JP2010175290A - アナログ積算信号処理回路及び距離移動速度計測装置 - Google Patents

アナログ積算信号処理回路及び距離移動速度計測装置 Download PDF

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暁人 平井
Tsuneji Tsutsumi
恒次 堤
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Abstract

【課題】高分解能で高速なＡＤＣを実装することなく、高精度かつ高速な計測を行うことができる距離移動速度計測装置を得ることを目的とする。
【解決手段】電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出回路１１により電気信号Ｖｉｎのピークが検出された時点の電圧値Ｖｓ１を保持する測距回路１２や、測距回路１２における電圧値Ｖｓ１の上昇率と異なる上昇率で、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇し、そのピーク検出回路１１により電気信号Ｖｉｎのピークが検出された時点の電圧値Ｖｓ２を保持する測距回路１３などを備えているアナログ積算信号処理回路６を実装する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ターゲットまでの距離とターゲットの移動速度を計測する距離移動速度計測装置と、その距離移動速度計測装置に実装されるアナログ積算信号処理回路とに関するものである。
例えば、パルスレーダなどのレーダシステムに搭載されている距離移動速度計測装置は、送信機からパルス信号が送信されたのち、受信機が目標物に反射されたパルス信号を受信すると、その受信信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換し、その後、ディジタルデータを信号処理する。
そして、距離移動速度計測装置は、パルス信号の送信時間と受信信号の受信時間との差分を求め、その差分からターゲットまでの距離とターゲットの移動速度を演算するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。
なお、受信信号が所望のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）以下の場合には、複数のパルス信号を送信して、複数の受信信号を積算処理することでＳＮＲを改善するようにしている。
特開昭６１−２５４８７３号公報（第５頁から第７頁）
従来の距離移動速度計測装置は以上のように構成されているので、ＡＤ変換後に積算処理を実施してＳＮＲの改善を図る場合、計測時間内の時系列データの全てをＡＤ変換する必要がある。そのため、高精度かつ高速な計測を行う場合、高分解能で高速なＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を実装してＡＤ変換を行う必要があり、コストが増加する課題があった。また、ＡＤ変換された時系列データが膨大となり、積算処理に多くの時間を要する課題があった。
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、高分解能で高速なＡＤＣを実装することなく、高精度かつ高速な計測を行うことができる距離移動速度計測装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、高精度かつ高速な計測を行うことが可能な距離移動速度計測装置に実装されるアナログ積算信号処理回路を得ることを目的とする。
この発明に係る距離移動速度計測装置は、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出手段により入力信号のピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第１の測距手段と、第１の測距手段における電圧値の上昇率と異なる上昇率で、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、そのピーク検出手段により入力信号のピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第２の測距手段と、第１の測距手段により保持されている電圧値又は第２の測距手段により保持されている電圧値を交互に選択する電圧値選択手段と、その電圧値選択手段により選択された電圧値を積分して、その電圧値の積分結果を出力する第１の積分手段と、第２の測距手段により保持されている電圧値を積分して、その電圧値の積分結果を出力する第２の積分手段とを備えたアナログ積算信号処理回路を実装するようにしたものである。
この発明によれば、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出手段により入力信号のピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第１の測距手段と、第１の測距手段における電圧値の上昇率と異なる上昇率で、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、そのピーク検出手段により入力信号のピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第２の測距手段と、第１の測距手段により保持されている電圧値又は第２の測距手段により保持されている電圧値を交互に選択する電圧値選択手段と、その電圧値選択手段により選択された電圧値を積分して、その電圧値の積分結果を出力する第１の積分手段と、第２の測距手段により保持されている電圧値を積分して、その電圧値の積分結果を出力する第２の積分手段とを備えたアナログ積算信号処理回路を実装するように構成したので、高分解能で高速なＡＤＣを実装することなく、高精度かつ高速な計測を行うことができる効果がある。
この発明の実施の形態１による距離移動速度計測装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による距離移動速度計測装置のアナログ積算信号処理回路６を示す構成図である。 ＳＣ回路１５ａ，１６ａの内部を示す構成図である。 連続積分回路１５ｂ，１６ｂの内部を示す構成図である。 アナログ積算処理回路６における各信号のタイミングチャートを示す説明図である。 この発明の実施の形態３による距離移動速度計測装置のアナログ積算信号処理回路６を示す構成図である。 アナログ積算処理回路６における各信号のタイミングチャートを示す説明図である。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による距離移動速度計測装置を示す構成図である。
図１において、制御回路１は距離移動速度計測装置全体の制御を司る回路である。
タイミング回路２は制御回路１の指示の下、電磁波であるパルスの送信周期で送信系３を駆動する回路である。
送信系３は送信機やアンテナなどから構成されており、タイミング回路２により駆動されると、パルスをターゲット４に向けて送信する処理を実施する。
なお、タイミング回路２及び送信系３から送信手段が構成されている。
ターゲット４は距離移動速度計測装置が計測する対象の目標物である。
受信系５は受信機やアンテナなどから構成されており、送信系３から送信されてターゲット４に反射されたパルスを受信し、そのパルスを電気信号Ｖｉｎに変換して、アナログ積算信号処理回路６に出力する処理を実施する。なお、受信系５は受信手段を構成している。
アナログ積算信号処理回路６は受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎを入力し、制御回路１の指示の下で所定の積算信号処理を実施して、その積算信号処理結果として電圧値ΣＶ１，ΣＶ２をＡＤ変換器７に出力する処理を実施する。
ＡＤ変換器７はアナログ積算信号処理回路６から出力された電圧値ΣＶ１，ΣＶ２をＡＤ変換して、その電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を示すディジタルデータを演算装置８に出力する処理を実施する。
演算装置８はＡＤ変換器７から出力されたディジタルデータに基づいてターゲット４までの距離Ｌ及びターゲット４の移動速度Ｓを演算する装置である。
なお、ＡＤ変換器７及び演算装置８から演算手段が構成されている。
図２はこの発明の実施の形態１による距離移動速度計測装置のアナログ積算信号処理回６路を示す構成図である。
図２において、ピーク検出回路１１は受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号Ｖｐを出力する。なお、ピーク検出回路１１はピーク検出手段を構成している。
測距回路１２は電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点の電圧値Ｖｓ１を保持する処理を実施する。なお、測距回路１２は第１の測距手段を構成している。
測距回路１２のＴＡＣ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２ａは例えばランプ電圧回路で構成されており、制御回路１の指示の下、ピーク検出回路１１が電気信号Ｖｉｎの入力を開始する時点から、所定の上昇率で電圧値Ｖｓ１の充電を開始する回路である。
測距回路１２のサンプルホールド回路（以下、「Ｓ／Ｈ回路」と称する）１２ｂはピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点のＴＡＣ１２ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１を保持する処理を実施する。
測距回路１３は測距回路１２における電圧値Ｖｓ１の上昇率と異なる上昇率で、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点の電圧値Ｖｓ２を保持する処理を実施する。なお、測距回路１３は第２の測距手段を構成している。
測距回路１３のＴＡＣ１３ａは例えばランプ電圧回路で構成されており、制御回路１の指示の下、ピーク検出回路１１が電気信号Ｖｉｎの入力を開始する時点から、ＴＡＣ１２ａと異なる上昇率で電圧値Ｖｓ２の充電を開始する回路である。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂはピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点のＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２を保持する処理を実施する。
スイッチ１４は制御回路１の指示の下、測距回路１２のＳ／Ｈ回路１２ｂにより保持されている電圧値Ｖｓ１又は測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂにより保持されている電圧値Ｖｓ２を交互に選択し、その選択した電圧値Ｖｓ１又はＶｓ２を積分回路１５に与える処理を実施する。なお、スイッチ１４は電圧値選択手段を構成している。
積分回路１５はスイッチトキャパシタ回路（以下、「ＳＣ回路」と称する）１５ａと連続積分回路１５ｂから構成されており、スイッチ１４により選択された電圧値Ｖｓ１，Ｖｓ２の離散積分を実施して、その電圧値の積分結果である電圧値ΣＶ１をＡＤ変換器７に出力する処理を実施する。なお、積分回路１５は第１の積分手段を構成している。
積分回路１６はＳＣ回路１６ａと連続積分回路１６ｂから構成されており、測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂにより保持されている電圧値Ｖｓ２の離散積分を実施して、その電圧値Ｖｓ２の積分結果である電圧値ΣＶ２をＡＤ変換器７に出力する処理を実施する。なお、積分回路１６は第２の積分手段を構成している。
図３はＳＣ回路１５ａ，１６ａの内部を示す構成図である。
図３において、スイッチ２１は制御回路１から出力されるクロックφ１がＨレベルになるとオンになり、Ｓ／Ｈ回路１２ｂ（またはＳ／Ｈ回路１３ｂ）から出力された電圧値が容量２２に保持される。
スイッチ２３は制御回路１から出力されるクロックφ２（クロックφ１と逆位相のクロック）がＨレベル（＝クロックφ１がＬレベル）になるとオンになり、容量２２に保持されている電圧値に対応する電荷が連続積分回路１５ｂ（または連続積分回路１６ｂ）に移動する。
スイッチ２４は制御回路１から出力されるクロックφ２がＨレベルになるとオンになり、容量２２の入力側がグランドと接続される。
スイッチ２５は制御回路１から出力されるクロックφ１がＨレベルになるとオンになり、容量２２の出力側がグランドと接続される。
図４は連続積分回路１５ｂ，１６ｂの内部を示す構成図である。
図４の例では、連続積分回路１５ｂ，１６ｂは、抵抗３１、容量３２及びオペアンプ３３から構成されており、ＳＣ回路１５ａ，１６ａから出力された電荷が容量３２に移動する。
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、距離移動速度計測装置をパルスレーダとして使用し、ターゲット４に向けてパルスを３回送信する場合について説明する。
この場合、アナログ積算処理回路６はパルスレーダの信号処理回路として使用される。
図５はアナログ積算処理回路６における各信号のタイミングチャートを示す説明図である。
なお、ターゲット４は、説明の便宜上、パルスレーダに対して、等速で移動しているものとする。
タイミング回路２は、制御回路１の指示の下、パルスの送信周期Δｔｐで送信系３を駆動する。
送信系３は、タイミング回路２により駆動されると、送信周期Δｔｐでパルスをターゲット４に向けて送信する。
受信系５は、送信系３から送信されてターゲット４に反射されたパルスを受信し、そのパルスを電気信号Ｖｉｎに変換してアナログ積算信号処理回路６に出力する。
制御回路１は、送信系３からパルスが送信される前に、リセット信号Ｖｒをアナログ積算信号処理回路６のＴＡＣ１２ａ，１３ａに出力して、ＴＡＣ１２ａ，１３ａに充電されている電圧値を０にリセットする。
制御回路１は、図５に示すように、送信系３からパルスが送信されると同時に、アナログ積算信号処理回路６に対するゲート信号Ｖｇを立ち上げて、あらかじめ決められている時間幅だけ、そのゲート信号ＶｇをＨレベルとする。
アナログ積算信号処理回路６は、ゲート信号ＶｇがＨレベルの期間だけ、受信系５から出力される電気信号Ｖｉｎの処理を行う。
即ち、測距回路１２のＴＡＣ１２ａは、図５に示すように、電圧値Ｖｓ１が２ａ・ｔの傾き（上昇率）で充電されるランプ電圧回路であり、送信系３から１つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、２ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇する。ここで、ａは任意の実数であり、ｔは経過時間である。
測距回路１３のＴＡＣ１３ａは、図５に示すように、電圧値Ｖｓ２がａ・ｔの傾き（上昇率）で充電されるランプ電圧回路であり、送信系３から１つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇する。
ピーク検出回路１１は、受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号ＶｐをＳ／Ｈ回路１２ｂ，１３ｂに出力する。
図５の例では、ピーク検出回路１１は、時刻ｔ＝ｔ０で電気信号Ｖｉｎのピークを検出している。
測距回路１２のＳ／Ｈ回路１２ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０でピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０におけるＴＡＣ１２ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１（＝２ａ・ｔ０）を保持する。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０でピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０におけるＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２（＝ａ・ｔ０）を保持する。
スイッチ１４は、リセット信号Ｖｒの立下りで入力端子の接続先が交互に切り換わるように制御される。
即ち、スイッチ１４の入力端子の接続先が、リセット信号Ｖｒの立下りで、「Ｓ／Ｈ回路１２ｂの出力端子→Ｓ／Ｈ回路１３ｂの出力端子→Ｓ／Ｈ回路１２ｂの出力端子→Ｓ／Ｈ回路１３ｂの出力端子→・・・」のようにスイッチングされる。ただし、初期状態ではＳ／Ｈ回路１２ｂの出力端子と接続されるものとする。
制御回路１は、ゲート信号ＶｇがＬレベルになって、１つ目のパルスによる測距回路１２，１３の測距が終了すると、図５に示すように、Ｈレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を積分回路１５，１６に出力する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
また、初期状態では、スイッチ１４の入力端子がＳ／Ｈ回路１２ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１５ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１２ｂに保持されている電圧値Ｖｓ１（＝２ａ・ｔ０）が与えられる。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１６ａの入力端子は常にＳ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１６ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ・ｔ０）が与えられる。
次に、制御回路１は、図５に示すように、クロックφ１の信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移して、クロックφ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１５ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ１（＝２ａ・ｔ０）に対応する電荷が連続積分回路１５ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１５ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ１（＝２ａ・ｔ０）となり、その電圧値ΣＶ１がＡＤ変換器７に出力される。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１６ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ・ｔ０）に対応する電荷が連続積分回路１６ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１６ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ２（＝ａ・ｔ０）となり、その電圧値ΣＶ２がＡＤ変換器７に出力される。
その後、制御回路１は、図５に示すように、リセット信号Ｖｒをアナログ積算処理回路６に出力する。
これにより、アナログ積算処理回路６におけるスイッチ１４の入力端子の接続先が、Ｓ／Ｈ回路１２ｂからＳ／Ｈ回路１３ｂの出力端子に切り替わる。
また、ＴＡＣ１２ａ，１３ａに充電されている電圧値が０にリセットされる。
送信系３は、１つ目のパルスを送信した時刻から時間Δｔｐが経過すると、タイミング回路２により駆動されて、２つ目のパルスをターゲット４に向けて送信する。
制御回路１は、送信系３から２つ目のパルスが送信されると同時に、アナログ積算信号処理回路６に対するゲート信号Ｖｇを立ち上げて、あらかじめ決められている時間幅だけ、そのゲート信号ＶｇをＨレベルとする。
測距回路１２のＴＡＣ１２ａは、送信系３から２つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、２ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇する。
また、測距回路１３のＴＡＣ１３ａも、送信系３から２つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇する。
ピーク検出回路１１は、受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号ＶｐをＳ／Ｈ回路１２ｂ，１３ｂに出力する。
ターゲット４が時間Δｔｐの間に、ｔ０からΔｔの時間分移動しているとすると、図５に示すように、時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔで、電気信号Ｖｉｎのピークを検出する。
測距回路１２のＳ／Ｈ回路１２ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋ΔｔにおけるＴＡＣ１２ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋Δｔ））を保持する。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋ΔｔにおけるＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））を保持する。
制御回路１は、ゲート信号ＶｇがＬレベルになって、２つ目のパルスによる測距回路１２，１３の測距が終了すると、図５に示すように、Ｈレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を積分回路１５，１６に出力する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
また、送信系３から２つ目のパルスが送信される前に、スイッチ１４の入力端子がＳ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１５ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））が与えられる。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１６ａの入力端子は常にＳ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１６ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））が与えられる。
次に、制御回路１は、図５に示すように、クロックφ１の信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移して、クロックφ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１５ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１５ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１５ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ１（＝２ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ１がＡＤ変換器７に出力される。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１６ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１６ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１６ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ２（＝ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ２がＡＤ変換器７に出力される。
その後、制御回路１は、図５に示すように、リセット信号Ｖｒをアナログ積算処理回路６に出力する。
これにより、アナログ積算処理回路６におけるスイッチ１４の入力端子の接続先が、Ｓ／Ｈ回路１３ｂからＳ／Ｈ回路１２ｂの出力端子に切り替わる。
また、ＴＡＣ１２ａ，１３ａに充電されている電圧値が０にリセットされる。
送信系３は、２つ目のパルスを送信した時刻から時間Δｔｐが経過すると、タイミング回路２により駆動されて、３つ目のパルスをターゲット４に向けて送信する。
制御回路１は、送信系３から３つ目のパルスが送信されると同時に、アナログ積算信号処理回路６に対するゲート信号Ｖｇを立ち上げて、あらかじめ決められている時間幅だけ、そのゲート信号ＶｇをＨレベルとする。
測距回路１２のＴＡＣ１２ａは、送信系３から３つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、２ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇する。
また、測距回路１３のＴＡＣ１３ａも、送信系３から３つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇する。
ピーク検出回路１１は、受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号ＶｐをＳ／Ｈ回路１２ｂ，１３ｂに出力する。
ターゲット４が時間Δｔｐの間に、ｔ０から２Δｔの時間分移動しているとすると、図５に示すように、時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔで、電気信号Ｖｉｎのピークを検出する。
測距回路１２のＳ／Ｈ回路１２ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋２ΔｔにおけるＴＡＣ１２ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋２Δｔ））を保持する。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋２ΔｔにおけるＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋２Δｔ））を保持する。
制御回路１は、ゲート信号ＶｇがＬレベルになって、３つ目のパルスによる測距回路１２，１３の測距が終了すると、図５に示すように、Ｈレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を積分回路１５，１６に出力する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
また、送信系３から３つ目のパルスが送信される前に、スイッチ１４の入力端子がＳ／Ｈ回路１２ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１５ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１２ｂに保持されている電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋２Δｔ））が与えられる。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１６ａの入力端子は常にＳ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１６ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋２Δｔ））が与えられる。
次に、制御回路１は、図５に示すように、クロックφ１の信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移して、クロックφ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１５ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋２Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１５ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１５ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ１（＝２ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ）＋２ａ（ｔ０＋２Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ１がＡＤ変換器７に出力される。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１６ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１６ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１６ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ２（＝ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ）＋ａ（ｔ０＋２Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ２がＡＤ変換器７に出力される。
ここで、測定を終了したとすると、アナログ積算処理回路６からＡＤ変換器７に出力される電圧値ΣＶ１，ΣＶ２は下記の通りとなる。
ΣＶ１＝２ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ）＋２ａ（ｔ０＋２Δｔ）
＝５ａ・ｔ０＋５ａ・Δｔ （１）
ΣＶ２＝ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ）＋ａ（ｔ０＋２Δｔ）
＝３ａ・ｔ０＋３ａ・Δｔ （２）
ＡＤ変換器７は、アナログ積算信号処理回路６から電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を受けると、その電圧値ΣＶ１，ΣＶ２をＡＤ変換して、その電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を示すディジタルデータを演算装置８に出力する。
演算装置８は、ＡＤ変換器７から電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を示すディジタルデータを受けると、そのディジタルデータに基づいてターゲット４までの距離Ｌ及びターゲット４の移動速度Ｓを演算する。
即ち、演算装置８は、電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を用いて、上記の式（１）（２）の連立方程式を解くことで未知数ｔ０，Δｔを求め、そのｔ０，Δｔを下記の式（３）（４）に代入して、ターゲット４までの距離Ｌとターゲット４の移動速度Ｓを演算する。
Ｌ＝（ｔ０・Ｃ）／２ （３）
Ｓ＝（Δｔ・Ｃ）／（２・Δｔｐ） （４）
ただし、Ｃは光速である。
なお、この実施の形態１では、３つのパルスを送信することで、３個の信号を積算するものについて示したが、ＳＮＲについては、ｎ個の信号を積算することで、受信電力がｎ２倍になり、雑音がｎ倍になるため、１０ｌｏｇＮ［ｄＢ］だけ改善される。
また、任意の定数aを適切な値とすることで、アナログ積算信号処理回路６のノイズはほぼ無視できるものとなる。
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出回路１１により電気信号Ｖｉｎのピークが検出された時点の電圧値Ｖｓ１を保持する測距回路１２と、測距回路１２における電圧値Ｖｓ１の上昇率と異なる上昇率で、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇し、そのピーク検出回路１１により電気信号Ｖｉｎのピークが検出された時点の電圧値Ｖｓ２を保持する測距回路１３と、測距回路１２により保持されている電圧値Ｖｓ１又は測距回路１３により保持されている電圧値Ｖｓ２を交互に選択するスイッチ１４と、スイッチ１４により選択された電圧値を積分して、その電圧値の積分結果ΣＶ１を出力する積分回路１５と、測距回路１３により保持されている電圧値を積分して、その電圧値の積分結果ΣＶ２を出力する積分回路１６とを備えたアナログ積算信号処理回路６を実装するように構成したので、高分解能で高速なＡＤＣを実装することなく、高精度かつ高速な計測を行うことができる効果を奏する。
即ち、上記のアナログ積算信号処理回路６を実装しているため、ＳＮＲを改善しつつ、高速かつ高分解能な計測が可能になり、ＡＤ変換器７と演算装置８の負担を減らすことが可能となる。
実施の形態２．
上記実施の形態１では、２個の測距回路１２，１３と、２個の積分回路１５，１６とが実装されているアナログ積算信号処理回路６について示したが、ｎ個の測距回路と、ｎ個の積分回路１５，１６とが実装されているアナログ積算信号処理回路６であってもよい。
例えば、３個の測距回路と、３個の積分回路とが実装されている場合を考える。ただし、この場合、３個の測距回路を測距回路ａ，測距回路ｂ，測距回路ｃ、３個の積分回路を積分回路ａ，積分回路ｂ，積分回路ｃで区別する。
また、測距回路ａが実装しているＴＡＣにおける出力電圧値の上昇率がａ・ｔ、測距回路ｂが実装しているＴＡＣにおける出力電圧値の上昇率が２ａ・ｔ、測距回路ｃが実装しているＴＡＣにおける出力電圧値の上昇率が３ａ・ｔであるとする。
このとき、送信系３から３個のパルスが送信され、受信系５によりターゲット４に反射されたパルスを時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２で受信されたものとする。
スイッチ１４に相当するスイッチによって、積分回路ａが測距回路ａの出力電圧値→測距回路ａの出力電圧値→測距回路ａの出力電圧値の順番で積分し、積分回路ｂが測距回路ａの出力電圧値→測距回路ｂの出力電圧値→測距回路ｃの出力電圧値の順番で積分し、積分回路ｃが測距回路ｃの出力電圧値→測距回路ｂの出力電圧値→測距回路ａの出力電圧値の順番で積分するものとすると、下記の式（５）〜（７）が成立する。
ΣＶ１＝ａ・ｔ０＋ａ・ｔ１＋ａ・ｔ２ （５）
ΣＶ２＝ａ・ｔ０＋２ａ・ｔ１＋３ａ・ｔ２ （６）
ΣＶ３＝３ａ・ｔ０＋２ａ・ｔ１＋ａ・ｔ２ （７）
ただし、ΣＶ１は積分回路ａから出力される電圧値、ΣＶ２は積分回路ｂから出力される電圧値、ΣＶ３は積分回路ｃから出力される電圧値である。
この場合、３つの式（５）〜（７）が成立するので、３つの未知数ｔ０，ｔ１，ｔ２を求めることが可能である。
即ち、演算装置８は、電圧値ΣＶ１，ΣＶ２，ΣＶ３を用いて、上記の式（５）〜（７）の連立方程式を解くことで未知数ｔ０，ｔ１，ｔ２を求め、そのｔ０，ｔ１，ｔ２を下記の式（８）（９）に代入して、ターゲット４までの距離Ｌとターゲット４の移動速度Ｓを演算する。
また、そのｔ０，ｔ１，ｔ２を下記の式（１０）に代入して、ターゲット４の加速度Ａを演算する。
Figure 2010175290
このように、３個の測距回路と、３個の積分回路とが実装されている場合、ターゲット４までの距離Ｌや、ターゲット４の移動速度Ｓの他に、ターゲット４の加速度Ａも演算することができる。
なお、この実施の形態２では、スイッチ１４に相当するスイッチによって、積分回路ａが測距回路ａの出力電圧値→測距回路ａの出力電圧値→測距回路ａの出力電圧値の順番で積分し、積分回路ｂが測距回路ａの出力電圧値→測距回路ｂの出力電圧値→測距回路ｃの出力電圧値の順番で積分し、積分回路ｃが測距回路ｃの出力電圧値→測距回路ｂの出力電圧値→測距回路ａの出力電圧値の順番で積分するものについて示したが、ｎ個の積分回路が相互に異なる電圧値を積分することができれば、上記の順番で積分するものに限るものではない。
このため、スイッチ１４に相当するスイッチが、ｎ個の積分回路が相互に異なる電圧値を積分するように、ｎ個の測距回路とｎ個の積分回路の接続を予め設定されたパターンで切り替えればよい。
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による距離移動速度計測装置のアナログ積算信号処理回６路を示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
測距回路１７は時間の経過に伴って変化する上昇率（ａ・ｔ→２ａ・ｔ→３ａ・ｔ）で、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点の電圧値Ｖｓ１を保持する処理を実施する。なお、測距回路１２は第１の測距手段を構成している。
測距回路１７のＴＡＣ１７ａは例えばランプ電圧回路で構成されており、制御回路１の指示の下、ピーク検出回路１１が電気信号Ｖｉｎの入力を開始する時点から、時間の経過に伴って変化する上昇率（ａ・ｔ→２ａ・ｔ→３ａ・ｔ）で、電圧値Ｖｓ１の充電を開始する回路である。
ここでは、ＴＡＣ１７ａにおける電圧値Ｖｓ１の上昇率が、ａ・ｔ→２ａ・ｔ→３ａ・ｔの順番で切り替えられるものを示すが、予め設定されたパターンで切り替えられるものであれば、上記の順番に限るものではない。
測距回路１７のＳ／Ｈ回路１７ｂはピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点のＴＡＣ１７ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１を保持する処理を実施する。
次に動作について説明する。
この実施の形態３でも、距離移動速度計測装置をパルスレーダとして使用し、ターゲットに向けてパルスを３回送信する場合について説明する。
図７はアナログ積算処理回路６における各信号のタイミングチャートを示す説明図である。
なお、ターゲット４は、説明の便宜上、パルスレーダに対して、等速で移動しているものとする。
タイミング回路２は、制御回路１の指示の下、パルスの送信周期Δｔｐで送信系３を駆動する。
送信系３は、タイミング回路２により駆動されると、送信周期Δｔｐでパルスをターゲット４に向けて送信する。
受信系５は、送信系３から送信されてターゲット４に反射されたパルスを受信し、そのパルスを電気信号Ｖｉｎに変換してアナログ積算信号処理回路６に出力する。
制御回路１は、上記実施の形態１と同様に、送信系３からパルスが送信される前に、リセット信号Ｖｒをアナログ積算信号処理回路６のＴＡＣ１７ａ，１３ａに出力して、ＴＡＣ１７ａ，１３ａに充電されている電圧値を０にリセットする。
制御回路１は、図７に示すように、送信系３からパルスが送信されると同時に、アナログ積算信号処理回路６に対するゲート信号Ｖｇを立ち上げて、あらかじめ決められている時間幅だけ、そのゲート信号ＶｇをＨレベルとする。
測距回路１７のＴＡＣ１７ａは、図７に示すように、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って変化する上昇率（ａ・ｔ→２ａ・ｔ→３ａ・ｔ）で充電されるランプ電圧回路であり、送信系から１つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、１つ目のパルスの送信時間に対応するａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇する。
測距回路１３のＴＡＣ１３ａは、図７に示すように、電圧値Ｖｓ２がａ・ｔの傾き（固定の上昇率）で充電されるランプ電圧回路であり、送信系から１つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇する。
ピーク検出回路１１は、受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号ＶｐをＳ／Ｈ回路１７ｂ，１３ｂに出力する。
図７の例では、ピーク検出回路１１は、時刻ｔ０で電気信号Ｖｉｎのピークを検出している。
測距回路１７のＳ／Ｈ回路１７ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０でピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０におけるＴＡＣ１７ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１（＝ａ・ｔ０）を保持する。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０でピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０におけるＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２（＝ａ・ｔ０）を保持する。
制御回路１は、ゲート信号ＶｇがＬレベルになって、１つ目のパルスによる測距回路１７，１３の測距が終了すると、図７に示すように、Ｈレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を積分回路１５，１６に出力する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１５ａの入力端子は、Ｓ／Ｈ回路１７ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１５ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１７ｂに保持されている電圧値Ｖｓ１（＝ａ・ｔ０）が与えられる。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１６の入力端子は、Ｓ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１６ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ・ｔ０）が与えられる。
次に、制御回路１は、図７に示すように、クロックφ１の信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移して、クロックφ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１５ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ１（＝ａ・ｔ０）に対応する電荷が連続積分回路１５ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１５ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ１（＝ａ・ｔ０）となり、その電圧値ΣＶ１がＡＤ変換器７に出力される。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１６ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ・ｔ０）に対応する電荷が連続積分回路１６ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１６ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ２（＝ａ・ｔ０）となり、その電圧値ΣＶ２がＡＤ変換器７に出力される。
その後、制御回路１は、図７に示すように、リセット信号Ｖｒをアナログ積算処理回路６に出力する。
これにより、ＴＡＣ１７ａ，１３ａに充電されている電圧値が０にリセットされる。
送信系３は、１つ目のパルスを送信した時刻から時間Δｔｐが経過すると、タイミング回路２により駆動されて、２つ目のパルスをターゲット４に向けて送信する。
制御回路１は、送信系３から２つ目のパルスが送信されると同時に、アナログ積算信号処理回路６に対するゲート信号Ｖｇを立ち上げて、あらかじめ決められている時間幅だけ、そのゲート信号ＶｇをＨレベルとする。
測距回路１２のＴＡＣ１７ａは、送信系３から２つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、２つ目のパルスの送信時間に対応する２ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇する。
また、測距回路１３のＴＡＣ１３ａも、送信系３から２つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇する。
ピーク検出回路１１は、受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号ＶｐをＳ／Ｈ回路１７ｂ，１３ｂに出力する。
ターゲット４が時間Δｔｐの間に、ｔ０からΔｔの時間分移動しているとすると、図７に示すように、時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔで、電気信号Ｖｉｎのピークを検出する。
測距回路１７のＳ／Ｈ回路１７ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋ΔｔにおけるＴＡＣ１７ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋Δｔ））を保持する。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋ΔｔにおけるＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））を保持する。
制御回路１は、ゲート信号ＶｇがＬレベルになって、２つ目のパルスによる測距回路１７，１３の測距が終了すると、図７に示すように、Ｈレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を積分回路１５，１６に出力する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１５ａの入力端子は、Ｓ／Ｈ回路１７ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１５ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１７ｂに保持されている電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋Δｔ））が与えられる。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１６の入力端子は、Ｓ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１６ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））が与えられる。
次に、制御回路１は、図７に示すように、クロックφ１の信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移して、クロックφ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１５ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ１（＝２ａ（ｔ０＋Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１５ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１５ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ１（＝ａ・ｔ０＋２ａ（ｔ０＋Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ１がＡＤ変換器７に出力される。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１６ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１６ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１６ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ２（＝ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ２がＡＤ変換器７に出力される。
その後、制御回路１は、図７に示すように、リセット信号Ｖｒをアナログ積算処理回路６に出力する。
これにより、ＴＡＣ１７ａ，１３ａに充電されている電圧値が０にリセットされる。
送信系３は、２つ目のパルスを送信した時刻から時間Δｔｐが経過すると、タイミング回路２により駆動されて、３つ目のパルスをターゲット４に向けて送信する。
制御回路１は、送信系３から３つ目のパルスが送信されると同時に、アナログ積算信号処理回路６に対するゲート信号Ｖｇを立ち上げて、あらかじめ決められている時間幅だけ、そのゲート信号ＶｇをＨレベルとする。
測距回路１２のＴＡＣ１７ａは、送信系３から３つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、３つ目のパルスの送信時間に対応する３ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇する。
また、測距回路１３のＴＡＣ１３ａも、送信系３から３つ目のパルスが送信されると同時に、制御回路１から出力されるゲート信号ＶｇがＨレベルになると、ａ・ｔの傾きで、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇する。
ピーク検出回路１１は、受信系５から出力された電気信号Ｖｉｎのピークを検出する処理を実施し、ピークの検出時にピーク検出信号ＶｐをＳ／Ｈ回路１７ｂ，１３ｂに出力する。
ターゲット４が時間Δｔｐの間に、ｔ０から２Δｔの時間分移動しているとすると、図７に示すように、時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔで、電気信号Ｖｉｎのピークを検出する。
測距回路１７のＳ／Ｈ回路１７ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋２ΔｔにおけるＴＡＣ１７ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ１（＝３ａ（ｔ０＋２Δｔ））を保持する。
測距回路１３のＳ／Ｈ回路１３ｂは、ピーク検出回路１１から時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔでピーク検出信号Ｖｐを受けると、時刻ｔ＝ｔ０＋２ΔｔにおけるＴＡＣ１３ａの出力電圧である電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋２Δｔ））を保持する。
制御回路１は、ゲート信号ＶｇがＬレベルになって、３つ目のパルスによる測距回路１２，１３の測距が終了すると、図７に示すように、Ｈレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を積分回路１５，１６に出力する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１５ａの入力端子は、Ｓ／Ｈ回路１７ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１５ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１７ｂに保持されている電圧値Ｖｓ１（＝３ａ（ｔ０＋２Δｔ））が与えられる。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＨレベルのクロックφ１とＬレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオンになり、スイッチ２３，２４がオフになる。
ＳＣ回路１６の入力端子は、Ｓ／Ｈ回路１３ｂの出力端子と接続されているため、ＳＣ回路１６ａの容量２２には、クロックφ１の立ち上がりで、Ｓ／Ｈ回路１３ｂに保持されている電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋２Δｔ））が与えられる。
次に、制御回路１は、図７に示すように、クロックφ１の信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移して、クロックφ２の信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移する。
積分回路１５のＳＣ回路１５ａは、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１５ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ１（＝３ａ（ｔ０＋２Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１５ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１５ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ１（＝ａ・ｔ０＋２ａ（ｔ０＋Δｔ）＋３ａ（ｔ０＋２Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ１がＡＤ変換器７に出力される。
積分回路１６のＳＣ回路１６ａも、ＳＣ回路１５ａと同様に、制御回路１からＬレベルのクロックφ１とＨレベルのクロックφ２を受けると、スイッチ２１，２５がオフになり、スイッチ２３，２４がオンになる。
これにより、ＳＣ回路１６ａの容量２２に保持されていた電圧値Ｖｓ２（＝ａ（ｔ０＋２Δｔ））に対応する電荷が連続積分回路１６ｂの容量３２に移動する。
このため、連続積分回路１６ｂの出力電圧が電圧値ΣＶ２（＝ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ）＋ａ（ｔ０＋２Δｔ））となり、その電圧値ΣＶ２がＡＤ変換器７に出力される。
ここで、測定を終了したとすると、アナログ積算処理回路６からＡＤ変換器７に出力される電圧値ΣＶ１，ΣＶ２は下記の通りとなる。
ΣＶ１＝ａ・ｔ０＋２ａ（ｔ０＋Δｔ）＋３ａ（ｔ０＋２Δｔ）
＝６ａ・ｔ０＋８ａ・Δｔ （１１）
ΣＶ２＝ａ・ｔ０＋ａ（ｔ０＋Δｔ）＋ａ（ｔ０＋２Δｔ）
＝３ａ・ｔ０＋３ａ・Δｔ （１２）
ＡＤ変換器７は、アナログ積算信号処理回路６から電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を受けると、その電圧値ΣＶ１，ΣＶ２をＡＤ変換して、その電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を示すディジタルデータを演算装置８に出力する。
演算装置８は、ＡＤ変換器７から電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を示すディジタルデータを受けると、そのディジタルデータに基づいてターゲット４までの距離及びターゲット４の移動速度を演算する。
即ち、演算装置８は、電圧値ΣＶ１，ΣＶ２を用いて、上記の式（１１）（１２）の連立方程式を解くことで未知数ｔ０，Δｔを求め、そのｔ０，Δｔを上記の式（３）（４）に代入して、ターゲット４までの距離Ｌとターゲット４の移動速度Ｓを演算する。
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、時間の経過に伴って変化する上昇率（ａ・ｔ→２ａ・ｔ→３ａ・ｔ）で、電圧値Ｖｓ１が時間の経過に伴って上昇し、ピーク検出回路１１からピーク検出信号Ｖｐが出力された時点の電圧値Ｖｓ１を保持する測距回路１７と、固定の上昇率（ａ・ｔ）で、電圧値Ｖｓ２が時間の経過に伴って上昇し、そのピーク検出回路１１により電気信号Ｖｉｎのピークが検出された時点の電圧値Ｖｓ２を保持する測距回路１３と、測距回路１７により保持されている電圧値Ｖｓ１を積分して、その電圧値Ｖｓ１の積分結果ΣＶ１を出力する積分回路１５と、測距回路１３により保持されている電圧値Ｖｓ２を積分して、その電圧値Ｖｓ２の積分結果ΣＶ２を出力する積分回路１６とを備えたアナログ積算信号処理回路６を実装するように構成したので、高分解能で高速なＡＤＣを実装することなく、高精度かつ高速な計測を行うことができる効果を奏する。
即ち、上記のアナログ積算信号処理回路６を実装しているため、ＳＮＲを改善しつつ、高速かつ高分解能な計測が可能になり、ＡＤ変換器７と演算装置８の負担を減らすことが可能となる。
また、上記実施の形態１にように、図２のスイッチ１４を設ける必要がないため、回路を簡略化することができるとともに、スイッチング時の過渡応答を避けることができる効果を奏する。
なお、上記実施の形態１〜３では、距離移動速度計測装置をパルスレーダとして使用するものについて示したが、例えば、アナログ積算信号処理回路６をパルスレーダ以外の測定装置など、他の電子装置内に組み込んで使用することもできる。
また、上記実施の形態１〜３では、測距回路がＴＡＣとＳ／Ｈ回路から構成されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、そのＳ／Ｈ回路の後段にＳＣ回路が接続されていてもよい。
この場合、測距回路から離散値が出力されるので、後段の積分回路はＳＣ回路が不要になり、連続積分回路だけから構成される。
また、上記実施の形態１〜３では、測距回路のＴＡＣがランプ電圧回路で構成されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、正弦波や三角波などを出力する回路で構成されていてもよい。
１ 制御回路、２ タイミング回路（送信手段）、３ 送信系（送信手段）、４ ターゲット、５ 受信系（受信手段）、６ アナログ積算信号処理回路、７ ＡＤ変換器（演算手段）、８ 演算装置（演算手段）、１１ ピーク検出回路（ピーク検出手段）、１２ 測距回路（第１の測距手段）、１２ａ ＴＡＣ、１２ｂ Ｓ／Ｈ回路、１３ 測距回路（第２の測距手段）、１３ａ ＴＡＣ、１３ｂ Ｓ／Ｈ回路、１４ スイッチ（電圧値選択手段）、１５ 積分回路（第１の積分手段）、１５ａ ＳＣ回路、１５ｂ 連続積分回路、１６ 積分回路（第２の積分手段）、１６ａ ＳＣ回路、１６ｂ 連続積分回路、１７ 測距回路（第１の測距手段）、１７ａ ＴＡＣ、１７ｂ Ｓ／Ｈ回路、２１，２３〜２５ スイッチ、２２ 容量、３１ 抵抗、３２ 容量、３３ オペアンプ。

Claims (6)

  1. 入力信号のピークを検出するピーク検出手段と、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第１の測距手段と、上記第１の測距手段における電圧値の上昇率と異なる上昇率で、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第２の測距手段と、上記第１の測距手段により保持されている電圧値又は上記第２の測距手段により保持されている電圧値を交互に選択する電圧値選択手段と、上記電圧値選択手段により選択された電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を出力する第１の積分手段と、上記第２の測距手段により保持されている電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を出力する第２の積分手段とを備えたアナログ積算信号処理回路。
  2. 第１及び第２の測距手段の他に電圧値の上昇率が相互に異なる測距手段を少なくとも１以上設けるとともに、第１及び第２の積分手段の他に積分手段を少なくとも１以上設け、電圧値選択手段が複数の測距手段と複数の積分手段間の接続を予め設定されたパターンで切り替えて、上記複数の積分手段が相互に異なる電圧値を積分することを特徴とする請求項１記載のアナログ積算信号処理回路。
  3. 入力信号のピークを検出するピーク検出手段と、時間の経過に伴って変化する上昇率で、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第１の測距手段と、固定の上昇率で電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第２の測距手段と、上記第１の測距手段により保持されている電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を出力する第１の積分手段と、上記第２の測距手段により保持されている電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を出力する第２の積分手段とを備えたアナログ積算信号処理回路。
  4. 第１の測距手段における電圧値の上昇率が予め設定されたパターンで切り替えられることを特徴とする請求項３記載のアナログ積算信号処理回路。
  5. 所定の時間間隔で繰り返し電磁波をターゲットに向けて送信する送信手段と、上記送信手段から送信されて上記ターゲットに反射された電磁波を受信する受信手段と、上記受信手段により受信された電磁波を示す電気信号を入力するアナログ積算信号処理回路と、上記アナログ積算信号処理回路の出力に基づいて上記ターゲットまでの距離及び上記ターゲットの移動速度を演算する演算手段とを備えた距離移動速度計測装置において、上記アナログ積算信号処理回路が、上記電気信号のピークを検出するピーク検出手段と、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第１の測距手段と、上記第１の測距手段における電圧値の上昇率と異なる上昇率で、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第２の測距手段と、上記第１の測距手段により保持されている電圧値又は上記第２の測距手段により保持されている電圧値を交互に選択する電圧値選択手段と、上記電圧値選択手段により選択された電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を上記演算手段に出力する第１の積分手段と、上記第２の測距手段により保持されている電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を上記演算手段に出力する第２の積分手段とを備えていることを特徴とする距離移動速度計測装置。
  6. 所定の時間間隔で繰り返し電磁波をターゲットに向けて送信する送信手段と、上記送信手段から送信されて上記ターゲットに反射された電磁波を受信する受信手段と、上記受信手段により受信された電磁波を示す電気信号を入力するアナログ積算信号処理回路と、上記アナログ積算信号処理回路の出力に基づいて上記ターゲットまでの距離及び上記ターゲットの移動速度を演算する演算手段とを備えた距離移動速度計測装置において、上記アナログ積算信号処理回路が、上記電気信号のピークを検出するピーク検出手段と、時間の経過に伴って変化する上昇率で、電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第１の測距手段と、固定の上昇率で電圧値が時間の経過に伴って上昇し、上記ピーク検出手段によりピークが検出された時点の上記電圧値を保持する第２の測距手段と、上記第１の測距手段により保持されている電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を上記演算手段に出力する第１の積分手段と、上記第２の測距手段により保持されている電圧値を積分して、上記電圧値の積分結果を上記演算手段に出力する第２の積分手段とを備えていることを特徴とする距離移動速度計測装置。
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