JP2017219353A - レーダ装置および送信電力制御方法 - Google Patents

レーダ装置および送信電力制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高周波信号を用いるレーダ装置において、アンテナ利得のバラツキが生じた場合であってもアンテナの実効放射電力レベルを一定化させる。【解決手段】レーダ装置は送信信号を生成する送信信号生成部と、利得を調整する送信利得制御部と、調整された利得によって送信信号の電力レベルを調整する送信可変利得増幅器と、測定対象空間に送信信号を無線送信する送信アンテナと、測定対象空間から無線信号を受信する受信アンテナと、無線信号から送受リークの電力レベルを検出する検出部と、を備え、送信利得制御部は、検出された送受リークの電力レベルと、送信信号の電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルとの比較の結果に応じて利得を調整する。【選択図】図１

Description

本開示は、レーダ装置及び送信電力制御方法に関する。
近年、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスの微細化技術の進歩に伴い、例えば７７ＧＨｚ帯のミリ波帯を用いたミリ波レーダ用の集積回路が実用化されつつある。ミリ波レーダ用の集積回路の動作周波数はマイクロ波帯の無線通信用の集積回路の動作周波数と比較して高くなる。したがって、ＣＭＯＳプロセスにおける高域の遮断周波数、即ち電流利得が１倍となり、増幅素子として使用困難な周波数と動作周波数との差が減少し、それらは近い値となる。
このため、ＣＭＯＳプロセスにおいて生じるバラツキ及び温度変化によって、高周波信号用の増幅器の利得が大きく変動する。特に、ミリ波帯の無線通信ではアンテナ利得のバラツキが生じ易いので、無線通信装置におけるアンテナの実効放射電力（ＥＩＲＰ：Effective Isotropic Radiated Power）レベルが変動し易くなる、という課題があった。
この課題を解決するために、従来、不揮発性メモリを用いて、ＣＭＯＳプロセスにおいて生じるバラツキに起因する送信電力のずれを補正する無線通信装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開平８−２６５２１０号公報
しかし、特許文献１においては、アンテナ利得のバラツキが生じた場合に高周波信号の電力を補正することが考慮されていない。このため、アンテナ利得のバラツキが生じ易い無線通信やレーダ装置（例えばミリ波帯）では、無線通信装置におけるアンテナの実効放射電力レベルを一定化させることが困難であるという課題が生じる。
本開示は、上述の課題を解決するために、高周波信号を扱う無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じた場合であってもアンテナの実効放射電力レベルを一定化させるレーダ装置及び送信電力制御方法を提供することを目的とする。
本開示に係るレーダ装置は、送信信号を生成する送信信号生成部と、利得を調整する送信利得制御部と、調整された前記利得によって前記送信信号の電力レベルを調整する送信可変利得増幅器と、測定対象空間に前記送信信号を無線送信する送信アンテナと、前記測定対象空間から無線信号を受信する受信アンテナと、前記無線信号から送受リークの電力レベルを検出する検出部と、を備え、前記送信利得制御部は、検出された前記送受リークの電力レベルと、前記送信信号の電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルとの比較の結果に応じて前記利得を調整する、構成を採る。
また、本開示に係るレーダ装置の送信信号の電力レベルを制御する送信電力制御方法は、送信信号を生成するステップと、利得を調整するステップと、調整された前記利得によって前記送信信号の電力レベルを調整するステップと、測定対象空間に前記送信信号を無線送信するステップと、前記測定対象空間から無線信号を受信するステップと、前記無線信号から送受リークの電力レベルを検出するステップと、を備え、前記利得を調整するステップは、検出された前記送受リークの電力レベルと、前記送信信号の電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルとの比較の結果に応じて前記利得を調整する、構成を採る。
本開示によれば、高周波信号を用いた無線通信において、アンテナ利得のバラツキが生じてもアンテナの実効放射電力レベルを一定化させることができる。
本開示の第１の実施の形態に係るレーダ装置の構成を示す。 受信信号処理部におけるパルス検出処理および距離検出処理の結果の一例を示す。 本開示の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係るレーダ装置の実動作時におけるＡＰＣの動作手順を説明するフローチャートである。 本開示の第２の実施の形態におけるレーダ装置の構成を示す。 本開示の第２の実施の形態に係る複数の送信アンテナから送信される送信ビームの一例を示す。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
（第１の実施の形態）
図１は、本開示の第１の実施の形態に係るレーダ装置１００の構成を示す。レーダ装置１００は、送信部１０１と、受信部１０９と、および利得制御部１１８とを備える。送信部１０１は、送信信号生成部１０２と、送信可変利得増幅器１０３と、周波数変換部１０４と、局部発振器１０５と、増幅器１０６と、送信アンテナ１０７とを備える。
受信部１０９は、無線信号を受信するとともに、受信した無線信号から送受リークの電力レベルを検出する検出部として機能する。ここで、送受リークとは、送信部１０１にて生成された送信信号のうち、何らかの媒体を介して伝搬し、受信部１０９に漏れ込む信号（漏れ信号）である。媒体は、例えば、レーダ装置１００が備える基板、半導体基板、送信アンテナ１０７−受信アンテナ１１０間、送信ＩＣ−受信ＩＣ間の媒体である。
受信部１０９は、受信アンテナ１１０と、増幅器１１１と、周波数変換部１１２と、局部発振器１１３と、受信可変利得増幅器１１４と、受信信号処理部１１５とを備える。利得制御部１１８は、送信利得制御部１０８と、受信利得制御部１１６と、記憶部１１７とを有する。
送信信号生成部１０２は、送信信号として、所定のパルス幅のパルス信号（送信パルス）を一定の時間間隔で繰り返し生成し、可変利得制御部１０３に出力する。
送信信号にパルス信号を用いる場合、レーダ装置１００が測定可能な距離は、送信パルスを生成する時間間隔に依存する。すなわち、想定する最大検出距離だけ離れた位置にある被測定物体に向けてレーダ装置１００がパルス信号を送信してから当該被測定物体で反射された当該パルス信号がレーダ装置１００で受信されるまでの時間よりも長い時間を、送信パルスを生成する時間間隔とする。また、送信パルスのパルス幅は、測定時の分解能に関連する。パルス幅が短いほど、複数の被測定物体からの反射波が分離可能となる距離が短くなり、高分解能化が図れる。
第１の実施の形態および後述する第２の実施の形態においては、所定のパルス幅を持つ単一のパルス波形が所定周期で繰り返される送信信号を用いる。しかしながら、被測定物体を検出する距離の範囲、および分解能に応じた、所定の信号幅と信号間隔を持つ間欠信号である限りにおいて、送信信号はこれに限定されない。例えば、複数のパルス列を含むパルス信号、あるいは、単一または複数のパルス列を含むパルス信号が周波数変調または位相変調された変調信号を送信信号として用いてもよい。
送信可変利得増幅器１０３は、入力したパルス信号を、入力した利得制御信号に応じて増幅し、増幅されたパルス信号を周波数変換部１０４に入力する。局部発信器１０５は、周波数変換部１０４において用いられる変調用のローカル信号を生成する。
周波数変換部１０４は、ミキサ等を備え、送信可変利得増幅器１０３から入力した増幅されたパルス信号と、局部発振器１０５から出力されるローカル信号とを混合して、ベースバンド帯域のパルス信号を無線周波数（例えばミリ波）にアップコンバートする。次いで、周波数変換部１０４は、無線周波数にアップコンバートされたパルス信号を、増幅器１０６に入力する。
増幅器１０６は、無線周波数にアップコンバートされたパルス信号を増幅して送信信号を生成し、送信アンテナ１０７に出力する。送信アンテナ１０７は、入力した送信信号を測定対象空間に送信する。測定対象空間に被測定物体が存在する場合、送信アンテナ１０７から送信された信号は、当該被測定物体で反射される。
受信アンテナ１１０は、被測定物体で反射された反射波の信号を含む無線信号を受信し、無線周波数の受信信号として増幅器１１１に出力する。送信アンテナ１０７と受信アンテナ１１０とは必ずしも別体として設ける必要はなく、アンテナを共用する構成を採ってもよい。
増幅器１１１は、入力した無線周波数の受信信号を増幅し、増幅した無線周波数の受信信号を周波数変換部１１２に出力する。
局部発信器１１３は、周波数変換部１１２において用いられる変調用のローカル信号を生成する。尚、本実施の形態においては、送信部１０１と受信部１０９とがそれぞれ独立した局部発振器を有する構成としているが、必ずしもそうである必要はなく、送信部１０１と受信部１０９とが１つの局部発振器を共用する構成としてもよい。
周波数変換部１１２は、ミキサ等を備え、増幅器１１１によって増幅された無線周波数の受信信号と、局部発振器１１３から出力されるローカル信号とを混合して無線周波数の受信信号をベースバンド帯域にダウンコンバートする。次いで、周波数変換部１１２は、ベースバンド帯域にダウンコンバートされた受信信号を、受信可変利得増幅器１１４に出力する。
受信可変利得増幅器１１４は、ダウンコンバートされた受信信号を、入力した利得制御信号に応じて増幅し、増幅された受信信号を受信信号処理部１１５に出力する。
受信信号処理部１１５は、被測定物体を検出する機能を実現する構成の一例である。受信信号処理部１１５は、ベースバンド帯域にダウンコンバートされた受信信号を入力し、入力した受信信号に対して検波処理、パルス検出処理、パルスの電力レベル検出処理、および被測定物体までの距離検出処理を行う。検波処理、パルス検出処理、パルスの電力レベル検出処理、および被測定物体までの距離検出処理は、公知の技術であり、本明細書においては詳細な説明を省略する。
被測定物体によって反射された反射波のパルスが受信信号に含まれている場合、受信信号処理部１１５は、送信部１０１が送信信号を送信してから受信信号処理部１１５が反射波のパルスを検出するまでの時間を測定し、測定した時間に基づいて被測定物体までの距離を算出する。
受信利得制御部１１６は、例えば受信機入力部の熱雑音と受信機内部で発生する内部熱雑音の合計が一定となる制御方法を用いて、受信部１０９の利得をあらかじめ設定された範囲内に収めるように受信可変利得増幅器１１４の利得を制御する利得制御信号を生成し、受信可変利得増幅器１１４に入力する。当該制御方法は公知の技術であり、本明細書においては詳細な説明を省略する。
記憶部１１７は、送信アンテナ１０７から送信される送信信号の実効放射電力レベルが目標電力レベルである際の送受リークの電力レベルの値を記憶する。記憶部１１７は、例えば不揮発性のメモリである。一例において、記憶部１１７は、図２を参照して後述するように、送受リークの電力レベルの値の情報（値または値の範囲）を記憶する。また、一例において、目標電力レベルが複数ある場合、記憶部１１７は、目標電力レベル毎に送受リークの電力レベルの値をマップとして記憶する。
例えば、工場出荷時の検査において、送信可変利得増幅器１０３の利得を変化させながら、送信アンテナ１０７から送信される実効放射電力レベルを、アンテナ１２１を備える電力レベル測定器１２０を用いて測定する。次いで、受信信号処理部１１５は、測定された実効放射電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルを算出し、算出した送受リークの電力レベルを記憶部１１７に記憶させる。
また、一例において、記憶部１１７は、送信可変利得増幅器１０３の利得の初期値を記憶する。例えば、記憶部１１７は、レーダ装置１００の工場出荷時に、測定された実効放射電力レベルが目標電力レベルとなる際の送信可変利得増幅器１０３の利得を、送信可変利得増幅器１０３の利得の初期値として記憶する。そして、送信利得制御部１０８は、記憶部１１７が記憶する送受リークの電力レベルと受信信号処理部１１５が算出した送受リークの電力レベルとの差分に応じて、送信可変利得増幅器１０３の利得を調整する。送信可変利得増幅器１０３の利得の調整については、図３を参照して後述する。
一例において、送信利得制御部１０８は、送信可変利得増幅器１０３の利得を調整する前に、記憶部１１７が記憶する送信可変利得増幅器１０３の利得の初期値を用いて、送信可変利得増幅器１０３の利得を初期化する。こうすると、図３を参照して後述するように、送信可変利得増幅器１０３の利得の調整にかかる時間を短くすることができる。
図２は、受信信号処理部１１５におけるパルス検出処理および距離検出処理の結果の一例を示す。送受リークは、送信信号が出力されたタイミングから若干の遅延の後に検出されるため、検出される距離はほぼゼロになる。送受リーク（電力レベルＰ０）が検出された後、被測定物体からの反射波（電力レベルＰ３）が検出される。
電力レベル測定器１２０を用いて測定された実効放射電力レベルＰ３が目標電力レベルとなる際に、検出された送受リークの電力レベルがＰ０である場合、一例において、記憶部１１７は、Ｐ０―１ｄＢ相当であるＰ１と、Ｐ０＋１ｄＢ相当であるＰ２とを、送受リークの電力レベルの情報として記憶する。これに代えて、記憶部１１７は、Ｐ０を送受リークの電力レベルの情報として記憶してもよい。
次に、第１の実施の形態に係るレーダ装置１００における送信電力制御方法について、図３を参照して説明する。図３は、本開示の第１の実施の形態に係るレーダ装置１００の実動作時におけるＡＰＣ（自動利得制御）の動作手順を説明するフローチャートである。
ステップＳ１１において、受信利得制御部１１６は、例えば受信可変利得増幅器１１４の利得が所望範囲内となるように、受信機入力部の熱雑音と受信機内部で発生する内部熱雑音の差に基づいて、受信可変利得増幅器１１４の利得を制御するための利得制御信号を生成し、受信可変利得増幅器１１４に出力する。
次いで、ステップＳ１２において、送信利得制御部１０８は、記憶部１１７が記憶する送信可変利得増幅器１０３の利得の初期値を読み出し、送信可変利得増幅器１０３の利得を初期値に設定するための利得制御信号を生成し、送信可変利得増幅器１０３に出力する。尚、第１の実施の形態においては、ステップＳ１２は省略してもよい。
次いで、ステップＳ１３において、送信信号生成部１０２が生成し、送信可変利得増幅器１０３が設定された利得にて増幅した送信信号を、送信アンテナ１０７が送信する。次いで、ステップＳ１４において、受信アンテナ１１０が受信した反射波と送受リークを含む受信信号から、受信信号処理部１１５が受信信号の電力レベルと距離を算出する。
次いで、ステップＳ１５において、送信利得制御部１０８は、受信信号処理部１１５にて算出された結果から、送受リークの電力レベルのピーク値を検出する。次いで、ステップＳ１６において、送信利得制御部１０８は、検出した送受リークの電力レベルのピーク値と記憶部１１７に記憶された送受リークの電力レベルＰ２との比較を行う。
ステップＳ１６において、検出した送受リークの電力レベルのピーク値が電力レベルＰ２以上と送信利得制御部１０８が判断した場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１７に進み、送信可変利得増幅器１０３の利得設定を１ｄＢ下げる。ステップＳ１７の後、レーダ装置１００の動作はステップＳ１４に戻る。
一方、ステップＳ１６において、送信利得制御部１０８が検出した送受リークの電力レベルのピーク値が送受リークの電力レベルＰ２より小さいと判断した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、送信可変利得増幅器１０３の利得設定を変更せずに、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８において、送信利得制御部１０８は、検出した送受リークの電力レベルのピーク値と記憶部１１７に記憶された送受リークの電力レベルＰ１と比較を行う。ステップＳ１８において、検出した送受リークが電力レベルＰ１以下と送信利得制御部１０８が判断した場合には（Ｓ１８：ＮＯ）、ステップＳ１９に進み、送信可変利得増幅器１０３の利得設定を１ｄＢ上げる。ステップＳ１９の後、レーダ装置１００の動作はステップＳ１４に戻る。
一方、ステップＳ１８において、検出した送受リークが送受リークの電力レベルＰ１より大きいと送信利得制御部１０８が判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ステップＳ２０に進み、送信可変利得増幅器１０３の利得設定を確定し、終了する。
以上により、第１の実施の形態のレーダ装置１００は、例えば、工場出荷時の検査における送信アンテナ１０７から送信される電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルと検出した送受リークとの比較の結果に基づいて、自動利得制御によって送信可変利得増幅器１０３の利得を調整する。これにより、ＣＭＯＳプロセスにおいて生じるバラツキや動作温度といった条件の変動が生じた場合であっても、レーダ装置１００の実効放射電力を一定に保つことが可能となる。
（第２の実施の形態）
図４は、本開示の第２の実施の形態におけるレーダ装置４００の構成を示す。図５は、第２の実施の形態に係る複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎから送信される送信ビームの一例を示す。第２の実施の形態において、送信部４０１は、フェーズドアレイで構成され、複数の送信ブランチにて構成されたレーダ装置である。フェーズドアレイは公知の技術であり、本明細書においては詳細な説明を省略する。
レーダ装置４００は、送信部４０１と、受信部１０９と、利得制御部４１０とを備える。送信部４０１は、送信信号生成部１０２と、複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎと、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎと、複数の周波数変換部１０４ａ，…，１０４ｎと、局部発振器１０５と、複数の増幅器１０６ａ，…，１０６ｎと、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎとを備える。受信部１０９は、受信アンテナ１１０と、増幅器１１１と、周波数変換部１１２と、局部発振器１１３と、受信可変利得増幅器１１４と、受信信号処理部１１５とを備える。利得制御部４１０は、送信利得制御部４０３と、受信利得制御部１１６と、記憶部４０４とを備える。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と比較すると、複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎが追加され、送信部１０１の送信可変利得増幅器１０３と、周波数変換部１０４と、増幅器１０６と、送信アンテナ１０７とが、それぞれ送信部４０１の複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎと、複数の周波数変換部１０４ａ，…，１０４ｎと、複数の増幅器１０６ａ，…，１０６ｎと、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎとに変更されている。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態において共通に用いられる構成要素には、同一の符号が付されている。それらの構成要素については、説明を省略する。
複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎは、送信信号生成部１０２にて生成された信号の位相をそれぞれ調整し、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎにそれぞれ出力する。複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎによって各送信ブランチの位相を制御することにより、図５に示すように、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎから送信される送信ビームの指向性を形成することが可能となり、ビームの電子的走査とが可能となる。
複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎは、それぞれ送信可変利得増幅器１０３と同様の機能を有する。複数の周波数変換部１０４ａ，…，１０４ｎは、それぞれ周波数変換部１０４と同様の機能を有する。複数の増幅器１０６ａ，…，１０６ｎは、それぞれ増幅器１０６と同様の機能を有する。複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎは、アレー状に配置され、それぞれ送信アンテナ１０７と同様の機能を有する。
記憶部４０４は、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得の初期値および送受リークの電力レベルを記憶する。一例において、記憶部４０４は、記憶部１１７と同様、送受リークの電力レベルの情報を記憶する。尚、ここで、レーダ装置４００における送受リークとは、送信部４０１にて生成された送信信号のうち、レーダ装置４００が備える基板、半導体基板、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎ−受信アンテナ１１０間、送信ＩＣ−受信ＩＣ間等を伝搬し、受信部１０９に漏れ込む信号である。
例えば、工場出荷時の検査において、送信可変利得増幅器１０３ａの利得を変化させながら、送信アンテナ１０７ａから送信される実効放射電力レベルを、アンテナ１２１を備える電力レベル測定器１２０を用いて測定する。次いで、記憶部４０４は、測定された実効放射電力レベルが目標電力レベルとなる際の送信可変利得増幅器１０３ａの利得を、送信可変利得増幅器１０３ａの利得の初期値として記憶する。
次いで、送信可変利得増幅器１０３ｂの利得を変化させながら、送信アンテナ１０７ｂから送信される実効放射電力レベルを、アンテナ１２１を備える電力レベル測定器１２０を用いて測定する。そして、記憶部４０４は、測定された実効放射電力レベルが目標電力レベルとなる際の送信可変利得増幅器１０３ｂの利得を、送信可変利得増幅器１０３ｂの利得の初期値として記憶する。他の送信可変利得増幅器１０３ｃ，…，１０３ｎについても、記憶部４０４は、同様にして利得の初期値を記憶する。
次いで、複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎは、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎから出力される送信ビームの方位を所定の方位（例えばゼロ度方向）に設定するように、送信信号生成部１０２にて生成された信号の位相をそれぞれ調整する。
その後、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得を同一量ずつ変化させながら、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎの全てから送信される実効放射電力レベルを、アンテナ１２１を備える電力レベル測定器１２０を用いて測定する。そして、受信信号処理部１１５は、測定された実効放射電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルを算出し、算出した送受リークの電力レベルを記憶部４０４に記憶させる。
送信利得制御部４０３は、複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎに電子ビームの方位を、記憶部４０４に送受リークの電力レベルを記憶させた際の方位と同じ方位（例えばゼロ度方向）に設定させ、記憶部４０４が記憶する送受リークの電力レベルと受信信号処理部１１５が算出した送受リークの電力レベルとの差分に応じて、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得を調整する。送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得の調整については、後述する。
次に、第２の実施の形態に係るレーダ装置４００における送信電力制御方法について、第１の実施の形態で参照した図３を再度用いて説明する。ステップＳ１１において、受信利得制御部１１６は、例えば受信可変利得増幅器１１４の利得が所望範囲内となるように、受信機入力部の熱雑音と受信機内部で発生する内部熱雑音の差に基づいて、受信可変利得増幅器１１４の利得を制御するための利得制御信号を生成し、受信可変利得増幅器１１４に出力する。
次いで、ステップＳ１２において、送信利得制御部４０３は、記憶部４０４が記憶する複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎのそれぞれの利得の初期値を読み出し、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得をそれぞれの利得の初期値に設定するための利得制御信号を生成し、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎに出力する。
次いで、ステップＳ１３において、送信信号生成部１０２が生成し、複数の可変位相器４０２ａ，…，４０２ｎによって、記憶部４０４に利得の初期値を記憶させた際の方位と同じ方位に設定し、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎが設定された利得にて増幅した送信信号を、複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎが送信する。
次いで、ステップＳ１４において、受信アンテナ１１０が受信した反射波と送受リークを含む受信信号から、受信信号処理部１１５が受信信号の電力レベルと距離を算出する。次いで、ステップＳ１５において、送信利得制御部４０３は、受信信号処理部１１５にて算出された結果から、送受リークの電力レベルのピーク値を検出する。
次いで、ステップＳ１６において、送信利得制御部４０３は、検出した送受リークの電力レベルのピーク値と記憶部４０４に記憶された送受リークの電力レベルＰ２との比較を行う。ステップＳ１６において、検出した送受リークの電力レベルのピーク値が送受リークの電力レベルＰ２以上と送信利得制御部１０８が判断した場合には（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１７に進み、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得設定を１ｄＢ下げる。ステップＳ１７の後、レーダ装置４００の動作はステップＳ１４に戻る。
一方、ステップＳ１６において、送信利得制御部４０３が検出した送受リークの電力レベルのピーク値が送受リークの電力レベルＰ２より小さいと判断した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得設定を変更せずに、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８において、送信利得制御部４０３は、検出した送受リークの電力レベルのピーク値と記憶部１１７に記憶された送受リークの電力レベルＰ１と比較を行う。ステップＳ１８において、検出した送受リークが送受リークの電力レベルＰ１以下と送信利得制御部４０３が判断した場合には（Ｓ１８：ＮＯ）、ステップＳ１９に進み、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得設定をそれぞれ１ｄＢ上げる。ステップＳ１９の後、レーダ装置４００の動作はステップＳ１４に戻る。
一方、ステップＳ１８において、検出した送受リークが送受リークの電力レベルＰ１より大きいと送信利得制御部４０３が判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、ステップＳ２０に進み、複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得設定を確定し、終了する。
以上により、第２の実施の形態のレーダ装置４００は、例えば、工場出荷時の検査における複数の送信アンテナ１０７ａ，…，１０７ｎから送信される実効放射電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルおよび複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得の初期値に基づいて、自動利得制御によって複数の送信可変利得増幅器１０３ａ，…，１０３ｎの利得を調整する。
これにより、ＣＭＯＳプロセスにおいて生じるバラツキや動作温度といった条件の変動が生じた場合であっても、レーダ装置４００の実効放射電力を一定に保つことが可能となる。さらに、フェーズドアレイのように複数ブランチを含む構成においては、その送信ビームがＣＭＯＳプロセスにおいて生じるバラツキにより変動することを抑制することができる。
以上、図面を参照して各種の実施の形態について説明を行ったが、本開示にかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に相当し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
尚、第１の実施の形態および第２の実施の形態において用いた送信信号の電力レベルの範囲は一例であって、電力レベルの範囲を限定するものではない。同様に、送信利得の調整量も一例であって、送信利得の調整量を限定するものではない。
第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、受信部１０９のアンテナ１１０は、一本のアンテナから構成されるが、アンテナ１１０は、これに限定されない。例えば、アレー状に配置したアレーアンテナを用い、例えばビームフォーミング法を用いた構成としてもよい。
また、第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、レーダ装置のレーダ方式として、パルス方式を用いているが、レーダ装置のレーダ方式はこれに限定されない。
本開示に係るレーダ装置及び送信電力制御方法は、高周波信号を用いるレーダ装置において、アンテナ利得のバラツキが生じた場合であってもアンテナの実効放射電力レベルを一定化させるのに好適である。
１００ レーダ装置
１０１ 送信部
１０２ 送信信号生成部
１０３ 送信可変利得増幅器
１０３ａ，…，１０３ｎ 送信可変利得増幅器
１０４ 周波数変換部
１０４ａ，…，１０４ｎ 周波数変換部
１０５ 局部発振器
１０６ 増幅器
１０６ａ，…，１０６ｎ 増幅器
１０７ 送信アンテナ
１０７ａ，…，１０７ｎ 送信アンテナ
１０８ 送信利得制御部
１０９ 受信部
１１０ 受信アンテナ
１１１ 増幅器
１１２ 周波数変換部
１１３ 局部発振器
１１４ 受信可変利得増幅器
１１５ 受信信号処理部
１１６ 受信利得制御部
１１７ 記憶部
１１８ 利得制御部
１２０ 電力レベル測定器
１２１ アンテナ
４００ レーダ装置
４０１ 送信部
４０２ａ，…，４０２ｎ 可変位相器
４０３ 送信利得制御部
４０４ 記憶部
４１０ 利得制御部

Claims (6)

  1. 送信信号を生成する送信信号生成部と、
    利得を調整する送信利得制御部と、
    調整された前記利得によって前記送信信号の電力レベルを調整する送信可変利得増幅器と、
    測定対象空間に前記送信信号を無線送信する送信アンテナと、
    前記測定対象空間から無線信号を受信する受信アンテナと、
    前記無線信号から送受リークの電力レベルを検出する検出部と、
    を備え、
    前記送信利得制御部は、検出された前記送受リークの電力レベルと、前記送信信号の電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルとの比較の結果に応じて前記利得を調整する、
    レーダ装置。
  2. 前記送信アンテナは、アレー状に配置された複数のアンテナであり、
    複数のアンテナの各アンテナより出力される送信信号の位相を調整する可変位相器を備える請求項１に記載のレーダ装置。
  3. 前記検出部は、アレー状に配置された複数のアンテナを備え、前記無線信号は、前記複数のアンテナによって前記測定対象空間から受信される、請求項１に記載のレーダ装置。
  4. 前記少なくとも１つの閾値を記憶する記憶部を備える、請求項１に記載のレーダ装置。
  5. 前記少なくとも１つの閾値は、前記送信信号の所定の電力レベルに対応する、請求項１に記載のレーダ装置。
  6. レーダ装置の送信信号の電力レベルを制御する送信電力制御方法であって、
    送信信号を生成するステップと、
    利得を調整するステップと、
    調整された前記利得によって前記送信信号の電力レベルを調整するステップと、
    測定対象空間に前記送信信号を無線送信するステップと、
    前記測定対象空間から無線信号を受信するステップと、
    前記無線信号から送受リークの電力レベルを検出するステップと、
    を備え、
    前記利得を調整するステップは、検出された前記送受リークの電力レベルと、前記送信信号の電力レベルが目標電力レベルとなる際の送受リークの電力レベルとの比較の結果に応じて前記利得を調整する、
    送信電力制御方法。
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