JPH1123698A - 特に自動車用のレーダの送受信システムの自動テスト装置 - Google Patents

特に自動車用のレーダの送受信システムの自動テスト装置

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JPH1123698A
JPH1123698A JP10108227A JP10822798A JPH1123698A JP H1123698 A JPH1123698 A JP H1123698A JP 10108227 A JP10108227 A JP 10108227A JP 10822798 A JP10822798 A JP 10822798A JP H1123698 A JPH1123698 A JP H1123698A
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transmission
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ジヤン−ポール・アルテイ
Thierry Dousset
チエリー・ドウセ
Francisco Melero
フランシスコ・メルロ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実施コストが低いレーダの送受信システムの
自動テスト装置を提供する。 【解決手段】 レーダの送受信システム用の自動テスト
装置は送信マイクロ波の放射フィールドに挿入された少
なくとも一つのトランスデューサを備えている。トラン
スデューサは放射エネルギーの一部をインタセプトし、
これを信号受信機へ送り返して、受信機において、テス
ト信号として使用される、トランスデューサのうなりに
よって変調された信号を発生する。特に自動車用のレー
ダに適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーダの送受信シス
テムをテストする自動テスト装置に関する。 これは特
に自動車に装着されたレーダに適用できる。より一般的
には、低コストで生産することが必要なレーダに適用で
きる。
【０００２】
【従来の技術】いくつかの型式のレーダは自動車に装着
できる。これらのうち、ＡＣＣすなわち自動車巡航制御
型（Automobile Cruise Control type）という知られて
いるレーダがある。この型式のレーダは自動車の巡航速
度を調整できるように設計されている。これは搭載車両
の経路にある最も近い車両を検出し、位置を判定する。
搭載車両のコンピュータに送信された情報は、たとえ
ば、コンピュータが適切なインタフェースを介して、エ
ンジンの制御システムに対して作用して、搭載車両と先
行車の間の距離を調整することを可能とする。この場
合、ドライバがアクセル、ブレーキまたは変速機などの
前後方向制御装置を起動する必要はもはやなくなる。こ
れらの制御装置の管理を特に重視すると、システムの全
体的な動作安全性の分析により、レーダの特性における
あらゆる変動を迅速に検出する効率のよい自動テスト機
能を設けることが必須であることが示されている。
【０００３】自動車用の速度調整レーダは、たとえば、
周波数シフトキーイングを用いた送信によって動作する
ことができる。レーダは次いで一連のパルスを異なる周
波数で送信する。結果として得られる位相を活用するこ
とによって、二つの周波数を例示的に使用した以下の関
係式にしたがって距離Ｄを計算することが可能となる。
【０００４】Ｄ＝ｃΔψ/４πΔＦ （１） ただし、ｃ、ΔＦ、Δψはそれぞれ光の速度、送信波の
周波数の差および各周波数に関し一つの同じ目標から受
信した信号の位相差を表す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実際問題として、多く
の周波数を使用することができる。距離の計算は次い
で、たとえば、上記関係式（１）による基本計算の一次
結合から導かれる。これらの場合に、距離の測定が二つ
の送信波の間の周波数差に反比例することが判明した。
Ｗ帯域マイクロ波技術、すなわち７６ＧＨｚ−７７ＧＨ
ｚ帯域に関連した技術の現在の状態において、この差は
制御が困難な変数である。動作時のレーダのチェックは
したがって、自動車の速度の制御に影響を及ぼす情報の
信頼性がきわめて重要なことに鑑み必須のものである。
【０００６】レーダの自動テストを実行する方法は一般
にマイクロ波の送信特性を測定する回路、および較正さ
れた信号を受信チャネルへ注入する回路を使用する。こ
れらの回路は、特にＷ帯域において、高価であり、実施
が困難であり、その存在により、主機能の性能特性の大
幅な低下を引き起こす傾向があるマイクロ波機能を必要
とする。これらの自動テスト方法はしたがって、大量
に、しかも低コストで生産する必要のある機器と両立し
ないものである。
【０００７】本発明はこれらの欠点を軽減することを目
的とし、特に実施コストが低い自動テストを得ることを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の目的
は送信マイクロ波の放射フィールドに挿入され、放射エ
ネルギーの一部と交差し、これを受信機へ送り返して、
復調後に、その特性がトランスデューサの運動を反映し
ているテスト信号を作成する少なくとも一つのトランス
デューサを備えている、レーダ用の自動テスト装置にあ
る。
【０００９】本発明の主な利点はコンパクトで、自動車
用レーダならびにすべての型式の連続波伝送レーダに特
に適合され、レーダの主機能のパフォーマンス特性を大
幅に損なうことがなく、大量生産に適しており、実施が
単純なことである。
【００１０】本発明の他の特徴および利点は添付図面を
参照して行う以下の説明から明らかとなろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による装置の考えら
れる実施の形態のブロック図を示す。レーダがたとえば
モノパルスレーダであるから、装置を説明するために和
チャネルだけが示されている。この装置はトランスデュ
ーサ１を有している。このトランスデューサ１は金属表
面を有しており、送信マイクロ波２の放射フィールド
に、その表面が送信により放射されるエネルギーの一部
と交差し、これをレーダの受信部へ送るように挿入され
ている。使用されているトランスデューサの型式は特
に、本発明を適用するのに適する動作周波数を有してい
る。これはたとえば電気音響トランスデューサである。
このトランスデューサは、たとえば、圧電または電磁型
のものである。
【００１２】図１によれば、送信マイクロ波２はたとえ
ばアンテナのホーンのような送信源３によって放射され
る。送信時に、マイクロ波発振器５はサーキュレータ４
および増幅手段（図示せず）を介して、送信源３に送信
信号を与える。マイクロ波発振器５がたとえばホモダイ
ン型の受信機を使用する場合に受信用の局部発振器とし
て作用するため、その出力はマイクロ波ミキサ６の第一
の入力にも接続されている。このミキサ６の他の入力は
サーキュレータ４から、アンテナ３から来る受信信号を
受信する。
【００１３】図２は受信機のミキサ６で生成された信号
の形状を示す。この信号はトランスデューサ１のうなり
によって生じる。ミキサ６内でのトランスデューサ１に
よって反射された波とマイクロ波発振器５から来る波の
組合せは、トランスデューサのうなりによって変調され
た信号をもたらす。本発明によれば、この変調信号がテ
スト信号として使用される。これらのうなりは実際に
は、送信波が反射されるトランスデューサの金属表面の
機械的シフトである。図２はミキサ６の出力における信
号の振幅を、トランスデューサ１とアンテナ３の間の距
離ｄの変化の関数として表した正弦曲線２１を示す。正
弦曲線２１はｎλ／２から（ｎ＋１）λ／２まで（ｎは
正の整数）の範囲の距離ｄに対して示されている。トラ
ンスデューサ１の位置は、たとえば和チャネルおよび差
チャネルの受信機の位置２２が上述の曲線２１によって
表される信号の振幅の打消し点またはゼロ点２３に接近
するように決定される。これは平均値がゼロに近いテス
ト信号を各受信機が与えることに対応している。実際に
は、トランスデューサ１の金属表面の機械的シフト２４
が受信機において上述のテスト信号２５を発生する。こ
の信号はシフト２４を複製したものである。所与のシフ
トに対して、発生テスト信号２５の振幅は曲線２４の勾
配が最も急峻となった場合に、受信機が打消し点または
ゼロ点２３に近づくにつれてますます大きくなる。λが
マイクロ波信号の波長であるとき、レーダのトランスデ
ューサ１とアンテナ３の間の距離ｄはλ／８、モジュラ
ス（modulus）λ／４に近いものでなければならないた
め、テスト信号はゼロに近い平均値を有する。
【００１４】レーダ内でマイクロ波が通る他の経路、す
なわち、第一に、まず発振器５とアンテナ３の間、次い
でアンテナ３とミキサ６の間を通る経路、第二に、発振
器５とミキサ６の間を通る経路が等しい、すなわちモジ
ュロ（modulo）λ／４であると想定する。
【００１５】これが当てはまらない場合、たとえば、モ
ジュロλ／４を通過する経路の間の差に等しい量だけト
ランスデューサの位置を変更して、上述の条件を回復す
る必要がある。
【００１６】トランスデューサ１はたとえば、受信信号
のサンプリングをさらに制御する同期化手段７に接続さ
れている。送信がたとえば周波数シフトキーイング送信
であるから、同期化手段７はマイクロ波発振器５の周波
数の変化を制御する。これらは手段８も制御して、受信
した信号をある受信チャネル９から他の受信チャネル１
０へ切り換える。各受信チャネルには送信周波数が割り
当てられる。すなわち、チャネルに関連した周波数が送
信されるときにだけ、チャネルが開かれる。同期化手段
７はたとえば、各チャネル９、１０の入力に配置された
アナログディジタル変換器１１も制御する。これらのア
ナログディジタル変換器１１はたとえば、受信した信号
のディジタル変換とそのサンプリングの両方を行う。ア
ナログディジタル変換器１１はたとえば、サンプルさ
れ、ディジタル化された信号を高速フーリエ変換手段１
２へ与える。
【００１７】トランスデューサ１は受信チャネルのサン
プリング周波数の約数と同期したレーダの回路によって
励起される。具体的にいうと、Ｆｅが受信信号のサンプ
リング周波数を表現しており、Ｎが高速フーリエ変換１
２による信号の分析点の数を表しており、Ｆｔがトラン
スデューサの励起周波数を表している場合、Ｆｔは以下
の関係式によって与えられる。
【００１８】Ｆｔ＝ｎ・Ｆｅ／Ｎ （２） ｎは、たとえばトランスデューサ自体の周波数を特に含
んでいる技術的考察に応じて選択されたＮ以下の整数で
ある。生成されたテスト信号２５のゲインおよび位相成
分はこの場合、回路、特にトランスデューサの構成、励
起回路およびトランスデューサの位置のみによって左右
され、たとえば、モジュラスがほとんど変化せず、位相
が連続的に変動する目標から来る信号、あるいはモジュ
ラスと位相が変動する雑音とは異なり一定である。たと
えば高速フーリエ変換による処理後、テスト信号の平均
値がレーダ送信の所与の反復回数について求められる。
その結果は外部環境に無関係なものとなる。すなわち、
たとえば特に目標またはクラッタの存在と無関係なもの
となる。平均値を計算する演算は実際には、信号の事後
積分（post-integration）に対応している。したがっ
て、検出されたテスト信号が変調される。高速フーリエ
変換分析によって得られるこの信号の周波数、それ故空
間位置が完全にわかり、外部環境と無関係となる。高速
フーリエ変換分析によって得られる信号の周波数、それ
故スペクトルの位置が完全にわかり、外部環境と無関係
となる。得られるドップラ線の特定の処理を使用して、
レーダの送受信システムに適当な、たとえば角度位置の
測定値または距離の測定値についてシステムに関連する
さまざまなパラメータを指定する。トランスデューサは
関係式（２）によって定義される周波数Ｆｔにおいて励
起されて、受信信号の分析の反復に同期している既知の
シーケンスによってテスト信号を変調する。次いで、受
信信号をこのシーケンスに関して復調し、平均値が所与
の反復数について求められる。
【００１９】図１は同期化手段７がたとえば基準タイム
ベース１３に接続されていることを示す。この手段は、
これが信号のサンプリングに関してアナログディジタル
変換器１１を制御する周波数の約数でトランスデューサ
１の励起を制御する。高速フーリエ変換計算手段１２の
出力は、たとえば、事後積分手段１４に接続され、詳細
にはこの手段は大きいことが好ましいレーダ分析の所与
の反復回数について検出されれた信号の平均を求める。
この手段１４はその結果をたとえばレーダ処理手段１５
に与え、この手段１５はテスト信号を分析し、それ故い
くつかのパラメータを決定して、レーダの送受信システ
ムの自動テストを行う。
【００２０】以下に考えられるテストを一例としてあげ
るが、これは網羅的なものではない。これらのテストは
たとえばテスト信号によって、あるいは事後積分手段１
４による処理後に得られるデータによって行われる。選
択したドップラ区画に存在する信号のモジュラスの平均
値のテストを行うことができる。テスト信号が送信され
るパワー、および受信側の知られているゲインに比例し
ているため、このテストにより、所与の送信振幅におい
て、送受信システムが動作しているか否かを決定するこ
とが可能となる。 他の考えられるテストは、特に、こ
の差がたとえば上記の関係式（１）にしたがって距離を
測定するために使用される場合の二つの周波数の間のダ
イバージェンスの確認に関するものであってもよい。こ
のテストの場合、受信機からトランスデューサ１までの
距離に関する知識が使用される。この距離は測定される
目標の距離に比較してきわめて小さい。これはたとえば
数センチメートル程度である。このテストはトランスデ
ューサから受信機までの距離を測定する。高い精度を得
るために、距離は各周波数チャネルで受信した信号の多
数のサンプルについての平均値から計算される。周波数
のダイバージェンスはトランスデューサから受信機まで
の距離Ｄに付いての知識による計算から導かれ、関係式
（１）のほかの成分はさらに既知であり、定数である。
各周波数に関連して受信した二つのテスト信号の間の位
相シフトを表す位相シフトΔψに関し、この変数も上記
でえられたように一定である。
【００２１】図３はレーダの放射フィールドにおけるト
ランスデューサ１の例示的な位置を示す。トランスデュ
ーサはレーダのアンテナ３１内におかれている。このレ
ーダは送信源すなわちホーン３を有している。送信源３
がたとえばレンズ３３と対向する側面で開いている金属
シリンダ３２への入口にあるため、トランスデューサを
たとえばシリンダ３２の内部被覆にできるだけ接近させ
て配置して、アンテナの放射を実質的に妨げないが、レ
ーダ内でマイクロ波が通るほかの経路が等しくモジュロ
λ／４であると想定して、トランスデューサ１と送信源
３の間の距離２１’がλ／８、モジュロλ／４に近くな
るようにし、これが当てはまらない場合には、トランス
デューサの位置をたとえば通過する経路の差に等しい量
だけ変更して、同じ状態を回復するようにする。図３に
よる手法には、きわめてコンパクトになり、したがって
スペースをほとんど取らないという効果が特にある。
【００２２】図４および図５に示すように、たとえばア
ンテナの中心３’に関して第一のトランスデューサ１と
対称的に配置された第二のトランスデューサ４１を使用
することができる。この第二のトランスデューサ４１は
さらにたとえば、第一のトランスデューサ１と受信機の
間の距離２１’とλ／８だけ異なっている受信機からの
距離に配置されている。第二のトランスデューサはたと
えば第一のトランスデューサと同じ方法および同じ回路
によって制御される。図２を参照すると、いずれかのト
ランスデューサを実施することにより、テスト信号の生
成が可能となることがわかる。この信号と、テスト信号
の平均値の打消し点ないしゼロ点２３に配置された最適
値との間の振幅の差はせいぜい３ｄＢである。これはた
とえば自動テスト用の場合には十分なものである。これ
には大量生産品についての機械的設定、特に受信機に関
するトランスデューサの位置の設定を必要としないとい
う利点がある。 トランスデューサが低コストであるこ
とにより、この手法がさらに経済的に妥当なものとな
る。
【００２３】図４および図５は図３のシステムの例示的
な断面図である。図４はこのような和チャネルおよび差
チャネルがマイクロ波信号の組合せによって得られ、ま
たトランスデューサ１が一方が二つの要素Ｓ１およびＳ
２を通っており、他方が二つの要素の線分Ｓ１Ｓ２に直
角な中心線である二本の軸に関する二等分線４２上にお
かれていて和チャネルおよび差チャネルに大きい信号を
生成する、要素Ｓ１およびＳ２を備えているモノパルス
レーダアンテナの場合を示している。第二のトランスデ
ューサ４１を使用する場合、このトランスデューサはア
ンテナ３’の中心に関して第一のものと対称的に配置さ
れる。
【００２４】図５は和チャネルおよび差チャネルが復調
後の計算によって得られる、二つの要素Ｓ１およびＳ２
からなるモノパルスレーダアンテナの例を示す。トラン
スデューサ１は二つの要素の線分Ｓ１Ｓ２に直角な中心
線上におかれている。この場合、自動テストがたとえば
Ｓ１およびＳ２に関連付けられた送受信チャネルのドリ
フトを補償するように設計されているため、トランスデ
ューサ１からアンテナの二つの要素までの距離はたとえ
ば等しくて、テスト信号は等価の特性を有する。第二の
トランスデューサ４１を使用する場合、このトランスデ
ューサはアンテナ３’の中心に関して第一のものと対称
的に配置される。
【００２５】トランスデューサ１および、場合によって
は、第二のトランスデューサ４１はさらに、回路の幾何
的形状に応じた場所に送受信回路を含んでいるパック内
に配置されて、マイクロ波源と受信回路の間の結合を確
実なものとする。トランスデューサのこのような位置決
めもコンパクトな実施の形態をもたらす。
【００２６】使用されるトランスデューサはたとえば腕
時計、目覚し時計およびパーソナルコンピュータなどの
多くの大量消費材に使用されるものと両立する音響圧電
型のものでよい。これらはたとえば金属被覆薄膜を備え
た小型スピーカにも使用できる。
【００２７】本発明は単一チャネル又は多重パルス型で
あるかを問わず周波数シフトキーイングレーダに適用さ
れる。また、周波数ランプレーダにも適用できる。最後
に、製造コストが低く、きわめてコンパクトであるこ
と、および設定時間の点で要求されるものが少ないこと
は、これが自動車車両への適用に特に適していることを
意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置で考えられる実施の形態のブ
ロック図である。
【図２】本発明にしたがって生成される自動テスト信号
の生成を示す図である。
【図３】本発明による装置に使用されるトランスデュー
サの配置例を示す図である。
【図４】本発明による装置に使用されるトランスデュー
サの位置決めを説明する第１の図である。
【図５】本発明による装置に使用されるトランスデュー
サの位置決めを説明する第２の図である。
【符号の説明】
１ トランスデューサ ２ 送信マイクロ波 ３ 送信源 ４ サーキュレータ ５ マイクロ波発振器 ６ マイクロ波ミキサ ７ 同期化手段 ８ 切換え手段 ９、１０ 受信チャネル １１ アナログディジタル変換器 １２ 高速フーリエ変換手段 １３ 基準タイムベース １４ 事後積分手段 １５ レーダ処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランシスコ・メルロ フランス国、92240・マラコフ、リユ・ガ リエニ、29／１

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送信マイクロ波の放射フィールドに挿入
    され放射エネルギーの一部と交差してこれを受信機に送
    り返して、トランスデューサのうなりによって変調され
    た信号を受信機内で発生し、テスト信号がこの変調信号
    である少なくとも一つのトランスデューサと、受信信号
    のサンプリング周波数の約数と同期してトランスデュー
    サを励起する手段とを備えているレーダ用の自動テスト
    装置。
  2. 【請求項２】 平均値がゼロの近くとなるテスト信号を
    受信機が与えるようにトランスデューサが配置されてい
    る請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 トランスデューサがテスト信号の打消し
    に対応した位置からマイクロ波の波長の８分の１よりも
    小さい距離に実質的に配置されている請求項２に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 高速フーリエ変換により処理後のテスト
    信号の平均を求める事後積分手段を備えており、自動テ
    ストが事後積分手段によって与えられる情報に基づいて
    いる請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 トランスデューサがレーダのトランスデ
    ューサの内側に配置されている請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 金属シリンダの入口にある送信源が、た
    とえば対向側面で開いており、トランスデューサがシリ
    ンダの内部被覆にできるだけ近づけて配置されている請
    求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 アンテナが二要素のモノパルスレーダで
    あり、トランスデューサが、一方が二つの要素Ｓ１およ
    びＳ２を通っており、他方が二つの要素の線分に直角な
    中心線である二本の軸に関して二等分線上におかれてい
    る請求項５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 レーダが二つの要素を備えたモノパルス
    レーダであり、トランスデューサが二つの要素の線分に
    直角な中心線上におかれている請求項５に記載の装置。
  9. 【請求項９】 トランスデューサが送受信機能を含んで
    いるパック内に配置されている請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第二のトランスデューサを備えてお
    り、受信機からのこのトランスデューサの距離が第一の
    トランスデューサから受信機までの距離に関して、マイ
    クロ波の波長の８分の１（λ／８）異なっている請求項
    １に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第二のトランスデューサを備えてお
    り、このトランスデューサがアンテナに関し第一のトラ
    ンスデューサと対称的に配置されている請求項１に記載
    の装置。
  12. 【請求項１２】 トランスデューサが電気音響トランス
    デューサである請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 トランスデューサが圧電型である請求
    項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 トランスデューサが電磁型である請求
    項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
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