脉冲雷达装置及其控制方法

专利名称：脉冲雷达装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种雷达装置，尤其是通过测量从该装置发射脉冲信号，通过对象物反射，再次由该装置接收的往返时间，计测到该对象物的距离的车载脉冲雷达装置及其控制方法。
背景技术：
一般的脉冲雷达装置包括调制高频载波后在极短时间内切割载频，从而生成脉冲状发送信号的高频发送部；将高频发送部生成的发送信号作为电波向空间发射的发送天线；用于接收从发送天线发射的电波被对象物反射后返回的反射波的接收天线；从接收天线输入接收信号，并对基带信号进行下变频处理的高频接收部；以及，从高频接收部输入基带信号，算出到对象物的距离等的基带部。 并且，高频发送部包括用于生成指定频率的载波的振荡器和脉冲状切割由振荡器生成的载波的开关等。高频接收部包括用于取发送信号与接收信号的相关的相关器和用于将相关器的输出信号下变频为基带信号的IQ混频器。基带部包括对来自高频接收部的基带信号进行放大的放大器、将经放大器放大的信号转换为数字信号的A/D转换部、处理来自A/D转换部的数字信号来算出到对象物的距离或对象物的相対速度的数字信号处理部以及控制脉冲雷达装置的控制部。控制部对高频发送部的开关和高频接收部的相关器进行导通、关闭控制。如上所述，脉冲雷达装置包括处理高频信号的高频发送部和高频接收部(下面统称为RF (包括两者))以及处理低频信号的基带部。其中，RF部需要采用能够应付高频的高价基板，因此为了降低成本，一直以来，通常仅将RF部配置在能够应付高频的基板上，基带部配置在低价格的基板上。并且，作为连接分别配置在不同基板上的RF部和基带部的手段，一直以来采用尺寸较小且廉价的多针连接器。如上所述，利用廉价的集有多针的连接器来连接形成在不同基板上的基带部和RF部，则存在干扰噪声信号泄入接收信号中的问题。在该多针连接器中，从属产生的控制信号等不要波泄入到接收信号中成为干扰噪声信号，则在无法实现充分的接收强度时，存在期望的接收信号被埋没在该干扰噪声信号中的问题。因此，目前，为了能够检测出接收强度较低的接收信号，扩大该多针之间的隔离度(Isolation)来降低干扰噪声信号的信号量。并且，这样的干扰噪声信号的产生原因各不相同，但存在于各种雷达装置中，已经公开有去除该干扰噪声信号的技木。在专利文献I公开了降低FM-CW雷达装置中的重叠于接收信号上的稳定性噪声成分(频率或电平的时间性变动较小的噪声成分)的干扰噪声信号处理方法。存储稳定的噪声成分，从接收信号的频谱分布扣除，从而检测出对象物。另ー方面，在将接收信号分为I相和Q相后进行信号处理的脉冲雷达装置中，基带部中并列工作的放大器的增益以及A/d转换部进行的采样值不相等，由于I相侧设备和Q相侧设备的个体差导致增益差异。产生有这样的个体差异，则雷达装置的目标物体方位的測量(測角)、距离的測量(測距)、相対速度的測量等各测量值所包含的误差也变大。
专利文献2中公开了校正上述增益误差的方法。在专利文献2中，为了校正两个以上的接收数字信号之间产生的増益差，包括用于存储导致构成接收系统的各设备特性的不均衡的初期増益差的存储部；用于检测各接收系统的増益差的检测部；基于初期増益差和运用时的増益差来生成増益差校正信号的校正量算出部；以及，基于增益差校正信号对A/D转换输出的增益进行校正的计算处理部，并且通过实际发射雷达波，算出校正值的方法。并且，在脉冲雷达装置中，为了能够检测出来自远方的对象物的较弱的反射波，通过具有较高增益的固定増益放大器对基带信号进行放大。因此，来自近距离的对象物的反射波被放大为较高电平，有时超过A/D转换部的最大输入电压。如果来自放大器的输出信号超过A/D转换部的最大输入电压，则数字信号处理部无法正确算出到对象物 的距离、对象物的相対速度、方位角。因此，在专利文献3中以增益可变放大器代替了固定増益放大器，根据接收信号的強度来调整增益。在采用增益可变放大器时，非连续性切换增益，则出现输出中产生噪声的问题。专利文献3中记载了由于这样的噪声，后阶段的限制电平(slice level)检测电路输出与原本的限制电平不同的电平，误码率恶化的问题。为了解决该问题，在专利文献3中设置了当切换增益可变放大器的增益时固定限制电平的限制电平固定电路。从而不会影响后阶段的电路，降低切换增益时的噪声的影响，防止误码率恶化。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开平7-151852号公报专利文献2 :日本特开2007-93480号公报专利文献3 :日本特开2004-297137号公报但是，在车载雷达装置中，多为安装在小型基板上，因此存在难以充分保证多针连接器的针之间的隔离度的问题。另外，可以通过完全独立的同轴线连接各信号线，但是RF部与基带部之间的连接中使用多个同轴线，则成本变高，同时结构上的处理变为复杂，因此难以制造。并且，根据专利文献I公开的技木，由于是减去低电平的干扰噪声信号的方式，所以存在无法适用于电平高于接收信号的干扰噪声信号的问题。另外，在专利文献2记载的増益校正方法中，实际从发送天线发射电波，并基于天线罩反射的反射信号检测增益误差，但是反射信号中包括除了来自天线罩之外的周边环境的反射波。因此，来自周边环境的影响较大，无法高精度地检测出増益差。并且，在专利文献3中，为了降低切换增益时的噪声的影响，需要添加限制电平固定电路、计数电路、比较电路、电平检测电路等，从而出现接收装置的结构变为非常复杂，并且装置尺寸变大，提高成本的问题。

发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供ー种脉冲雷达装置及其控制方法，该脉冲雷达装置通过采用多针连接器实现装置的小型化，減少超过接收信号強度的干扰噪声信号，能够高精度检测对象物的信息。
为了解决上述问题，根据本发明的脉冲雷达装置的第一方式的特征在于，包括高频发送部，所述高频发送部包括生成指定频率的载波的振荡器，所述高频发送部按照两个以上的发送用控制信号，将所述载波切割成脉冲状，生成发送信号；发送天线，从所述高频发送部输入所述发送信号，并作为电波向空间发射；接收天线，用于接收所述电波被对象物反射的反射波；高频接收部，从所述接收天线输入接收信号，按照接收用控制信号中的至少ー个，取与所述发送信号的相关，转换为基带信号；以及，基带部，所述基带部至少包括:A/D转换部，输入所述基带信号转换为数字信号；数字信号处理部，从所述A/D转换部输入所述数字信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相対速度和/或所述对象物的方位角；以及，控制部，向所述高频发送部输出所述发送用控制信号，并且向所述高频接收部输出所述接收用控制信号中的至少ー个，其中，将所述发送用控制信号为XfXm，当所述控制部没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号为第i个背景信号时，其中，m ^ 2，所述数字信号处理部作为所述第i个发送用控制信号Xi，依次选择所述XfXm，获取所述控制部输出除了所述Xi之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号，将其分别作为第一个 第m个的所述背景信号，并且获取所述控制部没有输出所有所述m个的发送用控制信号而输出所述接收用控制信号 时所述A/D转换部输出的数字信号作为第(m+1)个背景信号，并且将所述第一个 第m个背景信号相加后减去所述第(m+1)个背景信号，之后除以(m-1)，从而算出副本信号，所述控制部输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号减去所述副本信号，算出低噪声信号，基于所述低噪声信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相対速度和/或所述对象物的方位角。根据本发明，通过生成噪声信号的副本信号去除接收信号，减少发送用控制信号及接收用控制信号对基带信号的干扰影响，能够高精度地检测对象物的信息。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述数字信号处理部用于对从所述A/D转换部输入的数字信号进行傅里叶变换处理，相当于所述控制部输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。副本信号是稳定的噪声信号，因此通过从相当于OHz的傅里叶分量减去副本信号，能够高精度且简单地算出到对象物的距离。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，至少所述基带部形成在第一基板上，所述高频发送部及所述高频接收部形成在与所述第一基板不同的另一基板上，所述第一基板与所述另一基板之间设有多针连接器的连接部，用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述m个发送用控制信号及接收用控制信号的各自的控制线总括连接为通电状态，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围(Dynamic Range)内。通过尽量分开配置信号线和控制线，争取隔离度。通过使其能够采用现有的多针连接器，能够提供体积小且成本低的脉冲雷达装置。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述高频发送部还包括第一门部，按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状；以及，第二门部，按照第二控制信号进ー步切割所述第一门部切割的信号，生成所述发送信号，所述高频接收部包括相关部，从所述接收天线输入所述接收信号，按照第三控制信号取与所述发送信号的相关；以及，下变频部，将来自所述相关部的输出信号下变频为基带信号，并输出所述基带信号，所述控制部分别向所述第一门部、所述第二门部、所述相关部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号，对各自的电源进行开关控制，所述数字信号处理部以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少ー个算出所述副本信号，其中m=2。根据本发明，通过生成噪声信号的副本信号，去除接收信号，从而減少第一控制信号、第二控制信号及第三控制信号对基带信号的干扰影响，能够高精度地检测对象物的信
O本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述数字信号处理部相当于所述控制部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出 所述低噪声信号。副本信号是稳定的噪声信号，因此通过从相当于OHz的傅里叶分量减去副本信号，能够高精度且简单地算出到对象物的距离。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述基带部形成在对应于该基带部的工作频带的低频用基板上，所述高频发送部及所述高频接收部形成在对应于该高频发送部及高频接收部的工作频带的高频用基板上，在所述低频用基板与所述高频用基板之间设有用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号的第一控制线、第二控制线、第三控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。通过尽量分开配置信号线和控制线，争取隔离度。根据本发明，減少第一控制线、第二控制线及第三控制线对信号线的干扰影响，能够高精度地检测对象物的信息，同时，通过使其能够采用现有的多针连接器，能够提供体积小且成本低的脉冲雷达装置。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述高频接收部作为所述基带信号输出由I分量和Q分量构成的复数基带信号，至少，所述基带部包括复数信号放大器，用于从所述高频接收部输入所述复数基带信号，分别将所述I分量及Q分量并列放大到指定的电平，并输出到所述A/D转换部，所述A/D转换部是从所述复数信号放大器输入被放大的I分量及Q分量且并列转换为复数数字信号后作为所述数字信号输出的复数A/D转换部，并且，所述数字信号处理部将所述控制部没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号作为所述第i个背景信号，将所述控制部没有输出所有所述m个发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号作为所述第(m+1)个背景信号，所述第一个 第m个背景信号的各自的I分量之间以及Q分量之间相加，之后分别减去所述第(m+1)个背景信号的I分量及Q分量，再分别除以(m-1)，从而算出所述副本信号的I分量及Q分量，所述副本信号的I分量的距离门方向的积分值和所述副本信号的Q分量的距离门方向的积分值中的一个除以另ー个，算出増益校正值，所述控制部输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号的I分量及Q分量分别减去所述副本信号的I分量及Q分量，在减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。根据本发明，求出输入基带部的伪I相和Q相各自的包络线电平之比，利用其结果校正复数信号放大器及复数A/D转换部中的I相和Q相之间的电平差，能够高精度地检测对象物的信息。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述复数基带信号具有低于所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的信号強度，与传递所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的各自的控制线分开配置输入所述复数基带信号后进行放大的所述复数信号放大器。
本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述高频发送部还包括第一门部，按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状；以及，第二门部，按照第二控制信号进ー步切割所述第一门部切割的信号，生成所述发送信号，所述高频接收部包括相关部，从所述接收天线输入所述接收信号，按照第三控制信号取与所述发送信号的相关；以及，正交下变频部，将来自所述相关部的输出信号下变频为基带信号，并输出所述复数基带信号，所述控制部分别向所述第一门部、所述第二门部、所述相关部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号，对各自的电源进行开关控制，所述数字信号处理部以所述第ー控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少ー个算出所述副本信号的I分量及Q分量，其中m=2。根据本发明，求出输入基带部的伪I相和Q相各自的包络线电平之比，利用其结果校正复数信号放大器及复数A/D转换部中的I相和Q相之间的电平差，能够高精度地检测对象物的信息。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述数字信号处理部用于对从所述复数A/D转换部输入的复数数字信号进行傅里叶变换处理，相当于所述控制部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号及所述第三控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量，减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述増益校正值，从而算出所述低噪声信号。副本信号是稳定的噪声信号，因此通过从相当于OHz的傅里叶分量减去副本信号，能够高精度且简单地算出到对象物的距离。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述基带部形成在对应于该基带部的工作频带的低频用基板上，所述高频发送部及所述高频接收部形成在对应于该高频发送部及高频接收部的工作频带的高频用基板上，在所述低频用基板与所述高频用基板之间设有用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号的第一控制线、第二控制线、第三控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。通过尽量分开配置信号线和控制线，争取隔离度。通过使其能够采用现有的多针连接器，能够提供体积小且成本低的脉冲雷达装置。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，至少所述基带部包括増益可变放大部，用于按照所述接收用控制信号的另ー个调整增益，放大所述基带信号后向所述A/D转换部输出，所述控制部与所述发送用控制信号中的任一同步，根据检测距离，确定所述接收用控制信号的另ー个，并向所述增益可变放大部输出。根据本发明，事先生成噪声信号的副本信号，并从接收信号去除，从而能够以简单的结构去除根据检测距离非连续性改变增益可变放大部的増益时的噪声的影响，能够高精度地检测对象物的信息。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述控制部以随着所述检测距离 变为远距离，所述增益可变放大部的増益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述接收用控制信号的另ー个，并向所述增益可变放大部输出，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下ー个所述发送信号为止的期间内关闭所述接收用控制信号的另ー个。通过采用増益可变放大部，能够检测来自远方的对象物的较弱的反射波，并且能够将近距离的噪声电平抑制在较低水平。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述基带信号具有低于所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的信号強度，与传递所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的各自的控制线分开配置输入所述基带信号后进行放大的所述增益可变放大器。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述高频发送部还包括第一门部，按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状；以及，第二门部，按照第二控制信号进ー步切割所述第一门部切割的信号，生成所述发送信号，所述高频接收部包括相关部，从所述接收天线输入所述接收信号，按照第三控制信号取与所述发送信号的相关；以及，下变频部，将来自所述相关部的输出信号下变频为基带信号，并输出所述基带信号，所述增益可变放大部按照第四控制信号调整增益，对所述基带信号进行放大，所述控制部分别向所述第ー门部、所述第二门部、所述相关部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号，对各自的电源进行开关控制，并且与所述第一控制信号或所述第二控制信号同步，根据检测距离确定所述第四控制信号，并向所述增益可变放大部输出，所述数字信号处理部以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号及所述第四控制信号为所述接收用控制信号算出所述副本信号，其中m=2。根据本发明，事先生成噪声信号的副本信号，并从接收信号去除，从而能够以简单的结构去除根据检测距离非连续性改变增益可变放大部的増益时的噪声的影响，能够高精度地检测对象物的信息。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述控制部以随着所述检测距离变为远距离，所述增益可变放大部的増益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述第四控制信号，并向所述增益可变放大部输出，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下ー个所述发送信号为止的期间内关闭所述第四控制信号。
通过采用增益可变放大部，能够检测来自远方的对象物的较弱的反射波，并且能够将近距离的噪声电平抑制在较低水平。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述数字信号处理部相当于所述控制部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、第四控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。副本信号是稳定的噪声信号，因此通过从相当于OHz的傅里叶分量减去副本信号，能够高精度且简单地算出到对象物的距离。本发明的脉冲雷达装置的另一方式的特征在于，所述基带部形成在对应于该基带部的工作频带的低频用基板上，所述高频发送部及所述高频接收部形成在对应于该高频发送部及高频接收部的工作频带的高频用基板上，在所述低频用基板与所述高频用基板之间 设有用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述第一控制信号、所述第二控制信号、所 述第三控制信号的第一控制线、第二控制线、第三控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。通过尽量分开配置信号线和控制线，争取隔离度。通过使其能够采用现有的多针连接器，能够提供体积小且成本低的脉冲雷达装置。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的第一方式的特征在于，包括生成指定频率的载波的载波生成步骤；按照两个以上的发送用控制信号，将所述载波切割成脉冲状，生成发送信号的信号切割步骤；将所述发送信号作为电波向空间发射的发送步骤；接收所述电波被对象物反射的反射波的接收步骤；按照接收用控制信号中的至少一个，取在所述接收步骤接收的接收信号与所述发送信号的相关的相关步骤；将所述相关步骤的输出信号下变频为基带信号后输出基带信号的下变频步骤；至少输入所述基带信号转换为数字信号的A/D转换步骤；以及，输入所述数字信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相对速度和/或所述对象物的方位角的数字信号处理步骤，其中，将所述发送用控制信号为XrXm,当在所述信号切割步骤没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的数字信号为第i个背景信号时，其中，m ^ 2，在所述数字信号处理步骤，作为所述第i个发送用控制信号Xi，依次选择所述Xf Xm，获取在所述信号切割步骤输出除了所述Xi之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的数字信号，将其分别作为第一个 第m个的所述背景信号，并且获取在所述信号切割步骤没有输出所有所述m个的发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获取的数字信号作为第(m+1)个背景信号，并且将所述第一个 第m个背景信号相加后减去所述第(m+1)个背景信号，之后除以(m-1)，从而算出副本信号，在所述信号切割步骤输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的数字信号减去所述副本信号，算出低噪声信号，基于该低噪声信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相对速度和/或所述对象物的方位角。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，在所述数字信号处理步骤中，对在所述A/D转换步骤被转换的数字信号进行傅里叶变换处理，相当于在所述信号切割步骤输出所述m个发送用控制信号且在所述相关步骤输出所述接收用控制信号的至少一个时在所述A/D转换步骤获取的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，所述信号切割步骤包括按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状的第一切割步骤；以及，按照第二控制信号进一步切割在所述第一切割步骤切割的信号，生成所述发送信号的第二切割步骤，在所述相关步骤，按照第三控制信号取所述接收信号与所述发送信号的相关； 在数字信号处理步骤，以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少一个算出所述副本信号，其中m=2。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，相当于执行所述第一切割步骤、所述第二切割步骤、所述相关步骤时的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，在所述下变频步骤，作为所述基带信号输出由I分量和Q分量构成的复数基带信号，至少，还包括复数信号放大步骤，输入所述复数基带信号，分别将所述I分量及Q分量并列放大到指定的电平，在所述A/D转换步骤，输入被放大的所述I分量及Q分量且并列转换为复数数字信号后作为所述数字信号输出，并且，在所述数字信号处理步骤，将在所述信号切割步骤没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的复数数字信号作为所述第i个背景信号，将在所述信号切割步骤没有输出所有所述m个发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的复数数字信号作为所述第(m+1)个背景信号，所述第一个 第m个背景信号的各自的I分量之间以及Q分量之间相加，之后分别减去所述第(m+1)个背景信号的I分量及Q分量，再分别除以(m-1 )，从而算出所述副本信号的I分量及Q分量，所述副本信号的I分量的距离门方向的积分值和所述副本信号的Q分量的距离门方向的积分值中的一个除以另一个，算出增益校正值，在所述信号切割步骤输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的复数数字信号的I分量及Q分量分别减去所述副本信号的I分量及Q分量，在减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，所述信号切割步骤包括按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状的第一切割步骤；以及，按照第二控制信号进一步切割在所述第一切割步骤切割的信号，生成所述发送信号第二切割步骤，在所述相关步骤，按照第三控制信号取所述接收信号与所述发送信号的相关，在所述数字信号处理步骤，以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少一个算出所述副本信号，其中m=2。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，在所述数字信号处理步骤，对在所述复数A/D转换步骤转换的复数数字信号进行傅里叶变换处理，相当于在执行所述第一切割步骤、所述第二切割步骤及所述相关步骤时的所述复数数字信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量，减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，至少还包括增益可变放大步骤，与所述发送用控制信号中的任一同步，根据检测距离，确定所述接收用控制信号的另一个，按照该接收用控制信号的另一个调整增益，放大在所述下变频步骤生成的所述基带信号，在所述A/D转换步骤，输入被放大的所述基带信号且转换为数字信号后作为所述数字信号输出。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，在所述增益可变放大步骤，以随着所述检测距离变为远距离，在所述增益可变放大步骤利用的增益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述接收用控制信号的另一个，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下一个所述发送信号为止的期间内关闭所述接收用控制信号的另一个。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，所述信号切割步骤包 括按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状的第一切割步骤；以及，按照第二控制信号进一步切割在所述第一切割步骤切割的信号，生成所述发送信号的第二切割步骤，在所述相关步骤，按照第三控制信号取所述接收信号与所述发送信号的相关，在所述增益可变放大步骤，按照与所述第一控制信号或所述第二控制信号同步，根据检测距离确定的第四控制信号调整增益，放大所述基带信号，在所述数字信号处理步骤，以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号及所述第四控制信号为所述接收用控制信号算出所述副本信号，其中m=2。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，在所述增益可变放大步骤，以随着所述检测距离变为远距离，在所述增益可变放大步骤利用的增益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述第四控制信号，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下一个所述发送信号为止的期间内关闭所述第四控制信号。本发明的脉冲雷达装置的控制方法的另一方式的特征在于，在所述数字信号处理步骤，相当于执行所述第一切割步骤、所述第二切割步骤、所述相关步骤以及所述增益可变放大步骤时的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。发明的效果根据本发明，通过生成噪声信号的副本信号，能够提供可容易实现小型化及低成本且可高精度地检测对象物信息的脉冲雷达装置。


图I是根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置的结构框图。图2是没有噪声影响时的信号的时间波形图。图3是混入有不要波信号的信号时间波形图。图4是扩大示出根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置的控制线及信号线的扩大图。
图5是根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置的信号处理方法流程图。图6是未向根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置的第一门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图7是未向根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置的第二门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图8是未向根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置的第一门部及第二门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图9是根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置制作的副本信号的时间波形图。图10是根据本发明第二实施方式的脉冲雷达装置的结构框图。
图11是根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置的结构框图。图12是没有噪声影响时的信号的时间波形图。图13是混入有伪信号的信号时间波形图。图14是扩大示出根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置的控制线及信号线的扩大图。图15是根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置的信号处理方法流程图。图16是未向根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置的第一门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图17是未向根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置的第二门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图18是未向根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置的第一门部及第二门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图19是根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置制作的副本信号的时间波形图。图20是根据本发明第四实施方式的脉冲雷达装置的结构框图。图21是根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置的结构框图。图22是示出了控制部向增益可变放大部输出的增益控制信号与距离之间的关系的图表。图23是示出了以指定的周期输出的发送信号例子的说明图。图24是没有噪声影响时的信号的时间波形图。图25是混入有伪信号的信号时间波形图。图26是扩大示出根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置的控制线及信号线的扩大图。图27是根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置的信号处理方法流程图。图28是未向根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置的第一门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图29是未向根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置的第二门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。图30是未向根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置的第一门部及第二门部输出控制信号时的噪声信号的时间波形图。
图31是根据本发明第五实施方式的脉冲雷达装置制作的副本信号的时间波形图。图32是采用将增益固定在最大值的增益固定放大器时的伪时间波形图。图33是根据本发明第六实施方式的脉冲雷达装置的结构框图。图34是按照控制信号从高频发送部输出的发送信号的重复周期示意图。
具体实施例方式参照附图详细说明根据本发明优选实施方式的脉冲雷达装置及其控制方法。为了简化附图以及说明，对于具有相同功能的各构成部标注相同的符号。(第一实施方式)
根据第一实施方式的脉冲雷达装置包括具有生成指定频率的载波的振荡器，按照两个以上的发送用控制信号，脉冲状切割振荡器生成的载波来生成发送信号的高频发送部；从高频发送部输入发送信号后作为电波向空间发射的发送天线；用于接收向空间发射的电波通过对象物反射的反射波的接收天线；以及，从接收天线输入接收信号，按照接收用控制信号中的至少一个，取与发送信号的相关，转换为基带信号的高频接收部。还包括基带部，基带部包括输入基带信号，将其转换为数字信号的A/D转换部；从A/D转换部输入数字信号，算出到对象物的距离和/或对象物的相对速度和/或对象物的方位角的数字信号处理部；以及，将发送用控制信号输出到高频发送部，并且向高频接收部输出至少一个接收用控制信号的控制部。将上述的发送用控制信号为XfXmU ^ 2)，将控制部没有输出发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除了该信号之外的发送用控制信号以及接收用控制信号时A/D转换部输出的数字信号为第i个背景信号。当控制部输出所有m个发送用控制信号时，高频发送部生成发送信号并从天线发射。因此，当控制部未输出第i个发送用控制信号Xi时，发送天线不会发射发送信号。在数字信号处理部进行以下处理。作为第i个发送用控制信号Xi依次选择xf Xm，获得控制部输出除了 Xi之外的发送用控制信号以及接收用控制信号时A/D转换部输出的数字信号，作为第一个 第i个背景信号。并且，获得控制部在没有输出所有m个的发送用控制信号的情况下输出接收用控制信号时A/D转换部输出的数字信号，作为第(m+1)个背景信号。并且，将第一个 第m个背景信号相加后减去上述第(m+1)个背景信号，之后除以(m-1)，从而算出副本信号。算出副本信号之后，控制部输出m个的发送用控制信号和接收用控制信号，从此时的数字信号减去上述的副本信号，算出低噪声信号，根据该低噪声信号算出到对象物的距离和/或对象物的相对速度和/或对象物的方位角。数字信号处理部能够对从A/D转换部输入的数字信号进行傅立叶变换处理，这时，从相当于控制部输出m个发送用控制信号和接收用控制信号时A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于副本信号的OHz的傅里叶分量，从而算出上述的低噪
声信号。作为脉冲雷达装置的结构，可以至少将基带部形成于第一基板上，将高频发送部和高频接收部形成于与第一基板不同的基板上。这时，可以将传递基带信号的信号线和传递m个的发送用控制信号和接收用控制信号的各自的控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部设在第一基板与其他基板之间。这时，尽量分开配置信号线和控制线，争取隔尚度。并且，根据第一实施方式的脉冲雷达装置的控制方法包括生成指定频率的载波的载波生成步骤；按照两个以上的发送用控制信号，脉冲状切割载波，从而生成发送信号的信号切割步骤；将发送信号作为电波向空间发射的发送步骤；接收向空间发射的电波被对象物反射的反射波的接收步骤；取按照接收用控制信号中的至少一个在接收步骤接收的接收信号与发送信号的相关的相关步骤；将相关步骤的输出信号下变频为基带信号输出基带信号的下变频步骤；输入基带信号后转换为数字信号的A/D转换步骤；以及，输入数字信号，算出到对象物的距离和/或对象物的相对速度和/或对象物的方位角的数字信号处理步骤。在数字信号处理步骤中，作为第i个发送用控制信号依次选择Xf Xm，获得在信号切割步骤输出除了 Xi的发送用控制信号和接收用控制信号时在A/D转换步骤获得的数字信号，分别作为第一 第m个背景信号。并且，获得在信号切割步骤没有输出所有m个发送用控制信号的情况下输出接收用控制信号时在A/D转换步骤获得的数字信号，作为第 (m+1)个背景信号。另外，将第一 第m个背景信号相加后减去上述第(m+1)个背景信号，之后除以(m-1)，从而算出副本信号。算出副本信号之后，在信号切割步骤输出m个的发送用控制信号和接收用控制信号，从此时的A/D转换步骤得到的数字信号减去上述的副本信号，算出低噪声信号，根据该低噪声信号算出到对象物的距离和/或对象物的相对速度和/或对象物的方位角。在上述的数字信号处理步骤，能够对在A/D转换步骤变换的数字信号进行傅立叶变换处理，这时，从相当于在信号切割步骤输出m个发送用控制信号并在相关步骤输出上述接收用控制信号中的至少一个时在A/D转换步骤得到的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于副本信号的OHz的傅里叶分量，从而算出上述的低噪声信号。下面，以控制部输出的发送用控制信号为两个信号、即，第一控制信号和第二控制信号，接收用控制信号为一个信号、即，第三控制信号的情况为例进行说明。在这里，以作为发送用控制信号采用第一控制信号和第二控制信号的两个信号，作为接收用控制信号采用第三控制信号的一个信号的情况为例，但并不限定于此。下面，参照图I对根据本发明第一实施方式的脉冲雷达装置进行说明。图I是示出了本实施方式的脉冲雷达装置100的结构框图。在图1，脉冲雷达装置100包括处理高频信号的高频发送部110以及高频接收部120、处理低频信号的基带部130、用于向空间发射电波的发送天线101以及接收被对象物反射的反射波的接收天线102。下面，为了方便说明，以符号T表示脉冲雷达装置100检测的对象物。高频发送部110包括作为电磁波的发送信号的发生源，发生指定的高频信号(载波)的振荡器111、将振荡器111生成的高频信号切割为指定的时间宽度的脉冲状信号(脉冲信号)的第一门部(gate) 112及第二门部113。第一门部112及第二门113是将从振荡器111输入的高频信号切割为例如宽度I [ns]的脉冲信号的电路,可以米用合成器或开关。通过采用第一门部112和第二门部113的两个信号切割电路，可以生成尖锐成型的脉冲信号。从第二门部113输出的脉冲状发送信号被传递到发送天线101，从发送天线101作为电波发射到空中。
高频接收部120包括输入在接收天线102接收到的接收信号，取与发送信号的相关的相关器121以及利用从振荡器111输入的载波对从相关器121输入的信号进行下变频的IQ混频器122。IQ混频器122包括下变频为I分量的基带信号的第一混频器123、下变频为Q分量的基带信号的第二混频器124以及对从振荡器111输入的载波施加90度的相位差后输出到第一混频器123和第二混频器124的移相器125。相关器121从接收信号取出每测量距离的信号，并输出到第一混频器123以及第二混频器124。基带部130包括输入在第一混频器123和第二混频器124下变频的基带信号的I分量和Q分量后转换为数字信号的A/D转换部131、对来自A/D转换部131的数字信号进行复数信号处理(复数傅里叶变换(FFT:Fast Fourier Transform)),算出对象物T的信息的数字信号处理部132、控制脉冲雷达装置100的工作的控制部133以及存储部134。控制部133对作为高频部件的第一门部112、第二门部113以及相关器121各自的电源进行开关控制。该控制部133生成的控制信号是I [ns]宽的信号。在具有上述结构的本实施方式的脉冲雷达装置100中，构成高频发送部110和高频接收部120的各部件在数十GHz频率进行工作，相反，构成基带部130的各部件在至多 2GHz的频率上进行工作。由于高频发送部110和高频接收部120的工作频率与基带部130的工作频率大不相同，所以优选形成于被设计为不同频带用的不同基板上。在本实施方式中，将高频发送部110和高频接收部120形成于高频用基板103上，将基带部130形成于低频用基板104上。并且，接收或发送高频信号的发送天线101和接收天线102也配置在高频用基板103上。由于用于高频的基板的价格高于用于低频的基板的价格，所以在本实施方式中，在高价格的高频用基板103上只配置高频发送部110、高频接收部120、发送天线101和接收天线102，在低价格的低频用基板104上配置处理低频信号的基带部130。从而能够降低脉冲雷达装置100的成本。如上所述，将脉冲雷达装置100的各部件分别配置于高频用基板103和低频用基板104上，需要电连接高频用基板103上的部件和低频用基板104上的部件的手段。在本实施方式的脉冲雷达装置100中，采用了过去使用的低价格的多针连接器105。从低频用基板104上的控制部133输出的控制信号经由连接器105传递到高频用基板103上的高频发送部110和高频接收部120，从高频用基板103上的高频接收部120输出的基带信号经由连接器105传递到低频用基板104上的基带部130。如上所述，利用现有的多针连接器105在高频用基板103与低频用基板104之间交接控制信号和基带信号，则来自控制信号的干扰噪声信号混入包括对象物T的信息的基带信号中。并且从振荡器111输出的载波通过IQ混频器122被相关器121反射，再次被IQ混频器122下变频后产生的自混频噪声也混入基带信号中。尤其是，当对象物T位于远方时，来自该对象物的反射信号的振幅电平变小，有时被隐藏在上述干扰噪声信号或自混频噪声中。因此，在本实施方式的脉冲雷达装置100中，事先制作混入通过连接器105的基带信号中的噪声等的伪副本信号，检测对象物T时，从基带信号去除该副本信号。参照图2、图3说明伪副本信号例子。图2是示出了从发送天线101发射在高频发送部110生成的脉冲信号并在接收天线102接收被对象物T反射的反射波后在数字信号处理部132进行处理的信号10例的时间波形图(另外，横轴表示对应于时间的距离。在下面的图3、9中也相同)。图2示出的信号10的波形是未受噪声影响的波形。图3是图2所示的信号10中混入上述伪信号时的时间波形图。符号11的信号是模拟示出在连接器105混入基带信号中的干扰噪声信号的信号，符号12的信号是模拟示出自混频噪声的信号。在本实施方式中，事先制作包括图3所示的干扰噪声信号11和自混频信号12的伪副本信号，并将其存储于存储部134。启动脉冲雷达装置100检测对象物T时，从经由连接器105输入基带部130后通过数字信号处理部132处理的信号减去上述副本信号，从而获得图2所示的信号(低噪声信号)。下面参照附图详细说明事先制作上述副本信号的方法。在图I中，将从控制部133输入第一门部112的控制信号(第一控制信号)以及传递该信号的控制线(第一控制线)分别为A、a，将从控制部133输入第二门部113的控制信号(第二控制信号)以及传递该信号的控制线(第二控制线)分别为B、b，将从控制部133输入相关器121的控制信号(第三控制信号)以及传递该信号的控制线(第三控制线)分别为 C、C。控制信号A、B分别对第一门部112、第二门部113的电源进行开关控制，控制信号C对相关器121的电源进行开关控制。在本实施方式中，作为一例，将发送用控制信号作为第一控制信号A和第二控制信号B的两个信号，因此设有分别传递这两个信号的第一控制线a和第二控制线b。同样，当发送用控制信号存在m个时，在控制部133与高频控制部110之间设置m个控制线。并且，对于接收用控制信号，在本实施方式中为一个信号、即第三控制信号，因此控制线也仅设有第三控制线C，但是，当接收用控制信号存在两个以上时，在控制部133与高频接收部120之间设置相当于接收用控制信号数量的控制线。并且，将从IQ混频器122的第一混频器123输入A/D转换部131的基带信号(I分量)以及传递该信号的信号线分别为D、d，将从第二混频器124输入A/D转换部131的基带信号(Q分量)以及传递该信号的信号线分别为E、e。上述的控制线a、b、c以及信号线d、e均经由连接器105的不同针。在脉冲雷达装置100中，从控制部133通过控制线a、b以适当定时向第一门部112和第二门部113输出控制信号A、B，并将各自的电源接通约I [ns]，则振荡器111生成的载波被切割成I [ns]的脉冲宽度。从而生成指定频率的载波的l[ns]宽的发送信号，该信号输送到发送天线101作为电波发射到空中。被发射的电波通过仅分离距离L的对象物T反射，通过接收天线102接收。从控制部133通过控制线c以指定的定时向相关器121输出控制信号C，则接通相关器121的电源，获得通过接收天线102接收的接收信号与发送信号的相关。从相关器121输出的信号通过IQ混频器122下变频为复数基带信号。通过第一混频器123和第二混频器124进行下变频的基带信号D、E通过信号线d、e输入到基带部130的A/D转换部131，并在此转换为数字信号。在数字信号处理部132对该数字信号进行复数信号处理，算出涉及对象物T的位置信息和相对速度信息。图I所示的控制线a、b、c以及信号线d、e通过连接器105连接高频用基板103与低频用基板104。连接器105的各针(端子)为显露状态，因此，虽然流过各端子的信号为微小电平，但也会转入其他端子进行干扰。流过控制线a、b、c的控制信号A、B、C是用于ON/OFF驱动RF部件(第一门部112、第二门部113、相关器121)的信号，具有例如2 3[V]的电平。以此相对应，流过信号线d、e的基带信号D、E是将对象物T反射的较低电平信号进行下变频的信号，是电平非常低的信号。因此，与基带信号D、E相比，控制信号A、B、C是电平非常高的信号，控制信号A、B、C在连接器105中从控制线a、b、c泄漏到信号线d、e中。图4是示出了脉冲雷达装置100中的上述各控制线和信号线的扩大示意图。在图4，将控制线a、b、c转入信号线d、e的信号分别为干扰噪声信号a、P、Y。干扰噪声信号
是其电平与通过信号线d、e的基带信号D、E大致相同的信号。在图4中，用符号6表示从振荡器111输出后通过IQ混频器122，被相关器121反射后再次通过IQ混频器122下变频的自混频噪声。该自混频噪声S也混入基带信号D、E中。在本实施方式的脉冲雷达装置100中，为了事先制作包括混入基带信号D、E中的上述各噪声的伪副本信号，在开始使用脉冲雷达装置100时，通过控制线a、b、c使第一门部
112、第二门部113以及相关器121以恰当定时工作。之后将所获得的伪副本信号存储在存储部134，在检测对象物T时，从将接收信号下变频的基带信号D、E减去副本信号，从而去除各噪声。下面，参照图5的流程图说明事先制作伪副本信号并使用该副本信号进行校正 的方法。图5是示出了在脉冲雷达装置100中的信号处理方法的流程图。在事先制作伪副本信号时，从发送天线101向空中发射发送电波，则会出现发送电波通过任意对象物反射，通过接收天线102接收的情况。接收到这样的反射波，则无法制作仅包括伪副本信号。为此，在制作伪副本信号时，禁止从发送天线101发射发送电波。首先，在步骤SI中，判断是否开始使用脉冲雷达装置100，判断为开始使用时进入步骤S2，另外，当判断为使用中时进入步骤S14。在步骤S2中，控制部133使控制信号B、C流入控制线b、c，停止输出流过控制线a的控制信号A。其次，在步骤S3启动雷达装置。在脉冲雷达装置100中，只有在同时接通第一门部112和第二门部113的电源时，脉冲信号才输出到发送天线101。因此，在步骤S3启动雷达装置时控制信号A未输出到第一门部112，则脉冲信号不会输出到发送天线101。从而接收天线102也不会接收反射波。其结果，数字信号处理部132中输入合成有控制信号B、C混入信号线d、e的干扰噪声信号P、Y和自混频噪声S的噪声信号(P + Y + S)(第一背景信号)。在步骤S4，噪声信号(￠ +Y +S )在数字信号处理部132接受信号处理。从而获得图6所示的噪声信号。图6是噪声信号(P + Y + S )的时间波形图。在步骤S5中，将在数字信号处理部132进行处理获得的噪声信号(P + Y + S )存储在存储部134中。在下一个步骤S6中，控制部133使控制信号A、C流入控制线a、C，停止输出流过控制线b的控制信号B。然后，在步骤S7启动雷达装置。这时，仅接通第一门部112的电源，未接通第二门部113的电源，因此脉冲信号还是不会输出到发送天线101。从而接收天线102也不会接收到反射波。其结果，数字信号处理部132中输入合成有控制信号A、C混入信号线d、e的干扰噪声信号a、Y和自混频噪声8的噪声信号(a + Y + S)(第二背景信号)。在步骤S8，噪声信号(a +Y +S )在数字信号处理部132接受信号处理。从而获得图7所示的噪声信号。图7是噪声信号(a + Y + 8 )的时间波形图。在步骤S9中，将在数字信号处理部132进行处理获得的噪声信号(a + Y + 6 )加在存储于存储部134中的(P + Y + S )上后进行存储。并且，在步骤SlO中，控制部133使控制信号C流入控制线C，同时停止输出流过控制线a、b的控制信号A、B。然后，在步骤Sll启动雷达装置。这时，脉冲信号不会输出到发送天线101。从而接收天线102也不会接收到反射波。
其结果，数字信号处理部132中输入合成有控制信号C混入信号线d、e的干扰噪声信号Y和自混频噪声S的噪声信号(Y + S)(第三背景信号)。在步骤S12，噪声信号(Y +S )在数字信号处理部132接受信号处理。从而获得图8所示的噪声信号。图8是噪声信号(Y + S )的时间波形图。在步骤S13中，从存储于存储部134中的噪声信号减去在数字信号处理部132进行处理获 得的噪声信号(Y +S )后进行存储。如上所述,在噪声信号(0 + Y + 5 )加上噪声信号(a + Y + 5 )后减去噪声信号(Y + S )，从而，如下式，算出包括所有伪噪声信号。(|3 + y + 6 ) + (a + y + 6) - ( y + 6 )=a+|3 + y + 6如上所述，存储部134中存储合成有干扰噪声信号a、P、Y以及自混频噪声S的噪声信号的副本信号(a+￠ +Y +S )。在图6的时间波形上加上图7的时间波形，再减去图8的时间波形，则可以获得副本信号(a+￠ +Y +S )的时间波形。另一方面，在步骤SI中判断为脉冲雷达装置100为已经使用中时，在步骤S14启动雷达装置。从而从控制部133输出控制信号A、B、C，将脉冲信号作为电波从发送天线101发射。而且，在接收天线102接收通过对象物T反射的反射波。接收天线102接收到的接收信号在高频接收部120下变频为基带信号，通过连接器105传递到A/D转换部131。输入到A/D转换部131的基带信号在此转换为数字信号，之后传递到数字信号处理部132。传递到数字信号处理部132的数字信号中包括在连接器105等混入的噪声信号(a + 0 + Y + S )。在步骤S15中，数字信号处理部132进行数字信号的处理。从而获得干扰噪声信号11和自混频噪声12混入信号10的如图3所示信号。在步骤S16从存储部134读出副本信号(a+0+ Y +S )，在步骤S 17中，从数字信号处理部132处理的信号中减去副本信号(a + P + Y + S )。从而获得如图2所示的信号10。基于该信号10，在步骤S 18算出到对象物T的距离L以及相对速度。另外，在本实施方式中，为了算出相对速度，在数字信号处理部132的处理中对输入信号进行复数信号处理(FFT处理)，算出对象物的多普勒成分。上述说明的脉冲雷达装置100内产生的噪声信号均为稳定的噪声，因此,噪声信号a、0、Y、6均未包括多普勒成分，只有相当于相对速度0的0[HZ]成分。由此，在步骤S4、S8、及S12进行的数字信号处理部132的处理所获得的噪声信号数据只是相当于相对速度0的0[Hz]成分的噪声信号，在步骤S13存储于存储部134的副本信号(a+0 + Y + S )的傅里叶变换数据也只是相当于相对速度0的0[Hz]成分。因此，在步骤S17，可以只是对从A/D转换部131输入的信号进行复数信号处理获得的0[Hz]成分减去副本彳目号(ct+|3 + Y + 5)。并且，当没有必要测量对象物的相对速度时，在数字信号处理部132无需进行上述FFT处理，判断在各距离门内是否检测出对象物的信号即可。并且，即使在没有必要测量对象物的相对速度时，为了改善SN比，也可以在数字信号处理部132进行上述FFT处理，判断在各距离门内是否检测出对象物。在这样的情况下，从控制部133输出控制信号A、B、C时获得的各距离门的数据减去对应于副本信号U + P + Y + S )的距离门的数据就可以获得低噪声信号，因此可以基于此确切地进行对象物的检测。在图5所示的流程图中，在开始使用脉冲雷达装置100时(接通电源时)已经制作了副本信号(a + + Y + S )，但并不限定于此，也可以在使用脉冲雷达装置100的过程中定期制作副本信号(a+0 + Y + S )。在使用脉冲雷达装置100的过程中，例如，装置内的温度上升，则副本信号可能会发生一点点的变化。因此，在使用脉冲雷达装置100的过程中定期重新制作副本信号，从而进一步提高脉冲雷达装置100的雷达性能。如上述说明，根据本发明的脉冲雷达装置，事先制作噪声信号的副本信号并从接收信号去除，从而可以高精度检测对象物的信息。在本发明的脉冲雷达装置中，对于工作频率较低的基带部可以采用低价格的低频用基板，并且采用目前广泛使用的连接器来连接低频用基板和高频用基板。从而能够提供体积小且成本低的脉冲雷达装置。(第二实施方式)下面，参照图10说明根据本发明第二实施方式的脉冲雷达装置。图10是示出了本实施方式的脉冲雷达装置200的结构框图。为了以相位单脉冲方式测量(测角)对象物T的方位角，本实施方式的脉冲雷达装置200作为接收天线210具有两个天线、即第一天线211和第二天线212。第一天线211和第二天线212接收的接收信号输入到混合(hybrid)电路213，在混合电路213中转换为两个接收信号的和信号(为E)和差信号(为A)，输出到 切换器214。在本实施方式中，通过切换器214切换，选择性地进行高频接收部120以及基带部130的和信号和差信号的处理。与对象物T的相对移动相比，切换器214以非常高的速度进行和信号和差信号的切换，因此可以利用交替切换检测出的和信号和差信号来高精度地检测对象物T的方位角。在本实施方式中，可以不改变高频接收部120和基带部130的结构即可进行单脉冲方式的测角，能够提供体积小且成本低的脉冲雷达装置200。(第三实施方式)在根据第三实施方式的脉冲雷达装置中，高频接收部作为基带信号输出由I分量和Q分量构成的复数基带信号。而且，基带部设有复数信号放大器，该复数信号放大器从高频接收部输入复数基带信号，并将I分量和Q分量并列放大到指定电平。并且，A/D转换部成为复数A/D转换部，用于输入在复数信号放大器放大的I分量和Q分量，并列转换为复数数字信号，从复数A/D转换部输出的数字信号是复数数字信号。另外，当复数基带信号的信号强度低于m个发送用控制信号和接收用控制信号时，从传递m个的发送用控制信号和接收用控制信号的各控制线分开配置复数信号放大器为好。由于具有上述结构，在本实施方式中，第一 第(m+1)个背景信号为复数数字信号。而且，在数字信号处理部可以相加第一 第m个的背景信号各自的I分量以及相加各自的Q分量，并分别减去第(m+1)个背景信号的I分量和Q分量，之后分别除以(m-1 )，算出副本信号的I分量和Q分量。并且副本信号的I分量的距离门方向的积分值和Q分量的距离门方向的积分值中的任意一个除以另一个，算出增益校正值。算出副本信号和增益校正值，则从控制部输出m个的发送用控制信号和接收用控制信号，从这时的复数数字信号的I分量和Q分量分别减去上述副本信号的I分量和Q分量，在减去后的复数数字信号的I分量或Q分量乘以增益校正值，从而算出低噪声信号。并且，在根据第三实施方式的脉冲雷达装置的控制方法中，在下变频步骤，作为基带信号输出由I分量和Q分量构成的复数基带信号。而且还追加有输入复数基带信号，将I分量和Q分量并列放大到指定电平的复数信号放大步骤。在A/D转换步骤，输入复数信号放大步骤中放大的I分量和Q分量，并列转换为复数数字信号，并将其作为上述的数字信号输出。在数字信号处理步骤，相加第一 第m个的背景信号各自的I分量以及相加各自的Q分量，并分别减去第(m+1)个背景信号的I分量和Q分量，之后分别除以(m-1)，算出副本信号的I分量和Q分量。并且副本信号的I分量的距离门方向的积分值和Q分量的距离门方向的积分值中的任意一个除以另一个，算出增益校正值。算出副本信号和增益校正值，则从控制部输出m个的发送用控制信号和接收用控制信号，从这时的复数数字信号的I分量和Q分量分别减去上述副本信号的I分量和Q分量，在减去后的复数数字信号的I分量或Q分量乘以增益校正值，从而算出低噪声信号。下面，以控制部输出的发送用控制信号为两个信号、即，第一控制信号和第二控制信号，接收用控制信号为一个信号、即，第三控制信号的情况为例进行说明。在这里，以作为发送用控制信号采用第一控制信号和第二控制信号的两个信号，作为接收用控制信号采用 第三控制信号的一个信号的情况为例，但并不限定于此。下面，参照图11对根据本发明第三实施方式的脉冲雷达装置进行说明。图11是示出了本实施方式的脉冲雷达装置300的结构框图。在图11，脉冲雷达装置300包括处理高频信号的高频发送部310以及高频接收部320、处理低频信号的基带部330、用于向空间发射电波的发送天线301、以及，用于接收被对象物反射的反射波的接收天线302。下面，为了方便说明，以符号T表示脉冲雷达装置300检测的对象物。高频发送部310包括作为电磁波的发送信号的发生源，发生指定的高频信号(载波)的振荡器311、将振荡器311生成的高频信号切割为指定的时间宽度的脉冲状信号(脉冲信号)的第一门部312及第二门部313。第一门部312及第二门313是将从振荡器311输入的高频信号切割为例如宽度I [ns]的脉冲信号的电路，可以采用合成器或开关。通过采用第一门部312和第二门部313的两个信号切割电路，可以生成尖锐成型的脉冲信号。从第二门部313输出的脉冲状发送信号被传递到发送天线301，从发送天线301作为电波发射到空中。高频接收部320包括输入在接收天线302接收到的接收信号，得到与发送信号的相关的相关器321以及利用从振荡器311输入的载波对从相关器321输入的信号进行下变频的正交下变频部322。正交下变频部322包括下变频为I相的基带信号的第一混频器323、下变频为Q相的基带信号的第二混频器324以及对从振荡器311输入的载波施加90度的相位差后输出到第一混频器323和第二混频器324的移相器325。相关器321从接收信号取出每测量距离的信号，并输出到第一混频器323以及第二混频器324。基带部330包括输入在第一混频器323和第二混频器324下变频的复数基带信号的I分量和Q分量后并列放大到指定电平的复数信号放大器335、输入在复数信号放大器335放大的I分量和Q分量后并列转换为复数数字信号的复数A/D转换部331、对来自复数A/D转换部331的复数数字信号进行复数信号处理(复数傅里叶变换(FFT:Fast FourierTransform))，算出对象物T的信息的数字信号处理部332、控制脉冲雷达装置300的工作的控制部333以及存储部334。控制部333对作为高频部件的第一门部312、第二门部313以及相关器321各自的电源进行开关控制。该控制部333生成的控制信号是I [ns]宽的信号。
在具有上述结构的本实施方式的脉冲雷达装置300中，构成高频发送部310和高频接收部320的各部件在数十GHz频率进行工作，相反，构成基带部330的各部件在至多2GHz的频率上进行工作。由于高频发送部310和高频接收部320的工作频率与基带部330的工作频率大不相同，所以优选形成于被设计为不同频带用的不同基板上。在本实施方式中，将高频发送部310和高频接收部420形成于高频用基板303上，将基带部330形成于低频用基板304上。并且，接收或发送高频信号的发送天线301和接收天线302也也配置在高频用基板303上。由于用于高频的基板的价格高于用于低频的基板的价格，所以在本实施方式中，在高价格的高频用基板303上只配置高频发送部310、高频接收部320、发送天线301和接收天线302，在低价格的低频用基板304上配置处理低频信号的基带部330。从而能够降低脉冲雷达装置300的成本。如上所述，将脉冲雷达装置300的各部件分别配置于高频用基板303和低频用基 板304上，需要电连接高频用基板303上的部件和低频用基板304上的部件的手段。在本实施方式的脉冲雷达装置300中，采用了过去使用的低价格的多针连接器305。从低频用基板304上的控制部333输出的控制信号经由连接器305传递到高频用基板303上的高频发送部310和高频接收部320，从高频用基板303上的高频接收部320输出的复数基带信号经由连接器305传递到低频用基板304上的基带部330。在本实施方式的脉冲雷达装置300中，为了在数字信号处理部332进行复数信号处理算出对象物T的信息，从高频接收部320输入复数基带信号，通过复数信号放大器335并列放大其I分量(振幅值)和Q分量(振幅值)，并且在复数A/D转换部331并列采样，转换为复数数字信号，输入到数字信号处理部332。在这样的信号处理过程中存在I分量和Q分量的、通过复数信号放大器335放大导致的增益以及通过复数A/D转换部331进行的采样值不相等的问题。这是由I相侧的设备和Q相侧的设备的个体差带来的问题。产生这样的个体差，则对象物T的方位测量、距离测量以及相对速度测量上出现较大误差。并且，在本实施方式的脉冲雷达装置300中，利用现有的多针连接器305电连接高频用基板303和低频公用基板304，因此包括对象物T的信息的复数基带信号中混入来自控制信号的干扰噪声信号。并且存在从振荡器311输出的载波通过正交下变频部322被相关器321反射，并再次在正交下变频部322下变频所产生的自混频噪声也混入复数基带信号中的问题。尤其是，对象物T位于远方时，来自该对象物的反射信号的振幅电平变小，有时被隐藏在上述干扰噪声信号或自混频噪声中。因此，在本实施方式的脉冲雷达装置300中，事先针对I分量和Q分量分别制作混入通过连接器305的复数基带信号中的噪声等的伪副本信号，并且，利用该副本信号，事先算出用于校正I分量和Q分量之间的增益差的增益校正值。在这里算出的增益校正值是用于校正复数信号放大器335中的增益差和复数A/D转换部331中的采样值的差的值。而且，检测对象物T时，从复数基带信号去除该伪副本信号，并且利用上述增益校正值校正I分量和Q分量之间的增益差。另外，在本实施方式的脉冲雷达装置300中，使来自控制信号的干扰噪声信号混入复数基带信号的电平维持恰当大小，以便能够根据I分量、Q分量适当算出增益校正值。SP，副本信号通过复数信号放大器335放大后输入复数A/D转换部331时，恰当选择连接器305中的通过复数基带信号的针和通过控制信号的针来调整干扰噪声信号的电平，以使复数信号放大器335的输出不会超过复数A/D转换部331的观测范围。参照图12、13说明伪副本信号的例子。针对I分量、Q分量分别制作下面说明的伪副本信号。图12是示出了从发送天线301发射在高频发送部310生成的脉冲信号，并由接收天线302接收通过对象物T反射的反射波，并在数字信号处理部332进行处理的信号10的一例的时间波形图(另外，横轴表不对应于时间的距离。下面的图13、图16 19中也相同)。图12所示的信号10的波形是未受噪声影响时的波形。并且，图13示出了图12所示的信号10中混入上述的伪信号时的时间波形图。符号11的信号是模拟示出在连接器305混入复数基带信号中的干扰噪声信号的信号，符号12的信号是模拟示出自混频噪声的信号。以I分量、Q分量分别检测干扰噪声信号11和自混频噪声12。在本实施方式中，事先针对I分量、Q分量分别制作包括图13所示的干扰噪声信号11和自混频信号12的伪副本信号，并将其存储于存储部334。并且，事先根据所制作的I分量、Q分量的副本信号算出副本信号，并将其存储于存储部334。而且，当启动脉冲雷达 装置300检测对象物T时，从经由连接器305输入基带部330并在数字信号处理部332处理的信号减去上述的副本信号，并且利用增益校正值校正I分量、Q分量之间的增益差。从而，能够获得图12所示的信号(低噪声信号)。下面，参照附图详细说明事先制作上述副本信号及增益校正值的方法。在图11中，将从控制部333输入第一门部312的控制信号(第一控制信号)以及传递该信号的控制线(第一控制线)分别为A、a，将从控制部333输入第二门部313的控制信号(第二控制信号)以及传递该信号的控制线(第二控制线)分别为B、b，将从控制部333输入相关器321的控制信号(第三控制信号)以及传递该信号的控制线(第三控制线)分别为C、C。控制信号A、B分别对第一门部312、第二门部313的电源进行开关控制，控制信号C对相关器321的电源进行开关控制。并且，将从正交下变频部322的第一混频器323输入复数信号放大器335的基带信号(I分量)以及传递该信号的信号线分别为D、d，将从第二混频器324输入复数信号放大器335的基带信号(Q分量)以及传递该信号的信号线分别为E、e。上述的控制线a、b、c以及信号线d、e均经由连接器105的不同针。在脉冲雷达装置300中，从控制部333通过控制线a、b以适当定时向第一门部312和第二门部313输出控制信号A、B，并将各自的电源接通约I [ns]，则振荡器311生成的载波被切割成I [ns]的脉冲宽度。从而生成指定频率的载波的l[ns]宽的发送信号，该信号输送到发送天线301作为电波发射到空中。被发射的电波通过仅分离距离L的对象物T反射，通过接收天线302接收。从控制部333通过控制线c以指定的定时向相关器321输出控制信号C，则接通相关器321的电源，获得通过接收天线302接收的接收信号与发送信号的相关。从相关器321输出的信号通过正交下变频部322下变频为有I分量和Q分量构成的复数基带信号。通过第一混频器323和第二混频器324进行下变频的I分量、Q分量的基带信号D、E通过信号线d、e输入到基带部330的复数信号放大器335，并在这里各信号并列被放大到指定电平。在复数信号放大器335被放大的I分量、Q分量的基带信号输入复数A/D转换部331，并列转换为复数数字信号。该复数数字信号在数字信号处理部332接受复数信号处理，算出涉及对象物T的位置信息和相对速度信息。图11所示的控制线a、b、c以及信号线d、e通过连接器305连接高频用基板303与低频用基板304。连接器305的各针(端子)为显露状态，因此，虽然流过各端子的信号为微小电平，但也会转入其他端子进行干扰。流过控制线a、b、c的控制信号A、B、C是用于0N/0FF驱动RF部件(第一门部312、第二门部313、相关器321)的信号，具有例如2 3[V]的电平。以此相对应，流过信号线d、e的复数基带信号D、E是将对象物T反射的较低电平信号进行下变频的信号，是电平非常低的信号。因此，与基带信号D、E相比，控制信号A、B、C是电平非常高的信号，控制信号A、B、C在连接器305中从控制线a、b、c泄漏到信号线d、e中。图14是示出了脉冲雷达装置300中的上述各控制线和信号线的扩大示意图。在图14，将在连接器305中从控制线a、b、c转入信号线d、e的信号分别为干扰噪声信号a、3、Y。干扰噪声信号a、0、Y是其电平与通过信号线d、e的基带信号D、E大致相同的信号。在图14中,用符号5表不从振荡器311输出后通过正交下变频部322,被相关器321反射后再次通过正交下变频部322下变频的自混频噪声。该自混频噪声8也混入基带信 号D、E中。在本实施方式的脉冲雷达装置300中，为了事先制作包括混入基带信号D、E中的上述各噪声的伪副本信号的I分量、Q分量，在开始使用脉冲雷达装置300时，通过控制线a、b、c使第一门部312、第二门部313以及相关器321以恰当定时工作。之后根据所获得的副本信号的I分量、Q分量、根据I分量的距尚门方向的积分值(I分量的包络电平)和Q分量的距离门方向的积分值(Q分量的包络电平)算出增益校正值。并将所获得的副本信号以及增益校正值存储在存储部334，在检测对象物T时，从将接收信号下变频的基带信号D、E减去副本信号的I分量、Q分量，从而去除各噪声，并且进行基于增益校正值的校正。下面，参照图15所示的流程图说明事先制作伪副本信号及增益校正值并使用该副本信号及增益校正值进行校正的方法。图15是示出了在脉冲雷达装置300中的信号处理方法的流程图。在事先制作伪副本信号及增益校正值时，从发送天线301向空中发射发送电波，则会出现发送电波通过任意对象物反射，通过接收天线302接收的情况。接收到这样的反射波，则无法制作仅包括伪副本信号。为此，在制作伪副本信号及增益校正值时，禁止从发送天线301发射发送电波。首先，在步骤SlOl中，判断是否开始使用脉冲雷达装置300，判断为开始使用时进入步骤S102，另外，当判断为使用中时进入步骤S116。在步骤S102中，控制部333使控制信号B、C流入控制线b、c，停止输出流过控制线a的控制信号A。其次，在步骤S103启动雷达装置。由此，从控制部333输出控制信号B、C。在脉冲雷达装置300中，只有在同时接通第一门部312和第二门部313的电源时，脉冲信号才输出到发送天线301。因此，在步骤S103启动雷达装置时控制信号A未输出到第一门部312，则脉冲信号不会输出到发送天线301。从而接收天线302也不会接收反射波。其结果，复数信号放大器335中输入合成有控制信号B、C混入信号线d、e的干扰噪声信号P、Y和自混频噪声8的噪声信号(￠ +Y +S )(第一背景信号)的I分量、Q分量。噪声信号(P + Y + S )的I分量、Q分量在复数信号放大器335中被放大之后，在复数A/D转换部331转换为复数数字信号，输入数字信号处理部332。在步骤S104，噪声信号(^ + y + 6 )在数字信号处理部332接受信号处理。从而获得图16所示的分别针对I相、Q相噪声信号。图16是噪声信号(￠ +Y +S )的时间波形图。在步骤S 105中，将在数字信号处理部332进行处理获得的噪声信号(P + Y + S )的I分量、Q分量存储在存储部334中。在下一个步骤S106中，控制部333使控制信号A、C流入控制线a、C，停止输出流过控制线b的控制信号B。然后，在步骤S107启动雷达装置，则从控制部333输出控制信号
A、C。这时，仅接通第一门部312的电源，未接通第二门部313的电源，因此脉冲信号还是不会输出到发送天线301。从而接收天线302也不会接收到反射波。其结果，合成控制信号A、C混入信号线d、e的干扰噪声信号a、Y和自混频噪声6的噪声信号(a + Y + S )(第二背景信号)的I分量、Q分量在复数信号放大器335被放大之后，在复数A/D转换部331转换为复数数字信号，并输入数字信号处理部332。在步骤S108，噪声信号(a + Y + S )在数字信号处理部332接受信号处理。从而获得图17所示的针对I相、Q相的噪声信号。图17是噪声信号(a +Y +S )的时间波形图。在步骤S 109中， 将在数字信号处理部332进行处理获得的噪声信号(a + Y + S )的I分量、Q分量分别加在存储于存储部334中的(P + Y + S )的I分量、Q分量上后进行存储。并且，在步骤SllO中，控制部333使控制信号C流入控制线C，同时停止输出流过控制线a、b的控制信号A、B。然后，在步骤Slll启动雷达装置，则从控制部333只输出控制信号C。这时，脉冲信号不会输出到发送天线301。从而接收天线302也不会接收到反射波。其结果，合成控制信号C混入信号线d、e的干扰噪声信号Y和自混频噪声S的噪声信号(Y + S )(第三背景信号)的I分量、Q分量在复数信号放大器335被放大，之后再复数A/D转换部331转换为复数数字信号，并输入数字信号处理部332。在步骤S112，噪声信号(Y +S )在数字信号处理部332接受信号处理。从而获得图18所示的噪声信号。图18是噪声信号(Y + S )的时间波形图。在步骤SI 13中，从存储于存储部334中的噪声信号的I分量、Q分量减去在数字信号处理部332进行处理获得的噪声信号(Y + S )的I分量、Q分量后进行存储。如上所述，针对噪声信号的I分量、Q分量，分别在噪声信号(0 + Y + 3 )加上噪声信号(a +Y +S )后减去噪声信号(Y +S )，从而，如下式，算出包括所有伪噪声信号的I分量、Q分量。(|3 + y + 6 ) + (a + y + 6) - ( y + 6 )=a+|3 + y + 6如上所述，存储部334中存储合成有干扰噪声信号a、P、Y以及自混频噪声S的噪声信号的副本信号(a+P + y + 6)的I分量、Q分量。在图16的时间波形上加上图17的时间波形，再减去图18的时间波形，则可以获得副本信号(a+0 + Y + S )的时间波形。图19示出了副本信号(a + P + Y + S )的时间波形。在步骤S 114，从存储部334读出副本信号(a+0+ Y +S )的I分量、Q分量，算出增益校正值。当将每个距离门的I分量(I相的振幅值)、Q分量(Q相的振幅值)分别为Ain、AQn时，增益校正值R为I分量AIn的距离门方向的积分值与Q分量AQn的距离门方向的积分值之比，以下面公式计算，其中n=l、，N为距离门数。f AQ n
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◎ =S I在步骤SI 15中，算出的增益校正值R被存储于存储部334中。另一方面，在步骤SlOl中判断为脉冲雷达装置300为已经使用中时，在步骤SI 16启动雷达装置。从而从控制部333输出控制信号A、B、C，将脉冲信号作为电波从发送天线301发射。而且，在接收天线302接收通过对象物T反射的反射波。接收天线302接收到的接收信号在高频接收部320下变频为复数基带信号，通过连接器305传递到复数信号放大器 335。输入到复数信号放大器335中的复数基带信号在此被放大，之后在复数A/D转换部331转换为复数数字信号，并传递到数字信号处理部332。传递到数字信号处理部332的数字信号中包括在连接器305等混入的噪声信号(a + P + Y + S )。在步骤S 117中，在数字信号处理部332进行复数数字信号的处理。从而针对I相、Q相获得干扰噪声信号11和自混频噪声12混入信号10的如图13所示信号。在步骤S118，从存储部334读出副本信号(a+0+ Y +S )的I分量、Q分量，在步骤S 119中，从数字信号处理部332处理的信号的I分量、Q分量中分别减去副本信号(a+^ + y + 6 ) ^ I分量、Q分量。并且，在步骤S120，从存储部334读出增益校正值，将其乘于减去副本信号之后的Q分量上。从而去除副本信号，并且获得校正I相、Q相之间的增益差的、如图12所示的信号10。基于该信号10，在步骤S121算出到对象物T的距离L以及相对速度。另外，在本实施方式中，为了算出相对速度，在数字信号处理部332的处理中对输入信号进行复数信号处理(FFT处理)，算出对象物的多普勒成分。上述说明的脉冲雷达装置300内产生的噪声信号均为稳定的噪声，因此,噪声信号a、0、Y、6均未包括多普勒成分，只有相当于相对速度0的0[HZ]成分。S卩，在步骤S104、S108、S112进行的数字信号处理部332的处理所获得的噪声信号数据只是相当于相对速度0的0[Hz]成分的噪声信号，在步骤S113存储于存储部334的副本信号(a+0 + Y + S )的傅里叶变换数据也只是相当于相对速度0的0[Hz]成分。因此，在上述步骤SI 19中，可以只是对从复数A/D转换部331输入的信号进行复数信号处理获得的0 [Hz]成分减去副本信号(a+|3 + y + 6)0并且，当没有必要测量对象物的相对速度时，在数字信号处理部332无需进行上述FFT处理，判断在各距离门内是否检测出对象物的信号即可。并且，即使在没有必要测量对象物的相对速度时，为了改善SN比，也可以在数字信号处理部332进行上述FFT处理，判断在各距离门内是否检测出对象物即可。在这样的情况下，从控制部333输出控制信号A、
B、C时获得的各距离门的数据减去对应于副本信号(a + P + Y + S )的距离门的数据就可以获得低噪声信号，因此可以基于此确切地进行对象物的检测。并且，在上述实施方式中，将增益校正值R为I分量AIn的距离门方向的积分值与Q分量AOn的距离门方向的积分值之比，但是还可以于此相反，将增益校正值R为Q分量AQn的距离门方向的积分值与I分量AIn的距离门方向的积分值之比，如下式。
权利要求
1.一种脉冲雷达装置，其特征在于，包括 高频发送部，所述高频发送部包括生成指定频率的载波的振荡器，所述高频发送部按照两个以上的发送用控制信号，将所述载波切割成脉冲状，生成发送信号； 发送天线，从所述高频发送部输入所述发送信号，并作为电波向空间发射； 接收天线，用于接收所述电波被对象物反射的反射波； 高频接收部，从所述接收天线输入接收信号，按照接收用控制信号中的至少一个，取与所述发送信号的相关，转换为基带信号；以及 基带部，所述基带部至少包括:A/D转换部，输入所述基带信号后转换为数字信号；数字信号处理部，从所述A/D转换部输入所述数字信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相对速度和/或所述对象物的方位角；以及，控制部，向所述高频发送部输出所述发送用控制信号，并且向所述高频接收部输出所述接收用控制信号中的至少一个， 其中，所述发送用控制信号为XfXm，当所述控制部没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时，所述A/D转换部输出的数字信号为第i个背景信号，其中，m > 2， 所述数字信号处理部，依次选择所述XfXm作为所述第i个发送用控制信号Xi，获取所述控制部输出除了所述Xi之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号，将其分别作为第一个 第m个的所述背景信号，并且获取所述控制部没有输出所有所述m个的发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号作为第(m+1)个背景信号，并且将所述第一个 第m个背景信号相加后减去所述第(m+1)个背景信号，之后除以(m-1)，从而算出副本信号， 所述控制部输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号减去所述副本信号，算出低噪声信号， 基于所述低噪声信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相对速度和/或所述对象物的方位角。
2.根据权利要求I所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述数字信号处理部对从所述A/D转换部输入的数字信号进行傅里叶变换处理，相当于所述控制部输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。
3.根据权利要求I或2所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 至少所述基带部形成在第一基板上，所述高频发送部及所述高频接收部形成在与所述第一基板不同的另一基板上， 所述第一基板与所述另一基板之间设有多针连接器的连接部，用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述m个发送用控制信号及接收用控制信号的各自的控制线总括连接为通电状态，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。
4.根据权利要求I至3中任一所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述高频发送部还包括 第一门部，按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状；以及第二门部，按照第二控制信号进一步切割所述第一门部切割的信号，生成所述发送信号， 所述高频接收部包括 相关部，从所述接收天线输入所述接收信号，按照第三控制信号取与所述发送信号的相关；以及 下变频部，将来自所述相关部的输出信号下变频为基带信号，并输出所述基带信号，所述控制部分别向所述第一门部、所述第二门部、所述相关部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号，对各自的电源进行开关控制， 所述数字信号处理部以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少一个算出所述副本信号，其中m=2。
5.根据权利要求4所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述数字信号处理部从相当于所述控制部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。
6.根据权利要求4或5所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述基带部形成在对应于该基带部的工作频带的低频用基板上， 所述高频发送部及所述高频接收部形成在对应于该高频发送部及高频接收部的工作频带的高频用基板上， 在所述低频用基板与所述高频用基板之间设有用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号的第一控制线、第二控制线、第三控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。
7.根据权利要求I至3中任一所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述高频接收部作为所述基带信号输出由I分量和Q分量构成的复数基带信号， 所述基带部至少包括复数信号放大器，用于从所述高频接收部输入所述复数基带信号，分别将所述I分量及Q分量并列放大到指定的电平，并输出到所述A/D转换部， 所述A/D转换部是从所述复数信号放大器输入被放大的I分量及Q分量且并列转换为复数数字信号后作为所述数字信号输出的复数A/D转换部， 并且，所述数字信号处理部将所述控制部没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号作为所述第i个背景信号，将所述控制部没有输出所有所述m个发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号作为所述第(m+1)个背景信号，所述第一个 第m个背景信号的各自的I分量之间以及Q分量之间相加，之后分别减去所述第(m+1)个背景信号的I分量及Q分量，再分别除以(m-1)，从而算出所述副本信号的I分量及Q分量， 所述副本信号的I分量的距离门方向的积分值和所述副本信号的Q分量的距离门方向的积分值中的一个除以另一个，算出增益校正值，所述控制部输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号的I分量及Q分量分别减去所述副本信号的I分量及Q分量， 在减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。
8.根据权利要求7所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述复数基带信号具有低于所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的信号强度， 与传递所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的各自的控制线分开配置输入并放大所述复数基带信号的所述复数信号放大器。
9.根据权利要求7或8所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述高频发送部还包括 第一门部，按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状；以及 第二门部，按照第二控制信号进一步切割所述第一门部切割的信号，生成所述发送信号， 所述高频接收部包括 相关部，从所述接收天线输入所述接收信号，按照第三控制信号取与所述发送信号的相关；以及 正交下变频部，将来自所述相关部的输出信号下变频为基带信号，并输出所述复数基带信号， 所述控制部分别向所述第一门部、所述第二门部、所述相关部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号，对各自的电源进行开关控制， 所述数字信号处理部以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少一个算出所述副本信号的I分量及Q分量，其中m=2。
10.根据权利要求9所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述数字信号处理部对从所述复数A/D转换部输入的复数数字信号进行傅里叶变换处理， 相当于所述控制部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号及所述第三控制信号时所述复数A/D转换部输出的复数数字信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量， 减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。
11.根据权利要求9或10所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述基带部形成在对应于该基带部的工作频带的低频用基板上， 所述高频发送部及所述高频接收部形成在对应于该高频发送部及高频接收部的工作频带的高频用基板上， 在所述低频用基板与所述高频用基板之间设有用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号的第一控制线、第二控制线、第三控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。
12.根据权利要求I至3中任一所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 至少所述基带部包括增益可变放大部，用于按照所述接收用控制信号的另一个调整增益，放大所述基带信号后向所述A/D转换部输出， 所述控制部与所述发送用控制信号中的任一同步，根据检测距离，确定所述接收用控制信号的另一个，并向所述增益可变放大部输出。
13.根据权利要求12所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述控制部以随着所述检测距离变为远距离、所述增益可变放大部的增益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述接收用控制信号的另一个，并向所述增益可变放大部输出，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下一个所述发送信号为止的期间内关闭所述接收用控制信号的另一个。
14.根据权利要求12或13所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述基带信号具有低于所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的信号强度， 与传递所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号的各自的控制线分开配置输入并放大所述基带信号的所述增益可变放大器。
15.根据权利要求12至14中任一所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述高频发送部还包括 第一门部，按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状；以及 第二门部，按照第二控制信号进一步切割所述第一门部切割的信号，生成所述发送信号， 所述高频接收部包括 相关部，从所述接收天线输入所述接收信号，按照第三控制信号取与所述发送信号的相关；以及 下变频部，将来自所述相关部的输出信号下变频为基带信号，并输出所述基带信号， 所述增益可变放大部按照第四控制信号调整增益，对所述基带信号进行放大， 所述控制部分别向所述第一门部、所述第二门部、所述相关部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号，对各自的电源进行开关控制，并且与所述第一控制信号或所述第二控制信号同步，根据检测距离确定所述第四控制信号，并向所述增益可变放大部输出， 所述数字信号处理部以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号及所述第四控制信号为所述接收用控制信号算出所述副本信号，其中m=2。
16.根据权利要求15所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述控制部以随着所述检测距离变为远距离、所述增益可变放大部的增益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述第四控制信号，并向所述增益可变放大部输出，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下一个所述发送信号为止的期间内关闭所述第四控制信号。
17.根据权利要求15或16所述的脉冲雷达装置，其特征在于，所述数字信号处理部从相当于所述控制部输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、第四控制信号时所述A/D转换部输出的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。
18.根据权利要求15至17中任一所述的脉冲雷达装置，其特征在于， 所述基带部形成在对应于该基带部的工作频带的低频用基板上， 所述高频发送部及所述高频接收部形成在对应于该高频发送部及高频接收部的工作频带的高频用基板上， 在所述低频用基板与所述高频用基板之间设有用于将传递所述基带信号的信号线和传递所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号的第一控制线、第二控制线、第三控制线总括连接为通电状态的多针连接器的连接部，在所述连接部内分开配置所述控制线的连接和所述信号线的连接，以使从所述控制线泄漏到所述信号线的信号的电平进入所述A/D转换部的动态范围内。
19.一种脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于，包括 生成指定频率的载波的载波生成步骤； 按照两个以上的发送用控制信号，将所述载波切割成脉冲状，生成发送信号的信号切割步骤； 将所述发送信号作为电波向空间发射的发送步骤； 接收所述电波被对象物反射的反射波的接收步骤； 按照接收用控制信号中的至少一个，取在所述接收步骤接收的接收信号与所述发送信号的相关的相关步骤； 将所述相关步骤的输出信号下变频为基带信号后输出基带信号的下变频步骤； 至少输入所述基带信号后转换为数字信号的A/D转换步骤；以及输入所述数字信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相对速度和/或所述对象物的方位角的数字信号处理步骤， 其中，将所述发送用控制信号为Xf Xm，当在所述信号切割步骤没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时，在所述A/D转换步骤获得的数字信号为第i个背景信号，其中，m > 2，在所述数字信号处理步骤， 作为所述第i个发送用控制信号Xi，依次选择所述Xf Xm，获取在所述信号切割步骤输出除了所述Xi之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的数字信号，将其分别作为第一个 第m个的所述背景信号，并且获取在所述信号切割步骤没有输出所有所述m个的发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获取的数字信号作为第(m+1)个背景信号，并且将所述第一个 第m个背景信号相加后减去所述第(m+1)个背景信号，之后除以(m-1)，从而算出副本信号，在所述信号切割步骤输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的数字信号减去所述副本信号，算出低噪声信号，基于该低噪声信号，算出到所述对象物的距离和/或所述对象物的相对速度和/或所述对象物的方位角。
20.根据权利要求19所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 在所述数字信号处理步骤中，对在所述A/D转换步骤被转换的数字信号进行傅里叶变换处理， 相当于在所述信号切割步骤输出所述m个发送用控制信号且在所述相关步骤输出所述接收用控制信号的至少一个时在所述A/D转换步骤获取的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。
21.根据权利要求19或20所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 所述信号切割步骤包括 按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状的第一切割步骤；以及按照第二控制信号进一步切割在所述第一切割步骤切割的信号，生成所述发送信号的第二切割步骤， 在所述相关步骤，按照第三控制信号取所述接收信号与所述发送信号的相关； 在数字信号处理步骤，以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少一个算出所述副本信号，其中m=2。
22.根据权利要求21所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 从相当于执行所述第一切割步骤、所述第二切割步骤、所述相关步骤时的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。
23.根据权利要求19或20所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 在所述下变频步骤，作为所述基带信号输出由I分量和Q分量构成的复数基带信号，至少，还包括复数信号放大步骤，输入所述复数基带信号，分别将所述I分量及Q分量并列放大到指定的电平， 在所述A/D转换步骤，输入被放大的所述I分量及Q分量且并列转换为复数数字信号后作为所述数字信号输出， 并且，在所述数字信号处理步骤，将在所述信号切割步骤没有输出所述发送用控制信号中的第i个发送用控制信号Xi而输出除此之外的所述发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的复数数字信号作为所述第i个背景信号，将在所述信号切割步骤没有输出所有所述m个发送用控制信号而输出所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的复数数字信号作为所述第(m+1)个背景信号，所述第一个 第m个背景信号的各自的I分量之间以及Q分量之间相加，之后分别减去所述第(m+1)个背景信号的I分量及Q分量，再分别除以(m-1)，从而算出所述副本信号的I分量及Q分量， 所述副本信号的I分量的距离门方向的积分值和所述副本信号的Q分量的距离门方向的积分值中的一个除以另一个，算出增益校正值， 在所述信号切割步骤输出所述m个发送用控制信号及所述接收用控制信号时在所述A/D转换步骤获得的复数数字信号的I分量及Q分量分别减去所述副本信号的I分量及Q分量， 在减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。
24.根据权利要求23所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 所述信号切割步骤包括 按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状的第一切割步骤；以及按照第二控制信号进一步切割在所述第一切割步骤切割的信号，生成所述发送信号第二切割步骤， 在所述相关步骤，按照第三控制信号取所述接收信号与所述发送信号的相关， 在所述数字信号处理步骤，以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号为所述接收用控制信号中的至少一个算出所述副本信号，其中m=2。
25.根据权利要求24所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 在所述数字信号处理步骤，对在所述复数A/D转换步骤转换的复数数字信号进行傅里叶变换处理， 从相当于在执行所述第一切割步骤、所述第二切割步骤及所述相关步骤时的所述复数数字信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的I分量及Q分量的OHz的傅里叶分量， 减去所述副本信号之后的所述复数数字信号的I分量或Q分量乘以所述增益校正值，从而算出所述低噪声信号。
26.根据权利要求19或20所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 至少还包括增益可变放大步骤，与所述发送用控制信号中的任一同步，根据检测距离，确定所述接收用控制信号的另一个，按照该接收用控制信号的另一个调整增益，放大在所述下变频步骤生成的所述基带信号， 在所述A/D转换步骤，输入被放大的所述基带信号且转换为数字信号后作为所述数字信号输出。
27.根据权利要求26所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 在所述增益可变放大步骤，以随着所述检测距离变为远距离、在所述增益可变放大步骤利用的增益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述接收用控制信号的另一个，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下一个所述发送信号为止的期间内关闭所述接收用控制信号的另一个。
28.根据权利要求26或27所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 所述信号切割步骤包括 按照第一控制信号将所述载波切割成脉冲状的第一切割步骤；以及按照第二控制信号进一步切割在所述第一切割步骤切割的信号，生成所述发送信号的第二切割步骤， 在所述相关步骤，按照第三控制信号取所述接收信号与所述发送信号的相关， 在所述增益可变放大步骤，按照与所述第一控制信号或所述第二控制信号同步、根据检测距离确定的第四控制信号调整增益，放大所述基带信号， 在所述数字信号处理步骤， 以所述第一控制信号及所述第二控制信号为所述m个发送用控制信号，且以所述第三控制信号及所述第四控制信号为所述接收用控制信号算出所述副本信号，其中m=2。
29.根据权利要求28所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 在所述增益可变放大步骤，以随着所述检测距离变为远距离、在所述增益可变放大步骤利用的增益变大或为大于近距离的一定值的方式确定所述第四控制信号，并且，在输出所述发送信号后经过所述检测距离成为最大的时间起到输出下一个所述发送信号为止的期间内关闭所述第四控制信号。
30.根据权利要求28或29所述的脉冲雷达装置的控制方法，其特征在于， 在所述数字信号处理步骤，从相当于执行所述第一切割步骤、所述第二切割步骤、所述相关步骤以及所述增益可变放大步骤时的数字信号的OHz的傅里叶分量减去相当于所述副本信号的OHz的傅里叶分量，算出所述低噪声信号。
全文摘要
本发明涉及一种以简单的结构去除根据检测距离非连续性地改变增益可变放大部的增益时的噪声的影响，从而可容易实现小型化及低成本并且可高精度地检测对象物信息的脉冲雷达装置及其控制方法。为了能够检测来自远方的对象物的较弱反射波，并且以较低增益放大来自近距离的反射波，采用根据距离门来调整增益的增益可变放大部135。来自增益可变放大部135的偏移噪声与连接器105中的干扰噪声和自混频一同事先制作成伪副本信号，检测对象物T时，从基带信号去除该副本信号。
文档编号G01S7/292GK102770781SQ20118001034
公开日2012年11月7日 申请日期2011年3月7日 优先权日2010年3月9日
发明者上村和孝, 石田顺士, 青柳靖 申请人:古河As株式会社, 古河电气工业株式会社