JP2012083158A

JP2012083158A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2012083158A
Application number: JP2010228422A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Yamashina; 典由山科
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】簡単な回路構成で安価なレーダ装置を得る。
【解決手段】送信信号を電磁波として放射し、目標物体５で反射した電磁波を受信信号として受信し、受信信号に基づいて、目標物体５までの距離を測定するレーダ装置１であって、送信信号と受信信号とを混合するミキサ３２と、目標物体５までの距離に応じて、ミキサ３２の電圧利得を制御する制御部４とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば車両等に搭載され、電磁波を送受信して目標物体までの距離等を測定するレーダ装置に関する。

従来から、例えば車両に搭載され、電磁波の送受信によって自車の前方に存在する目標物体（前方車両や障害物等）を検知するとともに、その目標物体までの距離等を測定する装置として、レーダ装置が知られている。この種のレーダ装置では、パルス状の送信信号を電磁波として空間に放射し、目標物体で反射した電磁波を受信して、受信信号におけるパルスの遅延時間から、目標物体までの距離を測定している。

また、このようなレーダ装置において、受信信号の信号レベルは、目標物体までの距離の４乗に反比例することが知られている。そのため、目標物体が近距離に存在する場合には、受信信号の信号レベルが高くなり、目標物体が遠距離に存在する場合には、受信信号の信号レベルが低くなる。そこで、受信信号の信号レベルが、目標物体が近距離に存在する場合には低く、遠距離に存在する場合には高くなるように、目標物体までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整することが望ましい。

ここで、目標物体までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整する機能を有するレーダ装置として、目標物体で反射した電磁波を受信する受信部において、可変ゲインアンプおよびゲイン制御手段が設けられたレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このレーダ装置において、ゲイン制御手段は、目標物体が近距離に存在する場合にはゲインが小さく、遠距離に存在する場合にはゲインが大きくなるように、可変ゲインアンプのゲインを制御する。これにより、受信信号の信号レベルが調整される。

特開２００８−１０７１５８号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１に記載のレーダ装置では、目標物体までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整するために、可変ゲインアンプおよびゲイン制御手段を用いている。ここで、可変ゲインアンプは、一般に回路構成が複雑であり、かつ高価であるという問題がある。

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、簡単な回路構成で安価なレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、送信信号を電磁波として放射し、目標物体で反射した電磁波を受信信号として受信し、受信信号に基づいて、目標物体までの距離を測定するレーダ装置であって、送信信号と受信信号とを混合するミキサと、目標物体までの距離に応じて、ミキサの電圧利得を制御する制御部とを備えたものである。

この発明に係るレーダ装置によれば、制御部は、目標物体までの距離に応じて送信信号と受信信号とを混合するミキサの電圧利得を制御することにより、目標物体までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整する。
そのため、回路構成が複雑であり、かつ高価な可変ゲインアンプを不要とすることができ、簡単な回路構成で安価なレーダ装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置における送信信号と受信信号との関係を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置におけるミキサの負荷抵抗の抵抗値とミキサの電圧利得との関係を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置における目標物体までの距離とミキサの負荷抵抗の抵抗値との関係を示す説明図である。

以下、この発明に係るレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、以下の実施の形態では、レーダ装置が車両に搭載されている場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、レーダ装置は、航空機や船舶等に搭載されてもよい。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置１を示すブロック構成図である。図１において、レーダ装置１は、パルス方式に準じて動作する装置であり、送信部２、受信部３および制御部４から構成されている。レーダ装置１は、送信部２から送信信号を電磁波として放射し、目標物体５で反射した電磁波を受信部３で受信信号として受信し、受信信号に基づいて、制御部４で目標物体５までの距離を測定するものである。

送信部２は、発振器２１、分配器２２、スイッチ２３および送信アンテナ２４を有している。受信部３は、受信アンテナ３１、ミキサ３２（例えば、偶高調波ミキサ）、ミキサ３２の負荷抵抗３３、アンプ３４、ローパスフィルタ３５（ＬＰＦ：ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）およびＡ／Ｄ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌ）変換器３６を有している。ここで、制御部４は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）とプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されている。

続いて、送信部２の機能について説明する。
まず、発振器２１は、所定周波数の送信信号を発生し、分配器２２に出力する。分配器２２は、発振器２１からの送信信号を、スイッチ２３およびミキサ３２に分配して出力する。スイッチ２３は、制御部４からのスイッチ制御信号（後述する）に応じて所定の時間オン状態となり、分配器２２からの送信信号を、図２の上段に示されるようなパルス状の送信信号に変調して送信アンテナ２４に出力する。送信アンテナ２４は、スイッチ２３からのパルス状の送信信号を、電磁波として空間に放射する。

次に、受信部３の機能について説明する。
まず、受信アンテナ３１は、例えばレーダ装置１が搭載された車両の前方に存在する目標物体５で反射した電磁波を受信信号として受信し、受信信号をミキサ３２に出力する。ミキサ３２は、受信アンテナ３１からの受信信号を分配器２２からの送信信号と混合し、混合後の受信信号（ビート信号）を生成する。この混合後の受信信号は、負荷抵抗３３の端子電圧としてアンプ３４に出力される。なお、負荷抵抗３３の抵抗値は、制御部４からの抵抗制御信号（後述する）によって設定される。

アンプ３４は、一般的に端子間の電圧を増幅する機能を有し、負荷抵抗３３からの混合後の受信信号を電圧増幅してローパスフィルタ３５に出力する。ローパスフィルタ３５は、アンプ３４からの電圧増幅された受信信号の高周波成分を除去して、図２の下段に示されるような立ち上がりが遅れた出力波形の受信信号をＡ／Ｄ変換器３６に出力する。Ａ／Ｄ変換器３６は、ローパスフィルタ３５からの受信信号をデジタル信号に変換し、変換後の受信信号を制御部４に出力する。

最後に、制御部４の機能について説明する。
制御部４は、図２に示されるように、パルス状の送信信号が電磁波として放射されてから、目標物体５で反射した電磁波が受信信号として受信されるまでの遅延時間Ｔｄに基づいて、Ｒ＝ｃ・Ｔｄ／２（ｃは光速）により、目標物体５までの距離Ｒを算出する。

また、制御部４は、目標物体５までの距離に応じてミキサ３２の電圧利得を制御することにより、目標物体５までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整する。すなわち、制御部４は、目標物体５が近距離に存在する場合には電圧利得が小さく、遠距離に存在する場合には電圧利得が大きくなるように、ミキサ３２の電圧利得を制御する。

ここで、制御部４は、目標物体５までの距離に応じて、ミキサ３２の負荷抵抗３３の抵抗値を変化させることにより、ミキサ３２の電圧利得を制御する。このために、制御部４は、スイッチ２３に対して、スイッチ２３を所定の周期で所定の時間オンさせるスイッチ制御信号を出力するとともに、負荷抵抗３３に対して、負荷抵抗３３の抵抗値を変化させる抵抗制御信号を出力する。

ここで、図３を参照しながら、ミキサ３２の負荷抵抗３３の抵抗値と、ミキサ３２の電圧利得との関係について説明する。一般的に、負荷抵抗３３の抵抗値が小さい場合には、負荷抵抗３３の端子電圧が小さくなり、負荷抵抗３３の抵抗値が大きい場合には、負荷抵抗３３の端子電圧が大きくなることが知られている。すなわち、図３に示されるように、負荷抵抗３３の抵抗値が小さい場合には電圧利得が小さくなり、負荷抵抗３３の抵抗値が大きい場合には電圧利得が大きくなる。

したがって、制御部４は、目標物体５が近距離に存在する場合にはミキサ３２の電圧利得が小さくなり、遠距離に存在する場合にはミキサ３２の電圧利得が大きくなるように、目標物体５までの距離が遠くなるにつれて、負荷抵抗３３の抵抗値が大きくなるような抵抗制御信号を生成する。具体的には、制御部４は、例えば図４に示されるように、目標物体５までの距離に比例して、負荷抵抗３３の抵抗値が大きくなるような抵抗制御信号を生成する。

また、このとき、制御部４は、スイッチ２３をオンさせるタイミング（送信信号を放射するタイミング）と、負荷抵抗３３の抵抗値を変化させるタイミング（ミキサ３２の電圧利得を制御するタイミング）とが同期するように、スイッチ制御信号および抵抗制御信号を出力する。すなわち、受信部３は、送信部２から放射された送信信号の１つのパルスに対して、例えば１０回の受信を実行する処理を繰り返しており、同期をとることによって、目標物体５までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、制御部は、目標物体までの距離に応じて送信信号と受信信号とを混合するミキサの電圧利得を制御することにより、目標物体までの距離に応じて受信信号の信号レベルを調整する。すなわち、制御部は、送信信号を放射するタイミングと同期をとって、目標物体までの距離が遠くなるにつれて抵抗値が大きくなるように、ミキサの負荷抵抗の抵抗値を変化させる。
そのため、回路構成が複雑であり、かつ高価な可変ゲインアンプを不要とすることができ、簡単な回路構成で安価なレーダ装置を得ることができる。

なお、上記実施の形態１では、送信アンテナ２４と受信アンテナ３１とが別々に設けられている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、送受信兼用アンテナおよびサーキュレータを用いて、同様の機能を有するレーダ装置を構成してもよい。

１レーダ装置、２送信部、３受信部、４制御部、５目標物体、２１発振器、２２分配器、２３スイッチ、２４送信アンテナ、３１受信アンテナ、３２ミキサ、３３負荷抵抗、３４アンプ、３５ローパスフィルタ、３６Ａ／Ｄ変換器。

Claims

送信信号を電磁波として放射し、目標物体で反射した前記電磁波を受信信号として受信し、前記受信信号に基づいて、前記目標物体までの距離を測定するレーダ装置であって、
前記送信信号と前記受信信号とを混合するミキサと、
前記目標物体までの距離に応じて、前記ミキサの電圧利得を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
前記制御部は、前記送信信号を放射するタイミングと、前記ミキサの電圧利得を制御するタイミングとの同期をとる
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
前記制御部は、前記ミキサの負荷抵抗の抵抗値を変化させることによって、前記ミキサの電圧利得を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーダ装置。
前記制御部は、前記目標物体までの距離が遠くなるにつれて抵抗値が大きくなるように、前記ミキサの負荷抵抗の抵抗値を変化させる
ことを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。