JPH06222132A - ドップラレーダ装置による移動体の距離および速度の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数を減らし、小型化したドップラレー
ダ装置によって、移動体の距離および速度を測定できる
ようにする。 【構成】 送信波となるマイクロ波信号またはミリ波信
号を発生するＶＣＯ部１と、このＶＣＯ部１からの送信
波と受信波とを分波するサーキュレータ部３と、このサ
ーキュレータ部３からの送信波を移動体に出射するとと
もに、移動体から反射してくる受信波を受波してサーキ
ュレータ部３に送るアンテナ部４と、このサーキュレー
タ部３で分波された受信波が供給されるとともに、送信
波の一部を局発信号として供給されるミキサ部５とを有
するドップラレーダ装置によって、上記アンテナ部４で
反射した送信波の一部を局発信号としてサーキュレータ
部３を介して上記ミキサ部５に供給し、このミキサ部５
で局発信号と受信波とを混合して移動体の距離情報およ
び速度情報を検出する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波またはミリ
波を用いるドップラレーダ装置の小型化を図れるように
した移動体の距離および速度の測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のドップラレーダ装置は、移動体
に向けてマイクロ波またはミリ波を送波し、移動体から
戻ってくる反射波のドップラシフト分またはビート周波
数分を検出して、移動体までの距離および移動体の速度
を測定するものである。図２には、従来から知られるＦ
Ｍ−ＣＷ変調を利用したミリ波ドップラレーダ装置を示
す。この図で、まず送信時には電圧制御発振器（ＶＣＯ
部）１１に変調信号ＢＢが入力されることで、送信中心
周波数に対して三角波ＦＭ変調が掛けられ、この変調さ
れたミリ波帯送信信号がＲＦ増幅部または周波数逓倍部
１２を通って、アンテナ部１４から移動体に向けて送波
される。移動体で反射した受信波は、アンテナ部１４で
受けられ、サーキュレータ部１３によってミキサ部１５
に分波される。

【０００３】このミキサ部１５には、方向性結合器１７
から取り出された送信波と同じ周波数信号（局発信号）
が入力されているので、受信波はこの送信波と混合され
ることにより送信波との差周波数に相当する中間周波信
号（ＩＦ信号）に変換される。このＩＦ信号は、次段の
中間周波増幅器１６によって増幅され、出力端子ＯＵＴ
１から取り出される。

【０００４】ＶＣＯ部１１において変調を掛けない場合
は、この差周波数は移動体すなわち被測定物の運動によ
るドップラシフト成分となる。三角波変調を掛けたとき
は、図３に示すように変調周期の半分の時間毎にミキサ
部１５から出力されるビート周波数が変化するので、移
動体の距離Ｒおよび速度Ｖは、周波数を高くするスイー
プ時に検出されるビート周波数成分をｆu、周波数を低
くするときのスイープ時に検出されるビート周波数成分
をｆdとするとき、次式により算出することができる。 Ｒ＝（Ｔm・Ｃ／４・△Ｆ）｛（ｆu＋ｆd）／２｝ …（１） Ｖ＝（Ｃ／２ｆo）｛（ｆu−ｆd）／２｝ …（２） ここで、Ｃは光速、△Ｆは最大周波数偏移、Ｔmは三角
波変調の周期、ｆoは送信中心周波数である。なお、図
３中でＷ１は送信波、Ｗ２は受信波を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のドップラレーダ装置では、方向性結合器１７を必要
とするため、比較的低い周波数帯では簡単に構成できる
が、ミリ波のように高い周波数帯になると方向性結合器
１７を導波管で作る必要があり、回路規模が大掛かりに
なるという問題があった。また、ミリ波帯ではアンテナ
ポート１４ａとサーキュレータ部１３でのインピーダン
ス不整合の影響が現われ、アンテナポート１４ａから送
信波の一部が反射波となってミキサ部１５に入り込むよ
うになる。このため、方向性結合器１７からの局発信号
と位相のずれたアンテナポート１４ａからの反射波が重
なり合い、局発信号のレベルが下ってミキサ部１５での
効率を低下させてしまう。したがって、従来のドップラ
レーダ装置ではアンテナポート１４ａとサーキュレータ
部１３でのインピーダンス整合を取るための調整が必要
であった。

【０００６】そこで、特開昭６２−６９１７８号の公報
では、ミリ波帯信号源出力をマイクロ波集積回路化（Ｍ
ＩＣ化）したドップラ信号検出部に供給したあとに、送
信信号として出力するドップラレーダ装置が提案されて
いる。しかし、このドップラレーダ装置では、ＭＩＣ化
したドップラ信号検出部をいかに構成し、このドップラ
信号検出分から送信出力をどう取り出すかに問題があ
る。たとえば、方向性結合器または分岐回路を用いて局
発信号と送信信号を分配する構成とした場合は、特に従
来の構成と変わらないものとなってしまう。また、ミキ
サ部の局発信号のリーク分を用いる構成とした場合は、
送信信号のロスが大きくなって送信レベルが低下するた
め、実用性に欠けたものとなる。

【０００７】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、部品点数
を減らし、装置を小型化できるドップラレーダ装置によ
る移動体の距離および速度の測定方法の提供を目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、送信波となるマイクロ波信号またはミリ波
信号を発生する信号源と、この信号源からの送信波と受
信波とを分波するサーキュレータ部と、このサーキュレ
ータ部からの送信波を移動体に出射するとともに、移動
体から反射してくる受信波を受波してサーキュレータ部
に送るアンテナ部と、このサーキュレータ部で分波され
た受信波が供給されるとともに、送信波の一部を局発信
号として提供されるミキサ部とを有するドップラレーダ
装置によって、上記アンテナ部で反射した送信波の一部
を局発信号としてサーキュレータ部を介して上記ミキサ
部に供給し、このミキサ部で局発信号と受信波とを混合
して移動体の距離情報および速度情報を検出するように
してある。

【０００９】

【作用】上述した構成によれば、サーキュレータ部とア
ンテナ部とのインピーダンス不整合によりアンテナ部で
反射した送信波の一部が局発信号としてサーキュレータ
部からミキサ部に送られるので、送信波を取り出す方向
性検出器を必要としなくなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明における移動体の距離および速
度の測定方法に用いるドップラレーダ装置の具体例を図
面にもとづいて詳細に説明する。図１のブロック図に、
この測定方法を実施するドップラレーダ装置の一実施例
を示す。この図で、ＶＣＯ部１には端子ＩＮ１から変調
信号となるベースバンド信号ＢＢが入力され、マイクロ
波帯またはミリ波帯の送信中心周波数に対してたとえば
三角波ＦＭ変調が掛けられる。ＶＣＯ部１の出力信号
は、ＲＦ増幅器または周波数逓倍器２を通ってサーキュ
レータ部３からアンテナ部４に送られ、このアンテナ部
４から移動体（被測定物）に向けてマイクロ波帯または
ミリ波帯の送信波が出射される。ここで、ＶＣＯ部１は
送信波となるマイクロ波信号またはミリ波信号を発生す
る信号源を構成している。

【００１１】移動体で反射した受信波は、アンテナ部４
で受けられ、サーキュレータ部３で分波されてミキサ部
５へ伝搬される。このとき、サーキュレータ部３とアン
テナポート４ａとのインピーダンス不整合のため、送信
波の一部がサーキュレータ部３側に反射して戻り、この
反射波が局発信号としてミキサ部５に送られる。これに
より、ミキサ部５では受信信号とこの反射波（局発信
号）とが混合され、受信波と送信波の差周波数に相当す
るＩＦ信号が得られる。このＩＦ信号は中間周波増幅器
６で増幅され、出力端子ＯＵＴ１から取り出される。

【００１２】ここで重要なのは、アンテナポートでの不
整合は送信波だけではなく受信波においても反射を生じ
てしまうことである。この反射による受信信号のレベル
低下はレーダーシステムとしてのＳ／Ｎ比の劣化となる
が、アンテナポートのリターンロスが７ｄＢ以下ならば
その損失は僅かに１ｄＢであり、リターンロスが５ｄＢ
でも１．６ｄＢ程度しか劣化しない。リターンロスが５
ｄＢ以下であれば、損失に対する感度も低いため比較的
楽にアンテナポートの設計ができる。たとえば図４に示
すように、アンテナポート４ａにビス４ｂを用いたスタ
ブによって反射を起こす構造とすることによって対応で
きる。この場合、ＲＦ増幅部２の出力が１２ｄＢｍであ
れば、リターンロスが６ｄＢ程度となるようにスタブ長
を設計すれば、リターンロスが±１ｄＢ程度のばらつき
を持ったとしても最低５ｄＢｍの局発レベルが得られ、
送信出力としても１０ｄＢｍ程度得られる装置を構成で
きる。

【００１３】また、受信時に送信波に変調を掛けないと
きは、このミキサ部５から出力されるＩＦ信号が被測定
物の速度情報を持ったドップラシフト分となる。

【００１４】送信波に変調を掛けた場合、ミキサ部５か
らは図３に示すように送信変調波Ｗ１と受信波Ｗ２との
ビート周波数分が出力される。このとき、三角波変調を
掛けている場合、前述した（１）式および（２）式によ
り被測定物の距離Ｒおよび速度Ｖを検出することができ
る。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、サ
ーキュレータ部とアンテナポートとのインピーダンス不
整合を積極的に利用して、アンテナポートから反射する
送信波の一部をサーキュレータを介してミキサー部に局
発信号として供給するようにしたので、従来のように方
向性結合器を用いて局発信号を取り出す必要がない。こ
れにより、従来に比べて部品点数が削減され、小型化さ
れたドップラレーダ装置によって移動体の距離および速
度の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるドップラレーダ装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】従来のドップラレーダ装置を示すブロック図で
ある。

【図３】ドップラレーダ装置の動作を説明するための図
である。

【図４】アンテナポートにビスを用いて構成したスタブ
の断面図。

【符号の説明】

１ ＶＣＯ部 ２ ＲＦ増幅部または周波数逓倍器 ３ サーキュレータ部 ４ アンテナ部 ４ａ アンテナポート ５ ミキサ部 ６ 中間周波増幅部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信波となるマイクロ波信号またはミリ
   波信号を発生する信号源と、この信号源からの送信波と
   受信波とを分波するサーキュレータ部と、このサーキュ
   レータ部からの送信波を移動体に出射するとともに、移
   動体から反射してくる受信波を受波してサーキュレータ
   部に送るアンテナ部と、このサーキュレータ部で分波さ
   れた受信波が供給されるとともに、送信波の一部を局発
   信号として供給されるミキサ部とを有するドップラレー
   ダ装置を用い、 上記アンテナ部で反射した送信波の一部を局発信号とし
   てサーキュレータ部を介して上記ミキサ部に供給し、こ
   のミキサ部で局発信号と受信波とを混合して移動体の距
   離情報および速度情報を検出することを特徴としたドッ
   プラレーダ装置による移動体の距離および速度の測定方
   法。