JPWO2013140712A1 - 自己検波ヘテロダインシステムおよびそれを備えたレーダ装置 - Google Patents

Abstract

自己検波ヘテロダインシステムは、第１および第２のイメージリジェクションミキサ（１１，１２）と、中間周波信号で受信ミキサ出力信号を同期検波することで検波出力信号を生成する中間周波検波器（１３）と、第１または第２のイメージリジェクションミキサに係る信号側波帯とイメージ側波帯とを反転させるように切り替え可能な切替手段（２４）とを備えている。

Description

本発明は、自己検波ヘテロダインシステムに関し、特に、イメージリジェクションミキサを備えた自己検波ヘテロダインシステムに関するものである。

近年、社会的に環境技術に関心が高まる中、状況に応じた各種制御を行うためのセンサー技術に注目が集まっている。その中で、離れた場所にある物体をリモートセンシングする方式として、例えば赤外線や超音波を使用するものがあるが、より高感度に物体を検出できることへの要求が高まっており、電波を利用した方式に対する関心が特に高い。

電波方式であるレーダ装置には、パルス方式、ＣＷ（連続波）方式、スペクトラム拡散方式等の種類がある。この中でＣＷ方式では、テスト用の高周波信号を送信すると共に、対象物に反射して戻ってくる受信信号を自らが発信した送信信号と同期を取ってミキシングするという自己検波の動作に基づいてセンシングが行われる。このＣＷ方式において、受信の系として、複数回に分けて周波数変換を行うヘテロダイン方式を用いれば、より高い検出感度を得ることができる。

以下、図７を参照しながら、特許文献１に例示される従来の自己検波ヘテロダインシステムについて説明する。

図７において、高周波信号源６００は、ミリ波帯の信号を発生させるものであり、周波数がｆの高周波信号を発生させる。高周波信号は、分配器６０１で２分岐され、一方は周波数シフタ６０４へ、他方は遅延器６０２を介して第１局部発振器６０３へ出力される。

周波数シフタ６０４は、シンセサイザ６０６で生成される周波数がｆ２である信号（以下、信号Ｆ２と称する。）により、高周波信号の周波数をシフトする機能を有する。周波数シフタ６０４は、高周波信号および信号Ｆ２を用いて、周波数がｆ１の送信信号を生成し、テスト対象６０８に向けて送信する。特許文献１には、周波数シフタ６０４は、機械式のドップラー周波数シフタとして記載されており、駆動信号発生器６０５によって駆動される。また、送信信号の周波数は、信号Ｆ２の周波数のｉ倍（ｉは整数）だけ高周波信号からシフトしている。ここで、高周波信号、信号Ｆ２、および送信信号の周波数は、ｆ＝ｆ１＋ｉ×ｆ２を満たすものとする。

送信信号は、テスト対象６０８で反射される際にテスト対象の動きに応じて周波数がシフトするいわゆるドップラーシフトを起こす。これにより、テスト対象６０８の動きが反映されて変調を帯びた送信信号は、受信信号として戻ってくる。

ミキサ６０９に入力された受信信号は、第１局部発振器６０３から出力される周波数がｆの信号とミキシングされ、周波数がｉ×ｆ２である第１中間周波信号に変換される。遅延器６０２は、テスト対象で反射され戻ってくる間の伝播遅延を補償する。第１中間周波信号は、ミキサ６１１において、第２局部発振器６０７から出力される周波数がｆ３の信号とミキシングされ、周波数がｉ×ｆ２−ｆ３である第２中間周波信号に変換される。第２局部発振器６０７は、シンセサイザ６０６が生成する周波数がｆ３である信号によって制御される。

第２中間周波数信号は、同期検波器６１３において、シンセサイザ６０６が生成する周波数がｉ×ｆ２−ｆ３である信号で同期検波される。そして、その結果が受信出力信号として出力される。このようにしてテスト対象６０８の動きに応じた電気信号を復調して取り出すことができる。

図７において、ドップラー周波数シフタ６０４によって送信信号を生成しているが、イメージリジェクションミキサを用いた単側波帯変調器によっても生成することが可能である。ここで、非特許文献１に開示されている単側波帯変調器の構成について、以下、図８および図９を用いて説明する。

図８は、単側波帯変調器の構成図である。この単側波帯変調器は、ミキサ７００，７０１、および入力された信号から互いに９０度の位相差をもつ２つの信号を生成する９０度移相器７０２，７０３を有する。

９０度移相器７０３は、周波数がｆＬＯである局部発振高周波信号を受け、位相が０度である信号をミキサ７００に、位相が−９０度である信号をミキサ７０１に出力する。このように、位相差が互いに９０度である２つの信号は直交信号と呼ばれ、直交ミキサ７０４はこれら直交局部発振高周波信号が入力されるミキサ７００，７０１を有する。

９０度移相器７０２は、周波数がｆＩＦである中間周波信号を受け、位相が０度である信号をミキサ７００に、位相が−９０度である信号をミキサ７０１に出力する。直交ミキサ７０４は、９０度移相器７０２，７０３のそれぞれの出力を信号処理して２つの出力信号を生成する。直交ミキサ７０４の２つの出力信号は加算されて送信信号となる。

なお、イメージリジェクションミキサ７０５は、９０度移相器７０２と直交ミキサ７０４とから構成され、後述するように、不要なイメージ側波帯の周波数成分を抑圧する機能を有する。このように構成された単側波帯変調器の送信信号の周波数スペクトル図を図９（ａ）に示す。

ｆＬＯ−ｆＩＦで示される周波数にもっとも大きなパワーをもった周波数成分８００が現れると共に、ｆＬＯおよびｆＬＯ＋ｆＩＦで示される周波数にそれぞれ小さなパワーの周波数成分８０１，８０２が現れる。

周波数成分８０２は、９０度移相器７０２，７０３や直交ミキサ７０４を通過する信号の振幅や位相が、理想特性からずれた場合に生じるものであり、望ましくない不要成分である。局部発振周波数ｆＬＯに対して上下の近傍周波数帯を側波帯と呼び、希望周波数成分８００が現れる側波帯を信号側波帯、不要周波数成分８０２が現れる側波帯をイメージ側波帯と呼ぶ。図９（ａ）では、局部発振周波数に対して下側の下側波帯が信号側波帯、上側の上側波帯がイメージ側波帯となっている。

信号側波帯の希望周波数成分８００に対するイメージ側波帯の不要周波数成分８０２の比率はイメージリジェクション量と呼ばれる。このイメージリジェクション量は、通常、−４０ｄＢ以下であることが望ましい。そのため、イメージリジェクション量が適切な値となるように、９０度移相器７０２あるいは９０度移相器７０３で生成される２つの出力信号の互いの位相差を調整するなどの方法がとられる。ここで、イメージリジェクション量が適切な値となっているか否かを確認するためには、イメージリジェクション量をモニターする必要がある。つまり、高周波信号である送信信号をモニターする必要があるが、モニターする信号が高周波のままだと扱いにくいため、送信信号を二乗検波器に通して、イメージリジェクション量に応じた低周波数成分に変換することが行われる。

図９（ｂ）は、二乗検波器の出力の周波数スペクトル図である。図９（ｂ）に示すように、２×ｆＩＦで示される周波数に現れる周波数成分８０４は、イメージ側波帯の不要周波数成分８０２に比例した大きさとなる。周波数成分８０４は、低周波であるため信号処理が容易となる。例えば、周波数が２×ｆＩＦである信号を通過させるバンドパスフィルタで、その信号を抜き出して検波することで、イメージリジェクション量をモニターすることができる。したがって、そのモニター値に応じて、９０度移相器７０２あるいは９０度移相器７０３で生成される信号の位相調整を行うことでイメージリジェクション量を最適にすることが可能となる。

米国特許第５２６３１９３号明細書

D. M. Treyer and W. Bachtold, "Investigation of a Self-Calibration SSB Modulator," IEEE Trans. Microw.Theory Tech., vol. 53, no. 12, pp. 3806-3816, Dec. 2005

ところが、図７に示したヘテロダイン方式の受信システムにおいては、イメージ妨害が課題となる。具体的に、本来受信したい信号側波帯の希望信号に加えて、イメージ側波帯の不要信号が同時に受信された場合、どちらの信号も同じ中間周波数に変換され、希望信号と不要信号が重なり合うため受信感度が低下してしまう。これがイメージ妨害である。イメージ妨害を回避する手法のひとつとして、ミキサ６０９をイメージリジェクションミキサで構成することがあげられる。図８ではイメージリジェクションミキサ７０５を用いた単側波帯変調器の構成を示したが、受信ミキサとして使用するイメージリジェクションミキサは、図１０に示すように、図８の一部を変更した構成となる。すなわち、送信信号に換えて受信信号を２分して直交ミキサ９０４に入力し、直交ミキサ９０４の２つの出力のうち一方（ミキサ９０１の出力）に９０度の位相差を与えた後に他方（ミキサ９００の出力）と加算して中間周波信号として出力させる構成になる。このように構成されたイメージリジェクションミキサ９０５に、受信信号としてイメージ側波帯の信号を入力した場合は、出力に中間周波信号は現れず、信号側波帯の信号を入力した場合にのみ出力に中間周波信号が現れる。

しかしながら、９０度移相器９０２や直交ミキサ９０４を通過する信号の振幅や位相が理想特性からずれた場合、イメージ側波帯の信号がイメージリジェクションミキサ９０５に入力されても、その信号は十分には抑圧されないおそれがある。この場合、イメージリジェクションミキサ９０５の出力に、イメージ側波帯の信号が漏れてきて受信感度が低下する可能性がある。

図８に示す、送信システムに用いた単側波帯変調器の場合と同様に、信号側波帯の信号を入力した場合の利得に対するイメージ側波帯の信号を入力した場合の利得をイメージリジェクション量と呼ぶことができる。受信システムにおいて、このイメージリジェクション量の調整を行うためには、イメージ側波帯の信号を発生させるための専用の信号源を用意する必要がある。そして、その信号源で発生する信号をイメージリジェクションミキサ９０５に入力しながら、受信出力信号が最小となるように、９０度移相器９０２を通過する信号の位相を調整する必要がある。

このように、従来の自己検波ヘテロダインシステムにおいては、送信側のイメージリジェクション量を調整するために、二乗検波器やバンドパスフィルタが必要となる。さらに、受信側におけるイメージリジェクション量を調整するために、イメージ側波帯の信号を発生させる専用の信号源を備える必要がある。つまり、受信感度を良好に保つためには、システム全体の回路規模が増大してしまう。

かかる点に鑑みて、本発明は、小さい回路規模でありながらも、良好な受信感度を実現することができる自己検波ヘテロダインシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、自己検波ヘテロダインシステムは、中間周波信号と、直交局部発振高周波信号とを混合することによって、送信信号を生成するように構成された第１のイメージリジェクションミキサと、前記直交局部発振高周波信号と受信信号とを混合することによって、受信ミキサ出力信号を生成するように構成された第２のイメージリジェクションミキサと、前記中間周波信号で前記受信ミキサ出力信号を同期検波することで検波出力信号を生成する中間周波検波器と、前記第１または第２のイメージリジェクションミキサのいずれか一方に設けられ、当該イメージリジェクションミキサに係る信号側波帯とイメージ側波帯との位置関係が反転した状態となるように切り替え可能な切替手段とを備えている。

これによると、第１のイメージリジェクションミキサによって、送信信号が生成される。また、第２のイメージリジェクションミキサによって、受信ミキサ出力信号が生成される。また、第１および第２のイメージリジェクションミキサは、イメージ側波帯の信号を抑圧するものである。そして、中間周波検波器によって、中間周波信号で受信ミキサ出力信号を同期検波することで検波出力信号が生成される。

また、例えば第１のイメージリジェクションミキサには切替手段が設けられており、切替手段によって、第１のイメージリジェクションミキサにおける信号側波帯とイメージ側波帯とが反転可能になっている。つまり、送信信号と受信信号とで信号側波帯とイメージ側波帯との位置関係が入れ替わった状態となる。したがって、例えば、送信信号が信号側波帯の信号である場合、第２のイメージリジェクションミキサに入力される受信信号はイメージ側波帯の信号であるため抑圧される。第２のイメージリジェクションミキサに切替手段を設けた場合も同様である。

したがって、切替手段をいずれか一方のイメージリジェクションミキサに設け、信号側波帯とイメージ側波帯とが入れ替え可能な構成であればよいため、小さい回路規模で、かつ良好な受信感度を維持することができる。

また、レーダ装置は、上記自己検波ヘテロダインシステムを備えている。これによると、レーダ装置の小型化および高感度化を図ることができる。

本発明によると、小さい回路規模でありながらも、良好な受信感度を実現することができる自己検波ヘテロダインシステムを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１の自己検波ヘテロダインシステムの具体例を示すブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムの動作を説明するための図である。 図４は、第２の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムを示すブロック図である。 図５は、第３の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムを示すブロック図である。 図６は、第４の実施形態に係るレーダ装置を示すブロック図である。 図７は、従来の自己検波ヘテロダインシステムを示すブロック図である。 図８は、従来の単側波帯変調器を示すブロック図である。 図９は、図８の単側波帯変調器の動作を説明するための図である。 図１０は、従来の受信システムに用いられるイメージリジェクションミキサを示すブロック図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図について、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムの概略構成を示すブロック図である。自己検波ヘテロダインシステムは、第１および第２のイメージリジェクションミキサ１１，１２と、中間周波検波器１３と、コントローラ１４とを有している。

第１のイメージリジェクションミキサ１１は、直交した局部発振高周波信号で駆動され、この直交局部発振高周波信号と、中間周波信号とをミキシングして、信号側波帯が上側波帯または下側波帯のいずれかに位置する単側波帯信号である送信信号を生成する。また、イメージリジェクションミキサ１１は、信号側波帯と反対の側波帯であるイメージ側波帯に位置する信号を抑圧するように構成されている。送信信号は、対象物体で反射し、その物体の動きに応じて周波数がドップラーシフトした信号となる。そして、その信号が受信信号として自己検波ヘテロダインシステムに戻ってくる。

第２のイメージリジェクションミキサ１２は、イメージリジェクションミキサ１１と同様に直交局部発振高周波信号で駆動される。イメージリジェクションミキサ１２は、送信信号と同一周波数帯の受信信号を受信し、受信信号を中間周波である受信ミキサ出力信号に変換する。また、イメージリジェクションミキサ１２は、イメージ側波帯の信号を抑圧するように構成されている。

これらイメージリジェクションミキサ１１，１２は、コントローラ１４から出力されるコントロール信号に応じて、後述するイメージリジェクション量が調整可能に構成されている。

中間周波検波器１３は、受信ミキサ出力信号が入力され、イメージリジェクションミキサ１１に入力される中間周波信号で、受信ミキサ出力信号を同期検波することで、受信信号に含まれる対象物体の動きが反映された電気信号を復調する。そして、その結果を検波出力信号として出力する。

コントローラ１４は、検波出力信号のＤＣオフセットに応じた制御値のコントロール信号を生成する。イメージリジェクションミキサ１１，１２はコントロール信号の制御値に応じてイメージリジェクション量を調整する。なお、ＤＣオフセットがない場合、コントロール信号の制御値を例えばゼロにすればよい。

図２は、図１の自己検波ヘテロダインシステムのさらに具体的なブロック図である。図２に示すように、イメージリジェクションミキサ１１は、第１の直交ミキサ２１と、９０度移相器である第１の移相器２２と、切替手段としてのスイッチ２４とを有している。信号源２３は直交局部発振高周波信号を発生させる。直交局部発振高周波信号は、位相差が略９０度である２つの信号を有する。

直交ミキサ２１は、２つのミキサ２１０，２１１で構成されている。ミキサ２１０には、直交局部発振高周波信号に含まれる２つの信号のいずれか一方と、移相器２２の出力のいずれか一方とが入力される。ミキサ２１１には、直交局部発振高周波信号の他方と、移相器２２の出力の他方とが入力される。

移相器２２は、入力された中間周波信号から、位相差が互いに略９０度となる直交中間周波信号を生成して出力する。

スイッチ２４は、直交局部発振高周波信号のそれぞれをいずれのミキサ２１０，２１１に接続するかを切り替える。具体的に、スイッチ２４が第１の状態として図中Ａを選択する状態であるとき、第１の局部発振高周波信号はミキサ２１０に接続され、第２の局部発振高周波信号はミキサ２１１に接続される。一方、スイッチ２４が第２の状態として図中Ｂを選択する状態であるとき、第１の局部発振高周波信号はミキサ２１１に接続され、第２の局部発振高周波信号はミキサ２１０に接続される。なお、図示しないが、スイッチ２４は、例えばコントローラ１４によって切替制御されてもよい。

そして、直交ミキサ２１の２つの出力信号が加算されることで単側波帯の送信信号が生成される。スイッチ２４を切り替えることで、送信信号が現れる信号側波帯を上側波帯と下側波帯のいずれに割り当てるかを設定することができる。

イメージリジェクションミキサ１２は、第２の直交ミキサ２５と、９０度移相器である第２の移相器２６とを備えている。

直交ミキサ２５は、直交局部発振高周波信号と受信信号とを受けて、２つの中間周波信号を生成する。直交ミキサ２５は、２つのミキサ２５０，２５１を備えている。ミキサ２５０には、受信信号と、第１の直交局部発振高周波信号とが入力される。ミキサ２５１には、受信信号と、第２の直交局部発振高周波信号とが入力される。そして、ミキサ２５１の出力である中間周波信号は移相器２６に入力され、略９０度の位相変位が加えられる。その後、移相器２６およびミキサ２５０のそれぞれの出力が加算されることで受信ミキサ出力信号が生成される。なお、ミキサ２５０の出力である中間周波信号を移相器２６に入力し、略９０度の位相変位を加えてもよい。つまり、直交ミキサ２５の２つの出力のうちの一方の位相を略９０度シフトすればよい。

本実施形態において、コントローラ１４から出力されるコントロール信号は移相器２２，２６に接続されており、移相器２２，２６がそれぞれを通過する信号の位相をコントロール信号に応じて調整することで、イメージリジェクション量の調整が可能となっている。

以上のように構成された自己検波ヘテロダインシステムについて、以下、図３を用いてその動作を説明する。まず、自己検波ヘテロダインシステムが、移動体の検出を行う通常モードに設定されているとする。この場合において、スイッチ２４は第１の状態であり、信号側波帯は下側波帯にあるものとする。このときの送信信号のスペクトル図を図３（ａ）に示す。

図３（ａ）に示すように、ｆＬＯ−ｆＩＦで示される周波数に最も大きなパワーの周波数成分３００が現れると共に、ｆＬＯおよびｆＬＯ＋ｆＩＦで示される周波数には小さなパワーの周波数成分３０１，３０２が現れる。周波数成分３０２は、イメージ側波帯に位置し、移相器２２や直交ミキサ２１を通過する信号の振幅や位相が理想特性からずれた場合に生じるものであり、望ましくない不要成分である。信号側波帯の希望周波数成分３００に対するイメージ側波帯の不要周波数成分３０２の比率がイメージリジェクション量である。

一方、受信の系における、受信信号から検波出力信号への変換利得と周波数との関係を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）に示すように、イメージ側波帯に位置する、周波数がｆＬＯ＋ｆＩＦである信号の変換利得が抑圧されている場合、イメージリジェクションミキサ１２におけるイメージリジェクション量は最適であると言える。ところが、移相器２６や直交ミキサ２５を通過する信号の振幅や位相が理想特性からずれることにより、周波数がｆＬＯ−ｆＩＦである信号側波帯の変換利得に対するイメージ側波帯の変換利得の抑圧度であるイメージリジェクション量は劣化する。

そこで、イメージリジェクションミキサ１１，１２におけるイメージリジェクション量を最適状態に調整するために、自己検波ヘテロダインシステムを調整モードに設定する。この場合において、スイッチ２４は第２の状態となる。このときの送信信号のスペクトル図は図３（ｂ）に示すように、信号側波帯とイメージ側波帯が図３（ａ）の場合から反転した状態となる。

ここで、イメージリジェクションミキサ１１，１２のイメージリジェクション量が最適状態にある場合は、図３（ｂ）に示すような周波数成分を含んだ送信信号が受信信号として受信の系に入力されても、その信号は抑圧される。受信の系においては、上側波帯である周波数成分３０２はイメージ側波帯に位置するため、図３（ｃ）に示すように抑圧されるからである。その結果、中間周波検波器１３の出力には検波出力信号が現れない。

しかしながら、イメージリジェクション量が劣化している場合、つまり図３（ｃ）に示す、ｆＬＯ＋ｆＩＦの周波数における変換利得の抑圧度が劣化している場合、イメージ側波帯に位置する信号の抑圧が不十分となるため、検波出力信号にはＤＣオフセットが発生する。すなわち、ＤＣオフセットは、イメージリジェクション量の劣化度合いを表す指標となる。そこで、コントローラ１４は、検波出力信号のＤＣオフセットが最小になるようにコントロール信号の制御値を決定し、このコントロール信号で移相器２２，２６の位相を制御する。これにより、送信側および受信側の双方におけるイメージリジェクション量を最適状態にすることができる。

図３（ｄ）は、スイッチ２４が第２の状態である調整モードにおいて、イメージリジェクションミキサ１１，１２に接続された直交局部発振高周波信号に含まれる２つの信号の位相差が理想状態から６度ずれて９６度であった場合に、移相器２２，２６が与える位相変位を変化させたときのＤＣオフセットをシミュレーションした結果である。図３（ｄ）に示すように、直交局部発振高周波信号の互いの位相差の誤差を打ち消すように、コントローラ１４が、移相器２２，２６における位相変位を、理想特性に−６度の補正を加えた８４度に設定することで、ＤＣオフセットが最小となることがわかる。なお、コントローラ１４は、ＤＣオフセットがより小さくなるように、移相器２２，２６における位相変位を制御してもよい。

そして、調整モードにおいてイメージリジェクション量の制御が完了すると、スイッチ２４は第１の状態となり、自己検波ヘテロダインシステムが通常モードに移行する。

以上、本実施形態によると、従来技術で問題であった、送信信号のイメージリジェクション量を最適に調整するために、モニター用の二乗検波器やバンドパスフィルタを設ける必要がない。さらに、受信の系の変換利得のイメージリジェクション量を調整するために、イメージ側波帯の信号を発生させるための専用の信号源を用意する必要もない。

つまり、本実施形態では、イメージリジェクションミキサ１１内にスイッチ２４を追加することで、通常モードの動作に最低限必要な小さい回路規模のままで、イメージリジェクション量の調整を行うことができる。さらに、イメージリジェクションミキサ１１，１２におけるイメージリジェクション量をそれぞれ個別にではなく、同時に調整することができる。これにより、良好な受信感度を維持することができる。

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムを示すブロック図である。本実施形態と第１の実施形態との相違点は、移相器の挿入箇所であり、本実施形態における移相器４１，４２は中間周波ではなく高周波において位相変位を与える働きを持つ。以下、第１の実施形態との相違点について説明する。

イメージリジェクションミキサ１１において、ミキサ２１０の出力信号は、第１の移相器としての移相器４１に入力されて、略９０度の位相変位が加えられる。そして、移相器４１およびミキサ２１１のそれぞれの出力が加算されて、送信信号が生成される。なお、ミキサ２１１の出力信号を移相器４１に入力し、略９０度の位相変位を加えてもよい。つまり、直交ミキサ２１の２つの出力のうちの一方の位相を略９０度シフトすればよい。

イメージリジェクションミキサ１２において、受信信号は２分され、一方が第２の移相器としての移相器４２に入力されて、他方に対して略９０度の位相差をもった信号となる。そして、これら２つの信号は、直交ミキサ２５に入力され、直交局部発振高周波信号とミキシングされる。その後、直交ミキサ２５の２つの出力が加算されて受信ミキサ出力信号が生成される。

本実施形態のように構成された自己検波ヘテロダインシステムにおいても、送信信号のスペクトル図は図３(ａ)もしくは(ｂ)のようになり、受信の系における変換利得の特性図は図３（ｃ）のようになるため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、移相器４１，４２を通過する信号は高周波であるため、これらを半導体基板上に形成した場合、９０度の位相変位を与えるために必要な回路の占有面積は、２つの移相器が中間周波を扱う場合に比べて小さくなるという利点がある。

＜第３の実施形態＞
図５は、第３の実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムの具体例を示すブロック図である。本実施形態では、コントローラ１４は、移相器ではなく、直交高周波信号源２３を制御する。具体的に、本実施形態に係る自己検波ヘテロダインシステムが調整モードであるとき、コントローラ１４は、検波出力信号のＤＣオフセットに応じて、直交高周波信号源２３で発生する２つの信号の位相差を調整する。

以上、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、コントロール信号による制御対象が１つで済む。

なお、上記各実施形態のイメージリジェクションミキサ１１において、直交高周波信号源２３と直交ミキサ２１との間にスイッチ２４を設けた場合について説明したが、直交中間周波信号と直交ミキサ２１との間にスイッチ２４を設けてもよい。また、スイッチ２４を切り替えることによって、直交ミキサ２１から出力される２つの信号のうちの一方の位相を反転させてもよい。つまり、図３（ａ），（ｂ）に示したように、スイッチ２４を切り替えることによって、信号側波帯とイメージ側波帯とが入れ替われるような構成であればよい。

また、イメージリジェクションミキサ１１にスイッチ２４を設けた場合について説明したが、イメージリジェクションミキサ１２にスイッチ２４を設けてもよく、例えば、直交高周波信号源２３と直交ミキサ２５との間にスイッチ２４を設けてもよい。つまり、受信の系においても、信号側波帯とイメージ側波帯とが入れ替え可能な構成であればよく、図３（ｃ）に示したように、変換利得が抑圧される周波数が、上側波帯であるｆＬＯ＋ｆＩＦと下側波帯であるｆＬＯ−ｆＩＦとに切替可能であればよい。

また、上記各実施形態において、コントローラ１４を省略してもよい。例えば、図２において、イメージリジェクションミキサ１１に設けられたスイッチ２４を切り替えることによって、送信信号と受信信号とで、信号側波帯とイメージ側波帯とが反転可能となるように構成されていればよい。

＜第４の実施形態＞
図６は、第４の実施形態に係るレーダ装置のブロック図である。本実施形態のレーダ装置３０は、図１に示す自己検波ヘテロダインシステムと、送信アンテナ３１と、受信アンテナ３２と、ベースバンド信号処理部３５とを備えている。なお、本実施形態のレーダ装置３０には、上記各実施形態の自己検波ヘテロダインシステムのいずれを用いてもよい。

レーダ装置３０において、イメージリジェクションミキサ１１で生成された送信信号は、送信アンテナ３１から外部に出力される。送信信号は物体４０に当たって反射し、その物体の動きに応じて周波数がドップラーシフトし、受信信号として受信アンテナ３２によって受信される。受信された受信信号は、自己検波ヘテロダインシステムによって検波出力信号に変換される。

ベースバンド信号処理部３５は、検波出力信号を分析して、分析結果を出力する。分析結果は例えば、物体４０の相対速度やレーダ装置３０から物体４０までの距離などの物体４０に関する情報である。

以上、本実施形態によると、小さい回路規模で、かつ受信感度が高い自己検波ヘテロダインシステムを用いることで、レーダ装置３０の小型化および高感度化が可能になる。なお、送信アンテナ３１および受信アンテナ３２をレーダ装置３０の外部に設けてもよい。

本発明に係る自己検波ヘテロダインシステムは、小型化および高感度化が求められるレーダ装置等に有用である。

１１ 第１のイメージリジェクションミキサ
１２ 第２のイメージリジェクションミキサ
１３ 中間周波検波器
１４ コントローラ
２１ 第１の直交ミキサ
２２，４１ 第１の移相器
２４ スイッチ
２５ 第２の直交ミキサ
２６，４２ 第２の移相器
３０ レーダ装置
３５ ベースバンド信号処理部
４０ 物体（対象物）

Claims (8)

1. 自己検波ヘテロダインシステムであって、
   中間周波信号と、直交局部発振高周波信号とを混合することによって、送信信号を生成するように構成された第１のイメージリジェクションミキサと、
   前記直交局部発振高周波信号と受信信号とを混合することによって、受信ミキサ出力信号を生成するように構成された第２のイメージリジェクションミキサと、
   前記中間周波信号で前記受信ミキサ出力信号を同期検波することで検波出力信号を生成する中間周波検波器と、
   前記第１または第２のイメージリジェクションミキサのいずれか一方に設けられ、当該イメージリジェクションミキサに係る信号側波帯とイメージ側波帯との位置関係が反転した状態となるように切り替え可能な切替手段とを備えている
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
2. 請求項１の自己検波ヘテロダインシステムにおいて、
   前記第１のイメージリジェクションミキサは、
   前記中間周波信号を受け、直交中間周波信号を生成する第１の移相器と、
   前記直交局部発振高周波信号と、前記直交中間周波信号とが入力される第１の直交ミキサとを有し、
   前記第１の直交ミキサの２つの出力同士を加算することで前記送信信号を生成するものであり、
   前記第２のイメージリジェクションミキサは、
   前記直交局部発振高周波信号と、前記受信信号とが入力される第２の直交ミキサと、
   前記第２の直交ミキサの２つの出力のうちいずれか一方の位相を、他方よりも略９０度ずらす第２の移相器とを有し、
   前記第２の直交ミキサの一方の出力と前記第２の移相器の出力とを加算することで前記受信ミキサ出力信号を生成するものである
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
3. 請求項１の自己検波ヘテロダインシステムにおいて、
   前記第１のイメージリジェクションミキサは、
   前記中間周波信号と、前記直交局部発振高周波信号とが入力される第１の直交ミキサと、
   前記第１の直交ミキサの２つの出力のうちいずれか一方の位相を、他方よりも略９０度ずらす第１の移相器とを有し、
   前記第１の直交ミキサの一方の出力と前記第１の移相器の出力とを加算することで前記送信信号を生成するものであり、
   前記第２のイメージリジェクションミキサは、
   前記受信信号の位相を略９０度ずらす第２の移相器と、
   前記受信信号と前記第２の移相器の出力とが入力される第２の直交ミキサとを有し、
   前記第２の直交ミキサの２つの出力同士を加算することで前記受信ミキサ出力信号を生成するものである
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
4. 請求項１の自己検波ヘテロダインシステムにおいて、
   さらにコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記第１および第２のイメージリジェクションミキサのそれぞれにおけるイメージリジェクション量を制御する
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
5. 請求項１の自己検波ヘテロダインシステムにおいて、
   さらにコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記直交局部発振高周波信号の互いの位相差を調整する
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
6. 請求項２の自己検波ヘテロダインシステムにおいて、
   さらにコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記第１および第２の移相器における位相を調整する
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
7. 請求項３の自己検波ヘテロダインシステムにおいて、
   さらにコントローラを備え、
   前記コントローラは、前記第１および第２の移相器における位相を調整する
   ことを特徴とする自己検波ヘテロダインシステム。
8. 請求項１の自己検波ヘテロダインシステムと、
   前記自己検波ヘテロダインシステムで生成された前記検波出力信号を分析するベースバンド信号処理部とを備え、
   前記自己検波ヘテロダインシステムは、対象物に対して前記送信信号を出力し、当該対象物で反射された信号を前記受信信号として受信するものであり、
   前記ベースバンド信号処理部は、前記検波出力信号を分析することで前記対象物に関する情報を出力するものである
   ことを特徴とするレーダ装置。

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