專利名稱：擴展頻譜式雷達設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于擴展頻譜方式的雷達設(shè)備，尤其涉及既廉價、可 探測的距離范圍又大的高性能擴展頻譜式雷達設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年，關(guān)于可設(shè)置在汽車上的雷達設(shè)備(以下稱車用雷達設(shè)備)的 技術(shù)開發(fā)十分活躍。例如，已公開基于擴展頻譜方式的雷達設(shè)備等(以 下稱擴展頻譜式雷達設(shè)備，例如請參照專利文獻1)。車用雷達設(shè)備用于探測走在前面的車輛、位于后面的障礙物等， 其目的在于，避免碰撞事故等來提高安全性、幫助汽車往后倒退等來 使用戶更方便地駕駛汽車等。為了達到這種目的，必須控制設(shè)置在自 己的車以外的車輛上的同種雷達設(shè)備產(chǎn)生的電磁波干擾等，即必須防 止不需要的電波帶來的影響。對此，由于擴展頻譜式雷達設(shè)備利用擴展用的偽噪聲碼來調(diào)制發(fā) 送電波，因此在接收器內(nèi)可以控制通過不同代碼被調(diào)制的電波，或者， 在基于不同方式的雷達設(shè)備即不進行編碼調(diào)制的雷達設(shè)備的接收器內(nèi) 可以控制通過擴展用的偽噪聲碼被調(diào)制的信號。并且，由于利用偽噪 聲碼來擴展發(fā)送電波的頻率，因此可減少每頻率的功率，從而能降低 給其他無線系統(tǒng)帶來的影響。而且，通過調(diào)整偽噪聲碼的碼片速率及 周期，從而可以自由設(shè)定距離分辨力和最大探測距離的關(guān)系。此外， 由于可連續(xù)發(fā)送電磁波，因此不會產(chǎn)生太大的峰值功率。不過，即使 進行逆擴展處理，在傳送電波的過程中混入的不需要的電波還會處于 被擴展到寬帶的狀態(tài)，因此要利用窄帶濾波器來排除不需要的噪聲或
干擾信號。進而，擴展頻譜式雷達設(shè)備具備的接收器的結(jié)構(gòu)有外差式和自差式。"外差式"是一種接收方式，采用該方式的情況下，混合頻率為 在一定程度上不同于發(fā)送波頻率的信號和接收信號(將這些信號相 乘)，以將接收信號的頻率轉(zhuǎn)換成中頻，并對該信號進行放大、檢波等 信號處理。"自差式"也是一種接收方式，采用該方式的情況下，混合頻率 為等于發(fā)送波頻率的信號和接收信號(將這些信號相乘)，從而直接獲 得基帶信號。然而，基于所述以往的技術(shù)，擴展頻譜式雷達設(shè)備采用外差式的 情況下，必須分別在收發(fā)兩側(cè)設(shè)置采用鎖相電路的頻率穩(wěn)定裝置，因 此存在難以降低設(shè)備成本的問題。之所以必須設(shè)置頻率穩(wěn)定裝置，是 因為要高精度地控制設(shè)在收發(fā)兩側(cè)的本機振蕩器的振蕩頻率，以使發(fā) 送側(cè)的本機振蕩器與接收側(cè)的本機振蕩器間的頻率差即中頻針對濾波 器的通頻帶而十分穩(wěn)定。在采用外差式的情況下雖然存在這種問題， 不過，不會發(fā)生采用自差式的情況下發(fā)生的特有問題。另一方面，在采用自差式的情況下，由于各半導(dǎo)體器件的特性不 同、周圍溫度不穩(wěn)，因此導(dǎo)致產(chǎn)生直流偏移等，則必須設(shè)置直流放大 器，而問題在于，為了使雷達設(shè)備探測更大距離范圍，要擴大接收器 的動態(tài)范圍時，該直流偏移等成為很大障礙。為了解決這種問題，已經(jīng)公開使偽噪聲碼包括信息碼的技術(shù)(例如，請參照專利文獻2)，該技術(shù)的要點在于，即使在收發(fā)兩側(cè)共同利 用同一本機振蕩器，也不會在接收器內(nèi)產(chǎn)生直流偏移問題。專利文獻l:特開平7-12930號公報專利文獻2:特開平10-54874號公報然而，使偽噪聲碼包括信息碼并利用含有信息碼的偽噪聲碼來對 載波信號進行擴展調(diào)制的情況下，問題在于發(fā)生很多雜散信號，而該
雜散信號對接收性能帶來壞影響。由于信息碼含有基頻和其很多諧波， 因此發(fā)生所述問題。由此，與利用純粹的偽噪聲碼來對載波信號進行 擴展調(diào)制相比，在利用含有信息碼的偽噪聲碼的情況下，調(diào)制信號具 有的頻率分量變得非常多，S口，其頻率分量數(shù)相當于偽噪聲碼所含的 諧波數(shù)與信息碼所含的諧波數(shù)的積。此時，偽噪聲碼的各頻率分量通 過具有很多諧波分量的信息碼被調(diào)制。并且，在接收器內(nèi)利用的中頻波段包括這些頻率分量中的某一分 量的情況下，這些頻率分量從發(fā)送部泄漏，要與接收信號相互干擾。 在這里，由于從反射對象反射來的探測用電波的強度根據(jù)物體距離具 有非常大的動態(tài)范圍，因此，即使從發(fā)送部泄漏的信號非常少，也可 能阻礙發(fā)射波的接收，尤其阻礙從遠方的物體反射來的非常微弱的反 射波的接收。發(fā)明內(nèi)容于是，本發(fā)明鑒于所述問題提供一種既廉價、可探測的距離范圍 又大的高性能擴展頻譜式雷達設(shè)備，其構(gòu)成為在收發(fā)兩側(cè)共同利用同 一本機振蕩器、且不須設(shè)置直流放大器的電路，而且，其可抑制產(chǎn)生 阻礙接收工作的雜散信號。為了達到上述目的，本發(fā)明涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的要點在 于，包括(a)發(fā)送電路，其將第一振蕩信號、第二振蕩信號、第一偽 噪聲碼相互組合，進行擴展頻譜來產(chǎn)生擴展信號，并將該擴展信號作 為探測用電波發(fā)射；以及(b)接收電路，其將由物體反射來的探測用電 波作為接收信號接收，并利用第二偽噪聲碼即推遲一段時間來提供的 所述第一偽噪聲碼和所述第一振蕩信號來對所述接收信號進行逆擴 展，從而產(chǎn)生中頻信號。由此，可以在收發(fā)兩側(cè)共同利用同一振蕩信號來緩和發(fā)生器被要 求的頻率穩(wěn)定程度，尤其是，不須設(shè)置鎖相電路等高精度的頻率穩(wěn)定 功能。并且，由于處理對象信號不具有直流分量，因此不須設(shè)置直流
放大器等。進而，由于信號中不具有直流分量，因此即使不設(shè)置直流 放大器，也不會受直流偏移的影響，而能在維持較大的動態(tài)范圍的狀 態(tài)下放大信號。再者，本發(fā)明不僅可實現(xiàn)為擴展頻譜式雷達設(shè)備，也可實現(xiàn)為利 用擴展頻譜后的電波的探測方法(以下稱擴展頻譜式探測方法)等。本發(fā)明可以提供既廉價、可探測的距離范圍又大的高性能雷達設(shè) 備，其構(gòu)成為在收發(fā)兩側(cè)共同利用同一本機振蕩器、且不須設(shè)置直流 放大器的電路結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)以往的技術(shù)，在發(fā)送部側(cè)算出由數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)(位 串)與發(fā)送用偽噪聲碼間的異或值。然后，利用由本機振蕩器提供的振 蕩信號對通過算出異或值來獲得的代碼進行調(diào)制，因此，關(guān)于通過調(diào) 制而獲得的代碼，在頻譜中各頻率的周圍產(chǎn)生以位串而成的多個頻譜。 由此，頻譜數(shù)明顯增多，從而因平衡調(diào)制器、放大器等非線性結(jié)構(gòu)的 影響而導(dǎo)致在多種頻譜間產(chǎn)生互調(diào)。這樣，在接收部側(cè)進行逆擴展處 理時，降低接收信號與偽噪聲碼間的相關(guān)特性，使得噪聲對接收功率 峰值的比例降低。即，反射能力強的物體陷入仿佛被反射能力不強的 物體遮蓋的狀態(tài)，導(dǎo)致降低探測物體的能力。然而，本發(fā)明涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備由于利用代替數(shù)據(jù)源的 本機振蕩器，因此由發(fā)送部發(fā)射的信號即探測用電波所含的頻譜數(shù)不 多，則不容易受到互調(diào)的影響，能夠抑制產(chǎn)生阻礙接收工作的雜散信 號。


圖1是第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備為車用雷達設(shè)備的 況下的示意圖。圖2是第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。圖3是第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4A表示第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備發(fā)送的具有兩種
頻率的信號。圖4B表示對由第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備發(fā)送的具有 兩種頻率的信號進行調(diào)制而獲得的調(diào)制信號。圖4C表示第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備接收的信號。 圖4D表示對由第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備收到的信號進行調(diào)制而獲得的調(diào)制信號。圖4E表示第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備發(fā)送的具有兩種頻率的信號與偽噪聲碼間的關(guān)系。圖5是第二實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。圖6是第二實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖。圖7是第三實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖。圖8A是第四實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖。圖8B是第四實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的變化實施例。圖9A是其他實施例涉及的發(fā)送部的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖9B是其他實施例涉及的發(fā)送部的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖10是其他實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)圖。符號說明100 擴展頻譜式雷達設(shè)備101、 101a、 101b 發(fā)送部102 接收部103 發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部104 接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部105 信號處理部106 控制部111、 llla、 lllb 本機振蕩器112、 112a、 112b 本機振蕩器113、 113a、 113b 平衡調(diào)制器114、 114a、 114b 平衡調(diào)制器115 帶通濾波器116 衰減器117 發(fā)送用天線121 接收用天線122 帶通濾波器123 低噪聲放大器124 平衡調(diào)制器125 正交解調(diào)器 125a 移相器 125b 平衡調(diào)制器 125c 平衡調(diào)制器126 帶通濾波器127 放大器128 帶通濾波器129 放大器200 擴展頻譜式雷達設(shè)備202 接收部205 信號處理部206 控制部225 正交解調(diào)器 225a 移相器 225b 平衡調(diào)制器226 帶通濾波器227 放大器300、 300a 擴展頻譜式雷達設(shè)備301 發(fā)送部
306a控制部307隨機信號產(chǎn)生部311本機振蕩器400a、400b 擴展頻譜式雷達設(shè)備祖a、401b 發(fā)送部408a、408b 重復(fù)碼產(chǎn)生器409a、409b 異或運算器412a、412b 平衡調(diào)制器413a放大器具體實施方式
(第一實施例)以下，根據(jù)

本發(fā)明的第一實施例。本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的要點如以下(a)至(j)所該擴展頻譜式雷達設(shè)備包括(a)(al)發(fā)送電路，其將第一振蕩信 號、第二振蕩信號、第一偽噪聲碼相互組合，進行擴展頻譜來產(chǎn)生擴 展信號，并將該擴展信號作為探測用電波發(fā)射；以及(a2)接收電路， 其將由物體反射來的探測用電波作為接收信號接收，并利用第二偽噪 聲碼即推遲一段時間來提供的第一偽噪聲碼和第一振蕩信號來對接收 信號進行逆擴展，從而產(chǎn)生中頻信號。(b) 接收電路還包括(bl)平衡調(diào)制器，其利用第二偽噪聲碼來調(diào) 制接收信號的相位，從而產(chǎn)生調(diào)制信號；以及(b2)正交解調(diào)器，其將 調(diào)制信號的同相信號和正交信號作為中頻信號輸出。(c) 正交解調(diào)器還包括(cl)移相器，其產(chǎn)生將第一振蕩信號移相 90度的信號即第三振蕩信號；(c2)第一平衡調(diào)制器，其混合調(diào)制信號 和第一振蕩信號來產(chǎn)生同相信號；以及(c3)第二平衡調(diào)制器，其混合 調(diào)制信號和第三振蕩信號來產(chǎn)生正交信號。(d) 接收電路還包括(dl)第一帶通濾波器，正交解調(diào)器將同相信號輸入到該第一帶通濾波器中，并且，在以第二振蕩信號的時鐘頻率 為中心頻率的頻帶中的同相信號的頻率分量通過該第一帶通濾波器；(d2)第二帶通濾波器，正交解調(diào)器將正交信號輸入到該第一帶通濾波 器中，并且，在以第二振蕩信號的時鐘頻率為中心頻率的頻帶中的正交信號的頻率分量通過該第二帶通濾波器；(d3)第一放大器，其輸出 與通過第一帶通濾波器的信號強度的對數(shù)成正比例的信號，且，其輸 出限制振幅并放大后的通過第一帶通濾波器的信號；以及(d4)第二放 大器，其輸出與通過第二帶通濾波器的信號強度的對數(shù)成正比例的信 號，且，其輸出限制振幅并放大后的通過第二帶通濾波器的信號。(e) 發(fā)送電路混合第一振蕩信號和第二振蕩信號來產(chǎn)生中間信號， 并利用第一偽噪聲碼來調(diào)制中間信號的相位，從而產(chǎn)生擴展信號。(f) 發(fā)送電路還包括(fl)第一本機振蕩器，其產(chǎn)生第一振蕩信號； (f2)第二本機振蕩器，其產(chǎn)生第二振蕩信號；(f3)第一平衡調(diào)制器， 其混合第一振蕩信號和第二振蕩信號來產(chǎn)生中間信號；以及(f4)第二 平衡調(diào)制器，其利用第一偽噪聲碼來調(diào)制中間信號的相位，從而產(chǎn)生 擴展信號。(g) 擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括信號處理電路，該信號處理電路利 用同相信號及正交信號來算出接收信號的強度，并核對強度和參考值 來判斷是否存在物體。(h) 信號處理電路還利用同相信號及正交信號來獲得在產(chǎn)生第二 偽噪聲碼時的推遲時間，即獲得在推遲一段時間來提供第一偽噪聲碼 時的推遲時間，從而根據(jù)該推遲時間來算出擴展頻譜式雷達設(shè)備離物 體的距離。(i) 信號處理電路還利用第二振蕩信號、同相信號以及正交信號來 算出所述接收信號的相位，并根據(jù)相位隨時間變化的情況算出物體的 相對速度。(j)擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括(jl)第一偽噪聲碼產(chǎn)生電路，其
產(chǎn)生作為第一偽噪聲碼的最長序列碼；以及(J2)第二偽噪聲碼產(chǎn)生電 路，其產(chǎn)生作為第二偽噪聲碼的最長序列碼。具體而言，混合第一振蕩信號和第二振蕩信號來產(chǎn)生中間信號， 然后利用發(fā)送用偽噪聲碼調(diào)制中間信號的相位來產(chǎn)生擴展信號，并將 擴展信號作為探測用電波發(fā)射。并且，將由物體反射來的探測用電波 作為接收信號接收，利用接收用偽噪聲碼調(diào)制接收信號的相位來產(chǎn)生 調(diào)制信號，并利用調(diào)制信號和第一振蕩信號來產(chǎn)生調(diào)制信號的同相信 號和正交信號，利用該同相信號及正交信號探測物體。例如，如圖1所示，擴展頻譜式雷達設(shè)備設(shè)置在汽車11的頭部及 尾部，其向走在前面的汽車12、障礙物13等物體發(fā)射探測用電波，并 接收由物體反射來的探測用電波，利用該收到的探測用電波算出障礙 物的存在與否、距離、相對速度。根據(jù)所述要點，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備。首先，說明第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，擴展頻譜式雷達設(shè)備IOO例如包括發(fā)送部101、接 收部102、發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103、接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104、 信號處理部105、控制部106等。發(fā)送部101向走在前面的車輛、障礙物等物體發(fā)射探測用電波。接收部102接收由物體反射來的探測用電波。發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103根據(jù)由控制部106提供的定時信號產(chǎn) 生偽噪聲碼(Pseudo Noise Code),將產(chǎn)生的偽噪聲碼提供給發(fā)送部 101。接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104根據(jù)由控制部106提供的定時信號產(chǎn) 生偽噪聲碼，將產(chǎn)生的偽噪聲碼提供給接收部102;由接收用偽噪聲碼 產(chǎn)生部104產(chǎn)生的偽噪聲碼相當于推遲一段時間來提供的由發(fā)送用偽 噪聲碼產(chǎn)生部103產(chǎn)生的偽噪聲碼。與發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103相比，接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104 推遲一段時間來提供偽噪聲碼，而將該推遲時間稱為接收用偽噪聲碼
產(chǎn)生部104的推遲時間t ;信號處理部105根據(jù)該推遲時間t、由發(fā) 送部101提供的參考信號以及由接收部102輸出的信號，算出障礙物 的存在與否、距離、相對速度?？刂撇?06分別向發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103及接收用偽噪聲碼 產(chǎn)生部104提供定時信號。在這里，例如提供2.5[Gbps]的定時信號。"偽噪聲碼"是指二值的偽噪聲信號。在這里，例如采用很普及 的偽噪聲碼即最長序列碼(M序列碼maximal-length sequences)。發(fā) 送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103及接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104分別具備i"一 級線性反饋移位寄存器，通過線性反饋移位寄存器反復(fù)產(chǎn)生并提供周 期為2047的偽噪聲碼。下面，說明第一實施例涉及的發(fā)送部。如圖3所示，發(fā)送部101還包括本機振蕩器111、本機振蕩器 112、平衡調(diào)制器113、平衡調(diào)制器114、帶通濾波器115、衰減器116、 發(fā)送用天線117等。本機振蕩器111產(chǎn)生作為載波的微波波段振蕩信號或毫米波段振 蕩信號，并將該載波提供給平衡調(diào)制器1]3及接收部102。在這里，例 如產(chǎn)生24[GHz]的振蕩信號。本機振蕩器112產(chǎn)生參考信號，將產(chǎn)生的參考信號提供給平衡調(diào) 制器113及信號處理部105。在這里，例如產(chǎn)生455[kHz]的參考信號。再者，優(yōu)選的是，為提高接收信號的相關(guān)特性，參考信號的時鐘 頻率要等于由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103提供的偽噪聲碼頻率的整數(shù) 分之一。平衡調(diào)制器113混合由本機振蕩器111提供的振蕩信號與由本機 振蕩器112提供的參考信號(將這些信號相乘)，輸出圖4A所示的調(diào)制 信號。此時，將由本機振蕩器111提供的振蕩信號的頻率稱為f。，將 由本機振蕩器112提供的參考信號的時鐘頻率稱為fi的情況下，被輸 出的信號的主要分量是頻率f。一f,及頻率fe十&，即，該被輸出的信號 具有兩種頻率。
平衡調(diào)制器114利用由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103提供的偽噪聲 碼來對由平衡調(diào)制器113輸出的調(diào)制信號的相位進行調(diào)制，并輸出圖 4B所示的調(diào)制信號。此時，平衡調(diào)制器114利用由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn) 生部103提供的偽噪聲碼，對由平衡調(diào)制器113輸出的信號進行擴展 處理。具體而言，平衡調(diào)制器114利用由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103 提供的偽噪聲碼來對通過平衡調(diào)制器113被上變頻的信號進行倒相， 也就是，如雙相相移鍵控調(diào)制器(BPSK調(diào)制器Binary Phase Shift Keying modulator)那樣，對由平衡調(diào)制器113輸出的信號的相位進行 調(diào)制即擴展該信號的頻譜，從而輸出擴展到寬帶的信號。帶通濾波器115是按需要設(shè)置的，其用于排除由平衡調(diào)制器114 輸出的調(diào)制信號即進行擴展處理后的信號中的不需要分量。衰減器116是根據(jù)有關(guān)電波的法律要限制天線功率的情況下，按 需要所設(shè)置。發(fā)送用天線117是一種天線，其用于將由平衡調(diào)制器114輸出后 通過帶通濾波器115、衰減器116等的調(diào)制信號作為探測用電波發(fā)射。 下面，說明第一實施例涉及的接收部。如圖3所示，接收部102還包括接收用天線121、帶通濾波器 122、低噪聲放大器123、平衡調(diào)制器124、正交解調(diào)器125、帶通濾波 器126、帶通濾波器128、放大器127、放大器129等。接收用天線121是一種天線，其用于將由物體反射來的探測用電 波(例如，請參照圖4C)作為接收信號接收。通過接收用天線121接收的接收信號包含干擾電波或噪聲，該干 擾電波或噪聲具有的頻率分量不貢獻于雷達的動作，而為排除該干擾 電波或噪聲，按需要設(shè)置帶通濾波器122。在這里，帶通濾波器122 設(shè)置于接收用天線121和低噪聲放大器123的中間。低噪聲放大器123是按需要設(shè)置的，以維持良好的信噪比。在這 里，低噪聲放大器123設(shè)置于帶通濾波器122和平衡調(diào)制器124的中 間。
由接收用天線121接收的信號通過帶通濾波器122、低噪聲放大器 123等被輸出，而平衡調(diào)制器124利用由接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104 提供的偽噪聲碼來調(diào)制該被輸出的信號的相位，從而輸出如圖4D所示 的調(diào)制信號。此時，與發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103相比，纟妾收用偽噪 聲碼產(chǎn)生部104推遲一段時間來提供偽噪聲碼，并將該推遲時間稱為 接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104的推遲時間t ;該推遲時間t相當于到探 測對象的距離的情況下，收到的探測用電波所含的偽噪聲碼的相位與 由接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104提供的偽噪聲碼的相位相一致，因此可 對擴展頻譜后的信號即擴展到寬帶的信號進行逆擴展來復(fù)原信號，從 而輸出具有頻率f。-f,、頻率f。+f,的信號。另一方面，所述推遲時間t 不相當于到探測對象的距離的情況下，則維持擴展頻譜的狀態(tài)，即維 持所輸出的信號擴展到寬帶的狀態(tài)。此時，與在推遲時間相當于到探 測對象的距離時相比，頻率分別為f。-f,和f。+^的信號分量的強度按偽 噪聲碼的自相關(guān)特性而衰減。在這里，利用很普及的偽噪聲碼即最長序列碼的情況下，只有所 述偽噪聲碼的相位相一致，才可獲得自相關(guān)峰值，因此，利用控制部 106來一邊使偽噪聲碼的推遲時間逐漸變化， 一邊監(jiān)視由平衡調(diào)制器 124輸出的信號，使得信號處理部105可以根據(jù)出現(xiàn)具有頻率H &+&的信號時的推遲時間，算出障礙物存在與否以及距離。在這里，如圖4E所示，優(yōu)選的是偽噪聲碼的頻率fp要大于參考信 號的時鐘頻率f,。在偽噪聲碼的頻率fp比參考信號的時鐘頻率f)小的 情況下，以振蕩信號的頻率f。為中心，調(diào)制信號被分為兩個。這樣， 在要適應(yīng)有關(guān)發(fā)射電磁波的法律法規(guī)等標準時，必需設(shè)置用于從兩個 調(diào)制信號中選擇任一信號的帶通濾波器。結(jié)果，至少損耗調(diào)制信號的 一半功率。為此，要使偽噪聲碼的頻率fp大于參考信號的時鐘頻率f" 以防止分割調(diào)制信號。這樣，則能有效利用調(diào)制信號的所有功率。而 且，不須設(shè)置用于從兩個調(diào)制信號中選擇任一調(diào)制信號的帶通濾波器。正交解調(diào)器125利用由發(fā)送部101提供的具有頻率f。的信號，來
將由平衡調(diào)制器124輸出的調(diào)制信號即進行逆擴展處理后的信號轉(zhuǎn)換成中頻信號的同相信號及正交信號。帶通濾波器126及帶通濾波器128排除干擾信號，只使得頻率為 t士fd的分量通過這些濾波器。此時，頻率f土fd是由正交解調(diào)器125 輸出的信號必需的頻率分量，其中，多普勒頻移量fd對應(yīng)于擴展頻譜 式雷達設(shè)備與探測對象間的相對速度，振蕩頻率&是由本機振蕩器112 提供的頻率，而所述頻率f^士fd是按所述fd頻移后的頻率f,。放大器127對由帶通濾波器126輸出的信號進行放大，并將該信 號輸出到信號處理部105。放大器129對由帶通濾波器128輸出的信號進行放大，并將該信 號輸出到信號處理部105。在這里，要留意的是，按障礙物的反射系數(shù)和離障礙物的距離， 由平衡調(diào)制器124產(chǎn)生并輸出動態(tài)范圍非常大的信號。例如，在探測 用電波的頻率達次毫米波段24[GHz]、采用的發(fā)送用天線及接收用天線 可分別獲得增益15[dBi]的情況下，由于要考慮對距離20[m]位置的自 行車等其雷達截面積具有的反射能率才達-5[dBsra]左右的物體進行探 測時的接收功率，同時，還要考慮由距離極近的物體或金屬板等電波 反射能率高的物體反射電波、并且該發(fā)送來的功率不受損失地輸入到 接收機時的接收功率，因此，在考慮所述兩種接收功率的情況下，則 需要lOO[dB]左右的動態(tài)范圍。 -為此，可以采用代替放大器127、 129的對數(shù)放大器，從而明顯縮 小輸入到信號處理部105的信號的動態(tài)范圍。因而，即使接收信號的 動態(tài)范圍達lOO[dB]左右，信號處理部105也可較容易處理該信號。在 此情況下，要采用的對數(shù)放大器可輸出(a)與輸入信號的強度的對數(shù)成 正比例、且(b)對輸入信號的振幅進行限制并放大后的信號，使得接收 信號的強度A和相位4)這兩種信息都不受損失地傳遞到信息信號處理 部105。結(jié)果，可測量離障礙物的距離及相對速度。下面，說明第一實施例涉及的正交解調(diào)器。
正交解調(diào)器125還包括移相器125a、平衡調(diào)制器125b、平衡調(diào) 制器125c。移相器125a接收由本機振蕩器111提供的具有頻率f。的信號，并 輸出將該信號移相90度的信號。平衡調(diào)制器125b混合由平衡調(diào)制器124輸出的信號和由本機振蕩 器111提供的具有頻率f。的信號(將這些信號相乘)并輸出混合后的信號平衡調(diào)制器125c混合由平衡調(diào)制器124輸出的信號和由移相器 125a輸出的信號(將這些相乘)并輸出混合后的信號。在這里，將由平衡調(diào)制器124輸出的信號稱為R(t)，將由平衡調(diào)制 器125b輸出的信號稱為I(t)，將由平衡調(diào)制器125c輸出的信號稱為 Q(t);混合由本機振蕩器111提供的振蕩信號和由本機振蕩器112提 供的參考信號(將這些信號相乘)而獲得的信號通過平衡調(diào)制器113被 輸出，然后該信號的頻譜被擴展，并且該頻譜擴展后的信號在擴展頻 譜式雷達設(shè)備與障礙物間往返傳播，再通過逆擴展處理復(fù)原到原信號； R(t)是在該處理的過程中，與由平衡調(diào)制器113輸出的信號相比，推 遲t時間的信號，而可由公式(1)至公式(3)所描述。公式(l)R(t)-Acos{2 7T fc(t- T ) + 0 c}cos{2 TTfl(t- r) + 0 1} =Acos(27rfct+ ^ c+ △ ^ c)cos(27Tfit+ 01+ △ 01)公式(2)I(t) = COS(27Tfct)R(t)=會COS( 0 C+ △ 0C)COS(27Tflt+ 01+ △ 01)+ 4"C。s(47Tfct+0c+A 0c)cos(2zrfit+0i+A 0i)公式(3)<formula>formula see original document page 21</formula>在這里，小。表示載波的相位；2nf。t表示因推遲傳播而 產(chǎn)生的載波相位旋轉(zhuǎn)。另外，^表示參考信號的相位；A d>2 n ft 表示因推遲傳播而產(chǎn)生的參考信號的相位旋轉(zhuǎn)。此外，將I(t)具有的頻率分量中通過帶通濾波器116輸出的信號 稱為I' (t);將Q (t)具有的頻率分量中通過帶通濾波器118輸出的信 號稱為Q'(t); I' (t)和Q' (t)可分別由公式(4)、公式(5)所描述。公式(4)<formula>formula see original document page 21</formula>公式(5)<formula>formula see original document page 21</formula>Q'(t)=—全sin(0c+A 0c)Gos(27rfit十0i)在這里，將由公式(4)及公式(5)描述的I' (t)及Q' (t)的信號強度 分別稱為AI及AQ時，AI及AQ可分別由公式(6)及公式(7)所描述。并 且，如公式(8)所示，可以利用AI及AQ來算出接收信號的信號強度A。 此夕卜，通過公式(9)及公式(10)，可算出相位小。+A^K，其中利用的r及Q"分別由公式(ii)及公式(i2)所描述;r是將限制I， (t)的振幅
后獲得的信號與參考信號相乘而得的直流分量；Q"是將限制Q' (t)的振幅后獲得的信號與參考信號相乘而得的直流分量。由此，核對信號強度A和參考值，從而可以判斷是否存在障礙物，； 并且，根據(jù)因多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的相位cK+A小。隨時間的變化，可測 量相對速度。公式(6)<formula>formula see original document page 22</formula><formula>formula see original document page 22</formula>|公式(s)<formula>formula see original document page 22</formula>公式(9)<formula>formula see original document page 22</formula>
公式
<formula>formula see original document page 23</formula>
公式(12)<formula>formula see original document page 23</formula>
再者，不須測量相對速度的情況下，不用為算出接收信號的相位t+A cK而獲得限制振幅并放大后的信號，使得擴展頻譜式雷達設(shè)備 100的結(jié)構(gòu)更為簡單。并且，可允許損失關(guān)于接收信號強度的一部分信息的情況下，不 用獲得同相信號或正交信號，使得擴展頻譜式雷達設(shè)備100的結(jié)構(gòu)更 為簡單。在此情況下，如公式(6)或公式(7)所示，原來的接收信號的 強度A根據(jù)因信號的傳播而產(chǎn)生的接收信號的相位旋轉(zhuǎn)量A cb。被衰 減。再者，也可以采用代替衰減器116的功率放大器，以獲得通過天
線發(fā)射的大功率。基于以往的技術(shù)，雷達設(shè)備利用含有信息碼的偽噪聲碼來對單頻 載波信號進行擴展調(diào)制，并將該擴展調(diào)制后的信號作為發(fā)送信號利用， 而與這種以往的雷達設(shè)備相比，本發(fā)明涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備在 發(fā)送器與接收器間的信號干擾特性上具有優(yōu)勢。即， 一般而言，擴展 頻譜后的調(diào)制信號具有多種頻率分量，這些頻率分量從發(fā)送器泄漏到 接收器，并在接收器內(nèi)該泄漏的頻率分量和接收信號會相互干擾，但由于在本方式涉及的發(fā)送器中，由平衡調(diào)制器113輸出的調(diào)制信號僅 具有頻率f。-f,和頻率f。+f,這兩種主要頻率分量，因此，由平衡調(diào)制器 114輸出的擴展頻譜后的信號具有的頻率分量可控制在利用偽噪聲碼 來對單頻載波信號的頻率進行擴展而獲得的信號具有的頻率分量的兩 倍，且，該頻率分量以具有兩種頻率的信號為中心都分布到利用偽噪 聲碼具有的頻率分量來進行調(diào)制而產(chǎn)生的邊帶上；在此情況下，將偽 噪聲碼的碼率稱為R。時，主要頻率分量可控制在f。土 (R。+f》的范圍內(nèi)， 而且接收器內(nèi)部的中頻f,能夠維持低于根據(jù)f。-(R。+f》算出的頻率，從 而可抑制信號干擾的發(fā)生。另一方面，以往的技術(shù)利用含有信息碼的偽噪聲碼，并必須使接 收器內(nèi)部的中頻與信息碼的基頻相一致，但是，含有信息碼的偽噪聲 碼的頻率分量分布到包括信息碼基頻的頻域，所以因信號干擾而嚴重 降低接收性能。如上所述，第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備100利用共同 的本機振蕩器來產(chǎn)生提供給正交解調(diào)器125的載波以及作為探測用電 波被發(fā)送的載波，從而可緩和振蕩器被要求的頻率穩(wěn)定程度，尤其不 用設(shè)置鎖相電路等用于高精度地穩(wěn)定頻率的結(jié)構(gòu)。并且，由帶通濾波 器115、 116輸出的信號可以以公式(4)、公式(5)描述，而且該信號不 具有直流分量，因此不須設(shè)置直流放大器。進而，由于信號中不具有 直流分量，因此即使不設(shè)置直流放大器的情況下，也不受直流偏移的 影響，而能在維持較大的動態(tài)范圍的狀態(tài)下放大信號。由此，可提供
既廉價、可探測的距離范圍又大的高性能雷達設(shè)備，其構(gòu)成為在收發(fā) 兩側(cè)共同利用同一本機振蕩器、且不須設(shè)置鎖相電路、直流放大器等 的電路結(jié)構(gòu)。(第二實施例)以下，根據(jù)

本發(fā)明的第二實施例。本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的要點如以下(a)及(b)所不o(a) 正交解調(diào)器還包括(al)移相器，其依次輸出第一振蕩信號以 及將第一振蕩信號移相90度的信號即第三振蕩信號；以及(a2)平衡調(diào) 制器，其混合調(diào)制信號和由移相器輸出的信號來依次產(chǎn)生同相信號和 正交信號。(b) 接收電路還包括(bl)帶通濾波器，正交解調(diào)器依次將同相信 號和正交信號輸入到該帶通濾波器中，并且，在以第二振蕩信號的時 鐘頻率為中心頻率的頻帶中的同相信號和正交信號的頻率分量通過該 帶通濾波器；以及(b2)放大器，其輸出與通過帶通濾波器的信號強度 的對數(shù)成正比例的信號，且，其輸出限制振幅并放大后的通過帶通濾 波器的信號。具體而言，根據(jù)由控制器依次提供給正交解調(diào)器的相移量轉(zhuǎn)換信 號，同相信號和正交相位信號依次相互轉(zhuǎn)換，并通過正交解調(diào)器被輸 出。根據(jù)所述要點，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備。其中， 關(guān)于與第一實施例涉及的構(gòu)成要件相同的構(gòu)成要件，賦予相同符號并 省略說明。首先，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，擴展頻譜式雷達設(shè)備200與第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備100(例如，請參照圖2)不同，以下(1)至(3)中描述其不同之處。(l)擴展頻譜式雷達設(shè)備200具備代替接收部102的接收部202。
(2) 擴展頻譜式雷達設(shè)備200具備代替信號處理部105的信號處理 部205。與發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103相比，接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104 推遲一段時間來提供偽噪聲碼，并將該推遲時間稱為接收用偽噪聲碼 產(chǎn)生部104的推遲時間t ;信號處理部205根據(jù)該推遲時間t及輸入 信號算出障礙物的存在與否、距離、相對速度。(3) 擴展頻譜式雷達設(shè)備200具備代替控制部106的控制部206。 控制部206向正交解調(diào)器225及信號處理部205提供控制信號，該控制信號用于依次轉(zhuǎn)換由正交解調(diào)器225輸出的信號，即用于將 I， (t)與Q， (t)相互轉(zhuǎn)換。再者，根據(jù)由控制部206提供給正交解調(diào)器225的控制信號，以 公式(4)描述的信號或以公式(5)描述的信號被輸入到信號處理部205。 并且，用于轉(zhuǎn)換相移量的控制信號(以下稱相移量轉(zhuǎn)換信號)也被輸入 到信號處理部205。下面，說明第二實施例涉及的接收部的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，接收部202與接收部102不同，在以下(1)至(3)中 描述其不同之處。(1)接收部202具備代替正交解調(diào)器125的正交解調(diào)器225。正交解調(diào)器225包括移相器225a、平衡調(diào)制器225b等。移相器225a具有轉(zhuǎn)換相移量的功能。具體而言，其根據(jù)由控制部 206提供的相移量轉(zhuǎn)換信號，將由發(fā)送部101提供的具有振蕩頻率fc 的信號轉(zhuǎn)換成同相信號或正交相位信號，并輸出轉(zhuǎn)換后的信號。平衡調(diào)制器225b混合由平衡調(diào)制器124輸出的信號即進行逆擴展 處理后的信號與由移相器225a輸出的信號(將這些信號相乘)，并輸出 混合后的信號。此時輸出的信號是，根據(jù)由控制部206提供給移相器 225a的相移量轉(zhuǎn)換信號，以同相信號或正交相位信號進行同步檢波來 獲得的信號。具體而言，由移相器225a輸出同相信號的情況下，輸出 以公式(2)描述的信號。而由移相器225a輸出的信號與由本機振蕩器111提供的信號的相位差為90度的情況下，輸出以公式(3)描述的信(2) 接收部202具備代替帶通濾波器126、 128的帶通濾波器226。 帶通濾波器226排除干擾信號，只使得頻率分量f,土fd通過該濾波器。(3) 接收部202具備代替放大器127、 129的放大器227。 放大器227對由帶通濾波器226輸出的信號進行放大，并將該信號輸出到信號處理部205。由此，可將原來的兩個帶通濾波器縮減成一個帶通濾波器。 如上所述，第二實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備依次將同相信 號和正交信號相互轉(zhuǎn)換，因此，要獲得與第一實施例涉及的擴展頻譜 式雷達設(shè)備獲得的信號質(zhì)量幾乎相同質(zhì)量的信號，則必須花費二倍左 右的時間。而且，障礙物正在高速移動的情況下，在依次將同相信號 和正交信號相互轉(zhuǎn)換的期間，該障礙物的位置必定移動，因此可能不 能獲得準確信號。然而，在可允許這種現(xiàn)象的情況下，即，例如在用 途較簡單的情況下，可以將設(shè)在正交解調(diào)器和信號處理器間的信號傳 送電路縮減成一系統(tǒng)，使得結(jié)構(gòu)更為簡單。 (第三實施例)以下，根據(jù)

本發(fā)明的第三實施例。 本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的要點如以下(a)所示。 (a)擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括隨機信號產(chǎn)生電路，其產(chǎn)生用于隨機變更第一振蕩信號頻率的隨機信號。根據(jù)所述要點，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備。其中，關(guān)于與第一實施例涉及的構(gòu)成要件相同的構(gòu)成要件，賦予相同符號并省略說明。首先，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的結(jié)構(gòu)。 如圖7所示，擴展頻譜式雷達設(shè)備300與第一實施例涉及的擴展 頻譜式雷達設(shè)備100(例如，請參照圖3)不同，并在以下(l)、 (2)中描
述其不同之處。(1) 擴展頻譜式雷達設(shè)備300具備代替發(fā)送部101的發(fā)送部301。 發(fā)送部301具備代替本機振蕩器111的本機振蕩器311。 本機振蕩器311根據(jù)由隨機信號產(chǎn)生部307提供的隨機信號來離散地或連續(xù)地改變頻率，從而產(chǎn)生振蕩信號。在這里，例如以帶通濾 波器126、 128的通頻帶為基準，改變振蕩信號的頻率。例如，將在未提供隨機信號的情況下由本機振蕩器311提供的振 蕩信號的頻率稱為f,。而將在提供了隨機信號的情況下由本機振蕩器 311提供的振蕩信號的頻率稱為fi土At。在這里，位移AfV表示按隨 機信號而變化的頻率。此外，將由本機振蕩器112提供的參考信號的 時鐘頻率稱為f2。帶通濾波器126、 128的通頻帶中，將上限頻率稱為fbh，而將下限頻率稱為fbl。在此情況下，在滿足"AfV〉fbh — f2"且"△fr>f2-fbl"這兩個條件的范圍內(nèi)，改變位移△&。而在考慮多普 勒頻移fd的情況下，要在滿足"Afr〉f"2+fd"且"AfV〉f廠fb,+fd"這兩個條件的范圍內(nèi)，改變位移AfV。(2) 擴展頻譜式雷達設(shè)備300包括第一實施例涉及的擴展頻譜式雷 達設(shè)備100中不包括的隨機信號產(chǎn)生部307。隨機信號產(chǎn)生部307產(chǎn)生隨機信號，將該隨機信號提供給本機振 蕩器3U。通過接收用天線121接收預(yù)期的反射波時，由平衡調(diào)制器124輸 出頻率分別為f^f2和frf2的調(diào)制信號；在接收干擾波時，由平衡調(diào)制 器124漏出頻率為f,+f2的干擾信號；下面，以這種現(xiàn)象為例進行說明。在此情況下，由于振蕩信號被提供給平衡調(diào)制器125b及125c，因 此在平衡調(diào)制器125b及125c中，能很順暢地解調(diào)具有按隨機信號而 變化的頻率的調(diào)制信號。另一方面，對于具有固定頻率的干擾信號而 言，在平衡調(diào)制器125b及125c中解調(diào)為可通過帶通濾波器126及128 被排除的信號。在未設(shè)置隨機信號產(chǎn)生部307的情況下，調(diào)制信號的頻率是固定28
的，因此不能識別該信號是干擾信號還是調(diào)制信號。而在設(shè)置隨機信號產(chǎn)生部307的情況下，只要保持不使干擾信號的頻率按隨機信號變 化，就能識別該信號是干擾信號還是調(diào)制信號。如上所述，即使所輸出的信號頻率相似的情況下，本實施例涉及 的擴展頻譜式雷達設(shè)備300能識別該信號是因干擾波的影響而從平衡 調(diào)制器124漏出的干擾信號還是獲得預(yù)期的反射波來從平衡調(diào)制器 124輸出的調(diào)制信號。(第四實施例)以下，根據(jù)

本發(fā)明的第四實施例。本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的要點如以下(a)及(b)所示。(a) 該擴展頻譜式雷達設(shè)備利用第一偽噪聲碼來調(diào)制第一振蕩信 號，并將通過擴展頻譜來獲得的擴展信號作為探測用電波發(fā)射；將由 物體反射來的探測用電波作為接收信號接收；利用第二偽噪聲碼和第 一振蕩信號來對接收信號進行逆擴展，從而產(chǎn)生解調(diào)信號，該擴展頻 譜式雷達設(shè)備的特征在于，包括(al)重復(fù)碼產(chǎn)生電路，其產(chǎn)生規(guī)定 頻率的代碼，從而產(chǎn)生重復(fù)碼；以及(a2)異或運算電路，其對比第一 偽噪聲碼推遲一段時間來提供的偽噪聲碼和重復(fù)碼進行異或運算，并將獲得的結(jié)果作為第二偽噪聲碼輸出。(b) 重復(fù)碼產(chǎn)生電路和異或運算電路集成在同一半導(dǎo)體集成電路上。根據(jù)所述要點，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備。而， 關(guān)于與第一實施例涉及的構(gòu)成要件相同的構(gòu)成要件，賦予相同符號并省略說明。首先，說明本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖8A所示，擴展頻譜式雷達設(shè)備400a與第一實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備100(例如，請參照圖3)不同，并在以下(1)至(3)中描述其不同之處。(1) 擴展頻譜式雷達設(shè)備400a具備代替發(fā)送部101的發(fā)送部401a。 發(fā)送部401a具備代替本機振蕩器112、平衡調(diào)制器113、平衡調(diào)制器114的平衡調(diào)制器412a、放大器413a。此時，平衡調(diào)制器412a利用由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103提供的 偽噪聲碼來對由本機振蕩器111提供的振蕩信號(例如24[GHz])的相 位進行調(diào)制，并輸出通過調(diào)制而獲得的調(diào)制信號。放大器413a放大由 平衡調(diào)制器412a輸出的調(diào)制信號，并輸出通過放大而得的信號。然后， 由放大器413a輸出的信號通過帶通濾波器115、衰減器116、發(fā)送用 天線117，成為探測用電波并被發(fā)射。(2) 擴展頻譜式雷達設(shè)備400具備第一實施例涉及的擴展頻譜式雷 達設(shè)備100中不包括的重復(fù)碼產(chǎn)生器408a。重復(fù)碼產(chǎn)生器408a產(chǎn)生1、 0、 1、 0 ......等重復(fù)碼，并將產(chǎn)生的重復(fù)碼提供給異或運算器409a。在這里，例如產(chǎn)生455[kHz]的重復(fù) 碼。再者，為了增強接收信號的相關(guān)特性，優(yōu)選的是，重復(fù)碼的時鐘 頻率的1/2頻率要等于第一偽噪聲碼頻率的整數(shù)分之一。在這里，重復(fù)碼是"1、 0、 1、 0......"的情況下，重復(fù)碼的時鐘頻率的1/2頻率相當于其方波的頻率。(3) 擴展頻譜式雷達設(shè)備400包括擴展頻譜式雷達設(shè)備100中不包 括的異或運算器409a。異或運算器409a算出由接收用偽噪聲碼產(chǎn)生部104提供的偽噪聲 碼與由重復(fù)碼產(chǎn)生器408a提供的重復(fù)碼間的異或值，將通過算出異或 值來獲得的代碼輸出到接收部102中的平衡調(diào)制器124。在這里，重復(fù)碼產(chǎn)生器408a和異或運算器409a例如集成在同一 半導(dǎo)體集成電路內(nèi)部。而即使由異或運算器409a提供的代碼被輸出到 半導(dǎo)體集成電路外部，由重復(fù)碼產(chǎn)生器408a提供的重復(fù)碼也不被輸出 到外部。由此，通過帶通濾波器126、 128選擇重復(fù)碼的頻率或其諧波， 并利用放大器127、 129對此進行放大時，只要不使重復(fù)碼泄漏到印刷
電路板上，就可以防止從重復(fù)碼產(chǎn)生器408a泄漏的信號影響到通過正 交解調(diào)器125輸出的非常微弱的信號。并且，如圖8B所示，集成在同一半導(dǎo)體集成電路內(nèi)部的重復(fù)碼產(chǎn) 生器408b及異或運算器409b也可以設(shè)在發(fā)送部側(cè)。此時，發(fā)送部401b 包括代替本機振蕩器112、平衡調(diào)制器113、平衡調(diào)制器114的平衡調(diào) 制器412b。并且，平衡調(diào)制器412b利用由異或運算器409b提供的信 號來對由本機振蕩器111提供的振蕩信號(例如24[GHz])的相位進行 調(diào)制，并輸出通過調(diào)制而獲得的調(diào)制信號。然后，由平衡調(diào)制器412a 輸出的信號通過帶通濾波器115、衰減器116、發(fā)送用天線117，成為 探測用電波并被發(fā)射。由此，只要不使重復(fù)碼泄漏到印刷電路板上， 就能防止從重復(fù)碼產(chǎn)生器408b泄漏的信號影響到接收部102。然而，與在發(fā)送部側(cè)設(shè)置重復(fù)碼產(chǎn)生器408b及異或運算器409b 的情況相比，將這些設(shè)在接收部側(cè)的情況下，能夠降低雜散信號的干 擾。之所以在發(fā)送部側(cè)設(shè)置重復(fù)碼產(chǎn)生器408b及異或運算器409b的 情況下具有這種優(yōu)勢，是因為只要在發(fā)送部側(cè)單純地對正弦波的單一 頻譜進行擴展，就能產(chǎn)生調(diào)制信號。結(jié)果獲得的調(diào)制信號所含的頻譜 數(shù)少，因此通過接收部側(cè)的放大器等發(fā)生互調(diào)現(xiàn)象時，產(chǎn)生的雜散信 號也變少?？傊?，其優(yōu)勢在于，自相關(guān)特性不會在很大程度上降低、 雜散信號與接收信號間產(chǎn)生的干擾少。如上所述，本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備400a在發(fā)送部 401a中利用發(fā)送用偽噪聲碼來直接調(diào)制載波。進行調(diào)制來獲得的信號 通過發(fā)送用天線117等成為探測用電波，并被發(fā)射。然后，在接收部 102中，算出接收用偽噪聲碼即推遲一段時間來獲得的發(fā)送用偽噪聲碼 與重復(fù)碼間的異或值，并在接收部102的平衡調(diào)制器124中利用通過 算出異或值而獲得的信號來對收到的信號進行逆擴展。例如，根據(jù)以往的技術(shù)，在發(fā)送部側(cè)算出由數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)(位 串)與發(fā)送用偽噪聲碼間的異或值。然后，利用由本機振蕩器提供的振 蕩信號對通過算出異或值來獲得的代碼進行調(diào)制，因此，關(guān)于通過調(diào)
制而獲得的代碼，在其頻譜中各頻率的周圍產(chǎn)生以位串而成的多個頻譜。由此，頻譜數(shù)明顯增多，從而因平衡調(diào)制器412a、放大器413a、 低噪聲放大器123等非線性結(jié)構(gòu)的影響而導(dǎo)致在多種頻譜間產(chǎn)生互調(diào)。 這樣，在接收部側(cè)進行逆擴展處理時，降低接收信號與偽噪聲碼間的 相關(guān)特性，從而降低噪聲對接收功率峰值的比例。即，反射能力強的 物體處于被反射能力不強的物體遮蓋的狀態(tài)，導(dǎo)致降低探測物體的能 力。然而，關(guān)于本實施例涉及的擴展頻譜式雷達設(shè)備400a，由于從發(fā) 送部401a發(fā)射的信號即探測用電波的頻譜數(shù)少，因^:不容易受到互調(diào) 的影響。(其他實施例)再者，發(fā)送電路也可以利用第一偽噪聲碼調(diào)制第二振蕩信號的相 位來產(chǎn)生中間信號，并混合中間信號和第一振蕩信號來產(chǎn)生擴展信號。此時，(a)發(fā)送電路還包括(b)第一本機振蕩器，其產(chǎn)生第一振 蕩信號；(c)第二本機振蕩器，其產(chǎn)生第二振蕩信號；(d)第一平衡調(diào) 制器，其利用第一偽噪聲碼來調(diào)制第二振蕩信號的相位，從而產(chǎn)生中 間信號；以及(e)第二平衡調(diào)制器，其混合中間信號和第一振蕩信號來 產(chǎn)生擴展信號。例如，如圖9A所示，也可以具備代替發(fā)送部101的發(fā)送部101a。 在這里，發(fā)送部101a包括代替本機振蕩器111、平衡調(diào)制器113、平 衡調(diào)制器114的本機振蕩器111a、本機振蕩器112a、平衡調(diào)制器113a、 平衡調(diào)制器U4a。此時，平衡調(diào)制器113a利用由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生 部103提供的偽噪聲碼來對由本機振蕩器112a提供的參考信號(例如 455[kHz])的相位進行調(diào)制，并輸出通過調(diào)制而獲得的調(diào)制信號。平衡 調(diào)制器114a混合由本機振蕩器llla提供的振蕩信號(例如24[GHz]) 和由平衡調(diào)制器113a輸出的調(diào)制信號(將這些信號相乘)，并輸出通過 混合而獲得的信號。然后，由平衡調(diào)制器114a輸出的信號通過帶通濾 波器115、衰減器116、發(fā)送用天線117等，成為探測用電波并被發(fā)射。
再者，發(fā)送電路也可以利用第一偽噪聲碼調(diào)制第一振蕩信號的相 位來產(chǎn)生中間信號，并混合中間信號和第二振蕩信號來產(chǎn)生擴展信號。此時，發(fā)送電路還包括(a)第一本機振蕩器，其產(chǎn)生第一振蕩信號；(b)第二本機振蕩器，其產(chǎn)生第二振蕩信號；(c)第一平衡調(diào)制器，其利用第一偽噪聲碼來調(diào)制第一振蕩信號的相位，從而產(chǎn)生中間信號;以及(d)第二平衡調(diào)制器，其混合中間信號和第二振蕩信號來產(chǎn)生擴展 /士 口例如，如圖9B所示，也可以包括代替發(fā)送部101的發(fā)送部101b。 在這里，發(fā)送部101b包括代替本機振蕩器111、本機振蕩器112、平 衡調(diào)制器114的本機振蕩器111b、本機振蕩器112b、平衡調(diào)制器113b、 平衡調(diào)制器114b。此時，平衡調(diào)制器113b利用由發(fā)送用偽噪聲碼產(chǎn)生部103提供的 偽噪聲碼來對由本機振蕩器lllb提供的振蕩信號(例如24[GHz])的相 位進行調(diào)制，并輸出通過調(diào)制而獲得的調(diào)制信號。平衡調(diào)制器114b混 合由本機振蕩器U2b提供的參考信號(例如455[GHz])和由平衡調(diào)制 器113b輸出的調(diào)制信號(將這些信號相乘)，并輸出通過混合而獲得的 信號。然后，由平衡調(diào)制器114b輸出的信號通過帶通濾波器115、衰 減器116、發(fā)送用天線117等，成為探測用電波并被發(fā)射。再者，如圖10所示，也可以代替隨機信號產(chǎn)生部307使控制部306a 將控制信號提供給本機振蕩器311，并根據(jù)該控制信號改變由本機振蕩 器311提供的振蕩信號的頻率。此外，本機振蕩器111既可以以單端方式提供振蕩信號，又可以 以差分方式提供振蕩信號。本發(fā)明可以用來既廉價又高性能的雷達設(shè)備等。
權(quán)利要求
1、一種擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，包括發(fā)送電路，其將第一振蕩信號、第二振蕩信號、第一偽噪聲碼相互組合，進行擴展頻譜來產(chǎn)生擴展信號，并將該擴展信號作為探測用電波發(fā)射；以及接收電路，其將由物體反射來的探測用電波作為接收信號接收，并利用第二偽噪聲碼即推遲一段時間來提供的所述第一偽噪聲碼和所述第一振蕩信號來對所述接收信號進行逆擴展，從而產(chǎn)生中頻信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述接收電路還包括平衡調(diào)制器，其利用所述第二偽噪聲碼來調(diào)制所述接收信號的相 位，從而產(chǎn)生所述調(diào)制信號；以及正交解調(diào)器，其將所述調(diào)制信號的同相信號和正交信號作為所述 中頻信號輸出。
3、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述 正交解調(diào)器還包括移相器，其產(chǎn)生將所述第一振蕩信號移相90度的信號即第三振蕩 信號；第一平衡調(diào)制器，其混合所述調(diào)制信號和所述第一振蕩信號來產(chǎn) 生所述同相信號；以及第二平衡調(diào)制器，其混合所述調(diào)制信號和所述第三振蕩信號來產(chǎn) 生所述正交信號。
4、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述 接收電路還包括第一帶通濾波器，所述正交解調(diào)器將所述同相信號輸入到該第一 帶通濾波器中，并且在以所述第二振蕩信號的時鐘頻率為中心頻率的頻帶中的所述同相信號的頻率分量通過該第一帶通濾波器；第二帶通濾波器，所述正交解調(diào)器將所述正交信號輸入到該第二帶通濾波器中，并且在以所述第二振蕩信號的時鐘頻率為中心頻率的頻帶中的所述正交信號的頻率分量通過該第二帶通濾波器；第一放大器，其輸出與通過所述第一帶通濾波器的信號強度的對數(shù)成正比例的信號，且其輸出限制振幅并放大后的通過所述第一帶通濾波器的信號；以及第二放大器，其輸出與通過所述第二帶通濾波器的信號強度的對數(shù)成正比例的信號，且其輸出限制振幅并放大后的通過所述第二帶通濾波器的信號。
5、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述 正交解調(diào)器還包括移相器，其依次輸出所述第一振蕩信號以及將所述第一振蕩信號 移相90度的信號即第三振蕩信號；以及平衡調(diào)制器，其混合所述調(diào)制信號和由移相器輸出的信號來依次 產(chǎn)生同相信號和正交信號。
6、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述接收電路還包括帶通濾波器，所述正交解調(diào)器依次將所述同相信號和所述正交信 號輸入到該帶通濾波器中，并且在以所述第二振蕩信號的時鐘頻率為 中心頻率的頻帶中的所述同相信號和所述正交信號的頻率分量通過該 帶通濾波器；以及放大器，其輸出與通過所述帶通濾波器的信號強度的對數(shù)成正比 例的信號，且其輸出限制振幅并放大后的通過所述帶通濾波器的信號。
7、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述 發(fā)送電路混合所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號來產(chǎn)生中間信 號，并利用所述第一偽噪聲碼來調(diào)制所述中間信號的相位，從而產(chǎn)生 所述擴展信號。
8、 如權(quán)利要求7所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)送電路還包括第一本機振蕩器，其產(chǎn)生所述第一振蕩信號； 第二本機振蕩器，其產(chǎn)生所述第二振蕩信號；第一平衡調(diào)制器，其混合所述第一振蕩信號和所述第二振蕩信號 來產(chǎn)生所述中間信號；以及第二平衡調(diào)制器，其利用所述第一偽噪聲碼來調(diào)制所述中間信號 的相位，從而產(chǎn)生所述擴展信號。
9、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)送電路利用所述第一偽噪聲碼來調(diào)制第二振蕩信號的相位，從而產(chǎn)生中間信號，并且混合所述中間信號和第一振蕩信號來產(chǎn)生所述擴展 ,呈
10、 如權(quán)利要求9所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)送電路還包括第一本機振蕩器，其產(chǎn)生所述第一振蕩信號； 第二本機振蕩器，其產(chǎn)生所述第二振蕩信號；第一平衡調(diào)制器，其利用所述第一偽噪聲碼來調(diào)制所述第二振蕩 信號的相位，從而產(chǎn)生所述中間信號；以及第二平衡調(diào)制器，其混合所述中間信號和所述第一振蕩信號來產(chǎn) 生所述擴展信號。
11、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述發(fā)送電路利用所述第一偽噪聲碼來調(diào)制所述第一振蕩信號的相位， 從而產(chǎn)生中間信號，并且混合所述中間信號和所述第二振蕩信號來產(chǎn) 生所述擴展信號。
12、 如權(quán)利要求ll所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述發(fā)送電路還包括第一本機振蕩器，其產(chǎn)生所述第一振蕩信號； 第二本機振蕩器，其產(chǎn)生所述第二振蕩信號；　　第一平衡調(diào)制器，其利用所述第一偽噪聲碼來調(diào)制所述第一振蕩 信號的相位，從而產(chǎn)生所述中間信號；以及第二平衡調(diào)制器，其混合所述中間信號和所述第二振蕩信號來產(chǎn) 生所述擴展信號。
13、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括信號處理電路，該信號處理電路利用所 述同相信號及所述正交信號來算出所述接收信號的強度，并核對所述 強度和參考值來判斷是否存在所述物體。
14、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括信號處理電路，該信號處理電路利用所 述同相信號及所述正交信號來獲得在產(chǎn)生所述第二偽噪聲碼時的推遲 時間，即獲得在推遲一段時間來提供所述第一偽噪聲碼時的推遲吋間， 從而根據(jù)該推遲時間來算出所述擴展頻譜式雷達設(shè)備離所述物體的距 離。
15、 如權(quán)利要求2所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括信號處理電路，該信號處理電路利用所 述第二振蕩信號、所述同相信號以及所述正交信號來算出所述接收信 號的相位，并根據(jù)所述相位隨時間變化的情況算出所述物體的相對速 度。
16、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括第一偽噪聲碼產(chǎn)生電路，其產(chǎn)生作為所述第一偽噪聲碼的最長序 列碼；以及第二偽噪聲碼產(chǎn)生電路，其產(chǎn)生作為所述第二偽噪聲碼的最長序 列碼。
17、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述擴展頻譜式雷達設(shè)備還包括隨機信號產(chǎn)生電路，其隨機改變所述第 一振蕩信號的頻率。
18、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述第二振蕩信號的時鐘頻率大于所述第一偽噪聲碼的頻率。
19、 如權(quán)利要求1所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述第二振蕩信號的時鐘頻率等于所述第一偽噪聲碼的頻率的整數(shù)分之
20、 一種擴展頻譜式雷達設(shè)備，其利用第一偽噪聲碼來調(diào)制第一 振蕩信號，并將通過擴展頻譜來獲得的擴展信號作為探測用電波發(fā)射; 將由物體反射來的探測用電波作為接收信號接收；利用第二偽噪聲碼 和所述第一振蕩信號來對所述接收信號進行逆擴展，從而產(chǎn)生解調(diào)信 號，該擴展頻譜式雷達設(shè)備的特征在于，包括重復(fù)碼產(chǎn)生電路，其產(chǎn)生規(guī)定頻率的代碼，從而產(chǎn)生重復(fù)碼；以及異或運算電路，其對比第一偽噪聲碼推遲一段時間來提供的偽噪 聲碼和所述重復(fù)碼進行異或運算，并將獲得的結(jié)果作為所述第二偽噪 聲碼輸出。
21、 如權(quán)利要求20所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述重復(fù)碼產(chǎn)生電路和所述異或運算電路集成在同一半導(dǎo)體集成電路 上。
22、 如權(quán)利要求20所述的擴展頻譜式雷達設(shè)備，其特征在于，所 述重復(fù)碼的時鐘頻率的二分之一等于所述第一偽噪聲碼的頻率的整數(shù) 分之一。
23、 ， 一種擴展頻譜式探測方法，其特征在于，包括 發(fā)送步驟，其將第一振蕩信號、第二振蕩信號、第一偽噪聲碼相互組合，進行擴展頻譜來產(chǎn)生擴展信號，并將該擴展信號作為探測用 電波發(fā)射；以及接收步驟，其將由物體反射來的探測用電波作為接收信號接收， 并利用第二偽噪聲碼即推遲一段時間來提供的所述第一偽噪聲碼和所 述第一振蕩信號來對所述接收信號進行逆擴展，從而產(chǎn)生中頻信號。
全文摘要
擴展頻譜式雷達設(shè)備(100)將第一振蕩信號、第二振蕩信號以及發(fā)送用偽噪聲碼相互組合，進行擴展頻譜來產(chǎn)生擴展信號，其中包括發(fā)送部(101)，其將擴展信號作為探測用電波發(fā)射；以及接收部(102)，其將由物體反射來的探測用電波作為接收信號接收，并利用接收用偽噪聲碼即推遲一段時間來提供的發(fā)送用偽噪聲碼和第一振蕩信號來對接收信號進行逆擴展，從而產(chǎn)生中頻信號。
文檔編號G01S13/32GK101151551SQ200680010220
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者福田健志 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社