12の入力端子か
ら第2の電力分配器12の一方の出力端子、局発信号変
換用偶高調波ミクサ22、第1の増幅器14、受信信号
変換用基本波ミクサ15、第2の増幅器16を経由し中
間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至る系の線路
長(あるいは電気長)L1と、第2の電力分配器12の
入力端子から第2の電力分配器12の他の一方の出力端
子を経由し中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に
至る系の線路長(あるいは電気長)L2を等しくするこ
とによりビデオ信号の損失を低減している。
【0028】この発明の実施の形態3によるFM−CW
レーダでは、図5に示すように、局発信号を飽和出力増
幅器23で増幅し飽和させているため、局発信号のAM
(振幅変調)雑音のレベルが抑圧され、更に局発信号を
周波数変換するのに局発信号変換用偶高調波ミクサ22
を用いているため、局発信号変換用偶高調波ミクサ22
から出力されるN・FLOと中間周波数の信号により変換
されたN・FLO−FIFおよびN・FLO+FIFの信号成分
のうちN・FLOのレベルとこれの持つAM(振幅変調)
雑音成分が十分に小さいため、これらの信号が受信信号
変換用基本波ミクサ15で周波数変換され出力され、中
間周波数の信号帯域に変換されても雑音レベルは非常に
小さくなり、受信機の雑音指数が改善される。
【0029】実施の形態4.図6は、この発明の実施の
形態4を示すブロック図である。図において、7は第1
の発振器、8は第1の電力分配器、9は第1のアンテ
ナ、10は第2のアンテナ、11は第2の発振器、12
は第2の電力分配器、14は第1の増幅器、15は受信
信号変換用基本波ミクサ、16は第2の増幅器、17は
中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ、18は低域通過
フィルタ、19は第3の増幅器、20は信号処理部、2
1はN逓倍器(Nは2以上の偶数)、22は逆極性の2
つのダイオードを並列接続したアンチパラレルダイオー
ドペアを内蔵した局発信号変換用偶高調波ミクサ、24
は位相調整回路である。
【0030】ここで第1の発振器7は、高周波変調信号
(周波数FRF/N±ΔF/Nの内、FRF/Nは高周波成
分、±ΔF/Nは変調周波数成分である)を出力する。
第1の電力分配器8は、高周波変調信号を局発信号と、
送信基準信号に分配する。N逓倍器21は送信基準信号
をN逓倍して送信信号として出力する。第1のアンテナ
9は、送信信号を目標(図中では省略)に向けて照射
し、第2のアンテナ10は、目標からの反射信号を受け
て受信信号を出力する。また、第2の発振器11は、中
間周波数FIFの信号を出力する。第2の電力分配器12
は中間周波数FIFの信号を局発信号変換用偶高調波ミク
サ22と中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に分
配し供給する。局発信号変換用偶高調波ミクサ22は、
局発信号と第2の電力分配器12の一方の出力端子から
出力された信号を混合して、局発信号のN倍の周波数の
和及び差の周波数の信号を出力する。第1の増幅器14
は、局発信号変換用偶高調波ミクサ22の出力を増幅す
る。受信信号変換用基本波ミクサ15は、第1の増幅器
14の出力と受信信号を混合して、中間周波数信号(周
波数成分はFIF±Fb であり、Fb は目標の距離及び相
対速度に応じたビート周波数成分である。)を出力す
る。第2の増幅器16は受信信号変換用基本波ミクサ1
5の出力を増幅する。第2の電力分配器12の他の一方
の出力端子から出力された信号は、位相調整回路24で
位相調整される。中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ
17は第2の増幅器16の出力信号と位相調整回路24
の出力信号を混合して周波数変換し、ビデオ信号を出力
する。フィルタ18及び第3の増幅器19は、ビデオ信
号の高調波成分をフィルタリングし、増幅する。信号処
理部20は、従来のFM−CWレーダと同様に第1の発
振器の変調を制御するとともに、増幅されたビデオ信号
を受けて、目標との距離及び相対速度を演算する。
【0031】この発明の実施の形態4によるFM−CW
レーダでは、図6に示すように、局発信号を周波数変換
するのに局発信号変換用偶高調波ミクサ22を用いてい
るため、局発信号変換用偶高調波ミクサ22から出力さ
れる信号には図2の曲線gに示すよう局発信号のN倍の
漏れ成分N・FLOと中間周波数の信号により変換された
N・FLO−FIFおよびN・FLO+FIFの信号成分を持っ
ているが、漏れ成分N・FLOのレベルはN・FLO−FIF
およびN・FLO+FIFの信号成分より十分に小さいため
これらの信号が受信信号変換用基本波ミクサ15に入力
されても図2の曲線hに示すよう出力されるFIFの周波
数成分は十分に小さいため、中間周波数の信号帯域に変
換された局発信号が有する雑音も小さく、受信機の雑音
指数が改善される。
【0032】また、第2の電力分配器12の入力端子か
ら第2の電力分配器12の一方の出力端子、局発信号変
換用偶高調波ミクサ22、第1の増幅器14、受信信号
変換用基本波ミクサ15、第2の増幅器16を経由し中
間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17に至る系の線路
長(あるいは電気長)L1と、第2の電力分配器12の
入力端子から第2の電力分配器12の他の一方の出力端
子、位相調整回路24を経由し中間周波数帯信号変換用
基本波ミクサ17に至る系の線路長(あるいは電気長)
L2をほぼ等しくし、位相調整回路24で中間周波数帯
信号変換用基本波ミクサ17から出力されるビデオ信号
が極大になるよう位相調整しているため、L1とL2を
厳密に等しくできない場合でも、ビデオ信号の損失が低
減できる。
【0033】実施の形態5.図7は、この発明の実施の
形態5を示すブロック図である。図において、7は第1
の発振器、8は第1の電力分配器、11は第2の発振
器、12は第2の電力分配器、14は第1の増幅器、1
5は受信信号変換用基本波ミクサ、16は第2の増幅
器、17は中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ、18
は低域通過フィルタ、19は第3の増幅器、20は信号
処理部、21はN逓倍器(Nは2以上の偶数)、22は
逆極性の2つのダイオードを並列接続したアンチパラレ
ルダイオードペアを内蔵した局発信号変換用偶高調波ミ
クサ、25はサーキュレータ、26は送受共用アンテナ
である。
【0034】ここで第1の発振器7は、高周波変調信号
(周波数FRF/N±ΔF/Nの内、FRF/Nは高周波成
分、±ΔF/Nは変調周波数成分である)を出力する。
第1の電力分配器8は、高周波変調信号を局発信号と、
送信基準信号に分配する。N逓倍器21は送信基準信号
をN逓倍して送信信号として出力する。送信信号は、サ
ーキュレータ25を経由して送受共用アンテナ26から
目標(図中では省略)に向けて照射される。一方、目標
からの反射信号は送受共用アンテナ26で受けて、サー
キュレータ25を経由して受信信号として出力する。ま
た、第2の発振器11は、中間周波数FIFの信号を出力
する。第2の電力分配器12は中間周波数FIFの信号を
局発信号変換用偶高調波ミクサ22と中間周波数帯信号
変換用基本波ミクサ17に分配し供給する。局発信号変
換用偶高調波ミクサ22は、局発信号と第2の電力分配
器12の一方の出力端子から出力された信号を混合し
て、第2の電力分配器12の一方の出力端子から出力さ
れた信号の周波数と局発信号のN倍の周波数の和及び差
の周波数の信号を出力する。第1の増幅器14は、局発
信号変換用偶高調波ミクサ22の出力を増幅する。受信
信号変換用基本波ミクサ15は、第1の増幅器14の出
力と受信信号を混合して、中間周波数信号(周波数成分
はFIF±Fb であり、Fb は目標の距離及び相対速度に
応じたビート周波数成分である。)を出力する。第2の
増幅器16は受信信号変換用基本波ミクサ15の出力を
増幅する。中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17
は、第2の電力分配器12の他の一方の出力端子から出
力された信号と第2の増幅器16の出力信号を混合して
周波数変換し、ビデオ信号を出力する。フィルタ18及
び第3の増幅器19は、ビデオ信号の高調波成分をフィ
ルタリングし、増幅する。信号処理部20は、従来のF
M−CWレーダと同様に第1の発振器の変調を制御する
とともに、増幅されたビデオ信号を受けて、目標との距
離及び相対速度を演算する。
【0035】また、第2の電力分配器12の入力端子か
ら第2の電力分配器12の一方の出力端子、局発信号変
換用偶高調波ミクサ22、受信信号変換用基本波ミクサ
15を経由し中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ17
に至る系の線路長(あるいは電気長)L1と、第2の電
力分配器12の入力端子から第2の電力分配器12の他
の一方の出力端子を経由し中間周波数帯信号変換用基本
波ミクサ17に至る系の線路長(あるいは電気長)L2
を等しくすることによりビデオ信号の損失を低減してい
る。
【0036】この発明の実施の形態5によるFM−CW
レーダでは、図7に示すように、局発信号を周波数変換
するのに局発信号変換用偶高調波ミクサ22を用いてい
るため、局発信号変換用偶高調波ミクサ22から出力さ
れる信号には図2の曲線gに示すよう局発信号のN倍の
漏れ成分N・FLOと中間周波数の信号により変換された
N・FLO−FIFおよびN・FLO+FIFの信号成分を持っ
ているが、漏れ成分N・FLOのレベルはN・FLO−FIF
およびN・FLO+FIFの信号成分より十分に小さいため
これらの信号が受信信号変換用基本波ミクサ15に入力
されても図2の曲線hに示すよう出力されるFIFの周波
数成分は十分に小さいため、中間周波数の信号帯域に変
換された局発信号が有する雑音も小さく、受信機の雑音
指数が改善される。更に、送信アンテナと受信アンテナ
を共用して1つのアンテナとしたため、装置の小型、軽
量、低コスト化ができる。
【0037】
【発明の効果】第1の発明によれば、FM−CWレーダ
の局発信号の周波数変換に偶高調波ミクサを用いること
により局発信号の漏れレベル(N・FLOの周波数成分)
が低くなり、受信機の中間周波数帯域に変換される局発
信号の雑音が小さくなるため、受信機の雑音指数を低減
したFM−CWレーダを実現することができる。
【0038】また、第2の発明によれば、FM−CWレ
ーダの局発信号の周波数変換を行う基本波ミクサの前段
に飽和出力増幅器を付加し、局発信号を飽和させ、局発
信号の有するAM(振幅変調)雑音成分を低減すること
により、受信機の中間周波数帯域に変換される局発信号
の雑音が小さくなるため、受信機の雑音指数を低減した
FM−CWレーダを実現することができる。
【0039】また、第3の発明によれば、FM−CWレ
ーダの局発信号の周波数変換に偶高調波ミクサを用い、
局発信号の漏れレベル(N・FLOの周波数成分)が低す
るとともに、偶高調波ミクサの前段に飽和出力増幅器を
付加し、局発信号を飽和させ、局発信号の有するAM
(振幅変調)雑音成分を低減することにより、受信機の
中間波数帯域に変換される局発信号の雑音が小さくなる
ため、受信機の雑音指数をより一層低減したFM−CW
レーダを実現することができる。
【0040】また、第4の発明によれば、第1の発明に
よるFM−CWレーダから第3の発明によるFM−CW
レーダのいずれかにおいて、中間周波数の信号を分配す
る電力分配器の少なくとも一方の出力端子に出力信号の
位相調整を行うための位相調整回路を付加することによ
り、受信機の中間周波数帯域に変換される局発信号の雑
音を小さくし、受信機の雑音指数を低減できるととも
に、中間周波数の信号を分配する電力分配器の入力端子
から一方の出力端子、局発信号変換用基本波ミクサ、受
信信号変換用基本波ミクサを経由し中間周波数帯信号変
換用基本波ミクサに至る系の線路長(あるいは電気長)
L1と、電力分配器の入力端子から他の一方の出力端子
を経由し中間周波数帯信号変換用基本波ミクサに至る系
の線路長(あるいは電気長)L2を厳密に等しくできな
い場合でも、位相調整回路により中間周波数帯信号変換
用基本波ミクサから出力されるビデオ信号が極大になる
よう位相調整を行うことにより、ビデオ信号の損失が低
減できる。
【0041】また、第5の発明によれば、第1の発明に
よるFM−CWレーダから第4の発明によるFM−CW
レーダのいずれかにおいて、送信及び受信に使用するア
ンテナを共有して1つにしたことにより、受信機の中間
周波数帯域に変換される局発信号の雑音を小さくし、受
信機の雑音指数を低減できるとともに、装置の小型、軽
量、低コスト化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示すブロック図で
ある。
【図2】 この発明の実施の形態1によるFM−CWレ
ーダの各部信号スペクトラムを示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2を示すブロック図で
ある。
【図4】 この発明の実施の形態2によるFM−CWレ
ーダの各部信号スペクトラムを示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態3を示すブロック図で
ある。
【図6】 この発明の実施の形態4を示すブロック図で
ある。
【図7】 この発明の実施の形態5を示すブロック図で
ある。
【図8】 FM−CWレーダを車両の前方に搭載した場
合の利用例を示す図である。
【図9】 従来のFM−CWレーダを示す構成ブロック
図である。
【図10】 FM−CWレーダの動作原理図を示す図で
ある。
【図11】 従来のFM−CWレーダの各部信号スペク
トラムを示す図である。
【符号の説明】
1 道路、2 第1の車両、3 第2の車両、4 FM
−CWレーダ、5 電柱または路上駐車車両等の障害
物、6 道路を通行または横断している人間、7第1の
発振器、8 第1の電力分配器、9 第1のアンテナ、
10 第2のアンテナ、12 第2の電力分配器、13
局発信号変換用基本波ミクサ、14第1の増幅器、1
5 受信信号変換用基本波ミクサ、16 第2の増幅
器、17中間周波数帯信号変換用基本波ミクサ、18
低域通過フィルタ、19 第3の増幅器、20 信号処
理部、21 N逓倍器、22 局発信号変換用偶高調波
ミクサ、23 飽和出力増幅器、24 位相調整回路、
25 サーキュレータ、26 送受共用アンテナ。
フロントページの続き (72)発明者 伊東 健治 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 川上 憲司 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人間、車両及び障害物等を検知するFM
    −CWレーダにおいて、高周波変調信号を出力する第1
    の発振器と、上記第1の発振器の出力を2分配し、一方
    の出力端子から局発信号として、他の一方の出力端子か
    ら送信基準信号として出力する第1の電力分配器と、上
    記送信基準信号の周波数をN(Nは2以上の偶数)倍に
    して送信信号として出力するN逓倍器と、上記送信信号
    を目標に向けて照射する第1のアンテナと、上記目標か
    らの反射信号を受けて受信信号を出力する第2のアンテ
    ナと、中間周波数の信号を出力する第2の発振器と、上
    記第2の発振器の出力を2分配する第2の電力分配器
    と、逆極性の2つのダイオードを並列接続したアンチパ
    ラレルダイオードペアを内蔵し、上記第2の電力分配器
    の一方の出力端子から出力された信号と上記局発信号を
    混合し、上記第2の電力分配器の一方の出力端子から出
    力された信号の周波数と上記局発信号のN倍の周波数の
    和及び差の周波数の信号を出力する局発信号変換用偶高
    調波ミクサと、上記局発信号変換用偶高調波ミクサの出
    力信号と上記受信信号を混合して周波数変換し、中間周
    波数の信号を出力する受信信号変換用基本波ミクサと、
    上記受信信号変換用基本波ミクサの出力信号と上記第2
    の電力分配器の他の一方の出力端子から出力された信号
    を混合して周波数変換し、ビデオ信号を出力する中間周
    波数帯信号変換用基本波ミクサと、上記第1の発振器の
    変調を制御し、且つ、上記ビデオ信号から上記目標との
    距離及び相対速度を得る信号処理部とを具備し、上記第
    2の電力分配器の入力端子から上記第2の電力分配器の
    一方の出力端子を経由し上記中間周波数帯信号変換用基
    本波ミクサに至る系の線路長あるいは電気長と、上記第
    2の電力分配器の入力端子から上記第2の電力分配器の
    他の一方の出力端子を経由し上記中間周波数帯信号変換
    用基本波ミクサに至る系の線路長あるいは電気長を等し
    くしたことを特徴とするFM−CWレーダ。
  2. 【請求項2】 人間、車両及び障害物等を検知するFM
    −CWレーダにおいて、高周波変調信号を出力する第1
    の発振器と、上記第1の発振器の出力を2分配し一方の
    出力端子から局発信号として、他の一方の出力端子から
    送信信号として出力する第1の電力分配器と、上記送信
    信号を目標に向けて照射する第1のアンテナと、上記目
    標からの反射信号を受けて受信信号を出力する第2のア
    ンテナと、上記局発信号を増幅し飽和させる飽和出力増
    幅器と、中間周波数の信号を出力する第2の発振器と、
    上記第2の発振器の出力を2分配する電力分配器と、上
    記第2の電力分配器の一方の出力端子から出力された信
    号と上記飽和出力増幅器の出力信号を混合し周波数変換
    する局発信号変換用基本波ミクサと、上記局発信号変換
    用基本波ミクサの出力信号と上記受信信号を混合して周
    波数変換し、中間周波数の信号を出力する受信信号変換
    用基本波ミクサと、上記受信信号変換用基本波ミクサの
    出力信号と上記第2の電力分配器の他の一方の出力端子
    から出力された信号を混合して周波数変換し、ビデオ信
    号を出力する中間周波数帯信号変換用基本波ミクサと、
    上記第1の発振器の変調を制御し、且つ、上記ビデオ信
    号から上記目標との距離及び相対速度を得る信号処理部
    とを具備し、上記第2の電力分配器の入力端子から上記
    第2の電力分配器の一方の出力端子を経由し上記中間周
    波数帯信号変換用基本波ミクサに至る系の線路長あるい
    は電気長と、上記第2の電力分配器の入力端子から上記
    第2の電力分配器の他の一方の出力端子を経由し上記中
    間周波数帯信号変換用基本波ミクサに至る系の線路長あ
    るいは電気長を等しくしたことを特徴とするFM−CW
    レーダ。
  3. 【請求項3】 第1の電力分配器と局発信号変換用偶高
    調波ミクサの間に上記局発信号を増幅し飽和させる飽和
    出力増幅器を付加したことを特徴とする請求項1記載の
    FM−CWレーダ。
  4. 【請求項4】 第2の電力分配器の少なくとも一方の出
    力端子に出力信号の位相調整を行うための位相調整回路
    を付加し、上記第2の電力分配器の入力端子から上記第
    2の電力分配器の一方の出力端子を経由し上記中間周波
    数帯信号変換用基本波ミクサに至る系の線路長あるいは
    電気長と、上記第2の電力分配器の入力端子から上記第
    2の電力分配器の他の一方の出力端子を経由し上記中間
    周波数帯信号変換用基本波ミクサに至る系の線路長ある
    いは電気長をほぼ等しくしたことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれかに記載のFM−CWレーダ。
  5. 【請求項5】 送信及び受信に使用するアンテナを共有
    して1つにしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    かに記載のFM−CWレーダ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7221311B2 (en) 2004-05-28 2007-05-22 Furuno Electric Company Limited Radar
CN109450465A (zh) * 2018-11-13 2019-03-08 北京无线电计量测试研究所 基于基波混频器的谐波下变频装置和控制方法

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