複合機能レーダ装置
【課題】目標物体までの距離と目標物体の温度とを共に高い精度で測定できる複合機能レーダ装置を提供する。
【解決手段】高周波信号発生部８から出力される送信信号は、送信間欠停止スイッチ１１で間欠停止しながら、送信信号増幅部１２で増幅され、サーキュレータ部２を経由して目標物体１３に放射される。送受信アンテナ部２には、送信信号が放射されている間、目標物体１３からの反射波が受信信号として入力され、送信信号が放射されていない間、目標物体１３からの輻射波が受信信号として入力される。受信信号は、サーキュレータ部２を経由して、受信信号増幅部３で増幅され、周波数変換部４で高周波信号分岐部１０から分岐された送信信号と混合されてビート信号を発生する。信号処理部６は、ビート信号増幅部５で増幅されたビート信号に基づいて、目標物体１３までの距離及び目標物体１３の温度を求める。
【解決手段】高周波信号発生部８から出力される送信信号は、送信間欠停止スイッチ１１で間欠停止しながら、送信信号増幅部１２で増幅され、サーキュレータ部２を経由して目標物体１３に放射される。送受信アンテナ部２には、送信信号が放射されている間、目標物体１３からの反射波が受信信号として入力され、送信信号が放射されていない間、目標物体１３からの輻射波が受信信号として入力される。受信信号は、サーキュレータ部２を経由して、受信信号増幅部３で増幅され、周波数変換部４で高周波信号分岐部１０から分岐された送信信号と混合されてビート信号を発生する。信号処理部６は、ビート信号増幅部５で増幅されたビート信号に基づいて、目標物体１３までの距離及び目標物体１３の温度を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に係り、特に、複数の機能を有する複合機能レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数変調させた送信信号を目標物体に送信し、その反射波と送信信号とを混合させることにより生じるビート信号に基づいて、目標物体までの距離を測定するレーダ装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、温度を持つすべての物体は赤外線を自然に放射しており、高い温度の物体ほど強く赤外線を放射する。このことより、目標物体から放射される赤外線を受信して、受信した赤外線の強度を解析することで、目標物体の温度を測定する赤外線温度計等が知られている。
【０００４】
図９は、目標物体までの距離と目標物体の温度とを測定する機能を併せ持った従来の測定装置である。
【０００５】
従来の測定装置は、送受信アンテナ部９０１とサーキュレータ部９０２と受信信号増幅部９０３と周波数変換部９０４とビート信号増幅部９０５と信号処理部９０６と周波数変調信号発生部９０８と高周波信号発生部９０９と高周波信号分岐部９１０と送信信号増幅部９１２と赤外線受光レンズ部９１４と赤外線温度計部９１５とを備えている。
【０００６】
従来の測定装置では、高周波信号発生部９０９から発生する高周波信号が、信号処理部９０６の制御に基づいて周波数変調信号発生部９０８から出力された制御電圧によって周波数変調され、送信信号として出力される。
【０００７】
図１０は、従来の測定装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部９０８の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部９０９の周波数の概略である。図１０（ａ）に示すように、信号処理部９０６の制御によって周波数変調信号発生部９０８から出力された制御電圧は、時間Ｔ１の間に電圧Ｖ１からＶ２まで変化することを時間Ｔ１毎に繰り返す。すると、高周波信号発生部９０９で発生する高周波信号は、図１０（ｂ）に示すように、周波数変調信号発生部９０８の制御電圧の変化に応じて、時間Ｔ１の間に周波数Ｆ１からＦ２まで変化することを時間Ｔ１毎に繰り返す。このように、高周波信号発生部９０９からは、周波数変調信号発生部９０８からの制御電圧によって周波数変調された送信信号が連続して出力される。
【０００８】
図９に戻り、高周波信号発生部９０９から出力された送信信号は、高周波分岐部９１０で分岐され、送信信号増幅部９１２で電力増幅されて、サーキュレータ部９０２を介して送受信アンテナ部９０１から目標物体９１３に向けて放射される。
【０００９】
送信信号の放射により、送受信アンテナ部９０１には、目標物体９１３からの反射波が入力される。目標物体９１３からの反射波は、受信信号として送受信アンテナ部９０１から出力され、サーキュレータ部９０２を介して受信信号増幅部９０３で増幅され、周波数変換部９０４に出力される。周波数変換部９０４では、高周波分岐部９１０で分岐された送信信号と受信信号とが混合され、ビート信号が出力される。出力されたビート信号は、ビート信号増幅部９０５で増幅されて信号処理部９０６に出力される。信号処理部９０６は、ビート信号に基づいて目標物体までの距離を計算する。
【００１０】
また、目標物体９１３から放射された赤外線は、赤外線受光レンズ部９１４で受信され、赤外線温度計部９１５に出力される。赤外線温度計部９１５は、赤外線の強度を解析して解析信号を信号処理部９０６に出力する。信号処理部９０６は、解析信号に基づいて目標物体９１３の温度分布を求め、その平均値より目標物体の温度を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平7-209413号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図９に示す測定装置では、目標物体までの距離と目標物体の温度とを同時に測定しようとする場合、送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４との方向及び焦点を共に目標物体９１３に合わせる必要がある。このとき、送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４とを上下左右の方向に角度を調整するための構造が必要となるが、測定装置の構造及び測定場所によっては、十分に送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４との角度を調整できない場合がある。また、送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４との角度を調整することによって、送受信アンテナ部９０１から放射した送信信号が赤外線受光レンズ部９１４で不要に反射したり、目標物体９１３からの赤外線が送受信アンテナ部９０１で遮蔽されて赤外線受光レンズ部９１４に十分に入力されなかったりする虞がある。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、目標物体までの距離と目標物体の温度とを共に高い精度で測定できる複合機能レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の複合機能レーダ装置は、周波数変調された送信信号を出力する高周波信号発生手段と、前記送信信号を目標物体に放射すると共に、前記目標物体に関する測定情報を受信信号として受信するアンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する周波数変換手段と、前記ビート信号に基づいて前記目標物体に関する測定を行う信号処理手段と、を備えた複合機能レーダ装置であって、前記送信信号の放射を間欠させる送信信号間欠停止手段を備え、前記アンテナは、前記送信信号を放射している間、前記目標物体からの反射波を前記測定情報として受信し、前記送信信号を放射していない間、前記目標物体からの輻射波を前記測定情報として受信し、前記信号処理手段は、前記送信信号が放射されている間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体までの距離を測定し、前記送信信号が放射されていない間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体の温度を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、目標物体までの距離と目標物体の温度とを共に高い精度で測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｄ）は利得調整部の利得の概略である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｄ）は測定雑音切替信号発生部の制御電圧の概略である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｄ）は利得調整部の利得の概略であり、（ｅ）は測定雑音切替信号発生部の制御電圧の概略である。
【図９】目標物体までの距離と目標物体の温度とを測定する機能を併せ持った従来の測定装置の構成図である。
【図１０】従来の測定装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１に示す複合機能レーダ装置は、信号処理部６と周波数変調信号発生部８と高周波信号発生部９と高周波信号分岐部１０と間欠停止信号発生部７と送信間欠停止スイッチ１１と送信信号増幅部１２とサーキュレータ部２と送受信アンテナ部１と受信信号増幅部３と周波数変換部４とビート信号増幅部５とを備える。
【００１９】
周波数変調信号発生部８は、信号処理部６の制御の下、周波数変調させるための制御電圧を高周波信号発生部９に出力する。高周波信号発生部９は、高周波信号を生成し、周波数変調信号発生部８から出力される制御電圧によって周波数変調された高周波信号を送信信号として出力する。
【００２０】
高周波信号発生部９から出力された送信信号は、高周波信号分岐部１０で分岐されて、送信間欠停止スイッチ１１と周波数変換部４とに出力される。
【００２１】
送信間欠停止スイッチ１１には、信号処理部６の制御による間欠停止信号発生部７からの制御電圧が入力される。送信間欠停止スイッチ１１は、間欠停止信号発生部７から出力される制御電圧に応じて、高周波信号分岐部１０から出力される送信信号を送信信号増幅部１２に出力し、又は出力しないように、信号経路を切り替える。
【００２２】
その結果、送信間欠停止スイッチ１１に入力された送信信号は、送信間欠停止スイッチ１１の接続状態に応じて、間欠して送信信号増幅部１２に出力される。
【００２３】
送信信号増幅部１２に入力された送信信号は、電力を増幅され、サーキュレータ部２を経由して、送受信アンテナ部１から目標物体１３に向けて放射される。
【００２４】
放射された送信信号は目標物体１３で反射し、反射波が送受信アンテナ部１に入力される。
【００２５】
送受信アンテナ部１に入力された反射波は、受信信号としてサーキュレータ部２に出力され、サーキュレータ部２によって受信信号増幅部３に出力され、受信信号増幅部３で増幅されて周波数変換部４に出力される。
【００２６】
周波数変換部４は、高周波信号分岐部１０から出力される送信信号と、受信信号増幅部３から出力される受信信号とを混合して、送信信号と受信信号との差信号であるビート信号を生成する。
【００２７】
生成されたビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅されて信号処理部６へ出力される。
【００２８】
信号処理部６は、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて、目標物体１３までの距離を計算する。
【００２９】
ところで、熱を持つすべての物体はその温度に応じて熱雑音を放射している。そこで、送受信アンテナ部１から送信信号を放射していない間に、目標物体１３からの熱雑音としての輻射波を受信して、目標物体１３の温度を測定する。
【００３０】
送受信アンテナ部１は、送信信号を放射していない間、目標物体１３からの輻射波を受信すると受信信号としてサーキュレータ部２に出力する。サーキュレータ部２に入力された受信信号は、受信信号増幅部３で増幅された後、周波数変換部４において高周波信号分岐部１０から分岐された送信信号と混合される。
【００３１】
周波数変換部４で送信信号と受信信号とが混合されることにより生じるビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅されて信号処理部６に出力される。
【００３２】
信号処理部６は、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて目標物体１３の温度を計算する。
【００３３】
このように、本実施形態では、高周波信号の送信を間欠停止させることにより、目標物体１３までの距離と目標物体１３の温度との両方を測定できる。本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧との関係を、図２を参照して説明する。
【００３４】
図２（ａ）は、周波数変調信号発生部８の制御電圧である。周波数変調信号発生部８の制御電圧は、時間Ｔ１の間に電圧Ｖ１からＶ２まで変化し、電圧Ｖ２まで変化すると電圧Ｖ１に戻り、次の時間Ｔ１の間に再び電圧Ｖ１からＶ２まで変化することを繰り返す。
【００３５】
図２（ｂ）は、高周波信号発生部９の周波数変調である。高周波信号発生部９の周波数は、周波数変調信号発生部８の制御電圧により周波数変調されるので、周波数変調信号発生部８の制御電圧が電圧Ｖ１からＶ２まで変化するのに応じて、時間Ｔ１の間に周波数Ｆ１からＦ２まで変化する。
【００３６】
図２（ｃ）は、間欠停止信号発生部７の制御電圧である。間欠停止信号発生部７の制御電圧は、時間Ｔ１毎に“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”となり、各時間Ｔ１の間、“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”の状態を保つ。間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”のとき、送信間欠停止スイッチ１１の接続状態は、高周波信号発生部１０から出力される送信信号を送信信号増幅部１２に出力するよう制御される。一方、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”のとき、送信間欠停止スイッチ１１の接続状態は、高周波信号発生部１０から出力される送信信号を送信信号増幅部１２に出力しないよう制御される。
【００３７】
以上説明した通り、本実施形態によれば、高周波信号の送信を間欠停止させる手段を備えることにより、高周波信号を送信している間は目標物体１３から反射した高周波信号を受信して目標物体１３までの距離を測定し、高周波信号を送信していない間は目標物体１３から放射される輻射波を受信して目標物体１３の温度を測定できる。そのため、一つの送受信アンテナ部１で目標物体１３までの距離と目標物体１３の温度との両方を計測できるので、目標物体１３の測定に際して電波の妨害が少なく、目標物体１３までの距離と目標物体１３の温度との両方を高い精度で測定できる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態における受信信号増幅部３の代わりに、利得調整部３００を設けたものである。第１の実施形態と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図３に示す利得調整部３００は、目標物体１３からの反射波を受信した場合と目標物体１３の輻射波を受信した場合とにおいて、受信信号を増幅する利得を変えて周波数変換部４に出力するものである。
【００４０】
利得調整部３００は、第１受信信号切替スイッチ３０１と第１受信信号増幅部３０２と第２受信信号増幅部３０３と第２受信信号切替スイッチ３０４と利得切替信号発生部３０５とを備えている。第１受信信号増幅部３０２と第２受信信号増幅部３０３とは、それぞれ利得が異なるように予め設定されており、本実施形態では、第２受信信号増幅部３０３の利得が第１受信信号増幅部３０２の利得より高くなるよう設定されている。
【００４１】
第１受信信号切替スイッチ３０１と第２受信信号切替スイッチ３０４とには、信号処理部６の制御による利得切替信号発生部３０５からの制御電圧が入力される。利得切替信号発生部３０５は、第１受信信号切替スイッチ３０１と第２受信信号切替スイッチ３０４とに、送信信号が放射されている間は“ＯＮ”となる制御電圧を出力し、送信信号が放射されていない間は“ＯＦＦ”となる制御電圧を出力する。
【００４２】
第１受信信号切替スイッチ３０１は、“ＯＮ”となる制御電圧が出力されると、第１受信信号増幅部３０２に接続し、サーキュレータ部２からの受信信号を第１受信信号増幅部３０２に出力する。また、第２受信信号切替スイッチ３０４は、“ＯＮ”となる制御電圧が出力されると、第１受信信号増幅部３０２に接続し、第１受信信号増幅部３０２からの受信信号を周波数変換部４に出力する。
【００４３】
一方、第１受信信号切替スイッチ３０１は、“ＯＦＦ”となる制御電圧が出力されると、第２受信信号増幅部３０３に接続し、サーキュレータ部２からの受信信号を第２受信信号増幅部３０３に出力する。また、第２受信信号切替スイッチ３０４は、“ＯＦＦ”となる制御電圧が出力されると、第２受信信号増幅部３０３に接続し、第２受信信号増幅部３０３からの受信信号を周波数変換部４に出力する。
【００４４】
これにより、送信信号が放射されている間、送受信アンテナ部１で受信され、サーキュレータ部２から出力される受信信号は、利得切替信号発生部３０５からの制御電圧に応じて、第１受信信号切替スイッチ３０１から第１受信信号増幅部３０２に出力され、第１受信信号増幅部３０２で増幅されて、第２受信信号切替スイッチ３０４を経由して周波数変換部４に出力される。一方、送信信号が送信されていない間、送受信アンテナ部１で受信され、サーキュレータ部２から出力される受信信号は、利得切替信号発生部３０５からの制御電圧に応じて、第１受信信号切替スイッチ３０１から第２受信信号増幅部３０３に出力され、第２受信信号増幅部３０３で増幅されて、第２受信信号切替スイッチ３０４を経由して周波数変換部４に出力される。
【００４５】
一般的に、目標物体１３の輻射波からなる受信信号は、目標物体１３の反射波からなる受信信号よりも微弱である。しかし、利得調整部３００により、目標物体１３の輻射波からなる受信信号は、目標物体１３の反射波からなる受信信号よりも大きく増幅されるので、温度測定のための感度を向上させられる。
【００４６】
本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧と、利得調整部３００の利得との関係が、図４で示されている。
【００４７】
図４（ａ）は周波数変調信号発生部８の制御電圧であり、図４（ｂ）は高周波信号発生部９の周波数変調であり、図４（ｃ）は間欠停止信号発生部７の制御電圧であり、これらの関係は、第１の実施形態で説明した図２と同一であるので説明を省略する。
【００４８】
図４（ｄ）は、利得調整部３００の利得の変化である。利得調整部３００の利得は、図４（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”となっている間、即ち、送信信号が放射されている間、第１受信信号増幅部３０２で受信信号が増幅されることになるので低くなる。一方、利得調整部３００の利得は、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”となっている間、即ち、送信信号が送信されていない間、第２受信信号増幅部３０３で受信信号が増幅されることになるので高くなる。
【００４９】
以上説明した通り、本実施形態によれば、利得調整部３００を設けることにより、受信信号のレベルに差があっても、それぞれの受信信号のレベルに適した利得で増幅できるので、測定感度を向上させられる。
【００５０】
＜第３の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態におけるサーキュレータ部２と受信信号増幅部３との間に測定雑音切替部２００を設けたものである。第１の実施形態と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図５に示す測定雑音切替部２００は、送信信号が送信されていない間、目標物体１３からの輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを切り替えて出力するものである。
【００５２】
測定雑音切替部２００は、受信信号切替スイッチ２０１と測定雑音切替信号発生部２０２とを備えている。受信信号切替スイッチ２０１には、信号処理部６０の制御による測定雑音切替信号発生部２０２からの制御電圧が入力される。受信信号切替スイッチ２０１は、測定雑音切替信号発生部２０２からの制御電圧に応じて、送信信号が送信されていない間、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力し、又は出力しないように信号経路を切り替える。受信信号切替スイッチ２０１が、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力しない場合、複合機能レーダ装置内部の熱雑音が受信信号として受信信号増幅部３へ出力されることになる。
【００５３】
測定雑音切替部２００から出力された受信信号は、信号増幅部３で増幅され、周波数変換部４で高周波信号分岐部１０から分岐された送信信号と混合される。測定雑音切替部２００から出力された受信信号と高周波信号分岐部１０で分岐された送信信号とに基づいて発生したビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅されて信号処理部６０へ出力される。
【００５４】
信号処理部６０は、複合機能レーダ装置内部の熱雑音に基づくビート信号と目標物体１３の輻射波に基づくビート信号とを比較し、目標物体１３の温度を計算する。
【００５５】
複合機能レーダ装置内部の熱雑音は、「熱雑音電力（Ｗ）＝ＫＴＢ（Ｋ：絶対温度、Ｔ：帯域幅、Ｂ：ボルツマン定数）」より求められるから、例えば、高周波信号の受信帯域幅を１ＧＨｚ、複合機能レーダ装置の温度を＋２３℃とすると、複合機能レーダ装置の内部で発生する熱雑音は約−８４ｄＢｍとなる。一方、目標物体１３の温度を−１００℃から＋８００℃とすると、熱雑音電力は約−８６ｄＢｍから約−７８ｄＢｍとなる。
【００５６】
つまり、受信信号増幅部３の入力を受信信号切替スイッチ２０１の抵抗で終端したときの複合機能レーダ装置の内部で発生する熱雑音を基準として、目標物体１３からの輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを比較することで、目標物体１３からの輻射波に基づく温度測定の精度を向上させられる。
【００５７】
本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧と、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧との関係を図６に示す。
【００５８】
図６（ａ）は周波数変調信号発生部８の制御電圧であり、図６（ｂ）は高周波信号発生部９の周波数変調であり、図６（ｃ）は間欠停止信号発生部７の制御電圧であり、これらの関係は、第１の実施形態で説明した図２と同一であるので説明を省略する。
【００５９】
図６（ｄ）は、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧である。測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は、図６（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”である間、時間Ｔ２毎に“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”となることをＮ回繰り返し、各時間Ｔ２の間、“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”の状態を保つ。なお、図６（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”の間は、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は“ＯＦＦ”のままである。
【００６０】
測定雑音切替部２００は、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧が“ＯＦＦ”である場合、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力し、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧が“ＯＮ”である場合、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力しない。従って、測定雑音切替部２００は、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”であることにより送信信号が送信されない時間Ｔ１の間、時間Ｔ１＝時間Ｔ２＊Ｎの関係で、サーキュレータ部２から出力される受信信号又は複合機能レーダ装置内部の熱雑音からなる受信信号のいずれかを受信信号増幅部３に出力するようＮ回切り替える。
【００６１】
以上説明した通り、本実施形態によれば、測定雑音切替部２００を設けたことにより、目標物体１３の輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを比較できるので、目標物体１３の温度を測定する精度を向上させられる。
【００６２】
＜第４の実施形態＞
本実施形態は、上述した第２の実施形態と第３の実施形態とを第１の実施形態に組み合わせたものである。即ち、本実施形態は、上述した測定雑音切替部２００と利得調整部３００とを備えている。第１の実施形態と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
測定雑音切替部２００は、サーキュレータ部２に接続されており、測定雑音切替信号発生部２０２から出力される制御電圧に応じて、サーキュレータ部２から出力される受信信号又は複合機能レーダ装置内部の熱雑音を受信信号として、利得調整部３００に出力するよう信号経路を切り替える。
【００６４】
利得調整部３００は、利得切替信号発生部３０５から出力される制御電圧に応じて、測定雑音切替部２００から出力される受信信号を第１受信信号増幅部３０２又は第２受信信号増幅部３０３で増幅して、周波数変換部４に出力する。
【００６５】
周波数変換部４では、受信信号と高周波分岐部１０で分岐された送信信号とが混合され、送信信号と受信信号との差信号であるビート信号が生成される。生成されたビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅され、信号処理部６０へ出力される。
【００６６】
信号処理部６０は、送信信号が放射されている間、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて目標物体１３までの距離を求め、送信信号が送信されていない間、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて目標物体１３の温度を求める。
【００６７】
本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧と、利得調整部３００の利得と、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧との関係を図８に示す。
【００６８】
図８（ａ）は周波数変調信号発生部８の制御電圧であり、図８（ｂ）は高周波信号発生部９の周波数変調であり、図８（ｃ）は間欠停止信号発生部７の制御電圧であり、これらの関係は、第１の実施形態で説明した図２と同一であるので説明を省略する。また、図８（ｄ）は利得調整部３００の利得であり、図８（ｅ）は測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧である。図８（ｄ）と図８（ａ）〜（ｃ）との関係は第２の実施形態で説明した図４と同一であり、図８（ｅ）と図８（ａ）〜（ｃ）との関係は第３の実施形態で説明した図６と同一である。
【００６９】
図８（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”である間、送信信号が送信されているので、図８（ｅ）に示す測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は“ＯＦＦ”に維持される。そのため、測定雑音切替部２００は、サーキュレータ部２から出力される受信信号を利得調整部３００に出力する。このとき、利得調整部３００に入力された受信信号は、図８（ｄ）に示すように、低い利得で出力される。
【００７０】
一方、図８（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”である間、送信信号が送信されていないので、図８（ｅ）に示す測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”にＴ１＝Ｔ２＊ＮとなるようＮ回切り替わる。これにより、測定雑音切替部２００は、サーキュレータ部２から出力される受信信号と複合機能レーダ装置内部の熱雑音からなる受信信号とを交互に利得調整部３００に出力する。このとき、利得調整部３００に入力された受信信号は、図８（ｄ）に示すように、高い利得で出力される。
【００７１】
以上説明した通り、本実施形態によれば、測定雑音切替部２００と利得調整部３００とを備えているので、目標物体１３の輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを比較することにより、目標物体１３の温度を測定する精度を向上させられると共に、複合機能レーダ装置に入力される受信信号のレベルに差があっても、それぞれの受信信号のレベルに適した利得で増幅できるので、測定感度を向上させられる。
【００７２】
なお、上記第１〜４の実施形態では、図２，４，６，８の（ａ）〜（ｃ）で、各値は、時間Ｔ１毎に繰り返し変化しているが、特に時間の組み合わせを限定するものではない。例えば、送信信号を放射しない時間をｎ＊Ｔ１にし、送信信号を放射する時間をｍ＊Ｔ１にしてもよい。
【００７３】
また、上記第１〜４の実施形態では、利得調整部３００は、送信信号が送信されていない間に利得調整部３００に入力される受信信号の利得を、送信信号が放射されている間に利得調整部３００に入力される受信信号の利得よりも高く調整したが、利得調整部３００に入力される受信信号のレベルに合わせて適宜調整すればよい。
【００７４】
また、上記第３，４の実施形態では、図６，８で間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”である場合、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧を１７回切り替えているので、時間Ｔ１＝時間Ｔ２＊１７の関係となっている。しかし、少なくとも２回切り替えれば、サーキュレータ部２から出力される受信信号又は複合機能レーダ装置内部の熱雑音からなる受信信号の両方が出力されるので、信号処理部６０での比較処理に用いることができる。
【００７５】
また、上記第３，４の実施形態では、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”である場合、即ち、送信信号が放射されている間も、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”である場合と同様に、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧を切り替える構成としてもよい。
【００７６】
以上概説すると、本発明の複合機能レーダ装置は、周波数変調された送信信号を出力する高周波信号発生手段と、前記送信信号を目標物体に放射すると共に、前記目標物体に関する測定情報を受信信号として受信するアンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する周波数変換手段と、前記ビート信号に基づいて前記目標物体に関する測定を行う信号処理手段と、を備えた複合機能レーダ装置であって、前記送信信号の放射を間欠させる送信信号間欠停止手段を備え、前記アンテナは、前記送信信号を放射している間、前記目標物体からの反射波を前記測定情報として受信し、前記送信信号を放射していない間、前記目標物体からの輻射波を前記測定情報として受信し、前記信号処理手段は、前記送信信号が放射されている間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体までの距離を測定し、前記送信信号が放射されていない間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体の温度を測定することを特徴とする。
【００７７】
また、前記受信信号の利得を調整する利得調整手段を備えても良い。
また、前記利得調整手段は、前記送信信号が放射されている間に入力される受信信号を低い利得で出力し、前記送信信号が放射されていない間に入力される受信信号を高い利得で出力してもよい。
また、前記複合機能レーダ装置の内部の熱雑音を前記受信信号として入力する測定雑音切換手段を備え、前記信号処理部は、前記送信信号が放射されていない間、前記目標物体からの輻射波に基づくビート信号と前記複合機能レーダ装置の内部の熱雑音に基づくビート信号とを比較して、前記目標物体の温度を測定してもよい。
【００７８】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。また、同一機能を有する構成部品には、同一名称及び同一符号を付してある。
【符号の説明】
【００７９】
１、９０１・・・送受信アンテナ部
２、９０２・・・サーキュレータ部
３、９０３・・・受信信号増幅部
４、９０４・・・周波数変換部
５、９０５・・・ビート信号増幅部
６、６０、９０６・・・信号処理部
７・・・間欠停止信号発生部
８、９０８・・・周波数変調信号発生部
９、９０９・・・高周波信号発生部
１０、９１０・・・高周波信号分岐部
１１・・・送信間欠停止スイッチ
１２、９１２・・・送信信号増幅部
１３、９１３・・・目標物体
２００・・測定雑音切替部
２０１・・受信信号切替スイッチ
２０２・・測定雑音切替信号発生部
３００・・利得調整部
３０１・・第１受信信号切替スイッチ
３０２・・第１受信信号増幅部
３０３・・第２受信信号増幅部
３０４・・第２受信信号切替スイッチ
３０５・・利得切替信号発生部
９１４・・赤外線受光レンズ部
９１５・・赤外線温度計部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に係り、特に、複数の機能を有する複合機能レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数変調させた送信信号を目標物体に送信し、その反射波と送信信号とを混合させることにより生じるビート信号に基づいて、目標物体までの距離を測定するレーダ装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、温度を持つすべての物体は赤外線を自然に放射しており、高い温度の物体ほど強く赤外線を放射する。このことより、目標物体から放射される赤外線を受信して、受信した赤外線の強度を解析することで、目標物体の温度を測定する赤外線温度計等が知られている。
【０００４】
図９は、目標物体までの距離と目標物体の温度とを測定する機能を併せ持った従来の測定装置である。
【０００５】
従来の測定装置は、送受信アンテナ部９０１とサーキュレータ部９０２と受信信号増幅部９０３と周波数変換部９０４とビート信号増幅部９０５と信号処理部９０６と周波数変調信号発生部９０８と高周波信号発生部９０９と高周波信号分岐部９１０と送信信号増幅部９１２と赤外線受光レンズ部９１４と赤外線温度計部９１５とを備えている。
【０００６】
従来の測定装置では、高周波信号発生部９０９から発生する高周波信号が、信号処理部９０６の制御に基づいて周波数変調信号発生部９０８から出力された制御電圧によって周波数変調され、送信信号として出力される。
【０００７】
図１０は、従来の測定装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部９０８の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部９０９の周波数の概略である。図１０（ａ）に示すように、信号処理部９０６の制御によって周波数変調信号発生部９０８から出力された制御電圧は、時間Ｔ１の間に電圧Ｖ１からＶ２まで変化することを時間Ｔ１毎に繰り返す。すると、高周波信号発生部９０９で発生する高周波信号は、図１０（ｂ）に示すように、周波数変調信号発生部９０８の制御電圧の変化に応じて、時間Ｔ１の間に周波数Ｆ１からＦ２まで変化することを時間Ｔ１毎に繰り返す。このように、高周波信号発生部９０９からは、周波数変調信号発生部９０８からの制御電圧によって周波数変調された送信信号が連続して出力される。
【０００８】
図９に戻り、高周波信号発生部９０９から出力された送信信号は、高周波分岐部９１０で分岐され、送信信号増幅部９１２で電力増幅されて、サーキュレータ部９０２を介して送受信アンテナ部９０１から目標物体９１３に向けて放射される。
【０００９】
送信信号の放射により、送受信アンテナ部９０１には、目標物体９１３からの反射波が入力される。目標物体９１３からの反射波は、受信信号として送受信アンテナ部９０１から出力され、サーキュレータ部９０２を介して受信信号増幅部９０３で増幅され、周波数変換部９０４に出力される。周波数変換部９０４では、高周波分岐部９１０で分岐された送信信号と受信信号とが混合され、ビート信号が出力される。出力されたビート信号は、ビート信号増幅部９０５で増幅されて信号処理部９０６に出力される。信号処理部９０６は、ビート信号に基づいて目標物体までの距離を計算する。
【００１０】
また、目標物体９１３から放射された赤外線は、赤外線受光レンズ部９１４で受信され、赤外線温度計部９１５に出力される。赤外線温度計部９１５は、赤外線の強度を解析して解析信号を信号処理部９０６に出力する。信号処理部９０６は、解析信号に基づいて目標物体９１３の温度分布を求め、その平均値より目標物体の温度を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平7-209413号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図９に示す測定装置では、目標物体までの距離と目標物体の温度とを同時に測定しようとする場合、送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４との方向及び焦点を共に目標物体９１３に合わせる必要がある。このとき、送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４とを上下左右の方向に角度を調整するための構造が必要となるが、測定装置の構造及び測定場所によっては、十分に送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４との角度を調整できない場合がある。また、送受信アンテナ部９０１と赤外線受光レンズ部９１４との角度を調整することによって、送受信アンテナ部９０１から放射した送信信号が赤外線受光レンズ部９１４で不要に反射したり、目標物体９１３からの赤外線が送受信アンテナ部９０１で遮蔽されて赤外線受光レンズ部９１４に十分に入力されなかったりする虞がある。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、目標物体までの距離と目標物体の温度とを共に高い精度で測定できる複合機能レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の複合機能レーダ装置は、周波数変調された送信信号を出力する高周波信号発生手段と、前記送信信号を目標物体に放射すると共に、前記目標物体に関する測定情報を受信信号として受信するアンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する周波数変換手段と、前記ビート信号に基づいて前記目標物体に関する測定を行う信号処理手段と、を備えた複合機能レーダ装置であって、前記送信信号の放射を間欠させる送信信号間欠停止手段を備え、前記アンテナは、前記送信信号を放射している間、前記目標物体からの反射波を前記測定情報として受信し、前記送信信号を放射していない間、前記目標物体からの輻射波を前記測定情報として受信し、前記信号処理手段は、前記送信信号が放射されている間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体までの距離を測定し、前記送信信号が放射されていない間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体の温度を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、目標物体までの距離と目標物体の温度とを共に高い精度で測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｄ）は利得調整部の利得の概略である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｄ）は測定雑音切替信号発生部の制御電圧の概略である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る複合機能レーダ装置の機能を示す構成図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る複合機能レーダ装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略であり、（ｃ）は間欠停止信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｄ）は利得調整部の利得の概略であり、（ｅ）は測定雑音切替信号発生部の制御電圧の概略である。
【図９】目標物体までの距離と目標物体の温度とを測定する機能を併せ持った従来の測定装置の構成図である。
【図１０】従来の測定装置の制御電圧による制御の概略図であって、（ａ）は周波数変調信号発生部の制御電圧の概略であり、（ｂ）は高周波信号発生部の周波数の概略である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
図１に示す複合機能レーダ装置は、信号処理部６と周波数変調信号発生部８と高周波信号発生部９と高周波信号分岐部１０と間欠停止信号発生部７と送信間欠停止スイッチ１１と送信信号増幅部１２とサーキュレータ部２と送受信アンテナ部１と受信信号増幅部３と周波数変換部４とビート信号増幅部５とを備える。
【００１９】
周波数変調信号発生部８は、信号処理部６の制御の下、周波数変調させるための制御電圧を高周波信号発生部９に出力する。高周波信号発生部９は、高周波信号を生成し、周波数変調信号発生部８から出力される制御電圧によって周波数変調された高周波信号を送信信号として出力する。
【００２０】
高周波信号発生部９から出力された送信信号は、高周波信号分岐部１０で分岐されて、送信間欠停止スイッチ１１と周波数変換部４とに出力される。
【００２１】
送信間欠停止スイッチ１１には、信号処理部６の制御による間欠停止信号発生部７からの制御電圧が入力される。送信間欠停止スイッチ１１は、間欠停止信号発生部７から出力される制御電圧に応じて、高周波信号分岐部１０から出力される送信信号を送信信号増幅部１２に出力し、又は出力しないように、信号経路を切り替える。
【００２２】
その結果、送信間欠停止スイッチ１１に入力された送信信号は、送信間欠停止スイッチ１１の接続状態に応じて、間欠して送信信号増幅部１２に出力される。
【００２３】
送信信号増幅部１２に入力された送信信号は、電力を増幅され、サーキュレータ部２を経由して、送受信アンテナ部１から目標物体１３に向けて放射される。
【００２４】
放射された送信信号は目標物体１３で反射し、反射波が送受信アンテナ部１に入力される。
【００２５】
送受信アンテナ部１に入力された反射波は、受信信号としてサーキュレータ部２に出力され、サーキュレータ部２によって受信信号増幅部３に出力され、受信信号増幅部３で増幅されて周波数変換部４に出力される。
【００２６】
周波数変換部４は、高周波信号分岐部１０から出力される送信信号と、受信信号増幅部３から出力される受信信号とを混合して、送信信号と受信信号との差信号であるビート信号を生成する。
【００２７】
生成されたビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅されて信号処理部６へ出力される。
【００２８】
信号処理部６は、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて、目標物体１３までの距離を計算する。
【００２９】
ところで、熱を持つすべての物体はその温度に応じて熱雑音を放射している。そこで、送受信アンテナ部１から送信信号を放射していない間に、目標物体１３からの熱雑音としての輻射波を受信して、目標物体１３の温度を測定する。
【００３０】
送受信アンテナ部１は、送信信号を放射していない間、目標物体１３からの輻射波を受信すると受信信号としてサーキュレータ部２に出力する。サーキュレータ部２に入力された受信信号は、受信信号増幅部３で増幅された後、周波数変換部４において高周波信号分岐部１０から分岐された送信信号と混合される。
【００３１】
周波数変換部４で送信信号と受信信号とが混合されることにより生じるビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅されて信号処理部６に出力される。
【００３２】
信号処理部６は、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて目標物体１３の温度を計算する。
【００３３】
このように、本実施形態では、高周波信号の送信を間欠停止させることにより、目標物体１３までの距離と目標物体１３の温度との両方を測定できる。本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧との関係を、図２を参照して説明する。
【００３４】
図２（ａ）は、周波数変調信号発生部８の制御電圧である。周波数変調信号発生部８の制御電圧は、時間Ｔ１の間に電圧Ｖ１からＶ２まで変化し、電圧Ｖ２まで変化すると電圧Ｖ１に戻り、次の時間Ｔ１の間に再び電圧Ｖ１からＶ２まで変化することを繰り返す。
【００３５】
図２（ｂ）は、高周波信号発生部９の周波数変調である。高周波信号発生部９の周波数は、周波数変調信号発生部８の制御電圧により周波数変調されるので、周波数変調信号発生部８の制御電圧が電圧Ｖ１からＶ２まで変化するのに応じて、時間Ｔ１の間に周波数Ｆ１からＦ２まで変化する。
【００３６】
図２（ｃ）は、間欠停止信号発生部７の制御電圧である。間欠停止信号発生部７の制御電圧は、時間Ｔ１毎に“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”となり、各時間Ｔ１の間、“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”の状態を保つ。間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”のとき、送信間欠停止スイッチ１１の接続状態は、高周波信号発生部１０から出力される送信信号を送信信号増幅部１２に出力するよう制御される。一方、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”のとき、送信間欠停止スイッチ１１の接続状態は、高周波信号発生部１０から出力される送信信号を送信信号増幅部１２に出力しないよう制御される。
【００３７】
以上説明した通り、本実施形態によれば、高周波信号の送信を間欠停止させる手段を備えることにより、高周波信号を送信している間は目標物体１３から反射した高周波信号を受信して目標物体１３までの距離を測定し、高周波信号を送信していない間は目標物体１３から放射される輻射波を受信して目標物体１３の温度を測定できる。そのため、一つの送受信アンテナ部１で目標物体１３までの距離と目標物体１３の温度との両方を計測できるので、目標物体１３の測定に際して電波の妨害が少なく、目標物体１３までの距離と目標物体１３の温度との両方を高い精度で測定できる。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態における受信信号増幅部３の代わりに、利得調整部３００を設けたものである。第１の実施形態と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３９】
図３に示す利得調整部３００は、目標物体１３からの反射波を受信した場合と目標物体１３の輻射波を受信した場合とにおいて、受信信号を増幅する利得を変えて周波数変換部４に出力するものである。
【００４０】
利得調整部３００は、第１受信信号切替スイッチ３０１と第１受信信号増幅部３０２と第２受信信号増幅部３０３と第２受信信号切替スイッチ３０４と利得切替信号発生部３０５とを備えている。第１受信信号増幅部３０２と第２受信信号増幅部３０３とは、それぞれ利得が異なるように予め設定されており、本実施形態では、第２受信信号増幅部３０３の利得が第１受信信号増幅部３０２の利得より高くなるよう設定されている。
【００４１】
第１受信信号切替スイッチ３０１と第２受信信号切替スイッチ３０４とには、信号処理部６の制御による利得切替信号発生部３０５からの制御電圧が入力される。利得切替信号発生部３０５は、第１受信信号切替スイッチ３０１と第２受信信号切替スイッチ３０４とに、送信信号が放射されている間は“ＯＮ”となる制御電圧を出力し、送信信号が放射されていない間は“ＯＦＦ”となる制御電圧を出力する。
【００４２】
第１受信信号切替スイッチ３０１は、“ＯＮ”となる制御電圧が出力されると、第１受信信号増幅部３０２に接続し、サーキュレータ部２からの受信信号を第１受信信号増幅部３０２に出力する。また、第２受信信号切替スイッチ３０４は、“ＯＮ”となる制御電圧が出力されると、第１受信信号増幅部３０２に接続し、第１受信信号増幅部３０２からの受信信号を周波数変換部４に出力する。
【００４３】
一方、第１受信信号切替スイッチ３０１は、“ＯＦＦ”となる制御電圧が出力されると、第２受信信号増幅部３０３に接続し、サーキュレータ部２からの受信信号を第２受信信号増幅部３０３に出力する。また、第２受信信号切替スイッチ３０４は、“ＯＦＦ”となる制御電圧が出力されると、第２受信信号増幅部３０３に接続し、第２受信信号増幅部３０３からの受信信号を周波数変換部４に出力する。
【００４４】
これにより、送信信号が放射されている間、送受信アンテナ部１で受信され、サーキュレータ部２から出力される受信信号は、利得切替信号発生部３０５からの制御電圧に応じて、第１受信信号切替スイッチ３０１から第１受信信号増幅部３０２に出力され、第１受信信号増幅部３０２で増幅されて、第２受信信号切替スイッチ３０４を経由して周波数変換部４に出力される。一方、送信信号が送信されていない間、送受信アンテナ部１で受信され、サーキュレータ部２から出力される受信信号は、利得切替信号発生部３０５からの制御電圧に応じて、第１受信信号切替スイッチ３０１から第２受信信号増幅部３０３に出力され、第２受信信号増幅部３０３で増幅されて、第２受信信号切替スイッチ３０４を経由して周波数変換部４に出力される。
【００４５】
一般的に、目標物体１３の輻射波からなる受信信号は、目標物体１３の反射波からなる受信信号よりも微弱である。しかし、利得調整部３００により、目標物体１３の輻射波からなる受信信号は、目標物体１３の反射波からなる受信信号よりも大きく増幅されるので、温度測定のための感度を向上させられる。
【００４６】
本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧と、利得調整部３００の利得との関係が、図４で示されている。
【００４７】
図４（ａ）は周波数変調信号発生部８の制御電圧であり、図４（ｂ）は高周波信号発生部９の周波数変調であり、図４（ｃ）は間欠停止信号発生部７の制御電圧であり、これらの関係は、第１の実施形態で説明した図２と同一であるので説明を省略する。
【００４８】
図４（ｄ）は、利得調整部３００の利得の変化である。利得調整部３００の利得は、図４（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”となっている間、即ち、送信信号が放射されている間、第１受信信号増幅部３０２で受信信号が増幅されることになるので低くなる。一方、利得調整部３００の利得は、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”となっている間、即ち、送信信号が送信されていない間、第２受信信号増幅部３０３で受信信号が増幅されることになるので高くなる。
【００４９】
以上説明した通り、本実施形態によれば、利得調整部３００を設けることにより、受信信号のレベルに差があっても、それぞれの受信信号のレベルに適した利得で増幅できるので、測定感度を向上させられる。
【００５０】
＜第３の実施形態＞
本実施形態は、第１の実施形態におけるサーキュレータ部２と受信信号増幅部３との間に測定雑音切替部２００を設けたものである。第１の実施形態と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図５に示す測定雑音切替部２００は、送信信号が送信されていない間、目標物体１３からの輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを切り替えて出力するものである。
【００５２】
測定雑音切替部２００は、受信信号切替スイッチ２０１と測定雑音切替信号発生部２０２とを備えている。受信信号切替スイッチ２０１には、信号処理部６０の制御による測定雑音切替信号発生部２０２からの制御電圧が入力される。受信信号切替スイッチ２０１は、測定雑音切替信号発生部２０２からの制御電圧に応じて、送信信号が送信されていない間、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力し、又は出力しないように信号経路を切り替える。受信信号切替スイッチ２０１が、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力しない場合、複合機能レーダ装置内部の熱雑音が受信信号として受信信号増幅部３へ出力されることになる。
【００５３】
測定雑音切替部２００から出力された受信信号は、信号増幅部３で増幅され、周波数変換部４で高周波信号分岐部１０から分岐された送信信号と混合される。測定雑音切替部２００から出力された受信信号と高周波信号分岐部１０で分岐された送信信号とに基づいて発生したビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅されて信号処理部６０へ出力される。
【００５４】
信号処理部６０は、複合機能レーダ装置内部の熱雑音に基づくビート信号と目標物体１３の輻射波に基づくビート信号とを比較し、目標物体１３の温度を計算する。
【００５５】
複合機能レーダ装置内部の熱雑音は、「熱雑音電力（Ｗ）＝ＫＴＢ（Ｋ：絶対温度、Ｔ：帯域幅、Ｂ：ボルツマン定数）」より求められるから、例えば、高周波信号の受信帯域幅を１ＧＨｚ、複合機能レーダ装置の温度を＋２３℃とすると、複合機能レーダ装置の内部で発生する熱雑音は約−８４ｄＢｍとなる。一方、目標物体１３の温度を−１００℃から＋８００℃とすると、熱雑音電力は約−８６ｄＢｍから約−７８ｄＢｍとなる。
【００５６】
つまり、受信信号増幅部３の入力を受信信号切替スイッチ２０１の抵抗で終端したときの複合機能レーダ装置の内部で発生する熱雑音を基準として、目標物体１３からの輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを比較することで、目標物体１３からの輻射波に基づく温度測定の精度を向上させられる。
【００５７】
本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧と、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧との関係を図６に示す。
【００５８】
図６（ａ）は周波数変調信号発生部８の制御電圧であり、図６（ｂ）は高周波信号発生部９の周波数変調であり、図６（ｃ）は間欠停止信号発生部７の制御電圧であり、これらの関係は、第１の実施形態で説明した図２と同一であるので説明を省略する。
【００５９】
図６（ｄ）は、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧である。測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は、図６（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”である間、時間Ｔ２毎に“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”となることをＮ回繰り返し、各時間Ｔ２の間、“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”の状態を保つ。なお、図６（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”の間は、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は“ＯＦＦ”のままである。
【００６０】
測定雑音切替部２００は、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧が“ＯＦＦ”である場合、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力し、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧が“ＯＮ”である場合、サーキュレータ部２から出力される受信信号を受信信号増幅部３へ出力しない。従って、測定雑音切替部２００は、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”であることにより送信信号が送信されない時間Ｔ１の間、時間Ｔ１＝時間Ｔ２＊Ｎの関係で、サーキュレータ部２から出力される受信信号又は複合機能レーダ装置内部の熱雑音からなる受信信号のいずれかを受信信号増幅部３に出力するようＮ回切り替える。
【００６１】
以上説明した通り、本実施形態によれば、測定雑音切替部２００を設けたことにより、目標物体１３の輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを比較できるので、目標物体１３の温度を測定する精度を向上させられる。
【００６２】
＜第４の実施形態＞
本実施形態は、上述した第２の実施形態と第３の実施形態とを第１の実施形態に組み合わせたものである。即ち、本実施形態は、上述した測定雑音切替部２００と利得調整部３００とを備えている。第１の実施形態と同一の機能を有する構成部品には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
測定雑音切替部２００は、サーキュレータ部２に接続されており、測定雑音切替信号発生部２０２から出力される制御電圧に応じて、サーキュレータ部２から出力される受信信号又は複合機能レーダ装置内部の熱雑音を受信信号として、利得調整部３００に出力するよう信号経路を切り替える。
【００６４】
利得調整部３００は、利得切替信号発生部３０５から出力される制御電圧に応じて、測定雑音切替部２００から出力される受信信号を第１受信信号増幅部３０２又は第２受信信号増幅部３０３で増幅して、周波数変換部４に出力する。
【００６５】
周波数変換部４では、受信信号と高周波分岐部１０で分岐された送信信号とが混合され、送信信号と受信信号との差信号であるビート信号が生成される。生成されたビート信号は、ビート信号増幅部５で増幅され、信号処理部６０へ出力される。
【００６６】
信号処理部６０は、送信信号が放射されている間、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて目標物体１３までの距離を求め、送信信号が送信されていない間、ビート信号増幅部５から出力されるビート信号に基づいて目標物体１３の温度を求める。
【００６７】
本実施形態における周波数変調信号発生部８の制御電圧と、高周波信号発生部９の周波数変調と、間欠停止信号発生部７の制御電圧と、利得調整部３００の利得と、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧との関係を図８に示す。
【００６８】
図８（ａ）は周波数変調信号発生部８の制御電圧であり、図８（ｂ）は高周波信号発生部９の周波数変調であり、図８（ｃ）は間欠停止信号発生部７の制御電圧であり、これらの関係は、第１の実施形態で説明した図２と同一であるので説明を省略する。また、図８（ｄ）は利得調整部３００の利得であり、図８（ｅ）は測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧である。図８（ｄ）と図８（ａ）〜（ｃ）との関係は第２の実施形態で説明した図４と同一であり、図８（ｅ）と図８（ａ）〜（ｃ）との関係は第３の実施形態で説明した図６と同一である。
【００６９】
図８（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”である間、送信信号が送信されているので、図８（ｅ）に示す測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は“ＯＦＦ”に維持される。そのため、測定雑音切替部２００は、サーキュレータ部２から出力される受信信号を利得調整部３００に出力する。このとき、利得調整部３００に入力された受信信号は、図８（ｄ）に示すように、低い利得で出力される。
【００７０】
一方、図８（ｃ）に示す間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”である間、送信信号が送信されていないので、図８（ｅ）に示す測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧は“ＯＮ”又は“ＯＦＦ”にＴ１＝Ｔ２＊ＮとなるようＮ回切り替わる。これにより、測定雑音切替部２００は、サーキュレータ部２から出力される受信信号と複合機能レーダ装置内部の熱雑音からなる受信信号とを交互に利得調整部３００に出力する。このとき、利得調整部３００に入力された受信信号は、図８（ｄ）に示すように、高い利得で出力される。
【００７１】
以上説明した通り、本実施形態によれば、測定雑音切替部２００と利得調整部３００とを備えているので、目標物体１３の輻射波と複合機能レーダ装置内部の熱雑音とを比較することにより、目標物体１３の温度を測定する精度を向上させられると共に、複合機能レーダ装置に入力される受信信号のレベルに差があっても、それぞれの受信信号のレベルに適した利得で増幅できるので、測定感度を向上させられる。
【００７２】
なお、上記第１〜４の実施形態では、図２，４，６，８の（ａ）〜（ｃ）で、各値は、時間Ｔ１毎に繰り返し変化しているが、特に時間の組み合わせを限定するものではない。例えば、送信信号を放射しない時間をｎ＊Ｔ１にし、送信信号を放射する時間をｍ＊Ｔ１にしてもよい。
【００７３】
また、上記第１〜４の実施形態では、利得調整部３００は、送信信号が送信されていない間に利得調整部３００に入力される受信信号の利得を、送信信号が放射されている間に利得調整部３００に入力される受信信号の利得よりも高く調整したが、利得調整部３００に入力される受信信号のレベルに合わせて適宜調整すればよい。
【００７４】
また、上記第３，４の実施形態では、図６，８で間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＦＦ”である場合、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧を１７回切り替えているので、時間Ｔ１＝時間Ｔ２＊１７の関係となっている。しかし、少なくとも２回切り替えれば、サーキュレータ部２から出力される受信信号又は複合機能レーダ装置内部の熱雑音からなる受信信号の両方が出力されるので、信号処理部６０での比較処理に用いることができる。
【００７５】
また、上記第３，４の実施形態では、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”である場合、即ち、送信信号が放射されている間も、間欠停止信号発生部７の制御電圧が“ＯＮ”である場合と同様に、測定雑音切替信号発生部２０２の制御電圧を切り替える構成としてもよい。
【００７６】
以上概説すると、本発明の複合機能レーダ装置は、周波数変調された送信信号を出力する高周波信号発生手段と、前記送信信号を目標物体に放射すると共に、前記目標物体に関する測定情報を受信信号として受信するアンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する周波数変換手段と、前記ビート信号に基づいて前記目標物体に関する測定を行う信号処理手段と、を備えた複合機能レーダ装置であって、前記送信信号の放射を間欠させる送信信号間欠停止手段を備え、前記アンテナは、前記送信信号を放射している間、前記目標物体からの反射波を前記測定情報として受信し、前記送信信号を放射していない間、前記目標物体からの輻射波を前記測定情報として受信し、前記信号処理手段は、前記送信信号が放射されている間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体までの距離を測定し、前記送信信号が放射されていない間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体の温度を測定することを特徴とする。
【００７７】
また、前記受信信号の利得を調整する利得調整手段を備えても良い。
また、前記利得調整手段は、前記送信信号が放射されている間に入力される受信信号を低い利得で出力し、前記送信信号が放射されていない間に入力される受信信号を高い利得で出力してもよい。
また、前記複合機能レーダ装置の内部の熱雑音を前記受信信号として入力する測定雑音切換手段を備え、前記信号処理部は、前記送信信号が放射されていない間、前記目標物体からの輻射波に基づくビート信号と前記複合機能レーダ装置の内部の熱雑音に基づくビート信号とを比較して、前記目標物体の温度を測定してもよい。
【００７８】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。また、同一機能を有する構成部品には、同一名称及び同一符号を付してある。
【符号の説明】
【００７９】
１、９０１・・・送受信アンテナ部
２、９０２・・・サーキュレータ部
３、９０３・・・受信信号増幅部
４、９０４・・・周波数変換部
５、９０５・・・ビート信号増幅部
６、６０、９０６・・・信号処理部
７・・・間欠停止信号発生部
８、９０８・・・周波数変調信号発生部
９、９０９・・・高周波信号発生部
１０、９１０・・・高周波信号分岐部
１１・・・送信間欠停止スイッチ
１２、９１２・・・送信信号増幅部
１３、９１３・・・目標物体
２００・・測定雑音切替部
２０１・・受信信号切替スイッチ
２０２・・測定雑音切替信号発生部
３００・・利得調整部
３０１・・第１受信信号切替スイッチ
３０２・・第１受信信号増幅部
３０３・・第２受信信号増幅部
３０４・・第２受信信号切替スイッチ
３０５・・利得切替信号発生部
９１４・・赤外線受光レンズ部
９１５・・赤外線温度計部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調された送信信号を出力する高周波信号発生手段と、前記送信信号を目標物体に放射すると共に、前記目標物体に関する測定情報を受信信号として受信するアンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する周波数変換手段と、前記ビート信号に基づいて前記目標物体に関する測定を行う信号処理手段と、を備えた複合機能レーダ装置であって、
前記送信信号の放射を間欠させる送信信号間欠停止手段を備え、
前記アンテナは、前記送信信号を放射している間、前記目標物体からの反射波を前記測定情報として受信し、前記送信信号を放射していない間、前記目標物体からの輻射波を前記測定情報として受信し、
前記信号処理手段は、前記送信信号が放射されている間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体までの距離を測定し、前記送信信号が放射されていない間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体の温度を測定する
ことを特徴とする複合機能レーダ装置。
【請求項１】
周波数変調された送信信号を出力する高周波信号発生手段と、前記送信信号を目標物体に放射すると共に、前記目標物体に関する測定情報を受信信号として受信するアンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを混合してビート信号を生成する周波数変換手段と、前記ビート信号に基づいて前記目標物体に関する測定を行う信号処理手段と、を備えた複合機能レーダ装置であって、
前記送信信号の放射を間欠させる送信信号間欠停止手段を備え、
前記アンテナは、前記送信信号を放射している間、前記目標物体からの反射波を前記測定情報として受信し、前記送信信号を放射していない間、前記目標物体からの輻射波を前記測定情報として受信し、
前記信号処理手段は、前記送信信号が放射されている間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体までの距離を測定し、前記送信信号が放射されていない間、前記ビート信号に基づいて前記目標物体の温度を測定する
ことを特徴とする複合機能レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２０４００３（Ｐ２０１０−２０４００３Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１８３８（Ｐ２００９−５１８３８）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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