JPH04242187A - サーボスロープ式fm−cwレーダ - Google Patents

サーボスロープ式fm−cwレーダ

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JPH04242187A
JPH04242187A JP339291A JP339291A JPH04242187A JP H04242187 A JPH04242187 A JP H04242187A JP 339291 A JP339291 A JP 339291A JP 339291 A JP339291 A JP 339291A JP H04242187 A JPH04242187 A JP H04242187A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーボスロープ式FM
−CWレーダに関し、変調信号の周期を制限して、測定
周期を向上させる手段に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、所定半径内における目標物の
距離判定には、周波数変調された連続波(いわゆるFM
−CW)信号により掃引検知する方式のレーダが用いら
れている。この方式の代表的なものとしては、いわゆる
サーボスロープ式FM−CWレーダ方式があり、この方
式は例えば船体の接岸用のレーダシステムに用いられて
いる。
【0003】図5には、この方式、すなわちサーボスロ
ープ式FM−CWレーダ方式に係るレーダシシステムの
一構成例が示されている。
【0004】入力信号に応じて変調信号Fm(t)を発
生する変調器10には、該変調信号Fm(t)により周
波数変調された送信信号を出力する送受信部12が接続
されている。この送受信部12は、図6に示されるよう
に送信回路14、ミキサ16及び受信回路18を備えて
いる。
【0005】すなわち、図8(a)に示されるように、
変調器10は入力信号により立ち上り時間Tmが決定さ
れるスロープを有する変調信号Fm(t)を発生する。 このとき、前記スロープはある一定の振幅を有している
ため、該スロープの勾配は立ち上り時間Tmにより決定
される。また、送信回路14においては、この変調信号
Fm(t)により送信信号が周波数変調され、出力され
る。このとき、送信信号の周波数は変調信号Fm(t)
の掃引波形の関数f(t)で表される。従って、送信信
号の周波数f(t)は、基本周波数(例えば13GHz
)に対して前記変調信号Fm(t)のスロープの振幅に
対応する変移帯域幅ΔF(例えば400MHz)で直線
的に変化する。
【0006】前記送信回路14には、目標物20に対す
る送信信号の放射及び目標物20からの反射波の受信を
行うアンテナ22がミキサ16を介して接続される。送
信信号の一部とアンテナ22の受信信号とのミキシング
を行うミキサ16には、ミキサ16の出力を増幅する受
信回路18が接続されている。
【0007】すなわち、前記送信信号は、アンテナ22
により電波として放射され、この電波の目標物20によ
る反射波は、アンテナ22により受信される。このアン
テナ22により受信された反射波は、受信信号として送
信信号の一部とミキサ16によりミキシングされ、ミキ
サ16は受信信号及び送信信号の周波数差に相当するビ
ート周波数fb (例えば100kHz)を有するビー
ト信号を出力する。
【0008】このビート周波数fb は、目標物20の
距離Dに比例する値である。すなわち、図8(b)に示
されるように、送信信号及び受信信号は、立ち上り時間
Tmに対する変移帯域幅ΔFの比である勾配のスロープ
を有しているため、送信信号と受信信号の間の時間差τ
に対する送信信号及び受信信号のミキシングに係る周波
数fb の比は、該スロープの勾配に一致する。ここで
、送信信号と受信信号の間の時間差τは、目標物20に
対する反射径路長2Dに係る電波伝達時間であるため、
光速をCとした場合には、 τ=2D/C の関係が成立する。一方、前記のようにfb /τ=Δ
F/T であるため、従って、 fb =(ΔF・2D)/(T・C)∝Dとなり、ビー
ト周波数fb は距離Dに比例する。
【0009】前記受信回路18には、前記ビート信号の
周波数fb 、レベル及びS/Nを判定すコントロール
ディスクリミネータ24が接続され、コントロールディ
スクリミネータ24にはサーボループの開閉を行う信号
切換器26が接続されている。また、前記受信回路18
には、誤差信号を発生させるトラッキングディスクリミ
ネータ28が、前記コントロールディスクリミネータ2
4と並列に接続されている。
【0010】すなわち、受信回路18において増幅され
たビート信号はコントロールディスクリミネータ24に
入力され、コントロールディスクリミネータ24はビー
ト信号の周波数fb 、レベル及びS/Nにより前記受
信信号が目標物20による反射波であるかどうかの判定
を行う。この判定の結果、前記受信信号が目標物20に
よる反射波であるとされた場合には、コントロールディ
スクリミネータ24は信号切換器26にトラッキングデ
ィスクリミネータ28と前記変調器10との接続指令を
発し、トラッキングディスクリミネータ28において発
生した誤差信号が変調器10に入力され、前記変調信号
Fm(t)のスロープの勾配を調整する。ここで、この
誤差信号は、目標物20の移動、すなわち距離Dの変化
に伴うビート周波数fb の変化量に応じて発生される
信号である。このようにして、変調信号Fm(t)はサ
ーボ制御される。
【0011】前記信号切換器26には、さらにサーチ電
圧発生回路30が接続されている。すなわち、前記コン
トロールディスクリミネータ24の判定の結果、前記受
信信号が目標物20による反射波と認められない場合に
は、コントロールディスクリミネータ24は、信号切換
器26にサーチ電圧発生回路30と前記変調器10との
接続指令を発し、この結果、サーチ電圧発生回路30に
おいて発生したサーチ電圧が変調器10に入力される。 ここで、このサーチ電圧は、前記変調信号Fm(t)の
スロープの勾配を所定範囲内で連続的に変更するための
周期的信号であって、このサーチ電圧により変調信号F
m(t)のスロープ勾配がより大になったときにはより
近距離における目標有無を、逆に小になったときにはよ
り遠距離における目標有無を検知する。従って、前記サ
ーボ制御が行われていないときには、サーチ電圧に応じ
て所定距離範囲における目標有無が掃引検知される。
【0012】そして、変調器10には、ビート周波数f
b を用いて決定される距離Dを表示回路(図示せず)
に出力する距離出力回路32が接続されている。すなわ
ち、距離出力回路32はビート周波数fb 、変移帯域
幅ΔF及び立ち上り時間Tmを用いて距離Dを演算し、
出力する。
【0013】このような従来のサーボスロープ式FM−
CWレーダ方式によれば、目標物20による反射を用い
て該目標物20の距離Dを測定して出力し、変調信号F
(t)のサーボ制御により目標物20を継続捕捉し、目
標物20が検知されないときには所定距離範囲を掃引検
知することができる。
【0014】また、ビート信号の位相は目標物の速度を
示す量である。目標物の速度が電波の送信方向の速度成
分を有していると、この速度成分についてドプラ現象に
よる位相変化が生じる。従って、このビート信号を用い
、その位相変化を検出してドプラ周波数を再現すること
により、目標物の速度を得ることができる。
【0015】図7においては、周波数fb のビート信
号を取り込むゲート回路34が示されており、ゲート回
路34の後段には乗算器36が接続されている。ゲート
回路34は、取り込んだビート信号を所定タイミングで
サンプリングして出力する。すなわち、ビート信号のう
ち所定周期分を取り出し、乗算器36に出力する。
【0016】一方で、乗算器36にはクロック発生器3
8が接続されている。クロック発生器38は、周波数f
b で例えば送信信号と同期したタイミングのクロック
を発生させる。従って、このクロックとゲート回路34
の出力とを乗算器36によって乗算することにより、原
理的にはビート信号の位相変化が得られる。
【0017】乗算器36の後段にはローパスフィルタ4
0が接続されており、このローパスフィルタ40により
乗算器36の出力が濾波される。すると、乗算器36の
出力のうちビート信号の位相変化に係る低周波成分のみ
が取り出される。ローパスフィルタ40の出力は、カウ
ンタ42によって計数される。この結果、目標物のドプ
ラ周波数fd が得られる。ドプラ周波数fd は、目
標物の速度Vrに対し、Vr=fd ・λ/2の関係を
有している。ただし、λは前記ゲート回路34の同タイ
ミングにおける送信信号の中心波長である。従って、以
上のような動作によって、測定すべき速度Vrが得られ
る。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーボスロープ式FM−CWレーダにおいては、変調信
号の周期が、測定距離に比例するため、遠距離測定時の
測定周期が長くなる。この場合、検出できる最高速度は
低下する。これは、目標が測定周期毎に送信周波数の一
波長以上の距離を移動すると、標本化定理によりドプラ
速度が検出できなくなるためである。
【0019】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、検出可能な最高速
度を低下させることなく測定周期の向上が可能であるサ
ーボスロープ式FM−CWレーダを提供することを目的
とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、所定時間毎に逐次切換えて複数種類の送
信信号を順に出力させる手段と、前記複数種類の送信信
号のうち第1の送信信号が出力される第1の時間領域に
おいて、第1の送信信号に係る変調信号の周期が設定値
を越えたとき所定の信号を出力するコンパレータ、該コ
ンパレータ出力の変化によって変調信号の周期を終了さ
せるリセット回路及び該変調信号の周期終了直前の変調
信号の振幅を記憶するためのサンプルホールド回路を含
み、目標の距離を測定する手段と、第1の時間領域にお
いてサンプルホールド回路で記憶した変調信号の振幅に
より第2の時間領域において既知の距離を測定する手段
と、を備え、前記第2の時間領域の測定結果を基にして
前記第1の時間領域での目標の距離を決定することを特
徴とする。
【0021】
【作用】本発明においては、第2の時間領域において測
定された既知の距離に基づき第1の時間領域での目標の
距離が決定される。第1の時間領域に係る測定は、従来
におけるサーボスロープ式FM−CWレーダにおける測
定と同様のものである。第2の時間領域における測定は
、第1の時間領域においてサンプルホールドにより記憶
された振幅に基づくものである。このサンプルホールド
に係る振幅の記憶は、次のようにして行われる。すなわ
ち、第1の時間領域において、第1の送信信号に係る変
調信号の周期が設定値を越えると、コンパレータの出力
によりリセット回路が動作し変調信号の周期が終了する
。この変調信号の終了に当たって、当該変調信号の振幅
は、サンプルホールド回路に記憶される。このようにし
て記憶された振幅は、既知の距離に係る測定の基礎と成
る情報として用いられる。
【0022】したがって、本発明においては、第2の時
間領域において測定した既知の距離に係る測定結果に基
づき第1の時間領域に係る目標の距離が決定されるため
、例えば、ドプラ周波数による速度測定を同時に実行し
ている場合においても、検出できる最高速度を低下させ
ることなく、変調信号の周期が長く設定し得ることとな
る。
【0023】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図5〜図8に示した従来例と同
様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
【0024】図1には、本発明の一実施例に係るサーボ
スロープ式FM−CWレーダの構成が示されている。こ
の図において、変調器10には、本発明の特徴に係る距
離測定部44が接続されており、この距離測定部44の
構成は図2に示されている。この図に示されるように、
変調器10には、第1の時間領域の変調信号の周期(以
下、Tmという)を基準Tmと比較するためのコンパレ
ータ46が接続されている。コンパレータ46の出力は
リセット回路48において変調器10で発生している変
調信号Fm(t)の周期を終了させる。一方、コンパレ
ータ46の出力は、サンプルホールド回路50に接続さ
れ、変調器10の出力である変調信号Fm(t)の周期
終了直前の振幅が記憶される。記憶された振幅は、変調
器10において、第2の時間領域の変調信号Fc(t)
の振幅を決定するために用いられる。
【0025】ここで、第2の時間領域とは、目標距離決
定のための基準となる測定を行う第1の時間領域である
【0026】すなわち、図4(a)に示されるように、
この実施例においては第1の時間領域と第2の時間領域
において異なる周期を有する変調信号Fm(t)が生成
される。このうち第1の周期Tmに係る第1の時間領域
では、変調信号Fm(t)により距離測定が実施される
。また、周期Tcに係る第2の時間領域においては、こ
の周期Tcによって決定される勾配を有する変調信号F
c(t)により距離測定が実施される。距離測定の原理
は、図4(b)に示されるように、先に述べた従来例と
同様のものである。
【0027】第2の時間領域における測定は、第1の時
間領域における距離決定のために用いる基準距離の測定
(既知の距離の測定)に係るものである。このような測
定を行うべく、本実施例においては、送受信部12に信
号切換器52及び遅延回路54が用いられる。
【0028】図3には、本実施例における送受信部12
の構成が示されている。
【0029】この図に示されるように、信号切換器52
はミキサ14とアンテナ20との間に配置されており、
遅延回路54は信号切換器52に接続されている。
【0030】信号切換器52は、第1の時間領域にはア
ンテナ22と接続され、第2の時間領域には、遅延回路
54と接続される。該遅延回路54は、一定の遅延時間
を有するものであり、既知の距離を測定する手段として
用いられる。
【0031】距離出力回路32は、第2の時間領域での
測定結果を基にして第1の時間領域での目標の距離を決
定する。
【0032】このようにして、変調信号Fm(t)の周
期を任意の値へ制限することにより測定周期の向上が可
能である。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、第2
の時間領域において既知の距離を測定し、この測定結果
を用いて第1の時間領域における目標の距離を決定する
ようにしたため、測定周期が向上し、検出できる最高速
度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るサーボスロープ式FM
−CWレーダの構成図である。
【図2】本実施例における距離測定部の構成図である。
【図3】本実施例における送受信部の構成図である。
【図4】本実施例の動作図であって、(a)は変調信号
のチャート図、(b)は送信信号と受信信号とのタイミ
ングを示すチャート図である。
【図5】一従来例に係るサーボスロープ式FM−CWレ
ーダの構成図である。
【図6】この従来例における送受信部の構成図である。
【図7】この従来例における速度出力部の構成図である
【図8】この従来例の動作図であって、(a)は変調信
号を示すチャート図、(b)は送信信号及び受信信号の
タイミングを示すチャート図である。
【符号の説明】
10  変調器 14  送信回路 16  ミキサ 18  受信回路 46  コンパレータ 48  リセット回路 50  サンプルホールド回路 52  信号切換器 54  遅延回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  直線状スロープを有する連続的な変調
    信号により周波数変調された送信信号を電波として放射
    し、前記送信信号による目標物からの反射波を含む受信
    信号と前記送信信号の一部との混合により前記送信信号
    と前記目標物からの反射波との周波数差を検出し、前記
    スロープの勾配及び前記周波数差が一定になるように前
    記変調信号のスロープの勾配をサーボ制御して前記目標
    物を追尾し、目標物からの反射波を検知しないときには
    前記サーボ制御を行うサーボループを開き前記変調信号
    のスロープの勾配を周期的に変化させて近距離から遠距
    離にいたる掃引検知を行うサーボスロープ式FM−CW
    レーダ方式において、所定時間毎に逐次切換えて複数種
    類の送信信号を順に出力させる手段と、前記複数種類の
    送信信号のうち第1の送信信号が出力される第1の時間
    領域において、第1の送信信号に係る変調信号の周期が
    設定値を越えたとき所定の信号を出力するコンパレータ
    、該コンパレータ出力の変化によって変調信号の周期を
    終了させるリセット回路及び該変調信号の周期終了直前
    の変調信号の振幅を記憶するためのサンプルホールド回
    路を含み、目標の距離を測定する手段と、第1の時間領
    域においてサンプルホールド回路で記憶した変調信号の
    振幅により第2の時間領域において既知の距離を測定す
    る手段と、を備え、前記第2の時間領域の測定結果を基
    にして前記第1の時間領域での目標の距離を決定するこ
    とを特徴とするサーボスロープ式FM−CWレーダ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011185661A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Japan Radio Co Ltd レーダ装置およびセンサインタフェース装置
US8265052B2 (en) 2005-07-08 2012-09-11 Microsoft Corporation Direct wireless client to client communication

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US8265052B2 (en) 2005-07-08 2012-09-11 Microsoft Corporation Direct wireless client to client communication
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