JPH0519045A - Ｆｍレーダー - Google Patents
ＦｍレーダーInfo
- Publication number
- JPH0519045A JPH0519045A JP19715591A JP19715591A JPH0519045A JP H0519045 A JPH0519045 A JP H0519045A JP 19715591 A JP19715591 A JP 19715591A JP 19715591 A JP19715591 A JP 19715591A JP H0519045 A JPH0519045 A JP H0519045A
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- Japan
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- distance
- frequency
- sweep speed
- wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 送信電力を増加することなく検出距離を増加
させることのできるＦＭレーダーを提供する。 【構成】 送信波ＴＳの単位時間当りの周波数変化量を
多段階に切り替える掃引速度切り替え手段３と、送信波
ＴＳの周波数掃引速度とビート信号７ｂの周波数とに基
づいて対象物までの距離を求める距離算出手段８とを備
える。
させることのできるＦＭレーダーを提供する。 【構成】 送信波ＴＳの単位時間当りの周波数変化量を
多段階に切り替える掃引速度切り替え手段３と、送信波
ＴＳの周波数掃引速度とビート信号７ｂの周波数とに基
づいて対象物までの距離を求める距離算出手段８とを備
える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、所定の送信電力で探
知距離の拡大を図ることのできるＦＭレーダーに関す
る。
知距離の拡大を図ることのできるＦＭレーダーに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】周波数が時間に対して線形に変化する送
信波を発射し、送信波と受信波の瞬時周波数の差から目
標距離を測定するＦＭレーダーは、比較的近距離（例え
ば数百メートル）を探知するのに好適であり、自動車間
の距離や障害物までの距離の測定に利用されている（例
えば特開昭６４−８６０６４号，特公昭６３−４３７１
５号公報等）。また、レーダの検出距離は、数１に示す
レーダ方程式で表わされることが知られている。
信波を発射し、送信波と受信波の瞬時周波数の差から目
標距離を測定するＦＭレーダーは、比較的近距離（例え
ば数百メートル）を探知するのに好適であり、自動車間
の距離や障害物までの距離の測定に利用されている（例
えば特開昭６４−８６０６４号，特公昭６３−４３７１
５号公報等）。また、レーダの検出距離は、数１に示す
レーダ方程式で表わされることが知られている。
【０００３】
【数１】
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなＦＭレーダ
ーを実現する場合、下記の３点は電波法の制約があり、
最も注意すべき事項である。 （１）送信電力の小電力化 （２）周波数帯域の狭帯域化 （３）送信周波数の安定化 この中で送信電力の小電力化は、レーダとしての検出距
離、性能を決める重要なファクタであり、小さい送信電
力で所定の距離範囲を探知できるのが望ましい。
ーを実現する場合、下記の３点は電波法の制約があり、
最も注意すべき事項である。 （１）送信電力の小電力化 （２）周波数帯域の狭帯域化 （３）送信周波数の安定化 この中で送信電力の小電力化は、レーダとしての検出距
離、性能を決める重要なファクタであり、小さい送信電
力で所定の距離範囲を探知できるのが望ましい。
【０００５】図４は送信波と受信波およびビート周波数
の関係を示す説明図である。送信波ＴＳ（中心周波数ｆ
０，周波数偏位ΔＦ，下限周波数ｆ１から上限周波数ｆ
２まで周波数を単調増加させた後に下限周波数ｆ１まで
単調減少させる３角波状の周波数変調の掃引周期Ｔ）と
受信波ＲＳとのビート信号の周波数ｆＢは、送信波ＴＳ
と受信波ＲＳとの時間差ΔＴ（目標物までの距離）に比
例して高くなる。
の関係を示す説明図である。送信波ＴＳ（中心周波数ｆ
０，周波数偏位ΔＦ，下限周波数ｆ１から上限周波数ｆ
２まで周波数を単調増加させた後に下限周波数ｆ１まで
単調減少させる３角波状の周波数変調の掃引周期Ｔ）と
受信波ＲＳとのビート信号の周波数ｆＢは、送信波ＴＳ
と受信波ＲＳとの時間差ΔＴ（目標物までの距離）に比
例して高くなる。
【０００６】このため、検出距離を長くするにはビート
信号の増幅系ならびに検出系等の受信系の周波数帯域を
広くする必要がある。しかし、受信系の帯域を広くする
とそれに伴って受信系の熱雑音が増加するため、信号対
雑音比（Ｓ／Ｎ）が劣化する。このため送信電力を増加
しないと対象物の探知ならびに距離測定ができなくな
る。
信号の増幅系ならびに検出系等の受信系の周波数帯域を
広くする必要がある。しかし、受信系の帯域を広くする
とそれに伴って受信系の熱雑音が増加するため、信号対
雑音比（Ｓ／Ｎ）が劣化する。このため送信電力を増加
しないと対象物の探知ならびに距離測定ができなくな
る。
【０００７】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は送信電力を増加することな
く検出距離を増加させることのできるＦＭレーダーを提
供することにある。
なされたもので、その目的は送信電力を増加することな
く検出距離を増加させることのできるＦＭレーダーを提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係るＦＭレーダーは、送信波の単位時間当り
の周波数変化量を多段階に切り替える掃引速度切り替え
手段と、送信波の周波数掃引速度とビート周波数とに基
づいて対象物までの距離を求める距離算出手段とを備え
たことを特徴とする。
この発明に係るＦＭレーダーは、送信波の単位時間当り
の周波数変化量を多段階に切り替える掃引速度切り替え
手段と、送信波の周波数掃引速度とビート周波数とに基
づいて対象物までの距離を求める距離算出手段とを備え
たことを特徴とする。
【０００９】
【作用】第１の検出距離範囲を探知対象とするときの掃
引周期に対して、そのＮ倍の距離範囲を探知対象とする
ときの掃引周期を１／Ｎにすることで、各検出距離範囲
におけるビート周波数の範囲は一定になる。いいかえれ
ば、遠方にある対象物を探知する場合、反射波が到達す
る時間が長くなるので、送信波の単位時間当りの周波数
変化量を小さくしても所定のビート周波数が得られる。
よって、送信波の掃引周期を異ならしめることで、受信
系の周波数帯域を狭帯域に保つことができる。狭帯域化
によって受信系の熱雑音の低減できるので、送信電力を
増加することなく所定の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を満足
した状態でより遠方の対象物を探知し、その距離を求め
ることができる。
引周期に対して、そのＮ倍の距離範囲を探知対象とする
ときの掃引周期を１／Ｎにすることで、各検出距離範囲
におけるビート周波数の範囲は一定になる。いいかえれ
ば、遠方にある対象物を探知する場合、反射波が到達す
る時間が長くなるので、送信波の単位時間当りの周波数
変化量を小さくしても所定のビート周波数が得られる。
よって、送信波の掃引周期を異ならしめることで、受信
系の周波数帯域を狭帯域に保つことができる。狭帯域化
によって受信系の熱雑音の低減できるので、送信電力を
増加することなく所定の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を満足
した状態でより遠方の対象物を探知し、その距離を求め
ることができる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係るＦＭレーダーのブロ
ック構成図である。このＦＭレーダー１は、ＦＭ信号発
生回路２と、掃引速度切り替え手段３と、電力分配器４
と、サーキュレータ５と、送受信兼用のアンテナ６と、
混合回路７と、距離検出回路８とからなる。
て説明する。図１はこの発明に係るＦＭレーダーのブロ
ック構成図である。このＦＭレーダー１は、ＦＭ信号発
生回路２と、掃引速度切り替え手段３と、電力分配器４
と、サーキュレータ５と、送受信兼用のアンテナ６と、
混合回路７と、距離検出回路８とからなる。
【００１１】ＦＭ信号発生回路２は、周波数制御端子２
ａに供給される周波数指定電圧信号３ａ，３ｂに基づい
て指定された周波数の信号を発生し、出力端子２ｂから
電力分配器４の入力端子４ａへ供給するよう構成してい
る。このＦＭ信号発生回路２は、ＦＥＴと可変容量ダイ
オードとを組合せて構成した電圧制御型発振器で準ミリ
波帯の信号を発生させ、これを周波数逓倍するとともに
電力増幅してミリ波帯の信号を生成する。また、ガンダ
イオードを用いた電圧制御型発振回路で直接ミリ波帯の
信号を発生し、電力増幅してもよい。
ａに供給される周波数指定電圧信号３ａ，３ｂに基づい
て指定された周波数の信号を発生し、出力端子２ｂから
電力分配器４の入力端子４ａへ供給するよう構成してい
る。このＦＭ信号発生回路２は、ＦＥＴと可変容量ダイ
オードとを組合せて構成した電圧制御型発振器で準ミリ
波帯の信号を発生させ、これを周波数逓倍するとともに
電力増幅してミリ波帯の信号を生成する。また、ガンダ
イオードを用いた電圧制御型発振回路で直接ミリ波帯の
信号を発生し、電力増幅してもよい。
【００１２】掃引速度切り替え手段３は、図２（ａ）に
示すように、周期の異なる３角波状の周波数指定電圧信
号３ａ，３ｂを交互に発生するよう構成している。近距
離用の周波数指定電圧信号３ａの周期Ｔ１に対して、遠
距離用の周波数指定電圧信号３ｂの周期は２倍に設定し
ている。この掃引速度切り替え手段３は、現在出力して
いる掃引周期に係る情報３ｃ（図２ｂ参照）、ならび
に、周波数の変化が増加モードであるか減少モードであ
るかを示す情報３ｄ（図２ｃ参照）を、距離検出回路８
へ供給するよう構成している。
示すように、周期の異なる３角波状の周波数指定電圧信
号３ａ，３ｂを交互に発生するよう構成している。近距
離用の周波数指定電圧信号３ａの周期Ｔ１に対して、遠
距離用の周波数指定電圧信号３ｂの周期は２倍に設定し
ている。この掃引速度切り替え手段３は、現在出力して
いる掃引周期に係る情報３ｃ（図２ｂ参照）、ならび
に、周波数の変化が増加モードであるか減少モードであ
るかを示す情報３ｄ（図２ｃ参照）を、距離検出回路８
へ供給するよう構成している。
【００１３】ＦＭ信号発生回路２から出力されたミリ波
帯のＦＭ信号２ｂは、方向性結合器等で構成される電力
分配回路４で分配され、一方の信号４ａはサーキュレー
タ５を介してアンテナ６から放射される。他方の信号４
ｂは、混合回路７の一方の入力端子７ａへ供給される。
帯のＦＭ信号２ｂは、方向性結合器等で構成される電力
分配回路４で分配され、一方の信号４ａはサーキュレー
タ５を介してアンテナ６から放射される。他方の信号４
ｂは、混合回路７の一方の入力端子７ａへ供給される。
【００１４】アンテナ６で受信された受信波は、サーキ
ュレータ５を介して混合回路７の他方の入力端子７ｂへ
供給される。混合回路７は、各入力端子７ａ，７ｂに供
給された信号を混合し、そのビート信号７ｃを出力す
る。
ュレータ５を介して混合回路７の他方の入力端子７ｂへ
供給される。混合回路７は、各入力端子７ａ，７ｂに供
給された信号を混合し、そのビート信号７ｃを出力す
る。
【００１５】距離検出回路８は、ビート信号７ｃを増幅
する増幅回路と、ビート信号の周波数または周期を検出
するビート周波数検出回路と、検出したビート周波数と
現在の掃引速度とに基づいて検出距離情報８ａを出力す
る演算回路を備える。
する増幅回路と、ビート信号の周波数または周期を検出
するビート周波数検出回路と、検出したビート周波数と
現在の掃引速度とに基づいて検出距離情報８ａを出力す
る演算回路を備える。
【００１６】表１は掃引速度とビート周波数の関係を、
対象物までの距離が８０メートルと１６０メートルの場
合について示したものである。周波数の掃引幅は４００
ＭＨｚである。
対象物までの距離が８０メートルと１６０メートルの場
合について示したものである。周波数の掃引幅は４００
ＭＨｚである。
【００１７】
【表１】
【００１８】対象物までの距離が一定であれば、掃引速
度を早くするほどビート信号の周波数は高くなり、ビー
ト信号の増幅器の周波数帯域を広くする必要がある。ま
た、掃引速度が一定であっても、対象物までの距離が遠
くなればビート信号の周波数は高くなる。
度を早くするほどビート信号の周波数は高くなり、ビー
ト信号の増幅器の周波数帯域を広くする必要がある。ま
た、掃引速度が一定であっても、対象物までの距離が遠
くなればビート信号の周波数は高くなる。
【００１９】そこで、この実施例では、近距離検出モー
ドの最大検出距離を８０メートル、遠距離検出モードの
最大検出距離を１６０メートルとし、掃引速度をそれぞ
れ２００μＳ，４００μＳとして、ビート信号の最大ビ
ート周波数を２．１３２ＭＨｚとしている。そして、ビ
ート信号の増幅器等の受信系の周波数帯域を２．１３２
ＭＨｚと狭帯域化している。
ドの最大検出距離を８０メートル、遠距離検出モードの
最大検出距離を１６０メートルとし、掃引速度をそれぞ
れ２００μＳ，４００μＳとして、ビート信号の最大ビ
ート周波数を２．１３２ＭＨｚとしている。そして、ビ
ート信号の増幅器等の受信系の周波数帯域を２．１３２
ＭＨｚと狭帯域化している。
【００２０】以上のように、ＦＭ変調送信波の掃引速度
を、最大探知距離に応じて遅くする構成としたので、ビ
ート信号の最大ビート周波数を所定の範囲内にすること
ができる。よって、受信系の周波数帯域を狭帯域化する
ことで、受信系の熱雑音を低減し、所定の送信電力での
最大探知距離を増加させることができる。
を、最大探知距離に応じて遅くする構成としたので、ビ
ート信号の最大ビート周波数を所定の範囲内にすること
ができる。よって、受信系の周波数帯域を狭帯域化する
ことで、受信系の熱雑音を低減し、所定の送信電力での
最大探知距離を増加させることができる。
【００２１】なお、この実施例ではＦＭ変調送信信号の
変調偏位幅（例えば５９．８ＧＨｚ〜６０．２ＧＨｚま
での４００ＭＨｚ）を一定とし、掃引周期を異ならしめ
る構成について説明したが、掃引周期は一定で変調偏位
幅を例えば２００ＭＨｚと４００ＭＨｚとに切り替える
よう構成してもよい。また、切り替え段数を３段以上と
してもよい。
変調偏位幅（例えば５９．８ＧＨｚ〜６０．２ＧＨｚま
での４００ＭＨｚ）を一定とし、掃引周期を異ならしめ
る構成について説明したが、掃引周期は一定で変調偏位
幅を例えば２００ＭＨｚと４００ＭＨｚとに切り替える
よう構成してもよい。また、切り替え段数を３段以上と
してもよい。
【００２２】この実施例では、近距離用と遠距離用の掃
引速度を交互に切り替える構成について示したが、距離
検出回路８内に対象物までの距離が予め設定した距離よ
りも近いことを判定する手段を設け、その判定出力を掃
引速度切り替え手段３へ供給し、掃引速度切り替え手段
３はその判定出力に基づいて対象物が近距離にある間は
近距離用の掃引速度で継続的に掃引し、近距離に対象物
がない場合は遠距用の掃引速度での掃引を継続するよう
構成してもよい。また、掃引速度の切り替え判断は、検
出距離情報８ａを掃引速度切り替え手段３へ供給し、掃
引速度切り替え手段３内で行なってもよい。
引速度を交互に切り替える構成について示したが、距離
検出回路８内に対象物までの距離が予め設定した距離よ
りも近いことを判定する手段を設け、その判定出力を掃
引速度切り替え手段３へ供給し、掃引速度切り替え手段
３はその判定出力に基づいて対象物が近距離にある間は
近距離用の掃引速度で継続的に掃引し、近距離に対象物
がない場合は遠距用の掃引速度での掃引を継続するよう
構成してもよい。また、掃引速度の切り替え判断は、検
出距離情報８ａを掃引速度切り替え手段３へ供給し、掃
引速度切り替え手段３内で行なってもよい。
【００２３】図３はこの発明に係る他のＦＭレーダーの
ブロック構成図である。このＦＭレーダー１１の距離検
出回路１８は、遮断周波数が約２．２ＭＨｚの低域通過
フィルタ（ＬＰＦ）２１ａと周波数帯域が約２．２ＭＨ
ｚの増幅器２１ｂとからなる近距離検出用受信系２１
と、低域遮断周波数が約１ＭＨｚ，高域遮断周波数が約
２．２ＭＨｚの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａと、
約１ＭＨｚ〜２．２ＭＨｚの周波数帯域を有する増幅器
２２ｂとからなる遠距離用受信系２２と、掃引速度切り
替え手段１３から出力される掃引速度に係る情報１３ｃ
に基づいて対応する受信系２１，２２の増幅出力２１
Ｃ，２２ｃを選択する選択回路２３と、選択された出力
信号２３ａの周波数もしくは周期を求めるとともに掃引
速度に係る情報１３ｃに基づいて対象物までの距離を演
算する等して、検出距離情報１８ａを出力する演算処理
部２４とを備える。
ブロック構成図である。このＦＭレーダー１１の距離検
出回路１８は、遮断周波数が約２．２ＭＨｚの低域通過
フィルタ（ＬＰＦ）２１ａと周波数帯域が約２．２ＭＨ
ｚの増幅器２１ｂとからなる近距離検出用受信系２１
と、低域遮断周波数が約１ＭＨｚ，高域遮断周波数が約
２．２ＭＨｚの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａと、
約１ＭＨｚ〜２．２ＭＨｚの周波数帯域を有する増幅器
２２ｂとからなる遠距離用受信系２２と、掃引速度切り
替え手段１３から出力される掃引速度に係る情報１３ｃ
に基づいて対応する受信系２１，２２の増幅出力２１
Ｃ，２２ｃを選択する選択回路２３と、選択された出力
信号２３ａの周波数もしくは周期を求めるとともに掃引
速度に係る情報１３ｃに基づいて対象物までの距離を演
算する等して、検出距離情報１８ａを出力する演算処理
部２４とを備える。
【００２４】近距離探知モードで測定可能距離は、遠距
離探知モードで測定しなくてもよいので、遠距離用受信
系２２の周波数帯域はビート周波数が遠距離範囲（例え
ば探知距離８０〜１６０メートル）となる範囲だけに設
定し、その周波数帯域を近距離受信系よりもさらに狭め
ている。このような構成にすることによって、受信系２
２の熱雑音を低減し、受信波の信号レベルがより小さく
なる遠距離探知時の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保する
ことができる。
離探知モードで測定しなくてもよいので、遠距離用受信
系２２の周波数帯域はビート周波数が遠距離範囲（例え
ば探知距離８０〜１６０メートル）となる範囲だけに設
定し、その周波数帯域を近距離受信系よりもさらに狭め
ている。このような構成にすることによって、受信系２
２の熱雑音を低減し、受信波の信号レベルがより小さく
なる遠距離探知時の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を確保する
ことができる。
【００２５】なお、各実施例とも送受信兼用アンテナ６
を用いた構成を示したが、送信用のアンテナと受信用の
アンテナを別々に設け、電力分配器４で取り出した送信
信号と受信信号を混合回路７でヘテロダイン検波してビ
ート信号を取り出す構成としてもよい。
を用いた構成を示したが、送信用のアンテナと受信用の
アンテナを別々に設け、電力分配器４で取り出した送信
信号と受信信号を混合回路７でヘテロダイン検波してビ
ート信号を取り出す構成としてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るＦＭ
レーダーは、最大探知距離に応じて送信波の単位時間当
りの周波数変化量を切り替える構成としたので、各検出
距離範囲におけるビート周波数を所定の範囲内とするこ
とができる。このためビート信号の増幅・処理等を行な
う受信系の周波数帯域を狭帯域化することができ、狭帯
域化によって受信系の熱雑音の低減できるので、送信電
力を増加することなく所定の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を
満足した状態でより遠方の対象物を探知し、その距離を
求めることができる。
レーダーは、最大探知距離に応じて送信波の単位時間当
りの周波数変化量を切り替える構成としたので、各検出
距離範囲におけるビート周波数を所定の範囲内とするこ
とができる。このためビート信号の増幅・処理等を行な
う受信系の周波数帯域を狭帯域化することができ、狭帯
域化によって受信系の熱雑音の低減できるので、送信電
力を増加することなく所定の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を
満足した状態でより遠方の対象物を探知し、その距離を
求めることができる。
【図１】この発明に係るＦＭレーダーのブロック構成図
【図２】周波数指定電圧信号および掃引周期に係る情報
のタイムチャート
のタイムチャート
【図３】この発明に係る他のＦＭレーダーのブロック構
成図
成図
【図４】送信波と受信波およびビート周波数の関係を示
す説明図
す説明図
１，１１…ＦＭレーダー、２…ＦＭ信号発生回路、３…
掃引速度切り替え手段、４…電力分配器、５…サーキュ
レータ、６…送受信兼用アンテナ、７…混合回路、８，
１８…距離検出回路。
掃引速度切り替え手段、４…電力分配器、５…サーキュ
レータ、６…送受信兼用アンテナ、７…混合回路、８，
１８…距離検出回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 周波数が時間に対して線形に変化する送
信波を発射し、対象物で反射された受信波と送信波との
間で生ずるビート信号に基づいて対象物までの距離を探
知するＦＭレーダーにおいて、前記周波数の単位時間当
りの変化量を多段階に切り替える掃引速度切り替え手段
と、送信波の周波数掃引速度と前記ビート周波数とに基
づいて対象物までの距離を求める距離算出手段とを備え
たことを特徴とするＦＭレーダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197155A JP2604075B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Ｆｍレーダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3197155A JP2604075B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Ｆｍレーダー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519045A true JPH0519045A (ja) | 1993-01-26 |
| JP2604075B2 JP2604075B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=16369685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3197155A Expired - Fee Related JP2604075B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | Ｆｍレーダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604075B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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