JP3442315B2 - Fm−cwミリ波レーダ装置内部の雑音周波数配分設定方法 - Google Patents
Fm−cwミリ波レーダ装置内部の雑音周波数配分設定方法Info
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Description
関し、特に移動体間の車間距離及び相対速度を測定する
FM−CW (Frequency Modulated - Continuous Wave
s) ミリ波レーダ装置で用いるDC−DCコンバータの
発信周波数の設定方法や、その装置内部で発生する雑音
周波数の配分設定方法等に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図1及び2は、FM−CWレーダ方式を
用いた移動体間の車間距離及び相対速度の測定原理を示
した図である。図1において、送信側では、発振器4の
ミリ波信号がFM変調器5からの三角波によって周波数
変調され、送信アンテナ2から前方の移動体1に向けて
出力される。また、その送信信号の一部は方向性結合器
3を介して受信側の方向性結合器7に与えられる。 【0003】一方、受信側では、前記移動体1からの反
射波を受信アンテナ6で受信し、その受信波と前記方向
性結合器7からの送信信号の戻り信号とをミキサ8で混
合し、送受信信号間のビート信号を生成する。生成され
たビート信号はアンプ9で増幅され、移動体1との車間
距離及び相対速度の算出に使用される。 【0004】図2は、図1の送受信信号とそれから生成
されるビ−ト信号の一例を示している。図2の(a)は
前方の移動体1と後方のFM−CWミリ波レーダ装置を
搭載した移動体との間の相対速度がゼロの場合を、そし
て図2の(b)は前方の移動体1と後方の移動体との間
の相対速度がVの場合の例をそれぞれ示している。 【0005】図2の(a)は、相対速度がゼロであるか
ら前方の移動体1と後方の移動体との間の車間距離
(R)は一定である。この場合、車間距離は後方の移動
体から送出された送信信号(実線)とその受信信号(点
線)との位相差、すなわち送信信号と受信信号との間の
周波数差(ビート周波数)によって求められる。本例の
場合、周波数変調三角波の山部及び谷部近傍を除き、変
調周波数増加区間のアップビート周波数及び変調周波数
減少区間のダウンビート周波数が共に一定値(fr)と
なる。 【0006】一方、図2の(b)ではさらに前方の移動
体1と後方の移動体との間に相対速度Vが加わる。この
場合、前記相対速度Vによって受信信号周波数にドップ
ラシフトが生じ、送信信号と受信信号との間の周波数差
はアップビート周波数(fb1)とダウンビート周波数
(fb2)とでは異なったものになる。 【0007】上述した相対速度ゼロのビート周波数fr
と相対速度Vのアップビート周波数fb1及びダウンビー
ト周波数fb2との間にはfr =(fb2+fb1)/2の関
係がある。また、相対速度Vによるドップラ周波数fd
はfd =(fb2−fb1)/2と表せる。これから、前方
の移動体1と後方の移動体との間の車間距離R及び相対
速度Vは以下の式で求まる。ここで、Cは電波の伝播速
度(光速)、Δfは三角波の変調幅、fm は三角波の変
調周波数、及びf0 は変調中心周波数である。 【0008】 【0009】 【発明が解決しようとする課題】このように、FM−C
Wレーダ方式は比較的簡易な回路構成で移動体間の車間
距離R及び相対速度Vが同時に求まるという大きな利点
を有している。しかしながら、実際の装置内部には信号
処理デバイス用の電源を供給するDC−DCコンバータ
や通信用クロックを生成するクロック発生器等の種々の
周波数信号発生源が存在する。 【0010】このような周波数信号発生源からのノイズ
の影響により、従来においては前述した受信側のビート
信号の周波数解析を信号処理プロセッサで高速フーリェ
変換(FFT)処理する際に車間距離の誤表示が発生す
るという問題があった。特に、DC−DCコンバータか
らの誘導ノイズによって受信側のミキシング出力にゴー
ストが発生し、それが車間距離の誤表示を誘発させると
いう問題があった。 【0011】そのため、従来においてはi )DC−DC
コンバータをシールドケースに入れる、ii)DC−DC
コンバータをミキサから離して配置する、iii )及び/
又は信号線や電源パターンを工夫する、等の様々な方法
で対処してきた。しかしながら、これらの処置もノイズ
発生量の低減には寄与するが根本的な解決策とはなら
ず、例えばDC−DCコンバータ部品のバラツキや、ミ
リ波レーダ装置の製造バラツキ等により、後で細かな調
整や検査をする必要があった。それはまた装置コストを
上昇させる要因にもなっていた。 【0012】そこで本発明の目的は、上記種々の問題に
鑑み、従来のノイズ低減の対処方法に代えて、ノイズの
発生を前提としつつ、ノイズ発生源からのノイズ周波数
がFFT等の信号処理に影響を与えない範囲に配置設定
するFM−CWミリ波レーダ装置内部の雑音周波数配分
設定方法を提供することにある。本発明は、特にそれを
DC−DCコンバータの発振周波数に適用することで、
ノイズによる誤表示の問題を解決し、さらには関連する
装置調整や検査を不要とすることを目的とする。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、FM−
CWミリ波レーダ装置内部の雑音周波数配分設定方法
は、実在するターゲットまでの測定距離Rが前記装置内
部における周波数信号発生源からのノイズによって生成
される前記周波数信号発生源の発振周波数f dd と前記
実在するターゲットの真の距離信号周波数f bt との差
信号f 1 (=f dd −f bt )で与えられるゴーストタ
ーゲットまでの測定距離R’よりも大きく、かつゴース
ト領域信号周波数fgarea を、前記装置が距離測
定可能な信号通過帯域周波数fpasよりも高く設定す
る雑音周波数配分設定方法が提供される。 【0014】前記周波数信号発生源はアナログ回路用の
DC−DCコンバータであり、又は前記周波数信号発生
源はアナログ回路用のクロック発生器である。 【0015】 【発明の実施の形態】図3は、FM−CWミリ波レーダ
装置基板10のブロック構成例を示したものである。図
3において、ミリ波ユニット12はアンテナ11を介し
てミリ波信号の送受信を行う。アナログ回路13は、ミ
リ波ユニット12で生成したミリ波信号を三角波で周波
数変調する送信制御回路22と、ミリ波ユニット12で
受信したミリ波信号から前述した距離信号(ビート信
号)を検出する受信回路21とからなる。 【0016】ディジタル信号処理部(DSP)14は、
前記送信制御回路22による周波数変調を制御して送信
信号を生成し、また前記受信回路21から受信したビー
ト信号のFFT周波数解析等を行う。マイクロプロセッ
サ(MPU)15は、コネクタ18を介して与えられる
種々の命令等に基づいてFM−CWミリ波レーダ装置全
体の管理制御を行う。電源部17は、基板内部の各種デ
バイスが使用する電源を供給する。駆動部(ACT)1
6は、駆動回路19からの制御により、ステッパモータ
等を使ってアンテナ11の方向制御を行う。 【0017】図4は、主に図3の受信回路21と電源部
17の詳細なブロック構成例を示したものである。図4
において、送信ミリ波信号の一部と受信したミリ波信号
の両方を含む中間周波(IF)信号がミリ波ユニット1
2から出力される。前記中間周波信号は受信回路21の
IFミキサ33に入力され、アンテナの送受切替えに用
いる送受切替え信号とミキシングされてそれらの差信号
(ビート信号)を出力する。 【0018】受信回路21の後段では、フィルタ回路3
4、ベースバンド信号を増幅するベースアンプ35、を
有し、受信したビート信号を所定の一定レベルでDSP
14側へ出力する。 【0019】電源部17では、外部電源(+10〜16
V等)から基板内部の論理デバイス等が使用する+5V
電源、ミリ波ユニット12やアナログ回路13のアナロ
グデバイス等が使用する+7V及び−8V電源を作成す
る。以降では、特に受信回路21用の電源を作成するD
C−DCコンバータ38を対象に本願発明について説明
する。 【0020】DC−DCコンバータ38は、所定の発振
周波数によるスイッチング動作で前記電源を作成する
が、その際、図4に示すようにDC−DCコンバータ3
8のスイッチング動作に伴う誘導ノイズが受信回路21
のIFミキサ33の入力側に混入する。 【0021】図5及び図6は、前記誘導ノイズによる車
間距離誤表示の説明図である。図5に示すように、IF
ミキサ33のミキシングによって得られる真の距離信号
(ビート信号周波数;fbt)とDC−DCコンバータ3
8からの誘導信号(発振周波数;fdd)がさらにIFミ
クサ33でミキシングされ、それらの差信号f 1 (=f
dd−fbt)が実在しない距離信号(ゴースト信号周波
数;fgst )としてベースバンド(f1 ’)に変換され
る。前記ゴースト信号周波数fgst がビ−ト信号の通過
帯域周波数(fpas )内、すなわち真のターゲットの距
離検出可能範囲内、にあるときには真の距離信号と誤っ
て検出される。 【0022】図6は、実在するターゲット(移動体)と
その織り返しによる虚像(ゴースト)とを検出距離−周
波数の関係で示したものである。真の距離信号の周波数
fbtが増加してDC−DCコンバータ38の発振周波数
fddに近づくとその差信号f 1 は小さくなる(図5参
照)。その結果、図に示すように実在するターゲットと
の車間距離が広がると、そのゴーストは反対に近づくこ
とになる。 【0023】図7には、MPU15によるターゲットの
検出フロー例を示している。本例は複数のターゲット
(前方の移動体)を検出した場合の制御フローを示して
いる。これから分かるように、複数ターゲットのうち自
車線内で最も近いターゲットが測定制御対象となる(S
102〜105)。その結果、図6の例でいえば、斜線
で示した周波数範囲内(距離でいえば略100メートル
以内)で実在しないゴーストターゲットが測定制御対象
となる。 【0024】図8は本発明によるミリ波レーダ装置内部
の雑音周波数配分設定方法の一実施例を示したものであ
る。図8において、実線41は実在するターゲットの検
出距離−周波数特性例を示し、また点線42は図6で示
したDC−DCコンバータ38の標準的な発振周波数
(例えば140KHz等)を使った場合のゴースト例を
再掲載したものである。一方、一点鎖線43は本発明に
基づいて発振周波数の設定(例えば290KHz等)が
なされたDC−DCコンバータ38のゴースト例を示し
ている。 【0025】図8から明らかなように、本発明によれば
以下のように織り返し雑音周波数の配分設定を行う。す
なわち、1)実在するターゲットの距離R>ゴーストの
距離R’、且つ2)信号通過帯域周波数fpas <ゴース
ト領域信号周波数fgarea となるようにDC−DCコン
バータ38の発振周波数を設定する。 【0026】前記条件を満足することによって図8の斜
線部分(ゴーストが検出される範囲)は信号通過帯域外
(距離検出範囲外)となり、FM−CWミリ波レーダ装
置が内部ノイズによるゴーストを検出することはなくな
る。このように、本発明ではノイズの発生自体は許容さ
れた状態で前記ノイズによる誤表示が防止されるという
大きな利点を有する。なお、上記方法はDC−DCコン
バータ以外の種々の雑音発生源についても適用可能なこ
とはいうまでもない。 【0027】 【発明の効果】以上述べたように、本発明の雑音周波数
の配分設定によれば、DC−DCコンバータ等を含む雑
音発生源のシールドケース化や、雑音に関連したFM−
CWミリ波レーダ装置の調整、検査等が不要となる。そ
れらによって装置コストの低減等も容易に達成される。
を示した図である。 【図4】図3の受信回路と電源部のブロック構成例を示
した図である。 【図5】誘導ノイズによる車間距離の誤表示の説明図
(1)である。 【図6】誘導ノイズによる車間距離の誤表示の説明図
(2)である。 【図7】ターゲット検出フローの一例を示した図であ
る。 【図8】本発明による雑音周波数配分設定方法の一実施
例を示した図である。 【符号の説明】 1…移動体 2、6、11…アンテナ 3、7…方向性結合器 4…ガン発振器 5…FM変調器 8…ミキサ 9…アンプ 12…ミリ波ユニット 21…受信回路 22…送信制御回路 14…デジタル信号処理プロセッサ 15…マイクロプロセッサ 16…駆動部 12…電源部 38…DC−DCコンバータ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 FM−CWミリ波レーダ装置内部の雑音
周波数配分設定方法は、距離測定可能な信号通過帯域周
波数f pas 内において、実在するターゲットまでの測
定距離Rを、前記装置内部のIFミキサに混入されるD
C−DCコンバータからの誘導ノイズによって生成され
る前記DC−DCコンバータの発振周波数fddと前記
実在するターゲットの真の距離信号周波数fbtとの差
信号f1(=fdd−fbt)で与えられるゴーストタ
ーゲットまでの測定距離R’よりも近くで検出すべく
(R<R’)、それが遠くで検出されるゴースト領域信
号周波数fgarea (R>R’)を前記信号通過帯域
周波数f pas よりも高域に配置(f pas <f
garea )するように前記DC−DCコンバータの発
振周波数f dd の範囲を配分設定することを特徴とする
雑音周波数配分設定方法。
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-
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