JP2000513533A - 発信器を制御するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 線形周波数掃引を発生させるための、交通分野で、特にカーレーダで使用するためのレーダ発信器を制御するための方法と装置。位相ロック線形化ループが位相ロック発信器ループを制御する線形周波数掃引を発生し、この発信器ルーブが線形化ループよりかなり広い帯域幅を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】 発信器を制御するための方法と装置 本発明は位相ロックループを採用することにより線形周波数掃引を発生させる ためのレーダ発信器を制御するための方法と装置に関する。この方法と装置は交 通分野で、特にＦＭ／ＣＷ形式のレーダで使用することを意図しており、例えば カーレーダシステムの一部でありうる。 上述の応用分野では、広帯域幅領域内できわめて線形的な周波数掃引を達成す ることができることが望ましい。不適当な制御発信器が線形掃引を損傷してはな らない。 本発明の目的は上述の望ましい特徴を満たす方法と装置を提供することである 。この発明の目的は少なくとも二つの位相ロックルーブを採用し、その位相ロッ クループの一方、すなわち線形化ループが線形周波数掃引を発生するのに用いら れ、他方の位相ロックループ、すなわち発信器ループが参照信号として線形化ル ープで発生された線形掃引を用いる方法と装置により達成される。 この発明によれば、二つの位相ロックループが採用される。位相ロックループ の一方、すなわち線形化ループは狭い帯域幅を持ち、望ましくない信号の顕著な 抑制を提供する。線形化ループで発生された発信器信号は引き続いて第二位相ロ ックルーブ、すなわち発信器ルーブで用いられ、この発信器ループはずっと広い 帯域幅を持つ。発信器ループの広い帯域幅のおかげで、特に位相ノイズが制御発 信器で抑制される。 この発明によれば、線形化ループは有利にはｋＨｚ範囲、典型的には約１０か ら約１００ｋＨｚの帯域幅を持つ。 更に、この発明によれば、発信器ループは有利にはＭＨｚ範囲、典型的には約 ５から約２０ＭＨｚ、特に約１０ＭＨｚの帯域幅を持つ。 発信器周波数は好ましくはＧＨｚ範囲、典型的には７０から８０ＧＨｚである 。 有利な方法によれば、線形化ループで発生された線形周波数掃引は制御発信器 のための発信器周波数より低い周波数で発生させられる。それにより、線形化ル ープはよりゆっくりと作動することが可能であり、それが線形化ループに含まれ る要素への要求を少なくする。線形化ルーブのための前記低周波数は有利には約 １００から１０００ＭＨｚ、好ましくは約５００から７００ＭＨｚである。 有利な実施例によれば、線形化ループは位相検波器を含み、この位相検波器の 出力はループろ過器を介して線形化ループの発信器の制御入力に結合されこの位 相検波器の一方の入力はクロック参照に結合されその他方の入力は可変周波数分 割器を介して線形化ループの発信器の出力に接続される。これに関して、可変周 波数分割器は有利には１／ｎカウンタからなる。ディジタル手段の導入は線形化 ループの発信器の出力に極めて線形の傾斜が発生されることを可能とする。 適当な実施例によれば、１／ｎカウンタのカウント間隔ｎは設定パターンで変 えられるのに適合されている。 この発明による装置のなお一つの実施例によれば、発信器ループは位相検波器 を含み、この位相検波器の出力はループろ過器を介して制御発信器に結合されて おり、この位相検波器の一方の入力は第一周波数分割器を介して線形化ループの 発信器の出力に接続され、その他方の入力は第二周波数分割器を介して混合器の 出力に接続され、混合器の入力側は制御発信器の出力にかつ別の発信器の出力に 接続される。発信器ループの大きな帯域幅のために、発信器の位相ノイズの高い 抑制が達成される。更に、発信器周波数は負荷インピーダンス、いわゆる引っ張 り（pulling）の変化に無関係となる。 この発明が添付図面に関して一実施例として以下に詳細に説明される。図面に おいて、 図１は発信器を制御するためのこの発明による装置を持つレーダ装置の概要ブ ロック図を示し、 図２はこの発明による発信器制御装置の一実施例を概要ブロック図で示し、 図３は図２による実施例をより詳細なブロック図の形で示し、 図４は発信器制御装置の発信器ループのための参照信号として用いられる発信 器制御装置の線形化ループから得られた理想的に線形の周波数掃引の例を示し、 そして 図５は含まれている電圧制御発信器のための周波数値と対応する分割係数の例 の表を示す。 カーレーダ装置で使用するのに適した図１に示されたレーダ装置４はアンテナ ６、送信部７および受信部８を含む。レーダ装置は好ましくはＦＭ／ＣＷ技術で 作動する。アンテナ６は好ましくは車両の前方に設けられる。送信部は発信器制 御装置９および発信器１０を含む。好ましくは、発信器はギガヘルツ範囲、例え ば７７ＧＨｚの信号を発生し、この信号は指向性結合器１１およびサーキュレー タ１２を介してアンテナ６に供給される。発信器１０はガンダイオード発信器ま たはこれらの環境に適した他の発信器からなることができる。アンテナによって 受信された反射信号はサーキュレータ１２を介して混合器１３に導かれ、ここで 受信された信号は送信される信号と混合される。増幅１４、ろ過１５および信号 処理１６の後に、特に前方の車両に対する距離ｒと方向αが周知のレーダ原理に より得られ、並びにもし必要であれば前方の車両の速度と加速度についての情報 も得られる。 図２の発信器制御装置９は以後線形化ループ２０および発信器ループ４０と呼 ばれる二つの位相ロックループ２０，４０を含む。線形化ループ２０は位相検波 器２１を含む。位相検波器の一つの入力はブロック２２によって供給された参照 信号Ｆ_refに接続され、他の入力は１／ｎカウンタの形の周波数分割器２４を介 して電圧制御発信器２３の出力に接続されている。位相検波器２１の出力信号は ループろ過器２５を介して電圧制御発信器２３を制御する。１／ｎカウンタ２４ は可変周波数分割器として機能する。線形化ループに含まれた要素は共同作用で 電圧制御発信器２３の出力に線形周波数掃引の形の信号を発生する。この信号は 理想的には図４に示された形を持つことができる。 電圧制御発信器２３の出力信号の周波数ｆを時間の関数として示す図４によれ ば、理想的には時間ｔ₀で始まり時間ｔ₁で終わる線形周波数掃引が達成される。 時間ｔ₁において、信号は時間ｔ₀で適用された出発水準に戻りそれから新しい周 波数掃引が始まる時間ｔ₂までこの出発水準に留まり、この新しい周波数掃引は 時間ｔ₃まで続く。以後、このプロセスは対応する態様で繰り返される。 電圧制御発信器２３の出力の信号は発信器ループ４０の参照信号として採用さ れ周波数分割器４３を介して位相検波器４２の入力に供給される。位相検波器４ ２の他の入力は今一つの周波数分割器４４を介して混合器４５に接続されている 。混合器４５の一つの入力は発信器１０に接続され他の入力は永久同調発信器４ ６に接続されている。中間周波数信号ＩＦは混合器４５の出力で達成される。位 相検波器４２はループろ過器４７を介して発信器１０を制御する。 発信器制御装置が図３を参照してより詳細なブロック図の形で以下に説明され る。 図３によれば、ガンダイオード発信器１０の出力信号が中間周波数信号ＩＦを 発生するために発信器４６からの出力信号と混合される。発信器１０の出力信号 は適当にはギガヘルツ範囲であり発生された中間周波数信号は１ＧＨｚ以下の周 波数を与えられる。 中間周波数信号は周波数分割器４４でＮ１で分割され位相検波器４２に供給さ れそこでこの信号は参照発信器として機能する電圧制御発信器２３からの信号と 比較される。位相検波器４２はエラー信号の形の出力信号を発生し、このエラー 信号はガンダイオード発信器の周波数を修正する。ガンダイオード発信器に到達 する前に、位相検波器４２の出力信号はループろ過増幅器５３のろ過を通過し緩 衝増幅器段階５４を通って分離される。 発信器２３のＱ値を最大とするために、発信器回路は同調Ｌ−Ｃ共振分路に基 づく。緩衝増幅器４８は位相検波器４２から電圧制御発信器２３を分離し電圧制 御発信器からの出力信号を増幅する。この方式では、いわゆる引つ張りが防がれ る。周波数分割器４３は電圧制御発信器からの出力信号をＮ２により分割する。 標本保持回路４９は周波数掃引が始まる前のコンデンサ５０の制御電圧を感知 し周波数掃引が完了したときにコンデンサに電圧を充電し戻す。回路４９はまた 掃引が終わったとき接点５１を開き線形化ループがロックインされたときこの接 点を閉じる。回路４９の使用によりガンダイオード発信器の周波数の速復帰が達 成され線形化ループのロッキング期間中の望ましくない周波数の送信が避けられ る。 ガンダイオード発信器を高過渡電圧に対して保護するために、安全回路５２が あり、この安全回路はもしガンダイオード発信器の電圧が高くなり過ぎたらこの 電圧を接地する。 線形化ループでは、周波数掃引は次のように達成される。緩衝増幅器４８によ り分離された発信器信号は１／ｎカウンタの形の周波数分割器２４に供給される 。１／ｎカウンタはｎ段階（ｎ＝Ｎｍｉｎ）を数えそれから位相検波器２１にパ ルスを与える。位相検波器はこのパルスを結晶制御参照発信器２６からのクロッ ク参照と比較する。示された実施例では、参照発信器２６は高周波数クロック参 照を発生し、このクロック参照は続いて周波数分割器３６で１ＭＨｚに周波数分 割される。引き続いて、カウンタ２４は再びｎ＝Ｎｍｉｎまで数え位相検波器２ １にパルスを放出する。カウンタからの第二パルスはカウンタに新しい値、ｎ＝ Ｎｍｉｎ＋１を読み込む。さて、カウンタがパルスを位相検波器に放出する前に 異常サイクル（extra cycle）を数えると、電圧制御発信器は設定されたパター ンに従ってより高い周波数に強制される。設定パターンの多数の他の例が可能で ある。このプロセスはタイマー２７がプロセスを停止するまで続き、引き続いて 、１／ｎカウンタにあるパターンのより大きな段階が読み込まれるまで続き、速 くて制御された態様でカウンタを出発値ｎ＝Ｎｍｉｎに戻す。この値はタイマー が入力３９に同期信号を受けるまで維持され再びカウント工程を開始する。これ に関連して、分割係数ｎを制御する論理は値ｎが電圧制御発信器からのサイクル を失うことなく更新されるに十分な速さのものでなければならないことは注目さ れよう。これはｎに対する新しい値がカウンタがカウントしている間に読み込ま れなけらばならないことを意味する。図５は望ましい発信器周波数、すなわちＶ ＣＯ周波数および分割係数ｎの幾つかの値の例を持つ表を示す。表中のｎの最初 の値は上述の値Ｎｍｉｎに相当する。 位相検波器２１の出力は出力電流Ｉ₀を持つ充電ポンプからなりこの出力電流 はエラー増幅器２９の出力電圧掃引を修正する。出力信号は引き続いて増幅器お よびだ円ろ過器３０でろ過され電圧制御発信器の入力電圧中の参照発信器２６か らのクロック参照の残りを除去する。 図５の表を検討するとき、三列に、希望のＶＣＯ周波数と分割係数ｎとの比が １ＭＨｚでないことが見出せる。カウンタ２４は出力パルスを位相検波器２１に 放出する前にＶＣＯ期間の４分の１だけ過小にカウントしている。このエラーを 補償するために別の充電ポンプ２８がブロック図に追加されている。充電ポンプ ２８はＶＣＯ期間中出力電流Ｉ₀／４で活性されるのに適合されている。補償信 号はカウンタ２４からの一つおきの出力パルス毎に供給される。補償信号の供給 はカウンタ３５（１／Ｎ４カウンタ）と共同作用するタイマー２７により制御さ れる。 必要なループ帯域幅は電圧制御発信器２３の直線性に依存するが、５０ｋＨｚ で充分と考えられる。 周波数を出発値に早急に復元するための代替法は周波数掃引が開始したときコ ンデンサ３２の電圧を感知する標本保持回路３１を採用することである。周波数 掃引が終了するとき、接点３３は開き、コンデンサ３２は標本保持回路３１の電 圧に達するまで放電される。それから、接点３３は閉じ、ループは電圧制御発信 器２３をロックインしようとする。回路３１は周波数掃引後の周波数復元時に線 形化ループを支持し、早急なロッキングを容易とする。 傾斜発生器３４は制御電圧に付加される電圧傾斜を発生するために直流電流電 圧Ｕｒｅｆを積算する。電圧傾斜は周波数掃引中に発生させられる。掃引が終了 するとき、接点３７は傾斜発生器３４の上に置かれているコンデンサ３８を放電 するために閉じられる。掃引が開始するとき、接点は開かれるべきである。この 傾斜の目的は位相検波器２１からのエラー信号を減らし、掃引が開始するときの 過渡を減らすことである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年９月２４日（１９９８．９．２４） 【補正内容】 請求の範囲 １．位相ロックループの使用により線形周波数掃引を発生させるためのＦＭ／ ＣＷ形式のカーレーダ発信器を制御するための方法において、少なくとも二つの 位相ロックループが形成されており、その一方の位相ロックループ、すなわち線 形化ループが繰り返し線形周波数掃引を発生するために用いられており、他方の 位相ロックループ、すなわち発信器ループが繰り返し線形発信器周波数掃引を提 供するように発信器周波数を制御するための参照信号として線形化ループで発生 された各線形周波数掃引を用いていること、更に発信器周波数がＧＨｚ範囲であ り、線形化ループがｋＨｚ範囲の帯域幅に限定されており、発信器ループがＭＨ ｚ範囲の帯域幅に限定されていることを特徴とする方法。 ２．線形化ループを約１０から１００ｋＨｚ、特に約５０ｋＨｚの帯域幅に限 定し、発信器ループを約５から２０ＭＨｚの帯域幅に限定し、発信器周波数が好 ましくは７０から８０ＧＨｚであることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法 。 ３．線形化ループで発生された線形周波数掃引が制御発信器のための発信器周 波数より低い周波数で発生されていることを特徴とする請求の範囲１または２の いずれか一つに記載の方法。 ４．位相ロックループを採用することにより線形周波数掃引を発生させるため の、ＦＭ／ＣＷ形式のカーレーダ発信器を制御するための装置において、この装 置が少なくとも二つの位相ロックループを含み、その一方の位相ロックループ、 すなわち線形化ループが繰り返し線形周波数掃引を発生するのに適合されており 、他方の位相ロックループ、すなわち発信器ループが繰り返し線形発信器周波数 掃引を提供するための参照信号として線形化ループで発生された各線形周波数掃 引を用いるのに適合されており、この発信器周波数がＧＨｚ範囲であり、線形化 ループがｋＨｚ範囲の帯域幅を持ち、発信器ループがＭＨｚ範囲の帯域幅を持つ ことを特徴とする装置。 ５．線形化ループが約１０から１００ｋＨｚ、特に約５０ｋＨｚの帯域幅を持 ち、発信器ループが約５から２０ＭＨｚ、特に約１０ＭＨｚの帯域幅を持ち、発 信器周波数が好ましくは７０から８０ＧＨｚであることを特徴とする請求の範囲 ４に記載の装置。 ６．線形化ループが位相検波器を含み、この位相検波器の出力がループろ過器 を介して線形化ループの発信器の制御入力に結合されており、この位相検波器の 一方の入力がクロック参照に結合されており他方の入力が可変周波数分割器を介 して線形化ループの発信器の出力に接続されていることを特徴とする請求の範囲 ４または５に記載の装置。 ７．可変周波数分割器が１／ｎカウンタからなることを特徴とする請求の範囲 ６に記載の装置。 ８．１／ｎカウンタのカウント間隔ｎが設定パターンで変化するように適合さ れていることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。 ９．発信器ループが位相検波器を含み、この位相検波器の出力がルーブろ過器 を介して制御発信器に結合されており、この位相検波器の一方の入力が第一周波 数分割器を介して線形化ループの発信器の出力に接続されており他方の入力が第 二周波数分割器を介して混合器の出力に接続されており、この混合器の入力側が 制御発信器の出力および別の発信器の出力に接続されていることを特徴とする請 求の範囲４−８のいずれか一つに記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 位相ロックループの使用により線形周波数掃引を発生させるための、交通 分野で使用するための、特にカーレーダのためのレーダ発信器を制御するための 方法において、最少二つの位相ロックループが形成されており、一方の位相ロッ クループ、すなわち線形化ループが線形周波数掃引を発生するために用いられて おり、他方の位相ロックループ、すなわち発信器ループが参照信号として線形化 ループで発生された線形周波数掃引を用いており、線形化ループが発信器ループ より低い帯域幅に限定されていることを特徴とする方法。 2. 線形化ループがｋＨｚ範囲、好ましくは約１０から約１００ｋＨｚ、特に 約５０ｋＨｚの帯域幅に限定されており、発信器ループがＭＨｚ範囲、好ましく は約５から約２０ＭＨｚ、特に約１０ＭＨｚの帯域幅に限定されていることを特 徴とする請求の範囲１に記載の方法。 3. 線形化ループで発生された線形周波数掃引が制御発信器のための発信器周 波数より低い周波数で発生されていることを特徴とする請求の範囲１または２の いずれか一つに記載の方法。 4. 位相ロックループを採用することにより線形周波数掃引を発生させるため の、交通分野で使用するための、特にカーレーダのためのレーダ発信器を制御す るための装置において、この装置が少なくとも二つの位相ロックループを含み、 その一方の位相ロックループ、すなわち線形化ルーブが線形周波数掃引を発生す るのに適合されており、他方の位相ロックループ、すなわち発信器ループが参照 信号として線形化ループで発生された線形周波数掃引を用いるのに適合されてお り、線形化ループが発信器ループより低い帯域幅を持つことを特徴とする装置。 5. 線形化ループがｋＨｚ範囲、好ましくは約１０から約１００ｋＨｚ、特に 約５０ｋＨｚの帯域幅を持ち、発信器ループがＭＨｚ範囲、好ましくは約５から 約２０ＭＨｚ、特に約１０ＭＨｚの帯域幅を持つことを特徴とする請求の範囲４ に記載の装置。 ６．線形化ループが位相検波器を含み、この位相検波器の出力がループろ過器 を介して線形化ループの発信器の制御入力に結合されており、この位相検波器の 一方の入力がクロック参照に結合されており他方の入力が可変周波数分割器を介 して線形化ループの発信器の出力に接続されていることを特徴とする請求の範囲 ４または５に記載の装置。 7. 可変周波数分割器が１／ｎカウンタからなることを特徴とする請求の範囲 ６に記載の装置。 8. １／ｎカウンタのカウント間隔ｎが設定パターンで変化するように適合さ れていることを特徴とする請求の範囲７に記載の装置。 9. 発信器ループが位相検波器を含み、この位相検波器の出力がループろ過器 を介して制御発信器に結合されており、この位相検波器の一方の入力が第一周波 数分割器を介して線形化ループの発信器の出力に接続されており他方の入力が第 二周波数分割器を介して混合器の出力に接続されており、この混合器の入力側が 制御発信器の出力および別の発信器の出力に接続されていることを特徴とする請 求の範囲４−８のいずれか一つに記載の装置。