雷达装置制造方法
【专利摘要】脉冲发送控制单元(21)对每个发送周期(Tr)生成高频的雷达发送信号的发送定时信号。发送相移单元(25)基于对每个发送周期(Tr)生成的发送定时信号，对由调制单元(23)生成的发送信号，给予与发送周期(Tr)对应的相移。接收相移单元(62)基于对每个发送周期(Tr)生成的发送定时信号，对从A/D变换单元(61)输出的接收信号，给予发送相移单元(25)的相移分量的反方向的接收相移。
【专利说明】雷达装置
【技术领域】
[0001]本发明通过天线接收被目标反射的反射波的脉冲信号来检测目标的雷达装置。
【背景技术】
[0002]雷达装置将基于脉冲信号的电波从测定地点发射到空中，并接收被目标反射的反射波的脉冲信号，对测定地点和目标之间的距离、方向的至少一个以上进行测定。近年来，通过使用了包含微波或毫米波的波长的短电波的高分辨率的测定，开展了可检测包括汽车及行人的目标的雷达装置的开发。
[0003]雷达装置接收混合了来自近距离存在的目标和远距离中存在的目标反射波的信号。特别是，因来自近距离存在的目标的反射波的信号而产生距离旁瓣。在距离旁瓣和来自远距离存在的目标的反射波的信号的主瓣混杂的情况下，有时雷达装置检测远距离存在的目标的精度劣化。
[0004]因此，对于多个目标使用了进行高分辨率的测定所要求的脉冲信号的雷达装置，被要求发送具有成为低的距离旁瓣电平的自相关特性(以下称为‘低距离旁瓣特性’)的脉冲波或脉冲调制波。
[0005]此外，在距测定地点相同的距离上存在汽车和行人时，雷达装置接收雷达反射截面积(RCS:Radar cross section)不同的混合了来自汽车和行人的各反射波信号的信号。一般地，行人的雷达反射截面积低于汽车的雷达反射截面积。
[0006]因此，即使在距测定地点相同的距离上，存在汽车和行人，雷达装置也需要合适并正确地接收来自汽车及行人的反射波信号。反射波信号的输出电平(接收电平)因目标的距离或类别而变化，要求所以雷达装置有可接收各种各样的接收电平的反射波信号的接收动态范围。
[0007]此外，在具有低距离旁瓣特性的以往的雷达装置中，使用高频信号、例如，毫米波时，雷达发送单元及雷达接收单元中所设置的射频(RF:Radio Frequency)电路及模拟基带电路中，混入电路误差(例如相位误差)。因此，与无电路误差的理想的特性相比，雷达装置的目标测距性能劣化。
[0008]与上述的课题相关联，例如在专利文献I的A/D变换电路中，公开了在AD变换器的后级设置高通滤波器，除去DC偏移的结构。而且，在专利文献2的雷达装置中，公开了在AD变换器的输入级中设置带通滤波器，除去DC偏移的结构。此外，在非专利文献2中，公开了校正IQ不平衡的电路误差的电路结构。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本国特开平2-243022号公报
[0012]专利文献2:日本国特开2000-338226号公报
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1:Chang_Soon Choi etal.,“RF impairment models for60GHz-handSYS/PHY simulation”，IEEE802.15-06-0477-01_003c，November,2006
[0015]非专利文献2:江頭慶真他，“OFDM '> 7 f A中的"Μ 口'>卜信号f用！^ tz iq-1 >7 > 7補償方式”，電子情報通信学会論文誌BVol.J91-B N0.5 pp.558-565，2008
【发明内容】
[0016]发明要解决的课题
[0017]但是，为了除去DC偏移，专利文献I或专利文献2设置高通滤波器或带通滤波器，此外，为了校正IQ不平衡，非专利文献2设置IQ不平衡校正电路，所以雷达装置的电路结构复杂。
[0018]本发明鉴于上述以往的情况而完成，目的在于，提供即使在包含电路误差、例如DC偏移、IQ不平衡的情况下，也可以防止距离旁瓣的增加，有效地抑制目标测距性能的劣化的
雷达装置。
[0019]用于课题的方案
[0020]本发明是上述的雷达装置，包括:脉冲发送控制单元，对每个发送周期生成高频的雷达发送信号的发送定时信号；至少一个以上的码生成单元，生成规定的码长的码序列；调制单元，基于所述发送定时信号，调制至少一个以上的所述码序列，并生成基带的发送信号；发送相移单元，基于所述发送定时信号，对所述基带的发送信号，赋予与至少一个以上的所述发送周期对应的相移；以及射频发送单元，将赋予了所述相移的所述发送信号变换为所述高频的雷达发送信号，并从发送天线发送。
[0021]发明的效果
[0022]根据本发明，在包含电路误差、例如DC偏移、IQ不平衡的情况下，也可以防止距离旁瓣的增加而不设置电路误差的校正电路，抑制目标测距性能的劣化。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1 (a)是表示成对的互补码序列中一方的互补码序列的自相关运算结果的说明图，(b)是表示成对的互补码序列中另一方的互补码序列的自相关运算结果的说明图，(C)是表示成对的2个互补码序列的自相关运算结果的相加值的说明图。
[0024]图2(a)是表示以往的雷达装置的接收信号中包含的DC偏移成分和多普勒频率分量之间的关系的说明图，(b)是表示本发明的雷达装置的接收相移前的接收信号中包含的DC偏移成分和多普勒频率分量之间的关系的说明图，(c)是表示本发明的雷达装置的接收相移后的接收信号中包含的DC偏移成分和多普勒频率分量之间的关系的说明图。
[0025]图3是简略地表示第I实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
[0026]图4是详细地表示第I实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
[0027]图5是表示雷达发送信号的发送区间及发送周期与发送相移成分之间的关系的说明图。`
[0028]图6(a)是表示以往的雷达装置中的目标测距特性的模拟结果的曲线图，(b)是表示第I实施方式的雷达装置中的对每个发送周期赋予了 45°相位旋转量的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图。
[0029]图7是详细地表示第I实施方式的变形例I的雷达装置的内部结构的方框图。[0030]图[0031]图[0032]图[0033]图[0034]图[0035]图
况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图，(b)是表示将互补码用作发送码而使发送相移中的相位旋转量为90°的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图。
[0036]图14是简略地表示第2实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
[0037]图15是详细地表示第2实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
[0038]图16是表示将互补码用作发送码而对每2发送周期时分发送的情况下的雷达发送信号的发送区间及发送周期与发送相移成分之间的关系的说明图。
[0039]图17(a)是表示以往的雷达装置中的目标测距特性的模拟结果的曲线图，(b)是表示第2实施方式的雷达装置中的对每个发送周期赋予了 90°相移的相位旋转量的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图。
[0040]图18是详细地表示第2实施方式的变形例I的雷达装置的内部结构的方框图。
[0041]图19是详细地表示第2实施方式的变形例2的雷达装置的内部结构的方框图。
[0042]图20是详细地表示第2实施方式的变形例3的雷达装置的内部结构的方框图。
[0043]图21是详细地表示第2实施方式的变形例4的雷达装置的内部结构的方框图。
[0044]图22是详细地表示第`2实施方式的变形例5的雷达装置的内部结构的方框图。
[0045]图23是详细地表示第2实施方式的变形例6的雷达装置的内部结构的方框图。
[0046]图24是表示一例将互补码用作发送码而对每个4倍的发送周期时分发送的情况下的雷达发送信号的发送区间及发送周期与发送相移成分之间的关系的说明图。
[0047]图25是表示一例以往的雷达装置中的射频(RF)电路及模拟基带电路的电路结构图。
[0048]图26(a)是表示在以往的雷达装置的电路结构中不产生电路误差的理想的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图，(b)是表示在以往的雷达装置的电路结构中模拟地添加了电路误差的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图。
[0049]图27是简略地表示第3实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
[0050]图28是详细地表示第3实施方式的雷达装置的内部结构的方框图。
[0051]图29是表示以2发送周期为单位而基于对每个第奇数的2发送周期或第偶数的2发送周期切换使用的发送码生成的雷达发送信号的发送区间及发送周期和发送相移成分之间的关系的说明图。
[0052]图30是详细地表示第3实施方式的变形例I的雷达装置的内部结构的方框图。
[0053]图31是详细地表示第3实施方式的变形例2的雷达装置的内部结构的方框图。
[0054]图32是详细地表示第3实施方式的变形例3的雷达装置的内部结构的方框图。
[0055]图33是详细地表示第3实施方式的变形例4的雷达装置的内部结构的方框图。
[0056]图34是详细地表示第3实施方式的变形例5的雷达装置的内部结构的方框图。
[0057]图35是详细地表示第3实施方式的变形例6的雷达装置的内部结构的方框图。[0058]标号说明[0059]1、la、IB、lc、Id、le、If、lg、lh、lk、lm、In、lp、lq、Ir、lr_l、lr_2、lr_3、lr_4、lr_5lr~6雷达装置[0060]2、2g、2r发送信号生成单元[0061]3射频发送单元[0062]4射频接收单元[0063]5 VGA单元[0064]6、6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6k、6m、6n、6p、6q、6r、6r-l、6r-2、6r-3、6r-4、6r_56r_6信号处理单元[0065]21、21g、21r脉冲发送控制单元[0066]22、22g、22ql、22q2 码生成单元[0067]22r互补码生成单元[0068]22rl第I互补码生成单元[0069]22r2第2互补码生成单元[0070]23、23g、23r 调制单元[0071]24 LPF[0072]25.25g.23r发送相移单元[0073]26 D/A变换单元[0074]31正交调制单元[0075]32,42变频单元[0076]33、41放大器[0077]43正交检波单元[0078]61 A/D变换单元[0079]62、62a、62g、62h、62r接收相移单元[0080]63、63a、62g、62h、63r相关值运算单元[0081]64、64r相干积分单元[0082]65距离估计单元[0083]66 DC偏移估计单元[0084]67接收电平检测单元[0085]71 DC偏移校正单元[0086]72 VGA控制单元[0087]81距离方位估计单元[0088]Ant-Txl发送天线[0089]Ant-Rxl、Ant_Rx2 接收天线[0090]Rxλ Rxaλ Rxb、Rxc、Rxd、Rxe、Rxf 1、Rxf2、Rxg、RxhΛ RxkΛ RxmΛ RxnΛ Rxp、Rxql、Rxq2
Rxr λ Rxr-1，Rxr-2, Rxr-3, Rxr-4, Rxr-5, Rx_61、Rx-62 雷达接收单兀[0091] Tx、Txg、Txr雷达发送单元
【具体实施方式】[0092](完成各实施方式的内容的经过)
[0093]图25是表示一例以往的雷达装置中的射频电路及模拟基带电路的电路结构图。图25的以往的雷达装置中使用高频信号、例如毫米波时，作为电路误差，在正交调制电路QMC及正交解调电路QDC中产生IQ失配、DC偏移及相位噪声。而且，作为电路误差，AD变换单元WAD及DA变换单元WDA中产生量化噪声。再有，关于这些电路误差(IQ失配、DC偏移、相位噪声、量化噪声)，详细地记载在上述的非专利文献I中。
[0094]图26(a)是表示以往的雷达装置的电路结构中不产生电路误差的理想的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图。图26(b)是表示以往的雷达装置的电路结构中模拟地添加了电路误差的情况下的目标测距特性的模拟结果的曲线图。这里，作为电路误差，添加了 IQ失配及DC偏移。
[0095]图26(a)及(b)是在以往的雷达装置中将成对的互补码(参照后述)时分发送而将来自目标的反射波信号进行脉冲压缩的情况下的模拟结果。在图26中，测距对象的目标为4个(参照箭头)，至目标的距离的真实值在该图的箭头上表示。
[0096]与图26(a)的不产生电路误差的理想的情况相比，在图26(b)的产生电路误差的情况中，产生距离旁瓣上升的现象。因此，难以判别来自接收电平低的目标(例如距约40米的目标)的反射波信号和来自接收电平高的目标(例如距约20米的目标)的反射波信号的距离旁瓣。因此，导致雷达装置中的目标检测率的下降或误检测率的增加，有因包含上述的IQ不平衡及DC偏移的电路误差，导致雷达装置的目标测距性能劣化的课题。
[0097]为了除去DC偏移，在专利文献I或专利文献2中设置了高通滤波器或带通滤波器的情况下，根据各滤波器响应，来自DC偏移成分以外的目标的反射波信号的期望成分被除去，有可能产生反射波信号的振幅失真或相位失真。因此，存在有可能雷达装置的目标测距性能劣化的课题。
[0098]此外，在设置了 DC偏移除去电路或IQ不平衡校正电路的情况下，有时DC偏移的成分或IQ不平衡的成分未完全地被除去，电路误差成分残留一部分。因此，存在有可能雷达装置的目标测距性能劣化的课题。
[0099]为了解决上述课题，本发明的目的在于，提供在包含电路误差的情况下，也可以防止距离旁瓣的增加，有效地抑制目标测距性能的劣化的雷达装置。
[0100](各实施方式的说明)
[0101]在说明本发明的雷达装置的各实施方式前，作为后述的各实施方式前提的技术内容，以下简单地说明互补码。
[0102](互补码)
[0103]下面，说明互补码。图1(a)是表示在成对的互补码序列中一方的互补码序列的自相关运算结果的说明图。图1(b)是表示成对的互补码序列中另一方的互补码序列的自相关运算结果的说明图。图1(C)是表示成对的2个互补码序列的自相关运算结果的相加值的说明图。
[0104]互补码是使用了多个例如成对的2个互补码序列(An、Bn)的码。互补码具有在一方的互补码序列An和另一方的互补码序列Bn的各自相关运算结果中，通过使延迟时间τ [秒]一致的各自相关运算结果的相加，距离旁瓣为零的性质。再有，参数η为η = 1，2，..., L0参数L表示码序列长度或只是表示码长。[0105]互补码的生成方法，例如公开在下列参考非专利文献I中。
[0106](参考非专利文献 1)BUDISIN，S.Z,「NEW COMPLEMENTARY PAIRS OF SEQUENCES」，Electron.Lett.，26, (13)，pp.881-883(1990)
[0107]在互补码序列(An，Bn)中，一方的互补码序列An的自相关值运算结果根据式(I)来运算。另一方的互补码序列Bn的自相关值运算结果根据式(2)来运算。再有，参数R表示自相关值运算结果。其中，在n>L或η<1中，互补码序列An、Bn设为零(即，η > L或η < I中，An = 0、Βη = O)。再有,星号*表示复数共轭运算符。
【权利要求】
1.雷达装置，包括:脉冲发送控制单元，对每个发送周期生成高频的雷达发送信号的发送定时信号；至少一个以上的码生成单元，生成规定的码长的码序列；调制单元，基于所述发送定时信号，调制至少一个以上的所述码序列，生成基带的发送信号；发送相移单元，基于所述发送定时信号，对所述基带的发送信号，赋予与至少一个以上的所述发送周期对应的相移；以及射频发送单元，将赋予了所述相移的所述发送信号变换为所述高频的雷达发送信号，从发送天线发送。
2.如权利要求1所述的雷达装置，所述码生成单元包括:第I码生成单元，基于对每个第奇数或第偶数的所述发送周期生成的所述发送定时信号，生成规定的码长的互补码序列中一方的发送码；以及第2码生成单元，基于对每个第偶数或第奇数的所述发送周期生成的所述发送定时信号，生成所述规定的码长的互补码序列中另一方的发送码，所述调制单元调制由所述第I码生成单元生成的所述一方的发送码，调制由所述第2码生成单元生`成的所述另一方的发送码，所述发送相移单元赋予与2个所述发送周期对应的相移。
3.如权利要求1或2所述的雷达装置，所述发送相移单元赋予90度的所述相移。
4.如权利要求1或2所述的雷达装置，还包括:雷达接收单元，基于所述高频的雷达发送信号的反射波信号，检测有无目标，所述雷达接收单元包括:射频接收单元，在接收天线中接收由所述目标反射的所述高频的雷达发送信号的反射波信号，将所述接收的反射波信号变换为基带的接收信号；接收相移单元，基于所述发送定时信号，对来自所述射频接收单元的所述基带的接收信号，赋予与所述发送相移单元中的相移反相位的反相移；相关值运算单元，对赋予了所述反相移的所述基带的接收信号和所述发送码之间的相关值进行运算；以及相干积分单元，对在规定次数的所述发送周期中由所述相关值运算单元运算的各个所述相关值进行加法运算。
5.如权利要求1或2所述的雷达装置，还包括:雷达接收单元，基于所述高频的雷达发送信号的反射波信号，检测有无目标，所述雷达接收单元包括:射频接收单元，在接收天线中接收由目标反射的所述高频的雷达发送信号的反射波信号，将所述接收的反射波信号变换为基带的接收信号；相关值运算单元，对来自所述射频接收单元的所述基带的接收信号和所述发送码之间的相关值进行加法运算；接收相移单元，基于对每个所述发送周期生成的所述发送定时信号，对所述相关值运算单元运算的所述相关值，赋予与所述发送相移单元中的相移反相位的反相移；以及相干积分单元，对在规定次数的所述发送周期中由所述接收相移单元赋予了所述反相移的各个所述相关值进行加法运算。
6.如权利要求5所述的雷达装置，所述雷达接收单元还具有:VGA单元，调整来自所述射频接收单元的所述基带的接收信号的输出电平；A/D变换单元，将由所述VGA单元调整了所述输出电平后的模拟的所述基带的接收信号变换为数字的所述基带的接收信号；DC偏移估计单元，对在所述规定次数的所述发送周期中由所述相关值运算单元运算的各个所述相关值进行加法运算，基于所述各个所述相关值的相加结果，估计在所述基带的接收信号中包含的DC偏移成分；以及DC偏移校正单元，基于由所述DC偏移估计单元估计出的所述DC偏移成分，校正所述VGA单元的DC偏移量，使所述VGA单元调整所述基带的接收信号的输出电平。
7.如权利要求4所述的雷达装置，所述雷达接收单元还具有:VGA单元，调整来自所述射频接收单元的所述基带的接收信号的输出电平；A/D变换单元，将由所述VGA单元调整了所述输出电平后的模拟的所述基带的接收信号变换为数字的所述基带的接收信号；`DC偏移估计单元，对在所述规定次数的所述发送周期中来自所述相关值运算单元的赋予了所述反相移的各个所述相关值进行加法运算，基于所述各个所述相关值的相加结果，估计在所述基带的接收信号中包含的DC偏移；以及DC偏移校正单元，基于由所述DC偏移估计单元估计出的所述DC偏移成分，校正所述VGA单元的DC偏移量，使所述VGA单元调整所述基带的接收信号的输出电平。
8.如权利要求4或5所述的雷达装置，所述雷达接收单元还具有:VGA单元，调整来自所述射频接收单元的所述基带的接收信号的输出电平；A/D变换单元，将由所述VGA单元调整了所述输出电平后的模拟的所述基带的接收信号变换为数字的所述基带的接收信号；接收电平检测单元，检测从所述A/D变换单元输出的所述基带的接收信号的输出电平；以及VGA控制单元，在所述接收电平检测单元检测出的所述基带的接收信号的输出电平超过了规定电平的情况下，减少所述VGA单元中的所述基带的接收信号的输出电平的增益。
9.权利要求4~8中任意一项所述的雷达装置，所述雷达接收单元还具有:距离估计单元，基于来自所述相干积分单元的各个所述相关值的相加结果，估计距所述目标的距离。
10.如权利要求4所述的雷达装置，所述雷达装置还包括与一个所述接收天线对应设置的多个所述雷达接收单元，所述雷达装置还包括:距离方位估计单元，基于多个所述雷达接收单元的所述接收天线中各个所述反射波信号间的接收相位差，估计所述各个反射波信号的到来方向，基于来自各个所述雷达接收单元中的所述相干积分单元的各个所述相关值的相加结果，估计距所述目标的距离。
11.如权利要求1所述的雷达装置，所述码生成单元包括:第I互补码生成单元，以2个发送周期为单位，基于在第奇数或第偶数的所述2个发送周期中对每个所述发送周期生成的所述发送定时信号，生成规定的码长的互补码序列的发送码；以及第2互补码生成单元，以2个发送周期为单位，基于在第偶数或第奇数的所述2个发送周期中对每个所述发送周期生成的所述发送定时信号，生成所述规定的码长的互补码序列的发送码，所述调制单元在所述第奇数或第偶数的所述2个发送周期中，调制由所述第I互补码生成单元生成的所述发送码，在所述第偶数或第奇数的所述2个发送周期中，调制由所述第2互补码生成单元生成的所述发送码，所述发送相移单元在所述第奇数或第偶数的所述2个发送周期中，将与所述发送周期对应的所述规定的相移赋予所述调制后的发送码，在所述第偶数或第奇数的所述2个发送周期中，将与对应于所述发送周期的所述规定的相位正交的相移赋予所述调制后的发送码。
12.如权利要求11所述的雷达装置，所述发送相移单元在所述第奇数或第偶数的所述2个发送周期中，将与所述发送周期对应的所述规定的相移赋予所述调制后的发送码，在所述第偶数或第奇数的所述2个发送周期中，对与所述发送周期对应的所述规定的相位，将η/2的相移赋予所述调制后的发送码。
【文档编号】G01S13/28GK103562744SQ201280026709
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年8月12日
【发明者】岸上高明, 向井裕人, 森田忠士 申请人:松下电器产业株式会社