專利名稱：雷達(dá)設(shè)備的故障確定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種FM-CW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)設(shè)備，這種雷達(dá)設(shè)備發(fā)射用調(diào)制信號(hào)調(diào)制(FM調(diào)制)的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)返回的反射信號(hào)，以及利用從發(fā)送信號(hào)中分出的部分信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變換。具體地說，本發(fā)明與安裝在車輛上通過計(jì)算與目標(biāo)物體的相對(duì)速度和距離來防止撞車的FM-CM雷達(dá)設(shè)備有關(guān)。
近年來，隨著道路上車輛的增加，諸如撞車之類的事故呈逐年上升的趨勢。因此，在車輛上應(yīng)該安裝經(jīng)濟(jì)的諸如車輛監(jiān)視系統(tǒng)之類的安全設(shè)備，以便預(yù)先得到可能要撞車的信息，減少撞車事故。
迄今為止，F(xiàn)M-CW雷達(dá)系統(tǒng)(調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng))一直是用來作為一種能測量與目標(biāo)物體的相對(duì)速度和距離的雷達(dá)系統(tǒng)。這種雷達(dá)系統(tǒng)能夠用一個(gè)簡單的信號(hào)處理電路來測量相對(duì)速度和距離，能夠非常經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)收發(fā)裝置，因而這種系統(tǒng)已用作車輛防撞雷達(dá)系統(tǒng)。
圖1和2中示出了FM-CW雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理。圖3例示了一種常規(guī)的FM-CW雷達(dá)設(shè)備。下面將對(duì)這種FM-CW雷達(dá)系統(tǒng)的原理加以說明。
如圖3所示，捱蕩器2輸出的振蕩信號(hào)由調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器1產(chǎn)生的幾百赫茲的鋸齒波進(jìn)行FM調(diào)制后從發(fā)射天線5發(fā)射出去。然后，接收天線6接收到的從目標(biāo)物體反射的反射信號(hào)輸入到諸如混頻器之類的變頻器7。變頻器7，作為一個(gè)FM檢測器，用振蕩器2輸出的FM調(diào)制波作為本機(jī)振蕩信號(hào)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行檢測。結(jié)果，由于從目標(biāo)物體反射的反射波與發(fā)射信號(hào)之間存在頻移，形成差拍，如圖1和2所示。這差拍的頻率fb取決于雷達(dá)系統(tǒng)與目標(biāo)物體之間的距離以及由于相對(duì)速度而引起多普勒頻移，可以表示為(取決于距離的距離頻率fr)±(取決于速度的速度頻率fd)。因此，可以根據(jù)這頻移來確定距離和相對(duì)速度。
對(duì)于fr和fd有著以下眾所周知的方程
fr＝(4ΔΩT/C)Rfd＝(2f0/C)v(1)其中ΔΩ為調(diào)頻帶寬，T為調(diào)制波周期，C為光速，R為離障礙物(目標(biāo)物體)的距離，f0為發(fā)射信號(hào)的中心頻率，v為與障礙物(目標(biāo)物體)的相對(duì)速度。
如果在車載雷達(dá)系統(tǒng)采用這種方法，由于測量距離最大為100m(米)，而相對(duì)速度可能達(dá)到100km/h(千米/小時(shí))，因此為了得到足夠高的距離測量精度，調(diào)制波周期應(yīng)設(shè)為1×10-3s(秒)左右，而調(diào)制帶寬應(yīng)設(shè)為100MHg(兆赫)左右。此外，為了得到足夠高的相對(duì)速度測量精度，應(yīng)采用毫米波段作為發(fā)射頻段。例如，在調(diào)制波周期為1.33×10-3s，調(diào)制帶寬為75MHg，發(fā)射頻率為60GHz的情況下，距離分辨力為1m，而速度分辨力為6.75km/h。
作為一種檢測按照常規(guī)FM-CW雷達(dá)配置的雷達(dá)系統(tǒng)的高頻電路中的故障的方法，已經(jīng)考慮了通過監(jiān)測加到各高頻電路的一些部件的電流或電壓值來檢測故障的方法。
然而，這種方法有一個(gè)問題。雖然這種方法通過對(duì)電流或電壓值的監(jiān)測能夠檢測出重大故障(如完全不能工作)，但很難檢測出由于電路特性變壞之類而引起的性能下降和工作不正常的情況，因?yàn)樵谶@種情況下電流和電壓值的變化量是相當(dāng)小的。
本發(fā)明的目的是提供一種能檢測由于高頻電路特性變壞而引起的性能降低和工作不正常的低價(jià)FM-CW雷達(dá)設(shè)備。
本發(fā)明的主要內(nèi)容是為一種發(fā)射經(jīng)調(diào)制信號(hào)調(diào)制的高頻信號(hào)、接收從目標(biāo)物體反射的反射信號(hào)、用從發(fā)射信號(hào)分出的信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻的雷達(dá)設(shè)備配置故障確定裝置。
本發(fā)明的故障確定裝置包括一個(gè)對(duì)輸入到接收系統(tǒng)電路的本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器，一個(gè)檢測在這個(gè)調(diào)制器中產(chǎn)生的頻率分量的檢測電路，以及一個(gè)根據(jù)檢測電路檢測到的頻率分量確定是否有故障的故障確定電路。
按照本發(fā)明，可以檢測出在雷達(dá)設(shè)備徹底不能工作前由于高頻電路特性變壞而引起的工作不正常和性能下降的情況。
從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中可以更清楚地看到本發(fā)明的情況。在這些附圖中圖1示出了FM-CW雷達(dá)設(shè)備的基本原理；圖2示出了FM-CW雷達(dá)設(shè)備的基本原理；圖3為常規(guī)FM-CW雷達(dá)設(shè)備的方框圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的原理方框圖；圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的原理方框圖；圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的原理方框圖；圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例的原理方框圖；圖8為本發(fā)明第五實(shí)施例的原理方框圖；圖9為本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的方框圖；圖10為示出DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)處理情況的操作流程圖；圖11為示出CPU(中央處理單元)處理情況的操作流程圖；圖12為本發(fā)明第二任選實(shí)施例的方框圖；圖13為本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的方框圖；圖14為本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的方框圖；圖15為本發(fā)明第五優(yōu)選實(shí)施例的方框圖；圖16為本發(fā)明第六優(yōu)選實(shí)施例的方框圖；圖17為本發(fā)明第七優(yōu)選實(shí)施例的方框圖；以及圖18為示出CPU對(duì)溫度變化的確定邏輯的操作流程圖。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先將說明各優(yōu)選實(shí)施例的原理，然后再詳細(xì)說明本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例。
圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的方框圖。
調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器1產(chǎn)生用于頻率調(diào)制(FM調(diào)制)的鋸齒波信號(hào)。
壓控振蕩器2產(chǎn)生在雷達(dá)系統(tǒng)輸出的毫米波段中的受調(diào)信號(hào)。
調(diào)制器3進(jìn)行檢測故障所需的調(diào)制。
空向耦合器4將壓控振蕩器2輸出的信號(hào)分為兩路，一路為送至發(fā)射天線5的發(fā)射信號(hào)，另一路為送至變頻器7的本振信號(hào)。
發(fā)射天線與有效地將壓控振蕩器2輸出的調(diào)頻信號(hào)輻射出去。
接收天線6有效地對(duì)從目標(biāo)物體反射的信號(hào)進(jìn)行接收。
變頻器7將來自空向耦合器4的本振信號(hào)與接收天線6接收的目標(biāo)物體反射信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生含有目標(biāo)物體與雷達(dá)設(shè)備之間的相對(duì)速度和距離信息的信號(hào)分量。
信號(hào)處理單元8從奕頻器7輸出的信號(hào)分量中檢測相對(duì)速度和距離信息，向顯示器9輸出進(jìn)行顯示所需的數(shù)據(jù)。
顯示器9顯示信號(hào)處理單元8輸出的顯示數(shù)據(jù)。
濾波器10的帶寬僅允許用來檢測雷達(dá)設(shè)備高頻電路系統(tǒng)工作情況的受調(diào)頻率可以通過。
檢波電路11將受調(diào)信號(hào)變換為直流信號(hào)送至電壓比較電路12。
電壓比較電路12將在高頻電路系統(tǒng)中檢測到的信號(hào)的檢測電平與一個(gè)預(yù)置的基準(zhǔn)電平進(jìn)行比較，如果檢測電平低于基準(zhǔn)電平，就向CPU(圖中未示出)發(fā)送一個(gè)告警信號(hào)。
在上述的本發(fā)明第一實(shí)施例中，調(diào)制器3相當(dāng)于權(quán)利要求1或2中所述的調(diào)制器。濾波器10、檢波電路11和電壓比較電路12相當(dāng)于權(quán)利要求1或2中所述的檢測電路，而信號(hào)處理單元8相當(dāng)于權(quán)利要求1或2中所述的故障確定電路。
實(shí)現(xiàn)了上述本發(fā)明第一實(shí)施例，就能在雷達(dá)設(shè)備完全不能工作前檢測出由于高頻電路特性變壞而引起的性能下降和工作不正常的情況。
圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的方框圖。
如圖5所示，在這個(gè)本發(fā)明第二實(shí)施例的雷達(dá)設(shè)備中，在圖4所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的定向耦合器4與發(fā)射天線5之間加了一個(gè)發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路13。發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路13相當(dāng)于權(quán)利要求3-5部所述的發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路。
實(shí)現(xiàn)了上述本發(fā)明第二實(shí)施例，在選擇了故障確定模式時(shí)，可以使輸出發(fā)射信號(hào)得到衰減，從而可以降低外界對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的影響。
圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例的方框圖。
在作為本發(fā)明第三實(shí)施例的這個(gè)雷達(dá)設(shè)備中，在圖4所示本發(fā)明第一實(shí)施例的接收天線6與變頻器7之間加了一個(gè)接收信號(hào)輸入衰減電路14。接收信號(hào)輸入衰減電路14相當(dāng)于權(quán)利要求6-8中所述的接收信號(hào)輸入衰減電路。
實(shí)現(xiàn)了上述本發(fā)明第三實(shí)施例，在選擇了故障確定模式時(shí)，可以使接收信號(hào)得到衰減，從而可以降低外界對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的影響。
圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例的方框圖。
在圖7所示的與本發(fā)明第四實(shí)施例有關(guān)的這個(gè)雷達(dá)設(shè)備中，在圖4所示本發(fā)明第一實(shí)施例的方向耦合器4與變頻器7之間加了一個(gè)本振信號(hào)調(diào)制器15來代替調(diào)制器3。本振信號(hào)調(diào)制器15相當(dāng)于權(quán)利要求9中所述的本振信號(hào)調(diào)制器。于是，在選擇了故障確定模式時(shí)，本振信號(hào)就受到本振信號(hào)調(diào)制器15的調(diào)制。
圖8為本發(fā)明第五實(shí)施例的方框圖。
在本發(fā)明第五實(shí)施例中，形成了一條反饋通路，使得從經(jīng)定向耦合器4分路后的發(fā)射信號(hào)中再經(jīng)定向耦合器16分出一路信號(hào)與來自定向耦合器17的所接收的反射信號(hào)混合。在這條反饋通路中加有一個(gè)反饋信號(hào)調(diào)制器18。這里，定向耦合器16和17相當(dāng)于權(quán)利要求10中所述的反饋回路，而反饋信號(hào)調(diào)制器18相當(dāng)于權(quán)利要求10中所述的反饋信號(hào)調(diào)制器。
如在以上本發(fā)明第一至第五實(shí)施例中所說明的那樣，用于執(zhí)行故障確定模式所用的信號(hào)的受調(diào)頻率可以設(shè)置成與用來產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)的頻率調(diào)制的受調(diào)頻率不同的頻率。
此外，在本發(fā)明第一至第五實(shí)施例中，可以采用調(diào)頻或調(diào)相而不采用調(diào)幅來作為確定故障的一種信號(hào)調(diào)制方法。振幅調(diào)制例如可以通過改變放大器的增益或通斷信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。
下面將結(jié)合


根據(jù)上述原理所提出的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例。
圖9為本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。
圖9所示的FM-CW雷達(dá)設(shè)備包括作為發(fā)射系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器1、壓控振蕩器2、調(diào)制器3、定向耦合器4和發(fā)射天線5，作為接收系統(tǒng)的接收天線6和變頻器7，以及作為信號(hào)處理系統(tǒng)的信號(hào)處理單元8(包括濾波器19、A/O變換器20、DSP21和CPU22)、顯示器9、濾波器10、檢波電路11和比較器23。
這里，調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器1產(chǎn)生進(jìn)行調(diào)頻的鋸齒波信號(hào)。壓控振蕩器2產(chǎn)生雷達(dá)輸出的毫米波段調(diào)頻信號(hào)。調(diào)制器3產(chǎn)生故障檢測信號(hào)。定向耦合器4接收來自調(diào)制器3的毫米波信號(hào)，作為送至發(fā)射天線5和變頻器7的本振信號(hào)。發(fā)射天線5有效地將定向耦合器4輸出的信號(hào)輻射出去。接收天線6有效地對(duì)從目標(biāo)物體反射的信號(hào)進(jìn)行接收。變頻器7將接收天線6所接收的信號(hào)與來自定向耦合器4的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生含有目標(biāo)物體與雷達(dá)設(shè)備之間的相對(duì)速度和距離信息的信號(hào)分量，并產(chǎn)生故障檢測信號(hào)。信號(hào)處理單元8從變頻器7輸出的這些信號(hào)分量中檢測出相對(duì)速度和距離信息，向顯示器9輸出必需的顯示數(shù)據(jù)。在信號(hào)處理單元8中，濾波器19僅提取拍頻分量(如圖1和2所示)。A/D變換器20將濾波器19輸出的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。DSP21通過對(duì)A/D變換器20輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行FFT(快速的傅立葉變換)分析提取拍頻分量，根據(jù)前面所列的方程(1)計(jì)算出距離和相對(duì)速度。CPU22通過監(jiān)測比較器23的輸出進(jìn)行故障檢測處理，并且為顯示器9進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示處理。然后，顯示器9顯示信號(hào)處理單元8輸出的顯示數(shù)據(jù)。濾波器10從變頻器7輸出的那些信號(hào)分量中濾出故障檢測所需的信號(hào)分量。檢波電路11將濾波器10輸出的交流信號(hào)變換為直流信號(hào)。比較器23將檢波電路11輸出的故障檢測信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較。
包括上述各部件的FM-CW雷達(dá)設(shè)備的工作情況如下。
調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器1產(chǎn)生的鋸齒波加到壓控振蕩器2，以便產(chǎn)生調(diào)頻波。所產(chǎn)生的調(diào)頻波的輸出波形為ASin[ωrt+∫s(t)dt]----(2)]]>其中A為振幅，ωr＝2πf0，而積分部分∫s(t)dt為鋸齒波調(diào)制成分。
然后，這個(gè)信號(hào)受到調(diào)制器3的調(diào)制。如果調(diào)制方法是AM調(diào)制，則調(diào)制器3的輸出信號(hào)為A(1+B)Sin[ωrt+∫s(t)dt]-----(3)]]>其中(1+M)為AM調(diào)制成分，受調(diào)頻率近似為500Khz(千赫)至1MHz(兆赫)。
這個(gè)信號(hào)從定向耦合器4加到變頻器7，作為本振信號(hào)。為了說明簡明起見，假設(shè)沒有從目標(biāo)物體反射的反射波，若式(3)所示的信號(hào)是經(jīng)變頻器7平方律檢測的，則變頻器7的輸出信號(hào)可表示為{A+(1+B)Sin[ωrt+∫s(t)dt]}2]]>=A2(1+B)2Sin2[ωrt+∫s(t)dt]]]>=A2Sin2[ωrt+∫s(t)dt]]]>+A2B2Sin2[ωrt+∫s(t)dt]]]>+2A2BSin2[ωrt+∫s(t)dt]----(4)]]>其中只有表示為SdetSdet=2A2BSin2[ωrt+∫s(t)dt]----(5)]]>的分量可以通過濾波器10成為信號(hào)，因?yàn)闉V波器10只允許頻率接近頻率分量B的頻率的信號(hào)可以通過。
信號(hào)Sdet經(jīng)檢波電路11變換為直流信號(hào)后，由比較器23用基準(zhǔn)電壓加以比較，于是就能檢測是否出現(xiàn)故障情況。這里，基準(zhǔn)電壓設(shè)置為雷達(dá)設(shè)備工作正常時(shí)所產(chǎn)生的直流信號(hào)的值加上考慮季節(jié)和溫度的改變量。就實(shí)際例子而言，如果比較器23發(fā)現(xiàn)檢波電路11輸出的直流信號(hào)的電壓低于基準(zhǔn)電壓，CPU22就確定雷達(dá)工作不正常。這樣，例如當(dāng)變頻器7中變頻損耗增大時(shí)，由于變頻器7輸出的信號(hào)的絕對(duì)值總體減小，因此檢波電路11輸出的直流信號(hào)的電壓下降。此外，如果調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器1的輸出電壓下降，那么由于從定向耦合器4輸入變頻器7的信號(hào)的輸入電平下降，檢波電路11輸出的直流信號(hào)的電壓也要下降。因此，檢波電路11輸出的直流信號(hào)的電壓下降說明在高頻電路中，無論是在雷達(dá)設(shè)備的接收部分還是發(fā)射部分，信號(hào)靈敏度已經(jīng)降低。這就表明車輛前方最大檢測距離已經(jīng)減小。車輛前方最大檢測距離減小意味著例如原來在車輛前方距離成為100m時(shí)告警的現(xiàn)在改變?yōu)樵谲囕v前方距離成為60m時(shí)才告警。
圖10為示出DSP處理情況的操作流程圖。DSP21對(duì)A/D變換器20輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行FFT(快速傅立葉變換)分析(圖10的步驟30)，識(shí)別出FFT頻率輸出的尖峰頻率(步驟31)。然后，DSP21通過計(jì)算尖峰頻率電平門限值(步驟32)限制所要使用的尖峰的個(gè)數(shù)(步驟33)。接著，DSP21估計(jì)可用尖峰的個(gè)數(shù)(步驟34)，從提取的尖峰分量中濾除噪聲分量(步驟35)，最后從剩下的這些尖峰中提取兩個(gè)拍頻分量fb＝(取決于距離的距離頻率fr)±(取決于速度的速度頻率fd)，再根據(jù)前面所列的方程(1)解出距離R和相對(duì)速度v(步驟36)，處理過程結(jié)束。
圖11為示出CPU22中處理情況的操作流程圖。CPU22設(shè)置當(dāng)前模式為故障檢測模式(圖11的步驟40)。可以將設(shè)置當(dāng)前模式為故障檢測模式的時(shí)間定在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)或雷達(dá)設(shè)備剛接通時(shí)，然后，CPU22監(jiān)測比較器23的輸出電壓(步驟41)，通過確定比較器23的輸出電壓是否低于基準(zhǔn)電壓確定是否已發(fā)生故障(步驟42)。如果確定已發(fā)生故障，CPU22使顯示器9顯示故障(步驟43)。否則，CPU22就將故障檢測模式改變?yōu)槔走_(dá)測量模式(步驟44)，使DSP21測量距離和相對(duì)速度(步驟45)。于是，就在顯示器9上顯示DSP21計(jì)算出的距離和相對(duì)速度(步驟46)。
因此，采用上述本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例就能在FM-CW雷達(dá)設(shè)備完全不能工作前檢測出由于高頻電路特性變差而造成的工作不正常和性能下降的情況。
圖12為本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。標(biāo)有與圖9中標(biāo)號(hào)相同的部件其功能與圖9中相應(yīng)部件相同，不再予以說明。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，為了防止發(fā)射信號(hào)輸出，在定向耦合器4與發(fā)射天線5之間加了一個(gè)發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路13。按照這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以防止接收到由目標(biāo)物體反射的反射波而引起的信號(hào)，無論目標(biāo)物體如何接近雷達(dá)設(shè)備。
從這個(gè)結(jié)構(gòu)可見，第二優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的原理實(shí)現(xiàn)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的故障信號(hào)檢測等功能，雖然在發(fā)射系統(tǒng)加了發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路13。
圖13為本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。標(biāo)有與圖9中標(biāo)號(hào)相同標(biāo)號(hào)的部件其功能與圖9中相應(yīng)部件相同，不再予以說明。
在第三優(yōu)選實(shí)施例中，為了防止接收信號(hào)輸出，在接收天線6與變頻器7之間加了一個(gè)接收信號(hào)輸入衰減電路14。按照這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以阻止由目標(biāo)物體反射的反射波而引起的信號(hào)，無論目標(biāo)物體如何接近雷達(dá)設(shè)備。
由這個(gè)結(jié)構(gòu)可見，第三優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的原理實(shí)現(xiàn)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的故障信號(hào)檢測等功能，雖然在接收系統(tǒng)加了接收信號(hào)輸入衰減電路14。
圖14為本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。標(biāo)有與圖9中標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)的部件其功能與圖9中相應(yīng)部件相同，不再予以說明。
在第四優(yōu)選實(shí)施例中，在發(fā)射系統(tǒng)的定向耦合器4與接收系統(tǒng)的變頻器7之間加了一個(gè)本振信號(hào)調(diào)制器15。按照這個(gè)結(jié)構(gòu)，只有本振信號(hào)受到故障確定調(diào)制信號(hào)的調(diào)制。
由這個(gè)結(jié)構(gòu)可見，第四優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的原理實(shí)現(xiàn)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的故障信號(hào)檢測等功能，雖然本振信號(hào)調(diào)制器15是包括在本振系統(tǒng)內(nèi)。
圖15為本發(fā)明第五優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。標(biāo)有與圖9中標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)的部件其功能與圖9中相應(yīng)部件相同，不再予以說明。
在第五優(yōu)選實(shí)施例中，通過安裝在定向耦合器4與發(fā)射天線5之間的定向耦合器16和安裝在接收天線6與變頻器之間的定向耦合器17形成一個(gè)故障檢測反饋回路。通過安裝在這反饋回路中的反饋信號(hào)調(diào)制器18可以用故障檢測信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
由這個(gè)結(jié)構(gòu)可見，第五優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的原理實(shí)現(xiàn)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的故障信號(hào)檢測等功能，雖然在發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)之間加了由定向耦合器16、定向耦合器17和反饋信號(hào)調(diào)制器18組成的故障檢測反饋回路。
圖16為在本申請(qǐng)人以前提出的FM-CW雷達(dá)設(shè)備(特開平5-040169)中應(yīng)用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的方框圖。標(biāo)有與圖9中標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)的部件其功能與圖9中相應(yīng)部件相同，不再予以說明。
在這個(gè)第六優(yōu)選實(shí)施例中，通過加裝在壓控振蕩器2與定向耦合器4之間的發(fā)射信號(hào)放大器24，在定向耦合器17與變頻器7之間的接收信號(hào)放大器25，在變頻器7與信號(hào)處理單元8之間的濾波器28和第二變頻器27，以及開關(guān)信號(hào)源26，形成一個(gè)外差式FM-CW雷達(dá)設(shè)備。也就是說，在第六優(yōu)選實(shí)施例中，在只有與拍頻相應(yīng)的頻率分量通過濾波器28后，被第二變頻器27變換成中頻分量的信號(hào)送至信號(hào)處理單元8。因此，這個(gè)實(shí)施例比常規(guī)技術(shù)能更好地削減噪聲。
由這個(gè)結(jié)構(gòu)可見，第六優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的原理實(shí)現(xiàn)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的故障信號(hào)檢測等功能，雖然這個(gè)實(shí)施例由于加了在壓控振蕩器2與定向耦合器4之間的發(fā)射信號(hào)放大器24、在定向耦合器17與變頻器7之間的接收信號(hào)放大器25、在變頻器7與信號(hào)處理單元8之間的濾波器28和第二變頻器27、開關(guān)信號(hào)源26而成為外差式FM-CW雷達(dá)設(shè)備。
圖17示出了在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平5-040169可提出的現(xiàn)有技術(shù)的FM-CW雷達(dá)設(shè)備中應(yīng)用本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。標(biāo)有與圖9中標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)的部件其功能與圖9中相應(yīng)部件相同，不再予以說明。
在這個(gè)第七優(yōu)選實(shí)施例中，以與第六優(yōu)選實(shí)施例相同的方式形成了外差式FM-CW雷達(dá)設(shè)備。
由這個(gè)結(jié)構(gòu)可見，第七優(yōu)選實(shí)施例可以根據(jù)與第六優(yōu)選實(shí)施例相同的原理實(shí)現(xiàn)與第一優(yōu)選實(shí)施例相同的故障信號(hào)檢測等功能，雖然這個(gè)實(shí)施例由于加了在調(diào)制器3與定向耦合器4之間的發(fā)射信號(hào)放大器24、在定向耦合器17變頻器7之間的接收信號(hào)放大器25、在變頻器7與信號(hào)處理單元8之間的第二變頻器27和濾波器28、開關(guān)信號(hào)源26而成為外差式FM-CW雷達(dá)設(shè)備。
此外，可以通過選擇一個(gè)與雷達(dá)設(shè)備用來進(jìn)行距離和相對(duì)速度測量的調(diào)制頻率不同的頻率作為在上述各優(yōu)選實(shí)施例中故障檢測的調(diào)制頻率，很容易確定故障檢測頻率。
此外，作為調(diào)制系統(tǒng)，可以使用按故障檢測頻率執(zhí)行開、關(guān)操作的開關(guān)電路，而不用AM調(diào)制。這種開關(guān)電路調(diào)制也可以看作是AM調(diào)制的一種特殊情況，因?yàn)檎穹徽{(diào)制成為1或0。如果使用開關(guān)電路，那么例如要以使用PIN(PIN結(jié))二極管，或者諸如GaAs、MEFET(金屬半導(dǎo)體FET)、HEMT(高電子遷移率晶體管)之類的三端器件，通過控制漏極電流(漏極電壓)通斷進(jìn)行開、關(guān)操作。
此外，在第五優(yōu)選實(shí)施例中，可以用一個(gè)頻率調(diào)制器或相位調(diào)制器作為反饋信號(hào)調(diào)制器18。
此外，為了衰減發(fā)射信號(hào)輸出或接收信號(hào)輸入，可以使用一個(gè)增益衰減器或開關(guān)電路。
如果在所形成的實(shí)施例中，故障檢測與距離和相對(duì)速度檢測在時(shí)間安排上不重疊，那么濾波器19、A/D變換器20和DSP21在功能上可以用來分別代替濾波器10、檢波電路11和比較器23。
此外，上述各優(yōu)選實(shí)施例可以做成具有溫度信息功能的，因?yàn)榭梢愿鶕?jù)溫度的改變來改變比較器23的基準(zhǔn)電壓。圖18為示出在采用這種實(shí)施方式時(shí)CPU22對(duì)溫度變化進(jìn)行邏輯處理的操作流程圖。圖中，CPU22得到一個(gè)指定的溫度傳感器檢測到的溫度值(圖18的步驟50)后，從指定的ROM(只讀存儲(chǔ)器)的表中讀出與所檢測到的溫度對(duì)應(yīng)的門限電壓(步驟51)。這個(gè)得到的值就設(shè)定為比較器23的基準(zhǔn)電壓(步驟52)。CPU22對(duì)傳感器進(jìn)行監(jiān)測(步驟53)，如果發(fā)現(xiàn)傳感器不正常，就執(zhí)行不正常處理(步驟54和55)。
這樣，就可以利用一個(gè)熱敏器件使實(shí)施例中的比較器23成為直接受到溫度控制的形式。
權(quán)利要求
1.一種包括在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)的故障確定裝置，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述故障確定裝置包括一個(gè)調(diào)制器，用來對(duì)輸入接收電路的本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；一個(gè)檢測電路，用來檢測在調(diào)制器中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及一個(gè)故障確定電路，用來根據(jù)檢測電路檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
2.一種包括在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)的故障確定裝置，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中發(fā)出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述故障確定裝置包括一個(gè)調(diào)制器，用來對(duì)分路前的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；一個(gè)檢測電路，用來從經(jīng)變頻的信號(hào)中檢測在調(diào)制器中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及一個(gè)故障確定電路，用來根據(jù)檢測電路檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
3.按照權(quán)利要求2所述的故障確定裝置，其中還包括一個(gè)發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路，用來衰減分路后的發(fā)射信號(hào)的輸出。
4.按照權(quán)利要求3所述的故障確定裝置，其中，所述發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路通過減小一個(gè)放大所述發(fā)射信號(hào)的發(fā)射信號(hào)放大器的增益來衰減所述發(fā)射信號(hào)的輸出。
5.按照權(quán)利要求3所述的故障確定裝置，其中所述發(fā)射信號(hào)輸出衰減電路是一個(gè)能通過通/斷切換過程有選擇地控制所述發(fā)射信號(hào)的輸出的開關(guān)電路。
6.按照權(quán)利要求2所述的故障確定裝置，其中還包括一個(gè)接收信號(hào)輸入衰減電路，用來衰減受到一個(gè)頻率調(diào)制的反射信號(hào)的輸入。
7.按照權(quán)利要求6所述的故障確定裝置，其中，所述接收信號(hào)輸入衰減電路通過減小一個(gè)放大所述接收信號(hào)的接收信號(hào)放大器的增益來衰減所述接收信號(hào)的輸入。
8.按照權(quán)利要求6所述的故障確定裝置，其中，所述接收信號(hào)輸入衰減電路是一個(gè)能通過通/斷切換過程有選擇地控制所述接收信號(hào)的輸入的開關(guān)電路。
9.一種包括在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)的故障確定裝置，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述故障確定裝置包括一個(gè)本振信號(hào)調(diào)制器，用來對(duì)分路后得到的本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；一個(gè)檢測電路，用來從經(jīng)變頻的信號(hào)中檢測在本振信號(hào)調(diào)制器中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及一個(gè)故障確定電路，用來根據(jù)檢測電路檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
10.一種包括在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)的故障確定裝置，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述故障確定裝置包括一個(gè)反饋回路，用來對(duì)分路后的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行再分路，以及將再分路得到的反饋信號(hào)與所接收的反射信號(hào)進(jìn)行混頻；一個(gè)反饋信號(hào)調(diào)制器，用來對(duì)反饋回路中的反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；一個(gè)檢測電路，用來從經(jīng)變頻的信號(hào)中檢測在反饋信號(hào)調(diào)制器中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及一個(gè)故障確定電路，用來根據(jù)檢測電路檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
11.按照權(quán)利要求1所述的故障確定裝置，其中，所述調(diào)制器、所述本振信號(hào)調(diào)制器或所述反饋信號(hào)調(diào)制器的調(diào)制頻率不同于為了產(chǎn)生所述發(fā)射信號(hào)由所述調(diào)制信號(hào)對(duì)所述高頻信號(hào)進(jìn)行高頻所用的調(diào)制頻率。
12.按照權(quán)利要求1所述的故障確定裝置，其中，所述調(diào)制器，所述本振信號(hào)調(diào)制器或所述反饋信號(hào)調(diào)制器進(jìn)行的調(diào)制是振幅調(diào)制。
13.按照權(quán)利要求12所述的故障確定裝置，其中，所述調(diào)制器、所述本振信號(hào)調(diào)制器或所述反饋信號(hào)調(diào)制器通過改變一個(gè)放大器的增益起著一個(gè)振幅調(diào)制器的作用。
14.按照權(quán)利要求12所述的故障確定裝置，其中，所述調(diào)制器、所述本振信號(hào)調(diào)制器或所述反饋信號(hào)調(diào)制器通過開關(guān)信號(hào)起著一個(gè)振幅調(diào)制器的作用。
15.按照權(quán)利要求1所述的故障確定裝置，其中，所述調(diào)制器、所述本振信號(hào)調(diào)制器或所述反饋信號(hào)調(diào)制器進(jìn)行的調(diào)制是頻率調(diào)制。
16.按照權(quán)利要求1所述的故障確定裝置，其中，所述調(diào)制器、所述本振信號(hào)調(diào)制器或所述反饋信號(hào)調(diào)制器進(jìn)行的調(diào)制是相位調(diào)制。
17.一種在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)確定故障的方法，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出了一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述方法包括下列步驟對(duì)輸入接收電路的本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；檢測調(diào)制中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及根據(jù)檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
18.一種在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)確定故障的方法，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述方法包括下列步驟對(duì)分路前的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；從經(jīng)變頻的信號(hào)中檢測在調(diào)制中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及根據(jù)檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
19.一種在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)確定故障的方法，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述方法包括下列步驟對(duì)分路后得到的本振信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；從經(jīng)變頻的信號(hào)中檢測在本振信號(hào)調(diào)制中產(chǎn)生的受調(diào)分量；以及根據(jù)檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
20.一種在一個(gè)雷達(dá)設(shè)備內(nèi)確定故障的方法，所述雷達(dá)設(shè)備輸出受調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制的高頻信號(hào)，接收從目標(biāo)物體反射回來的反射信號(hào)，以及用從發(fā)射信號(hào)中分出的一路信號(hào)作為接收機(jī)本振信號(hào)對(duì)所接收的反射信號(hào)進(jìn)行變頻，所述方法包括下列步驟對(duì)分路后的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行再分路，將再分路得到的反饋信號(hào)與所接收的反射信號(hào)進(jìn)行混頻；對(duì)分路得到的反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；從經(jīng)變頻的信號(hào)中檢測在調(diào)制中產(chǎn)生的受調(diào)分量；根據(jù)檢測到的這些受調(diào)分量確定是否發(fā)生了故障。
全文摘要
振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)受到調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)的頻率調(diào)制后由發(fā)射天線向外輻射。接收天線接收到的從目標(biāo)物體反射的反射信號(hào)在變頻器中用定向耦合器輸出的本振信號(hào)變頻后,由信號(hào)處理單元檢測其中的距離和速度信息。為了檢測故障,與振蕩器連接的調(diào)制器對(duì)振蕩器的輸出進(jìn)行調(diào)制。包括濾波器、檢波電路和電壓比較電路的檢測單元對(duì)在調(diào)制器中產(chǎn)生的受調(diào)成分進(jìn)行檢測。信號(hào)處理單元根據(jù)檢測到的受調(diào)成分確定是否發(fā)生了故障。
文檔編號(hào)G01S13/00GK1174332SQ9711072
公開日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1997年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月16日
發(fā)明者齋藤民雄, 伊佐治修 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社, 富士通天株式會(huì)社