パルスレーダ装置
【課題】近距離と遠距離の両方の目標物体を１度のパルス送信で、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測することができ、また、回路内の不要結合があってもＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がない低価格なパルスレーダ装置を提供する。
【解決手段】１種類の送信パルス幅を用い、目標物体にパルス波を送信している間は受信信号を遮断するように動作する。これにより近距離の目標物体からの反射信号は前記受信信号の遮断動作によってパルスの一部が除去されてパルス幅が短くなるが、このパルス幅の短縮に対してはフィルタの帯域幅を変化させることで高いＳＮ比を保つようにする。
【解決手段】１種類の送信パルス幅を用い、目標物体にパルス波を送信している間は受信信号を遮断するように動作する。これにより近距離の目標物体からの反射信号は前記受信信号の遮断動作によってパルスの一部が除去されてパルス幅が短くなるが、このパルス幅の短縮に対してはフィルタの帯域幅を変化させることで高いＳＮ比を保つようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標物体との距離等を測定するパルスレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパルスレーダ装置としては、例えば下記の特許文献１に示すような技術を用いたものがある。
図７は、特許文献１の実施の形態２（図４）に記載されているような技術を用いた従来のレーダの構成例を示している。
図７を用いて従来のレーダの動作を説明する。
発振器１５から連続波が出力され、分配器４にて送信スイッチ５およびミキサ６に連続波が分配される。送信スイッチ５では、図８に示すようにＣＰＵ１の指示に基づいて連続波がパルス状に区切られる。
【０００３】
図８において、パルスＡは、近距離の高分解能な計測を行うための短いパルス幅を持つパルスである。また、パルスＢは、遠距離の計測を行うための長いパルス幅を持つパルスである。
このように生成されたパルス信号は、送信アンテナ７を介して電波として図示しない目標物体に放射され、目標物体で反射された信号は受信アンテナ８にて受信される。
受信アンテナ８で受信された信号は、ミキサ６によって分配器４で分配された連続波と混合され、直流から高周波までの帯域を有するベースバンド信号が出力される。
【０００４】
ここで、パルス信号の帯域幅はパルス幅に反比例するため、パルス幅の短いパルスＡを受信する際は帯域幅の大きいフィルタを用い、パルス幅の長いパルスＢを受信する際は帯域幅の小さいフィルタを用いることによって、ＳＮ比の劣化を抑制する。
具体的には、ＣＰＵ１からの指示に基づいてフィルタ切り替えスイッチ１３が動作し、受信するパルス幅に応じてそれぞれ適切な帯域幅に設定された低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１または低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２が選択される。
ミキサ６から出力するベースバンド信号は、パルス幅に応じて適切な低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を通過した後、ＣＰＵ１の指示に基づいてＡＤコンバータ（ＡＤＣ）９でサンプリングされ、ＣＰＵ１にて目標物体までの距離が算出される。
なお、受信されるベースバンド信号は、送信されたパルスに対して目標物体との距離Ｒに応じた遅延時間（２Ｒ／ｃ（光速））を伴ったパルス波形になる。
従って、送信パルスとベースバンド信号上の受信パルスとの時間差を求めれば、目標物体までの距離が算出できる。
【０００５】
このような従来のパルスレーダ装置では、近距離を計測するためのパルスＡと遠距離を計測するためのパルスＢとを時分割で送信する必要がある。
そのため、１度のパルス送信によって、近距離と遠距離の両方の目標物体までの距離を計測することができず、計測に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、回路内の不要結合などによって、送信スイッチ５で生成されるパルス信号が直接ミキサ６に入力され、受信アンテナ８が受信する目標物体からの反射信号に比べて大きな信号として検出されてしまう。
例えば、目標物体が自動車である場合を想定したとき、搬送波周波数７６．５ＧＨｚ（波長３．９２ｍｍ）として、至近距離（１ｍ）に存在するレーダ断面積１０ｍ２の目標物体（自動車）からの反射信号の強度を試算する。
ここでは、送信アンテナ７および受信アンテナ８のアンテナ利得はいずれも２０ｄＢで
あると仮定すると、下記の非特許文献１などに示されているレーダ方程式を用いて式（１）のように算出される。ただし、Ｐｔは送信スイッチ５から出力される電力、Ｐｒはミキサ６に入力される電力である。
【０００７】
【数１】
【０００８】
これに対し、不要結合により送信スイッチ５で生成されたパルス信号が直接ミキサ６に入力される信号は、一般的には−２０ｄＢ程度であり、至近距離の目標物体からの反射信号は、例えば式（１）に示すように−３１ｄＢ程度である。
従って、不要結合により送信スイッチ５で生成されたパルス信号が直接ミキサ６に入力される信号は、至近距離の目標物体からの反射信号よりも大きな信号となっている。
このような不要結合による大きな不要信号が入力されても、ＡＤコンバータ９等で飽和することなく、なおかつ遠距離の目標物体からの小さな受信信号も検知できるようにするためには、例えばＡＤコンバータ９のダイナミックレンジを不必要に大きくしなければならず、装置のコストアップを招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２６８４７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】レーダ技術（p3〜p4、p185） 社団法人電子情報通信学会 １９８４年初版発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上記のような従来装置の問題点を解決するためになされたものであって、近距離および遠距離の両方の目標物体までの距離を、１度のパルス送信により、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測できると共に、回路内の不要結合があっても、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がない「低コストのパルスレーダ装置」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】
【００１２】
この発明に係るパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、上記発振手段が出力する上記第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する第２の連続波信号生成手段と、上記発振手段から出力する上記第１の連続波信号をパルス状に区切ってパルス波にするパルス変調手段と、上記パルス変調手段から出力する上記パルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、上記目標物体で反射された上記パルス波を受信する受信手段と、上記受信手段で受信された受信信号と上記第２の連続波信号生成手段で生成された連続波信号を混合して混合信号を出力する混合手段と、上記パルス波が送信されている間は上記混合手段から上記混合信号が出力されないようにする受信スイッチ手段と、上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、上記パルス変調手段で上記第１の連続波信号をパルス状に区切る時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えるものである。
【００１３】
また、この発明に係るパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、上記発振手段から出力する連続波信号をパルス状に区切ってパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が所定のパルス幅の間は送信側に接続して第１のパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が上記所定のパルス幅以外のときは受信側に切り替えて第２のパルス波を生成する送受切り替え手段と、上記送受切り替え手段から出力する上記第１のパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、上記目標物体で反射された上記第１のパルス波を受信する受信手段と、上記受信手段で受信された受信信号と上記送受切り替え手段から出力する上記第２のパルス波を混合して混合信号を出力する混合手段と、上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、上記送受切り替え手段で送信側に接続する時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、近距離および遠距離の両方の目標物体までの距離を、１度のパルス送信により、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測できる。
また、回路内の不要結合があっても、送信パルスの不要結合による信号を除去してＡＤコンバータの飽和を回避できるので、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がなく、装置の低価格が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における周波数変調信号と送信パルス信号との関係を表す図である。
【図３】実施の形態１において、送信信号と受信信号との関係を表す図である。
【図４】実施の形態１において、送信パルスとフィルタ切り替えおよびサンプリングタイミングの関係を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２において、送信パルスとフィルタ切り替えおよびサンプリングタイミングの関係を表す図である。
【図７】従来のパルスレーダ装置の構成例を示す図である。
【図８】従来のパルスレーダ装置における送信パルスの様子を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
また、図２は、周波数変調信号と送信パルス信号との関係を表す図である。
図１に示すように、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、ＣＰＵ１の指示に基づいて変調信号発生器（ＦＭ）２から図２（ａ）に示すような三角波形の変調信号を出力し、ＶＣＯ（電圧制御発振器：Voltage Controlled Oscillator）３に与える。
【００１７】
図２（ａ）において、Ｔｍは変調時間、Ｆｍは周波数変調幅を表す。
ＶＣＯ（電圧制御発振器）３からは図２（ａ）のように周波数変調された連続波（第１の連続波信号）が出力され、この連続波（第１の連続波信号）は分配器４によって送信スイッチ５およびミキサ６に分配される。
いうまでもなく、分配器４は入力信号（すなわち、第１の連続波信号）を分配して出力するため、分配器４で分配されて出力する信号（すなわち、第２の連続波信号）は入力信
号（第１の連続波信号）と位相が同期しており、後述するミキサ６における混合によって直流から高周波までの帯域を有するベースバンド信号を出力することが可能となる。
【００１８】
送信スイッチ５では、ＣＰＵ１の指示に基づいて、図２（ｂ）に示すように、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から出力する連続波（第１の連続波信号）がパルス状に区切られる。このとき、各パルスのパルス幅は一定とする。
このようにパルス状に区切られた信号は送信アンテナ７を介して図示しない目標物体に電波として放射され、目標物体で反射された信号は受信アンテナ８にて受信される。
受信アンテナ８で受信された信号はミキサ６にて分配器４で分配された連続波（すなわち、第２の連続波信号）と混合され、ベースバンド信号が出力される。
なお、分配器４で分配された連続波（第２の連続波信号）は、受信信号がミキサ６での混合作用によりベースバンド信号に変換される時の参照信号と解釈できるので、分配器４で分配された連続波（第２の連続波信号）は、変換のための参照波とも称してもよい。
【００１９】
ここで、現実の回路内には一定量の不要結合が存在することに注意する。
いま、送信スイッチ５からミキサ６への不要結合を考慮すると、送信信号のパルスと同じタイミングの大きな受信信号としてミキサ６に入力される。
この信号による「後述するＡＤコンバータ（ＡＤＣ）９での飽和」を回避するために、受信スイッチ１０によって送信信号のパルスが出力されている間のみ、ミキサ６から出力されるベースバンド信号を遮断するように動作する。これにより不要結合によって送信パルスが受信信号へ重畳した信号を除去する。
【００２０】
図３は、送信信号と受信信号の関係を示している。
図３（ａ）は送信信号を表しており、送信されたパルスは目標物体との距離の往復に要する時間だけ遅延して受信される。
したがって近距離の目標物体からの受信信号（ミキサ６の出力）は図３（ｂ）のようになり、遠距離の目標物体からの受信信号は図３（ｃ）のようになる。
受信スイッチ１０は、前述のように送信信号のパルスが出力されている間は信号を遮断するため、受信スイッチ１０から出力される信号は、近距離および遠距離の目標物体に対してそれぞれ、図３（ｄ）および図３（ｅ）のようになる。
図３（ｄ）に示すとおり、近距離の目標物体からの受信信号は受信スイッチ１０によってパルスの一部が除去され、パルス幅が短くなる。
一方、遠距離の目標物体からの受信信号は受信スイッチ１０の影響を受けず、パルス幅は変化しない。
以上のことから、パルス信号が目標物体との往復に要する時間がパルス幅より短い近距離の目標物体に対しては、パルス幅が短くなって受信スイッチ１０から出力され、それ以外の遠距離の目標物体に対しては、パルス幅は変化しない。
【００２１】
ここで、パルス幅とそれに対して最適なＳＮ比をもたらす受信機の帯域幅は反比例するため（例えば非特許文献１のｐ１８５の記載参照）、前述のように目標物体との距離によって異なるパルス幅を持つ信号に対して、それぞれ異なる帯域幅を持つ低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を用いるようにする。
具体的には、低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１は、遠距離計測用として送信されるパルス幅に対して最適化された帯域幅に設定する。
一方、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２は、近距離計測用として低域通過フィルタ（ＬＰＦ１）１１よりも広い帯域幅に設定する。
【００２２】
本実施の形態では、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２の帯域幅を低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１の帯域幅の２倍とする。
このように設定された２種の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）に対し、フィルタ切り替えス
イッチ１３によって図４に示すように切り替える。
図４（ａ）は送信信号を表している。送信信号をオンしてからパルス幅Ｔｐｗの２倍の時間が経過するまでは、受信された受信信号のパルス幅は前述のように受信スイッチ１０によって短縮されるため、帯域幅の広い低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２を用いる。
それ以降は、低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１を用いる。
すなわち、ＣＰＵ１の指示により、フィルタ切り替えスイッチ１３は、図４（ｂ）に示すように制御される。
【００２３】
このように目標物体との距離に応じた適切な低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を通過したベースバンド信号は、ＣＰＵ１の指示に基づいて、ＡＤコンバータ９にて図４（ｃ）に示すようなタイミングでサンプリングされる。
ＡＤコンバータ９は、図４（ｃ）の信号の立ち上がりにてＡＤ変換を行う。すなわち、パルスの送信時刻を基準として所定の間隔でサンプリングを行う。
ここで、各サンプリング時刻をレンジゲートと呼び、それぞれＲＧ１，ＲＧ２，・・・と番号を割り付ける。
目標物体との距離Ｒと、送信信号と受信信号との遅延時間Ｔｄとの間には、下記の式（２）に示す比例関係があるため、どのレンジゲートで信号が受信されるかによって目標物体との概略の距離がわかる。なお、式（２）において、ｃは光速である。
本実施の形態においては、レンジゲートＲＧ１のみ帯域幅の広い低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２を使用し、それ以外のレンジゲートでは帯域幅の狭い低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１を使用することになる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
このようなサンプリングは、図２に示すように周波数変調の１周期の間の各パルス送信毎に行われる。
以上のように、ＡＤコンバータ９でサンプリングされた受信データは、ＣＰＵ１に入力され、目標物体との距離および相対速度が算出される。
まず、図２に示す周波数変調のうち、時間の経過にともない周波数が上昇する期間（ＵＰフェーズ）と、周波数が下降する期間（ＤＯＷＮフェーズ）とに区別し、各フェーズのそれぞれにおいてサンプリングされた受信データがレンジゲート毎に収集される。
次に各フェーズ、各レンジゲート毎に収集された受信データは、それぞれ周波数変換され、各フェーズ、各レンジゲート毎のスペクトラム波形を得る。
【００２６】
各スペクトラム波形に対して、所定のしきい値を用いてピーク検出処理が行われ、それぞれの周波数（ビート周波数）を得る。
ここでは目標物体が存在する距離に対応したレンジゲートのスペクトラムにピークが現れることになる。
ここで、ＵＰ、ＤＯＷＮの各フェーズにおける「ＲＧｋ（ｋ＝１，２，・・）」のビート周波数をそれぞれ、ｆｕｋ、ｆｕｄとする。
このとき、一般的なＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）方式レーダと同様に、ピークが検出されたレンジゲートにおいて、下記の式（３）および式（４）により目標物体との距離Ｒｋ、相対速度Ｖｋが算出される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
ここで、ｃは光速、Ｔｍは変調時間、Ｆｍは周波数変調幅、λｃは搬送波の波長である。
また、相対速度Ｖｋは目標物体が接近する側を正としている。
もし式（３）で算出された目標物体との距離Ｒｋが、ＲＧｋに対応する距離に矛盾する場合は誤検知と判定して算出結果を棄却する。
なお、本実施の形態では、帯域幅の異なる２種類の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を備え、それらをフィルタ切り替えスイッチ１３で切り替えることによりベースバンド信号が通過する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の帯域を変化させたが、帯域幅が可変である低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を用いてそれを制御しても全く同様の効果が得られることはいうまでもない。
また、本実施の形態では不要結合によって受信信号に重畳する送信パルスを除去するために受信スイッチ１０を用いたが、利得が可変である増幅器や、あるいは減衰量が可変である減衰器を用いて、送信信号を出力している間は利得を減じたり、あるいは減衰量を増やすようにしても全く同様の効果が得られる。
【００３０】
実施の形態１によれば、受信スイッチ１０により送信パルスの不要結合による信号を除去するため、ＡＤコンバータ９のダイナミックレンジを大きくする必要がなくなり、コスト低減が可能となる。
また、受信スイッチ１０によってパルス幅が短縮された近距離の目標物体からの受信信号に対して帯域幅の広いフィルタを用いるため、近距離の目標物体に対しても良好なＳＮ比で計測することができる。
さらにまた、近距離の目標物体と遠距離の目標物体の両方を送信パルス幅を変化させることなく１種類のパルス幅で計測するため、短時間で計測を行うことができる。
【００３１】
また、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、発振手段（電圧制御発振器３）が出力する第１の連続波信号に対して単位時間あたりの周波数変化量が略一定である周波数変調を施すための変調信号を発生する変調信号発生手段（変調信号発生器２）を設けている。
そして、周波数変調を行ってビート周波数を用いた距離および相対速度検出を行っているので、目標物体との距離を精度よく計測することができる。
さらに、ビート周波数を用いた距離算出結果と受信パルスのサンプリングタイミングに基づいた概略距離との比較によって誤検出を棄却するので、目標物体との距離計測結果の信頼性を向上することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段（電圧制御発振器３）と、発振手段が出力する第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する第２の連続波信号生成手段（例えば分配器４）と、発振手段から出力する第１の連続波信号をパルス状に区切ってパルス波にするパルス変調手段（送信スイッチ５およびＣＰＵ１）と、パルス変調手段から出力するパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段（送信アンテナ７）と、目標物体で反射されたパルス波を受信する受信手段（受信アンテナ８）と、受信手段で受信された受信信号と第２の連続波信号生成手段で生成された連続波信号を混合して混合信号を出力する混合手段（ミキサ６）と、パルス波が送信されている間は混合手段から混合信号が出力されないようにする受信スイッチ手段（受信スイッチ１０およびＣＰＵ１）と、通過帯域幅の異なる複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で構成され、受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段（低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２）と、パルス変調手段で第１の連続波信号をパルス状に区切る時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔でフィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段（ＡＤＣ９およびＣＰＵ１）と、基準時刻からの経過時間に応じて、フィルタ手段を構成する複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を切り替えて、フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段（フィルタ切り替えスイッチ１３およびＣＰＵ１）を備えている。
【００３３】
従って、本実施の形態によれば、近距離および遠距離の両方の目標物体までの距離を、１度のパルス送信により、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測できる。
また、回路内の不要結合があっても、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がないので、装置の低価格化が図れる。
なお、上述の説明では、第２の連続波信号生成手段として分配器４を用いた場合を示しているが、これに限られるものではなく、例えば第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する位相同期発振器を別に設けてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
ＣＰＵ１の指示に基づいて、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から周波数変調された連続波が出力されるまでは実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から出力された連続波（第１の連続波）は、送受切り替えスイッチ１４に入力される。
図６は、実施の形態２において、送信パルスとフィルタ切り替えおよびサンプリングタイミングの関係を表す図であり、図６（ａ）は、ＣＰＵ１から指示される送受切り替えスイッチ１４の動作を表す。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、送受切り替えスイッチ１４は、送信パルス幅Ｔｐｗの間は送信側、すなわち送信アンテナ７側に接続し、それ以外は受信側、すなわちミキサ６側に接続する。
この結果、送信アンテナ７にはパルス幅Ｔｐｗの信号が供給される。
いうまでもなく送受切り替えスイッチ１４は、入力信号を送信側と受信側に切り替えて出力するため、出力される信号は入力信号と位相が同期しており、ミキサ６における混合によりベースバンド信号を出力することが可能となる。
なお、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３での周波数変調、および送受切り替えスイッチ１４での送信パルス生成は図２に示したとおりである。
【００３６】
このように、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から出力する第１の連続波がパルス状に区切られた信号は、送信アンテナ７を介して図示しない目標物体に電波として放射され、目標物体で反射された信号は受信アンテナ８にて受信される。
受信アンテナ８で受信された信号は、ミキサ６にて送受切り替えスイッチ１４から供給される信号と混合され、ベースバンド信号が出力される。
このとき、送受切り替えスイッチ１４により、送信パルスがオンの間はミキサ６には電力が供給されないため、ミキサ６からはベースバンド信号が出力されない。
したがって送受切り替えスイッチ１４からミキサ６への不要結合が生じても、この不要
結合によるベースバンド信号が出力されることはなく、「後述するＡＤコンバータ９での飽和」を回避することができる。
また、前述した実施の形態１と同様に、パルス信号が目標物体との往復に要する時間がパルス幅より短い近距離の目標物体に対しては、パルス幅が短くなってミキサ６から出力され、それ以外の遠距離の目標物体に対しては、パルス幅は変化しない。
【００３７】
ミキサ６から出力されたベースバンド信号は、実施の形態１と同様にフィルタ切り替えスイッチ１３にて図６（ｂ）に示すとおり切り替えられ、近距離および遠距離それぞれの目標物体からの受信信号に対し良好なＳＮ比で計測が行われるように動作する。
なお、実施の形態１と同様に、低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１は、遠距離計測用として送信されるパルス幅に対して最適化された帯域幅に設定されており、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２は、近距離計測用として低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１の２倍の帯域幅に設定してある。
ＡＤコンバータ９では、図６（ｃ）に示すようなタイミングでサンプリングされ、以降実施の形態１と全く同様に目標物体との距離および相対速度が算出されるので詳細な説明は省略する。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段（電圧制御発振器３）と、発振手段から出力する連続波信号をパルス状に区切ってパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が所定のパルス幅の間は送信側に接続して第１のパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が上記所定のパルス幅以外のときは受信側に切り替えて第２のパルス波を生成する送受切り替え手段（送受切り替えスイッチ１４）と、送受切り替え手段から出力する第１のパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段（送信アンテナ７）と、目標物体で反射された上記第１のパルス波を受信する受信手段（受信アンテナ８）と、受信手段で受信された受信信号と送受切り替え手段から出力する第２のパルス波を混合して混合信号を出力する混合手段（ミキサ６）と、通過帯域幅の異なる複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で構成され、受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段（低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２）と、送受切り替え手段で送信側に接続する時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔でフィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段（ＣＰＵ１およびＡＤＣ９）と、基準時刻からの経過時間に応じて、フィルタ手段を構成する複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を切り替えて、フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段（フィルタ切り替えスイッチ１３＋ＣＰＵ１）を備えている。
【００３９】
従って、本実施の形態によれば、実施の形態１における送信パルスを生成するスイッチ（送信スイッチ５）と不要結合による重畳信号を除去するスイッチ（受信スイッチ１０）を１個の送受切り替えスイッチ１４に集約することができるので、前述した実施の形態１の効果を得ると共に、さらなる装置のコスト低減が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、近距離および遠距離の目標物体までの距離を良好なＳＮ比で計測できると共に、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がない低価格なパルスレーダ装置の実現に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１ ＣＰＵ
２ 変調信号発生器
３ ＶＣＯ（電圧制御発振器）
４ 分配器
５ 送信スイッチ
６ ミキサ
７ 送信アンテナ
８ 受信アンテナ
９ ＡＤコンバータ
１０ 受信スイッチ
１１、１２ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１３ フィルタ切り替えスイッチ
１４ 送受切り替えスイッチ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標物体との距離等を測定するパルスレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパルスレーダ装置としては、例えば下記の特許文献１に示すような技術を用いたものがある。
図７は、特許文献１の実施の形態２（図４）に記載されているような技術を用いた従来のレーダの構成例を示している。
図７を用いて従来のレーダの動作を説明する。
発振器１５から連続波が出力され、分配器４にて送信スイッチ５およびミキサ６に連続波が分配される。送信スイッチ５では、図８に示すようにＣＰＵ１の指示に基づいて連続波がパルス状に区切られる。
【０００３】
図８において、パルスＡは、近距離の高分解能な計測を行うための短いパルス幅を持つパルスである。また、パルスＢは、遠距離の計測を行うための長いパルス幅を持つパルスである。
このように生成されたパルス信号は、送信アンテナ７を介して電波として図示しない目標物体に放射され、目標物体で反射された信号は受信アンテナ８にて受信される。
受信アンテナ８で受信された信号は、ミキサ６によって分配器４で分配された連続波と混合され、直流から高周波までの帯域を有するベースバンド信号が出力される。
【０００４】
ここで、パルス信号の帯域幅はパルス幅に反比例するため、パルス幅の短いパルスＡを受信する際は帯域幅の大きいフィルタを用い、パルス幅の長いパルスＢを受信する際は帯域幅の小さいフィルタを用いることによって、ＳＮ比の劣化を抑制する。
具体的には、ＣＰＵ１からの指示に基づいてフィルタ切り替えスイッチ１３が動作し、受信するパルス幅に応じてそれぞれ適切な帯域幅に設定された低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１または低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２が選択される。
ミキサ６から出力するベースバンド信号は、パルス幅に応じて適切な低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を通過した後、ＣＰＵ１の指示に基づいてＡＤコンバータ（ＡＤＣ）９でサンプリングされ、ＣＰＵ１にて目標物体までの距離が算出される。
なお、受信されるベースバンド信号は、送信されたパルスに対して目標物体との距離Ｒに応じた遅延時間（２Ｒ／ｃ（光速））を伴ったパルス波形になる。
従って、送信パルスとベースバンド信号上の受信パルスとの時間差を求めれば、目標物体までの距離が算出できる。
【０００５】
このような従来のパルスレーダ装置では、近距離を計測するためのパルスＡと遠距離を計測するためのパルスＢとを時分割で送信する必要がある。
そのため、１度のパルス送信によって、近距離と遠距離の両方の目標物体までの距離を計測することができず、計測に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、回路内の不要結合などによって、送信スイッチ５で生成されるパルス信号が直接ミキサ６に入力され、受信アンテナ８が受信する目標物体からの反射信号に比べて大きな信号として検出されてしまう。
例えば、目標物体が自動車である場合を想定したとき、搬送波周波数７６．５ＧＨｚ（波長３．９２ｍｍ）として、至近距離（１ｍ）に存在するレーダ断面積１０ｍ２の目標物体（自動車）からの反射信号の強度を試算する。
ここでは、送信アンテナ７および受信アンテナ８のアンテナ利得はいずれも２０ｄＢで
あると仮定すると、下記の非特許文献１などに示されているレーダ方程式を用いて式（１）のように算出される。ただし、Ｐｔは送信スイッチ５から出力される電力、Ｐｒはミキサ６に入力される電力である。
【０００７】
【数１】
【０００８】
これに対し、不要結合により送信スイッチ５で生成されたパルス信号が直接ミキサ６に入力される信号は、一般的には−２０ｄＢ程度であり、至近距離の目標物体からの反射信号は、例えば式（１）に示すように−３１ｄＢ程度である。
従って、不要結合により送信スイッチ５で生成されたパルス信号が直接ミキサ６に入力される信号は、至近距離の目標物体からの反射信号よりも大きな信号となっている。
このような不要結合による大きな不要信号が入力されても、ＡＤコンバータ９等で飽和することなく、なおかつ遠距離の目標物体からの小さな受信信号も検知できるようにするためには、例えばＡＤコンバータ９のダイナミックレンジを不必要に大きくしなければならず、装置のコストアップを招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２６８４７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】レーダ技術（p3〜p4、p185） 社団法人電子情報通信学会 １９８４年初版発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上記のような従来装置の問題点を解決するためになされたものであって、近距離および遠距離の両方の目標物体までの距離を、１度のパルス送信により、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測できると共に、回路内の不要結合があっても、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がない「低コストのパルスレーダ装置」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】
【００１２】
この発明に係るパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、上記発振手段が出力する上記第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する第２の連続波信号生成手段と、上記発振手段から出力する上記第１の連続波信号をパルス状に区切ってパルス波にするパルス変調手段と、上記パルス変調手段から出力する上記パルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、上記目標物体で反射された上記パルス波を受信する受信手段と、上記受信手段で受信された受信信号と上記第２の連続波信号生成手段で生成された連続波信号を混合して混合信号を出力する混合手段と、上記パルス波が送信されている間は上記混合手段から上記混合信号が出力されないようにする受信スイッチ手段と、上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、上記パルス変調手段で上記第１の連続波信号をパルス状に区切る時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えるものである。
【００１３】
また、この発明に係るパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、上記発振手段から出力する連続波信号をパルス状に区切ってパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が所定のパルス幅の間は送信側に接続して第１のパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が上記所定のパルス幅以外のときは受信側に切り替えて第２のパルス波を生成する送受切り替え手段と、上記送受切り替え手段から出力する上記第１のパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、上記目標物体で反射された上記第１のパルス波を受信する受信手段と、上記受信手段で受信された受信信号と上記送受切り替え手段から出力する上記第２のパルス波を混合して混合信号を出力する混合手段と、上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、上記送受切り替え手段で送信側に接続する時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、近距離および遠距離の両方の目標物体までの距離を、１度のパルス送信により、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測できる。
また、回路内の不要結合があっても、送信パルスの不要結合による信号を除去してＡＤコンバータの飽和を回避できるので、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がなく、装置の低価格が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における周波数変調信号と送信パルス信号との関係を表す図である。
【図３】実施の形態１において、送信信号と受信信号との関係を表す図である。
【図４】実施の形態１において、送信パルスとフィルタ切り替えおよびサンプリングタイミングの関係を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態２において、送信パルスとフィルタ切り替えおよびサンプリングタイミングの関係を表す図である。
【図７】従来のパルスレーダ装置の構成例を示す図である。
【図８】従来のパルスレーダ装置における送信パルスの様子を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態例について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
また、図２は、周波数変調信号と送信パルス信号との関係を表す図である。
図１に示すように、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、ＣＰＵ１の指示に基づいて変調信号発生器（ＦＭ）２から図２（ａ）に示すような三角波形の変調信号を出力し、ＶＣＯ（電圧制御発振器：Voltage Controlled Oscillator）３に与える。
【００１７】
図２（ａ）において、Ｔｍは変調時間、Ｆｍは周波数変調幅を表す。
ＶＣＯ（電圧制御発振器）３からは図２（ａ）のように周波数変調された連続波（第１の連続波信号）が出力され、この連続波（第１の連続波信号）は分配器４によって送信スイッチ５およびミキサ６に分配される。
いうまでもなく、分配器４は入力信号（すなわち、第１の連続波信号）を分配して出力するため、分配器４で分配されて出力する信号（すなわち、第２の連続波信号）は入力信
号（第１の連続波信号）と位相が同期しており、後述するミキサ６における混合によって直流から高周波までの帯域を有するベースバンド信号を出力することが可能となる。
【００１８】
送信スイッチ５では、ＣＰＵ１の指示に基づいて、図２（ｂ）に示すように、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から出力する連続波（第１の連続波信号）がパルス状に区切られる。このとき、各パルスのパルス幅は一定とする。
このようにパルス状に区切られた信号は送信アンテナ７を介して図示しない目標物体に電波として放射され、目標物体で反射された信号は受信アンテナ８にて受信される。
受信アンテナ８で受信された信号はミキサ６にて分配器４で分配された連続波（すなわち、第２の連続波信号）と混合され、ベースバンド信号が出力される。
なお、分配器４で分配された連続波（第２の連続波信号）は、受信信号がミキサ６での混合作用によりベースバンド信号に変換される時の参照信号と解釈できるので、分配器４で分配された連続波（第２の連続波信号）は、変換のための参照波とも称してもよい。
【００１９】
ここで、現実の回路内には一定量の不要結合が存在することに注意する。
いま、送信スイッチ５からミキサ６への不要結合を考慮すると、送信信号のパルスと同じタイミングの大きな受信信号としてミキサ６に入力される。
この信号による「後述するＡＤコンバータ（ＡＤＣ）９での飽和」を回避するために、受信スイッチ１０によって送信信号のパルスが出力されている間のみ、ミキサ６から出力されるベースバンド信号を遮断するように動作する。これにより不要結合によって送信パルスが受信信号へ重畳した信号を除去する。
【００２０】
図３は、送信信号と受信信号の関係を示している。
図３（ａ）は送信信号を表しており、送信されたパルスは目標物体との距離の往復に要する時間だけ遅延して受信される。
したがって近距離の目標物体からの受信信号（ミキサ６の出力）は図３（ｂ）のようになり、遠距離の目標物体からの受信信号は図３（ｃ）のようになる。
受信スイッチ１０は、前述のように送信信号のパルスが出力されている間は信号を遮断するため、受信スイッチ１０から出力される信号は、近距離および遠距離の目標物体に対してそれぞれ、図３（ｄ）および図３（ｅ）のようになる。
図３（ｄ）に示すとおり、近距離の目標物体からの受信信号は受信スイッチ１０によってパルスの一部が除去され、パルス幅が短くなる。
一方、遠距離の目標物体からの受信信号は受信スイッチ１０の影響を受けず、パルス幅は変化しない。
以上のことから、パルス信号が目標物体との往復に要する時間がパルス幅より短い近距離の目標物体に対しては、パルス幅が短くなって受信スイッチ１０から出力され、それ以外の遠距離の目標物体に対しては、パルス幅は変化しない。
【００２１】
ここで、パルス幅とそれに対して最適なＳＮ比をもたらす受信機の帯域幅は反比例するため（例えば非特許文献１のｐ１８５の記載参照）、前述のように目標物体との距離によって異なるパルス幅を持つ信号に対して、それぞれ異なる帯域幅を持つ低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を用いるようにする。
具体的には、低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１は、遠距離計測用として送信されるパルス幅に対して最適化された帯域幅に設定する。
一方、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２は、近距離計測用として低域通過フィルタ（ＬＰＦ１）１１よりも広い帯域幅に設定する。
【００２２】
本実施の形態では、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２の帯域幅を低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１の帯域幅の２倍とする。
このように設定された２種の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）に対し、フィルタ切り替えス
イッチ１３によって図４に示すように切り替える。
図４（ａ）は送信信号を表している。送信信号をオンしてからパルス幅Ｔｐｗの２倍の時間が経過するまでは、受信された受信信号のパルス幅は前述のように受信スイッチ１０によって短縮されるため、帯域幅の広い低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２を用いる。
それ以降は、低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１を用いる。
すなわち、ＣＰＵ１の指示により、フィルタ切り替えスイッチ１３は、図４（ｂ）に示すように制御される。
【００２３】
このように目標物体との距離に応じた適切な低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を通過したベースバンド信号は、ＣＰＵ１の指示に基づいて、ＡＤコンバータ９にて図４（ｃ）に示すようなタイミングでサンプリングされる。
ＡＤコンバータ９は、図４（ｃ）の信号の立ち上がりにてＡＤ変換を行う。すなわち、パルスの送信時刻を基準として所定の間隔でサンプリングを行う。
ここで、各サンプリング時刻をレンジゲートと呼び、それぞれＲＧ１，ＲＧ２，・・・と番号を割り付ける。
目標物体との距離Ｒと、送信信号と受信信号との遅延時間Ｔｄとの間には、下記の式（２）に示す比例関係があるため、どのレンジゲートで信号が受信されるかによって目標物体との概略の距離がわかる。なお、式（２）において、ｃは光速である。
本実施の形態においては、レンジゲートＲＧ１のみ帯域幅の広い低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２を使用し、それ以外のレンジゲートでは帯域幅の狭い低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１を使用することになる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
このようなサンプリングは、図２に示すように周波数変調の１周期の間の各パルス送信毎に行われる。
以上のように、ＡＤコンバータ９でサンプリングされた受信データは、ＣＰＵ１に入力され、目標物体との距離および相対速度が算出される。
まず、図２に示す周波数変調のうち、時間の経過にともない周波数が上昇する期間（ＵＰフェーズ）と、周波数が下降する期間（ＤＯＷＮフェーズ）とに区別し、各フェーズのそれぞれにおいてサンプリングされた受信データがレンジゲート毎に収集される。
次に各フェーズ、各レンジゲート毎に収集された受信データは、それぞれ周波数変換され、各フェーズ、各レンジゲート毎のスペクトラム波形を得る。
【００２６】
各スペクトラム波形に対して、所定のしきい値を用いてピーク検出処理が行われ、それぞれの周波数（ビート周波数）を得る。
ここでは目標物体が存在する距離に対応したレンジゲートのスペクトラムにピークが現れることになる。
ここで、ＵＰ、ＤＯＷＮの各フェーズにおける「ＲＧｋ（ｋ＝１，２，・・）」のビート周波数をそれぞれ、ｆｕｋ、ｆｕｄとする。
このとき、一般的なＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）方式レーダと同様に、ピークが検出されたレンジゲートにおいて、下記の式（３）および式（４）により目標物体との距離Ｒｋ、相対速度Ｖｋが算出される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
ここで、ｃは光速、Ｔｍは変調時間、Ｆｍは周波数変調幅、λｃは搬送波の波長である。
また、相対速度Ｖｋは目標物体が接近する側を正としている。
もし式（３）で算出された目標物体との距離Ｒｋが、ＲＧｋに対応する距離に矛盾する場合は誤検知と判定して算出結果を棄却する。
なお、本実施の形態では、帯域幅の異なる２種類の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を備え、それらをフィルタ切り替えスイッチ１３で切り替えることによりベースバンド信号が通過する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の帯域を変化させたが、帯域幅が可変である低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を用いてそれを制御しても全く同様の効果が得られることはいうまでもない。
また、本実施の形態では不要結合によって受信信号に重畳する送信パルスを除去するために受信スイッチ１０を用いたが、利得が可変である増幅器や、あるいは減衰量が可変である減衰器を用いて、送信信号を出力している間は利得を減じたり、あるいは減衰量を増やすようにしても全く同様の効果が得られる。
【００３０】
実施の形態１によれば、受信スイッチ１０により送信パルスの不要結合による信号を除去するため、ＡＤコンバータ９のダイナミックレンジを大きくする必要がなくなり、コスト低減が可能となる。
また、受信スイッチ１０によってパルス幅が短縮された近距離の目標物体からの受信信号に対して帯域幅の広いフィルタを用いるため、近距離の目標物体に対しても良好なＳＮ比で計測することができる。
さらにまた、近距離の目標物体と遠距離の目標物体の両方を送信パルス幅を変化させることなく１種類のパルス幅で計測するため、短時間で計測を行うことができる。
【００３１】
また、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、発振手段（電圧制御発振器３）が出力する第１の連続波信号に対して単位時間あたりの周波数変化量が略一定である周波数変調を施すための変調信号を発生する変調信号発生手段（変調信号発生器２）を設けている。
そして、周波数変調を行ってビート周波数を用いた距離および相対速度検出を行っているので、目標物体との距離を精度よく計測することができる。
さらに、ビート周波数を用いた距離算出結果と受信パルスのサンプリングタイミングに基づいた概略距離との比較によって誤検出を棄却するので、目標物体との距離計測結果の信頼性を向上することができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段（電圧制御発振器３）と、発振手段が出力する第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する第２の連続波信号生成手段（例えば分配器４）と、発振手段から出力する第１の連続波信号をパルス状に区切ってパルス波にするパルス変調手段（送信スイッチ５およびＣＰＵ１）と、パルス変調手段から出力するパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段（送信アンテナ７）と、目標物体で反射されたパルス波を受信する受信手段（受信アンテナ８）と、受信手段で受信された受信信号と第２の連続波信号生成手段で生成された連続波信号を混合して混合信号を出力する混合手段（ミキサ６）と、パルス波が送信されている間は混合手段から混合信号が出力されないようにする受信スイッチ手段（受信スイッチ１０およびＣＰＵ１）と、通過帯域幅の異なる複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で構成され、受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段（低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２）と、パルス変調手段で第１の連続波信号をパルス状に区切る時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔でフィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段（ＡＤＣ９およびＣＰＵ１）と、基準時刻からの経過時間に応じて、フィルタ手段を構成する複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を切り替えて、フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段（フィルタ切り替えスイッチ１３およびＣＰＵ１）を備えている。
【００３３】
従って、本実施の形態によれば、近距離および遠距離の両方の目標物体までの距離を、１度のパルス送信により、短時間で、かつ良好なＳＮ比で計測できる。
また、回路内の不要結合があっても、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がないので、装置の低価格化が図れる。
なお、上述の説明では、第２の連続波信号生成手段として分配器４を用いた場合を示しているが、これに限られるものではなく、例えば第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する位相同期発振器を別に設けてもよい。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２によるパルスレーダ装置の構成を示す図である。
ＣＰＵ１の指示に基づいて、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から周波数変調された連続波が出力されるまでは実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から出力された連続波（第１の連続波）は、送受切り替えスイッチ１４に入力される。
図６は、実施の形態２において、送信パルスとフィルタ切り替えおよびサンプリングタイミングの関係を表す図であり、図６（ａ）は、ＣＰＵ１から指示される送受切り替えスイッチ１４の動作を表す。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、送受切り替えスイッチ１４は、送信パルス幅Ｔｐｗの間は送信側、すなわち送信アンテナ７側に接続し、それ以外は受信側、すなわちミキサ６側に接続する。
この結果、送信アンテナ７にはパルス幅Ｔｐｗの信号が供給される。
いうまでもなく送受切り替えスイッチ１４は、入力信号を送信側と受信側に切り替えて出力するため、出力される信号は入力信号と位相が同期しており、ミキサ６における混合によりベースバンド信号を出力することが可能となる。
なお、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３での周波数変調、および送受切り替えスイッチ１４での送信パルス生成は図２に示したとおりである。
【００３６】
このように、ＶＣＯ（電圧制御発振器）３から出力する第１の連続波がパルス状に区切られた信号は、送信アンテナ７を介して図示しない目標物体に電波として放射され、目標物体で反射された信号は受信アンテナ８にて受信される。
受信アンテナ８で受信された信号は、ミキサ６にて送受切り替えスイッチ１４から供給される信号と混合され、ベースバンド信号が出力される。
このとき、送受切り替えスイッチ１４により、送信パルスがオンの間はミキサ６には電力が供給されないため、ミキサ６からはベースバンド信号が出力されない。
したがって送受切り替えスイッチ１４からミキサ６への不要結合が生じても、この不要
結合によるベースバンド信号が出力されることはなく、「後述するＡＤコンバータ９での飽和」を回避することができる。
また、前述した実施の形態１と同様に、パルス信号が目標物体との往復に要する時間がパルス幅より短い近距離の目標物体に対しては、パルス幅が短くなってミキサ６から出力され、それ以外の遠距離の目標物体に対しては、パルス幅は変化しない。
【００３７】
ミキサ６から出力されたベースバンド信号は、実施の形態１と同様にフィルタ切り替えスイッチ１３にて図６（ｂ）に示すとおり切り替えられ、近距離および遠距離それぞれの目標物体からの受信信号に対し良好なＳＮ比で計測が行われるように動作する。
なお、実施の形態１と同様に、低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１は、遠距離計測用として送信されるパルス幅に対して最適化された帯域幅に設定されており、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２は、近距離計測用として低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１の２倍の帯域幅に設定してある。
ＡＤコンバータ９では、図６（ｃ）に示すようなタイミングでサンプリングされ、以降実施の形態１と全く同様に目標物体との距離および相対速度が算出されるので詳細な説明は省略する。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によるパルスレーダ装置は、無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段（電圧制御発振器３）と、発振手段から出力する連続波信号をパルス状に区切ってパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が所定のパルス幅の間は送信側に接続して第１のパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が上記所定のパルス幅以外のときは受信側に切り替えて第２のパルス波を生成する送受切り替え手段（送受切り替えスイッチ１４）と、送受切り替え手段から出力する第１のパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段（送信アンテナ７）と、目標物体で反射された上記第１のパルス波を受信する受信手段（受信アンテナ８）と、受信手段で受信された受信信号と送受切り替え手段から出力する第２のパルス波を混合して混合信号を出力する混合手段（ミキサ６）と、通過帯域幅の異なる複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）で構成され、受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段（低域通過フィルタ１（ＬＰＦ１）１１、低域通過フィルタ２（ＬＰＦ２）１２）と、送受切り替え手段で送信側に接続する時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔でフィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段（ＣＰＵ１およびＡＤＣ９）と、基準時刻からの経過時間に応じて、フィルタ手段を構成する複数の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を切り替えて、フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段（フィルタ切り替えスイッチ１３＋ＣＰＵ１）を備えている。
【００３９】
従って、本実施の形態によれば、実施の形態１における送信パルスを生成するスイッチ（送信スイッチ５）と不要結合による重畳信号を除去するスイッチ（受信スイッチ１０）を１個の送受切り替えスイッチ１４に集約することができるので、前述した実施の形態１の効果を得ると共に、さらなる装置のコスト低減が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、近距離および遠距離の目標物体までの距離を良好なＳＮ比で計測できると共に、ＡＤコンバータのダイナミックレンジを大きくする必要がない低価格なパルスレーダ装置の実現に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１ ＣＰＵ
２ 変調信号発生器
３ ＶＣＯ（電圧制御発振器）
４ 分配器
５ 送信スイッチ
６ ミキサ
７ 送信アンテナ
８ 受信アンテナ
９ ＡＤコンバータ
１０ 受信スイッチ
１１、１２ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１３ フィルタ切り替えスイッチ
１４ 送受切り替えスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、
上記発振手段が出力する上記第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する第２の連続波信号生成手段と、
上記発振手段から出力する上記第１の連続波信号をパルス状に区切ってパルス波にするパルス変調手段と、
上記パルス変調手段から出力する上記パルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、
上記目標物体で反射された上記パルス波を受信する受信手段と、
上記受信手段で受信された受信信号と上記第２の連続波信号生成手段で生成された連続波信号を混合して混合信号を出力する混合手段と、
上記パルス波が送信されている間は上記混合手段から上記混合信号が出力されないようにする受信スイッチ手段と、
上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、
上記パルス変調手段で上記第１の連続波信号をパルス状に区切る時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
上記第２の連続波信号生成手段は、上記発振手段から出力する上記第１の連続波信号を分配して上記第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する信号分配手段であることを請求項１に記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、
上記発振手段から出力する連続波信号をパルス状に区切ってパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が所定のパルス幅の間は送信側に接続して第１のパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が上記所定のパルス幅以外のときは受信側に切り替えて第２のパルス波を生成する送受切り替え手段と、
上記送受切り替え手段から出力する上記第１のパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、
上記目標物体で反射された上記第１のパルス波を受信する受信手段と、
上記受信手段で受信された受信信号と上記送受切り替え手段から出力する上記第２のパルス波を混合して混合信号を出力する混合手段と、
上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、
上記送受切り替え手段で送信側に接続する時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項４】
上記発振手段が出力する上記第１の連続波信号に対して単位時間あたりの周波数変化量が略一定である周波数変調を施すための変調信号を発生する変調信号発生手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【請求項１】
無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、
上記発振手段が出力する上記第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する第２の連続波信号生成手段と、
上記発振手段から出力する上記第１の連続波信号をパルス状に区切ってパルス波にするパルス変調手段と、
上記パルス変調手段から出力する上記パルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、
上記目標物体で反射された上記パルス波を受信する受信手段と、
上記受信手段で受信された受信信号と上記第２の連続波信号生成手段で生成された連続波信号を混合して混合信号を出力する混合手段と、
上記パルス波が送信されている間は上記混合手段から上記混合信号が出力されないようにする受信スイッチ手段と、
上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、
上記パルス変調手段で上記第１の連続波信号をパルス状に区切る時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項２】
上記第２の連続波信号生成手段は、上記発振手段から出力する上記第１の連続波信号を分配して上記第１の連続波信号と位相同期した第２の連続波信号を生成する信号分配手段であることを請求項１に記載のパルスレーダ装置。
【請求項３】
無線周波数帯の第１の連続波信号を発振して出力する発振手段と、
上記発振手段から出力する連続波信号をパルス状に区切ってパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が所定のパルス幅の間は送信側に接続して第１のパルス波を生成し、生成したパルス波のパルス幅が上記所定のパルス幅以外のときは受信側に切り替えて第２のパルス波を生成する送受切り替え手段と、
上記送受切り替え手段から出力する上記第１のパルス波を目標物体に向けて送信する送信手段と、
上記目標物体で反射された上記第１のパルス波を受信する受信手段と、
上記受信手段で受信された受信信号と上記送受切り替え手段から出力する上記第２のパルス波を混合して混合信号を出力する混合手段と、
上記受信スイッチ手段からの出力信号を成形するフィルタ手段と、
上記送受切り替え手段で送信側に接続する時刻を基準時刻として所定のサンプリング間隔で上記フィルタ手段からの出力信号をサンプリングするサンプリング手段と、
上記基準時刻からの経過時間に応じて、上記フィルタ手段の通過帯域幅を変化させるフィルタ制御手段を備えることを特徴とするパルスレーダ装置。
【請求項４】
上記発振手段が出力する上記第１の連続波信号に対して単位時間あたりの周波数変化量が略一定である周波数変調を施すための変調信号を発生する変調信号発生手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパルスレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８０７９４（Ｐ２０１１−８０７９４Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１４９４（Ｐ２００９−２３１４９４）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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