JP6797339B1 - レーダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示に係るレーダ装置は、複数のモジュールを備えているレーダ装置であって、複数のモジュールは、それぞれ、チャープ信号源、送信アンテナ、受信アンテナ、ミキサ、及びアナログ−デジタル変換器を備え、チャープ信号源は、チャープ信号を生成し、送信アンテナは、チャープ信号源が生成したチャープ信号を送信し、受信アンテナは、複数のモジュールのうちの、属するモジュール以外のモジュールの送信アンテナが送信したチャープ信号を直接受信し、ミキサは、チャープ信号源が生成したチャープ信号と、受信アンテナが受信したチャープ信号とを混合することによりベースバンド信号を生成し、アナログ−デジタル変換器は、ミキサが生成したベースバンド信号をデジタル変換することによりデジタル信号を生成し、チャープ信号源は、送信用チャープ信号を生成する送信用チャープ信号源、及び、混合用チャープ信号を生成する混合用チャープ信号源から構成され、送信アンテナは、送信用チャープ信号源が生成した送信用チャープ信号を送信し、受信アンテナは、複数のモジュールのうちの、属するモジュール以外のモジュールの送信アンテナが送信した送信用チャープ信号を直接受信し、ミキサは、混合用チャープ信号源が生成した混合用チャープ信号と、受信アンテナが受信した送信用チャープ信号とを混合することによりベースバンド信号を生成する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係るレーダ装置200の構成を示すブロック図である。図1が示すように、レーダ装置200は、REF1(基準クロック生成部)、第1のモジュール101−1及び第2のモジュール101−2を含むn個のモジュール(複数のモジュール)、チャープ信号制御部7、並びに、位相差検出部8を備えている。なお、本明細書において、nは2以上の正の整数である。
各チャープ信号源から出力されるチャープ信号の開始周波数は、同一であり、且つ、各チャープ信号源から出力されるチャープ信号の周波数の変化率(α)は、同一である。そのため、チャープ信号の出力開始時間がTdずれると、周波数は、fd=α×Tdだけずれることになる。より具体的には、第1のモジュール101−1のチャープ信号源2−1が出力したチャープ信号の周波数と、第2のモジュール101−2のチャープ信号源2−2が出力したチャープ信号の周波数との周波数差は、fdである。第2のモジュール101−2のチャープ信号源2−2が出力したチャープ信号の周波数と、第3のモジュールのチャープ信号源が出力したチャープ信号の周波数との周波数差は、2fdである。第3のモジュールのチャープ信号源が出力したチャープ信号の周波数と、第4のモジュールのチャープ信号源が出力したチャープ信号の周波数との周波数差は、fdである。
上記の構成によれば、ベースバンド信号の周波数スペクトルにおいて、各混合波の周波数の正又は負の符号を区別することが可能である。このため、チャープ信号の生成及び出力の開始タイミングが等間隔ずつずれていても、互いに異なるモジュールに由来する混合波同士で、周波数が重なることが無く、容易に分離が可能である。
実施の形態1では、各モジュールにおいて、送信アンテナが送信する送信用チャープ信号と、ミキサが、受信アンテナによって受信されたチャープ信号と混合する混合用チャープ信号とが同一である構成について説明した。実施の形態2では、各モジュールにおいて、送信用チャープ信号と混合用チャープ信号とを別々に生成する構成について説明する。
以下で、実施の形態2について図面を参照して説明する。なお、実施の形態1で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
第1のモジュール102−1の送信アンテナ3−1は、送信用チャープ信号源9a−1が生成した送信用チャープ信号を送信する。
図8Aは、4つのモジュールの各チャープ信号源が生成したチャープ波形を示すグラフである。図8Bは、図8Aのグラフ(点線部分)を拡大した拡大図である。なお、以下の説明では、レーダ装置201が備えているモジュール数は、4つであるものとする(n=4)。図8A及び図8Bにおける縦軸は、各チャープ信号の周波数を示し、横軸は、時間である。
各送信用チャープ信号源及び各混合用チャープ信号源から出力されるチャープ信号の開始周波数は、同一であり、且つ、各送信用チャープ信号源及び各混合用チャープ信号源から出力されるチャープ信号の周波数の変化率(α)は、同一である。そのため、チャープ信号の出力開始時間がTdずれると、周波数は、fd=α×Tdだけずれることになる。より具体的には、各モジュールの混合用チャープ信号源が出力した混合用チャープ信号の周波数と、第1のモジュール102−1の送信用チャープ信号源9a−1が出力した送信用チャープ信号の周波数との周波数差は、fdである。第1のモジュール102−1の送信用チャープ信号源9a−1が出力した送信用チャープ信号の周波数と、第2のモジュール102−2の送信用チャープ信号源9a−2が出力した送信用チャープ信号の周波数との周波数差は、fdである。第2のモジュール102−2の送信用チャープ信号源9a−2が出力した送信用チャープ信号の周波数と、第3のモジュールの送信用チャープ信号源が出力した送信用チャープ信号の周波数との周波数差は、fdである。第3のモジュールの送信用チャープ信号源が出力した送信用チャープ信号の周波数と、第4のモジュールの送信用チャープ信号源が出力した送信用チャープ信号の周波数との周波数差は、fdである。
ターゲット送信用モジュールの送信アンテナは、ターゲット送信用モジュールの送信用チャープ信号源が生成した送信用チャープ信号を、ターゲットに対して送信する。ターゲット送信用モジュールの送信アンテナが送信用チャープ信号をターゲットに対して送信する方法の例として、送信波電力を上げる方法、送信用チャープ信号の送信方向をターゲット方向へ向ける方法等が挙げられる。
実施の形態1では、各モジュールにおいて、チャープ信号源が生成したチャープ信号が、直接、送信アンテナに出力される構成を説明した。実施の形態3では、各モジュールにおいて、チャープ信号源と送信アンテナとの間に移相器が設けられる構成について説明する。
以下で、実施の形態3について図面を参照して説明する。なお、実施の形態1で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
移相器10−1は、チャープ信号源が生成したチャープ信号に対して、位相変調を行う。より詳細には、実施の形態3では、移相器10−1は、チャープ信号制御部7による制御に基づいて、チャープ信号源2−1が生成したチャープ信号に対して、位相変調を行う。詳細については後述する。移相器10−1は、位相変調を行ったチャープ信号を送信アンテナ3−1に出力する。
実施の形態3に係るチャープ信号制御部7は、n個のモジュールの各移相器が、互いに、異なる符号系列を用いた位相変調を行うようにさらに制御する。
図15Aは、4つのモジュールの各チャープ信号源が生成したチャープ波形を示すグラフである。図15Bは、図15Aのグラフ(点線部分)を拡大した拡大図である。なお、以下の説明では、レーダ装置202が備えているモジュール数は、4つであるものとする(n=4)。図15A及び図15Bにおける縦軸は、各チャープ信号の周波数を示し、横軸は、時間である。
実施の形態1に係るレーダ装置200、実施の形態2に係るレーダ装置201又は実施の形態3に係るレーダ装置202における、チャープ信号制御部7及び位相差検出部8のそれぞれの機能は、処理回路により実現される。これらの処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)であってもよい。
なお、ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ304に記憶される。
なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
Claims (6)
- 複数のモジュールを備えているレーダ装置であって、
前記複数のモジュールは、それぞれ、チャープ信号源、送信アンテナ、受信アンテナ、ミキサ、及びアナログ−デジタル変換器を備え、
前記チャープ信号源は、チャープ信号を生成し、
前記送信アンテナは、前記チャープ信号源が生成したチャープ信号を送信し、
前記受信アンテナは、前記複数のモジュールのうちの、属するモジュール以外のモジュールの送信アンテナが送信したチャープ信号を直接受信し、
前記ミキサは、前記チャープ信号源が生成したチャープ信号と、前記受信アンテナが受信したチャープ信号とを混合することによりベースバンド信号を生成し、
前記アナログ−デジタル変換器は、前記ミキサが生成したベースバンド信号をデジタル変換することによりデジタル信号を生成し、
前記複数のモジュールの各チャープ信号源が、互いに、チャープ開始タイミングが異なるチャープ信号を生成するように制御するチャープ信号制御部と、
前記アナログ−デジタル変換器が生成したデジタル信号に基づいて、前記チャープ信号制御部による制御によって生じた、モジュール間でのチャープ信号の周波数差を検出することにより、当該デジタル信号の基となったチャープ信号の信号源のモジュールを識別する位相差検出部と、をさらに備えていることを特徴とする、レーダ装置。 - 前記ミキサは、イメージリジェクションミキサであることを特徴とする、請求項1に記載のレーダ装置。
- 前記複数のモジュールは、それぞれ、移相器をさらに備え、
前記移相器は、前記チャープ信号源が生成したチャープ信号に対して、位相変調を行い、
前記チャープ信号制御部は、前記複数のモジュールの各移相器が、互いに、異なる符号系列を用いた位相変調を行うようにさらに制御することを特徴とする、請求項1に記載のレーダ装置。 - 複数のモジュールを備えているレーダ装置であって、
前記複数のモジュールは、それぞれ、チャープ信号源、送信アンテナ、受信アンテナ、ミキサ、及びアナログ−デジタル変換器を備え、
前記チャープ信号源は、チャープ信号を生成し、
前記送信アンテナは、前記チャープ信号源が生成したチャープ信号を送信し、
前記受信アンテナは、前記複数のモジュールのうちの、属するモジュール以外のモジュールの送信アンテナが送信したチャープ信号を直接受信し、
前記ミキサは、前記チャープ信号源が生成したチャープ信号と、前記受信アンテナが受信したチャープ信号とを混合することによりベースバンド信号を生成し、
前記アナログ−デジタル変換器は、前記ミキサが生成したベースバンド信号をデジタル変換することによりデジタル信号を生成し、
前記チャープ信号源は、送信用チャープ信号を生成する送信用チャープ信号源、及び、混合用チャープ信号を生成する混合用チャープ信号源から構成され、
前記送信アンテナは、前記送信用チャープ信号源が生成した送信用チャープ信号を送信し、
前記受信アンテナは、前記複数のモジュールのうちの、属するモジュール以外のモジュールの送信アンテナが送信した送信用チャープ信号を直接受信し、
前記ミキサは、前記混合用チャープ信号源が生成した混合用チャープ信号と、前記受信アンテナが受信した送信用チャープ信号とを混合することによりベースバンド信号を生成することを特徴とする、レーダ装置。 - 前記複数のモジュールの各送信用チャープ信号源が、互いに、チャープ開始タイミング及び周波数のうちの少なくとも1つ以上が異なる送信用チャープ信号を生成するように制御するチャープ信号制御部をさらに備えていることを特徴とする、請求項4に記載のレーダ装置。
- 前記複数のモジュールは、ターゲット送信用モジュールを含み、
前記ターゲット送信用モジュールの送信アンテナは、前記ターゲット送信用モジュールの送信用チャープ信号源が生成した送信用チャープ信号を、ターゲットに対して送信し、
前記チャープ信号制御部は、複数のモジュールの各送信用チャープ信号源が、互いに、チャープ開始タイミング及び周波数のうちの少なくとも1つ以上が異なるチャープ信号を生成し、且つ、前記ターゲット送信用モジュールの送信用チャープ信号源が、前記複数のモジュールの各送信用チャープ信号源のうちで、最もチャープ開始タイミングが遅いチャープ信号を生成するように制御することを特徴とする、請求項5に記載のレーダ装置。
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