專利名稱：雷達裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達裝置，特別涉及利用寬帶脈沖技術(shù)的雷達裝置。
背景技術(shù)：
以往，存在通過發(fā)送電波，接收該發(fā)送信號在物體中反射的反射波來確定物體的位置的雷達裝置。這種雷達裝置大多使用變換為無線頻率的脈沖信號作為發(fā)送信號。脈沖信號的信號功率在發(fā)送后到被物體反射而再次接收為止產(chǎn)生衰減。因此，接收信號的功率越是來自近距離的物體的反射則其反射波就越大，越是來自遠距離的物體的反射則其反射波就越小。因此，在雷達裝置中，需要用于將來自遠距離的物體的反射的反射波進行放大的電路。作為雷達裝置的放大電路，以往一直使用STC(Sensitive-Time-Control ;靈敏度時間控制)電路。圖17是表示傳統(tǒng)例子的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。在該雷達裝置中，將在發(fā)送機1001產(chǎn)生的脈沖信號的發(fā)送信號通過發(fā)送接收切換器1002由空中線路1003發(fā)送到空間。此外由空間線路1003從空間接收到的接收信號通過發(fā)送接收切換器1002輸入到接收機1004。在接收機1004中，由放大器1005、1006放大接收信號，進行解調(diào)處理，獲得解調(diào)信號。解調(diào)后的接收信號傳送到監(jiān)視器等的指示器1007并被顯示(參照專利文獻I)。圖18(a) (C)是用于說明傳統(tǒng)例子的雷達裝置的動作的波形圖。圖18(a)是表示雷達裝置中的接收信號的圖。在圖中，縱軸表示接收功率，橫軸表示距離(時間)。該圖18(a)表示在時間O發(fā)送的脈沖信號隨著時間的經(jīng)過而衰減并被接收的狀況。此外，圖18(a)中的el、e2、e3表示來自反射物的較強的反射波。盡管電波的反射系數(shù)因反射物的大小或形狀而不同，但在雷達裝置中，反射物的距離對接收信號的信號功率產(chǎn)生很大影響。圖18(b)是表示雷達裝置的接收機中的放大器的放大率的圖。在圖中，縱軸表示放大率，橫軸表示時間(距離)。對放大接收信號時的放大率進行控制，以使其隨著發(fā)送脈沖信號后的時間的經(jīng)過而增加。由此，在接收到來自近的物體的反射波的情況下，放大率變小，在接收到來自遠的物體的反射波的情況下，放大率變大。圖18(c)是表示雷達裝置中的放大后的信號功率的圖。在圖中，縱軸表示信號功率，橫軸表示時間(距離)。于是，可以使來自近距離的反射波和來自遠距離的反射波的接收功率之差變小。使用上述方法，通過將放大器的放大率根據(jù)距離(時間)進行調(diào)整，可以減小接收信號的動態(tài)范圍，并減小接續(xù)在接收機的后級的AD變換器的量化比特數(shù)。此外，在專利文獻2中，公開了通過改變連接到放大器的前級或后級的衰減器(STC衰減器)的衰減率，以取代調(diào)整放大器的放大率的方法的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)的情況下，與圖18(b)所示的放大器的放大率控制方法相反，進行隨著時間的經(jīng)過減小衰減器的衰減率的控制。由此，可以獲得與圖18(c)所示的接收信號同樣的信號。現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻專利文獻1:日本特開昭61-77775號公報專利文獻2 :日本特開平11-23696號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在以往的用于船舶等的雷達裝置中，在放大器或衰減器的增益(放大率或衰減率)調(diào)整時產(chǎn)生的信號的失真的影響不大，不會產(chǎn)生特別的問題。但是，在用于包含10米以下的近距離的位置作為探測區(qū)域的計測(sensing)的用途的情況下，就需要有高分辨率的雷達裝置。在發(fā)送信號中使用脈沖信號的脈沖雷達的情況下，要得到高分辨率的手法那就是使用寬帶的脈沖信號。寬帶下的脈沖信號，脈沖寬度非常短。因此，相比從輸入控制放大器或衰減器的增益的增益控制信號后至實際上反映該設(shè)定的響應(yīng)時間，脈沖寬度短的情況下會產(chǎn)生問題。該情況下，相對于接收信號的脈沖寬度，響應(yīng)時間中的信號的失真的影響變大而不能忽略。此外，在將接收信號進行正交解調(diào)的方式、或者經(jīng)正交解調(diào)的信號進行信號處理的方式中，有時響應(yīng)時間中的信號的失真的影響是不能忽略的。在由普通的TTL等構(gòu)成的衰減器中，響應(yīng)速度(響應(yīng)時間)為75納秒(ns)左右。這表示在設(shè)定衰減率后至衰減率穩(wěn)定在設(shè)定的值為止的時間需要75納秒。例如，要獲得
O.3米(m)的分辨率，需要使用I納秒寬度的脈沖。在3米的分辨率時為10納秒寬度的脈沖。上述響應(yīng)時間相對脈沖寬度為不容忽略的時間。因此，產(chǎn)生在放大器或衰減器的增益調(diào)整的響應(yīng)時間中接收到的接收信號因失真而劣化，致使接收脈沖的檢測精度下降的課題。本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于，降低在雷達裝置中的接收單元的增益調(diào)整時產(chǎn)生的信號的失真的影響，并改善接收信號的劣化。用于解決課題的方案本發(fā)明的雷達裝置包括發(fā)送信號生成單元，生成具有規(guī)定的信號寬度及信號間隔的間歇信號即發(fā)送信號；射頻發(fā)送單元，將所述發(fā)送信號無線發(fā)送到測定對象空間；射頻接收單元，從所述測定對象空間接收包含來自物體的反射波的接收信號；電平調(diào)整單元，根據(jù)可變增益調(diào)整所述接收信號的電平；增益調(diào)整單元，生成對所述電平調(diào)整單元中的增益進行調(diào)整的增益控制信號；定時調(diào)整單元，生成對所述電平調(diào)整單元中的增益調(diào)整定時進行控制的增益調(diào)整定時信號；以及物體檢測單元，基于所述接收信號檢測物體，所述增益調(diào)整單元生成將所述接收信號的電平從所述發(fā)送信號的發(fā)送時刻起隨著時間的經(jīng)過而增大的增益控制信號，所述定時調(diào)整單元生成所述電平調(diào)整單元中的所述增益調(diào)整定時對每個所述發(fā)送信號的發(fā)送都不同的增益調(diào)整定時信號。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，雷達裝置可以使電平調(diào)整單元的增益調(diào)整所需的響應(yīng)時間中產(chǎn)生的接收信號的劣化部分分散在對每個發(fā)送信號的發(fā)送都不同的區(qū)間中。因此，雷達裝置可抑制接收信號的劣化造成的反射波的信號的檢測精度的下降。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可以降低雷達裝置中的接收單元的增益調(diào)整時產(chǎn)生的信號的失真的影響，并改善接收信號的劣化。


圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是表示第I實施方式的距離檢測單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是表示本實施方式的雷達裝置中進行信號的發(fā)送接收的一個實例的動作說明圖。
圖4是表示第I實施方式的可變衰減器的增益調(diào)整方法的動作說明圖。
圖5是表示可變衰減器的增益控制和變更了該可變衰減器的增益時直至被實際設(shè)定為止的響應(yīng)時間(衰減量變更的響應(yīng)時間)之間的關(guān)系的圖。
圖6是表示第I實施方式的變形例的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是表示第I實施方式的變形例的可變放大器的增益調(diào)整方法的動作說明圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9是表示第2實施方式的距離檢測單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是表示第2實施方式的可變衰減器的增益調(diào)整方法及比較器的閾值設(shè)定方法的動作說明圖。
圖11是表示第2實施方式的變形例的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12是表示第2實施方式的變形例的可變放大器的增益調(diào)整方法及比較器的閾值設(shè)定方法的動作說明圖。
圖13是表示本發(fā)明的第3實施方式的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖14是表示第3實施方式的位置檢測單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖15是表示第3實施方式的天線開關(guān)進行的天線切換方法及可變衰減器的增益調(diào)整方法的動作說明圖。
圖16是表示第3實施方式的變形例的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖17是表示傳統(tǒng)例子的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖18是用于說明傳統(tǒng)例子的雷達裝置的動作的波形圖。
標號說明
101脈沖生成單元
102、110變頻單元
103放大器
104、106、306a、306b、306c、306d 天線
105本機振蕩器
107、109放大器
108可變衰減器
111、211距離檢測單元
112定時調(diào)整單元
113、152增益調(diào)整單元
121,321檢波器
122、222、322 比較器
123加法運算單元
124、324距離計算單元
151可變放大器
314天線控制單元
315天線開關(guān)
316位置檢測單元
323第I加法運算單元
325第2加法運算單元
326波束形成單元
327方向檢測單元
具體實施例方式以下，作為本發(fā)明的實施方式，說明雷達裝置的結(jié)構(gòu)例子及其動作。在本實施方式中，為了實現(xiàn)雷達裝置的高分辨率，例示使用寬帶的脈沖信號作為發(fā)送信號的情況下的結(jié)構(gòu)。(第I實施方式)圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。作為雷達裝置的發(fā)送部分，包括脈沖生成單元101、變頻單元102、放大器103、天線104、本機振蕩器105。此外，作為雷達裝置的接收部分，包括天線106、放大器107、109、可變衰減器108、變頻單元
110、距離檢測單元111、定時調(diào)整單元112、增益調(diào)整單元113。這里，設(shè)置變頻單元102、放大器103、天線104作為實現(xiàn)射頻發(fā)送單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。此外，設(shè)置天線106、放大器107、變頻單元110作為實現(xiàn)射頻接收單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。脈沖生成單元101是實現(xiàn)發(fā)送信號生成單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例，以固定時間間隔反復(fù)生成并輸出規(guī)定的脈沖寬度的脈沖信號(發(fā)送脈沖)，作為發(fā)送信號。所生成的脈沖信號輸入到變頻單元102。此時，脈沖生成單元101將表示脈沖信號的生成定時(脈沖發(fā)送定時)的發(fā)送定時信號輸出到接收單元的距離檢測單元111及定時調(diào)整單元112。在發(fā)送信號使用脈沖信號的情況下，發(fā)送脈沖的發(fā)送間隔表示可以測定的距離。即，以比雷達裝置發(fā)送脈沖信號后，至由預(yù)計的最大檢測距離的物體反射，再次由雷達裝置接收為止的時間更長的時間(寬的時間間隔)設(shè)為脈沖信號的發(fā)送間隔。此外，發(fā)送脈沖的脈沖寬度與測定時的分辨率關(guān)聯(lián)。這里，脈沖寬度越短，可分離的來自多個物體的反射波的距離就越短，實現(xiàn)高分辨率。再有，發(fā)送信號，在本實施方式中使用將具有規(guī)定的脈沖寬度的單一的脈沖信號以規(guī)定周期反復(fù)發(fā)送的信號，但根據(jù)檢測物體的距離的范圍及分辨率，只要是具有規(guī)定的信號寬度和信號間隔的間歇信號即可，并不限于此。例如，也可以是將包含多個脈沖串的脈沖信號、或者是包含單一或多個脈沖串的脈沖信號進行了頻率調(diào)制或相位調(diào)制的調(diào)制信號
坐寸ο變頻單元102包括混頻器等，將脈沖生成單元101生成的脈沖信號和從本機振蕩器105輸出的本機信號進行混合，從而將基帶的脈沖信號上變頻到無線頻率。上變頻后的信號輸入到放大器103。這里，示出了在變頻單元102中，使用混頻器將脈沖信號上變頻到無線頻率的結(jié)構(gòu)，但不限于此。例如，也可以是使用階躍恢復(fù)二極管(step-recovery diode),使無線頻率的脈沖信號直接振蕩的結(jié)構(gòu)。放大器103將上變頻為無線頻率的無線信號的發(fā)送信號放大。放大后的無線信號從發(fā)送用的天線104發(fā)送到測定對象空間。在測定對象空間中存在物體的情況下，從雷達裝置的天線104發(fā)送的信號被該物體反射，該反射波的信號被接收用的天線106接收。再有，也可以是將發(fā)送用的天線和接收用的天線以一個天線共用的結(jié)構(gòu)。由雷達裝置的天線106接收的無線信號輸入到前級的放大器107。放大器107將天線106接收的無線信號的接收信號放大。在該接收信號中，包含來自物體的反射波的信號。由放大器107放大的接收信號輸入到可變衰減器108?？勺兯p器108是實現(xiàn)電平調(diào)整單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例，包括能夠變更衰減率的可變增益型的衰減器?？勺兯p器108將來自增益調(diào)整單元113的增益控制信號和從放大器107輸入的接收信號作為輸入?？勺兯p器108根據(jù)增益控制信號調(diào)整增益(衰減量)，并且將從放大器107輸入的接收信號根據(jù)調(diào)整過的增益進行衰減，并調(diào)整接收信號的電平。后面論述有關(guān)該增益調(diào)整。后級的放大器109將從可變衰減器108輸出的可變增益衰減后的接收信號放大輸出。由放大器109放大的信號輸入到變頻單元110。變頻單元110包括混頻器等，將放大器109的輸出信號和從本機振蕩器105輸出的本機信號進行混合，從而將無線頻率的接收信號下變頻到基帶。經(jīng)下變頻的信號輸入到距離檢測單元111。距離檢測單元111是實現(xiàn)物體檢測單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。該距離檢測單元111輸入下變頻到基帶的接收信號，進行檢波處理、脈沖檢測處理、距離檢測處理的各處理，計算到物體的距離。這里，脈沖檢測處理是檢測來自物體的反射波的脈沖(接收脈沖)的處理，使用比較器等來檢測接收信號中的脈沖成分。距離檢測處理是檢測到產(chǎn)生上述反射波的物體的距離的處理，測定從發(fā)送脈沖信號起至檢測到反射波的接收脈沖的時間，并換算為距離。距離檢測單元111將計算出的距離信息輸出到后級的信息處理單元、顯示單元等。使用該距離信息，由信息處理單元進行與檢測物體有關(guān)的各種信息處理，而且，可在顯示單元上顯示距離信息。定時調(diào)整單元112將從脈沖生成單元101輸出的發(fā)送定時信號作為輸入。定時調(diào)整單元112計測從脈沖發(fā)送定時起的經(jīng)過時間。定時調(diào)整單元112根據(jù)該經(jīng)過時間而生成用于調(diào)整可變衰減器108的增益的增益調(diào)整定時信號，并輸出到增益調(diào)整單元113。后面論述有關(guān)該增益調(diào)整的定時的控制方法。增益調(diào)整單元113將從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號作為輸入。增益調(diào)整單元113根據(jù)增益調(diào)整定時信號，生成用于將可變衰減器108的增益(衰減量)設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的值的增益控制信號，并輸入到可變衰減器108。圖2是表示第I實施方式的距離檢測單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。距離檢測單元111包括檢波器121、比較器122、加法運算單元123、距離計算單元124。檢波器121將下變頻到基帶的接收信號作為輸入。檢波器121從該接收信號的實部及虛部的信號變換為功率次元的信號(以下，將該信號記載為“信號功率”)，并輸出表示功率值的信號功率(檢波信號)。變換為該功率維度的檢波信號輸入到比較器122。比較器122是實現(xiàn)反射波檢測單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。該比較器122將輸入的檢波信號的信號功率和規(guī)定的閾值進行比較。比較器122根據(jù)比較結(jié)果，判定信號功率大于還是小于規(guī)定的閾值，從而進行接收脈沖的檢測(脈沖檢測)，將脈沖檢測結(jié)果以二值輸出。該接收脈沖的脈沖檢測結(jié)果輸入到加法運算單元123。加法運算單元123將從發(fā)送單元發(fā)送脈沖信號后至發(fā)送下一個脈沖信號的區(qū)間的脈沖檢測結(jié)果進行規(guī)定次數(shù)加法運算。加法運算次數(shù)設(shè)為后述的可變衰減器108的增益控制模式(pattern)數(shù)的N倍。這里，N為整數(shù)。例如，加法運算單元123將脈沖檢測結(jié)果進行100次左右加法運算。通過該加法運算處理，檢測過的接收脈沖被平均。加法運算處理的開頭，根據(jù)從脈沖生成單元101輸出的發(fā)送定時信號來決定。該加法運算結(jié)果輸入到距離計算單元124。 距離計算單元124通過將加法運算單元123輸出的加法運算結(jié)果和來自脈沖生成單元101的發(fā)送定時信號作為輸入，求從發(fā)送脈沖的發(fā)送定時起至檢測到接收脈沖的時間，從該時間來計算距物體的距離。圖3是表示本實施方式的雷達裝置中進行信號的發(fā)送接收的一個實例的動作說明圖。在圖3中，上段表示發(fā)送信號，下段表示接收信號，橫軸表示時間t，縱軸表示信號功率P。再有，下段中表示的接收信號表示不進行可變衰減器108的增益調(diào)整而設(shè)為固定的情況。上段中表示的發(fā)送信號是將Ins寬度的脈沖信號以I μ s間隔反復(fù)發(fā)送的例子。此時，從發(fā)送一個脈沖起至經(jīng)過I μ s的期間，不發(fā)送下一個脈沖。再有，上述所示的脈沖寬度(1ns)、脈沖發(fā)送間隔(Ius)是一個實例，不限于此。下段中表示的接收信號是存在三個物體(反射物)的情況下的從檢波器121輸出的信號的例子。假設(shè)反射物各自距離不同，反射物I配置在最近的距離，反射物3配置在最遠的距離，反射物2存在于反射物I和反射物3之間。該位置關(guān)系中存在反射物1、反射物2、反射物3的情況下的雷達裝置的接收信號(檢波器的輸出)為圖3下段中所示的接收信號。該情況下，來自反射物I的反射波的接收脈沖為到來波1，來自反射物2的反射波的接收脈沖為到來波2，來自反射物3的反射波的接收脈沖為到來波3。至反射物的距離，根據(jù)從發(fā)送脈沖信號起至接收到來波的時間，使用以下的式⑴來求。L = cXt + 2…(I)其中，L是至反射物的距離，c為光速，t為從發(fā)送脈沖信號起至接收反射波的到來波的時間。至反射物I的距離，通過在上述式⑴的t中代入t = tl來求。此外，對反射物2和反射物3也同樣地對上述式(I)的t中分別代入t = t2、t3來求。由于發(fā)送信號以固定間隔反復(fù)發(fā)送，所以反復(fù)接收到來波1、到來波2、到來波3。圖4是表示第I實施方式的可變衰減器108的增益調(diào)整方法的動作說明圖，表示發(fā)送信號和可變衰減器的增益調(diào)整之間的時間關(guān)系。在圖4中，橫軸表示時間t。上段表示發(fā)送信號，縱軸表示信號功率P。下段表示對發(fā)送信號的增益控制量(增益控制模式)，縱軸表示可變衰減器的衰減量Gatt (dB)。圖示例子是增益控制模式數(shù)為3的情況。對可變衰減器108的增益(衰減量)進行控制，以使在剛發(fā)送完脈沖信號后為最大，隨著時間的經(jīng)過而變小。即，調(diào)整可變衰減器108的增益，以使接收信號的電平從發(fā)送信號的發(fā)送時刻起隨著時間的經(jīng)過增大。這里，作為可變衰減器108的衰減量的例子，使用以三級調(diào)整的方法來說明控制方法。再有，衰減量并不限定為三級。這里，是為了說明而在三級的衰減量中，將最大的衰減量設(shè)為衰減量[I]，將中間的衰減量設(shè)為衰減量[2]，將最小的衰減量設(shè)為衰減量[3]。在發(fā)送第I脈沖信號的Tx脈沖I區(qū)間，將從發(fā)送脈沖信號起至衰減量從衰減量變更為衰減量[2]的時間設(shè)為tl-ι。而且，將從發(fā)送脈沖信號起至衰減量從衰減量[2]變更到衰減量[3]的時間設(shè)為t2-l。 同樣地，在發(fā)送第2脈沖信號的Tx脈沖2區(qū)間，將從發(fā)送脈沖信號后至衰減量從衰減量[I]變更到衰減量[2]的時間設(shè)為tl-2。而且，將從發(fā)送脈沖信號起至衰減量從衰減量[2]變更到衰減量[3]的時間設(shè)為t2-2。同樣地，在發(fā)送第3脈沖信號的Tx脈沖3區(qū)間，將從發(fā)送脈沖信號起至衰減量從衰減量[I]變更到衰減量[2]的時間設(shè)為tl-3。而且，將從發(fā)送脈沖信號起至衰減量從衰減量[2]變更到衰減量[3]的時間設(shè)為t2-3。這里，將衰減量從衰減量[I]變更到衰減量[2]的時間設(shè)為tl-1 ^ tl-2 ^ tl-3。而且，設(shè) I (tl-l)-(tl-2) I = RT, I (tl-2)-(tl-3) | = RT。其中，RT 是“衰減量調(diào)整上必要的響應(yīng)時間”。此外，將衰減量從衰減量[2]變更到衰減量[3]的時間也同樣地設(shè)為t2-l 幸 t2-2 幸 t2-3。而且，設(shè) I (t2-l)-(t2-2) | = RT, | (t2_2) - (t2_3) | = RT。S卩，使對每個脈沖信號的發(fā)送，從衰減量[I]到衰減量[2]的增益調(diào)整定時、及從衰減量[2]到衰減量[3]的增益調(diào)整定時不同。此外，使各發(fā)送區(qū)間的增益調(diào)整定時之差為衰減量調(diào)整上必要的響應(yīng)時間RT以上?！八p量調(diào)整上必要的響應(yīng)時間”也是“衰減量變更的響應(yīng)時間”，相當于“增益調(diào)整上必要的響應(yīng)時間”的一個實例。換句話說，對每個發(fā)送信號的發(fā)送錯開相當于可變衰減器108中的增益調(diào)整上必要的響應(yīng)時間以上的時間的增益調(diào)整定時來變更衰減量。由此，使在各發(fā)送脈沖區(qū)間，從輸入控制衰減器的增益的增益控制信號起至實際上反映該設(shè)定的響應(yīng)時間與其他的發(fā)送脈沖區(qū)間不重疊。即，在可變衰減器108中直至增益調(diào)整穩(wěn)定為止的過渡期間與其他的發(fā)送脈沖區(qū)間不重疊。再有，在圖示例子中，表示了三種將變更了增益調(diào)整定時的增益控制模式，但不同的增益調(diào)整定時的數(shù)并不限定于三種。此外，在圖示例子中，為了避免接收信號中的衰減量變更的響應(yīng)時間的影響，對每個發(fā)送信號的發(fā)送錯開相當于衰減量變更的響應(yīng)時間的增益調(diào)整定時，但不限定于此。根據(jù)可變衰減器等的電平調(diào)整單元的響應(yīng)時間及發(fā)送信號的脈沖寬度等，只要對每個發(fā)送信號的發(fā)送使增益調(diào)整定時的不同至少在增益調(diào)整上必要的響應(yīng)時間以上，就可獲得能夠抑制接收信號的劣化的效果。圖5是表示可變衰減器的增益控制和變更該可變衰減器的增益時直至實際上設(shè)定為止的增益的響應(yīng)時間(衰減量變更的響應(yīng)時間)之間的關(guān)系的圖。在圖5中，最上段表示發(fā)送信號，下段的三個表示各發(fā)送脈沖區(qū)間的增益控制量。而且，橫軸表示時間t，縱軸僅最上段表示發(fā)送信號的發(fā)送功率P，除此以外表示各發(fā)送脈沖區(qū)間的可變衰減器的衰減
量 Gatt。圖5中的Tx脈沖I區(qū)間中，在衰減量變更的響應(yīng)時間內(nèi)產(chǎn)生接收信號的失真的區(qū)間是(I)和(4)。在Tx脈沖2區(qū)間中，在衰減量變更的響應(yīng)時間內(nèi)產(chǎn)生接收信號的失真的區(qū)間是⑵和(5)。在Tx脈沖3區(qū)間中，在衰減量變更的響應(yīng)時間內(nèi)產(chǎn)生接收信號的失真的區(qū)間是⑶和(6)。如上所述，在本實施方式中，對每個脈沖信號的反復(fù)發(fā)送，錯開增益調(diào)整定時，調(diào)整可變衰減器的衰減量。由此，對每個脈沖信號的反復(fù)發(fā)送(每個發(fā)送脈沖區(qū)間)，可以使在可變衰減器的衰減量變更的響應(yīng)時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖的失真部分分散，可以抑制接收信號的劣化造成的接收脈沖的檢測精度的下降。此外，可以使測定精度的劣化造成的、發(fā)生不能進行特定時間(距離)的測定的區(qū)間分散。因此，可以降低雷達裝置中的接收單元的增益調(diào)整時產(chǎn)生的信號的失真的影響，改善接收信號的劣化。此外，使用增益調(diào)整的響應(yīng)速度慢的衰減器，可以實現(xiàn)雷達裝置的AGC，所以可以實現(xiàn)雷達裝置的低成本。再有，在圖2中的加法運算單元123中，也可以除去可變衰減器108的衰減量變更的響應(yīng)時間內(nèi)的數(shù)據(jù)。該情況下，在加法運算單元123中輸入從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號，根據(jù)增益調(diào)整的定時進行加法運算處理。通過這樣的處理，在接收脈沖的脈沖檢測結(jié)果的加法運算中，可以去除因衰減量變更的響應(yīng)時間內(nèi)的失真而劣化的接收信號，所以可以抑制測定精度的劣化。再有，也可以在加法運算單元123進行加法運算前，將衰減量變更的響應(yīng)時間以外的接收信號、即不受增益調(diào)整的影響的接收脈沖的脈沖檢測結(jié)果輸出。此外，在脈沖信號的發(fā)送次數(shù)多的情況下，優(yōu)選可變衰減器108的增益控制模式隨機地產(chǎn)生。這里，還考慮在發(fā)送了脈沖信號后直至發(fā)送下一個脈沖信號，將可變衰減器的增益設(shè)為固定，在即將發(fā)送下一個脈沖信號前變更增益的方法，即對每個脈沖信號的發(fā)送來變更可變衰減器的增益的方法。但是，該情況下，在減小了衰減量的情況下，來自近距離的反射物的到來波過大，有可能超過第二放大器的輸出功率的上限。因此，放大器會飽和，在接收信號中產(chǎn)生對到來波以后的部分的影響，所以不理想。(第I實施方式的變形例)在上述第I實施方式中，說明了包括可變衰減器的情況下的例子，但在設(shè)有可變放大器進行放大器的增益調(diào)整的結(jié)構(gòu)中，通過使用相應(yīng)的增益控制方法，也可以獲得同樣的效果。以下說明第I實施方式的變形例的結(jié)構(gòu)及動作。圖6是表示第I實施方式的變形例的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。在該變形例中，取代可變衰減器而具有可變放大器15，增益調(diào)整單元152的動作與上述第I實施方式不同。其他與第I實施方式是同樣的，這里僅說明不同的部分。可變放大器151是實現(xiàn)電平調(diào)整單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例，包括可以變更放大率的可變增益型的放大器。可變放大器151將來自增益調(diào)整單元152的增益控制信號和從放大器107輸入的接收信號作為輸入。可變放大器151根據(jù)增益控制信號來調(diào)整增益(放大量)，同時將從放大器107輸入的接收信號通過經(jīng)調(diào)整的增益進行放大，并調(diào)整接收信號的電平。增益調(diào)整單元152將從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號作為輸入。增益調(diào)整單元152根據(jù)增益調(diào)整定時信號，生成用于將可變放大器151的增益(放大量)設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的值的增益控制信號，并輸入到可變放大器151。變頻單兀110將可變放大器151的輸出信號和從本機振蕩器105輸出的本機信號進行混合而將無線頻率的接收信號下變頻到基帶。變頻單元110以后的處理與使用第I實施方式的可變衰減器的情況是同樣的。圖7是表示第I實施方式的變形例中的可變放大器151的增益調(diào)整方法的動作說明圖。在圖7中，橫軸表示時間t。上段表示發(fā)送信號，縱軸表示信號功率P。下段表示對發(fā)送信號的增益控制量(增益控制模式)，縱軸表示可變放大器的放大量Gamp(dB)。這里，作為可變放大器151的放大量的例子，使用以三級進行調(diào)整的方法來說明控制方法。調(diào)整可變放大器151的增益(放大量)的增益調(diào)整定時，與可變衰減器的情況不變是相同的?？勺兯p器的情況下，使衰減量隨著時間的經(jīng)過而減小，但可變放大器的情況下，由于表示增益控制的縱軸為放大量，所以大小關(guān)系與衰減量相反，使放大量隨著從脈沖信號的發(fā)送定時起的時間的經(jīng)過而增大。即，調(diào)整可變放大器151的增益，以使接收信號的電平從發(fā)送信號的發(fā)送時刻起隨著時間的經(jīng)過而增大。于是，即使取代可變衰減器而具有可變放大器的情況下，通過如上述那樣控制可變放大器的增益，可以獲得與可變衰減器的情況同樣的效果。(第2實施方式)圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。第2實施方式是變更了第I實施方式的雷達裝置中的距離檢測單元的結(jié)構(gòu)及動作的例子。這里，以與第I實施方式不同的部分為中心進行說明。作為雷達裝置的發(fā)送部分，包括脈沖生成單元101、變頻單元102、放大器103、天線104、本機振蕩器105。此外，作為雷達裝置的接收部分，包括天線106、放大器107、109、可變衰減器108、變頻單元110、距離檢測單元211、定時調(diào)整單元112、增益調(diào)整單元113。距離檢測單元211將由變頻單元110下變頻到基帶的信號、從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號、以及從脈沖生成單元101輸出的發(fā)送定時信號作為輸入。距離檢測單元211輸入下變頻過的接收信號，進行檢波處理、脈沖檢測處理、距離檢測處理的各處理，計算距物體的距離。圖9是表示第2實施方式的距離檢測單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。距離檢測單元211包括檢波器121、比較器222、加法運算單元123、距離計算單元124。第2實施方式的距離檢測單元211，與第I實施方式的不同是變更了比較器222的動作，這里以不同的部分為中心進行說明。比較器222是實現(xiàn)反射波檢測單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。該比較器222將從檢波器121輸出的檢波信號和從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號作為輸入。比較器222將從檢波器121輸入的信號功率與可變設(shè)定的閾值進行比較，信號功率變換為大于閾值的情況和小于閾值的情況下的二值。通過該比較處理，進行接收脈沖的檢測(脈沖檢測)。比較器222將變換為二值的信號作為脈沖檢測結(jié)果輸出。該接收脈沖的脈沖檢測結(jié)果輸入到加法運算單元123。這里，比較器222中設(shè)定的閾值，根據(jù)增益調(diào)整定時信號而改變。圖10是表示第2實施方式的可變衰減器108的增益調(diào)整方法及比較器222的閾值設(shè)定方法的動作說明圖，表示發(fā)送信號、可變衰減器的增益調(diào)整、比較器的閾值調(diào)整之間的時間關(guān)系。在圖10中，橫軸表示時間t。上段表示發(fā)送信號，縱軸表示信號功率P。中段表示對發(fā)送信號的增益控制量(增益控制模式)，縱軸表示可變衰減器的衰減量Gatt (dB)。下段表示閾值電平設(shè)定值的變化，作為對可變衰減器的增益控制模式的比較器的閾值控制，縱軸表示閾值電平的振幅TH。有關(guān)可變衰減器108的增益調(diào)整，與上述第I實施方式是同樣的，所以這里省略說明。對比較器222的閾值進行控制，以使閾值電平隨著時間減小。到來波的接收功率從發(fā)送了脈沖信號的定時起信號功率隨著時間的經(jīng)過而減小。這是因為反射物和雷達裝置之間的距離隨著時間的經(jīng)過變遠。但是，在使可變衰減器108的增益變化以使其隨著時間的經(jīng)過而減少時，在使增益變化的定時(增益調(diào)整定時)，輸入到比較器222的接收信號的信號功率也變化。輸入到比較器222的信號功率，在增益調(diào)整定時后，比增益調(diào)整定時前增大。因此，比較器222的閾值也需要根據(jù)增益調(diào)整定時進行變更。如圖10下段所示，首先在發(fā)送第I脈沖信號的Tx脈沖I區(qū)間中，對比較器222進行控制，以使從發(fā)送脈沖信號起閾值電平隨著時間的經(jīng)過緩慢地下降。這里，使比較器222的閾值電平隨著時間的經(jīng)過緩慢地減小，例如可使用數(shù)字信號處理電路來實現(xiàn)。該情況下，在數(shù)字信號處理電路中，根據(jù)對時間進行計時的計數(shù)器的計數(shù)值，通過一步(step) —步將閾值電平進行減法運算，可運算并設(shè)定可變的閾值電平。然后，對比較器222在經(jīng)過的時間是增益調(diào)整定時即tl-Ι定時進行控制，以使閾值電平升高。在圖示例子中，表示閾值電平返回到初始值的情況。此后，對比較器222進行控制，以使閾值電平從tl-Ι起隨著時間經(jīng)過緩慢地下降。然后，在經(jīng)過的時間是增益調(diào)整定時即t2-l定時，對比較器進行控制，以使閾值電平升高。此后，對比較器222進行控制，以使從t2_l起閾值電平隨著時間的經(jīng)過下降。即，比較器222與可變衰減器108的增益調(diào)整定時同步，使閾值電平變化，以與接收信號的電平調(diào)整聯(lián)動。在發(fā)送第2脈沖信號的Tx脈沖2區(qū)間、發(fā)送第3脈沖信號的Tx脈沖3區(qū)間中，與上述同樣地與可變衰減器108的增益調(diào)整定時匹配地控制比較器222的閾值電平。在Tx脈沖2的區(qū)間，在增益調(diào)整定時即tl-2和t2_2增大比較器222的閾值電平。在Tx脈沖3的區(qū)間，在增益調(diào)整定時即tl-3和t2-3增大比較器222的閾值電平。在除此以外的期間，將閾值電平隨著時間的經(jīng)過緩慢地減小。再有，在進行比較器的閾值控制時，只需通過數(shù)字信號處理來調(diào)整閾值，則響應(yīng)時間沒有問題。根據(jù)第2實施方式，可以同步控制可變衰減器的增益調(diào)整和比較器的閾值調(diào)整，所以可以與增益調(diào)整的定時匹配而將比較器的閾值調(diào)整到最合適的位置，可以高精度地檢測反射波的接收脈沖。此外，可以將接收信號的信號電平和用于脈沖檢測的比較器閾值控制為合適的值，所以在設(shè)有將接收信號變換為數(shù)字信號的AD變換器的情況下，AD變換器的動態(tài)范圍得到改善。(第2實施方式的變形例)在上述第2實施方式中，說明了包括可變衰減器的情況下的例子，但在設(shè)有可變放大器進行放大器的增益調(diào)整的結(jié)構(gòu)中，通過適用與其對應(yīng)的增益控制方法及比較器閾值設(shè)定方法，也可以獲得同樣的效果。以下說明第2實施方式的變形例的結(jié)構(gòu)及動作。圖11是表示第2實施方式的變形例的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。在該變形例中，取代可變衰減器而包括可變放大器151，增益調(diào)整單元152的動作與上述第2實施方式不同。其他與第2實施方式是同樣的，這里僅說明有關(guān)不同的部分?？勺兎糯笃?51根據(jù)來自增益調(diào)整單元152的增益控制信號來調(diào)整放大率，并且將從放大器107輸入的接收信號根據(jù)調(diào)整的增益進行放大。增益調(diào)整單元152根據(jù)從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號，生成用于將可變放大器151的增益(放大量)設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的值的增益控制信號，并輸入到可變放大器151。圖12是表示第2實施方式的變形例的可變放大器151的增益調(diào)整方法及比較器222的閾值設(shè)定方法的動作說明圖。在圖12中，橫軸表示時間t。上段表示發(fā)送信號，縱軸表示信號功率P。中段表示對發(fā)送信號的增益控制量(增益控制模式)，縱軸表示可變放大器的放大量Gamp (dB)。下段表示閾值電平設(shè)定值的變化，作為對可變放大器的增益控制模式的比較器的閾值控制，縱軸表示閾值電平的振幅TH。有關(guān)可變放大器151的增益調(diào)整，與上述第I實施方式的變形例是同樣的。該情況下，大小關(guān)系與可變衰減器的情況的衰減量相反，放大量隨著從脈沖信號的發(fā)送定時起的時間的經(jīng)過，使在規(guī)定的增益調(diào)整定時中增大。而且，與第2實施方式同樣，對距離檢測單元211的比較器222的閾值進行控制，以使閾值電平從脈沖信號的發(fā)送定時起隨著時間的經(jīng)過緩慢地下降，并在上述增益調(diào)整定時中，控制閾值電平，以使其升高。這樣，在取代可變衰減器而包括可變放大器的情況下，通過如上述的控制可變放大器的增益，與該增益調(diào)整同步地調(diào)整比較器的閾值，也可以獲得與可變衰減器的情況同樣的效果。(第3實施方式)圖13是表示本發(fā)明的第3實施方式的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。第3實施方式在接收天線上使用陣列天線進行反射波的接收脈沖的到來方向測定，是具有反射體位置測定功能的雷達裝置的結(jié)構(gòu)例子。下面展示幾個進行到來波的到來方向測定的方法。這里，說明使用了一般的波束形成法的結(jié)構(gòu)。再有，波束形成法與本發(fā)明沒有直接關(guān)系，所以這里省略詳細說明。作為雷達裝置的發(fā)送部分，包括脈沖生成單元101、變頻單元102、放大器103、天線104、本機振蕩器105。此外，作為雷達裝置的接收部分，包括多個天線306a、306b、306c、306d、天線控制單元314、天線開關(guān)315、放大器107、109、可變衰減器108、變頻單元110、定時調(diào)整單元112、增益調(diào)整單元113、位置檢測單元316。第3實施方式，相對于第I或第2實施方式，追加天線306a 306d、天線控制單元314、天線開關(guān)315，取代距離檢測單元而設(shè)有位置檢測單元316。這里，對與第I或第2實施方式同樣的結(jié)構(gòu)單元，附加相同標號而省略說明。
作為接收用的天線而設(shè)置的多個天線306a 306d，配置為一維或二維的陣列狀而構(gòu)成陣列天線。天線開關(guān)315是實現(xiàn)天線切換單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。該天線開關(guān)315根據(jù)從天線控制單元314輸入的天線切換定時信號，切換所連接的多個天線306a 306d。天線控制單元314將從脈沖生成單元101輸出的發(fā)送定時信號作為輸入。天線控制單元314與脈沖發(fā)送定時同步來生成天線切換定時信號作為用于在規(guī)定的定時切換天線開關(guān)315的控制信號。后面論述有關(guān)該天線切換的定時。這樣，通過設(shè)有天線開關(guān)315及天線控制單元314來切換天線，可以將接收單元的射頻(RF)電路共用而實現(xiàn)成本降低。在切換多個天線的情況下，在變更增益調(diào)整定時進行多次測定的期間，有時產(chǎn)生通信環(huán)境的變化的影響。在第3實施方式中，通過與增益調(diào)整定時同步來適當切換天線，降低通信環(huán)境的變化造成的接收信號的劣化。位置檢測單元316是實現(xiàn)物體檢測單元的功能的結(jié)構(gòu)的一個實例。該位置檢測單元316將由變頻單元110下變頻到基帶的信號、從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號、從脈沖生成單元101輸出的發(fā)送定時信號、以及從天線控制單元314輸出的天線切換定時信號作為輸入。位置檢測單元316輸入經(jīng)下變頻的接收信號，進行檢波處理、脈沖檢測處理、距離檢測處理、加法運算處理、波束形成處理、到來方向檢測處理的各處理。由此，位置檢測單元316計算距到來波產(chǎn)生的地點的距離和到來波的到來方向，并檢測物體的位置。圖14是表示第3實施方式的位置檢測單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。位置檢測單元316包括檢波器321、比較器322、第I加法運算單元323、距離計算單元324、第2加法運算單元325、波束形成單元326、方向檢測單元327。檢波器321將下變頻到基帶的接收信號作為輸入，從該接收信號的實部及虛部的信號求變換為功率維度的信號功率，將表示該功率值的信號功率(檢波信號)輸出。比較器322將從檢波器321輸出的檢波信號和從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號作為輸入。比較器322將從檢波器321輸入的檢波信號的信號功率和閾值進行比較。比較器322根據(jù)比較結(jié)果，判定信號功率大于還是小于閾值從而進行接收脈沖的檢測(脈沖檢測)，將脈沖檢測結(jié)果以二值輸出。該接收脈沖的脈沖檢測結(jié)果輸入到第I加法運算單元323。對該比較器322與上述第2實施方式的比較器222同樣地進行控制，以使閾值電平從脈沖發(fā)送定時起隨著時間的經(jīng)過減小，而且，對閾值進行控制，以使閾值電平與可變衰減器108的增益調(diào)整定時匹配地提高?；蛘?，也可以與上述第I實施方式的比較器122同樣地以規(guī)定的閾值進行脈沖檢測。第I加法運算單元323將從發(fā)送單元發(fā)送脈沖信號起至發(fā)送下一個脈沖信號的區(qū)間的脈沖檢測結(jié)果加法運算規(guī)定次數(shù)。加法運算次數(shù)設(shè)為可變衰減器108的增益控制模式數(shù)的N倍(N為整數(shù))。加法運算處理的開頭，根據(jù)從脈沖生成單元101輸出的發(fā)送定時信號來決定。該加法運算的結(jié)果輸入到距離計算單元324。距離計算單元324將第I加法運算單元323輸出的加法運算結(jié)果和來自脈沖生成單元101的發(fā)送定時信號作為輸入，求從發(fā)送脈沖的發(fā)送定時起至檢測到接收脈沖的時間，從該時間計算距物體的距離。
第2加法運算單元325將下變頻到基帶的接收信號、來自脈沖生成單元101的發(fā)送定時信號、從天線控制單元314輸出的天線切換定時信號作為輸入。第2加法運算單元325在輸入的接收信號的數(shù)據(jù)中，對以相同天線接收的且相同延遲時間的接收信號的數(shù)據(jù)進行加法運算處理。通過該加法運算處理，對每個天線，生成并輸出根據(jù)脈沖發(fā)送周期的延遲時間而分別加法運算過的接收信號的數(shù)據(jù)，作為加法運算數(shù)據(jù)。波束形成單元326將從第2加法運算單元325輸出的加法運算數(shù)據(jù)作為輸入。波束形成單元326通過對于輸入的加法運算數(shù)據(jù)進行規(guī)定的信號處理來實施波束形成處理。通過該波束形成處理，波束形成單元326計算并輸出每個角度的信號功率。這里，說明有關(guān)波束形成處理。波束形成處理，如 下述式(2)所示那樣，對接收信號的加法運算數(shù)據(jù)計算每個天線的相關(guān)值Rxx。將該Rxx稱為相關(guān)矩陣。這里，*表示復(fù)數(shù)共軛。&意味著第η天線的接收信號。式(2)是接收天線為4個的情況的例子。
Ψ *fV\rKT1V1mm廠,2:mmVlvl
(2)接著，將求得的Rxx代入下述的式⑶，計算每個角度的信號功率P-。其中，a(0)是模矢量。H表示埃爾米特轉(zhuǎn)置。波束形成處理的細節(jié)，公開在以下非專利文獻中([非專利文獻]菊間信良著，《7夕' v°r λ Vr 'yrf技術(shù)》，才一 A社，2003年10月，ρ· 126參照)。Pout = a11 ( Θ ) Rxxa ( Θ )…(3)方向檢測單元327將從波束形成單元326輸出的每個角度的信號功率Pout作為輸入。方向檢測單元327從對每個角度算出的信號功率檢測到來波的到來方向。作為到來方向的檢測方法，例如，可以使用將信號功率的最高角度設(shè)為到來波的方法。方向檢測單元327輸出檢測角度作為到來方向的檢測結(jié)果。圖15是表示第3實施方式的天線開關(guān)315的天線切換方法及可變衰減器108的增益調(diào)整方法的動作說明圖，表示天線的切換、發(fā)送信號、可變衰減器的增益調(diào)整之間的時間關(guān)系。在圖15中，橫軸表不時間t。上段表不發(fā)送信號,縱軸表不信號功率P。下段表不對發(fā)送信號的增益控制量(增益控制模式)，縱軸表示可變衰減器的衰減量Gatt (dB)。在發(fā)送信號的波形的上部，將發(fā)送脈沖信號的區(qū)間(Tx脈沖I區(qū)間 Tx脈沖3區(qū)間)和切換的天線(I 4)關(guān)聯(lián)表示。就可變衰減器108的增益調(diào)整來說，與上述第I實施方式是同樣的，所以這里省略說明。首先，對每個發(fā)送信號的發(fā)送，在變更增益調(diào)整定時(增益控制模式)的同時，進行可變衰減器108的增益控制，用天線I (306a)接收。在圖示例子中，對每一個接收天線，在規(guī)定的脈沖發(fā)送周期發(fā)送三次脈沖信號(Tx脈沖I區(qū)間、Tx脈沖2區(qū)間、Tx脈沖3區(qū)間)，對它們的每個發(fā)送脈沖區(qū)間，將增益調(diào)整定時進行三種切換接收。在用天線I完成了三次脈沖信號的發(fā)送和接收后，天線控制單元314將天線切換定時信號輸出到天線開關(guān)315，將天線開關(guān)315切換到天線2 (306b)。然后，通過天線2，與天線I的情況同樣，將增益調(diào)整定時進行三種切換接收。然后，從天線控制單元314輸出天線切換定時信號，將天線開關(guān)315切換到天線3 (306c)。將同樣的處理反復(fù)至天線4 (306d)。這樣，在第3實施方式中，將天線開關(guān)315的多個天線306a 306d的天線切換定時設(shè)為可變衰減器108的增益控制模式數(shù)的M倍(M為整數(shù))的時間。即，對設(shè)定了不同的增益調(diào)整定時的增益控制模式數(shù)的每個整數(shù)倍的時間，設(shè)定天線切換周期，以進行陣列天線的切換。圖示例子是增益控制模式數(shù)為3、M = I的情況。從天線I至天線4進行脈沖信號的發(fā)送接收而獲取接收信號，通過位置檢測單元316，測定反射波的接收脈沖，計算接收信號的每個天線的相關(guān)矩陣。此時，在第2加法運算單元325中，就切換可變衰減器108的增益而獲取的接收信號的數(shù)據(jù)來說，對從發(fā)送脈沖信號起的時間的經(jīng)過相同的數(shù)據(jù)進行加法運算。再有，在進行上述加法運算時，也可以除去在切換了可變衰減器108的增益時產(chǎn)生的衰減量變更的響應(yīng)時間的數(shù)據(jù)。根據(jù)第3實施方式，可以將在變更相同天線中的到來波測定時間、即相同天線中的增益調(diào)整定時的同時，獲取多個接收信號時的獲取時間作為近的時間，進行到來波方向的檢測。由此，即使在物體移動的動態(tài)的環(huán)境下，也可以減少一邊變更增益調(diào)整定時，一邊將獲取的接收信號的數(shù)據(jù)進行加法運算時的相關(guān)特性的劣化。因此，可以將增益調(diào)整的響應(yīng)時間造成的接收信號的劣化均等地分散給每個天線，可以抑制測定精度的劣化。此外，在第3實施方式中，在使天線切換定時和增益調(diào)整定時同步執(zhí)行時，使增益調(diào)整定時的變更比天線切換優(yōu)先進行。此時，在相同天線中一邊變更增益調(diào)整定時一邊獲取多個接收信號，使用對用相同天線接收的且相同延遲時間的接收信號加法運算的結(jié)果進行自相關(guān)的運算。由此，與在切換天線的同時使用獲取的接收信號來運算自相關(guān)的情況比較，可以改善自相關(guān)運算結(jié)果的劣化。(第3實施方式的變形例)在上述第3實施方式中，說明了包括可變衰減器的情況的例子，但在設(shè)有可變放大器進行放大器的增益調(diào)整的結(jié)構(gòu)中，通過適用與其對應(yīng)的天線切換方法及增益控制方法，也可以獲得同樣的效果。以下說明第3實施方式的變形例的結(jié)構(gòu)及動作。圖16是表示第3實施方式的變形例的雷達裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。在該變形例中，取代可變衰減器而包括可變放大器151，增益調(diào)整單元152的動作與上述第3實施方式不同。其他與第3實施方式是同樣的，這里僅說明不同的部分?？勺兎糯笃?51根據(jù)來自增益調(diào)整單元152的增益控制信號調(diào)整放大率，并且將從放大器107輸入的接收信號根據(jù)調(diào)整的增益來放大。增益調(diào)整單元152根據(jù)從定時調(diào)整單元112輸出的增益調(diào)整定時信號，生成用于將可變放大器151的增益(放大量)設(shè)定為預(yù)先設(shè)定的值的增益控制信號，并輸入到可變放大器151。就可變放大器151的增益調(diào)整來說，與圖7所示的第I實施方式的變形例、或圖12所示的第2實施方式的變形例是同樣的。該情況下，大小關(guān)系與可變衰減器的情況的衰減量相反，使放大量隨著從脈沖信號的發(fā)送定時起的經(jīng)過時間在規(guī)定的增益調(diào)整定時中增大。而且，與第3實施方式同樣，在切換多個天線的同時對每個天線變更增益調(diào)整定時而多次獲取進行了增益調(diào)整的接收信號，計算距到來波產(chǎn)生的地點的距離和到來波的到來方向，從而進行來自物體的反射波的位置檢測。這樣，在取代可變衰減器而包括可變放大器的情況下，通過上述那樣控制可變放大器的增益，也可以獲得與可變衰減器的情況同樣的效果。再有，就本發(fā)明來說，本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的宗旨及范圍而基于說明書的記載及公知的技術(shù)進行各種各樣的變更、應(yīng)用也是本發(fā)明的預(yù)定范圍，包含在要求保護的范圍中。此外，在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍中，也可以將上述實施方式的各結(jié)構(gòu)單元任意地組合。在上述各實施方式中，通過以硬件構(gòu)成的情況為例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明也可以用軟件來實現(xiàn)。再有，上述實施方式的說明中使用的各功能塊通常被作為集成電路的LSI(LargeScale Integration ;大規(guī)模集成電路)來實現(xiàn)。這些功能塊既可以被單獨地集成為一個芯片，也可以包含一部分或全部地被集成為一個芯片。雖然這里稱為LSI，但根據(jù)集成程度的不同，可以被稱為IC(Integrated Circuit ;集成電路)、系統(tǒng)LS1、超大LSI (Super LSI)、或特大 LSI (Ultra LSI)。另外，實現(xiàn)集成電路化的方法不限于LSI，也可使用專用電路或通用處理器來實現(xiàn)。也可以利用LSI制造后能夠編程的FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)，或可以利用對LSI內(nèi)部的電路塊(circuit cell)的連接或設(shè)定能進行重構(gòu)的可重構(gòu)處理器(Reconfigurable Processor)。而且，隨著半導體的技術(shù)進步或隨之派生的其它技術(shù)的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)能夠替代LSI的集成電路化的新技術(shù)，當然可利用該新技術(shù)進行功能塊的集成化。例如，還存在著適用生物技術(shù)等的可能性。本申請基于2010年7月28日提交的日本專利申請(特愿2010-169293)，其內(nèi)容在本申請中作為參照而引入。工業(yè)實用性本發(fā)明具有可降低雷達裝置中的接收單元的增益調(diào)整時產(chǎn)生的信號的失真的影響，并改善接收信號的劣化的效果，作為基于對發(fā)送信號的來自物體的反射波來確定物體的位置的雷達裝置、特別是利用寬帶脈沖技術(shù)的雷達裝置等是有用的。
權(quán)利要求
1.雷達裝置，包括 發(fā)送信號生成單元，生成具有規(guī)定的信號寬度及信號間隔的間歇信號即發(fā)送信號； 射頻發(fā)送單元，將所述發(fā)送信號無線發(fā)送到測定對象空間； 射頻接收單元，從所述測定對象空間接收包含來自物體的反射波的接收信號； 電平調(diào)整單元，根據(jù)可變增益調(diào)整所述接收信號的電平； 增益調(diào)整單元，生成對所述電平調(diào)整單元中的增益進行調(diào)整的增益控制信號； 定時調(diào)整單元，生成對所述電平調(diào)整單元中的增益調(diào)整定時進行控制的增益調(diào)整定時信號；以及 物體檢測單元，基于所述接收信號檢測物體， 所述增益調(diào)整單元生成將所述接收信號的電平從所述發(fā)送信號的發(fā)送時刻起隨著時間的經(jīng)過而增大的增益控制信號， 所述定時調(diào)整單元生成所述電平調(diào)整單元中的所述增益調(diào)整定時對每個所述發(fā)送信號的發(fā)送都不同的增益調(diào)整定時信號。
2.權(quán)利要求1所述的雷達裝置， 所述定時調(diào)整單元生成相當于所述電平調(diào)整單元中的增益調(diào)整所需的響應(yīng)時間以上的時間的、對每個所述發(fā)送信號的發(fā)送所述增益調(diào)整定時都不同的增益調(diào)整定時信號。
3.權(quán)利要求1所述的雷達裝置， 所述物體檢測單元還包括將根據(jù)不同的所述增益調(diào)整定時各自進行了電平調(diào)整的多個接收信號進行加法運算的加法運算單元。
4.權(quán)利要求1所述的雷達裝置， 所述物體檢測單元還包括 反射波檢測單元，從所述電平調(diào)整后的接收信號檢測來自所述物體的反射波的信號；以及 距離計算單元，基于所述反射波的檢測結(jié)果，計算距所述物體的距離。
5.權(quán)利要求4所述的雷達裝置， 所述反射波檢測單元還包括將所述電平調(diào)整后的接收信號與規(guī)定的閾值進行比較來檢測來自所述物體的反射波的信號的比較器， 所述比較器與所述增益調(diào)整定時同步并與所述接收信號的電平調(diào)整聯(lián)動而改變所述閾值。
6.權(quán)利要求1所述的雷達裝置， 所述射頻接收單元還包括陣列狀配置的多個天線；進行所述多個天線的切換的天線切換單元；以及控制所述天線切換單元的天線控制單元， 所述天線控制單元與所述增益調(diào)整定時同步，生成天線切換定時信號，該天線切換定時信號將所述天線切換單元產(chǎn)生的天線切換定時設(shè)為天線切換周期，該天線切換周期為設(shè)定了不同的所述增益調(diào)整定時的增益控制模式數(shù)的每個整數(shù)倍時間。
7.權(quán)利要求6所述的雷達裝置， 所述增益調(diào)整單元使所述增益調(diào)整定時的變更比所述天線控制單元的天線切換優(yōu)先進行。
8.權(quán)利要求6所述的雷達裝置，所述物體檢測單元還包括 第2加法運算單元，基于所述天線切換定時，在根據(jù)不同的所述增益調(diào)整定時各自進行了電平調(diào)整的多個接收信號中，對以相同天線接收的信號且相同延遲時間的信號進行加法運算；以及 方向檢測單元，基于所述第2加法運算單元的加法運算結(jié)果，檢測來自所述物體的反射波的到來方向。
9.權(quán)利要求1至8中任何一項所述的雷達裝置， 所述電平調(diào)整單元還包括可變衰減器， 所述增益調(diào)整單元調(diào)整所述可變衰減器的衰減量。
10.權(quán)利要求1至8中任何一項所述的雷達裝置， 所述電平調(diào)整單元還包括可變放大器， 所述增益調(diào)整單元調(diào)整所述可變放大器的放大量。
全文摘要
降低在雷達裝置的接收單元的增益調(diào)整時產(chǎn)生的信號失真的影響，改善接收信號的劣化。由脈沖生成單元(101)生成脈沖信號作為發(fā)送信號，通過天線(104)以固定時間間隔反復(fù)發(fā)送。由放大器(107)放大由天線(106)接收到的包含來自物體的反射波的接收信號，并由可變衰減器(108)進行了增益調(diào)整后，由距離檢測單元(111)檢測反射波的接收脈沖而計算至物體的距離?？勺兯p器(108)根據(jù)按照來自增益調(diào)整單元(113)的增益控制信號調(diào)整的增益來衰減接收信號。對可變衰減器(108)的增益(衰減量)進行控制，以使其在剛剛發(fā)送脈沖信號后最大，并隨著經(jīng)過時間變小。此外，基于來自定時調(diào)整單元(112)的增益調(diào)整定時信號，對每個脈沖信號的發(fā)送，使變更衰減量的增益調(diào)整定時不同。
文檔編號G01S7/32GK103026255SQ20118003646
公開日2013年4月3日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者向井裕人, 岸上高明, 中川洋一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社