JP5781346B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
このように本発明のレーダ装置は、パルス方式のレーダ装置と連続波方式のレーダ装置の両方の特徴を持つことができる。また、受信した反射波を送信波で検波するので、局部発振器等が不要となり、構成が簡素化され、コストダウンにつながる。
また、前記回路要素は、前記パルス状に減衰された送信波をさらに減衰させてもよい。
近距離レーダ装置では、このような装置構成も可能となる。
また、このようなショットキー・バリア・ダイオードを用いて、連続波の周波数を逓倍して前記連続波よりも高い周波数の送信波を生成するようにしてもよい。連続波を逓倍して送信波を生成する場合には、高い周波数の発振器を用意する必要が無く、更なるコストダウンが図れる。前記パルス信号は、例えばパルス幅を0.1[ns]〜1.0[ns]にして、近距離の探知であっても測距精度を上げる。
このレーダ装置1は、例えば車載可能な小型のものであり、探知距離が150[m]〜2[m]の近距離レーダに用いることができる。レーダ装置1から出力される信号は、出力端子11から後続の電子回路(図示省略)に送られる。後続の電子回路では、レーダ装置1から送られる信号により、対象物までの距離、相対速度、位置等の算出等の処理が行われる。
高周波発振器2から出力される連続波は、第1リアクタンス回路3を介してSBD4に入力される。連続波は、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波である。
変調波は、図2cに示されるように、パルス方式のレーダ装置の送信波とは逆に、パルス信号の間だけ送信が途切れることになる。このSBD4から出力される変調波は、第2リアクタンス回路5を経て、3dBカプラ6に入力される。
なお、図2cでは、変調波の減衰部分の振幅が0になっているが、完全に0になる必要は無く、他の部分に比べて明らかに減衰されていればよい。
第1端子61から入力される信号は、第3端子63及び第4端子64のそれぞれから、電力が1/2の信号として出力される。第1端子61から入力される信号と第3端子63から出力される信号は同位相であり、第1端子61から入力される信号と第4端子64から出力される信号は位相が90度異なる。
第2端子62から入力される信号は、第3端子63及び第4端子64のそれぞれから、電力が1/2の信号として出力される。第2端子62から入力される信号と第3端子63から出力される信号は位相が90度異なり、第2端子62から入力される信号と第4端子64から出力される信号は同位相である。
第3端子63から入力される信号は、第1端子61及び第2端子62のそれぞれから、電力が1/2の信号として出力される。第3端子63から入力される信号と第1端子61から出力される信号は同位相であり、第3端子63から入力される信号と第2端子62から出力される信号は位相が90度異なる。
第4端子64から入力される信号は、第1端子61及び第2端子62のそれぞれから、電力が1/2の信号として出力される。第4端子64から入力される信号と第1端子61から出力される信号は位相が90度異なり、第4端子64から入力される信号と第2端子62から出力される信号は同位相である。
第1端子61と第2端子62との間、及び第3端子63と第4端子64との間では、信号の入出力が行われない。
この3dBカプラ6の動作について、図3、4を参照して詳細に説明する。図3a、bは、送信系における3dBカプラ6内の変調波の伝送経路を表す図であり、図4は、受信系における3dBカプラ6内の受信波の伝送経路を表す図である。
第2端子62に入力された受信波は、第3、第4端子63、64から、90度の位相差をもって二状態デバイス7、8に出力される。このときにも第1端子61には変調波が入力されており(図4)、一部が図3bに示すように反射されている。二状態デバイス7、8では、第1端子61から入力された変調波の残部により第2端子62から入力された受信波をホモダイン検波する。
なお、各回路の遅延時間は予め調整されているものとする。
L=Δt・C/2
C:光速
λ=C/f0
f1=f0−2v/λ
fd=f1−f0=−(2v/λ)
v=−(fd・λ/2)
λ:送信波の波長、C:光速、f0:送信波の周波数、f1:受信波の周波数、fd:ドップラ周波数
図7における検波信号は、Δtの測定により、レーダ装置1から対象物までの距離測定が可能である。また、対象物との間の相対速度に応じて、受信波の周波数が変化する。この周波数の変化(上式のドップラ周波数(fd))は、検波信号の検波電圧によって表される。検波信号は、対象物との相対速度により、変調波の1/4波長毎に上下動し、この上下動の計測により、相対速度情報も得られる。
また、レーダ装置1は、近距離用のレーダ装置なので、送信波の送信電力が小さくても問題なく測距等に用いることができる。
さらに、SBD4を変調器として用いることで、構成が簡素になる。SBD4を変調器の他に、発振器からの連続波を逓倍することにも用いることで、高周波発振器2に比較的周波数の低い発振器を用いることができるので、周波数の安定性、発振器のコストダウンが図れる。
本実施形態のレーダ装置1は、このように簡易な構成で従来よりも大幅に構成部品を減らしているために、コスト削減及び小型化の他に、良品率の向上が期待できる。
図8は、他の実施形態のレーダ装置1aの構成図である。レーダ装置1aは、図1のレーダ装置1の3dBカプラ6及び二状態デバイス7、8を、サーキュレータ13及びミクサ14に置き換えた構成である。
サーキュレータ13には、SBD4から、例えば図2cに示すような変調波が入力される。サーキュレータ13は、入力された変調波を送受信アンテナ9に送る。送受信アンテナ9に送られた変調波は、送信波として送受信アンテナ9から放射される。
図9は、他の実施形態のレーダ装置1bの構成図である。レーダ装置1bは、図8のレーダ装置1aのサーキュレータ13を方向性結合器15に置き換えた構成である。
方向性結合器15には、SBD4から、例えば図2cに示すような変調波が入力される。方向性結合器15は、入力された変調波を送受信アンテナ9に送る。送受信アンテナ9に送られた変調波は、送信波として送受信アンテナ9から放射される。
図10は、他の実施形態のレーダ装置1cの構成図である。レーダ装置1cは、送信用と受信用にそれぞれ別個のアンテナを設けるとともに、受信波を送信波の周波数よりも低い中間周波数に変換して、この中間周波数に変換された受信波を中間周波数でホモダイン検波する。そのためにレーダ装置1cは、変調波を生成するレーダ装置1と同様の構成の他に、方向性結合器15、PLL(Phase Locked Loop)16、IF(Intermediate Frequency)波発振器2a、ミクサ17、19、増幅器18、送信用アンテナ9a、及び受信用アンテナ9bを備える。
Claims (8)
- マイクロ波帯以上の周波数の連続波を出力する発振器の出力の一部を所定期間だけパルス状に減衰させて送信波を生成するとともに、この送信波を送信アンテナから対象物に向けて放射させる送信手段と、
前記対象物からの反射波を受信アンテナで受信するとともに、受信した反射波を前記送信波で検波することで前記対象物までの測距情報を得る検波手段と、
を備える、
レーダ装置。 - 前記送信手段は、前記パルス状に減衰された連続波の一部を前記送信波として前記送信アンテナに導くとともに、残部を前記検波手段に送る回路要素を含み、
前記検波手段は、前記パルス状に減衰された連続波の前記残部で前記受信した反射波を検波する、
請求項1記載のレーダ装置。 - 前記回路要素は、前記パルス状に減衰された連続波の前記一部を反射して、前記送信アンテナに導く、
請求項2記載のレーダ装置。 - 前記回路要素は、前記パルス状に減衰された送信波をさらに減衰させる、
請求項2又は3記載のレーダ装置。 - 前記送信手段は、所定のパルス信号が入力されている期間に応じて前記発振器の出力を開状態にすることで前記連続波をパルス状に減衰させるスイッチ回路を備えている、
請求項1〜4のいずれか1項記載のレーダ装置。 - 前記スイッチ回路は、ショットキー・バリア・ダイオードを用いて構成される、
請求項5記載のレーダ装置。 - 前記ショットキー・バリア・ダイオードは、前記連続波の周波数を逓倍して前記連続波よりも高い周波数の送信波を生成する、
請求項6記載のレーダ装置。 - 前記パルス信号は、パルス幅が0.1[ns]〜1.0[ns]である、
請求項5〜7のいずれか1項記載のレーダ装置。
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