レーダ装置
【課題】 送信電磁波の目標物体以外からの反射波の影響を抑え、目標物体の検出性能を高めるレーダ装置を得る。
【解決手段】 第１の変調信号と第２の変調信号を発生する変調信号発生手段と、第１の変調信号を送信電磁波として空間に放射する送信手段と、送信電磁波を受信する受信手段と、受信手段で受信した信号と第２の変調信号の位相変換信号の組み合わせ、または受信手段で受信した信号の位相変換信号と第２の変調信号の組み合わせを入力としてビート信号を出力する検波手段と、ビート信号を元に物体の運動情報を求めるとともに位相制御信号を送信する信号処理手段と、信号処理手段から送信された位相制御信号により、受信手段で受信した信号と第２の変調信号との位相差を制御し、目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力する位相制御手段と、を備える。
【解決手段】 第１の変調信号と第２の変調信号を発生する変調信号発生手段と、第１の変調信号を送信電磁波として空間に放射する送信手段と、送信電磁波を受信する受信手段と、受信手段で受信した信号と第２の変調信号の位相変換信号の組み合わせ、または受信手段で受信した信号の位相変換信号と第２の変調信号の組み合わせを入力としてビート信号を出力する検波手段と、ビート信号を元に物体の運動情報を求めるとともに位相制御信号を送信する信号処理手段と、信号処理手段から送信された位相制御信号により、受信手段で受信した信号と第２の変調信号との位相差を制御し、目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力する位相制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば目標物体との距離や相対速度等を測定するためのレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標物体との距離及び相対速度を測定するためのレーダ装置として、従来図５のような装置が知られている。図５において、１０１は目標物体に対して放射する信号を発生する信号発生器、１０２は信号発生器１０１の出力信号に変調を施すための変調器、１０３は変調器１０２の出力を送信アンテナ１０４と受信ミクサ１０８に分配する電力分配器、１０４は電力分配器１０３により送信用に分配された信号を送信電磁波として空間に放射する送信アンテナ、１０５はレドーム、１０６は目標物体、１０７は目標物体で反射された電磁波を受信信号として受信する受信アンテナ、１０８は電力分配器１０３によりＬＯ用に分配された信号と目標物体１０６からの反射信号とを混合してビート信号を出力する受信ミクサ、１０９は受信ミクサ１０８から出力されたビート信号のうち、不要な周波数成分を除去するフィルタ、１１０はフィルタ１０９を通過したビート信号を増幅する増幅器、１１１は増幅器１１０からの出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１１２はＡ／Ｄ変換器１１１からの出力信号に基づいて、目標物体１０６までの距離及び相対速度を演算する信号処理器である。
【０００３】
次に動作について説明する。信号発生器１０１から出力される信号は変調器１０２により変調が施される。変調器１０２の出力は電力分配器１０３で２分配され、一方は送信アンテナ１０４から送信電磁波として放射される。送信電磁波の一部は目標物体１０６で反射され、受信アンテナ１０７で受信された後、ＲＦ信号として受信ミクサ１０８に入力される。また、電力分配器１０３で分配された信号の他方は、ＬＯ波として受信ミクサ１０８に入力される。
【０００４】
ここで、受信ミクサ１０８の動作について説明する。送信電磁波の角周波数をωとし、受信ミクサ１０８に入力されるＬＯ波をSLO(t)=A*cos(ωt+θ)とする。また目標物体１０６で反射された電磁波の角周波数は、送信電磁波の角周波数に対して目標物体１０６までの距離及び相対速度に応じた角周波数Δωだけシフトするとし、受信ミクサ１０８に入力されるＲＦ信号をSRF(t)=B*cos((ω+Δω)t+ψ)とする。すると、受信ミクサ１０８の出力は以下のように表される。
A*cos(ωt+θ)×B*cos((ω+Δω)t+ψ)
=(AB/2)*{cos((2ω+Δω)t+(θ+ψ)) + cos(Δωt-(θ-ψ))} ・・・式（１）
【０００５】
式（１）の右辺第１項は２ω+Δωの角周波数成分を持ち、これはフィルタ１０９で除去される。一方、右辺第２項はΔωの角周波数成分を持ち、目標物体１０６との距離や相対速度の情報を保持している。これはフィルタ１０９を通過し、増幅器１１０で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１１でデジタル信号に変換された後、信号処理器１２で演算が行われ、目標物体１０６との距離や相対速度が求まる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５６５８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
送信アンテナ１０４から放射される電磁波は、目標物体１０６で反射し受信アンテナ１０７で受信されるが、実際にはそれ以外にも、レドーム１０５等の極近距離反射物からも反射し同様に受信アンテナ１０７で受信される。ところが、レドーム１０５等からの反射波の電力は目標物体１０６からの反射波の電力よりも大きいため、受信ミクサ１０７や増幅器１１０が飽和してしまうという問題がある。また、増幅器１１０で飽和しないように増幅器１１０の利得を下げると、遠方の目標物体を検出できなくなるなどの問題点がある。また、目標物体１０６が近距離にある場合、受信ミクサ１０９の出力であるビート信号において、目標物体１０６によるビート信号の周波数が、レドーム１０５等の極近距離反射物によるビート信号の周波数と近くなることがある。しかしこのとき、レドーム１０５等からのビート信号の周波数スペクトル強度のほうが大きいため、目標物体１０６からのビート信号の周波数スペクトルが隠れてしまい、近距離の目標物体の検出が難しくなるという問題がある。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送信電磁波の目標物体以外からの反射波の影響を抑え、目標物体の検出性能を高めることが可能なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るレーダ装置は、
第１の変調信号と第２の変調信号を発生する変調信号発生手段と、
この変調信号発生手段から出力された前記第１の変調信号を送信電磁波として空間に放射する送信手段と、
この送信手段から放射され、目標物体および目標以外の所定の物体で反射された前記送信電磁波を受信する受信手段と、
この受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号の位相変換信号の組み合わせ、または前記受信手段で受信した信号の位相変換信号と前記第２の変調信号の組み合わせを入力としてビート信号を出力する検波手段と、
この検波手段から出力された前記ビート信号を元に前記物体の運動を示す運動情報を求めるとともに位相制御信号を送信する信号処理手段と、
この信号処理手段から送信された前記位相制御信号により、前記受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号との位相差を制御し、前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような前記位相変換信号を前記検波手段に出力する位相制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、送信電磁波の目標物体以外からの反射波の影響を抑え、目標物体の検出性能を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図
【図２】この発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図
【図３】この発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図
【図４】この発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図
【図５】従来のレーダ装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。１は信号発生器であり、目標物体に対して放射する信号を発生する。２は変調手段である変調器であり、信号発生器１の出力信号に変調を施す。３は分配手段である電力分配器であり、変調器２の出力を後述する送信アンテナ４と移相器１３に分配する。信号発生器１と変調器２と電力分配器３とで変調信号発生手段を構成している。４は送信手段である送信アンテナであり、電力分配器３により送信用に分配された信号を送信電磁波として空間に放射する。５は目標以外の所定の物体であるレドーム、６は目標物体である。７は受信手段である受信アンテナであり、目標物体６およびレドーム５で反射された電磁波を受信信号として受信する。１３は位相制御手段である移相器であり、後述する信号処理器１２からの位相制御信号に基づいて、電力分配器３により受信用に分配された信号の位相を制御する。８は検波手段である受信ミクサであり、受信アンテナ７で受信した信号と移相器１３の出力信号とを混合してビート信号を含む混合信号を出力する。９はフィルタであり、受信ミクサ８から出力された混合信号のうち、不要な周波数成分を除去しビート信号を出力する。１０は増幅器であり、フィルタ９を通過したビート信号を増幅する。１１はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器であり、増幅器１０からの出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。１２は信号処理手段である信号処理器であり、Ａ／Ｄ変換器１１からの出力信号に基づいて目標物体６までの距離や相対速度などを演算する。
【００１３】
次に動作について説明する。信号発生器１から出力される信号は変調器２により変調が施される。変調の方式は、パルス変調、振幅変調、位相変調、周波数変調、およびこれらを組み合わせた種々の変調を用いることができる。変調器２の出力は電力分配器３で２分配され、第１の変調信号である一方の信号は送信アンテナ４から送信電磁波として放射される。送信電磁波の一部は目標物体６で反射され、受信アンテナ７で受信された後、ＲＦ（無線周波数）信号として受信ミクサ８に入力される。また送信電磁波の一部はレドーム５でも反射され、同様に受信アンテナ７で受信された後、ＲＦ信号として受信ミクサ８に入力される。さらに、電力分配器３で分配された第２の変調信号である他方の信号は移相器１３で位相を制御され、位相変換信号としてのＬＯ（局発）波として受信ミクサ８に入力される。
【００１４】
ここで、受信ミクサ８での動作について説明する。送信電磁波の角周波数をωとし、移相器１３から出力され受信ミクサに入力されるＬＯ波をSLO(t)=A*cos(ωt+θ)とする。ここで、tは時間、A、θはＬＯ波の振幅、位相である。レドーム５は極近距離にあり相対速度が０であるため、レドーム５で反射された電磁波の角周波数は変わらずωであるとし、受信ミクサ８に入力されるＲＦ信号をSRF1(t)=B*cos(ωt+φ)とする。ここで、B、φはレドーム５からの反射によるＲＦ信号の振幅、位相である。一方、目標物体６で反射された電磁波の角周波数は、送信電磁波の角周波数に対してΔωだけシフトするとし、受信ミクサ８に入力されるＲＦ信号をSRF2(t)=C*cos((ω+Δω)t+ψ)とする。ここで、C、ψは目標物体６からの反射によるＲＦ信号の振幅、位相である。すると、受信ミクサ８の出力は以下のように表される。
A*cos(ωt+θ)×{B*cos(ωt+φ) + C*cos((ω+Δω)t+ψ)}
=(AB/2)*cos(2ωt+(θ+φ)) + (AB/2)*cos(θ-φ)
+ (AC/2)*cos((2ω+Δω)t+(θ+ψ)) + (AC/2)*cos(Δωt-(θ-ψ)) ・・・式（２）
【００１５】
式（２）の右辺第１項及び第３項は２ω及び２ω+Δωの角周波数成分を持ち、これらはフィルタ９で除去される。
【００１６】
式（２）の右辺第２項はSLO(t)とSRF1(t)の位相差に応じたＤＣ（直流）電圧である。これは不要な成分であり、この電圧の絶対値が大きいと後段の増幅器１０を飽和させたりしてしまう。しかし、信号処理器１２でこのＤＣ電圧を測定しながら、移相器１３に位相制御信号を出力し、θの値をθ＝φ＋90°となるようにフィードバック制御することにより、レドーム５で反射される反射波によるビート信号である右辺第２項を０とすることができる。つまり、レドーム５で反射される反射波の影響を最小にできる。
【００１７】
最後に、式（２）の右辺第４項はΔωの角周波数成分を持ち、目標物体６との距離や相対速度の情報を保持している。レドーム５で反射される反射波の影響が最小のとき、この成分のみがフィルタ９を通過し、増幅器１０で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換された後、信号処理器１２で演算が行われ、目標物体６との距離や相対速度が求まる。
【００１８】
このとき、レドーム５で反射される反射波によるビート信号のＤＣ成分が小さくなっているため、近距離の目標物体６からのビート信号であっても、この不要反射波の影響を受けにくい。
【００１９】
以上のように、実施の形態１によれば、上記のような構成とすることにより、レドーム５等の極近距離からの反射波の影響を最小とすることができるため、増幅器１０の利得を最大にでき、その結果最大検知距離を大きくすることができるという利点を有する。また、送信周波数と受信周波数が近くなるような近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００２０】
なお、実施の形態１では、変調信号発生手段の一部に、信号発生器１と変調器２を組み合わせて用いる構成を示したが、これに限らず、変調器２を外付けせずに信号発生器１自身で変調信号を発生するものを用いても良い。
【００２１】
また、実施の形態１では、目標以外の所定の物体としてレドーム５を挙げ、レドーム５から反射された送信電磁波によるビート信号を打ち消す構成を示したが、本発明はこれに限らず、装置の筐体など、種々の目標以外の所定の物体からの反射によるビート信号を打ち消すことができる。この場合にも本実施例の効果を同様に得ることができる。
【００２２】
さらに、実施の形態１では、図１のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の代わりにダイレクト・デジタル・シンセサイザ（Direct Digital Synthesizer、以下ＤＤＳという）を接続してもよい。ＤＤＳは外部からの設定データにより、出力の位相を入力するデジタル制御信号のクロックのタイミングで素早く変化させることができる。よって、ＤＤＳを移相器１３の代わりに接続し、信号処理器１２から位相制御用の設定データを出力することにより、受信ミクサのＬＯ波の位相を制御することができるため、本実施例の同様の効果が得られる。さらに、ＤＤＳはデジタル信号を用いて制御されるので、信号処理器１２から出力されるデジタル信号に対して相性が良く、制御信号に対して特段の変換回路などを必要としない。
【００２３】
また、電力分配器３と送信アンテナ４との間に周波数変換手段としてＮ次の逓倍器（Ｎは２以上の整数）を接続し、受信ミクサ８の代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを検波手段として用いても良い。Ｎ次の値としては、２次や４次のものなどを用いることができる。この場合、信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数が、送信電磁波の周波数の１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、送信電磁波の周波数がミリ波帯などの高周波帯となる場合においては信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。
【００２４】
もしくは、逓倍器は用いず、電力分配器３と移相器１３との間に周波数変換手段としてＮ次の分周器（Ｎは２以上の整数）を接続し、受信ミクサ８の代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを用いることもできる。この場合も、移相器１３の動作周波数が、送信電磁波の周波数の１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。
【００２５】
さらに、実施の形態１では、図１のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の位置は、電力分配器３と送信アンテナ４との間にあってもよく、また、受信アンテナ７と受信ミクサ８の間にあってもよい。すなわち移相器１３は、受信ミクサ８におけるＲＦ信号とＬＯ波との位相差を制御できる位置にあればどこでもよく、同様の効果が得られる。このとき、移相器１３に代えてＤＤＳを接続してもよいことは言うまでもない。
【００２６】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１７は２周波信号発生器であり、目標物体に対して放射する周波数foの信号とその１／Ｎの周波数である周波数fo／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の信号を異なる端子から出力する。１８は変調器であり、２周波信号発生器１７から出力される周波数foの信号に変調を施す。１９は変調器であり、２周波信号発生器１７から出力される周波数fo／Ｎの信号に変調を施す。２周波信号発生器１７と変調器１８、１９とで変調信号発生手段を構成している。このとき、変調器１８からは第１の変調信号が出力し、変調器１９からは第２の変調信号が出力する。２０は位相制御手段である移相器であり、信号処理手段である信号処理器１２からの位相制御信号に基づいて、変調器１９の出力信号の位相を制御し、後述するＮ次の高調波形受信ミクサ２１へ位相変換信号としてのＬＯ波として出力する。２１は検波手段であるＮ次の高調波形受信ミクサであり、受信アンテナ７で受信した信号と移相器２０の出力である周波数fo／Ｎの信号とを混合してビート信号を出力する。
【００２７】
Ｎ次の値としては、２次や４次のものなどを用いることができる。
【００２８】
図２において、検波手段であるＮ次の高調波形受信ミクサ２１では、入力するＲＦ信号と、入力するＬＯ波のＮ次高調波とのビート信号が出力する。よって、不要成分として、入力するＲＦ信号とＬＯ波のＮ次高調波との位相差に応じたＤＣ電圧成分が同時に発生する。したがって、実施の形態１と同様に、このＤＣ電圧を信号処理器１２で測定しながら、移相器１３に位相制御信号を出力し、ＤＣ電圧が０となるようにフィードバック制御することができる。つまり、レドーム５で反射される反射波の影響を最小にでき、その結果目標物体６の最大検知距離を大きくすることができるとともに、近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００２９】
また、実施の形態２によれば、２周波信号発生器１７およびＮ次の高調波形受信ミクサ２１を組み合わせて適用することにより、電力分配器３を削減でき、また変調器１９、移相器２０の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯においては変調器１９、移相器２０の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。
【００３０】
さらに、実施の形態２では、図２のように変調器１９とＮ次の高調波形受信ミクサ２１との間に移相器２０を接続する例を示したが、移相器２０の位置は、変調器１８と送信アンテナ４との間にあってもよく、また、受信アンテナ７とＮ次の高調波形受信ミクサ２１の間にあってもよい。すなわち移相器２０は、Ｎ次の高調波形受信ミクサ２１におけるＲＦ信号とＬＯ波のＮ次高調波との位相差を制御できる位置にあればどこでもよく、実施の形態２と同様の効果が得られる。このとき、移相器２０に代えてＤＤＳを接続してもよいことは言うまでもない。
【００３１】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１４は移相器であり、信号処理器１２からの位相制御信号に基づいて、電力分配器３により受信用に分配された信号の位相を制御する。１５は振幅制御手段である増幅器であり、信号処理器１２からの振幅制御信号に基づいて、移相器１４の出力を増幅する。図３では、移相器１４と増幅器１５とで位相制御手段を構成している。１６は合成器であり、受信アンテナ７で受信した信号と、増幅器１５の出力とを合成する。図３においては、合成器１６と受信ミクサ８とを合わせて検波手段を構成している。
【００３２】
次に動作について説明する。信号発生器１から出力される信号は変調器２により変調が施される。変調器２の出力は電力分配器３で３分配され、そのうち第１の変調信号である１つ目の信号は送信アンテナ４から送信電磁波として放射される。送信電磁波の一部は、目標物体６で反射され受信アンテナ７で受信された後、合成器１６に入力される。また送信電磁波の一部は、レドーム５で反射され受信アンテナ７で受信された後、やはり合成器１６に入力される。一方、電力分配器３で分配された信号のうち第２の変調信号である２つ目の信号は、移相器１４で位相を制御され、さらに増幅器１５で振幅を制御された後、位相変換信号として合成器１６に入力される。電力分配器３で分配された信号のうち３つ目の信号は、ＬＯ波として受信ミクサ８に入力される。
【００３３】
増幅器１５から出力され合成器１６に入力される位相変換信号の振幅及び位相は、レドーム５で反射され合成器１６に入力される信号を打ち消すように、信号処理器１２から出力される振幅制御信号及び位相制御信号によって制御される。すなわち、増幅器１５からは、レドーム５で反射され合成器１６に入力される信号と同じ振幅で位相差が１８０°の位相変換信号が出力される。
【００３４】
その結果、合成器１６からは目標物体６から反射された信号のみがＲＦ信号として出力される。受信ミクサ８において、このＲＦ信号は電力分配器３で分配されたＬＯ波と混合され、ビート信号を含む混合信号が出力される。この混合信号のうち、高調波成分はフィルタ９で除去され、目標物体６との距離や相対速度の情報を保持している残りの成分のみが、ビート信号としてフィルタ９を通過し、増幅器１０で増幅される。さらに、このビート信号はＡ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換された後、信号処理器１２で演算が行われ、目標物体６との距離や相対速度が求まる。
【００３５】
以上のように、実施の形態３によれば、上記のような構成とすることにより、レドーム５等の極近距離からの反射波の影響を最小とすることができるため、増幅器１０の利得を最大にでき、その結果最大検知距離を大きくすることができるという利点を有する。また、送信周波数と受信周波数が近くなるような近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００３６】
なお、受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを検波手段として用い、電力分配器３を用いて受信ミクサ８、移相器１４、送信アンテナ４へ分配する代わりに、まず電力分配器を用いて２分配し、一方をＮ次の高調波形受信ミクサへ出力した後、他方の出力を周波数変換手段であるＮ次の逓倍器を用いて逓倍し、Ｎ次の逓倍器の出力をさらに電力分配器を用いて２分配し、一方を送信アンテナ４へ、他方を移相器１４へ出力してもよい。この場合、信号発生器１と変調器２の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯においては信号発生器１と変調器２の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。もしくは、同様に受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを用いるとともに、電力分配器３とＮ次の高調波形受信ミクサとの間に周波数変換手段であるＮ次の分周器を接続して、ＬＯ波の信号をＮ分周する構成とすることもできる。この場合でも同様の効果が得られる。
【００３７】
また、実施の形態３では、電力分配器３で分配された信号のうち２つ目の信号を、移相器１４で位相制御し、増幅器１５で振幅制御しているが、増幅器１５を用いずに移相器１４で位相制御のみを行う構成とすることもできる。この場合でも、合成器１６に入力される２つの信号の位相差が１８０°となるようにすることで、不要波の振幅を小さくするように打ち消すことができるので、本実施例の効果が得られる。
【００３８】
さらに、増幅器１５の代わりに、減衰器を用いたり、増幅器１５と減衰器とを組み合わせて用いることなどにより信号の振幅制御を行うこともできる。
【００３９】
加えて、実施の形態３では、電力分配器３で分配された信号のうち３つ目の信号をＬＯ波として受信ミクサ８に入力する構成を示しているが、これに限らず、図示した信号発生器１とは異なる信号発生器を新たに設けて、この信号発生器から発生した信号を、ＬＯ波として受信ミクサ８に入力する構成としても良い。この場合でも本実施例の効果が同様に得られる。
【００４０】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図であり、図１と図３の構成を組み合わせた構成となっている。
【００４１】
動作についても実施の形態１で説明したものと実施の形態３で説明したものを組み合わせたものとなっている。すなわち、レドーム５で反射され受信アンテナ７で受信された信号は、まず移相器１４、増幅器１５、合成器１６により、振幅が等しく位相差が１８０°の位相変換信号と合成され、その大部分が打ち消される。次に、打ち消すことができなかった残りについては、受信ミクサ８のＬＯ波との位相差が９０°となるよう、移相器１３を用いて位相変換信号としてのＬＯ波の位相を制御することにより、受信ミクサ８の出力であるビート信号のＤＣ成分を０にする。その結果、信号処理器１２には目標物体６との距離や相対速度の情報を保持している成分のみが入力され、演算により目標物体６との距離や相対速度が求まる。
【００４２】
以上のように、実施の形態４によれば、上記のような構成とすることにより、レドーム５等の極近距離からの反射波の影響を最小とすることができるため、増幅器１０の利得を最大にでき、その結果最大検知距離を大きくすることができるという利点を有する。また、送信周波数と受信周波数が近くなるような近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００４３】
なお、実施の形態４では、図４のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の代わりにＤＤＳを接続しても同様の効果が得られる。
【００４４】
また、実施の形態４では、図４のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の位置は、電力分配器３と送信アンテナ４との間にあってもよく、また、受信アンテナ７と合成器１６の間、さらに、合成器１６と受信ミクサ８の間にあってもよい。すなわち移相器１３は、受信ミクサ８におけるＲＦ信号とＬＯ波との位相差を制御できる位置にあればどこでもよく、本実施例の同様の効果が得られる。このとき、移相器１３に代えてＤＤＳを接続してもよいことは言うまでもない。
【００４５】
さらに、受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを検波手段として用い、電力分配器３を用いて移相器１３、移相器１４、送信アンテナ４へ分配する代わりに、まず電力分配器を用いて２分配し、一方を移相器１３へ出力した後、他方の出力をＮ次の逓倍器を用いて逓倍し、Ｎ次の逓倍器の出力をさらに電力分配器を用いて２分配し、一方を送信アンテナ４へ、他方を移相器１４へ出力してもよい。この場合、信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯においては信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。
【００４６】
もしくは、受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを用いるともに、電力分配器３と移相器１３との間にＮ次の分周器を接続して、信号をＮ分周する構成とすることもできる。この場合、移相器１３の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となるとともに、本実施例の同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 信号発生器
２ 変調器
３ 電力分配器
４ 送信アンテナ
５ レドーム
６ 目標物体
７ 受信アンテナ
８ 受信ミクサ
１２ 信号処理器
１３ 移相器
１４ 移相器
１５ 増幅器
１６ 合成器
１７ ２周波信号発生器
１８ 変調器
１９ 変調器
２０ 移相器
２１ Ｎ次の高調波形受信ミクサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば目標物体との距離や相対速度等を測定するためのレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
目標物体との距離及び相対速度を測定するためのレーダ装置として、従来図５のような装置が知られている。図５において、１０１は目標物体に対して放射する信号を発生する信号発生器、１０２は信号発生器１０１の出力信号に変調を施すための変調器、１０３は変調器１０２の出力を送信アンテナ１０４と受信ミクサ１０８に分配する電力分配器、１０４は電力分配器１０３により送信用に分配された信号を送信電磁波として空間に放射する送信アンテナ、１０５はレドーム、１０６は目標物体、１０７は目標物体で反射された電磁波を受信信号として受信する受信アンテナ、１０８は電力分配器１０３によりＬＯ用に分配された信号と目標物体１０６からの反射信号とを混合してビート信号を出力する受信ミクサ、１０９は受信ミクサ１０８から出力されたビート信号のうち、不要な周波数成分を除去するフィルタ、１１０はフィルタ１０９を通過したビート信号を増幅する増幅器、１１１は増幅器１１０からの出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１１２はＡ／Ｄ変換器１１１からの出力信号に基づいて、目標物体１０６までの距離及び相対速度を演算する信号処理器である。
【０００３】
次に動作について説明する。信号発生器１０１から出力される信号は変調器１０２により変調が施される。変調器１０２の出力は電力分配器１０３で２分配され、一方は送信アンテナ１０４から送信電磁波として放射される。送信電磁波の一部は目標物体１０６で反射され、受信アンテナ１０７で受信された後、ＲＦ信号として受信ミクサ１０８に入力される。また、電力分配器１０３で分配された信号の他方は、ＬＯ波として受信ミクサ１０８に入力される。
【０００４】
ここで、受信ミクサ１０８の動作について説明する。送信電磁波の角周波数をωとし、受信ミクサ１０８に入力されるＬＯ波をSLO(t)=A*cos(ωt+θ)とする。また目標物体１０６で反射された電磁波の角周波数は、送信電磁波の角周波数に対して目標物体１０６までの距離及び相対速度に応じた角周波数Δωだけシフトするとし、受信ミクサ１０８に入力されるＲＦ信号をSRF(t)=B*cos((ω+Δω)t+ψ)とする。すると、受信ミクサ１０８の出力は以下のように表される。
A*cos(ωt+θ)×B*cos((ω+Δω)t+ψ)
=(AB/2)*{cos((2ω+Δω)t+(θ+ψ)) + cos(Δωt-(θ-ψ))} ・・・式（１）
【０００５】
式（１）の右辺第１項は２ω+Δωの角周波数成分を持ち、これはフィルタ１０９で除去される。一方、右辺第２項はΔωの角周波数成分を持ち、目標物体１０６との距離や相対速度の情報を保持している。これはフィルタ１０９を通過し、増幅器１１０で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１１でデジタル信号に変換された後、信号処理器１２で演算が行われ、目標物体１０６との距離や相対速度が求まる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５６５８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
送信アンテナ１０４から放射される電磁波は、目標物体１０６で反射し受信アンテナ１０７で受信されるが、実際にはそれ以外にも、レドーム１０５等の極近距離反射物からも反射し同様に受信アンテナ１０７で受信される。ところが、レドーム１０５等からの反射波の電力は目標物体１０６からの反射波の電力よりも大きいため、受信ミクサ１０７や増幅器１１０が飽和してしまうという問題がある。また、増幅器１１０で飽和しないように増幅器１１０の利得を下げると、遠方の目標物体を検出できなくなるなどの問題点がある。また、目標物体１０６が近距離にある場合、受信ミクサ１０９の出力であるビート信号において、目標物体１０６によるビート信号の周波数が、レドーム１０５等の極近距離反射物によるビート信号の周波数と近くなることがある。しかしこのとき、レドーム１０５等からのビート信号の周波数スペクトル強度のほうが大きいため、目標物体１０６からのビート信号の周波数スペクトルが隠れてしまい、近距離の目標物体の検出が難しくなるという問題がある。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、送信電磁波の目標物体以外からの反射波の影響を抑え、目標物体の検出性能を高めることが可能なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るレーダ装置は、
第１の変調信号と第２の変調信号を発生する変調信号発生手段と、
この変調信号発生手段から出力された前記第１の変調信号を送信電磁波として空間に放射する送信手段と、
この送信手段から放射され、目標物体および目標以外の所定の物体で反射された前記送信電磁波を受信する受信手段と、
この受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号の位相変換信号の組み合わせ、または前記受信手段で受信した信号の位相変換信号と前記第２の変調信号の組み合わせを入力としてビート信号を出力する検波手段と、
この検波手段から出力された前記ビート信号を元に前記物体の運動を示す運動情報を求めるとともに位相制御信号を送信する信号処理手段と、
この信号処理手段から送信された前記位相制御信号により、前記受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号との位相差を制御し、前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような前記位相変換信号を前記検波手段に出力する位相制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、送信電磁波の目標物体以外からの反射波の影響を抑え、目標物体の検出性能を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図
【図２】この発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図
【図３】この発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図
【図４】この発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図
【図５】従来のレーダ装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ装置を示す構成図である。１は信号発生器であり、目標物体に対して放射する信号を発生する。２は変調手段である変調器であり、信号発生器１の出力信号に変調を施す。３は分配手段である電力分配器であり、変調器２の出力を後述する送信アンテナ４と移相器１３に分配する。信号発生器１と変調器２と電力分配器３とで変調信号発生手段を構成している。４は送信手段である送信アンテナであり、電力分配器３により送信用に分配された信号を送信電磁波として空間に放射する。５は目標以外の所定の物体であるレドーム、６は目標物体である。７は受信手段である受信アンテナであり、目標物体６およびレドーム５で反射された電磁波を受信信号として受信する。１３は位相制御手段である移相器であり、後述する信号処理器１２からの位相制御信号に基づいて、電力分配器３により受信用に分配された信号の位相を制御する。８は検波手段である受信ミクサであり、受信アンテナ７で受信した信号と移相器１３の出力信号とを混合してビート信号を含む混合信号を出力する。９はフィルタであり、受信ミクサ８から出力された混合信号のうち、不要な周波数成分を除去しビート信号を出力する。１０は増幅器であり、フィルタ９を通過したビート信号を増幅する。１１はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器であり、増幅器１０からの出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。１２は信号処理手段である信号処理器であり、Ａ／Ｄ変換器１１からの出力信号に基づいて目標物体６までの距離や相対速度などを演算する。
【００１３】
次に動作について説明する。信号発生器１から出力される信号は変調器２により変調が施される。変調の方式は、パルス変調、振幅変調、位相変調、周波数変調、およびこれらを組み合わせた種々の変調を用いることができる。変調器２の出力は電力分配器３で２分配され、第１の変調信号である一方の信号は送信アンテナ４から送信電磁波として放射される。送信電磁波の一部は目標物体６で反射され、受信アンテナ７で受信された後、ＲＦ（無線周波数）信号として受信ミクサ８に入力される。また送信電磁波の一部はレドーム５でも反射され、同様に受信アンテナ７で受信された後、ＲＦ信号として受信ミクサ８に入力される。さらに、電力分配器３で分配された第２の変調信号である他方の信号は移相器１３で位相を制御され、位相変換信号としてのＬＯ（局発）波として受信ミクサ８に入力される。
【００１４】
ここで、受信ミクサ８での動作について説明する。送信電磁波の角周波数をωとし、移相器１３から出力され受信ミクサに入力されるＬＯ波をSLO(t)=A*cos(ωt+θ)とする。ここで、tは時間、A、θはＬＯ波の振幅、位相である。レドーム５は極近距離にあり相対速度が０であるため、レドーム５で反射された電磁波の角周波数は変わらずωであるとし、受信ミクサ８に入力されるＲＦ信号をSRF1(t)=B*cos(ωt+φ)とする。ここで、B、φはレドーム５からの反射によるＲＦ信号の振幅、位相である。一方、目標物体６で反射された電磁波の角周波数は、送信電磁波の角周波数に対してΔωだけシフトするとし、受信ミクサ８に入力されるＲＦ信号をSRF2(t)=C*cos((ω+Δω)t+ψ)とする。ここで、C、ψは目標物体６からの反射によるＲＦ信号の振幅、位相である。すると、受信ミクサ８の出力は以下のように表される。
A*cos(ωt+θ)×{B*cos(ωt+φ) + C*cos((ω+Δω)t+ψ)}
=(AB/2)*cos(2ωt+(θ+φ)) + (AB/2)*cos(θ-φ)
+ (AC/2)*cos((2ω+Δω)t+(θ+ψ)) + (AC/2)*cos(Δωt-(θ-ψ)) ・・・式（２）
【００１５】
式（２）の右辺第１項及び第３項は２ω及び２ω+Δωの角周波数成分を持ち、これらはフィルタ９で除去される。
【００１６】
式（２）の右辺第２項はSLO(t)とSRF1(t)の位相差に応じたＤＣ（直流）電圧である。これは不要な成分であり、この電圧の絶対値が大きいと後段の増幅器１０を飽和させたりしてしまう。しかし、信号処理器１２でこのＤＣ電圧を測定しながら、移相器１３に位相制御信号を出力し、θの値をθ＝φ＋90°となるようにフィードバック制御することにより、レドーム５で反射される反射波によるビート信号である右辺第２項を０とすることができる。つまり、レドーム５で反射される反射波の影響を最小にできる。
【００１７】
最後に、式（２）の右辺第４項はΔωの角周波数成分を持ち、目標物体６との距離や相対速度の情報を保持している。レドーム５で反射される反射波の影響が最小のとき、この成分のみがフィルタ９を通過し、増幅器１０で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換された後、信号処理器１２で演算が行われ、目標物体６との距離や相対速度が求まる。
【００１８】
このとき、レドーム５で反射される反射波によるビート信号のＤＣ成分が小さくなっているため、近距離の目標物体６からのビート信号であっても、この不要反射波の影響を受けにくい。
【００１９】
以上のように、実施の形態１によれば、上記のような構成とすることにより、レドーム５等の極近距離からの反射波の影響を最小とすることができるため、増幅器１０の利得を最大にでき、その結果最大検知距離を大きくすることができるという利点を有する。また、送信周波数と受信周波数が近くなるような近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００２０】
なお、実施の形態１では、変調信号発生手段の一部に、信号発生器１と変調器２を組み合わせて用いる構成を示したが、これに限らず、変調器２を外付けせずに信号発生器１自身で変調信号を発生するものを用いても良い。
【００２１】
また、実施の形態１では、目標以外の所定の物体としてレドーム５を挙げ、レドーム５から反射された送信電磁波によるビート信号を打ち消す構成を示したが、本発明はこれに限らず、装置の筐体など、種々の目標以外の所定の物体からの反射によるビート信号を打ち消すことができる。この場合にも本実施例の効果を同様に得ることができる。
【００２２】
さらに、実施の形態１では、図１のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の代わりにダイレクト・デジタル・シンセサイザ（Direct Digital Synthesizer、以下ＤＤＳという）を接続してもよい。ＤＤＳは外部からの設定データにより、出力の位相を入力するデジタル制御信号のクロックのタイミングで素早く変化させることができる。よって、ＤＤＳを移相器１３の代わりに接続し、信号処理器１２から位相制御用の設定データを出力することにより、受信ミクサのＬＯ波の位相を制御することができるため、本実施例の同様の効果が得られる。さらに、ＤＤＳはデジタル信号を用いて制御されるので、信号処理器１２から出力されるデジタル信号に対して相性が良く、制御信号に対して特段の変換回路などを必要としない。
【００２３】
また、電力分配器３と送信アンテナ４との間に周波数変換手段としてＮ次の逓倍器（Ｎは２以上の整数）を接続し、受信ミクサ８の代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを検波手段として用いても良い。Ｎ次の値としては、２次や４次のものなどを用いることができる。この場合、信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数が、送信電磁波の周波数の１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、送信電磁波の周波数がミリ波帯などの高周波帯となる場合においては信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。
【００２４】
もしくは、逓倍器は用いず、電力分配器３と移相器１３との間に周波数変換手段としてＮ次の分周器（Ｎは２以上の整数）を接続し、受信ミクサ８の代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを用いることもできる。この場合も、移相器１３の動作周波数が、送信電磁波の周波数の１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。
【００２５】
さらに、実施の形態１では、図１のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の位置は、電力分配器３と送信アンテナ４との間にあってもよく、また、受信アンテナ７と受信ミクサ８の間にあってもよい。すなわち移相器１３は、受信ミクサ８におけるＲＦ信号とＬＯ波との位相差を制御できる位置にあればどこでもよく、同様の効果が得られる。このとき、移相器１３に代えてＤＤＳを接続してもよいことは言うまでもない。
【００２６】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１７は２周波信号発生器であり、目標物体に対して放射する周波数foの信号とその１／Ｎの周波数である周波数fo／Ｎ（Ｎは２以上の整数）の信号を異なる端子から出力する。１８は変調器であり、２周波信号発生器１７から出力される周波数foの信号に変調を施す。１９は変調器であり、２周波信号発生器１７から出力される周波数fo／Ｎの信号に変調を施す。２周波信号発生器１７と変調器１８、１９とで変調信号発生手段を構成している。このとき、変調器１８からは第１の変調信号が出力し、変調器１９からは第２の変調信号が出力する。２０は位相制御手段である移相器であり、信号処理手段である信号処理器１２からの位相制御信号に基づいて、変調器１９の出力信号の位相を制御し、後述するＮ次の高調波形受信ミクサ２１へ位相変換信号としてのＬＯ波として出力する。２１は検波手段であるＮ次の高調波形受信ミクサであり、受信アンテナ７で受信した信号と移相器２０の出力である周波数fo／Ｎの信号とを混合してビート信号を出力する。
【００２７】
Ｎ次の値としては、２次や４次のものなどを用いることができる。
【００２８】
図２において、検波手段であるＮ次の高調波形受信ミクサ２１では、入力するＲＦ信号と、入力するＬＯ波のＮ次高調波とのビート信号が出力する。よって、不要成分として、入力するＲＦ信号とＬＯ波のＮ次高調波との位相差に応じたＤＣ電圧成分が同時に発生する。したがって、実施の形態１と同様に、このＤＣ電圧を信号処理器１２で測定しながら、移相器１３に位相制御信号を出力し、ＤＣ電圧が０となるようにフィードバック制御することができる。つまり、レドーム５で反射される反射波の影響を最小にでき、その結果目標物体６の最大検知距離を大きくすることができるとともに、近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００２９】
また、実施の形態２によれば、２周波信号発生器１７およびＮ次の高調波形受信ミクサ２１を組み合わせて適用することにより、電力分配器３を削減でき、また変調器１９、移相器２０の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯においては変調器１９、移相器２０の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。
【００３０】
さらに、実施の形態２では、図２のように変調器１９とＮ次の高調波形受信ミクサ２１との間に移相器２０を接続する例を示したが、移相器２０の位置は、変調器１８と送信アンテナ４との間にあってもよく、また、受信アンテナ７とＮ次の高調波形受信ミクサ２１の間にあってもよい。すなわち移相器２０は、Ｎ次の高調波形受信ミクサ２１におけるＲＦ信号とＬＯ波のＮ次高調波との位相差を制御できる位置にあればどこでもよく、実施の形態２と同様の効果が得られる。このとき、移相器２０に代えてＤＤＳを接続してもよいことは言うまでもない。
【００３１】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３によるレーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１４は移相器であり、信号処理器１２からの位相制御信号に基づいて、電力分配器３により受信用に分配された信号の位相を制御する。１５は振幅制御手段である増幅器であり、信号処理器１２からの振幅制御信号に基づいて、移相器１４の出力を増幅する。図３では、移相器１４と増幅器１５とで位相制御手段を構成している。１６は合成器であり、受信アンテナ７で受信した信号と、増幅器１５の出力とを合成する。図３においては、合成器１６と受信ミクサ８とを合わせて検波手段を構成している。
【００３２】
次に動作について説明する。信号発生器１から出力される信号は変調器２により変調が施される。変調器２の出力は電力分配器３で３分配され、そのうち第１の変調信号である１つ目の信号は送信アンテナ４から送信電磁波として放射される。送信電磁波の一部は、目標物体６で反射され受信アンテナ７で受信された後、合成器１６に入力される。また送信電磁波の一部は、レドーム５で反射され受信アンテナ７で受信された後、やはり合成器１６に入力される。一方、電力分配器３で分配された信号のうち第２の変調信号である２つ目の信号は、移相器１４で位相を制御され、さらに増幅器１５で振幅を制御された後、位相変換信号として合成器１６に入力される。電力分配器３で分配された信号のうち３つ目の信号は、ＬＯ波として受信ミクサ８に入力される。
【００３３】
増幅器１５から出力され合成器１６に入力される位相変換信号の振幅及び位相は、レドーム５で反射され合成器１６に入力される信号を打ち消すように、信号処理器１２から出力される振幅制御信号及び位相制御信号によって制御される。すなわち、増幅器１５からは、レドーム５で反射され合成器１６に入力される信号と同じ振幅で位相差が１８０°の位相変換信号が出力される。
【００３４】
その結果、合成器１６からは目標物体６から反射された信号のみがＲＦ信号として出力される。受信ミクサ８において、このＲＦ信号は電力分配器３で分配されたＬＯ波と混合され、ビート信号を含む混合信号が出力される。この混合信号のうち、高調波成分はフィルタ９で除去され、目標物体６との距離や相対速度の情報を保持している残りの成分のみが、ビート信号としてフィルタ９を通過し、増幅器１０で増幅される。さらに、このビート信号はＡ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換された後、信号処理器１２で演算が行われ、目標物体６との距離や相対速度が求まる。
【００３５】
以上のように、実施の形態３によれば、上記のような構成とすることにより、レドーム５等の極近距離からの反射波の影響を最小とすることができるため、増幅器１０の利得を最大にでき、その結果最大検知距離を大きくすることができるという利点を有する。また、送信周波数と受信周波数が近くなるような近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００３６】
なお、受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを検波手段として用い、電力分配器３を用いて受信ミクサ８、移相器１４、送信アンテナ４へ分配する代わりに、まず電力分配器を用いて２分配し、一方をＮ次の高調波形受信ミクサへ出力した後、他方の出力を周波数変換手段であるＮ次の逓倍器を用いて逓倍し、Ｎ次の逓倍器の出力をさらに電力分配器を用いて２分配し、一方を送信アンテナ４へ、他方を移相器１４へ出力してもよい。この場合、信号発生器１と変調器２の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯においては信号発生器１と変調器２の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。もしくは、同様に受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを用いるとともに、電力分配器３とＮ次の高調波形受信ミクサとの間に周波数変換手段であるＮ次の分周器を接続して、ＬＯ波の信号をＮ分周する構成とすることもできる。この場合でも同様の効果が得られる。
【００３７】
また、実施の形態３では、電力分配器３で分配された信号のうち２つ目の信号を、移相器１４で位相制御し、増幅器１５で振幅制御しているが、増幅器１５を用いずに移相器１４で位相制御のみを行う構成とすることもできる。この場合でも、合成器１６に入力される２つの信号の位相差が１８０°となるようにすることで、不要波の振幅を小さくするように打ち消すことができるので、本実施例の効果が得られる。
【００３８】
さらに、増幅器１５の代わりに、減衰器を用いたり、増幅器１５と減衰器とを組み合わせて用いることなどにより信号の振幅制御を行うこともできる。
【００３９】
加えて、実施の形態３では、電力分配器３で分配された信号のうち３つ目の信号をＬＯ波として受信ミクサ８に入力する構成を示しているが、これに限らず、図示した信号発生器１とは異なる信号発生器を新たに設けて、この信号発生器から発生した信号を、ＬＯ波として受信ミクサ８に入力する構成としても良い。この場合でも本実施例の効果が同様に得られる。
【００４０】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４によるレーダ装置を示す構成図であり、図１と図３の構成を組み合わせた構成となっている。
【００４１】
動作についても実施の形態１で説明したものと実施の形態３で説明したものを組み合わせたものとなっている。すなわち、レドーム５で反射され受信アンテナ７で受信された信号は、まず移相器１４、増幅器１５、合成器１６により、振幅が等しく位相差が１８０°の位相変換信号と合成され、その大部分が打ち消される。次に、打ち消すことができなかった残りについては、受信ミクサ８のＬＯ波との位相差が９０°となるよう、移相器１３を用いて位相変換信号としてのＬＯ波の位相を制御することにより、受信ミクサ８の出力であるビート信号のＤＣ成分を０にする。その結果、信号処理器１２には目標物体６との距離や相対速度の情報を保持している成分のみが入力され、演算により目標物体６との距離や相対速度が求まる。
【００４２】
以上のように、実施の形態４によれば、上記のような構成とすることにより、レドーム５等の極近距離からの反射波の影響を最小とすることができるため、増幅器１０の利得を最大にでき、その結果最大検知距離を大きくすることができるという利点を有する。また、送信周波数と受信周波数が近くなるような近距離でも目標物体６を正確に検知することができるという利点を有する。
【００４３】
なお、実施の形態４では、図４のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の代わりにＤＤＳを接続しても同様の効果が得られる。
【００４４】
また、実施の形態４では、図４のように電力分配器３と受信ミクサ８との間に移相器１３を接続する例を示したが、移相器１３の位置は、電力分配器３と送信アンテナ４との間にあってもよく、また、受信アンテナ７と合成器１６の間、さらに、合成器１６と受信ミクサ８の間にあってもよい。すなわち移相器１３は、受信ミクサ８におけるＲＦ信号とＬＯ波との位相差を制御できる位置にあればどこでもよく、本実施例の同様の効果が得られる。このとき、移相器１３に代えてＤＤＳを接続してもよいことは言うまでもない。
【００４５】
さらに、受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを検波手段として用い、電力分配器３を用いて移相器１３、移相器１４、送信アンテナ４へ分配する代わりに、まず電力分配器を用いて２分配し、一方を移相器１３へ出力した後、他方の出力をＮ次の逓倍器を用いて逓倍し、Ｎ次の逓倍器の出力をさらに電力分配器を用いて２分配し、一方を送信アンテナ４へ、他方を移相器１４へ出力してもよい。この場合、信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯においては信号発生器１、変調器２、移相器１３の動作周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。
【００４６】
もしくは、受信ミクサ８を用いる代わりにＮ次の高調波形受信ミクサを用いるともに、電力分配器３と移相器１３との間にＮ次の分周器を接続して、信号をＮ分周する構成とすることもできる。この場合、移相器１３の動作周波数が１／Ｎで済むため、装置の簡素化が可能となるとともに、本実施例の同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 信号発生器
２ 変調器
３ 電力分配器
４ 送信アンテナ
５ レドーム
６ 目標物体
７ 受信アンテナ
８ 受信ミクサ
１２ 信号処理器
１３ 移相器
１４ 移相器
１５ 増幅器
１６ 合成器
１７ ２周波信号発生器
１８ 変調器
１９ 変調器
２０ 移相器
２１ Ｎ次の高調波形受信ミクサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の変調信号と第２の変調信号を発生する変調信号発生手段と、
この変調信号発生手段から出力された前記第１の変調信号を送信電磁波として空間に放射する送信手段と、
この送信手段から放射され、目標物体および目標以外の所定の物体で反射された前記送信電磁波を受信する受信手段と、
この受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号の位相変換信号の組み合わせ、または前記受信手段で受信した信号の位相変換信号と前記第２の変調信号の組み合わせを入力としてビート信号を出力する検波手段と、
この検波手段から出力された前記ビート信号を元に前記物体の運動を示す運動情報を求めるとともに位相制御信号を送信する信号処理手段と、
この信号処理手段から送信された前記位相制御信号により、前記受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号との位相差を制御し、前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような前記位相変換信号を前記検波手段に出力する位相制御手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
変調信号発生手段は、
信号発生器と、
この信号発生器から出力された信号を変調する変調器と、
この変調器により変調された信号を分配し、変調された第１及び第２の変調信号として出力する電力分配器と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
第１の変調信号の周波数は、第２の変調信号の周波数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
位相制御手段は、
信号処理手段から送信された位相制御信号により、
目標以外の所定の物体で反射し受信手段で受信した信号と第２の変調信号との位相差が９０°になるよう制御し、
前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のレーダ装置。
【請求項５】
位相制御手段は、
信号処理手段から送信された位相制御信号により、
目標以外の所定の物体で反射し受信手段で受信した信号と第２の変調信号との位相差が１８０°になるよう制御し、
前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
位相制御手段は、移相器及び振幅制御手段を有し、
移相器による位相制御に加え、振幅制御手段による振幅制御を行うことにより、目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のレーダ装置。
【請求項１】
第１の変調信号と第２の変調信号を発生する変調信号発生手段と、
この変調信号発生手段から出力された前記第１の変調信号を送信電磁波として空間に放射する送信手段と、
この送信手段から放射され、目標物体および目標以外の所定の物体で反射された前記送信電磁波を受信する受信手段と、
この受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号の位相変換信号の組み合わせ、または前記受信手段で受信した信号の位相変換信号と前記第２の変調信号の組み合わせを入力としてビート信号を出力する検波手段と、
この検波手段から出力された前記ビート信号を元に前記物体の運動を示す運動情報を求めるとともに位相制御信号を送信する信号処理手段と、
この信号処理手段から送信された前記位相制御信号により、前記受信手段で受信した信号と前記第２の変調信号との位相差を制御し、前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような前記位相変換信号を前記検波手段に出力する位相制御手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
変調信号発生手段は、
信号発生器と、
この信号発生器から出力された信号を変調する変調器と、
この変調器により変調された信号を分配し、変調された第１及び第２の変調信号として出力する電力分配器と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
第１の変調信号の周波数は、第２の変調信号の周波数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
位相制御手段は、
信号処理手段から送信された位相制御信号により、
目標以外の所定の物体で反射し受信手段で受信した信号と第２の変調信号との位相差が９０°になるよう制御し、
前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のレーダ装置。
【請求項５】
位相制御手段は、
信号処理手段から送信された位相制御信号により、
目標以外の所定の物体で反射し受信手段で受信した信号と第２の変調信号との位相差が１８０°になるよう制御し、
前記目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
位相制御手段は、移相器及び振幅制御手段を有し、
移相器による位相制御に加え、振幅制御手段による振幅制御を行うことにより、目標以外の所定の物体に対応するビート信号を打ち消すような位相変換信号を検波手段に出力する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１９７２８３（Ｐ２０１０−１９７２８３Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３８０９（Ｐ２００９−４３８０９）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【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２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]