レーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法
【課題】近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法を提供すること。
【解決手段】送信スイッチ１６をオフにしたとき、送信スイッチ１６からは漏れ信号が出力される。この漏れ信号により送信アンテナ１７から漏れ電波が送信され、近距離のターゲット２０を検出する。送信スイッチ１６をオンにしたとき、高周波信号が送信アンテナ１７に出力され、遠距離のターゲット２０を検出する。
【解決手段】送信スイッチ１６をオフにしたとき、送信スイッチ１６からは漏れ信号が出力される。この漏れ信号により送信アンテナ１７から漏れ電波が送信され、近距離のターゲット２０を検出する。送信スイッチ１６をオンにしたとき、高周波信号が送信アンテナ１７に出力され、遠距離のターゲット２０を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法に関する。詳しくは、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識するレーダ装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、遠距離用ミリ波レーダ装置は、自動車などに搭載されて遠距離のターゲットを認識（検出）するようにしている。このようなレーダ装置を用いて、遠距離のみならず近距離のターゲットも認識できれば便利である。
【０００３】
しかし、遠距離用のレーダ装置は、遠距離のターゲットまで電波が届くように送信出力のパワーが強い。そのため、近距離のターゲットに対してはその受信信号のレベルが高すぎて、いわゆる「飽和」の状態が発生する。
【０００４】
このような状態を回避するには、例えば、送信出力パワーを下げて調整することが考えられるが、高周波回路でのゲイン調整が難しく一般には実施されていない。
【０００５】
一方、受信回路側で受信レベルに合わせてゲイン調整することも考えられる。しかし、受信アンテナや受信側の回路によるアイソレーションにより、送信信号が受信信号へ回り込み、受信信号のノイズレベルが高くなる。このため、近距離のターゲットを認識することが困難となる。
【０００６】
このようなレーダ装置の従来技術としては、例えば、受信信号から周期性を検出し、周期性があればアッテネータ（減衰器）により減衰した送信信号を出力することで、近距離でも高精度に計測可能なマイクロウェーブ式レベル計が開示されている（以下の特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３０１６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１において、電気的に減衰量を調整するようなアッテネータは非常に高価である。従って装置全体が高価となる。
【０００８】
また、近距離測定用のレーダ装置を設けることにより、近距離も遠距離も共用するレーダ装置を構成することも考えられる。しかし、別途近距離用のレーダ装置を設ける必要があり、装置全体が高価になる。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信スイッチとを備え、前記送信スイッチをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出するレーダ装置を特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信アンプとを備え、前記送信アンプをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出するレーダ装置を特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記送信波の送信をオフにしたとき、前記送信スイッチ又は前記送信アンプからの漏れ信号に対してＦＭ変調をかけて前記漏れ電波を送信することを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記信号処理回路は、前記送信スイッチ又は送信アンプのオンとオフとを交互に切換えて、前記遠距離のターゲットと前記近距離のターゲットとを検出することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、一定の周波数を有する送信信号を出力する送信回路を更に備え、前記信号処理回路は、前記送信回路の電源をオフにすることで前記漏れ電波の送信を停止させ、他のレーダ装置による干渉を検出することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記信号処理回路は、前記受信信号から前記遠距離又は前記近距離のターゲットの距離と相対速度とを検出することを特徴とする。
【００１６】
更に、上記目的を達成するために本発明の他の実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路とを備えたレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法において、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換え、オフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置における近距離ターゲットの検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用されるレーダ装置１０の構成例を示す。本レーダ装置１０は、遠距離のターゲット２０の距離や速度（ターゲット２０とレーダ装置１０の相対速度）も検出できるとともに、近距離のターゲット２０の距離等も検出できる。
【００１９】
図１に示すように、レーダ装置１０は、受信アンテナ１１と、ミキサ（ＭＩＸ）１２と、アンプ（ＡＭＰ）１３と、信号処理回路１４と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１５と、送信スイッチ（ＳＷ）１６、及び送信アンテナ１７を備える。
【００２０】
受信アンテナ１１は、ターゲット２０から反射した反射波（受信波）を受信し、受信信号を出力する。ミキサ１２は、受信信号とＶＣＯ１５からの送信信号とをミキシングして、ミキシングされた受信信号を出力する。アンプ１３は、ミキシングされた受信信号のレベルを高くして出力する。
【００２１】
信号処理回路１４は、アンプ１３からの受信信号に対して種々の信号処理を行い、ターゲット２０の検出等を行う。また、信号処理回路１４は、ＶＣＯ１５に制御電圧を出力する。更に、信号処理回路１４は、送信スイッチ１６のオン又はオフを制御する制御信号も出力する。
【００２２】
ＶＣＯ１５は、信号処理回路１４からの制御電圧に基づいて、一定の発振周波数を有する送信信号（例えば、高周波信号）を出力する。
【００２３】
送信スイッチ１６は、信号処理回路１４からの制御信号に基づいて、スイッチ１６のオン、オフが制御される。オンのときは、ＶＣＯ１５からの送信信号が送信アンテナ１７に出力される。オフのときは、ＶＣＯ１５からの送信信号が出力されない。
【００２４】
送信アンテナ１７は、送信スイッチ１６からの送信信号に基づいて送信波を出力する。この送信波はターゲット２０で反射し、この反射波が受信アンテナ１１で受信される。
【００２５】
ここで、送信スイッチ１６に着目する。送信スイッチ１６はオフのときでも、レーダ装置１０に電源が投入されていれば、送信スイッチ１６からは漏れ信号が出力される。この漏れ信号は、送信アンテナ１７に出力され、送信アンテナ１７からは微弱な漏れ電波が出力される。
【００２６】
図２は、送信スイッチ１６がオフのときのレーダ装置１０の構成例を示す図である。例えば、送信スイッチ１６手前の送信電力が「０ｄＢ」とすると、スイッチオンのとき（図１参照）送信電波の出力は挿入損失により「−３ｄＢ」になるが、スイッチオフのときは「−４０ｄＢ」となる。このようにスイッチオフのとき、送信アンテナ１７から送信電波が全く送信されないわけではなく、微弱な電波が送信される状態となっている。
【００２７】
このような微弱な漏れ信号（又は漏れ電波）を使用した場合、送信電波の出力が非常に小さいため、受信アンテナ１１側で問題となるアイソレーションも問題とはならない。従って、受信側ではノイズレベルは高くならず、近距離ターゲット２０の検出が可能になる。
【００２８】
本実施例では、送信スイッチ１６がオフのときでも発生する微弱な漏れ信号、及びこの漏れ信号による漏れ電波を利用して近距離ターゲット２０の検出が可能になる。
【００２９】
尚、送信オフにしたとき、例えば信号処理回路１４やＶＣＯ１５、送信アンテナ１７等で、停止物のターゲット２０も検出することができるように、漏れ信号にＦＭ変調をかけるようにしてもよい。
【００３０】
このように、遠距離用ターゲット２０を検出（認識）するために構成されたレーダ装置１０を用いて近距離のターゲット２０も検出することができる。従って、別途近距離ターゲット専用の回路を用いる必要はなく回路構成を簡略化でき、装置全体のコスト削減を図って、安価な近距離、遠距離兼用のレーダ装置１０を提供できる。
【００３１】
図３の送信スイッチ１６はトランジスタ（例えば、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）でＦＥＴの一種である。勿論、他のＦＥＴにより構成してもよい）で構成した場合の例とその等価回路の例を示す図である。
【００３２】
図３（Ａ）はスイッチオンの状態で、同図（Ｂ）はスイッチオフの状態を示す。図３（Ａ）に示すように、ソース‐ゲート間に与える電圧ＶGSを正方向に十分高くしたとき（例えば、ＶGS＝０Ｖ）、トランジスタ１６１は、「０．数〜数Ω」の抵抗１６２と等価になり、低インピーダンス状態となる。このとき、ソースからドレインにかけて、即ち、ＶＣＯ１５から送信アンテナ１７に送信電力が出力される状態となる。従って、スイッチオンの状態となる。
【００３３】
一方、ソース‐ゲート間に与える電圧ＶＧＳを負方向に十分高くしたとき、トランジスタ１６１は「数ｋΩ」の抵抗１６２と、「０．数〜数ｐＦ」のコンデンサ１６３の並列回路と等価になり、ハイ・インピーダンスなスイッチオフの状態となる。従って、ＶＣＯ１５から送信アンテナ１７に送信電力が出力されなくなり、スイッチオフの状態となる。
【００３４】
しかし、この場合、抵抗１６２とコンデンサ１６３により等価回路が構成されるため、スイッチオフの状態でも全く送信電力が出力されないわけではなく、図３（Ａ）と比較して損失が大きいものの微弱な漏れ信号が出力される。
【００３５】
従って、上述の例と同様に、この漏れ信号を利用した漏れ電波により近距離のターゲット２０を検出することができる。よって、近距離専用のレーダ装置を別途設ける必要がなく、安価に遠距離と近距離とを兼用するレーダ装置１０を提供できる。尚、送信アンプ２２をオフにしたとき、上述の例と同様信号処理回路１４等で漏れ信号にＦＭ変調をかけて停止したターゲット２０の検出も可能である。
【００３６】
尚、トランジスタ１６１のゲートに加える電圧は、信号処理回路１４からの制御信号によって制御される。即ち、この制御信号により、ＶＣＯ１５から送信アンテナ１７への高周波信号に対するインピーダンスが変化し、送信スイッチ１６のオン、オフが制御される。
【００３７】
図４は、送信スイッチ１６に代え、ＬＮＡ（Low Noise Amp）によりオン、オフを制御するようにした例である。すなわち、受信アンプ（ＡＭＰ）２１を受信アンテナ１１とミキサ１２の間に設け、送信アンプ（ＡＭＰ）２２をＶＣＯ１５と送信アンテナ１７との間に設け、受信アンプ２１へのオン、オフを制御して遠距離と近距離のターゲット２０を検出する例である。
【００３８】
送信アンプ２２は、信号処理回路１４からの制御信号によりオン、オフが制御される。この場合でも、オフのとき送信アンプ２２から微弱な漏れ信号が出力され、送信アンテナ１７から漏れ電波が出力される。例えば、オンの状態での送信波の出力は「１０ｄＢ」、オフでの送信波の出力は「０ｄＢ」となる。アンプオフのときでも、全く出力がないわけではなく、微弱な漏れ電波が出力される。
【００３９】
従って、上述の例と同様に、送信アンプ２２がオンのとき遠距離のターゲット２０を検出し、オフのとき漏れ電波を利用して近距離のターゲット２０を検出できる。よって、回路構成を簡略化等することができ、遠距離と近距離のターゲット２０の検出を兼用するレーダ装置１０を安価に提供できる。
【００４０】
図５は、送信波と反射波（受信波）とからターゲット２０の距離と速度（ターゲット２０とレーダ装置２０の相対速度）を算出する原理図、とくにＦＭＣＷ方式（Frequency Modulated Continuous Wave：送信波を三角波で周波数変調させる方式）による原理図を示す。
【００４１】
図５（Ａ）は送信波と反射波の関係を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。実線で示す送信波に対して、ターゲット２０までの距離による時間遅れと、ターゲット２０との速度差（ターゲット２０とレーダ装置１０との相対速度差）により、反射波は破線で示すようにやや遅れて検出される。
【００４２】
同図に示すように、送信波と反射波の２つの周波数差を「Ｆｕ」、「Ｆｄ」とする。このとき、横軸を時間として２つの周波数の関係を示したものが図５（Ｂ）である。ＦｕとＦｄとが交互に検出される。
【００４３】
【００４４】
図６は、レーダ装置１０の動作を示す図である。図６（Ａ）は遠距離のみ動作しているとき、同図（Ｂ）は遠距離と近距離との双方を検出しているとき、同図（Ｃ）は双方検出しているが送信オフの状態も含む場合の例である。各々、受信波の例である。
【００４５】
図６（Ａ）に示すように、遠距離のターゲット２０を検出しているときは、一定間隔を置いて受信波が検出される。この場合、信号処理回路１４はスイッチ１６をオンにしたままの状態である。遠距離の検出は、その利用上の特性から認識周期（検出周期）は長くでもよい。例えば、「１００ｍｓ」程度でもよい。
【００４６】
図６（Ｂ）に示すように、遠距離と近距離の双方のターゲット２０を検出しているときは、遠距離のターゲット２０からの受信波を検出した後、近距離のターゲット２０からの受信波を検出している。図６（Ａ）と比較して、信号処理回路１４において、遠距離の検出処理を行っていない空き時間を利用して近距離のターゲット２０を検出するようにしている。この場合、信号処理回路１４は、この空き時間にスイッチ１６をオンからオフに切換えている。
【００４７】
尚、このようなオン、オフの切換え（遠距離と近距離の切換え）は、図５で示したように受信波から距離が算出されるので、この算出した距離により切換えることも可能である。
【００４８】
勿論、オン、オフを交互に切換えて本レーダ装置１０の性能を向上させることも可能である。交互に切換えた場合、受信信号をパイプラインのように順次受信信号を信号処理回路１４に転送するように構成できれば効率的な処理も可能になる。図４で受信アンプ２１を設けたのはその一例で、例えば、複数の受信アンプ２１を接続するように構成してもよい。
【００４９】
更に、図６（Ｃ）に示すように、レーダ装置１０の送信側の構成の電源をオフにして、漏れ電波そのものの出力を停止させるようにしてもよい。例えば、ＶＣＯ１５に対する電源をオフにするなどである。信号処理回路１４の制御により実施できる。
【００５０】
この送信オフの状態で受信波を受信したとき、他のレーダ装置からの受信波を受信している状態であるため、所謂干渉を受けていることを検出できる。このように本レーダ装置１０は、遠距離の検出、近距離の検出、そして干渉の検出の３つの状態を繰り返すことができ、更に高精度にターゲット２０の検出等を行い得る。
【００５１】
尚、上述したいずれの例においても、送信アンテナ１７と受信アンテナ１１とを別個に構成したレーダ装置１０を例にして説明した。勿論、送信アンテナと受信アンテナとを兼用する一つのアンテナにより本レーダ装置１０を構成しても同様に実施可能で同様の作用効果を奏する。
【００５２】
図７は本レーダ装置１０が車両１００に搭載された例を示す図である。この図７に示す例はレーダ装置１０が車両１００の前方に搭載されているが、勿論、後方など車両１００のどの位置に搭載されてもよい。いずれの場合も上述した例と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明が適用されるレーダ装置の構成例を示す図である。
【図２】レーダ装置の構成例を示す図である。
【図３】スイッチ回路の構成例をその等価回路の例を示す図である。
【図４】レーダ装置の他の構成例を示す図である。
【図５】送信波と受信波の関係と、ＦｕとＦｄの関係を示す図である。
【図６】本レーダ装置の動作を示す図である。
【図７】本レーダ装置が搭載された車両の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ レーダ装置、 １１ 受信アンテナ、 １２ ミキサ、 １３ アンプ（ＡＭＰ）、 １４ 信号処理回路、 １５ ＶＣＯ、 １６ 送信スイッチ（ＳＷ）、 １７ 送信アンテナ、 ２０ ターゲット、 ２１ 受信アンプ（ＡＭＰ）、 ２２ 送信アンプ（ＡＭＰ）、 １６１ トランジスタ、 １６２ 抵抗、 １６３ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法に関する。詳しくは、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識するレーダ装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、遠距離用ミリ波レーダ装置は、自動車などに搭載されて遠距離のターゲットを認識（検出）するようにしている。このようなレーダ装置を用いて、遠距離のみならず近距離のターゲットも認識できれば便利である。
【０００３】
しかし、遠距離用のレーダ装置は、遠距離のターゲットまで電波が届くように送信出力のパワーが強い。そのため、近距離のターゲットに対してはその受信信号のレベルが高すぎて、いわゆる「飽和」の状態が発生する。
【０００４】
このような状態を回避するには、例えば、送信出力パワーを下げて調整することが考えられるが、高周波回路でのゲイン調整が難しく一般には実施されていない。
【０００５】
一方、受信回路側で受信レベルに合わせてゲイン調整することも考えられる。しかし、受信アンテナや受信側の回路によるアイソレーションにより、送信信号が受信信号へ回り込み、受信信号のノイズレベルが高くなる。このため、近距離のターゲットを認識することが困難となる。
【０００６】
このようなレーダ装置の従来技術としては、例えば、受信信号から周期性を検出し、周期性があればアッテネータ（減衰器）により減衰した送信信号を出力することで、近距離でも高精度に計測可能なマイクロウェーブ式レベル計が開示されている（以下の特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３０１６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１において、電気的に減衰量を調整するようなアッテネータは非常に高価である。従って装置全体が高価となる。
【０００８】
また、近距離測定用のレーダ装置を設けることにより、近距離も遠距離も共用するレーダ装置を構成することも考えられる。しかし、別途近距離用のレーダ装置を設ける必要があり、装置全体が高価になる。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信スイッチとを備え、前記送信スイッチをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出するレーダ装置を特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明の他の実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信アンプとを備え、前記送信アンプをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出するレーダ装置を特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記送信波の送信をオフにしたとき、前記送信スイッチ又は前記送信アンプからの漏れ信号に対してＦＭ変調をかけて前記漏れ電波を送信することを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記信号処理回路は、前記送信スイッチ又は送信アンプのオンとオフとを交互に切換えて、前記遠距離のターゲットと前記近距離のターゲットとを検出することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、一定の周波数を有する送信信号を出力する送信回路を更に備え、前記信号処理回路は、前記送信回路の電源をオフにすることで前記漏れ電波の送信を停止させ、他のレーダ装置による干渉を検出することを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明の他の実施態様によれば、前記レーダ装置において、前記信号処理回路は、前記受信信号から前記遠距離又は前記近距離のターゲットの距離と相対速度とを検出することを特徴とする。
【００１６】
更に、上記目的を達成するために本発明の他の実施態様によれば、遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路とを備えたレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法において、前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換え、オフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、近距離と遠距離の双方のターゲットを認識できる安価なレーダ装置、及びレーダ装置における近距離ターゲットの検出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態について、以下図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用されるレーダ装置１０の構成例を示す。本レーダ装置１０は、遠距離のターゲット２０の距離や速度（ターゲット２０とレーダ装置１０の相対速度）も検出できるとともに、近距離のターゲット２０の距離等も検出できる。
【００１９】
図１に示すように、レーダ装置１０は、受信アンテナ１１と、ミキサ（ＭＩＸ）１２と、アンプ（ＡＭＰ）１３と、信号処理回路１４と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１５と、送信スイッチ（ＳＷ）１６、及び送信アンテナ１７を備える。
【００２０】
受信アンテナ１１は、ターゲット２０から反射した反射波（受信波）を受信し、受信信号を出力する。ミキサ１２は、受信信号とＶＣＯ１５からの送信信号とをミキシングして、ミキシングされた受信信号を出力する。アンプ１３は、ミキシングされた受信信号のレベルを高くして出力する。
【００２１】
信号処理回路１４は、アンプ１３からの受信信号に対して種々の信号処理を行い、ターゲット２０の検出等を行う。また、信号処理回路１４は、ＶＣＯ１５に制御電圧を出力する。更に、信号処理回路１４は、送信スイッチ１６のオン又はオフを制御する制御信号も出力する。
【００２２】
ＶＣＯ１５は、信号処理回路１４からの制御電圧に基づいて、一定の発振周波数を有する送信信号（例えば、高周波信号）を出力する。
【００２３】
送信スイッチ１６は、信号処理回路１４からの制御信号に基づいて、スイッチ１６のオン、オフが制御される。オンのときは、ＶＣＯ１５からの送信信号が送信アンテナ１７に出力される。オフのときは、ＶＣＯ１５からの送信信号が出力されない。
【００２４】
送信アンテナ１７は、送信スイッチ１６からの送信信号に基づいて送信波を出力する。この送信波はターゲット２０で反射し、この反射波が受信アンテナ１１で受信される。
【００２５】
ここで、送信スイッチ１６に着目する。送信スイッチ１６はオフのときでも、レーダ装置１０に電源が投入されていれば、送信スイッチ１６からは漏れ信号が出力される。この漏れ信号は、送信アンテナ１７に出力され、送信アンテナ１７からは微弱な漏れ電波が出力される。
【００２６】
図２は、送信スイッチ１６がオフのときのレーダ装置１０の構成例を示す図である。例えば、送信スイッチ１６手前の送信電力が「０ｄＢ」とすると、スイッチオンのとき（図１参照）送信電波の出力は挿入損失により「−３ｄＢ」になるが、スイッチオフのときは「−４０ｄＢ」となる。このようにスイッチオフのとき、送信アンテナ１７から送信電波が全く送信されないわけではなく、微弱な電波が送信される状態となっている。
【００２７】
このような微弱な漏れ信号（又は漏れ電波）を使用した場合、送信電波の出力が非常に小さいため、受信アンテナ１１側で問題となるアイソレーションも問題とはならない。従って、受信側ではノイズレベルは高くならず、近距離ターゲット２０の検出が可能になる。
【００２８】
本実施例では、送信スイッチ１６がオフのときでも発生する微弱な漏れ信号、及びこの漏れ信号による漏れ電波を利用して近距離ターゲット２０の検出が可能になる。
【００２９】
尚、送信オフにしたとき、例えば信号処理回路１４やＶＣＯ１５、送信アンテナ１７等で、停止物のターゲット２０も検出することができるように、漏れ信号にＦＭ変調をかけるようにしてもよい。
【００３０】
このように、遠距離用ターゲット２０を検出（認識）するために構成されたレーダ装置１０を用いて近距離のターゲット２０も検出することができる。従って、別途近距離ターゲット専用の回路を用いる必要はなく回路構成を簡略化でき、装置全体のコスト削減を図って、安価な近距離、遠距離兼用のレーダ装置１０を提供できる。
【００３１】
図３の送信スイッチ１６はトランジスタ（例えば、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor）でＦＥＴの一種である。勿論、他のＦＥＴにより構成してもよい）で構成した場合の例とその等価回路の例を示す図である。
【００３２】
図３（Ａ）はスイッチオンの状態で、同図（Ｂ）はスイッチオフの状態を示す。図３（Ａ）に示すように、ソース‐ゲート間に与える電圧ＶGSを正方向に十分高くしたとき（例えば、ＶGS＝０Ｖ）、トランジスタ１６１は、「０．数〜数Ω」の抵抗１６２と等価になり、低インピーダンス状態となる。このとき、ソースからドレインにかけて、即ち、ＶＣＯ１５から送信アンテナ１７に送信電力が出力される状態となる。従って、スイッチオンの状態となる。
【００３３】
一方、ソース‐ゲート間に与える電圧ＶＧＳを負方向に十分高くしたとき、トランジスタ１６１は「数ｋΩ」の抵抗１６２と、「０．数〜数ｐＦ」のコンデンサ１６３の並列回路と等価になり、ハイ・インピーダンスなスイッチオフの状態となる。従って、ＶＣＯ１５から送信アンテナ１７に送信電力が出力されなくなり、スイッチオフの状態となる。
【００３４】
しかし、この場合、抵抗１６２とコンデンサ１６３により等価回路が構成されるため、スイッチオフの状態でも全く送信電力が出力されないわけではなく、図３（Ａ）と比較して損失が大きいものの微弱な漏れ信号が出力される。
【００３５】
従って、上述の例と同様に、この漏れ信号を利用した漏れ電波により近距離のターゲット２０を検出することができる。よって、近距離専用のレーダ装置を別途設ける必要がなく、安価に遠距離と近距離とを兼用するレーダ装置１０を提供できる。尚、送信アンプ２２をオフにしたとき、上述の例と同様信号処理回路１４等で漏れ信号にＦＭ変調をかけて停止したターゲット２０の検出も可能である。
【００３６】
尚、トランジスタ１６１のゲートに加える電圧は、信号処理回路１４からの制御信号によって制御される。即ち、この制御信号により、ＶＣＯ１５から送信アンテナ１７への高周波信号に対するインピーダンスが変化し、送信スイッチ１６のオン、オフが制御される。
【００３７】
図４は、送信スイッチ１６に代え、ＬＮＡ（Low Noise Amp）によりオン、オフを制御するようにした例である。すなわち、受信アンプ（ＡＭＰ）２１を受信アンテナ１１とミキサ１２の間に設け、送信アンプ（ＡＭＰ）２２をＶＣＯ１５と送信アンテナ１７との間に設け、受信アンプ２１へのオン、オフを制御して遠距離と近距離のターゲット２０を検出する例である。
【００３８】
送信アンプ２２は、信号処理回路１４からの制御信号によりオン、オフが制御される。この場合でも、オフのとき送信アンプ２２から微弱な漏れ信号が出力され、送信アンテナ１７から漏れ電波が出力される。例えば、オンの状態での送信波の出力は「１０ｄＢ」、オフでの送信波の出力は「０ｄＢ」となる。アンプオフのときでも、全く出力がないわけではなく、微弱な漏れ電波が出力される。
【００３９】
従って、上述の例と同様に、送信アンプ２２がオンのとき遠距離のターゲット２０を検出し、オフのとき漏れ電波を利用して近距離のターゲット２０を検出できる。よって、回路構成を簡略化等することができ、遠距離と近距離のターゲット２０の検出を兼用するレーダ装置１０を安価に提供できる。
【００４０】
図５は、送信波と反射波（受信波）とからターゲット２０の距離と速度（ターゲット２０とレーダ装置２０の相対速度）を算出する原理図、とくにＦＭＣＷ方式（Frequency Modulated Continuous Wave：送信波を三角波で周波数変調させる方式）による原理図を示す。
【００４１】
図５（Ａ）は送信波と反射波の関係を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。実線で示す送信波に対して、ターゲット２０までの距離による時間遅れと、ターゲット２０との速度差（ターゲット２０とレーダ装置１０との相対速度差）により、反射波は破線で示すようにやや遅れて検出される。
【００４２】
同図に示すように、送信波と反射波の２つの周波数差を「Ｆｕ」、「Ｆｄ」とする。このとき、横軸を時間として２つの周波数の関係を示したものが図５（Ｂ）である。ＦｕとＦｄとが交互に検出される。
【００４３】
【００４４】
図６は、レーダ装置１０の動作を示す図である。図６（Ａ）は遠距離のみ動作しているとき、同図（Ｂ）は遠距離と近距離との双方を検出しているとき、同図（Ｃ）は双方検出しているが送信オフの状態も含む場合の例である。各々、受信波の例である。
【００４５】
図６（Ａ）に示すように、遠距離のターゲット２０を検出しているときは、一定間隔を置いて受信波が検出される。この場合、信号処理回路１４はスイッチ１６をオンにしたままの状態である。遠距離の検出は、その利用上の特性から認識周期（検出周期）は長くでもよい。例えば、「１００ｍｓ」程度でもよい。
【００４６】
図６（Ｂ）に示すように、遠距離と近距離の双方のターゲット２０を検出しているときは、遠距離のターゲット２０からの受信波を検出した後、近距離のターゲット２０からの受信波を検出している。図６（Ａ）と比較して、信号処理回路１４において、遠距離の検出処理を行っていない空き時間を利用して近距離のターゲット２０を検出するようにしている。この場合、信号処理回路１４は、この空き時間にスイッチ１６をオンからオフに切換えている。
【００４７】
尚、このようなオン、オフの切換え（遠距離と近距離の切換え）は、図５で示したように受信波から距離が算出されるので、この算出した距離により切換えることも可能である。
【００４８】
勿論、オン、オフを交互に切換えて本レーダ装置１０の性能を向上させることも可能である。交互に切換えた場合、受信信号をパイプラインのように順次受信信号を信号処理回路１４に転送するように構成できれば効率的な処理も可能になる。図４で受信アンプ２１を設けたのはその一例で、例えば、複数の受信アンプ２１を接続するように構成してもよい。
【００４９】
更に、図６（Ｃ）に示すように、レーダ装置１０の送信側の構成の電源をオフにして、漏れ電波そのものの出力を停止させるようにしてもよい。例えば、ＶＣＯ１５に対する電源をオフにするなどである。信号処理回路１４の制御により実施できる。
【００５０】
この送信オフの状態で受信波を受信したとき、他のレーダ装置からの受信波を受信している状態であるため、所謂干渉を受けていることを検出できる。このように本レーダ装置１０は、遠距離の検出、近距離の検出、そして干渉の検出の３つの状態を繰り返すことができ、更に高精度にターゲット２０の検出等を行い得る。
【００５１】
尚、上述したいずれの例においても、送信アンテナ１７と受信アンテナ１１とを別個に構成したレーダ装置１０を例にして説明した。勿論、送信アンテナと受信アンテナとを兼用する一つのアンテナにより本レーダ装置１０を構成しても同様に実施可能で同様の作用効果を奏する。
【００５２】
図７は本レーダ装置１０が車両１００に搭載された例を示す図である。この図７に示す例はレーダ装置１０が車両１００の前方に搭載されているが、勿論、後方など車両１００のどの位置に搭載されてもよい。いずれの場合も上述した例と同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明が適用されるレーダ装置の構成例を示す図である。
【図２】レーダ装置の構成例を示す図である。
【図３】スイッチ回路の構成例をその等価回路の例を示す図である。
【図４】レーダ装置の他の構成例を示す図である。
【図５】送信波と受信波の関係と、ＦｕとＦｄの関係を示す図である。
【図６】本レーダ装置の動作を示す図である。
【図７】本レーダ装置が搭載された車両の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ レーダ装置、 １１ 受信アンテナ、 １２ ミキサ、 １３ アンプ（ＡＭＰ）、 １４ 信号処理回路、 １５ ＶＣＯ、 １６ 送信スイッチ（ＳＷ）、 １７ 送信アンテナ、 ２０ ターゲット、 ２１ 受信アンプ（ＡＭＰ）、 ２２ 送信アンプ（ＡＭＰ）、 １６１ トランジスタ、 １６２ 抵抗、 １６３ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、
前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信スイッチとを備え、
前記送信スイッチをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、
前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信アンプとを備え、
前記送信アンプをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
前記送信波の送信をオフにしたとき、前記送信スイッチ又は前記送信アンプからの漏れ信号に対してＦＭ変調をかけて前記漏れ電波を送信することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記信号処理回路は、前記送信スイッチ又は送信アンプのオンとオフとを交互に切換えて、前記遠距離のターゲットと前記近距離のターゲットとを検出することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項５】
更に、一定の周波数を有する送信信号を出力する送信回路を備え、
前記信号処理回路は、前記送信回路の電源をオフにすることで前記漏れ電波の送信を停止させ、他のレーダ装置による干渉を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記信号処理回路は、前記受信信号から前記遠距離又は前記近距離のターゲットの距離と相対速度とを検出することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項７】
遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路とを備えたレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法において、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換え、オフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法。
【請求項１】
遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、
前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信スイッチとを備え、
前記送信スイッチをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、
前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路と、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換える送信アンプとを備え、
前記送信アンプをオフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
前記送信波の送信をオフにしたとき、前記送信スイッチ又は前記送信アンプからの漏れ信号に対してＦＭ変調をかけて前記漏れ電波を送信することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記信号処理回路は、前記送信スイッチ又は送信アンプのオンとオフとを交互に切換えて、前記遠距離のターゲットと前記近距離のターゲットとを検出することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項５】
更に、一定の周波数を有する送信信号を出力する送信回路を備え、
前記信号処理回路は、前記送信回路の電源をオフにすることで前記漏れ電波の送信を停止させ、他のレーダ装置による干渉を検出することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記信号処理回路は、前記受信信号から前記遠距離又は前記近距離のターゲットの距離と相対速度とを検出することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
【請求項７】
遠距離のターゲットに送信波を送信するとともに前記遠距離のターゲットに対する反射波を受信するアンテナと、前記反射波による受信信号から前記ターゲットを検出する信号処理回路とを備えたレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法において、
前記信号処理回路の制御により、前記送信波の送信のオンとオフを切換え、オフにしたとき前記アンテナから出力される漏れ電波により、近距離のターゲットを前記信号処理回路により検出することを特徴とするレーダ装置の近距離ターゲットの検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−４５９８７（Ｐ２００８−４５９８７Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２１５３７（Ｐ２００６−２２１５３７）
【出願日】平成１８年８月１５日（２００６．８．１５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１５日（２００６．８．１５）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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