专利名称：短脉冲雷达及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种短程雷达及其控制方法，更具体地说，本发明涉及一种要用于在从分配到要用于具有视觉障碍的人们的自动雷达或雷达的22到29GHz范围的超宽波段(UWB)中的短程雷达及其控制方法，该短程雷达将具有短宽度的脉冲波(短脉冲波)以预定频率发射到空间中，接收和检测从空间中存在的物体反射的反射波，以及基于检测输出对在空间中存在的物体进行分析，该短程雷达使用了一种使短程雷达能正确地遵照国际无线通信规定(RR)的规则成为可能的技术。
背景技术：
使用UWB的短程雷达被试着实际上用作用于具有视觉障碍的人们的自动短程雷达或雷达。
使用UWB的短程雷达象正常雷达一样将来自发送单元的天线的短脉冲波发射到空间中并且接收从空间中存在的物体反射的反射波以便对该物体执行分析处理。
图13显示了用于显示这种类型的短程雷达的主要配置的方框图。
更具体地说，在短程雷达中，载波信号CA具有落在UWB之内的预定频率，将从载波信号产生器1输出的载波信号CA输入到开关电路2。
利用以预定频率从脉冲产生器3输出的脉冲信号Pa来接通或断开开关电路2以便产生突发波Ba。
突发波Ba被发送单元5的放大器5a所放大且然后作为短脉冲波Pt被从天线5b发射到探测目标空间1。由接收单元6的天线6a接收从接收了短脉冲波Pt的物体1a所反射的反射波Pr。然后，由放大器6b来放大接收信号R。
将放大后的接收信号R′输入到正交检测电路6c。
正交检测电路6c通过使用作为本地信号从载波信号产生器1输出的载波信号S来正交检测接收信号R′，以及输出正交检测的基带分量I和Q。
由信号处理单元或类似(未示出)基于所述基带分量I和Q来计算接收信号R的强度。此外，基于从脉冲产生器3输出脉冲信号Pa处的定时到当检测到具有预定电平或更高的幅度时的时间、脉冲信号Pa的强度等来计算在探测目标空间1中存在的物体1a的诸如大小和距离之类的物体信息。
发明内容
但是，正如在传统的短程雷达中，在其中接通或断开在用于载波信号CA的路径中设置的开关电路2以便产生突发波Ba的配置中，造成了下面的问题。也就是说，由于开关电路2的不完全隔离而发生泄露，以及不能完全停止载波信号的输出。
具体地说，在具有高频率的UWB中，防止载波泄露是困难的，以及在使用UWB的短程雷达中脉冲断开时间是脉冲接通时间的几千倍。出于这个理由，载波泄露功率变成很高。结果是，至于短脉冲Pt的频谱密度Sx，泄露分量CA′相当大地停留在与载波频率fc相对应的位置处，例如，如图14中所显示的。
这个泄露分量CA，将反射波的基本接收敏感度限制到在正常发送定时处输出的短脉冲波，使得雷达搜索范围变乍，这使得检测低反射度障碍(low-reflectance obstacle)变得困难。
关于UWB雷达系统，FCC(美国联邦通信委员会)规定了在下列的非专利文献1中的图5中所显示的频谱屏蔽。
非专利文献FCC 04-285“SECOND REPORT AND ORDER AND SECONDMEMORANDAM OPINION AND ORDER(第二报告和通则以及第二备忘录和通则)”。
在2004年12月16日公开了这个频谱屏蔽。该频谱屏蔽被规定得比先前的频谱屏蔽更加精确。
在该频谱屏蔽中，在UWB中，在1.61到23.12GHz的范围和29GHz或更多的范围中的功率密度被规定到-61.3dBm/MHz或更少，以及在23.12到23.6GHz的范围和24.0到29.0GHz的范围中的功率密度被规定到-41.3dBm/MHz或更少。
为了保护用于无线天文或探测卫星业务(EESS)的无源传感器，在所谓的范围从23.6到24.0GHz的所谓RR无线波发射禁止波段中将功率密度压缩到比传统的电平低20dB的-61.3dBm/MHz，其中在23.6到24.0GHz中国际无线通信规则(RR)有意地禁止无线波发射。
在这个波段中的辐射功率密度被限制了。出于这个理由，当泄露分量S′为如上所述的大时，必须相应地将在正常发送定时处的输出电平设置为低，以及必须大大地限制探测距离等。
因此，如图15中所显示的，在UWB中，短脉冲Pt的载波频率可以匹配于用于多普勒雷达的范围从24.05到2425GHz的窄波段(短范围设备[SRD])以避免由泄露分量CA′所引起的问题，其中该多普勒雷达被允许以高于-41.3dBm/MHz的密度发射功率。
但是，接近于SRD存在RR无线波发射禁止波段，而且，通过利用如上所述的脉冲信号间歇发送载波信号所获得的脉冲调制信号具有几个100MHz到2GHz的频谱宽度。处于这个理由，当将载波频率设置在接近于RR无线波发射禁止波段的SRD波段中时，具有一部分具有相当高电平的短脉冲频谱覆盖了RR无线波发射禁止波段。因此，与在上述的最新频谱屏蔽中不同，将功率密度抑制到-61.3dBm是很困难的。
与如此的背景不同，本发明人建议了一种利用下面的专利文献1的使用所谓的突发串振荡器的UWB雷达，其中该突发串振荡器基于发送指定信号仅仅在脉冲的接通(on)状态中进行振荡而在脉冲的断开(off)状态中停止振荡。
专利文献1WO 2005/117256(2005年12月08日)，发明名称OSCILLATORFOR RADAR WHICH MAKES IT POSSIBLE TO PREVENT LEAKAGE OF OSCILLAIONOUTPUT(使得防止振荡输出的泄露成为可能的雷达振荡器)由于在雷达振荡器中使用的突发串振荡器中理论上不会发生载波泄露，所以可以设置任意的频谱安置。频谱的主要部分被安置得足够与RR无线波禁止波段相分离以便使将与地球探测卫星的干扰等抑制到低电平成为可能。
而且，本发明人建议了一种利用下面的专利文献2的使用突发串振荡器和在RR无线波禁止波段中具有增益陷波的发送天线这两者的UWB雷达，以便在RR无线波禁止波段中容易地使辐射功率密度低于频谱泄露20dB或更多成为可能。
专利文献2PCT/JP2005/020859(2005年11月14日)，发明名称CIRCULAR POLARIZING ANTENNA AND RADAR DEVICE USING THE SAME(圆形极化天线和使用该圆形极化天线的雷达设备)在用作雷达设备的UWB雷达中，方波检测器(square detector)被用作检测电路以使接收系统的配置变得容易。
但是，方波检测器通常具有窄的动态范围并且不能容易地进行高灵敏度检测。出于这个理由，必须使用其增益在接收系统中可变的低噪声放大器(LNA)来无利地校正接收灵敏度。
为了解决上述现有技术中的问题，本发明的一个目的是提供一种短程雷达以及一种控制该短程雷达的方法，其中该短程雷达包括发送系统，用于每当接收发送指定信号时产生脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且在预定时间之后的第二脉冲，以及用于基于用作所述脉冲对的第一产生脉冲的第一脉冲来将突发波的短脉冲波发射进空间中以便防止与RR无线波禁止波段的干扰且同时遵循UWB雷达规定的频谱屏蔽；以及接收系统，用于通过使用用作所述脉冲对的第二产生脉冲的第二脉冲来执行正交检测以便使进行具有宽动态范围的高灵敏度检测成为可能。
为了获得上面的目的，根据本发明的第一方面，提供了一种短程雷达，该短程雷达包括脉冲对产生器(21)，用于每当该脉冲对产生器接收发送指定信号时产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲(Pa)和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且落后于第一脉冲预设时间(Td)的第二脉冲(Pb)；突发振荡器(22)，用于在其中接收包括从脉冲对产生器输出的第一和第二脉冲的一个脉冲对以便与第一脉冲同步地输出具有预定载波频率的信号来作为第一突发波(Ba)并且也与第二脉冲同步地输出预定载波频率的信号来作为第二突发波(Bb)的一周期中进行振荡操作，以及用于在其中没有输入包括第一和第二脉冲的一个脉冲对的一周期中停止振荡操作；发送单元(25)，用于将与来自突发振荡器的第一脉冲同步输出的第一突发波作为短脉冲波(Pt)发射到探测目标空间(1)中；接收单元(30)，用于接收从发送单元发射到探测目标空间中的第一突发波的反射波以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器与第二脉冲同步输出的第二突发波来检测接收信号；以及控制单元(50)，用于将发送指定信号输出到脉冲对产生器以及可变地控制在从脉冲对产生器输出的第一脉冲和第二脉冲之间的间隔。
为了获得上面的目的，根据本发明的第二方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，其中，
接收单元通过使用作为本地信号的第二突发波来正交检测接收信号。
为了获得上述目的，根据本发明的第三方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，还包括开关(23)，其被安置在突发振荡器和发送单元之间以及在突发振荡器和接收单元之间以便有选择性地将从突发振荡器输出的第一或第二突发波输入到发送单元和接收单元中的任何一个中。
切换电路(24)，用于对所述开关进行控制以便将从突发振荡器输出的第一突发波输入到发送单元和将第二突发波输入到接收单元。
为了获得上述目的，根据本发明的第四方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，其中，发送单元具有用于将从突发振荡器输出的第一突发波固定延迟的固定延迟单元(25d)。
为了获得上述目的，根据本发明的第五方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，其中，所述脉冲对产生器包括直接数字合成器(DDS21a)，用于接收具有预定频率(fc)的时钟信号(C)和具有与来自控制单元的延迟时间相对应的预定数量的比特L的频率数据(Df)，顺序地读取波形数据使得通过按照时钟信号的周期将频率数据集成到具有地址长度(L)的内部只读存储器(ROM)中所获得的值来进行地址指定，其中在该内部只读存储器的地址长度(L)中存储了正弦波的一个周期的波形数据，以及对该波形数据进行数模转换以便输出具有通过时钟信号的预定频率、地址长度和频率数据所确定的频率(fe)的正弦信号；低通滤波器(LPF21b)，用于去除从DDS输出的正弦信号的高频分量以便输出正弦波信号；波形整形电路(21c)，用于对从LPF输出的正弦波信号进行波形整形处理，以及输出具有占空比为50、反转电平、与正弦信号的频率相对应的周期(Te)的、两个相位的第一和第二可变周期脉冲(Pe，Pe’)；第一脉冲产生电路(21d)，用于接收从波形整形电路输出的第一可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第一脉冲(Pa)，该第一脉冲(Pa)具有预定宽度并且与第一可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；第二脉冲产生电路(21e)，用于接收从波形整形电路输出的第二可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第二脉冲(Pa)，该第二脉冲(Pa)具有预定宽度并且与第二可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；“或”电路(21f)，用于计算从第一脉冲产生电路输出的第一脉冲和从第二脉冲产生电路输出的第二脉冲的逻辑“或”。
为了获得上述目的，根据本发明的第六方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，其中，突发振荡器被配置来使来自具有谐振器(22e)作为负载的放大器(22f)的输出被反馈电路(22b)正反馈回到该放大器的输入端以便使其在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来由开关电路(22c)接通或断开在放大器的输入端或输出端和地线之间的电路以便将突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
为了获得上述目的，根据本发明的第七方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，其中，突发振荡器被配置来使来自具有谐振器(22e)作为负载的放大器(22f)的输出被反馈电路(22b)正反馈回到该放大器的输入端以便使其在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将开关电路(22c)连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及将突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
为了获得上述目的，根据本发明的第八方面，提供了一种根据第一方面的短程雷达，其中，突发振荡器被配置来使来自具有谐振器(22e)作为负载的放大器(22f)的输出被反馈电路(22b)正反馈回到该放大器的输入端以便使其在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将第一开关电路(22c)连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及将突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换，以及，通过使用用于执行第一开关电路的操作的反向接通/断开操作的第二开关电路(22g)，第二开关电路在仅仅其中第一开关电路停止到放大器的电源以便使预定电流流到谐振器的周期中才接通，以及第二开关电路在将功率提供到放大器以便使谐振器产生由瞬态现象(transient phenomenon)所获得的谐振频率的信号分量的定时处断开，使得突发振荡器快速转变到振荡工作状态。
为了获得上述目的，根据本发明的第九方面，提供了一种根据第三方面的短程雷达，其中，所述开关具有公共触点和第一和第二触点，以及由1电路2触点类型的开关组成，该1电路2触点类型的开关通过公共触点和第一触点将第一突发波输入到发送单元以及通过公共触点和第二触点将第二突发波输入到接收单元。
为了获得上述目的，根据本发明的第十方面，提供了一种根据第三方面的短程雷达，其中，所述开关是由用于将第一突发波输入到发送单元的第一开关(23a)以及用于将第二突发波输入到接收单元的第二开关(23b)。
为了获得上述目的，根据本发明的第十一方面，提供了一种根据第十方面的短程雷达，其中，第一开关和第二开关中的每一个都包括彼此相互桥接的第一到第四二极管(D1到D4)；第五二极管(D5)，被反向插入在第一到第四二极管的两个反向连接的第一二极管(D1，D2)的连接点和地之间；第六二极管(D6)，被正向连接在第一到第四二极管的两个反向连接的第二二极管(D3，D4)的连接点和地之间；以及电流源(I)，被连接在两个第一二极管的连接点和两个第二二极管的反向连接点之间并且具有其方向取决于来自开关电路的开关信号(Q)的电平所反转的电流，以及仅仅当来自电流源的电流方向是其中第五和第六二极管断开而第一到第四二极管接通的方向时，才从第二和第四二极管的连接点输出输入到第一和第三二极管的连接点的第一或第二突发波(Ba，Bb)。
为了获得上述目的，根据本发明的第十二方面，提供了一种用于控制短程雷达的方法，包括用于准备脉冲对产生器(21)、突发振荡器(22)、接收单元(30)、发送单元(25)、以及控制单元(50)的步骤；用于使控制单元(50)输出发送指定信号的步骤；用于每当接收到来自控制单元的发送指定信号(S)时，使脉冲对产生器(21)产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲(Pa)和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且比第一脉冲落后预设时间(Td)的第二脉冲(Pb)的步骤；用于使控制单元(50)可变地控制在从脉冲对产生器输出的第一脉冲和第二脉冲之间的间隔的步骤；用于使突发振荡器(22)在其中接收包括从脉冲对产生器输出的第一和第二脉冲的一个脉冲对以便与第一脉冲同步地输出具有预定载波频率的信号来作为第一突发波(Ba)并且也与第二脉冲同步地输出预定载波频率的信号来作为第二突发波(Bb)的一周期中进行振荡操作，以及用于在其中没有输入包括第一和第二脉冲的一个脉冲对的一周期中停止振荡操作的步骤；用于使发送单元(25)将从突发振荡器与第一脉冲同步地输出的第一突发波作为短脉冲波(Pt)发射到探测目标空间(1)中的步骤；用于使接收单元(30)接收通过从发送单元发射到探测目标空间中的第一突发波所获得的短脉冲波的反射波以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器与第二脉冲同步输出的第二突发波来检测接收信号的步骤。
为了获得上述目的，根据本发明的第十三方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，其中，用于利用接收单元通过使用作为本地信号的第二突发波来正交检测接收信号的步骤。
为了获得上述目的，根据本发明的第十四方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，还包括用于准备开关(23)和切换电路(24)的步骤；用于使开关(23)有选择性地将从突发振荡器输出的第一和第二突发波输入到发送单元和接收单元中的任何一个中的步骤；用于使切换电路(24)对所述开关进行控制以便将从突发振荡器输出的第一突发波输入到发送单元和将第二突发波输入到接收单元。
为了获得上述目的，根据本发明的第十五方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，其中，发送单元配有用于将第一突发波固定延迟的固定延迟单元(25d)。
为了获得上述目的，根据本发明的第十六方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，其中，所述脉冲对产生器包括直接数字合成器(DDS21a)，用于接收具有预定频率(fc)的时钟信号(C)和具有与来自控制单元的延迟时间相对应的预定数量的比特L的频率数据(Df)，顺序地读取波形数据使得通过按照时钟信号的周期将频率数据集成到具有地址长度(L)的内部只读存储器(ROM)中所获得的值来进行地址指定，其中在该内部只读存储器的地址长度(L)中存储了正弦波的一个周期的波形数据，以及对该波形数据进行数/模转换以便输出具有通过时钟信号的预定频率、地址长度和频率数据所确定的频率(fe)的正弦信号；低通滤波器(LPF21b)，用于去除从DDS输出的正弦信号的高频分量以便输出正弦波信号；波形整形电路(21c)，用于对从LPF输出的正弦波信号进行波形整形处理，以及输出具有占空比为50、反转电平、与正弦信号的频率相对应的周期(Te)的两个相位的第一和第二可变周期脉冲(Pe，Pe′)；第一脉冲产生电路(21d)，用于接收从波形整形电路输出的第一可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第一脉冲(Pa)，该第一脉冲(Pa)具有预定宽度并且与第一可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；第二脉冲产生电路(21e)，用于接收从波形整形电路输出的第二可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第二脉冲(Pa)，该第二脉冲(Pa)具有预定宽度并且与第二可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；以及“或”电路(21f)，用于计算从第一脉冲产生电路输出的第一脉冲和从第二脉冲产生电路输出的第二脉冲的逻辑“或”。
为了获得上述目的，根据本发明的第十七方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，其中，突发振荡器被配置来使来自具有谐振器(22e)作为负载的放大器(22f)的输出被反馈电路(22b)正反馈回到该放大器的输入端以便使其在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来由开关电路(22c)接通或断开在放大器的输入端或输出端和地线之间的电路以便使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
为了获得上述目的，根据本发明的第十八方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，其中，突发振荡器被配置来使来自具有谐振器(22e)作为负载的放大器(22f)的输出被反馈电路(22b)正反馈回到该放大器的输入端以便使其在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将开关电路(22c)连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
为了获得上述目的，根据本发明的第十九方面，提供了根据第十二方面的用于控制短程雷达的方法，其中，突发振荡器被配置来使来自具有谐振器(22e)作为负载的放大器(22f)的输出被反馈电路(22b)正反馈回到该放大器的输入端以便使其在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将第一开关电路(22c)连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换，以及，通过使用用于执行第一开关电路的操作的反向接通/断开操作的第二开关电路(22g)，该第二开关电路在仅仅其中第一开关电路停止到放大器的电源以便使预定电流流到谐振器的周期中才接通，以及该第二开关电路在将功率提供到放大器以便使谐振器产生由瞬态现象(transient phenomenon)所获得的谐振频率的信号分量的定时处断开，使得突发振荡器快速转变到振荡工作状态。
在具有上述配置的根据本发明的短程雷达及其控制方法中，输入一个包括第一脉冲和比第一脉冲落后预定时间的第二脉冲的脉冲对，通过切换将从突发振荡器与第一脉冲同步地振荡输出的第一突发波从发送单元发射到探测目标空间中，由接收单元接收反射波，以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器与第二脉冲同步振荡输出的第二突发波来检测接收信号。
在根据本发明的短程雷达及其控制方法中，所谓的线性检测方案用作检测方案，因此可以以比方波检测方案的敏感度更高的敏感度和利用比方波检测方案的动态范围更宽的动态范围来进行接收。
根据本发明的短程雷达及其控制方法使用了如下配置在该配置中分别将从突发振荡器输出的第一突发波和第二突发波通过开关输入到发送单元。由于这个理由，可以防止将第二突发波发射进探测目标空间中。而且，可以使第一和第二突发波的输出功率最小化，以及可以获得低功耗。
根据本发明的短程雷达及其控制方法使用了如下配置在该配置中利用固定延迟单元将从开关输出的第一突发波延迟预定时间。因此，即使虽然在第一和第二突发波之间的时间差不是很短，也可以检测近距离的目标。
更具体地说，当在第一和第二突发波之间的时间差为短时，由于突发振荡器的瞬态特征或由突发振荡器所产生的热，第二突发波的振荡频率和波形也无利地不同于第一突发波的振荡频率和波形。
但是，作为其中利用固定延迟单元将第一突发波延迟预定时间的配置，由于固定了在第一和第二突发波之间的时间差，所以使避免上述问题成为可能。
图1是显示用来解释根据本发明的第一实施例的短程雷达的配置的方框图。
图2是显示用来解释图1中的主要部分的操作的时序图。
图3是显示图1中的主要部分的一个示例性配置的方框图。
图4是显示用来解释图3中的示例性配置的操作的时序图。
图5是显示图1中的主要部分的一个示例性配置的方框图。
图6是显示图1中的主要部分的另一个示例性配置的方框图。
图7是显示图1中的主要部分的再另一个示例性配置的方框图。
图8是显示图1中的主要部分的又另一个示例性配置的方框图。
图9是显示图8中的示例性配置的具体电路示例的图。
图10是显示将由本发明使用的线性检测方案的动态范围与根据现有技术的方波检测方案的动态范围进行比较的特征图。
图11是显示用来解释图1中的操作的时序图。
图12是显示用来解释根据本发明的第二实施例的短程雷达的配置的方框图。
图13是显示传统的短程雷达装置的示例性配置的方框图。
图14是显示用来解释传统的短程雷达装置的操作的频谱特征图。
图15是显示在UWB中遵照FCC推荐规范的频谱屏蔽的图。
具体实施例方式
下面将参照附图来描述本发明的几个实施例。
(第一实施例)图1是显示用来解释根据本发明的第一实施例的短程雷达的配置的方框图。
根据本发明的短程雷达20基本上包括脉冲对产生器(21)，用于每当该脉冲对产生器21接收发送指定信号S时产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的脉冲信号Pa和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且落后于第一脉冲预设时间Td的第二脉冲Pb；突发振荡器22，用于在其中接收包括从脉冲对产生器21输出的第一和第二脉冲Pa和Pb的一个脉冲对以便与脉冲信号Pa同步地输出具有预定载波频率的信号来作为第一突发波Ba并且也与第二脉冲Pb同步地输出预定载波频率的信号来作为第二突发波Bb的一周期中进行振荡操作，以及用于在其中没有输入包括第一和第二脉冲Pa和Pb的一个脉冲对的一周期中停止振荡操作；发送单元25，用于将来自突发振荡器22的与第一脉冲Pa同步输出的第一突发波Ba作为短脉冲波Pt发射到探测目标空间1中；接收单元30，用于接收利用从发送单元25发射到探测目标空间1中的第一突发波Ba所产生的短脉冲波的反射波Pr以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器22与第二脉冲Pb同步输出的第二突发波Bb来检测接收信号R；以及控制单元50，用于将发送指定信号S输出到脉冲对产生器21以及可变地控制在从脉冲对产生器21输出的第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔。
根据本发明的用于控制短程雷达的方法基本上包括用于准备脉冲对产生器21、突发振荡器22、接收单元30、发送单元25、以及控制单元50的步骤；用于使控制单元50输出发送指定信号S的步骤；用于每当接收到来自控制单元50的发送指定信号S时，使脉冲对产生器21产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲Pa和具有等于第一脉冲Pa的宽度的宽度且比第一脉冲落后预设时间Td的第二脉冲Pb的步骤；用于使控制单元50可变地控制在从脉冲对产生器21输出的第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔的步骤；用于使突发振荡器22在其中接收包括从脉冲对产生器21输出的第一和第二脉冲Pa和Pb的一个脉冲对以便与第一脉冲Pa同步地输出具有预定载波频率的信号来作为第一突发波Ba并且与第二脉冲Pb同步地输出预定载波频率的信号来作为第二突发波Bb的一周期中进行振荡操作，以及用于在其中没有输入包括第一和第二脉冲Pa和Pb的一个脉冲对的一周期中停止振荡操作的步骤；用于使发送单元25将从突发振荡器22与第一脉冲Pa同步地输出的第一突发波Ba作为短脉冲波Pt发射到探测目标空间1中的步骤；以及用于使接收单元30接收通过从发送单元25发射到探测目标空间1中的第一突发波Ba所获得的短脉冲波Pt的反射波Pr以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器22与第二脉冲Pb同步输出的第二突发波Bb来检测接收信号R的步骤。
更具体地说，如图1中所示，每当从控制单元50(稍后将被描述)提供信号S且该信号S指定在如图2的(a)中所示的上升沿处进行发送时，短程雷达20的脉冲对产生器21产生具有预定宽度(例如，1ns)的第一脉冲Pa和具有等于第一脉冲Pa的宽度的宽度且落后预设时间Td的第二脉冲Pb(如图2的(b)中所示)，来作为一个脉冲对。
脉冲对产生器21具有，例如，图3中所示的配置以便给出在第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的正确延迟时间Td。
在图3中，直接数字合成器(DDS)21a接收具有预定频率fc(例如，200MHz)的时钟信号C和具有与来自控制单元50(稍后被描述)的延迟时间Td相对应的预定数量的比特L的频率数据Df，顺序地读取波形数据使得利用按照时钟频率将频率数据Df集成到用于存储正弦波的一个周期的波形数据并且具有地址长度L的只读存储器(ROM)中所获得的值来进行地址指定，对该波形数据进行数/模(D/A)转换，以及输出具有通过时钟信号C的频率fc、地址长度L和频率数据Df所确定的频率fe的正弦(更恰当地，沿着正弦波以梯级的形式变化的波形)信号到低通滤波器(LPF)21b。
LPF 21b去除来自DDS 21a的数模转换的输出的高频分量(例如，具有71MH或更高的分量)以产生正弦波信号，以及将该信号输出到波形整形电路21c。
波形整形电路21c对来自LPF 21b的正弦波信号进行波形整形处理，以及输出具有占空比为50、反转电平、频率fe(周期Te)的两个相位的第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′，如图4的(a)和(b)中所示。
在为时钟信号C的频率fc的1/2或更少的范围中通过下列公式来给出第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′的频率fefe＝Df·fc/2L在为时钟信号C的频率fc的周期Tc的两倍或更多的范围中通过下列公式来给出第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′的周期TeTe＝Tc·2L/Df在这种情况中，利用下列公式可以表达当频率数据Df的值从A到A+1变化一个点时的第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′的周期Te的变化量ΔT(时间分辨率)
ΔT＝(Tc·2L){1/A)-[1/(A+1)]}＝(Tc·2L){1/[A(A+1)]}当在上述公式中A比1足够大时，满足下列公式ΔT＝(Tc·2L)(1/A2)例如，当Tc＝5ns时，通过4×109的近似值来求出2L＝232，以及A＝1×106，满足下列公式ΔT＝20/(1×1012)＝0.02(ns)。
更具体地说，在第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′中，频率数据Df在大约1×106处具有0.02ns的时间分辨率。
当A＝10×106时，该值为0.2ps。
在这些数据设置范围中，第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′的可变周期可以获得比短脉冲波Pt的宽度(1ns)足够小的时间分辨率，以及可以使高周期几乎连续地可变。
将第一可变周期脉冲Pe输入到第一脉冲产生电路21d，以及将第二可变周期脉冲Pe′输入到第二脉冲产生电路21e。
第一脉冲产生电路21d在输入图4的(c)中所示的发送指定信号S之后产生，如图4的(d)中所示，具有预定宽度(1ns)并且与第一可变周期脉冲Pe的电平首先衰减处的定时同步的第一脉冲Pa，以及将该第一脉冲Pa输出到“或”电路21f。
第二脉冲产生电路21e在从第一脉冲产生电路21d输出第一脉冲Pa之后产生，如图4的(e)中所示，具有预定宽度(1ns)并且与第二可变周期脉冲Pe′的电平首先衰减处的定时同步的第二脉冲Pb，以及将该第二脉冲Pb输出到“或”电路21f。
因此，从用于计算第一脉冲Pa和第二脉冲Pb的“或”的“或”电路21f中，输出第一脉冲Pa，且然后，在Td＝Te/2之后输出第二脉冲Pb，如图4的(f)中所示。
在这种方式中，如图4的(a)到(e)中所示，当第一可变周期脉冲Pe的周期Te增加到Te′时，第二脉冲的延迟时间Td相对于第一脉冲Pa可以延长到Td′。
在这种情况中，延迟时间Td＝Te/2取决于时钟信号C的频率精度而非常稳定，以及如上所述，可以精确地改变第一和第二可变周期脉冲Pe和Pe′的可变周期。
因而，可以以高分辨率使在由脉冲对产生器21所产生的两个脉冲Pa和Pb之间的延迟时间Td稳定可变。
在这种方式中，将由脉冲对产生器21所产生的脉冲对输入到突发振荡器22。
突发振荡器22被配置来在其中接收从脉冲对产生器21输出的两个脉冲Pa和Pb的一周期中进行振荡操作以便输出具有预定载波频率的信号以及在其中没有输入两个脉冲Pa和Pb的一周期中停止振荡操作。
对于突发振荡器22，可以构思各种配置。
例如，图5显示了使用谐振器的突发振荡器22的一个示例性配置。
突发振荡器22被配置来使来自使用谐振器22e作为负载的放大器22f的输出被反馈电路22b正反馈回到该放大器22f的输入端以便使其在谐振器22e的谐振频率处进行振荡。
反馈电路22b，例如，由用电阻器(或线圈)和电容器组成的诸如L类型LPF或T类型LPF之类的LPF组成。
在这种情况中，由开关电路22c接通或断开在放大器22f的输入端或输出端和地线之间的电路以便使突发振荡器22执行在振荡工作状态和振荡停止状态之间的切换操作。
开关电路22c被插入来接通或断开在放大器22f的输入端(或输出端)和地线之间的电路。当脉冲Pa和Pb是在高电平(脉冲输入状态)时断开开关电路22c以便将突发振荡器22设置在振荡工作状态中。当脉冲Pa和Pb是在低电平(无脉冲输入状态)时，接通开关电路22c以便将突发振荡器22设置在振荡停止状态中。
以同样的方式，当开关电路22c断开时，重复进行上述操作。从突发振荡器22振荡输出具有谐振器22e的谐振频率的突发波。当开关电路22c接通时，停止振荡操作。
在这种情况中，谐振器22e的谐振频率被设置来使得突发振荡器22的振荡频率为，例如，26.5Ghz。
由于通过脉冲Pa和Pb来控制突发振荡器22本身的振荡操作，所以在理论上不会发生载波泄露。
因此，仅仅考虑了振荡中输出的短脉冲波的瞬时功率的情况中可以限制在UWB的使用中规定的功率密度，以及可以最效率地使用规定的功率。
可以将主波瓣安置在UWB频谱屏蔽的任意位置处，这是因为载波泄露不会发生。几乎可以防止整个主波瓣覆盖RR无线波禁止波段。
正如在图6中所示的突发振荡器22中，开关电路22c连接到放大器22f的电源线以便将电源(包括偏置电源)控制到放大器22f，使得可以停止振荡操作。
在其中对放大器22f的电源进行控制以便产生突发波的配置中，在供电之后可以不马上启动振荡操作。
在这种情况中，如在图7中所示的突发振荡器22中，用于执行开关电路22c的操作的反向操作的开关电路22g被用来在停止到放大器22f的电源以便使预定电流流到谐振器22e的一周期中接通开关电路22g。在接通开关电路22c以便提供功率的定时处断开开关电路22g，以便通过瞬态现象使谐振器22e产生谐振频率的信号分量，以使将突发振荡器22快速转变到振荡状态成为可能。
在这种情况中，开关电路22c和开关电路22g执行用来使解释容易的反向接通/断开操作。但是，由于当开关电路22g断开时振荡启动使用在谐振器22e中发生的瞬态现象，所以在起始通过开关电路22c提供的电源之前可以马上在仅仅预定时间周期中执行通过开关电路22g将电源提供到谐振器22e。
在谐振突发振荡器22中，谐振器22e不仅可以由LC类型的谐振器构成，而且也可以由传输线类型(例如，λ/4类型)的谐振器构成。
返回到图1，将从突发振荡器22输出的突发波Ba和Bb输入到开关23。
开关23是用来将从突发振荡器22输出的突发波Ba和Bb分发到发送单元25和接收单元30。通过使用切换电路24，将从突发振荡器22与第一脉冲Pa同步输出的第一突发波Ba输入到发送单元25，以及将与第二脉冲Pb同步输出的第二突发波Bb输入到接收单元30。
在这种情况中，开关23不仅可以由如图1中所示的1-电路-2-触点类型的开关构成，而且也可以由两个第一和第二接通/断开类型(2-电路-2-触点)开关23a和23b构成，以便分别将第一突发波Ba和第二突发波Bb独立地输入到发送单元25和接收单元30。
在图1中，开关电路24是用于执行开关23的切换控制的电路。例如，切换电路24当从脉冲对产生器21的第一脉冲产生电路21d输出的第一脉冲Pa衰减时将开关23连接到接收单元30侧，而切换电路24当从第二脉冲产生电路21e输出的第二脉冲Pb衰减时将开关23连接到发送单元30侧。
图9是显示可以用作第一和第二开关23a和23b的电路中的仅仅一个的一个示例。
第一和第二开关23a和23b中的每一个都包括彼此相互桥接的第一到第四二极管D1到D4；第五二极管D5，被反向插入在第一到第四二极管的两个反向连接的第一二极管D1和D2的连接点和地之间；第六二极管D6，被正向连接在第一到第四二极管D1到D4的两个第二二极管D 3和D4的连接点和地之间；以及电流源I，被连接在两个第一二极管D1和D2的连接点和两个第二二极管D3和D4的反向连接点之间并且具有其方向取决于来自开关电路24的切换信号Q的电平所反转的电流。第一和第二开关23a和23b被配置来使得仅仅当来自电流源I的电流方向是其中第五和第六二极管D5和D6断开而第一到第四二极管D1到D4接通的方向时，才从第二和第四二极管D2和D4的连接点输出输入到第一和第三二极管D1和D3的连接点的第一或第二突发波Ba或Bb。
更具体地说，在第一和第二开关23a和23b中，当电流源I以图9中的方向流动电流时，断开二极管D5和D6以及接通二极管D1到D4，使得从二极管D2和D4的连接点中输出输入到二极管D1和D3的连接点的第一或第二突发波Ba或Bb。
当电流源I以图9中所示的方向的相反方向流动电流时，二极管D5和D6接通而二极管D1到D4断开，使得输入到二极管D1和D3的连接点的第一或第二突发波Ba或Bb没有被发送到二极管D2和D4的连接点。
在具有上述配置的第一和第二开关23a和23b中的26GHz处的开/关比率是大约35dB。
在第一和第二开关23a和23b的电路中，也可以使用通过对npn晶体管的基极和集电极进行短路所形成的每一个二极管来代替所述二极管。
在这种情况中，由于可以减少开关元件的接通电阻，所以在26GHz处的接通/断开比率是大约51dB。
返回到图1，发送单元25使功率放大器25a将通过开关23输入的第一突发波Ba放大成规定的功率，以及使波段调节滤波器(BRF)25b去除诸如RR无线波禁止波段之类的不需要分量，以及将来自天线25c的结果波作为短脉冲波Pt发射到探测目标空间1中。
接收单元30通过天线30a接收发射进探测目标空间1中的短脉冲波Pt的发射波Pr，使低噪声放大器(LNA)30b放大接收信号R，以及然后使具有大约2GHz的带宽的带通滤波器(BPF)30C对波段进行限制，以便将波段受限的接收信号R′输入到正交检测电路30d。
控制单元50(稍后将描述)可以改变功率放大器25a和LNA 30b的放大程度。
正交检测电路30d通过使用作为本地信号通过开关23输入的第二突发波Bb来正交检测接收信号R′，以及将两个正交基带分量I和Q输入到取样保持电路30e和30f。
在这种情况中，正交检测电路30d是所谓的线性检测器，与方波检测器的输入/输出特性(db值)相比，其具有图10中所示的动态范围特性来作为输入/输出特性(db值)。
基于图10中所示的动态范围特性来理解，当检测器输入范围落在到取样保持电路30e和30f的输入范围，即该检测器的动态范围之内时，正交检测的动态范围具有为方波检测的特性几乎两倍的特性。
正如从图10中所示的动态范围所显而易见的，即使检测器输入虽然为小，方波检测方案也可以检测波形。出于这个理由，可以在需要进行高灵敏度接收的UWB雷达中有效地使用正交检测方案。
虽然没有显示正交检测器的中间部分，例如，该中间部分具有下述的配置。也就是说，在通过使用除法器将来自LNA 30b的输出信号(或第二突发信号)除以2之后，利用混合电路来产生具有90度相位差的两个信号。使用两个混频器来对该两个信号与除以2的第二突发信号(来自LNA 30b的输出信号)进行混频以具有相等的相位，从而获得两个基带分量I和Q的二通道输出信号。
将I和Q信号输入到两通道取样保持电路30e和30f.
取样保持电路30e和30f在当输入第二脉冲Pb时的预定定时处提取基带分量I′和Q′。
分别利用模数(A/D)转换器35和36将基带分量I′和Q′转换成数字值。将这些数字值输入到信号处理单元40。
信号处理单元40计算来自基带分量I′和Q′的接收信号R′的幅度值V以及将该幅度与预定的阈值r进行比较。当幅度值V大于阈值r时，确定在探测目标空间1中存在反射短脉冲波的物体1a。信号处理单元40将包括确定结果等的信息通知给控制单元50。
当从基带分量I′和Q′计算的接收信号R′的幅度值V是阈值r或更少时，信号处理单元40确定在探测目标空间1中存在反射短脉冲波的物体1a。信号处理单元40将包括确定结果等的信息通知给控制单元50。
控制单元50基于来自信号处理单元40的信息来对脉冲对产生器21、发送单元25和接收单元30进行各种控制，收集关于在探测目标空间1中存在的物体1a的诸如距离和大小之类的信息。如果需要，则控制单元50产生报警。
控制单元50可变地控制在从脉冲对产生器21输出的第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔(延迟时间)Td，以便使探测距离可变。
图11是显示用来解释当探测目标的距离逐渐增加时执行的操作的时序图。
在这种情况中，控制单元50，如图11的(a)中所示，以预定频率(例如，1μs)将发送指定信号S输出到脉冲对产生器21，以及顺序地相当大地改变相对于第一脉冲Pa的第二脉冲Pb延迟时间Td(即，如上所述的频率数据Df)。
利用这种控制，逐渐增加从脉冲对产生器21输出的第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔，如图11的(b)中的Td1、Td2、…、所示。
此时，为了防止出现未探测区域，将延迟时间Td(i)和延迟时间Td(i+1)之间的距离设置为等于发射到探测目标空间1中的短脉冲波Pt的脉冲宽度(1ns)。
更具体地说，在第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔以1ns的单位增加。因此，在从脉冲对产生器21输出的第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔如图14的(c)中所示那样逐渐增加。
通过开关23将与第一脉冲Pa同步振荡输出的第一突发波Ba输入到发送单元25。从发送单元25中，如图11的(d)中所示，将与第一突发波Ba相对应的短脉冲波Pt发射到探测目标空间1中。
当接收单元30接收到从接收短脉冲波Pt的物体1a反射的反射波Pr时，将接收信号R输入到如图14的(e)中所示的正交检测电路30d。
因此，当在将阈值r输入到如图14的(f)中的左边部分所示的正交检测电路30d之前在与接收信号R的定时不同的定时处将第二突发波Bb输入到正交检测电路30d，基于基带分量I′和Q′所获得的幅值V1几乎变成0(噪声分量)，如图11的(g)中所示，并且不会超过阈值r。处于这个理由，在这个级别处，不会检测到物体1a。
如图11的(a)到(g)中的中心部分所指示的，在脉冲Pa和Pb之间的间隔从Td1增加到Td2，以及在重叠接收信号R的头部部分的定时处将第二突发波Bb输入到正交检测电路30d。此时，基于基带分量I′和Q′所获得的幅值V2大于阈值r以便检测物体1a的存在。
而且，如图11的(a)到(g)中的右边部分所指示的，在脉冲Pa和Pb之间的间隔增加到Td3，以及在第二突发波Bb和接收信号R重叠的定时处将第二突发波Bb和接收信号R输入到正交检测电路30d。此时，基于基带分量I′和Q′所获得的幅值V3进一步增加。当重复进行如上所述的相同处理以便进一步增加在脉冲Pa和Pb之间的间隔时，就缩短了第二突发波Bb和接收信号R重叠的时间，以及基于基带分量I′和Q′所获得的接收信号R的幅值V逐渐减少。
因此，计算当获得最大幅值V时所获得的脉冲间隔Tdx，以及计算光速×Tdx/2。此时，可以识别到物体1a的距离。
也可以基于最大幅值等来估计物体1a的材料(是否具有高反射性)等。
控制单元50执行上述的探测处理以便计算物体1a的信息，诸如物体1a的存在、距离等。如果需要，例如，当具有高反射性的物体接近控制单元50时，控制单元50输出报警以执行警告。
如上所述，在其中通过开关23将第一突发波Ba和第二突发波Bb分发到发送单元25和接收单元30的配置中，第一突发波Ba可以通过开关23泄露到接收单元30。
因此，如上所述，开关23的接通/断开比率是大约35到51dB，以及第一突发波Ba的泄露分量的电平是很低。由于这个原因，此时的泄露分量的电平没有达到正交检测电路30d正常工作的电平，以及检测输出是可忽略不计的小。
与此相反，第二突发波Bb可以通过开关23泄露到发送单元25。
因此，如在上述的描述中，泄露分量的电平是很低，以及输出时间是很短，即，大约1ns。结果，原始短脉冲的输出没有受到此时所获得的泄露分量的限制，以及可以将频谱设置在规定的频谱屏蔽中。
(第二实施例)图12是显示用来解释根据本发明的第二实施例的短程雷达20′的配置的方框图。
与根据图1中所示的第一实施例的短程雷达20的配置中的附图标记相同的附图标记表示在图12中的配置中的相同部分，以及将省略对其的描述。
在第一实施例中，与可变周期脉冲Pe的上升沿和下降沿的时序相同步地产生第一脉冲pa和第二脉冲Pb和第二脉冲Pb。由于这个原因，必须将可变周期脉冲Pe的周期缩短到，例如，1ns，以便使在第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的间隔变成0。短程雷达20′可以不难被实现，以及非常短距离的探测可是困难。
即使脉冲对产生器21可以产生具有短间隔的脉冲对，也必须使开关23的切换速度非常高。关于这点，实现短程雷达20′可以较困难。
在根据第二实施例的短程雷达20′中，利用固定延迟单元25d使从开关23输出到发送单元25的第一突发波Ba落后预定时间以便使解决非常短距离探测的困难的问题成为可能。
在这种情况中，通过固定延迟单元25d来给出预定延迟时间，该预定延迟时间是通过将发射到探测目标空间1中的短脉冲波Pt的脉冲宽度(1ns)添加到可以设置在可在脉冲对产生器21中输出的第一脉冲Pa和第二脉冲Pb之间的最小延迟时间Td0来获得的。结果，可以使第二突发波Bb到发射到空间中的短脉冲波Pt的延迟时间等于第二突发波Bb的脉冲宽度，使得可以进行很短距离的探测。
在图12中，固定延迟单元25d的插入位置也用作到天线25c的馈线。
因此，可以将固定延迟单元25d插入在开关23和天线25c之间的任意位置处，以及可以分布式地将多个固定延迟单元插入到发送单元25中。
具有不同延迟时间的该多个固定延迟单元25d被配置来插入到发送单元25中以便使探测距离以宽间隔可变。通过脉冲对产生器21的延迟时间Td的可变控制也可以插入宽间隔。
在上述的实施例中，通过开关23将第一突发波Ba和第二突发波Bb分发到发送单元25和接收单元30。
因此，仅仅安置用于接通/断开在突发振荡器22和发送单元25之间的电路的开关(第一开关23a)，以及仅仅将第一突发波Ba输入到如在上述的配置中的发送单元25，以及可以将第一突发波Ba和第二突发波Bb输入到接收单元30。
在这种情况中，将第二突发波Bb作为原始本地信号输入到正交检测电路30d，以及将第一突发波Ba作为本地信号也输入到正交检测电路30d。
因此，在等于通过第一突发波Ba所获得的本地信号的定时的定时处输入到正交检测电路30d的接收信号是探测所不需要的噪声分量。此外，由于该定时为已知，信号处理单元40可以容易地去除噪声分量。
根据上述的本发明，为了解决现有技术的问题，可以提供一种短程雷达以及一种控制该短程雷达的方法，其中该短程雷达包括发送系统，用于每当接收发送指定信号时产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且在预定时间之后的第二脉冲，以及用于基于用作所述脉冲对的第一产生脉冲的第一脉冲来将突发波的短脉冲波发射进空间中以便防止与RR无线波禁止波段的干扰且同时遵循UWB雷达规定的频谱屏蔽；以及接收系统，用于通过使用用作所述脉冲对的第二产生脉冲的第二脉冲来执行正交检测以便使进行具有宽动态范围的高灵敏度检测成为可能。
权利要求
1.一种短程雷达，包括脉冲对产生器，用于每当该脉冲对产生器接收发送指定信号时产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且在第一脉冲之后预设时间的第二脉冲；突发振荡器，用于在其中接收包括从所述脉冲对产生器输出的第一和第二脉冲的一个脉冲对以便与第一脉冲同步地输出具有预定载波频率的信号作为第一突发波并且也与第二脉冲同步地输出预定载波频率的信号作为第二突发波的周期中进行振荡操作，以及用于在其中没有输入包括第一和第二脉冲的一个脉冲对的周期中停止振荡操作；发送单元，用于将来自突发振荡器的与第一脉冲同步输出的第一突发波作为短脉冲波发射到探测目标空间中；接收单元，用于接收从发送单元发射到探测目标空间中的第一突发波的反射波以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器与第二脉冲同步输出的第二突发波来检测接收信号；以及控制单元，用于将发送指定信号输出到脉冲对产生器以及可变地控制在从脉冲对产生器输出的第一脉冲和第二脉冲之间的间隔。
2.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于，接收单元通过使用作为本地信号的第二突发波来正交检测接收信号。
3.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于还包括开关，其被安置在突发振荡器和发送单元之间以及在突发振荡器和接收单元之间以便有选择性地将从突发振荡器输出的第一或第二突发波输入到发送单元和接收单元中的任何一个中；以及切换电路，用于对所述开关进行控制以便将从突发振荡器输出的第一突发波输入到发送单元和将第二突发波输入到接收单元。
4.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于发送单元具有用于将从突发振荡器输出的第一突发波进行固定延迟的固定延迟单元。
5.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于所述脉冲对产生器包括直接数字合成器(DDS)，用于接收具有预定频率的时钟信号和具有与来自控制单元的延迟时间相对应的预定数量的比特L的频率数据，顺序地读取波形数据使得通过按照时钟信号的周期将频率数据集成到具有地址长度的内部只读存储器中所获得的值来进行地址指定，其中在该内部只读存储器的地址长度中存储了正弦波的一个周期的波形数据，以及对该波形数据进行数模转换以便输出具有通过时钟信号的预定频率、地址长度和频率数据所确定的频率的正弦信号；低通滤波器(LPF)，用于去除从DDS输出的正弦信号的高频分量以便输出正弦波信号；波形整形电路，用于对从LPF输出的正弦波信号进行波形整形处理，以及输出具有占空比为50、反转电平、与正弦信号的频率相对应的周期)的、两个相位的第一和第二可变周期脉冲；第一脉冲产生电路，用于接收从波形整形电路输出的第一可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第一脉冲，该第一脉冲具有预定宽度并且与第一可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；第二脉冲产生电路，用于接收从波形整形电路输出的第二可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第二脉冲，该第二脉冲具有预定宽度并且与第二可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；以及“或”电路，用于计算从第一脉冲产生电路输出的第一脉冲和从第二脉冲产生电路输出的第二脉冲的逻辑“或”。
6.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于突发振荡器被配置来使来自具有谐振器作为负载的放大器的输出被反馈电路正反馈回到该放大器的输入端以便在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来由开关电路接通或断开在放大器的输入端或输出端和地线之间的电路以便使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
7.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于突发振荡器被配置来使来自具有谐振器作为负载的放大器的输出被反馈电路正反馈回到该放大器的输入端以便在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将开关电路连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
8.根据权利要求1所述的短程雷达，其特征在于突发振荡器被配置来使来自具有谐振器作为负载的放大器的输出被反馈电路正反馈回到该放大器的输入端以便在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将第一开关电路连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换，以及，通过使用用于执行第一开关电路的操作的反向打开/关闭操作的第二开关电路，该第二开关电路在仅仅其中第一开关电路停止到放大器的电源以便使预定电流流到谐振器的周期中才关闭，以及该第二开关电路在将功率提供到放大器以便使谐振器产生由瞬态现象所获得的谐振频率的信号分量的定时处打开，使得突发振荡器快速转变到振荡工作状态。
9.根据权利要求3所述的短程雷达，其特征在于所述开关具有公共触点和第一和第二触点，以及由1-电路-2-触点类型的开关组成，该1-电路-2-触点类型的开关通过公共触点和第一触点将第一突发波输入到发送单元以及通过公共触点和第二触点将第二突发波输入到接收单元。
10.根据权利要求3所述的短程雷达，其特征在于所述开关是由用于将第一突发波输入到发送单元的第一开关以及用于将第二突发波输入到接收单元的第二开关组成。
11.根据权利要求10所述的短程雷达，其特征在于第一开关和第二开关中的每一个都包括彼此相互桥接的第一到第四二极管；第五二极管，被反向插入在第一到第四二极管的两个反向连接的第一二极管的连接点和地之间；第六二极管，被正向连接在第一到第四二极管的两个反向连接的第二二极管的连接点和地之间；以及电流源，被连接在两个第一二极管的连接点和两个第二二极管的反向连接点之间并且具有其方向取决于来自切换电路的切换信号的电平所反转的电流，以及仅仅当来自电流源的电流方向是其中第五和第六二极管断开而第一到第四二极管接通的方向时，才从第二和第四二极管的连接点输出输入到第一和第三二极管的连接点的第一或第二突发波。
12.一种用于控制短程雷达的方法，包括用于准备脉冲对产生器、突发振荡器、接收单元、发送单元、以及控制单元的步骤；用于使控制单元输出发送指定信号的步骤；用于每当接收到来自控制单元的发送指定信号时，使脉冲对产生器产生一个脉冲对，该脉冲对包括具有预定宽度的第一脉冲和具有等于第一脉冲的宽度的宽度且比第一脉冲落后预设时间的第二脉冲的步骤；用于使控制单元可变地控制在从脉冲对产生器输出的第一脉冲和第二脉冲之间的间隔的步骤；用于使突发振荡器在其中接收包括从脉冲对产生器输出的第一和第二脉冲的一个脉冲对以便与第一脉冲同步地输出具有预定载波频率的信号来作为第一突发波并且也与第二脉冲同步地输出具有预定载波频率的信号来作为第二突发波的周期中进行振荡操作，以及用于在其中没有输入包括第一和第二脉冲的一个脉冲对的周期中停止振荡操作的步骤；用于使发送单元将从突发振荡器与第一脉冲同步地输出的第一突发波作为短脉冲波发射到探测目标空间中的步骤；用于使接收单元接收通过从发送单元发射到探测目标空间中的第一突发波所获得的短脉冲波的反射波以及通过使用作为本地信号的从突发振荡器与第二脉冲同步输出的第二突发波来检测接收信号的步骤。
13.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于用于利用接收单元通过使用作为本地信号的第二突发波来正交检测接收信号的步骤。
14.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于还包括用于准备开关和切换电路的步骤；用于使开关有选择性地将从突发振荡器输出的第一和第二突发波输入到发送单元和接收单元中的任何一个中的步骤；用于使切换电路对所述开关进行控制以便将从突发振荡器输出的第一突发波输入到发送单元和将第二突发波输入到接收单元的步骤。
15.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于发送单元配有用于将第一突发波进行固定延迟的固定延迟单元。
16.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于所述脉冲对产生器包括直接数字合成器(DDS)，用于接收具有预定频率的时钟信号和具有与来自控制单元的延迟时间相对应的预定数量的比特L的频率数据，顺序地读取波形数据使得通过按照时钟信号的周期将频率数据集成到具有地址长度的内部只读存储器中所获得的值来进行地址指定，其中在该内部只读存储器的地址长度中存储了正弦波的一个周期的波形数据，以及对该波形数据进行数模转换以便输出具有通过时钟信号的预定频率、地址长度和频率数据所确定的频率的正弦信号；低通滤波器(LPF)，用于去除从DDS输出的正弦信号的高频分量以便输出正弦波信号；波形整形电路，用于对从LPF输出的正弦波信号进行波形整形处理，以及输出具有占空比为50、反转电平、与正弦信号的频率相对应的周期(Te)和两个相位的第一和第二可变周期脉冲；第一脉冲产生电路，用于接收从波形整形电路输出的第一可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第一脉冲，该第一脉冲具有预定宽度并且与第一可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；第二脉冲产生电路，用于接收从波形整形电路输出的第二可变周期脉冲以及在输入发送指定信号之后输出第二脉冲，该第二脉冲具有预定宽度并且与第二可变周期脉冲的电平首先衰减处的定时同步；以及“或”电路，用于计算从第一脉冲产生电路输出的第一脉冲和从第二脉冲产生电路输出的第二脉冲的逻辑“或”。
17.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于突发振荡器被配置来使来自具有谐振器作为负载的放大器的输出被反馈电路正反馈回到该放大器的输入端以便在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来由开关电路接通或断开在放大器的输入端或输出端和地线之间的电路以便使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
18.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于突发振荡器被配置来使来自具有谐振器作为负载的放大器的输出被反馈电路正反馈回到该放大器的输入端以便在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将开关电路连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换。
19.根据权利要求12所述的用于控制短程雷达的方法，其特征在于突发振荡器被配置来使来自具有谐振器作为负载的放大器的输出被反馈电路正反馈回到该放大器的输入端以便在谐振器的谐振频率处进行振荡，以及被配置来将第一开关电路连接到放大器的电源线以便对到放大器的电源的接通/断开进行控制以及使突发振荡器在振荡工作状态和振荡停止状态之间进行切换，以及，通过使用用于执行第一开关电路的操作的反向接通/断开操作的第二开关电路，该第二开关电路在仅仅其中第一开关电路停止到放大器的电源以便使预定电流流到谐振器的周期中才被接通，以及该第二开关电路在将功率提供到放大器以便使谐振器产生由瞬态现象所获得的谐振频率的信号分量的定时处被断开，使得突发振荡器快速转变到振荡工作状态。
全文摘要
脉冲对产生器每当接收发送指令信号时产生包括预定宽度的第一脉冲和从第一脉冲延迟且与第一脉冲相同宽度的第二脉冲的脉冲对。突发振荡器当正输入该脉冲对时执行振荡操作并且与第一脉冲同步地输出预定载波频率的信号作为第一突发波和与第二脉冲同步地输出预定载波频率的信号作为第二突发波。当不正在输入脉冲对时，停止振荡操作。发送单元将作为短脉冲波的第一突发波辐射到要搜寻的空间中。接收单元接收反射波并且检测第二突发波作为本地信号。控制单元可变地对在第一脉冲和第二脉冲之间的间隔进行控制。
文档编号H03B5/06GK1942779SQ200680000129
公开日2007年4月4日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年1月28日
发明者手代木扶, 内野政治, 齐藤澄夫, 江岛正宪 申请人:安立股份有限公司, 松下电器产业株式会社