JP2004077225A - レーダ装置及びレーダ統合通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーダ装置1000では、搬送波発振器1200によって生成された搬送波を送信信号として送信し、反射波を受信してホモダインミキサ1800に入力する。搬送波の一部は分岐され、ホモダインミキサ1800に入力する。変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)、及び変換器1−3(1140)は、いずれか1つが設置され、搬送波の周波数に応じた局部発振器信号を用いて受信信号、搬送波信号あるいは送信信号に搬送波の周波数とは異なる周波数成分を発生させる。ホモダインミキサ1800に入力する受信信号と搬送波信号の一方が搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つこととなり、これらが混合され、対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号が生成される。この中間周波数信号は、フィルタ1150により抽出される。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はレーダ装置及びレーダ統合通信装置に関し、特に受信回路にホモダイン検波を利用するレーダ装置及びレーダ統合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホモダイン検波を利用するレーダ装置、例えばFM変調波を送信して目標からの反射受信波を受信するFM−CW(Frequency Modulation−Continuous Wave:周波数変調−連続波)方式のレーダ装置は、低コストで高精度なレーダが実現可能である。このため、例えば、前を走行する車両までの距離や相対速度を計測し、車間距離が短い場合には運転者に通知、あるいは車両を自動的に減速させるような交通安全支援装置等に利用されつつある。
【0003】
図15は、従来のホモダイン検波を利用したレーダ装置の構成図である。ホモダイン検波を利用したレーダシステムは、レーダ装置500とレーダ装置500の送信波を反射する反射装置600とから構成される。例えば、レーダ装置500は車両の前方に、反射装置600は車両の後方に設置され、後続の車両に搭載されたレーダ装置500は、先行車両の反射装置600に送信波を送信し、反射波を受信して車間距離や相対速度を計測する。
【0004】
レーダ装置500では、搬送波発振器510の生成した搬送波を増幅器530によって増幅した後、送信信号として送信アンテナ540より送信する。送信信号の一部は、分配器520によって受信側のホモダインミキサ570へ分岐される。送信信号は、反射装置600のトランスポンダ610によって送り返され、受信アンテナ550に入力する。受信した反射波は、増幅器560で増幅された後、ホモダインミキサ570で送信信号と合成され、出力信号が生成される。反射波は、レーダ装置500と対象物の反射装置600との距離及び相対速度に応じて、送信波とのずれが生じており、受信信号に送信信号をミキシングして得られる出力信号の周波数を解析することにより対象物との距離及び相対速度を算出することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ホモダイン検波方式を用いるレーダ装置では、搬送波発振器の位相雑音の影響により検波出力に低域周波数の雑音成分が大きく現れるという問題がある。さらに、往復の通信距離に依存して検波出力がなくなる不感帯が発生するという問題もある。
【0006】
ホモダイン検波方式を用いるレーダ装置では、自装置の搬送波発振器の生成した送信波を対象物で反射させて再び受信する。このため、搬送波発振器に雑音成分が含まれていた場合、元々含まれている雑音成分に反射して戻ってくる経路において混入する雑音成分が重畳され、ホモダインミキサ570で合成される出力信号には低域周波数の雑音成分が大きく現れることになる。図16は、ホモダインミキサ出力信号の周波数分布図である。搬送波発振器510の出力信号が増幅されて、送信信号として送信アンテナ540から送信され、トランスポンダ610で返送されて受信アンテナ550に入力される。ホモダインミキサ570では、搬送波発振器510で分岐された搬送波信号と受信信号とが合成され、周波数fCを中心とした分布を有する搬送波発振器510の出力信号成分と対象物との距離と相対速度に応じて周波数がシフトした周波数fRを中心とした分布を有する受信信号とが重なった周波数分布の検波出力信号が得られる。しかしながら、搬送波発振器510の搬送波信号の雑音成分が大きい場合、受信信号成分が雑音成分の周波数帯域に埋もれてしまい、受信信号成分を抽出することが難しくなるという問題が発生する。精度の高い発振器を用いることにより、雑音を低減させることは可能であるが、精度の高い発振器は高価であり、レーダ装置のコストが高くなってしまうという問題が生じる。
【0007】
また、ホモダイン検波方式のレーダ装置では、往復の通信距離に依存して、ホモダイン検波出力が変動し、最悪の場合は検波出力がなくなる、いわゆるヌルポイント(以下、不感帯とする)が発生することも知られている。不感帯は、レーダ装置500からトランスポンダ610を経てレーダ装置500に至る搬送波(第1経路)と、ホモダイン検波用のホモダインミキサ570に入力される搬送波発振器510からの搬送波(第2経路)の位相が反転する瞬間に発生し、第1経路と第2経路の位相長差が1/2波長ごとに存在することが知られている。
【0008】
そこで、ホモダイン検波用のミキサを複数設けることにより、不感帯の発生を防止する手法がある。図17は、ホモダイン検波用のミキサを複数設けたレーダ装置の回路構成図である。
【0009】
このレーダ装置では、ホモダイン検波用ミキサ572を1個増設する。変調回路583は、搬送波発振源511によって生成された搬送波信号を送信信号として送信するとともに、一部を変調回路582に出力する。また、変調回路581は、送信信号が対象物体に反射されて戻ってきた反射波を受信信号として、ミキサ571及び増設したミキサ572へ出力する。さらに、変調回路582は、第2の経路で入力する搬送波信号を、ミキサ571にはそのまま、増設したミキサ572には1/4波長分の位相をずらして入力する。ミキサ571は、受信信号と搬送波発振源511と同位相の信号とを合成し、合成回路573へ出力する。増設したミキサ572は、受信信号と搬送波発振源511と1/4波長位相長がずれた入力信号とを合成し、合成回路573へ出力する。合成回路573は、これらを合成して検波出力とする。このような手法により不感帯の発生を防止することができるが、この方式では搬送波発振器511の位相雑音の影響を除去することはできない。また、ミキサを増設しなければならないため、コストが高くなるという問題が生じる。
【0010】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、搬送波発振器の位相雑音や通信距離変動の影響を低減させることが可能なレーダ装置及びレーダ統合通信装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、受信回路にホモダイン検波を利用するレーダ装置において、搬送波発振器の生成する搬送波を送信信号として送信アンテナを介して送信し、前記送信信号が対象物に反射した反射波を受信アンテナによって受信する受信信号と、前記搬送波発振器の出力から分岐される搬送波信号とを混合するホモダインミキサと、前記搬送波の周波数に応じて設定される所定の周波数の局部発振器信号を発生させる局部発振器と、前記受信アンテナと前記ホモダインミキサとを接続する第1の経路上、前記搬送波発振器の出力を分岐させる分岐回路と前記ホモダインミキサとを接続する第2の経路上、あるいは前記搬送波発振器と前記送信アンテナとを接続する第3の経路上のいずれかに設けられ、前記局部発振器の生成する前記局部発振器信号を用いて入力する信号に前記搬送波の周波数とは異なる周波数成分を発生させる周波数変換器と、前記ホモダインミキサにおける混合によって生成される前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を抽出するフィルタと、を具備することを特徴とするレーダ装置、が提供される。
【0012】
図1に示すように、このような構成のレーダ装置は、搬送波発振器1200によって生成された搬送波を送信信号として送信アンテナ1500より対象物に向けて送信する。対象物のトランスポンダ2100によって送り返された反射波は、受信アンテナ1600により受信され、ホモダインミキサ1800に入力する。搬送波発振器1200によって生成された搬送波の一部は、分配器1300によって分岐され、ホモダインミキサ1800に入力する。ここで、受信アンテナ1600とホモダインミキサ1800とを接続する経路を第1の経路、搬送波発振器1200の出力を分岐させる分配器1300とホモダインミキサ1800とを接続する経路を第2の経路及び搬送波発振器1200と送信アンテナ1500とを接続する経路を第3の経路とする。本発明のレーダ装置では、この3つの経路上のいずれかに周波数変換器が設置される。周波数変換器である変換器1−1(1120)は、第1の経路上に設置され、局部発振器1110の生成する搬送波の周波数に応じた局部発振器信号を用いて受信信号に搬送波の周波数とは異なる周波数の周波数成分を発生させる。変換器1−2(1130)は、第2の経路上に設置され、同様に搬送波信号に搬送波の周波数とは異なる周波数成分を発生させる。変換器1−3(1140)は、第3の経路上に設置され、同様に送信信号に搬送波の周波数とは異なる周波数成分を発生させる。このように変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)あるいは変換器1−3(1140)のいずれかを設けることにより、ホモダインミキサ1800には、受信信号と搬送波信号の一方が周波数変換器により搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ。これらがホモダインミキサ1800により混合され、対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号が生成される。この中間周波数信号(IF信号)は、フィルタ1150により抽出される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態であるレーダ装置の原理図である。
【0014】
本発明に係るレーダ装置1000は、送信信号を送出する送信系を構成する搬送波発振器1200、分配器1300及び送信アンテナ1500と、対象物のトランスポンダ2100に反射した反射波を受信する受信系を構成する受信アンテナ1600及びホモダインミキサ1800と、受信信号、搬送波信号あるいは送信信号の周波数変換及び生成された中間周波数信号の抽出を行なう局部発振器1110、変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)、あるいは変換器1−3(1140)のうちの1つの変換器、及びフィルタ1150から構成される。本発明に係るレーダ装置1000には、変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)あるいは変換器1−3(1140)のうちの任意の1つが設置される。
【0015】
局部発振器1110は、受信信号、搬送波信号あるいは送信信号に周波数変換を施すため、一定周波数の局部発振器信号を発生させる。ここで、搬送波信号、搬送波信号に基づく送信信号、送信信号が対象物に反射された反射信号が受信された受信信号は、いずれも搬送波発振器1200によって生成された搬送波周波数に基づく信号である。局部発振器1110は、搬送波周波数に応じて設定される搬送波周波数とは異なる周波数の局部発振器信号を生成し、レーダ装置1000に設けられた変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)あるいは変換器1−3(1140)へ出力する。局部発振器信号の周波数は、搬送波発振器1200によって発生される搬送波周波数において発生する不感帯から抜け出すことが可能な値に設定される。詳細は後述する。
【0016】
変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)及び変換器1−3(1140)は、局部発振器信号に基づいて、入力する受信信号、搬送波信号あるいは送信信号に搬送波発振器1200の生成する搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。例えば、数MHz(fL)の局部発振器信号を用いて、数GHz(fC)の搬送波周波数の信号にfC±fLの周波数成分を発生させる。変換器1−1(1120)は、第1の経路である受信アンテナ1600とホモダインミキサ1800との間に設置され、受信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させてホモダインミキサ1800に出力する。変換器1−2(1130)は、第2の経路である分配器1300とホモダインミキサ1800との間に設置され、搬送波発振器1200から分岐された搬送波信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させてホモダインミキサ1800に出力する。変換器1−3(1140)は、第3の経路である分配器1300と送信アンテナ1500との間に設置され、送信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させて送信アンテナ1500に出力する。このような送信信号が反射されて受信アンテナ1600に入力された受信信号は、搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ。第1の経路上の変換器1−1(1120)、第2の経路上の変換器1−2(1130)、あるいは第3の経路上の変換器1−3(1140)のうち、いずれか1つが選択されて設置される。
【0017】
フィルタ1150は、ホモダインミキサ1800の生成した出力信号から中間周波数信号(以下、IF信号とする)を抽出して出力する。
搬送波発振器1200は、所定の周波数の搬送波を生成し、分配器1300へ出力する。分配器1300は、搬送波発振器1200の生成した搬送波を送信信号として第3の経路を経て送信アンテナ1500に出力するとともに、一部を分岐させて第2の経路を経てホモダインミキサ1800に出力する。ホモダインミキサ1800は、第1の経路を経て入力する受信信号と、第2の経路を経て入力する搬送波信号とを混合する。第1の経路、第2の経路、あるいは第3の経路のいずれかに変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)、あるいは変換器1−3(1140)が設置されることにより、ホモダインミキサ1800に入力する受信信号あるいは搬送波信号は、少なくとも一方が搬送波周波数とは異なる周波数成分を持っており、これらを混合することにより、対象物からの受信信号成分を含むIF信号が生成される。
【0018】
このような構成のレーダ装置の動作について説明する。
搬送波発振器1200によって所定の周波数の搬送波が生成され、分配器1300へ出力される。分配器1300は、搬送波を送信信号として送出する送信アンテナ1500に出力する第3の経路と、ホモダインミキサ1800に出力する第2の経路とに、搬送波信号を出力する。送信アンテナ1500より送信された送信信号は、対象物のトランスポンダ2100により送り返され、反射波として受信アンテナ1600によって受信される。この受信信号は、ホモダインミキサ1800へ入力する第1の経路へ出力される。この経路上に、受信アンテナ1600が受信した受信信号の周波数変換を行なう変換器1−1(1120)、分配器1300より分岐された送信アンテナ1500より送出される送信信号の周波数変換を行なう変換器1−2(1130)あるいは分配器1300より分岐されホモダインミキサ1800に入力する搬送波信号送信信号の周波数変換を行なう変換器1−3(1140)が、適宜設置される。
【0019】
ホモダインミキサ1800へ入力する受信信号あるいは搬送波信号は、変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)あるいは変換器1−3(1140)によって局部発振器1110の生成する局部発振器信号を用いて搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ信号に変換される。受信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を持たせる場合は、第1の経路上で受信アンテナ1600の受信した受信信号を変換器1−1(1120)によって変換する構成と、第3の経路上で送信信号を変換器1−3(1140)によって変換する構成をとることができる。搬送波信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を持たせる場合は、第2の経路上で分配器1300によって分岐された搬送波信号を変換器1−2(1130)によって変換する。
【0020】
ホモダインミキサ1800は、第1の経路で入力した受信信号と、第2の経路で入力した搬送波信号とを混合する。受信信号あるいは搬送波信号は、少なくとも一方が搬送波周波数とは異なる周波数成分を持っており、混合することによって対象物からの受信信号成分を含むIF信号が生成される。フィルタ1150は、この対象物からの受信信号成分を含むIF信号を抽出する。
【0021】
このように、局部発振器1110、周波数変換器(変換器1−1(1120)、変換器1−2(1130)、変換器1−3(1140))を設けて、局部発振器信号を用いて受信信号、搬送波信号あるいは送信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させることにより得られる効果について説明する。
【0022】
上記の説明のように、不感帯はレーダ装置1000とトランスポンダ2100間の距離と搬送波周波数の波長の関係で発生位置が決まる。従って、両装置がある搬送波周波数において不感帯の発生位置にあっても、搬送波周波数を変化させれば、不感帯から抜け出すことが可能である。そこで、受信信号、搬送波信号あるいは送信信号を、局部発振器1110の生成する一定周波数の局部発振器信号と混合または変調することにより、元の搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させることによって不感帯から抜け出すことが可能となる。図2は、装置間の距離とホモダインミキサ出力との関係図である。実線は、ある搬送波周波数でのホモダインミキサ出力の変化であり、装置間の距離に応じてホモダインミキサ出力が0となる不感帯が発生する。ここで、搬送波周波数と離れた周波数成分(点線)も持つことにより、元の搬送波周波数の不感帯において搬送波周波数とは異なる周波数成分のホモダインミキサ出力を得ることが可能となり、不感帯から脱することができる。
【0023】
搬送波といかほど離れた周波数成分を持てば不感帯を脱することが可能かについては、下記のように求めることができる。例えば、両無線装置間の距離がd[m]であり、波長がλ[m]の搬送波を使用し、搬送波の波長をλ+Δλ[m]に変化させる場合に、往復の通信距離を経て搬送波の位相が半波長以上変化すれば、確実に不感帯を抜け出すことができる。
【0024】
【数1】
2d/λ − 2d/(λ+Δλ) > 1/2 ・・・(1)
を解いて、Δλ > λ2/4dであり、例えば搬送波周波数に60GHz帯を選択し、両無線装置間の距離が5mとした場合にΔλ>1.25μmとなり、周波数に換算すると15MHzの周波数変移に相当する。実際には、搬送波波長を半波長ずらさなくても、不感帯から脱することが可能であり、上記条件でも数MHzの周波数変化が得られれば目的を達する。
【0025】
また、搬送波発振器の位相雑音による低域雑音の影響を回避することも可能となる。ホモダインミキサ1800に入力する受信信号あるいは搬送波信号は、局部発振器信号(fL)を用いて周波数変換されており、fC±fLの周波数成分を持つ。これと混合されることにより、fL周波数成分を持つ信号が出力される。これをフィルタ1150によって、fLに比べて低いカットオフ周波数で低域を減衰させることにより、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音を低減させることができる。
【0026】
上記の説明のように、ホモダインミキサ1800において混合される搬送波信号あるいは受信信号を局部発振器信号により周波数変換を行なうことによって搬送波発振器の低域雑音の低減や通信距離による不感帯の発生を防止することが可能となる。実際のレーダ装置においては、いずれか1つの変換器を設けることにより目的を達することができる。以下、具体的な実施の形態で説明する。
【0027】
まず、第1の経路上である受信アンテナ1600とホモダインミキサ1800の間に設けられ、受信信号の周波数変換を行なう変換器1−1(1120)を用いた実施の形態について説明する。図3は、本発明に係る第1の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図1と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。
【0028】
本発明の第1の実施の形態のレーダ装置1001は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、局部発振器1110、ミキサ1(1121)、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151によって構成されている。
【0029】
増幅器1400は送信信号、増幅器1700は受信信号の増幅を行なう。ミキサ1(1121)は、変換器1−1(1120)として機能し、局部発振器1110の生成する局部発振器信号と受信信号とを混合することにより、受信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。低域減衰フィルタ1151は、低域を減衰させることによりホモダインミキサ1800によって生成されたIF信号を抽出するフィルタである。
【0030】
このような構成のレーダ装置1001の動作について説明する。
例えば、9MHz程度の一定周波数の局部発振器信号(周波数fL)を局部発振器1110によって生成し、ミキサ1(1121)に加える。搬送波発振器1200は、例えば60GHz程度の周波数の搬送波(周波数fC)を発生させる。この搬送波信号(周波数fC)が、分配、増幅を経て送信アンテナ1500から送出される。対象物のトランスポンダ2100で変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、増幅器1700で増幅され、局部発振器信号(周波数fL)とミキサ1(1121)で混合され、fC±fLの周波数成分が生まれる。この受信信号(fC±fL)は、ホモダインミキサ1800で搬送波信号(周波数fC)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。
【0031】
これを図4と図5で説明する。図4は、第1の実施の形態におけるホモダインミキサへの入力信号を示している。また、図5は、第1の実施の形態におけるホモダインミキサの出力信号を示している。ミキサ1(1121)を経て入力する受信信号は、上記の説明のように、ミキサ1(1121)により局部発振器信号(周波数fL)と混合された受信信号は、fC±fLの周波数成分を持つ。また、発信側である分配器1300を経て入力する搬送波信号は、fC周波数成分を持つ。これらがホモダインミキサ1800で混合されることにより、fCとfC±fLとの差の周波数にダウンコンバートされて、図5のようにfL周波数成分を持つ合成信号を得ることができる。これは、搬送波周波数であるfC周波数成分に由来する雑音成分から離れており、低域減衰フィルタ1151によりfL周波数に比べて低いカットオフ周波数で低域を減衰させることができる。これによって、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音の影響を低減させることができる。また、上記の説明のように、fC周波数成分とfL周波数成分とを持つことにより、不感帯を抜け出すこともできる。
【0032】
次に、第2の経路上である搬送波発振器1200によって生成される搬送波信号の一部を分岐する分配器1300とホモダインミキサ1800との間に設けられ、搬送波信号の周波数変換を行なう変換器1−2(1130)を用いた実施の形態について説明する。図6は、本発明に係る第2の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図1、図3と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。
【0033】
本発明の第2の実施の形態のレーダ装置1002は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151と、局部発振器1110及びミキサ1(1131)と、によって構成されている。
【0034】
ミキサ1(1131)は、変換器1−2(1130)として機能し、局部発振器1110の生成する局部発振器信号と分配器1300によって分岐された搬送波信号とを混合することにより、搬送波信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。
【0035】
このような構成のレーダ装置1002の動作について説明する。
局部発振器1110によって一定周波数の局部発振器信号(周波数fL)が生成され、ミキサ1(1131)に加えられる。分配器1300より分岐され、ミキサ1(1131)に入力する搬送波信号(周波数fC)は、ミキサ1(1131)によって局部発振器1110によって生成される局部発振器信号(周波数fL)と混合され、fC±fLの周波数成分が生まれる。この搬送波信号(周波数fC±fL)は、ホモダインミキサ1800に出力される。一方、搬送波発振器1200は、搬送波(周波数fC)を発生させる。この搬送波信号(周波数fC)が、分配、増幅を経て送信アンテナ1500から送出され、対象物のトランスポンダ2100で変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、増幅器1700で増幅され、ホモダインミキサ1800に出力される。この受信信号(周波数fC)は、ホモダインミキサ1800で搬送波信号(周波数fC±fL)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。
【0036】
これを図7で説明する。図7は、第2の実施の形態におけるホモダインミキサへの入力信号を示している。ホモダインミキサ1800に入力する受信信号は、fC周波数成分を持つ。また、ミキサ1(1131)により局部発振器信号(周波数fL)と混合された搬送波信号は、fC±fLの周波数成分を持つ。これらがホモダインミキサ1800で混合されることにより、fCとfC±fLとの差の周波数にダウンコンバートされて、fL周波数成分を持つ合成信号を得ることができる。すなわち、図5に示した第1の実施の形態と同様の合成信号を得ることができる。これによって、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音の影響を低減させることができるとともに、不感帯を抜け出すこともできる。
【0037】
次に、第3の経路上である搬送波信号を生成する搬送波発振器1200と送信信号を送信する送信アンテナ1500との間に設けられ、送信信号となる搬送波信号の周波数変換を行なう変換器1−3(1140)を用いた実施の形態について説明する。図8は、本発明に係る第3の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図1、図3と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。
【0038】
本発明の第3の実施の形態のレーダ装置1003は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、局部発振器1110、ミキサ1(1141)、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151によって構成されている。
【0039】
ミキサ1(1141)は、変換器1−3(1140)として機能し、局部発振器1110の生成する局部発振器信号と送信信号とを混合することにより、送信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。
【0040】
このような構成のレーダ装置1003の動作について説明する。
一定周波数の局部発振器信号(周波数fL)を局部発振器1110によって生成し、ミキサ1(1141)に加える。搬送波発振器1200は、搬送波(周波数fC)を発生させ、この搬送波信号(周波数fC)が、分配器1300を経てミキサ1(1141)に入力する。ミキサ1(1141)では、搬送波信号(周波数fC)と、局部発振器信号(周波数fL)とを混合し、fC±fLの周波数成分を発生させる。さらにこの搬送波信号(周波数fC±fL)は、増幅器1400を経て送信アンテナ1500から送出される。対象物のトランスポンダ2100で変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、送信信号の反射波であり、fC±fLの周波数成分を持つ。この受信信号(周波数fC±fL)が、ホモダインミキサ1800で搬送波信号(周波数fC)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。
【0041】
すなわち、この構成におけるホモダインミキサ1800へ入力する受信信号の波形は、図4で示した第1の実施の形態の構成の場合と同様になる。また、混合された合成信号も図5で示した第1の実施の形態の構成の場合と同様になる。
【0042】
このように、第3の実施の形態の構成においても、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音の影響を低減させることができるとともに、不感帯を抜け出すこともできる。
【0043】
上記の実施の形態では、周波数変換器としてミキサを用いて、受信信号、搬送波信号、あるいは送信信号のいずれかと局部発振器信号とを混合して周波数変換を行なう回路について説明したが、周波数変換器として変調回路を用いてもよい。変調回路は、ミキサと比較して安価に構成できるという利点を持つ。
【0044】
まず、第1の経路上である受信アンテナ1600とホモダインミキサ1800の間に設けられ、受信信号の周波数変換を行なう変換器1−1(1120)に変調回路を用いた実施の形態について説明する。図9は、本発明に係る第4の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図1、図3と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。これは、図3に示した第1の実施の形態のミキサ1(1121)を変調回路1122に置き換えた構成である。
【0045】
本発明の第4の実施の形態のレーダ装置1004は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、局部発振器1110、変調回路1122、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151によって構成されている。
【0046】
変調回路1122は、変換器1−1(1120)として機能し、局部発振器1110の生成する局部発振器信号を用いて受信信号を変調することにより、受信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。変調回路の一例を示す。図10は、本発明の第4の実施の形態のレーダ装置における変調回路の一例である。例えば、入力信号を演算増幅器(アンプ)11221に入力し、電源端子の接続を局部発振器信号によってオン、オフすることによって、変調する。
【0047】
このような構成のレーダ装置1004の動作を図9に戻って説明する。
局部発振器信号(周波数fL)を局部発振器1110によって生成し、変調回路1122に加える。搬送波発振器1200の搬送波信号(周波数fC)が、分配、増幅を経て送信アンテナ1500から送出され、対象物のトランスポンダ2100で変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、増幅器1700で増幅され、変調回路1122で局部発振器信号(周波数fL)によって変調され、fC±fLの周波数成分が生まれる。この受信信号(fC±fL)は、ホモダインミキサ1800で搬送波信号(周波数fC)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。すなわち、この構成におけるホモダインミキサ1800へ入力する受信信号の波形は、図4で示した第1の実施の形態の構成の場合と同様になる。また、混合された合成信号も図5で示した第1の実施の形態の構成の場合と同様になる。
【0048】
このように、第4の実施の形態の構成においても、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音の影響を低減させることができるとともに、不感帯を抜け出すこともできる。
【0049】
次に、第2の経路上である搬送波発振器1200によって生成される搬送波信号の一部を分岐する分配器1300とホモダインミキサ1800との間に設けられ、搬送波信号の周波数変換を行なう変換器1−2(1130)に変調回路を用いた実施の形態について説明する。図11は、本発明に係る第5の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図1、図6と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。これは、図6に示した第2の実施の形態のミキサ1(1131)を変調回路1132に置き換えた構成である。
【0050】
本発明の第5の実施の形態のレーダ装置1005は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151と、局部発振器1110及び変調回路1132と、によって構成されている。
【0051】
変調回路1132は、変換器1−2(1130)として機能し、局部発振器1110の生成する局部発振器信号を用いて分配器1300によって分岐された搬送波信号を変調し、搬送波信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。変調回路の構成は第4の実施の形態と同様である。
【0052】
このような構成のレーダ装置1005の動作について説明する。
局部発振器1110によって一定周波数の局部発振器信号(周波数fL)が生成され、変調回路1132に加えられる。搬送波信号(周波数fC)は、変調回路1132によって局部発振器信号(周波数fL)を用いて変調され、fC±fLの周波数成分が生まれる。一方、搬送波発振器1200の生成する搬送波信号(周波数fC)は、分配、増幅を経て送信アンテナ1500から送出され、対象物のトランスポンダ2100で変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、増幅器1700で増幅され、ホモダインミキサ1800に出力される。この受信信号(周波数fC)が、ホモダインミキサ1800で搬送波信号(周波数fC±fL)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。すなわち、この構成におけるホモダインミキサ1800へ入力する受信信号の波形は、図7で示した第2の実施の形態の構成の場合と同様になる。また、混合された合成信号は、第2の実施の形態と同様に図5で表される。
【0053】
このように、第5の実施の形態の構成においても、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音の影響を低減させることができるとともに、不感帯を抜け出すこともできる。
【0054】
次に、第3の経路上である搬送波信号を生成する搬送波発振器1200と送信信号を送信する送信アンテナ1500との間に設けられ、送信信号となる搬送波信号の周波数変換を行なう変換器1−3(1140)に変調回路を用いた実施の形態について説明する。図12は、本発明に係る第6の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図1、図8と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。これは、図8に示した第3の実施の形態のミキサ1(1141)を変調回路1142に置き換えた構成である。
【0055】
本発明の第6の実施の形態のレーダ装置1006は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、局部発振器1110、変調回路1142、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151によって構成されている。
【0056】
変調回路1142は、変換器1−3(1140)として機能し、局部発振器1110の生成する局部発振器信号によって送信信号を変調し、送信信号に搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。変調回路の構成は第4の実施の形態と同様である。
【0057】
このような構成のレーダ装置1006の動作について説明する。
局部発振器信号(周波数fL)を局部発振器1110によって生成し、変調回路1142に加える。搬送波発振器1200の搬送波信号(周波数fC)は、分配器1300を経て変調回路1142に入力する。変調回路1142では、搬送波信号(周波数fC)と、局部発振器信号(周波数fL)とを混合し、fC±fLの周波数成分を発生させる。さらにこの搬送波信号(周波数fC±fL)は、増幅器1400を経て送信信号として送信アンテナ1500から送出される。対象物のトランスポンダ2100で変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、fC±fLの周波数成分を持つ。この受信信号(周波数fC±fL)が、ホモダインミキサ1800で搬送波信号(周波数fC)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。すなわち、この構成におけるホモダインミキサ1800へ入力する受信信号の波形は、第3の実施の形態と同様に、図4で示した第1の実施の形態の構成の場合と同様になる。また、混合された合成信号も図5で示した第1の実施の形態の構成の場合と同様になる。
【0058】
このように、第6の実施の形態の構成においても、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音の影響を低減させることができるとともに、不感帯を抜け出すこともできる。
【0059】
上記の説明では、受信系である第1の経路、搬送波信号を分岐する第2の経路、送信系である第3の経路のいずれかの経路に周波数変換器を設けるとしたが、送信系(第3の経路)と受信系(第1の経路)の各々に周波数変換器を設置することもできる。
【0060】
図13は、本発明の第7の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。図9、図11と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。このレーダ装置1007は、図9に示した受信信号を変調する第4の形態の構成と、図12に示した送信信号を変調する第6の形態の構成とを組み合わせたものである。
【0061】
本発明の第7の実施の形態のレーダ装置1007は、送信系が搬送波発振器1200、分配器1300、変調回路1143、増幅器1400及び送信アンテナ1500で構成され、受信系が受信アンテナ1600、増幅器1700、変調回路1123、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151によって構成されている。また、変調回路1123には、局部発振器1110の生成する局部発振器信号が加えられ、変調回路1143には、局部発振器信号が反転回路1111により反転されて加えられる。
【0062】
このような構成のレーダ装置1007の動作について説明する。
一定周波数の局部発振器信号(周波数fL)が局部発振器1110により生成され、送信系の変調回路1143と受信系の変調回路1123とに加えられる。送信系の変調回路1143へ出力する局部発振器信号(周波数fL)は、反転回路1111により反転されて、出力する。搬送波発振器1200の搬送波信号(周波数fC)は、分配された後、局部発振器信号(周波数fL)で変調され、fC±fLの周波数成分が生まれる。この送信信号は。増幅を経て送信アンテナ1500から送出される。送信信号は、トランスポンダ2100でデータ変調された後に返送されて受信アンテナ1600に入力される。受信信号は、増幅され、局部発振器信号(周波数fL)で変調され、ホモダインミキサ1800では、搬送波信号(周波数fC)と混合され、fL周波数成分を持つ信号が生成される。これを低域減衰フィルタ1151でfLに比べて低いカットオフ周波数で低域を減衰させることによって、搬送波発振源の位相雑音等に起因する低域雑音を低減させることができる。
【0063】
さらに、送信系と受信系の変調回路では逆位相で同じ周波数の局部発振器信号で変調されるため、送信信号がオンのときには受信回路がオフとなり、送信回路がオフのときには受信回路がオンすることができる。これによって、送信信号の回り込みによって受信信号が妨害される現象を避けることができる。
【0064】
上記の説明のように、本発明のレーダ装置によれば、搬送波発振器の位相雑音や通信距離変動の影響が低減され、対象物からの反射波を確実に捉えることが可能となる。そこで、対象物のトランスポンダから反射波を送り返す際に、反射波信号に情報を付加することによって通信を行なうレーダ統合通信装置における通信誤りを低減させることができる。
【0065】
ここでは、図3に示した第1の実施の形態のレーダ装置1001の構成をレーダ統合通信装置に適用した場合について説明する。図14は、本発明の一実施の形態であるレーダ統合通信装置の構成図である。図3と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。
【0066】
自動車1は自動車2に続いて走行しており、自動車1には本発明に係るレーダ統合通信装置3000が搭載され、自動車2には本発明に係る反射装置4000が搭載されている。
【0067】
本発明に係るレーダ統合通信装置3000は、ホモダイン検波信号を送信し反射波を受信するレーダ部を構成する搬送波発振器1200、分配器1300、増幅器1400、送信アンテナ1500、受信アンテナ1600、増幅器1700、局部発振機1110、ミキサ1(1121)、ホモダインミキサ1800及び低域減衰フィルタ1151と、受信信号に含まれる所定の情報を取り出し運転者に伝達する通信部を構成する復調回路3100及び警報装置3200と、から構成される。一方、反射装置4000には、トランスポンダ2100に加えて、反射信号に付加する情報を生成する危険判定装置4100と、付加情報に応じてレーダ統合通信装置3000への送信波を変調する変調回路4200と、を具備する。
【0068】
反射装置4000の危険判定装置4100は、他の車両に連絡すべき情報を生成する装置で、例えば、自動車2に急ブレーキが踏まれたこと検出する急ブレーキ判定装置等である。緊急ブレーキや、減速度等が発生したことを検出し、その検出情報を変調回路4200へ通知する。変調回路4200は、危険判定装置4100が検出した情報を取得し、その情報に応じた変調信号を生成し、トランスポンダ2100に送る。
【0069】
レーダ統合通信装置3000の復調回路4100は、反射装置4000からの送信信号に含まれる反射装置4000において検出された情報を元のディジタルデータに復調し、警報装置4200に送る。警報装置4200は、取得した情報を警報として運転者に通知する通知手段で、例えば警報表示パネルである。
【0070】
このような構成のレーダ統合通信装置3000と反射装置4000の動作について説明する。
自動車1に搭載されたレーダ統合通信装置3000では、搬送波発振器1200は、レーダ機能及び通信機能に必要な無線周波数の搬送波信号を生成する。搬送波信号は、分配器1300で分配され、増幅器1400で所定の振幅に増幅された後、送信信号として送信アンテナ1500から空間に放射される。
【0071】
自動車2に搭載された反射装置4000では、自動車1から送信された送信信号を受信する。また、反射装置4000の危険判定装置4100は、他車両に連絡すべき情報の有無を判定しており、判定結果は変調回路4200へ送られる。例えば、緊急ブレーキや減速度等の後続の車両に通知すべき情報が危険判定装置4100より入力されると、変調回路4200では、その情報によりトランスポンダ2100に変調信号を送る。トランスポンダ2100では、情報により変調された搬送波を反射波としてレーダ統合通信装置3000に向けて返送する。
【0072】
情報が付加された反射波は、受信アンテナ1600を経てレーダ統合通信装置3000に入力する。受信信号は、増幅器1700で増幅された後、ミキサ1(1121)に入力される。ミキサ1(1121)で、局部発振器1110によって生成された一定周波数の局部発振器信号と混合した後、ホモダインミキサ1800で分配器1300により分配された搬送波信号と混合され、ホモダイン検波信号が生成される。ホモダイン検波信号は、低域減衰フィルタ1151で低域雑音が低減された後に、復調回路3100でディジタルデータに復元される。ディジタルデータは、警報装置3200に出力され、運転者への警告等に作用する。
【0073】
上記の説明のレーダ装置と同様に、本発明のレーダ統合通信装置3000では、局部発振器信号を用いて受信信号あるいは搬送波信号に周波数変換を施すことにより、搬送波発振器1200の位相雑音や通信距離変動に起因する通信誤りを軽減することができる。このため、自動車2が検出した危険情報を車間距離等のレーダ情報とともに確実に自動車1に伝えることが可能となる。後続の自動車1に搭載されたレーダ統合通信装置3000では、先行する自動車1との距離や相対速度のレーダ情報に加えて、自動車1の状態や運転者の意思を取得することができるため、ブレーキ操作等の判断が素早く的確に行なえるようになる。例えば、従来前車がブレーキ等により減速すると、減速により前車との距離が縮まったことをレーダ機能により検知し、これに合わせてブレーキ操作を行なっていた。一方、本発明によれば、前車の運転者がブレーキを操作した時点で、ブレーキ操作により減速が始まることを知ることができるようになり、従来よりも早い時点で交通状況の変化に対応することが可能となる。
【0074】
また、レーダ統合通信装置3000では、レーダ動作と通信動作を時分割して処理する形態をとることもできる。この場合には、レーダ動作と通信動作のそれぞれに好適な局部発振器の周波数を予め選んでおき、時分割のタイミングに合わせて局部発振器の周波数を2種類から切換えることもある。
【0075】
また、上記の説明では、先行する自動車に対して送信信号を送り、情報が付加された反射波を受信するとしたが、送信先は先行する自動車に限定されない。例えば、道路脇に設置された道路標識等に本発明に係る反射装置4000を搭載し、交通状況等の交通安全に関する情報を付加した反射波を送信するようにしておけば、レーダ統合通信装置3000は道路標識等から情報を取得することができる。
【0076】
なお、これらの実施の形態では、送信アンテナと受信アンテナとを個別に有していたが、送受信アンテナを1本にすることもできる。
(付記1) 受信回路にホモダイン検波を利用するレーダ装置において、
搬送波発振器の生成する搬送波を送信信号として送信アンテナを介して送信し、前記送信信号が対象物に反射した反射波を受信アンテナによって受信する受信信号と、前記搬送波発振器の出力から分岐される搬送波信号とを混合するホモダインミキサと、
前記搬送波の周波数に応じて設定される所定の周波数の局部発振器信号を発生させる局部発振器と、
前記受信アンテナと前記ホモダインミキサとを接続する第1の経路上、前記搬送波発振器の出力を分岐させる分岐回路と前記ホモダインミキサとを接続する第2の経路上、あるいは前記搬送波発振器と前記送信アンテナとを接続する第3の経路上のいずれかに設けられ、前記局部発振器の生成する前記局部発振器信号を用いて入力する信号に前記搬送波の周波数とは異なる周波数成分を発生させる周波数変換器と、
前記ホモダインミキサにおける混合によって生成される前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を抽出するフィルタと、
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【0077】
(付記2) 前記周波数変換器は、前記第1の経路上に設けられ、前記局部発振器信号を用いて前記受信信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させ、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ受信信号を前記ホモダインミキサに出力し、
前記ホモダインミキサは、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ受信信号と前記搬送波信号とを混合して前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を生成することを特徴とする付記1記載のレーダ装置。
【0078】
(付記3) 前記周波数変換器は、前記第2の経路上に設けられ、前記局部発振器信号を用いて前記搬送波信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させ、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ搬送波信号を前記ホモダインミキサに出力し、
前記ホモダインミキサは、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ搬送波信号と前記受信信号とを混合して前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を生成することを特徴とする付記1記載のレーダ装置。
【0079】
(付記4) 前記周波数変換器は、前記第3の経路上に設けられ、前記局部発振器信号を用いて前記送信信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させ、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ送信信号を前記送信アンテナより送信し、
前記ホモダインミキサは、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ送信信号が対象物に反射した反射波を前記受信アンテナによって受信した受信信号と、前記搬送波信号とを混合して前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を生成することを特徴とする付記1記載のレーダ装置。
【0080】
(付記5) 前記周波数変換器は、前記送信信号、前記受信信号あるいは前記搬送波信号と前記局部発振器信号を混合して前記送信信号、前記受信信号あるいは前記搬送波信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させるミキサであることを特徴とする付記1記載のレーダ装置。
【0081】
(付記6) 前記周波数変換器は、前記送信信号、前記受信信号あるいは前記搬送波信号を前記局部発振器信号に基づいて変調して前記送信信号、前記受信信号あるいは前記搬送波信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる変調回路であることを特徴とする付記1記載のレーダ装置。
【0082】
(付記7) 前記レーダ装置は、さらに、前記局部発振器が生成する局部発振器信号の位相を反転させる反転回路を具備し、
前記周波数変換器は、前記第3の経路上と、前記第1の経路上に設けられ、前記周波数変換器の一方には前記局部発振器が生成する局部発振器信号がそのまま、他方には前記反転回路により逆位相に反転された逆位相の局部発振器信号が入力されることを特徴とする付記1記載のレーダ装置。
【0083】
(付記8) 受信回路にホモダイン検波を利用するレーダ統合通信装置において、
搬送波発振器の生成する搬送波を送信信号として送信アンテナを介して送信し、前記送信信号が対象物に搭載されたトランスポンダに受信され、所定の情報に基づいて変調された後に送信される反射波を受信アンテナによって受信する受信信号と、前記搬送波発振器の出力から分岐される搬送波信号とを混合するホモダインミキサと、
前記搬送波の周波数に応じて設定される所定の周波数の局部発振器信号を発生させる局部発振器と、
前記受信アンテナと前記ホモダインミキサとを接続する第1の経路上、前記搬送波発振器の出力を分岐させる分岐回路と前記ホモダインミキサとを接続する第2の経路上、あるいは前記搬送波発振器と前記送信アンテナとを接続する第3の経路上のいずれかに設けられ、前記局部発振器の生成する前記局部発振器信号を用いて入力する信号に前記搬送波の周波数とは異なる搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる周波数変換器と、
前記ホモダインミキサにおける混合によって生成される前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出された中間周波数信号を復調し、前記対象物によって付加された前記所定の情報を復元する復調回路と、
を具備することを特徴とするレーダ統合通信装置。
【0084】
(付記9) 前記対象物によって前記所定の情報に基づいて変調された後に送信される反射波は、前記対象物が交通状況の変化を含む前記レータ統合通信装置に通知すべき情報が発生したことを検出した場合に前記通知すべき情報に基づいて変調され、
前記レーダ統合通信装置は、さらに、前記復調回路により復元された前記通知すべき情報の通知を行なう通知手段を具備することを特徴とする付記8記載のレーダ統合通信装置。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ホモダイン検波を利用するレーダ装置において、ホモダインミキサに入力する受信信号あるいは搬送波信号に局部発振器信号を用いて周波数変換を施し、元の搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる。これによって、搬送波発振器の位相雑音や通信距離変動の影響を軽減させることが可能となる。
【0086】
また、本発明のホモダイン検波を利用したレーダ統合通信装置では、上記の説明のレーダ装置と同様にして、搬送波発振器の位相雑音や通信距離の変動の影響を軽減させることが可能である。これによって、対象物によってデータが付加された反射波も確実に捕らえることが可能となり、通信誤りを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるレーダ装置の原理図である。
【図2】装置間の距離とホモダインミキサ出力との関係図である。
【図3】本発明に係る第1の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図4】第1の実施の形態におけるホモダインミキサへの入力信号を示している。
【図5】第1の実施の形態におけるホモダインミキサの出力信号を示している。
【図6】本発明に係る第2の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図7】第2の実施の形態におけるホモダインミキサへの入力信号を示している。
【図8】本発明に係る第3の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図9】本発明に係る第4の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図10】本発明の第4の実施の形態のレーダ装置における変調回路の一例である。
【図11】本発明に係る第5の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図12】本発明に係る第6の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図13】本発明に係る第7の実施の形態のレーダ装置のブロック図である。
【図14】本発明の一実施の形態であるレーダ統合通信装置の構成図である。
【図15】従来のホモダイン検波を利用したレーダ装置の構成図である。
【図16】ホモダインミキサ出力信号の周波数分布図である。
【図17】ホモダイン検波用のミキサを複数設けたレーダ装置の回路構成図である。
【符号の説明】
1000 レーダ装置
1110 局部発振器
1120 変換器1−1
1130 変換器1−2
1140 変換器1−3
1150 フィルタ
1200 搬送波発振器
1300 分配器
1500 送信アンテナ
1600 受信アンテナ
1800 ホモダインミキサ
2100 トランスポンダ
Claims (5)
- 受信回路にホモダイン検波を利用するレーダ装置において、
搬送波発振器の生成する搬送波を送信信号として送信アンテナを介して送信し、前記送信信号が対象物に反射した反射波を受信アンテナによって受信する受信信号と、前記搬送波発振器の出力から分岐される搬送波信号とを混合するホモダインミキサと、
前記搬送波の周波数に応じて設定される所定の周波数の局部発振器信号を発生させる局部発振器と、
前記受信アンテナと前記ホモダインミキサとを接続する第1の経路上、前記搬送波発振器の出力を分岐させる分岐回路と前記ホモダインミキサとを接続する第2の経路上、あるいは前記搬送波発振器と前記送信アンテナとを接続する第3の経路上のいずれかに設けられ、前記局部発振器の生成する前記局部発振器信号を用いて入力する信号に前記搬送波の周波数とは異なる周波数成分を発生させる周波数変換器と、
前記ホモダインミキサにおける混合によって生成される前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を抽出するフィルタと、
を具備することを特徴とするレーダ装置。 - 前記周波数変換器は、前記第1の経路上に設けられ、前記局部発振器信号を用いて前記受信信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させ、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ受信信号を前記ホモダインミキサに出力し、
前記ホモダインミキサは、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ受信信号と前記搬送波信号とを混合して前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を生成することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記周波数変換器は、前記第2の経路上に設けられ、前記局部発振器信号を用いて前記搬送波信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させ、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ搬送波信号を前記ホモダインミキサに出力し、
前記ホモダインミキサは、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ搬送波信号と前記受信信号とを混合して前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を生成することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 前記周波数変換器は、前記第3の経路上に設けられ、前記局部発振器信号を用いて前記送信信号に前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させ、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ送信信号を前記送信アンテナより送信し、
前記ホモダインミキサは、前記搬送波周波数とは異なる周波数成分を持つ送信信号が対象物に反射した反射波を前記受信アンテナによって受信した受信信号と、前記搬送波信号とを混合して前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を生成することを特徴とする請求項1記載のレーダ装置。 - 受信回路にホモダイン検波を利用するレーダ統合通信装置において、
搬送波発振器の生成する搬送波を送信信号として送信アンテナを介して送信し、前記送信信号が対象物に搭載されたトランスポンダに受信され、所定の情報に基づいて変調された後に送信される反射波を受信アンテナによって受信する受信信号と、前記搬送波発振器の出力から分岐される搬送波信号とを混合するホモダインミキサと、
前記搬送波の周波数に応じて設定される所定の周波数の局部発振器信号を発生させる局部発振器と、
前記受信アンテナと前記ホモダインミキサとを接続する第1の経路上、前記搬送波発振器の出力を分岐させる分岐回路と前記ホモダインミキサとを接続する第2の経路上、あるいは前記搬送波発振器と前記送信アンテナとを接続する第3の経路上のいずれかに設けられ、前記局部発振器の生成する前記局部発振器信号を用いて入力する信号に前記搬送波の周波数とは異なる搬送波周波数とは異なる周波数成分を発生させる周波数変換器と、
前記ホモダインミキサにおける混合によって生成される前記対象物からの受信信号成分を含む中間周波数信号を抽出するフィルタと、
前記フィルタにより抽出された中間周波数信号を復調し、前記対象物によって付加された前記所定の情報を復元する復調回路と、
を具備することを特徴とするレーダ統合通信装置。
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