专利名称：接收扫描反射波的雷达装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用了把连续波进行频率调制的发射波(FM-CW)的雷达装置，特别是涉及通过数字多波束形成(DBF)接收扫描与发射的电波有关的反射波的雷达装置。
背景技术：
以往使用DBF进行接收扫描的雷达装置已知开发了种种装置。一般这种雷达装置的基本结构是准备一个发射天线和多个接收天线，从该发射天线发射电波，用多个接收天线接收与发射的电波有关的反射波。
但是，在该结构的雷达装置中，需要与接收天线数一致数量的接收机，为了提高扫描精度，必须具备多台接收机。因此，具有随着接收机数量增加，其重量以及尺寸加大，而且需要大量的电力这样的问题。
为了消除这样的问题，例如在特公平6-68542号公报，特开平11-311668号公报，特开平11-160423号公报等中公开了谋求体积小而且重量轻的雷达装置。在这些雷达装置中，构成为使得多个接收天线经过开关连接到一台接收机上。或者，把多个接收天线分为数组，例如把由多个接收天线构成的接收天线阵列分开为每4个接收天线的组，对于该4个接收天线设置一台接收机，使得该组的天线经过开关连接到该接收机上。因此，在接收发射的电波的反射波时，顺序切换多个接收天线与接收机连接。这样做能够时分地获得在各个接收天线中得到的雷达信号。
根据这样的结构，能够把与多个接收天线相对应的数量的接收机减少为一个或者比天线数少，能够谋求装置的小型化和低成本化。
这里，在雷达装置中使用的电波例如是76GHz频带等的高频带电波。从而，在从接收天线到接收机的信道中处理的信号成为高频带信号。能够切换这种高频信号的开关的输入数一般是2或者3。
因此，在切换4个以上接收天线的情况下，利用多个开关。例如，以巡回形式把单输入双切换输出(SPDT)或者单输入3切换输出(SP3T)的单位开关组合起来能够实现多切换。这里，作为单位开关，能够使用MMIC(微波单片集成电路)，HIC(混合集成电路)等平面电路型的高频开关。
但是，如果开关连接成多级使用，则在所通过的开关的每一个中信号的衰减加大，随着减少接收机数量增加开关的级数，将发生接收灵敏度恶化这样的问题。
因此，采用比较简单的结构能够防止接收灵敏度恶化的雷达装置例如公开在特开2000-155171号公报中。在之前所说明的雷达装置中，对于多个接收天线，准备一个发射天线。与此不同，在特开2000-155171号公报中所示的雷达装置中，切换使用多个发射天线，减少接收天线的数量，使切换接收天线的开关数量减少。根据该结构，能够提高接收灵敏度，另外还能够减少天线以及开关的数量，能够谋求降低装置的成本。
在该雷达装置中，3个发射天线和2个接收天线连接到切换单元上，在该切换单元中，连接具有输出高频信号的振荡器的发射机和接收机。接收机与来自振荡器的振荡信号同步，把来自接收天线的接收信号传送到信号处理控制装置中。而且，信号处理控制装置根据接收信号进行数字多波束形成(DBF)的信号处理的同时，进行切换单元中的发射天线以及接收天线的切换控制。
这些发射天线以及接收天线排列在同一个平面上而且同一条直线上，配置比以往雷达装置中的天线数少的天线。通过采用这种雷达装置的结构，容易制作雷达装置，能够谋求降低成本，进而，在适用于汽车雷达等时，还能够把雷达整体形状做成适于搭载到车辆上的形状。
在特开2000-155171号公报中所示的雷达装置中，在把接收天线与接收天线的配置间隔取为L时，3个发射天线配置成使得各个相邻的发射天线之间的间隔成为2L。
这里，在以往的其它雷达装置中，在要设置6个接收天线，采用一台接收机的情况下，切换开关必须采用2个单输入3切换输出开关和1个单输入双切换输出开关的2级结构。与此不同，在特开2000-155171号公报中所示的雷达装置中，虽然在发射一侧也需要开关，但是由于切换2个接收天线，因此可以只设置一级开关。
另外，在该雷达装置中，在为了使所得到的波束的方向性狭窄，希望进一步增加信道数的情况下，以间隔L添加配置与接收天线相同天线特性的接收天线。而且，把3个发射天线的每一个的间隔取为3L。如果依据采用了这种天线结构的雷达装置，则在6个天线中添加3个信道，可以得到9个信道的波束。
如以上那样，如果依据该雷达装置，则可减少开关中的接收信号的衰减，能够以较少的天线数实现天线数以上的信道数。
如果依据该雷达装置，则能够实现天线数以上的信道数，能够得到使方向性狭窄的波束。例如，在成为9个信道的情况下，相对于需要10个天线，能够使天线数减少到6个。但是，作为雷达装置装入了各个天线的情况下，配置成横向一列。该6个天线由于配置成使得发射天线之间的间隔成为2L，因此需要配置在10个部分的空间中。
另一方面，这样的雷达装置在作为电子设备例如搭载到汽车等中的情况下，为了把电波发送到汽车的前方，仅有所限制的位置，而且仅有狭窄的安装空间。在这样环境下使用的雷达装置需要谋求尽可能小型化。因此，即使依据上述的雷达装置，减少天线数，在小型化方面仍然不充分。进而，对于汽车前方的目标物识别，从汽车运行的安全方面也希望更高的性能，要求廉价的雷达装置。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供尽可能减少用于通过数字多波束形成(DBF)进行与发射的电波有关的反射波的接收扫描的天线数，实现多信道的同时，谋求小型化、高性能化，而且能够实现降低成本的雷达装置。
为解决以上的课题，在本发明中，在具备具有多个天线，接收基于发射的电波的反射波，根据该接收信号进行数字多波束形成的信号处理装置的雷达装置中，具备从上述多个天线中选择的至少一个以上的天线发射上述电波的发射机和由上述各天线接收上述反射波的接收机。
而且，具备为了切换上述多个天线的收发，把来自上述发射机的上述电波的发射信号供给到所选择的上述天线的第1切换开关，以及把从上述各天线接收的与上述电波的反射波有关的接收信号顺序切换输入到上述接收机中的第2切换开关，上述各天线全部是收发共用。进而，上述第1切换开关顺序切换上述各天线，特别是，在上述发射信号的每个周期切换上述天线。
另外，上述各天线的每一个具有相同的天线特性，上述各天线排列在同一条直线上。
当由上述第1切换开关选择该天线，从该天线发射电波时，上述第2切换开关从上述各天线选择接收该电波的反射波的天线，把上述接收信号输入到上述接收机，在与该天线发射的电波的反射波有关的接收信道和与该天线不同的天线发射的电波的反射波有关的接收信道一致的情况下，上述第2切换开关不选择该天线的接收，或者，在与该天线发射的电波的反射波有关的接收信道和与该天线不同的天线发射的电波的反射波有关的接收信道一致的情况下，上述接收机不向上述数字多波束形成单元输出。
另外，上述多个天线具有不同的天线间隔配置成一列，在上述多个天线的配置中，预定的2个相邻天线的天线间隔与其它2个相邻天线的天线间隔之比成为1比2，或者，上述多个天线包括顺序配置的第1至第4天线，上述第1天线和上第2天线以第1间隔配置，上述第2天线和第3天线以及第3天线和第4天线以第2间隔配置，使得上述第2间隔是上述第1间隔的2倍。
进而，在上述多个天线的每一个中还具备发射用端口和接收用端口，在上述发送用端口的每一个中连接发射机，在上述接收用端口的每一个中连接接收机，或者，上述各发射用端口选择性地连接共用发射机，上述接收用端口选择性地连接共用接收机。
另外，在上述多个天线的每一个中还具备切换发射用和接收用的双向开关，当上述双向开关切换到上述发射用时，把该天线连接到发射机，当切换到上述接收用时，把该天线连接到接收机。
与上述多个天线的每一个相对应，还具备使上述发射机的输出端口和上述接收机的接收端口成为收发共用的收发机，上述收发机在上述多个天线的每一个中共用，选择性地连接到各天线上，进行发射或者接收，进而，上述收发机的数量比上述多个天线的数量少，上述收发机用基于时分的开关在上述天线上切换为发射和接收。
另外，在上述发射机以及上述接收机中还具备供给基准信号的压控振荡器，上述压控振荡器在与上述多个天线的每一个有关的各发射机以及各接收机中共用。
本发明的目的和优点将从对于参照以下附图的实施例进行的说明中明确，其中，在一些附图中的相同号码表示相同或者相对应的部分。
图1示出本发明实施形态的雷达装置的概略块结构。
图2说明本实施形态的雷达装置的天线的工作原理。
图3说明本实施形态的雷达装置的天线的接收动作。
图4说明本实施形态的雷达装置的天线的切换动作。
图5说明本实施形态的雷达装置中的天线收发形态的第1变形例。
图6说明本实施形态的雷达装置中的天线收发形态的第2变形例。
图7说明本实施形态的雷达装置中的天线切换的第1具体例子。
图8说明本实施形态的雷达装置中的天线切换的第2具体例子。
图9说明本实施形态的雷达装置中的天线切换的第3具体例子。
图10说明本实施形态的雷达装置中的天线切换的第4具体例子。
图11说明本实施形态的雷达装置中的天线切换的第5具体例子。
图12示出以往技术的雷达装置的概略块结构。
图13说明图12所示的雷达装置的天线的接收动作。
具体实施例方式
为了明确由本发明带来的效果，首先，具体地说明没有适用本发明的通过数字多波束形成(DBF)接收扫描发射的电波的反射波的以往技术中的雷达装置的结构。
从而，在图12中示出了该雷达装置的概略块结构。在该雷达装置中，A1、A2以及A3的3个发射天线，A4以及A5的接收天线连接到切换单元5，在该切换单元5中连接例如具有输出76GHz频带的高频信号的压控振荡器(VCO)等振荡器3的发射机2和接收机4。接收机4与来自振荡器3的振荡信号同步，把来自接收天线的接收信号传送到信号处理控制装置1。而且，信号处理控制装置1根据接收信号进行数字多波束形成(DBF)的信号处理，同时，进行切换单元5中的发射天线以及接收天线的切换控制。
振荡器3经过发射机2的分配器连接到发射一侧的开关SW1，向发射天线供给振荡输出。该开关SW1是单输入3切换输出(SP3T)的开关，输出一侧连接到3个发射天线A1、A2、A3。根据信号处理控制装置1的指示，通过切换开关SW1，来自振荡器3的高频信号时分地供给到发射天线发射A1、A2、A3。因此，从发射天线A1、A2、A3顺序地时分发射来自振荡器3的高频信号。这里使用的发射天线A1、A2、A3的方向性相互相同，具有能够在检测区域总体内照射电波的方向性。
另一方面，在接收一侧，设置2个接收天线A4、A5。该接收天线A4、A5中连接接收一侧的开关SW2。该开关SW2是单输入双切换输出(SPDT)的开关，2个接收天线A4、A5连接到其输出一侧。另外，该开关SW2的一个输入连接到接收机4的混频器。于是，根据信号处理控制装置1的指示，通过该切换开关SW2，由2个接收天线A4、A5得到的接收信号供给到接收机4。
于是，在图13中示出了图12所示的雷达装置中的天线切换的状况。在该雷达装置中，当把接收天线A4与接收天线A5的配置间隔取为L时，发射天线A1、A2、A3配置成相互邻接的发射天线之间的间隔成为2L。这些发射天线A1～A3以及接收天线A4、A5排列在同一个平面上而且同一条直线上，配置比以往的雷达装置中的天线数少的天线。
由发射天线A1、A2、A3发射的电波被目标物反射后到达接收天线A4、A5。从而，在空间移动了发射天线的情况下，与此相对应，如果沿着相反方向平行移动接收天线，则当然能够得到相同接收信号。从而，发射天线A2发射时的接收天线A4、A5的接收信号与把发射天线A2移动到发射天线1的位置使接收天线A4、A5沿着相反方向平行移动了该天线A4、A5的配置间隔L时的情况相同。另外，发射天线A3发射时的接收天线A4、A5的接收信号与把发射天线3移动到发射天线1的位置使接收天线A4、A5平行移动了2L时的情况相同。
通过适当切换开关SW1和开关SW2，使各时间中的发射天线与接收天线的对关系成为图13中示出的天线排列方向中的位置关系，由3个发射天线和2个接收天线共5个天线，可以得到6个信道的波束。即，与对于1个发射天线，配置了6个接收天线的情况等效。
这里，在以往的其它雷达装置中，在要设置6个接收天线，采用1台接收机的情况下，切换开关必须采用2个单输入3切换输出的开关和1个单输入双切换输出的开关的2级结构，而与此不同，在图12所示的雷达装置中，虽然在发射一侧也需要开关SW1，但是由于进行接收天线A4与A5的切换，因此只设置一级开关SW2即可。
另外，在图12所示的雷达装置中，在为了使所得到的波束的方向性狭窄，希望进一步增加信道数的情况下，以间隔L添加配置与接收天线A4、A5相同天线特性的接收天线A6(未图示)，而且，可以使发射天线A1、A2、A3的各个间隔成为3L。如果依据采用了这种天线结构的雷达装置，则在图13所示的信道数上添加3个信道，用6个天线可以得到9个信道的波束。
如以上那样，如果依据图12的雷达装置，则能够降低开关中的接收信号的衰减，能够以较少的天线数实现天线数以上的信道数。
其次，参照
本发明的雷达装置的实施形态。图1示出了本实施形态的雷达装置的概略结构。该图所示的雷达装置与图12所示的以往的雷达装置相同，基本上通过数字多波束形成(DBF)进行接收扫描发射的电波的反射波，进行信号处理，在图1所示的雷达装置中，在与图12所示的雷达装置相同的部分上标注相同的号码。图中，由在虚线包围的范围内所包括的发射机2，压控振荡器(VCO)3，接收机4，切换单元5构成的高频电路部分与以往的雷达装置相同，用微波单片集成电路(MMIC)形成。
在图1的雷达装置中，A1、A2、A3以及A4共4个天线形成天线阵列A，连接到切换单元5。在该切换单元5上，例如，连接了具有输出76GHz频带的高频信号的压控振荡器(VCO)等振荡器3的发射机2，输入接收了从该发射机输出的发射信号电波的反射波的接收信号的接收机4。该接收机4与来自振荡器3的振荡信号同步，把来自天线的接收信号传送到信号处理控制装置1。而且，信号处理控制装置1对于切换单元5的开关SW，进行对于4个天线A1至A4的切换控制，同时，根据从接收机4供给的接收信号，进行数字多波束形成(DBF)的信号处理。
这里，本实施形态的雷达装置与以往的雷达装置的最大区别在于，在以往的雷达装置中，用多个天线形成的天线阵列固定为发射用和接收用的天线，而在本实施形态的雷达装置中，形成天线阵列A的多个天线并没有固定为发射用和接收用，在多个天线中，一个以上或者全部多个天线成为收发共用，并没有被固定。由开关SW适宜地切换多个天线使得从发射机2进行发射信号的发射以及接收该发射信号电波的反射波。基于发射信号的电波从顺序选择切换了的天线发射，发射的电波的反射波由多个天线实现多信道的接收扫描。
进而，在本实施形态的雷达装置中，特征在于并不是如以往的雷达装置那样，按照等间隔排列多个天线，而是使相邻天线之间的间隔不同。如果以等间隔配置多个天线，则即使从顺序切换的天线发射电波，由于由接收天线进行的其反射波的接收位置只移动一个天线间隔，因此减少了顺序切换发射天线的优点，难以增加信道数。为此，把天线的间隔设置为窄间隔和宽间隔，宽间隔取为窄间隔的2倍。根据这种天线的配置方法，能够用较少的天线数获得更多的信道数。
在本实施形态的雷达装置中使用的多个天线中，例如，最好是方向性、增益等天线特性在每一个中都相同，各个天线使用具有能够把电波照射到检测区域整体的方向性的天线。各个天线最好配置成一列使得其收发面在一条直线上。如果对于各个天线天线特性等不一致，则将导致对于包含在接收信号中的相位检测增加计算量，影响雷达装置的性能。
在图1所示的雷达装置中，示出了具备4个天线情况的例子，参照图2以及图3说明该雷达装置中的数字多波束形成(DBF)的基本概念。DBF在信号处理装置1内进行，把由多个天线构成的天线阵列A的各个接收信号进行A/D变换，形成数字信号，用数字信号处理实现波束扫描或者旁瓣特性等的调整。
图2中示出雷达装置中具备的4个天线A1、A2、A3、A4配置成横向一条直线的情况。该图中的三角形示出天线，排列了4个天线。当把天线A1与A2的配置间隔取为d时，天线A2与A3，而且天线A3与A4的配置间隔成为天线A1与A2的配置间隔的2倍的2d。另外，为了易于明确配置间隔的情况，在天线A2与A3之间，而且天线A3与A4之间示出虚线的三角形，它们之间示出分离一个天线部分，即间隔2d。
如图2所示，首先从最初被选择的天线A1通过发射信号T1发射电波。图中网眼的三角形表示为了发射电波而选择的发射天线。从发射天线A1发射的电波被目标物反射，其反射波返回到天线阵列A。对于雷达的中心方向，由图示那样排列的4个天线A1、A2、A3、A4构成的天线阵列接收从角度θ方向到来的电波。如果以反射波R11对于天线A1的传输信道长度为基准，则对于与天线A2有关的反射波R21，与天线A3有关的反射波R31，与天线A4有关的反射波R41的各传输信道长度如图所示，分别长p(其中，p＝d·sinθ)，3p，5p。
从而，示出按照该长度到达天线A2、A3、A4的各反射波R21，R31，R41比到达天线A1的反射波R11滞后。其滞后量如果把λ作为反射波的波长，则分别成为(2πd·sinθ)/λ，(6πd·sinθ)/λ，(10πd·sinθ)/λ。而且，如果由天线A1、A2、A3、A4接收各反射波R11、R21、R31、R41，则接收信号S11、S21、S31、S41经过开关SW供给到接收机4，由于各反射波的到来时间根据天线而不同，因此接收信号S21、S31、S41的各个相位成为对于接收信号S11的相位滞后(2πd·sinθ)/λ，(6πd·sinθ)/λ，(10πd·sinθ)/λ的滞后量。
根据与这些接收信号有关的滞后量的大小，在信号处理控制装置1中的各接收信号的数字处理中，如果使各个部分的相位超前，则与在全部天线中以相同相位接收了来自θ方向的反射波相同，沿着θ方向方向性全一致。
其次，如图3所示，如果作为发射天线从天线A1切换到天线A2，则从天线A2发射与发射信号T2有关的电波。从发射天线A2发射的电波被目标物反射，其反射波返回到天线阵列A。与图2相同，对于雷达的中心方向，由4个天线A1、A2、A3、A4构成的天线阵列A接收从角度θ的方向到来的反射波。
天线A1、A2、A3、A4分别接收与发射信号T2相对应的反射波R12、R22、R32、R42。如果各反射波R12、R22、R32、R42由天线A1、A2、A3、A4接收，则接收信号S12、S22、S32、S42经过开关SW供给到接收机4。这里，如果以反射波R12对于天线A1的传输路径长度为基准，则对于与天线A2有关的反射波R22，与天线A3有关的反射波R32，与天线A4有关的反射波R42的各传输路径长度如图所示，分别长p(＝d·sinθ)，3p、5p。
但是，在图3的情况下，与图2的情况不同，由于发射天线从天线A1移动到天线A2，因此在这里成为以天线A2中的反射波到来的定时为基准。从而，与图2的情况相比较，反射波向各天线的到来位置沿着横方向偏移从天线A1向天线A2移动了的部分。
于是，如果以与天线A2有关的反射波R22的接收信号S22为基准，则与天线A1有关的接收信号S12的相位超前(2πd·sinθ)/λ，而且，到达天线A3、A4的各反射波R32、R42的接收信号S32、S42的相位比由天线A2接收的接收信号S22的相位滞后。该滞后量分别成为(4πd·sinθ)/λ，(8πd·sinθ)/λ。
因此，在信号处理控制装置1中的对于各天线的接收信号的数字处理中，对于具有超前量的接收信号S12，使其相位延迟相应的部分，对于具有滞后量的接收信号S32、S42，使其相位超前相应的部分，则到来的反射波与在全部天线中以相同相位接收的情况相同，沿着θ方向方向性全一致。
如以上那样，通过雷达装置具备的开关SW的控制，在把FM-CW波作为发射信号的情况下，在由FM-CW波的三角形中的每个上升以及下降沿构成的区间中，作为发射天线，顺序切换天线A1、A2、A3、A4，同时，从各天线发射FM-CW波的信号，在各个区间由天线A1、A2、A3、A4接收其反射波。根据该顺序，由收发共用的4个天线，从4个中的某一个天线发射电波，由4个天线接收其电波的反射波，由此能够以6个天线部分的空间实现11个信道。
根据使用了该4个天线的天线阵列，图4示出了在6个天线部分的空间实现11个信道的各天线的接收状态。该图中，横轴表示时间，三角形的图形表示接收天线，加入了网眼的三角形的图形指出发射与接收共用的天线。而且，以发射天线为基准的各天线的接收信道的状态呈现在FM-CW波中的三角波的每个区间中。
由于天线A2与天线A3的配置间隔以及天线A3与天线A4的配置间隔设定为天线A1与天线A2的配置间隔的2倍，因此在FM-CW波的第1个区间中，天线A1在信道6，天线A2在信道7，天线A3在信道9，而且天线A4在信道11分别接收反射波。
在FM-CW波的第2个区间，由于把天线A2作为发射天线，以天线A2的接收信号的相位为基准，因此各天线的反射波到来位置与第1个区间相比较，在视觉上与移动了配置间隔d相同。其结果，在第2个区间，天线1在信道5，天线A2在信道6，天线A3在信道8，而且天线A4在信道10分别接收反射波。
进而，发射天线在接着的第3区间向天线A3，在第4区间向天线A4顺序切换，在每个区间各天线的反射波到来位置在视觉上成为分别移动了配置间隔2d。从而，在第3区间和第4区间中，与第1区间以及第2区间相同，在移动了间隔2d的状态下，由各天线接收反射波。作为其结果，如果以发射了发射波的天线为基准观察，假如从第1区间到第4区间循环一次，则成为在信道1～信道11的全部信道中接收对于发射的发射波的反射波。
在第6信道中重复接收，该信道在图4的情况下，由于成为基准信道，因此这些接收的重复是不能停止的情况，而对于第4信道和第8信道中的接收，不需要其中的某一个。这里，如果考虑减少计算量，也可以控制开关SW制止单方的接收，或者也可以虽然进行接收，但是不进行该接收信号的信号处理。
另外，在图4的例子中，从一端顺序切换4个天线，选择为发射天线，但也不一定从一端顺序进行，即使从配置在中间的天线开始选择，也能够与从一端顺序选择的情况相同实现11个信道。
以上，把全部4个天线选择为发射天线，谋求11个信道，而根据具体情况，有时也可以不加强波束的方向性。例如，有当把该雷达装置搭载到汽车上时，车速过快而雷达装置中的计算速度跟不上的情况，以及接近目标物体，为提高计算速度而减小计算量的情况等。为了应对这些情况，虽然在雷达装置中具备4个天线，但是不把全部4个天线选择为发射天线，例如，只把天线A1和A2选择为发射天线能够得到5个信道，或者，如果把天线A1、A2、A3选择为发射天线能够得到9个信道。这样，通过适宜地把天线选择为发射天线，则即使具备4个天线，也能够根据开关SW的切换控制方法，改变信道数。
另外，在上面说明的雷达装置的实施例中，是具备了收发共用天线4个的情况，而为了使信道数成为适当的大小，全部4个天线可以不都是收发共用，4个中能够把2个或3个作为收发共用。另外，在希望格外加大信道数的情况下，还可以在配置间隔2d的位置添加天线A5(未图示)。
如以上说明的那样，与在图1所示的本实施形态的雷达装置的结构中，排列在同一个平面上而且同一条直线上的多个天线中，从至少一个以上选择出的天线发射电波，在各天线接收该电波的反射波。因而，通过比以往雷达装置中的天线数少的天线，能够得到更多的信道数的同时，能够谋求雷达装置的小型化和低成本。特别是，在把多个天线的全部作为收发共用的情况下，能够大幅度地增加信道数，在接收信号的合成时，能够提高方向性，能够谋求作为雷达装置的高性能化。
其次，参照图5至图11说明与以图1所示的本实施形态的雷达装置的结构为基本，用于谋求提高效率，降低成本或者进一步小型化的结构有关的本实施形态的变形例。
在图5的第1变形例中，省略切换单元5，与4个天线A1、A2、A3、A4的每一个相对应，连接共用发射机2和接收机4的收发机61、62、63、64。该结构虽然提高了成本，但是在希望防止信号衰减时十分有效。还可以在每个收发机中设置生成发射信号的压控振荡器(VCO)，而设置一个在所有的收发机中共用的压控振荡器3，使发射信号源相同的同时，易于进行接收动作的同步，谋求降低成本。作为切换向天线的收发的收发共用单元，例如，能够使用混合电路或者分配电路，进而，在发射一侧和接收一侧预先插入放大器(AMP)或者衰减器(ATT)，通过各个增益控制或者衰减量控制，还能够使收发接通·关断。由此，能够时分地切换收发。
在图6的第2变形例中，示出图1所示的结构与图5所示的结构的中间结构例，这是要比较低地抑制信号衰减的同时，降低收发机的成本的结构例。因而，不是如图5所示省略切换单元5，而是在图6的结构中，采用切换2个天线的单输入双切换输出(SPDT)的开关，使得在信号处理控制装置1中切换控制切换4个天线的开关SW1和SW2。这种情况下，压控振荡器也成为在收发机65和66中共用。
以上说明了对于与发射机和接收机相关联的结构的本实施形态的变形例，以下，说明图1的雷达装置中的切换单元5的具体例子。图中，由于以切换单元5为中心示出，因此省略了作为雷达装置所必需的信号处理控制装置1和压控振荡器3的图示。在切换单元5中，形成天线阵列A的4个天线A1、A2、A3、A4与发射机2和接收机4连接，根据来自信号处理控制装置1的切换控制，进行开关SW的切换，使得时分控制4个天线的收发。
在图7所示的第1具体例中，在4个天线A1、A2、A3、A4的每一个上设置发射和接收用的端口，能够时分地进行各天线与发射机2或者接收机4的连接。
在图8所示的第2具体例中，与第1具体例相反，在发射机2一侧以及接收机4一侧的每一个上，设置4个天线A1、A2、A3、A4用的端口。由此，能够时分地进行各天线与发射机2或者接收机4的连接。
在图9所示的第3具体例中，在4个天线A1、A2、A3、A4上各设置一个端口，使得能够在发射机2一侧或者接收机4一侧选择切换各天线。由此，能够时分地进行各天线与发射机2或者接收机4的连接。
另外，在第3具体例中，发射机2和接收机4能够分别选择性地切换各天线，与此不同，在图10所示的第4具体例中，在切换单元5的内部设置收发共用单元，由此，能够时分地进行各天线与发射机2或者接收机4的连接。作为收发共用单元，能够使用混合电路或者分配电路，能够做成廉价的电路结构。
图11所示的第5具体例是用单输入双输出的开关构成了第4具体例中的收发共用单元的情况，由此，能够时分地进行各天线与发射机2或者接收机4的连接。
另外，在第1至第5的具体例中，对于切换单元5的开关SW，通过采用无论在发射的情况下还是在接收的情况下都能够使用的双向开关，能够谋求切换单元5的小型化。
如以上说明的那样，在本发明的雷达装置的结构中，从排列在同一个平面上而且同一条直线上的多个天线中选择出的至少一个以上天线发射电波，由各天线接收该电波的反射波。因而，用比以往雷达装置中的天线数少的天线，能够得到更多的信道数的同时，能够谋求雷达装置的小型化和低成本。特别是，在把多个天线的全部作为收发共用的情况下，能够大幅度地增加信道数，在接收信号的合成时，能够提高方向性，能够谋求作为雷达装置的高性能化。
而且，在本发明的雷达装置中，可以配置比以往雷达装置中的天线数少的天线，而且，对于多个天线的配置在其天线的间隔方面下了功夫。从而，能够实现多信道的数字多波束形成，进而，能够谋求装置的小型化和低成本。
通过根据这种雷达装置的结构，容易制作雷达装置，能够谋求低成本，在适用于搭载在汽车等中的防止冲撞装置等中时，具有能够把雷达装置的整体形状做成适于搭载到车辆上的形状这样的优点。
权利要求
1.一种雷达装置，该雷达装置具备具有多个天线，接收发射的电波的反射波，根据该接收信号进行数字多波束形成的信号处理装置，其特征在于具备从上述多个天线选择出的至少一个或一个以上天线发射上述电波的发射机；和由上述天线的每一个接收上述反射波的接收机。
2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于具有把来自上述发射机的上述电波的发射信号供给到选择出的上述天线的第1切换开关；把由上述天线的每一个接收的上述电波的反射波的接收信号顺序切换输入到上述接收机的第2切换开关。
3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于上述天线的每一个是收发共用，具有相同的天线特性。
4.根据权利要求3所述的雷达装置，其特征在于上述第1切换开关在上述发射信号的每个周期，顺序切换上述多个天线。
5.根据权利要求4所述的雷达装置，其特征在于上述各天线排列在同一条直线上。
6.根据权利要求5所述的雷达装置，其特征在于当由上述第1切换开关选择该天线，从该天线发射电波时，上述第2切换开关从上述各天线中选择接收该电波的反射波的天线，把上述接收信号输入到上述接收机中。
7.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于在与由该天线发射的电波的反射波有关的接收信道和与由不同于该天线的别的天线发射的电波的反射波有关的接收信道一致的情况下，上述第2切换开关不选择该天线的接收。
8.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于在与由该天线发射的电波的反射波有关的接收信道和与由不同于该天线的别的天线发射的电波的反射波有关的接收信道一致的情况下，上述接收机不向上述数字多波束形成单元输出。
9.根据权利要求7或8所述的雷达装置，其特征在于上述多个天线具有不同的天线间隔，配置成一列。
10.根据权利要求7所述的雷达装置，其特征在于在上述多个天线的配置中，预定的2个相邻天线的天线间隔与其它2个相邻天线的天线间隔之比是1比2。
11.根据权利要求10所述的雷达装置，其特征在于上述多个天线包括顺序排列的第1至第4天线，按照第1间隔配置上述第1天线和第2天线，按照第2间隔配置上述第2天线和第3天线以及第3天线和第4天线，上述第2间隔是上述第1间隔的2倍。
12.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于在上述多个天线的每一个中具备发射用端口和接收用端口，在每一个上述发射用端口上连接有发射机，在每一个上述接收用端口上连接有接收机。
13.根据权利要求12所述的雷达装置，其特征在于上述各发射用端口选择连接到共用发射机上，上述接收用端口选择连接到共用接收机上。
14.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于在上述多个天线的每一个上具备切换发射用和接收用的双向开关，上述双向开关切换为上述发送用时，把该天线连接到发射机，当切换到上述接收用时，把该天线连接到接收机。
15.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于具备与上述多个天线的每一个相对应，把上述发射机的输出端口与上述接收机的接收端口做成收发共用的收发机。
16.根据权利要求15所述的雷达装置，其特征在于在上述多个天线的每一个中共有上述收发机，上述收发机选择连接到各天线上进行发射或者接收。
17.根据权利要求16所述的雷达装置，其特征在于具备比上述多个天线数少的上述收发机数。
18.根据权利要求16所述的雷达装置，其特征在于上述收发机在上述天线上用基于时分的开关切换为发射或者接收。
19.根据权利要求12所述的雷达装置，其特征在于在上述发射机以及上述接收机中具备供给基准信号的压控振荡器，上述压控振荡器在与上述多个天线的每一个有关的各发射机以及各接收机中共用。
全文摘要
本发明涉及以尽可能少的天线数，从发射电波的反射波形成多信道的波束的雷达装置，该装置具有收发共用的天线A1～A4，各天线的收发切换单元5，发射机2，接收发射电波的反射波的接收机4，把相邻天线A1和A2的间隔与其它相邻天线A2和A3、A3和A4的间隔之比取为1比2，发射天线从顺序选择的天线发射，接收信号在信号处理控制装置1中进行DBF处理，用4个天线而且在6个天线部分的空间实现11个信道。
文档编号H01Q3/24GK1573356SQ200410004258
公开日2005年2月2日 申请日期2004年2月16日 优先权日2003年6月9日
发明者伊佐治修 申请人:富士通天株式会社