レーダ用変調方法及び回路
【課題】レーダでは搬送波やイメージ波を抑圧しなければ雑音としてシステムに多大な影響を与えるため、当該搬送波やイメージ波を抑圧する変調方法と回路を提供する。
【解決手段】ギルバートセル型のミキサ３０を用い、Ｉ信号を分割してＩ信号若しくはＱ信号のいずれか側だけに、送信信号をそのまま入力する。送信信号をそのまま入力されなかったＱ信号には、分割されたＩ信号の送信信号を微分器４に通過させた後に、Ｑ信号に入力する。結果、ギルバートセル型のミキサの特性により搬送波やイメージ波を抑圧する。
【解決手段】ギルバートセル型のミキサ３０を用い、Ｉ信号を分割してＩ信号若しくはＱ信号のいずれか側だけに、送信信号をそのまま入力する。送信信号をそのまま入力されなかったＱ信号には、分割されたＩ信号の送信信号を微分器４に通過させた後に、Ｑ信号に入力する。結果、ギルバートセル型のミキサの特性により搬送波やイメージ波を抑圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＣＷ波を送信するレーダ装置の変調方法、およびこの送信装置を用いたレーダ用変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波帯で用いられる無線送信装置は、局部発振器と送信信号のミキシングによってアップコンバートされることが多い。ミキシングの方法として多種のミキサやアップコンバートの方法が考案されており、局部発振器の搬送波と変調装置で発振された信号若しくはそのイメージ信号を抑圧される方法も考案されている。
【０００３】
レーダの分野においても同様の技術が採用されているが、ＣＷレーダでは搬送波やイメージ波は十分に抑圧しないと雑音の原因となり、受信時にイメージ波帯域を抑圧して雑音を緩和する改善が必要となる。その一例として、特許文献１の記載を参考にすることができる。
【０００４】
また、近年はデジタル処理された振幅が複雑に時間変化する送信信号を変調信号として使用することも多く、デジタル処理された周波数が低い送信信号の場合も搬送波及びイメージ波の抑圧方法は不可欠である。その一例として、特許文献２の記載を参考にすることができる。
【特許文献１】特開平８−２４８１２４号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ＣＷレーダでは搬送波やイメージ波を抑圧しなければ雑音としてシステムに多大な影響を与える。本発明の課題は、デジタル処理された比較的周波数の低い送信信号においても、送信時における搬送波やイメージ波を容易に抑制する変調方法、変調回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複雑な方法を用いることなく、ギルバートセル型のミキサを用いることで、より簡便に搬送波及びイメージ波を抑制する変調方法を提供する。
【０００７】
本発明の変調方法のある実施の形態は、前記ギルバートセル型のミキサを用い、Ｉ信号を分割してＩ信号若しくはＱ信号のいずれか側だけに、送信信号をそのまま入力する。
例えば、Ｉ信号に送信信号をそのまま入力したものとする。送信信号をそのまま入力されなかったＱ信号には、分割された片方のＩ信号の送信信号を微分又は積分する電子回路を通過させた後に、Ｑ信号に入力する。
【０００８】
ギルバートセル型のミキサはその特性上、Ｉ信号と、Ｑ信号の位相に９０度の差が生じていれば搬送波及びイメージ波を抑制する変調を行う。
ＣＷレーダ、ＦＭＣＷレーダ、チャープレーダなどＣＷ波の周波数偏差のみを利用するレーダ装置においては送信時に電波の振幅を変動させることを必要としないため、送信信号を微分又は積分する手段を備え、Ｉ信号と、Ｑ信号の位相を相対的に９０度シフトすることにより、搬送波及びイメージ波を抑制する変調を行うものである。ギルバートセル型ミキサにおいて、搬送波及びイメージ波の抑止が十分でない場合は更にＢＰＦにて不要波を抑制する。
【０００９】
ある実施の形態では、ギルバートセル型のミキサ出力を中間周波数のＩＦ信号とし、ＩＦ信号を更にアップコンバート若しくは逓倍してＲＦ信号として変調を行うものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、デジタル処理された比較的周波数の低い送信信号においても、送信時における搬送波やイメージ波を容易に抑制する変調を実現できるという特有の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１及び図２は変調回路の構成図の一例である。
【００１２】
この変調回路では送信信号を例えば、ＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）１とし、ＢＰＦ２にて所望のＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）波となるようにしている。送信信号はＤＤＳに限らず、ＣＷ波が生成できれば、何でもよくＶＣＯでも各種発振回路でも構わない。
【００１３】
送信信号は分配器３にてＩ信号用とＱ信号用に分配される。Ｉ信号用はギルバートセル３０のミキサ６に直接入力されるが、Ｑ信号用に分配された信号は微分器４に入力される。ここで、微分器４は送信信号を微分できれば何でもよく、ＲＣフィルタでも、ＯＰアンプを用いたアクティブフィルタや位相器でもよい。微分器４にて、微分され位相が９０度シフトした送信信号はＱ信号としてギルバートセル３０のミキサ７に入力される。
【００１４】
図２では、微分器４の代わりに、積分器１４を用いた例を図示した。Ｉ信号に対して、Ｑ信号の位相が９０度シフトすれば、位相が進もうが、遅れようがレーダ波の位相が変化するものの、レーダ波の周波数には影響を及ぼさないためレーダシステム全体としては問題とはならない。
【００１５】
図１及び図２に破線で図示したギルバートセル３０、３１は公知のミキシング方式であり、半導体集積回路の状態で広く利用されている。図１及び図２に破線で図示したギルバートセル３０、３１は基本的に同じ動作をするため、以下、図１を例にとって説明する。
【００１６】
局部発振器５は搬送波を生成するための発振器である。９０度ハイブリッド８において、９０度の位相差を生じさせミキサ６、７に搬送波を供給する。ミキサ６、７はＩ信号及びＱ信号とミキシングされ、合成器９にて合成される。
【００１７】
合成波はＢＰＦ１０にて希望波のみを通過させ、不要波を抑制して出力される。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、簡便な構成により搬送波及びイメージ波を抑制する変調を実現することができる。本発明の変調方法又は変調回路はＣＷレーダ装置等、周波数偏差を利用するレーダに広く適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】微分器を用いた変調回路構成図
【図２】積分器を用いた変調回路構成図
【符号の説明】
【００２０】
１，１１ ＤＤＳ
２，１０，１２，２０ ＢＰＦ
３，１３ 分配器
４ 微分器
５ 積分器
６，７，１６，１７ ミキサ
８，１８ ９０度ハイブリッド
９，１９ 合成器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＣＷ波を送信するレーダ装置の変調方法、およびこの送信装置を用いたレーダ用変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波帯で用いられる無線送信装置は、局部発振器と送信信号のミキシングによってアップコンバートされることが多い。ミキシングの方法として多種のミキサやアップコンバートの方法が考案されており、局部発振器の搬送波と変調装置で発振された信号若しくはそのイメージ信号を抑圧される方法も考案されている。
【０００３】
レーダの分野においても同様の技術が採用されているが、ＣＷレーダでは搬送波やイメージ波は十分に抑圧しないと雑音の原因となり、受信時にイメージ波帯域を抑圧して雑音を緩和する改善が必要となる。その一例として、特許文献１の記載を参考にすることができる。
【０００４】
また、近年はデジタル処理された振幅が複雑に時間変化する送信信号を変調信号として使用することも多く、デジタル処理された周波数が低い送信信号の場合も搬送波及びイメージ波の抑圧方法は不可欠である。その一例として、特許文献２の記載を参考にすることができる。
【特許文献１】特開平８−２４８１２４号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ＣＷレーダでは搬送波やイメージ波を抑圧しなければ雑音としてシステムに多大な影響を与える。本発明の課題は、デジタル処理された比較的周波数の低い送信信号においても、送信時における搬送波やイメージ波を容易に抑制する変調方法、変調回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複雑な方法を用いることなく、ギルバートセル型のミキサを用いることで、より簡便に搬送波及びイメージ波を抑制する変調方法を提供する。
【０００７】
本発明の変調方法のある実施の形態は、前記ギルバートセル型のミキサを用い、Ｉ信号を分割してＩ信号若しくはＱ信号のいずれか側だけに、送信信号をそのまま入力する。
例えば、Ｉ信号に送信信号をそのまま入力したものとする。送信信号をそのまま入力されなかったＱ信号には、分割された片方のＩ信号の送信信号を微分又は積分する電子回路を通過させた後に、Ｑ信号に入力する。
【０００８】
ギルバートセル型のミキサはその特性上、Ｉ信号と、Ｑ信号の位相に９０度の差が生じていれば搬送波及びイメージ波を抑制する変調を行う。
ＣＷレーダ、ＦＭＣＷレーダ、チャープレーダなどＣＷ波の周波数偏差のみを利用するレーダ装置においては送信時に電波の振幅を変動させることを必要としないため、送信信号を微分又は積分する手段を備え、Ｉ信号と、Ｑ信号の位相を相対的に９０度シフトすることにより、搬送波及びイメージ波を抑制する変調を行うものである。ギルバートセル型ミキサにおいて、搬送波及びイメージ波の抑止が十分でない場合は更にＢＰＦにて不要波を抑制する。
【０００９】
ある実施の形態では、ギルバートセル型のミキサ出力を中間周波数のＩＦ信号とし、ＩＦ信号を更にアップコンバート若しくは逓倍してＲＦ信号として変調を行うものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、デジタル処理された比較的周波数の低い送信信号においても、送信時における搬送波やイメージ波を容易に抑制する変調を実現できるという特有の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１及び図２は変調回路の構成図の一例である。
【００１２】
この変調回路では送信信号を例えば、ＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ）１とし、ＢＰＦ２にて所望のＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）波となるようにしている。送信信号はＤＤＳに限らず、ＣＷ波が生成できれば、何でもよくＶＣＯでも各種発振回路でも構わない。
【００１３】
送信信号は分配器３にてＩ信号用とＱ信号用に分配される。Ｉ信号用はギルバートセル３０のミキサ６に直接入力されるが、Ｑ信号用に分配された信号は微分器４に入力される。ここで、微分器４は送信信号を微分できれば何でもよく、ＲＣフィルタでも、ＯＰアンプを用いたアクティブフィルタや位相器でもよい。微分器４にて、微分され位相が９０度シフトした送信信号はＱ信号としてギルバートセル３０のミキサ７に入力される。
【００１４】
図２では、微分器４の代わりに、積分器１４を用いた例を図示した。Ｉ信号に対して、Ｑ信号の位相が９０度シフトすれば、位相が進もうが、遅れようがレーダ波の位相が変化するものの、レーダ波の周波数には影響を及ぼさないためレーダシステム全体としては問題とはならない。
【００１５】
図１及び図２に破線で図示したギルバートセル３０、３１は公知のミキシング方式であり、半導体集積回路の状態で広く利用されている。図１及び図２に破線で図示したギルバートセル３０、３１は基本的に同じ動作をするため、以下、図１を例にとって説明する。
【００１６】
局部発振器５は搬送波を生成するための発振器である。９０度ハイブリッド８において、９０度の位相差を生じさせミキサ６、７に搬送波を供給する。ミキサ６、７はＩ信号及びＱ信号とミキシングされ、合成器９にて合成される。
【００１７】
合成波はＢＰＦ１０にて希望波のみを通過させ、不要波を抑制して出力される。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、簡便な構成により搬送波及びイメージ波を抑制する変調を実現することができる。本発明の変調方法又は変調回路はＣＷレーダ装置等、周波数偏差を利用するレーダに広く適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】微分器を用いた変調回路構成図
【図２】積分器を用いた変調回路構成図
【符号の説明】
【００２０】
１，１１ ＤＤＳ
２，１０，１２，２０ ＢＰＦ
３，１３ 分配器
４ 微分器
５ 積分器
６，７，１６，１７ ミキサ
８，１８ ９０度ハイブリッド
９，１９ 合成器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号と該送信信号よりも周波数が高い局部発振信号とを合成して前記送信信号をベースバンドの周波数帯から送信周波数帯へアップコンバートする周波数変換回路であって、前記周波数変換回路は、ギルバートセル型のミキサ回路を備える直交変調回路であり、
前記ミキサ回路の同相成分のＩ信号を二分割して、分割後の片方を微分器により微分することにより位相を９０度シフトして、
基本波と直交成分のＱ信号を生成して、同相成分のＩ信号と、直交成分のＱ信号を前記ミキサ回路に入力することで変調を行う、変調方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微分器を積分器とすることを特徴とする請求項１に記載の変調方法。
【請求項３】
前記周波数変換回路に入力される前記局部発振信号を生成する発振回路と、
該発振回路により生成された前記局部発振信号の位相を９０度シフトして前記ミキサ回路へ供給する位相回路と、
同相成分のＩ信号を二分割して、分割後の片方の位相を９０度シフトして前記ミキサ回路へ供給する位相回路とが、
前記周波数変換回路と同一の半導体チップに形成されている請求項１又は２に記載の半導体集積回路。
【請求項１】
送信信号と該送信信号よりも周波数が高い局部発振信号とを合成して前記送信信号をベースバンドの周波数帯から送信周波数帯へアップコンバートする周波数変換回路であって、前記周波数変換回路は、ギルバートセル型のミキサ回路を備える直交変調回路であり、
前記ミキサ回路の同相成分のＩ信号を二分割して、分割後の片方を微分器により微分することにより位相を９０度シフトして、
基本波と直交成分のＱ信号を生成して、同相成分のＩ信号と、直交成分のＱ信号を前記ミキサ回路に入力することで変調を行う、変調方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微分器を積分器とすることを特徴とする請求項１に記載の変調方法。
【請求項３】
前記周波数変換回路に入力される前記局部発振信号を生成する発振回路と、
該発振回路により生成された前記局部発振信号の位相を９０度シフトして前記ミキサ回路へ供給する位相回路と、
同相成分のＩ信号を二分割して、分割後の片方の位相を９０度シフトして前記ミキサ回路へ供給する位相回路とが、
前記周波数変換回路と同一の半導体チップに形成されている請求項１又は２に記載の半導体集積回路。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１１６４２７（Ｐ２００８−１１６４２７Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２０８４３（Ｐ２００６−３２０８４３）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００２１９００４）島田理化工業株式会社 (205)
【Ｆターム（参考）】
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