DE10027064A1

DE10027064A1 - Doppler-Impulsradarsystem

Info

Publication number: DE10027064A1
Application number: DE10027064A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kawakami; Hiroshi Ikematsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-04-26
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2000338233A; US6362777B1; DE10027064B4; JP3759333B2

Abstract

Eine Doppler-Impulsradarvorrichtung ist so ausgebildet, daß ein Ausgangssignal eines Oszillators (1) durch einen Verteiler (2) geteilt wird und ein Ein/Aus-Schalter (8) zum Erzeugen von Impulsen mit einem Zwischenfrequenz-Eingang eines ersten harmonischen Mischers (3) gekoppelt ist, um die Genauigkeit der Messung eines Abstands und einer Geschwindigkeit zu verbessern.

Description

Die vorliegende bezieht sich allgemein auf eine Dopp ler-Impulsradarvorrichtung, welche eine Impulswelle ausgibt, eine reflektierte Radiowelle empfängt und den Abstand zu und/oder die Geschwindigkeit eines Zielobjekts, das die reflektierte Welle erzeugt, mißt auf der Grundlage der Frequenzdifferenz zwischen der Impulswelle und der reflektierten Welle, das heißt auf der Grundlage eines eine Schwebungsfrequenzkompo nente enthaltenden Basisbandsignals. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf Verbesserungen der Er fassungsgenauigkeit einer Doppler-Millimeterwellenim puls-Radarvorrichtung, die in einem mobilen Objekt, wie einem Automobil, installiert ist, für die Verwen dung einer Impulswelle in einem Millimeterband, um den Abstand zu oder eine relative Geschwindigkeit von einem Zielobjekt, wie einer Person, einem Automobil oder einem Hindernis, um das mobile Objekt zu erfas sen.

Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer bekannten Doppler-Impulsradarvorrichtung oder Doppler-FM- Impulsradarvorrichtung, die in einem Automobil in stalliert ist. In Fig. 7 bezeichnend die Bezugszahl 1 einen Oszillator zum Ausgeben eines Hochfrequenzsig nals entsprechend einer voreingestellten Spannung; 16 bezeichnet einen ersten Schalter, der direkt mit ei nem Ausgang des Oszillators verbunden ist und zwi schen Ausgängen des Hochfrequenzsignals umschaltet; 4 bezeichnet einen Übertragungsverstärker, der eine der Ausgangsbestimmungen des Schalters 16 bildet und das Hochfrequenzsignal verstärkt; 5 bezeichnet eine An tenne, 6 bezeichnet einen Empfangsverstärker zum Aus geben eines empfangenen Signals; 9 bezeichnet einen zweiten harmonischen Mischer, der die andere Aus gangsbestimmung des Schalters 16 bildet und ein Ba sisbandsignal entsprechend der Differenz zwischen der Frequenz des empfangenen Signals und der des Hochfre quenzsignals ausgibt; 10 bezeichnet einen Signalver arbeitungsteil zum Steuern der voreingestellten Span nung für den Oszillator 1 und zum Messen des Abstands zu und/oder der Geschwindigkeit von einem die reflek tierte Radiowelle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen zweiten Schalter zum selektiven Ver binden des Übertragungsverstärkers 4 oder des Emp fangsverstärkers 6 mit der Antenne 5.

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise der bekannten Vorrichtung.

Der. Signalverarbeitungsteil 10 gibt eine voreinge stellte Spannung entsprechend einer vorbestimmten Os zillationsfrequenz zu dem Oszillator 1 aus, so daß der Oszillator ein Hochfrequenzsignal entsprechend der voreingestellten Spannung ausgibt. Wenn der erste Schalter 16 und der zweite Schalter 17 so betätigt sind, daß der Übertragungsverstärker 4 in diesem Zu stand ausgewählt ist, wird eine Impulswelle auf der Grundlage des verstärkten Hochfrequenzsignals von der Antenne 5 ausgegeben, während der Übertragungsver stärker 4 ausgewählt bleibt.

Wenn der erste Schalter 16 und der zweite Schalter 17 so betätigt sind, daß der Empfangsverstärker 6 ausge wählt ist, wird ein Signal, das von einer von der An tenne 5 empfangenen Radiowelle, zum Beispiel der durch ein Zielobjekt der Impulswelle reflektierte Ra diowelle, abgeleitet ist, in den Empfangsverstärker 6 eingegeben. Der zweite harmonische Mischer 9 mischt das Hochfrequenzsignal mit dem Ausgangssignal des Empfangsverstärkers 6, um ein Basisbandsignal zu er zeugen. Der Signalverarbeitungsteil 10 mißt den Ab stand und/oder die Geschwindigkeit von dem die re flektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage von Wellenformen von Schwebungsfrequenzkom ponenten, die in Basisbandsignalen enthalten sind, welche in einer Vielzahl von Erfassungsprozessen er halten wurden.

Die Fig. 8A-8E sind Wellenformdiagramme, die in einer Doppler-Impulsvorrichtung nach dem Stand der Technik erzeugt werden. Fig. 8A zeigt ein Hochfre quenzsignal in einem Millimeterband, das von dem Os zillator 1 ausgegeben wird; Fig. 8B ist ein Signal, das von dem Übertragungsverstärker 4 auf ausgegeben wird; Fig. 8C zeigt ein lokal erzeugtes Signal, das von dem ersten Schalter 16 zu dem zweiten harmoni schen Mischer 9 ausgegeben wird; Fig. 8D zeigt ein empfangenes Signal, das von dem Empfangsverstärker 6 zu dem zweiten harmonischen Mischer 9 ausgegeben wird; und 8E zeigt ein Basisbandsignal (Videosignal), das von dem zweiten harmonischen Mischer 9 zu dem Si gnalverarbeitungsteil 10 ausgegeben wird.

Die Fig. 9A und 9B illustrieren das Prinzip der Mes sung eines Abstands und einer Geschwindigkeit gemäß der Doppler-Impulsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Gemäß den Fig. 9A und 9B ist die Zeit hori zontal aufgetragen und die Frequenz ist vertikal auf getragen. Die Kurve d zeigt eine Wellenform eines ausgesandten Signals; die Kurve e zeigt eine Wellen form eines empfangenen Signals; und die Kurve f zeigt eine Wellenform der Videosignalfrequenz, die erzeugt wird, wenn die Frequenz des in Fig. 8E gezeigten Ba sisbandsignals (Videosignals) auf der Zeitachse auf getragen wird. ΔF zeigt eine Modulationsfrequenzkom ponente der Impulswelle (das in Fig. 8B gezeigte ge sendete Signal) an, und Fb zeigt eine Frequenzkompo nente des Basisbandsignals (Videosignals) an, die als Schwebungsfrequenzkomponente bezeichnet wird.

Durch Wiederholung von Messungen der Impulswellen während einer Periode eines Blockes einer vorbestimm ten Anzahl von Impulsen des Hochfrequenzsignals (Im pulswellen) werden Daten der Kurve f während einer Periode des Blockes erhalten. Auf der Grundlage einer Wellenform der Kurve kann das Signalverarbeitungsteil 10 den Abstand zu und die Geschwindigkeit von dem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt messen.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das eine Doppler- Impulsradarvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt, bei welcher eine Verbesserung erfolgte. Diese Vorrichtung ist beispielsweise im "IEEE MTT-S digest, Seiten 227-230 (1998)" und in "European Microwave Conference Amsterdam, Seiten 619-629 und 630-635 (1998)" offenbart. In Fig. 10 bezeichnet die Zahl 18 einen Frequenzvervielfacher, der zwischen dem ersten Schalter und dem Übertragungsverstärker angeordnet ist. Mit dieser Konstruktion kann die Oszillations frequenz des Oszillators 1 die Hälfte von der Aus gangsfrequenz sein, was insbesondere nützlich ist, wenn ein Hochfrequenzsignal in einem Millimeterband verwendet wird.

Bei der vorbeschriebenen Ausbildung der Doppler-Im pulsradarvorrichtung nach dem Stand der Technik vari iert die Lastimpedanz des Oszillators 1, um einen vorübergehenden offenen Zustand zu erzeugen, wenn der Schalter 16 zur Umschaltung betätigt wird. Als ein Ergebnis dieser Veränderung der Last verändert sich die Oszillationsfrequenz des Oszillators 1. Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der La stimpedanz des Oszillators 1 und der Oszillationsfre quenz unter der Bedingung einer konstanten voreinge stellten Spannung zeigt. In Fig. 11 ist die Lastimpe danz horizontal aufgetragen und die Oszillationsfre quenz ist vertikal aufgetragen. Fig. 11 zeigt, wenn sich die Lastimpedanz des Oszillators 1 verändert, beispielsweise von 50 Ω in einen Pegel eines vorüber gehend offenen Zustands, eine derartige Laständerung bewirkt, das sich die Oszillationsfrequenz des Oszil lators 1 beträchtlich ändert.

Als eine Folge hiervon ist eine Veränderung der Os zillationsfrequenz, die sich aus dem Umschalten er gibt, in der Impulswelle enthalten, so daß sich die Schwebungsfrequenzkomponente, die an jedem Punkt ent lang der Zeitlinie erhalten wird, verändert. Dies führt zu einer Störung der Wellenform der Schwebungs frequenzkomponente, die durch mehrere Messungen er halten wurde. Somit kann die Genauigkeit der Messung des Abstands und der Geschwindigkeit nicht über einen bestimmten Pegel hinaus verbessert werden.

Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, eine Doppler-Impulsradarvorrichtung zu schaf fen, bei welcher das vorgenannte Problem beseitigt ist. Genauer gesagt, besteht die Aufgabe der vorlie genden Erfindung darin, eine Doppler-Impulsradarvor richtung zu schaffen, bei welcher die Lastimpedanz Veränderung des Oszillators geeignet gesteuert wird, so daß der Abstand zu und/oder die Geschwindigkeit von einem Zielobjekt mit hoher Genauigkeit, die beim Stand der Technik nicht erreicht wird, gemessen wer den kann.

Die vorgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Dopp ler-Impulsradarvorrichtung, welche aufweist: eine An tenne, eine Oszillator zur Ausgabe eines Hochfre quenzsignals entsprechend einer voreingestellten Spannung; einen Verteiler, der mit einem Ausgang des Oszillators so verbunden ist, daß er das Hochfre quenzsignal in ein erstes verteiltes Signal und ein zweites verteiltes Signal teilt; einen ersten Mi scher, dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das erste verteilte Signal zugeführt wird und der ein gesendetes Signal mit der zweifachen Frequenz von der des ersten verteilten Signals bei Anlegen einer Gleichspannung an dem zweiten Eingangsanschluß aus gibt; eine Sende- und Empfangseinheit zur Ausgabe ei ner Impulswelle in Abhängigkeit von dem gesendeten Signal über die Antenne und zur Ausgabe eines empfan genen Signals basierend auf der entsprechenden re flektierten Welle, die von der Antenne empfangen wur de; einen zweiten harmonischen Mischer, dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Eingangsanschluß das emp fangene Signal zugeführt werden und der ein Basis bandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfangenen Signals ausgibt; und eine Signalverarbeitungseinheit, die die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator ausgibt, die Gleichspan nung zu dem ersten harmonischen Mischer ausgibt und dem Abstand zu und/oder die Geschwindigkeit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt.

Die vorgenannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Doppler-Impulsradarvorrichtung, welche aufweist: eine Antenne; einen Oszillator zur Ausgabe eines Hochfre quenzsignals entsprechend einer voreingestellten Spannung; einen Verteiler, der mit einem Ausgang des Oszillators so verbunden ist, daß das Hochfrequenzsi gnal in ein erstes verteiltes Signal und ein zweites verteiltes Signal aufgeteilt wird; einen Multiplizie rer zum Empfangen des ersten verteilten Signals und zum Ausgeben eines Sendesignals mit der zweifachen Frequenz von der des ersten verteilte Signals; eine Sende- und Empfangseinheit zur Ausgabe einer Impuls welle in Abhängigkeit von dem gesendeten Signal über die Antenne und zum Ausgeben eines empfangenen Si gnals auf der Grundlage der entsprechenden reflek tierten Welle, die von der Antenne empfangen wurde; einen zweiten harmonischen Mischer, dem an dem einen seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Eingangsanschluß das emp fangene Signal zugeführt werden und der ein Basis bandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfangenen Signals ausgibt; und eine Signalverarbeitungseinheit, welche die voreingestell te Spannung zu dem Oszillator ausgibt und den Abstand zu und/oder die Geschwindigkeit von einem die reflek tierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt.

Die Sendeeinheit kann aufweisen: einen Übertragungs verstärker zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Zuführen des selben zu der Antenne; einen Emp fangsverstärker zum Verstärken eines Signals, das von der von der Antenne empfangenen reflektierten Welle abgeleitet ist, und zum Ausgeben des entsprechenden empfangenen Signals; und einen Schalter zum selekti ven Verbinden des Übertragungsverstärkers oder des Empfangsverstärkers mit der Antenne, wobei die Si gnalverarbeitungseinheit die Betätigung des Schalters steuert.

Die Sende- und Empfangseinheit kann aufweisen: einen Übertragungsverstärker zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Zuführen des selben zu der Antenne; einen Empfangsverstärker zum Verstärken eines Si gnals, das von der von der Antenne empfangenen re flektierten Welle abgeleitet ist, und zum Ausgeben des entsprechenden empfangenen Signals; und einen Zirkulator zum wahlweisen Verbinden des Übertragungs verstärkers oder des Empfangsverstärkers mit der An tenne.

Die Sende- und Empfangseinheit kann aufweisen: einen Verstärker zum Verstärken eines Eingangssignals; ei nen mit einem Eingang des Verstärkers verbundenen und zwei Eingangsanschlüsse aufweisenden Schalter, wobei einer der Eingangsanschlüsse das gesendete Signal empfängt; einen mit einem Ausgang des Verstärkers verbundenen und zwei Ausgangsanschlüssen aufweisenden Schalter, wobei einer der Ausgangsanschlüsse mit dem zweiten harmonischen Mischer verbunden ist; und einen Zirkulator, der mit dem anderen Ausgangsanschluß des Schalters mit zwei Ausgängen und dem anderen Ein gangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen und der Antenne verbunden ist und selektiv die Antenne entweder mit dem anderen Ausgangsanschluß des Schal ters mit zwei Ausgängen oder dem anderen Eingangsan schluß des Schalters mit zwei Eingängen verbindet, wobei die Signalverarbeitungseinheit die Betätigung des Schalters mit zwei Eingängen und des Schalters mit zwei Ausgängen steuert.

Die Signalverarbeitungseinheit kann die voreinge stellte Spannung für den Oszillator zeitabhängig ver ändern, so daß der Oszillator ein frequenzmoduliertes Hochfrequenzsignal ausgibt, dessen Frequenz sich in Übereinstimmung mit der voreingestellten Spannung verändert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Fi guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Doppler-Impulsradar vorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel, die eine Impulswelle in einem Millimeterband verwendet;

Fig. 2A-2E Wellenformdiagramme, die von der Dopp ler-Impulsradarvorrichtung gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel erzeugt werden;

Fig. 3A und 3B Illustrationen des Prinzips der Dopp ler-Impulsradarvorrichtung nach dem ersten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Doppler-Impulsradar vorrichtung, die eine Impulswelle im Millimeterband verwendet, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Doppler-Impulsradar vorrichtung, die eine Impulswelle in einem Millime terband verwendet, gemäß einem dritten Ausführungs beispiel;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Doppler-Impulsradar vorrichtung, welche eine Impulswelle im Millimeter band verwendet gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer bekannten Doppler- Impulsradarvorrichtung oder Doppler-FM-Impulsradar vorrichtung, die in einem Automobil installiert ist;

Fig. 8A-8E Wellenformdiagramme, die in einer Dopp ler-Impulsradarvorrichtung nach dem Stand der Technik erzeugt werden;

Fign, 9A und 9B Illustrationen des Prinzips der Mes sung des Abstands und der Geschwindigkeit bei der be kannten Doppler-Impulsradarvorrichtung;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer bekannten Doppler- Impulsradarvorrichtung, bei welcher eine Verbesserung durchgeführt ist; und

Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Lastimpedanz des Oszillators 1 und der Oszillations frequenz unter der Bedingung einer konstanten vorein gestellten Spannung wiedergibt.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das die Ausbildung einer Doppler-Impulsradarvorrichtung gemäß einem er sten Ausführungsbeispiel zeigt, welche eine Impuls welle in einem Millimeterband verwendet. Die Doppler- Impulsradarvorrichtung ist in einem mobilen Gegen stand wie einem Fahrzeug installiert und wird verwen det, um den Anstand zu und/oder die relative Ge schwindigkeit von einem Zielobjekt wie einer Person, einem Fahrzeug oder einem Hindernis um den mobilen Gegenstand herum zu erfassen. In Fig. 1 bezeichnet die Zahl 1 einen Oszillator zur Ausgabe eines Hoch frequenzsignals entsprechend einer voreingestellten Spannung; 2 bezeichnet einen Verteiler, der mit einem Ausgang des Oszillators 1 verbunden ist und das Hoch frequenzsignal in ein erstes verteiltes Signal und ein zweites verteiltes Signal teilt; 3 bezeichnet ei nen ersten harmonischen Mischer (erster Mischer), den an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das erste verteilte Signal und an dem anderen Eingangsanschluß eine Gleichspannung so zugeführt werden, daß er ein gesendetes Signal mit der zweifachen Frequenz von der des ersten verteilten Signals ausgibt; 4 bezeichnet einen Übertragungsverstärker zum Verstärken des ge sendeten Signals; 5 bezeichnet eine Antenne zum Aus geben einer Impulswelle entsprechend dem verstärkten gesendeten Signal und zum Empfangen der von der Im pulswelle abgeleiteten reflektierten Welle; 6 be zeichnet einen Empfangsverstärker zum Verstärken ei nes von der reflektierten Welle abgeleiteten Signals und zum Ausgeben eines empfangenen Signals; 7 be zeichnet einen Schalter zum selektiven Verbinden des Übertragungsverstärkers 4 oder des Empfangsverstär kers 6 mit der Antenne 5. Die Bezugszahl 8 bezeichnet einen Ein/Aus-Schalter zum Einstellen der Dauer einer Gleichspannung, die an dem zweiten Eingangsanschluß des harmonischen Mischers 3 angelegt wird.

Die Bezugszahl 9 bezeichnet einen zweiten harmoni schen Mischer (2. Mischer), dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Eingangseinschluß das empfangene Signal so zugeführt werden, daß er ein von dem zweiten ver teilten Signal und dem empfangenen Signal abgeleite tes Basisbandsignal ausgibt; 10 bezeichnet ein Si gnalverarbeitungsteil zum Bestimmen einer voreinge stellten Spannung für den Oszillator 1, der Dauer der Ein-Periode des Ein/Aus-Schalters 8, für die zeitli che Steuerung des Schalters 7 und für die Messung des Abstands zu und/oder der Geschwindigkeit von dem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals. Ein Gattungsbegriff der Signalverarbeitungseinheit kann verwendet werden für die Bezugnahme auf die den Ein/Aus-Schalter 8 und das Signalverarbeitungsteil umfassende Kombination.

Es folgt nun eine Beschreibung der Arbeitsweise der Doppler-Impulsradarvorrichtung gemäß dem Ausführungs beispiel.

Das Signalverarbeitungsteil 10 gibt eine voreinge stellte Spannung entsprechend einer vorbestimmten Frequenz des Oszillators 1 so aus, daß der Oszillator 1 ein Hochfrequenzsignal entsprechend der voreinge stellten Spannung ausgibt. Der Verteiler 2 teilt das Hochfrequenzsignal in der erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal auf.

Das Signalverarbeitungsteil 10 bringt den Ein/Aus- Schalter 8 in einen Ein-Zustand, um die vorbestimmte Gleichspannung an den zweiten Eingangsanschluß des harmonischen Mischers 3 während des Ein-Zustands des Ein/Aus-Schalters 8 anzulegen. Während dieser Ein- Periode gibt der erste harmonische Mischer 3 ein ge sendetes Signal mit einer Millimeterbandfrequenz aus, die zweimal so groß ist wie die des ersten verteilten Signals. Der Übertragungsverstärker verstärkt das ge sendete Signal. Der Schalter 7 wird durch das Signal verarbeitungsteil 10 synchron mit dem Ein/Aus- Schalter 8 gesteuert. Der Schalter 7 verbindet den Übertragungsverstärker 4 mit der Antenne während der Ein-Periode des Ein/Aus-Schalters 8. Die Antenne 5 gibt die Impulswelle entsprechend dem verstärkten ge sendeten Signal in Blöcken aus, wobei jeder Block so lange wie die Ein-Periode andauert.

Wenn Ein/Aus-Schalter 8 in den Aus-Zustand gesetzt ist, verbindet der Schalter 7 synchron den Empfangs verstärker 6 mit der Antenne 5. In diesem Zustand wird eine von der Antenne 5 empfangene Radiowelle, zum Beispiel die von einem Zielobjekt der Impulswelle reflektierte Radiowelle in den Empfangsverstärker 6 eingegeben. Der Empfangsverstärker 6 verstärkt das eintreffende Signal in der Weise, daß das entspre chende empfangene Signal ausgegeben wird. Da das von dem von dem zweiten Verteiler 2 ausgegebene zweite verteilte Signal an den ersten Eingangsanschluß des zweiten harmonischen Mischers 9 eingegeben wird, mischt der zweite harmonische Mischer 9 das empfange ne Signal mit dem zweiten verteilten Signal in Abhän gigkeit von dem Ausgang des empfangenen Signals von dem Empfangsverstärker 6. Der zweite harmonische Mi scher 9 gibt dann ein Basisbandsignal aus. Auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt das Signalverar beitungsteil 10 den Abstand zu/oder die Geschwindig keit von einem Zielobjekt, das die reflektierte Welle erzeugt.

Der erste harmonische Mischer 3 bei dem ersten Aus führungsbeispiel wird als ein Mischer für eine gerad zahlige Harmonische bezeichnet zum Mischen einer Wel le eines lokalen Oszillators (LO) und eines Zwischen frequenz(IF)-Signals, um die Summenfrequenzkomponente auszugeben, die von der zweiten Harmonischen des LO- Signals und dem IF-Signal abgeleitet ist. Wenn das IF-Signal aus einer Gleichstromkomponente zusammenge setzt ist, hat die von dem Mischer für eine geradzah lige harmonische ausgegebene Frequenzkomponente eine Frequenz, die zweimal so groß ist wie die der LO- Welle. Wenn das IF-Signal nicht gemischt ist, wird die Biharmonische Frequenzkomponente der LO-Welle nicht ausgegeben. Im Gegensatz hierzu wird, wenn das IF-Signal nicht in einem Mischer für die Grundharmo nische gemischt wird, das LO-Signal so zu dem Ausgang abgeleitet, das die Impulswelle mit einem ausreichen den Ein/Aus-Verhältnis nicht erzeugt werden kann.

Die Fign, 2A-2E zeigen Wellenformdiagramme, die von der Doppler-Impulsradarvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt werden. Fig. 2A ist ein Diagramm des von dem Oszillator 1 ausgegebenen Hoch frequenzsignals; Fig. 2B ist ein Diagramm des von dem Übertragungsverstärkers 4 ausgegebenen gesendeten Si gnals mit einer Millimeterbandfrequenz; Fig. 2C ist ein Diagramm des von dem Verteiler 2 zu dem zweiten harmonischen Mischer 9 ausgegebenen zweiten verteil ten Signals (alternativ bezeichnet als lokal erzeug tes Signal); Fig. 2D ist ein Diagramm des von dem Empfangsverstärker 6 zu dem zweiten harmonischen Mi scher 9 ausgegebenen empfangenen Signals; und Fig. 2E ist ein Diagramm des von dem zweiten harmonischen Mi scher 9 zu dem Signalverarbeitungsteil 10 ausgegebe nen Basisbandsignals (Videosignals).

Die Fig. 3A und 3B sind Illustrationen für das Prin zip der Doppler-Impulsradarvorrichtung nach dem er sten Ausführungsbeispiel. In den Fig. 3A und 3B sind die Zeit horizontal und die Frequenz vertikal aufge tragen. Die Kurve a zeigt eine Wellenform des gesen deten Signals an, das durch Austragen der Frequenz der Impulswelle (gesendetes Signal (b)), die zu rele vanten Zeitpunkten ausgegeben wurde, auf der Zeitach se erhalten wurde; die Kurve b zeigt eine Wellenform des empfangenen Signals an, die durch Auftragen der Frequenz der reflektierten Welle, die von der Impuls welle abgeleitet wurde und zu relevanten Zeitpunkten eintrifft, auf der Zeitachse erhalten wurde; und Kur ve c zeigt eine Wellenform des Videosignals an, die durch Auftrage der Frequenz des Basisbandsignals (Vi deosignal), das von dem zweiten harmonischen Mischer 9 ausgegeben wurde, zu relevanten Zeitpunkten auf der Zeitachse erhalten wurde. ΔF zeigt eine Modulations frequenzkomponente der Impulswelle (des gesendeten Signals (b)) an, und Fb zeigt eine Schwebungsfre quenzkomponente des Basisbandsignals (Videosignal (e)) an. Um die Illustration zu vereinfachen, Zeigen Fig. 3A und 3B Wellenformen mit der relativen Ge schwindigkeit 0.

Wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, verändert sich die Frequenz des von dem Oszillator 1 ausgegebe nen Hochfrequenzsignals, welche die der Impulswelle induziert, mit der Zeit, so daß die Frequenz der Im pulswelle sich innerhalb einer Periode eines Blockes einer vorbeschriebenen Anzahl von Impulsen verändert. Durch Betätigen des Ein/Aus-Schalters 8 mit hoher Ge schwindigkeit wird das Basisbandsignal (Videosignal) (e) erhalten, das zu relevanten Zeitpunkten den die Schwebungsfrequenzkomponente enthält, die aus der Differenz zwischen dem gesendeten Signal (Hochfre quenzsignal) und dem empfangenen Signal abgeleitet ist. Durch Wiederholung der Messungen während einer Periode des Blockes des Hochfrequenzsignals (Impuls welle) werden Daten für eine Periode der Kurve c er halten. Eine derartige Frequenzmodulation (FM) des von dem Oszillator 1 ausgegebenen Hochfrequenzsignals in einer Reihe von Blöcken kann erhalten werden durch zeitliche Veränderung der voreingestellten Spannung, die von dem Signalverarbeitungsteil 10 zu dem Oszil lator 1 geliefert wird.

Wenn der Abstand zu dem Zielobjekt zunimmt, wird die Verzögerung der reflektierten Welle vergrößert. Folg lich verändert sich die Kurve c derart, daß die Schwebungsfrequenzkomponente zunimmt. Weiterhin ver ändert sich die Kurve c so, daß sie eine kürzere Zeitperiode enthält, die durch eine konstante Schwe bungsfrequenzkomponente charakterisiert ist. Wenn die Geschwindigkeitsdifferenz mit bezug auf das Zielob jekt zunimmt, dann wird die Dopplerverschiebung grö ßer. Dies verkürzt das Intervall zwischen den Kurven b und a derart, daß die Kurve c so verändert wird, daß die Schwebungsfrequenzkomponente abnimmt. Somit ist das Signalverarbeitungsteil 10 in der Lage, den Abstand zu und die Geschwindigkeit von einem die re flektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage der Wellenform der Kurve c zu messen. Es ist festzustellen, daß das empfangene Signal um das doppelte der Übertragungszeit entsprechend dem An stand zu dem Zielobjekt verzögert ist. Wenn die Dopp ler-Radarvorrichtung als ein Doppler-Impulsradar ver wendet wird, wird eine Frequenzmodulation des Oszil lators 1 nicht durchgeführt. Statt dessen wird nur eine Impulsmodulation im Sendesystem durchgeführt. Das Zielobjekt wird durch das impulsmodulierte Signal so bestrahlt, daß der relative Abstand zu dem Zielob jekt berechnet wird auf der Grundlage der Zeit der Ankunft eines von der reflektierten Welle abgeleite ten Signals. Die relative Geschwindigkeit ist bekannt durch eine Veränderung des relativen Abstands entlang der Zeitlinie.

Wie beschrieben wurde, umfaßt gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel die Sende- und Empfangseinheit den Übertragungsverstärker 4 zum Verstärken des gesende ten Signals und zum Liefern des selben zu der Antenne 5, den Empfangsverstärker 6 zum Verstärken des von der durch die Antenne 5 empfangenen reflektierten Welle abgeleiteten Signals und zum Ausgeben des emp fangenen Signals, und den Schalter 7 zum wahlweisen Verbinden des Übertragungsverstärkers 4 oder des Emp fangsverstärkers 6 mit der Antenne 5. Diese Konstruk tion ergibt den Vorteil, daß die Impulswelle nur durch den Steuervorgang des Schalters 7 mittels des Signalverarbeitungsteils 10 von der Sende- und Empf gangseinheit ausgegeben wird.

In weiterer Übereinstimmung mit dem ersten Ausfüh rungsbeispiel weist die Vorrichtung auf: die Antenne 5; den Oszillator 1 zur Ausgabe eines Hochfrequenzsi gnals entsprechend einer voreingestellten Spannung; den Verteiler 2, der mit einem Ausgang des Oszilla tors 1 so verbunden ist, daß er das Hochfrequenzsig nal in das erste verteilte Signal und zweite verteil te Signal teilt; den ersten harmonischen Mischer 3, den an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das erste verteilte Signal zugeführt wird und der ein gesende tes Signal mit der zweifachen Frequenz von der des ersten verteilten Signals bei Anlegen einer Gleich spannung an dem anderen Eingangseinschluß ausgibt; die Sende- und Empfangseinheit zum Ausgeben einer Im pulswelle entsprechend dem gesendeten Signal über die Antenne 5 und zur Ausnahme der von der Antenne 5 emp fangenen entsprechenden reflektierten Welle, um ein empfangenes Signal auszugeben; den zweiten harmoni schen Mischer 9, dem an dem einen seiner zwei Ein gangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Eingangsanschluß das empfangene Signal zugeführt werden und der ein Basisbandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des emp fangenen Signals ausgibt; und das Signalverarbei tungsteil 10, das die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator 1 ausgibt, das die Gleichspannung zu dem ersten harmonischen Mischer 3 ausgibt und das den Ab stand zu und/oder die Geschwindigkeit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt. Bei dieser Aus bildung ist der Oszillator 1 direkt mit dem Verteiler 2 so verbunden, daß das von dem Oszillator 1 ausgege bene Hochfrequenzsignal in das erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal ohne Umschaltung ge teilt wird.

In weiterer Übereinstimmung mit dieser Konstruktion kann die Impulswelle von der Sende- und Empfangsein heit ausgegeben werden durch Steuern der Dauer der Ausgabe der Impulswelle durch den Schalter 7 in Ab hängigkeit von dem gesendeten Signal und durch Steu ern der Dauer der Eingabe der Gleichspannung in den ersten harmonischen Mischer 3 durch Ein/Aus-Schalter 8. Obgleich der Ein/Aus-Schalter und der Schalter 7 bei der vorgenannten Steuerung verwendet werden, ist sichergestellt, daß der Oszillator 1 von den Schal tern 7 und 8 isoliert ist, indem der erste harmoni sche Mischer 3 und der Verteiler 2 zwischen dem Os zillator 1 und den Schaltern 7, 8 angeordnet werden. Daher wird eine Veränderung der Lastimpedanz des Os zillators 1 durch den Schaltvorgang der Schalter 7 und 8 angemessen gesteuert.

Die Lastimpedanz des Oszillators 1 bleibt durch den Schaltvorgang unbeeinflußt. Selbst wenn die Schalter 7 und 8 vorübergehend in den offenen Zustand gebracht sind, verändert sich die Oszillationsfrequenz nicht. Beim Stand der Technik ist eine sich aus dem Umschal ten ergebende Veränderung der Oszillationsfrequenz in der Impulswelle enthalten, wodurch bewirkt wird, daß sich die Schwebungsfrequenzkomponente zu relevanten Zeitpunkten verändert. Dies führt dazu, daß die Wel lenform der durch mehrere Messungen erhaltenen Schwe bungsfrequenzkomponente gestört ist. Daher kann die Genauigkeit der Messung des Abstands und der Ge schwindigkeit nicht über einen bestimmten Pegel hin aus verbessert werden. Gemäß dem ersten Ausführungs beispiel wird jedoch eine derartige Störung der Wel lenform der Schwebungsfrequenzkomponente eliminiert. Die Genauigkeit der Messung des Abstands zu und der Geschwindigkeit von einem Zielobjekt wird Verwendung der Impulswelle über den Pegel, der beim Stand der Technik erreichbar ist, hinaus verbessert.

Der mit dem Oszillator 1 verbundene Schalter nach dem Stand der Technik sollte für die Verwendung im Hoch frequenzbereich ausgebildet sein. Ein derartiger Schalter für ein Millimeterband muß durch ein übermä ßig teures Mirkowellenelement einer monolitischen in tegrierten Schaltung (MMIC) realisiert werden. Das erste Ausführungsbeispiel ersetzt den Schalter nach dem Stand der Technik durch eine passive Schaltung, die durch den Verteiler 2 verkörpert wird. Somit kann die Vorrichtung auf einem relativ preisgünstigen Sub strat hergestellt werden, so daß die Herstellungsko sten herabgesetzt werden.

In weiterer Übereinstimmung mit dem ersten Ausfüh rungsbeispiel verändert der Signalverarbeitungsteil 10 die voreingestellte Spannung für den Oszillator 1 während der Zeit. Demgemäß gibt der Oszillator 1 das frequenzmodulierte Hochfrequenzsignal aus, dessen Frequenz sich in Übereinstimmung mit der vorbestimm ten Spannung ändert. Daher kann die Vorrichtung als ein frequenzmodulierter Impulsradar verwendet werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, daß die Konstruktion einer Doppler-Impulsradarvorrichtung zeigt, die eine Millimeterband-Impulswelle verwendet, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 11 einen Zirkulator für die selektive Verbindung des Übertra gungsverstärkers 4 oder des Empfängerverstärkers 6 mit der Antenne 5. Die übrigen Aspekte der Konstruk tion sind die selben wie die entsprechenden Aspekte des ersten Ausführungsbeispiels, und auf deren Be schreibung wird verzichtet.

Es wird nun eine Beschreibung der Arbeitsweise nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gegeben.

Der Zirkulator 11 verbindet abwechselnd den Übertra gungsverstärker 4 und den Empfangsverstärker mit der Antenne 5. Das Signalverarbeitungsteil 10 steuert den Ein/Aus-Schalter 8, um ihn in den Ein-Zustand zu bringen, während der Zirkulator 11 den Übertragungs verstärker 4 mit der Antenne 5 verbindet. Hierdurch wird ein gesendetes Signal mit der doppelten Frequenz der Ausgangsfrequenz des Oszillators 1 über den Über tragungsverstärker und den Zirkulator 11 in die An tenne 5 eingegeben. Abhängig hiervon gibt die Antenne 5 eine Impulswelle entsprechend dem gesendeten Signal aus.

Wenn die von der Impulswelle abgeleitete reflektierte Welle in die Antenne 5 eingegeben wird, während der Zirkulator den Empfangsverstärker 6 mit der Antenne 5 verbindet, verstärkt der Empfangsverstärker 6 ein eintreffendes Signal und gibt ein entsprechendes emp fangenes Signal aus. Auf der Grundlage des empfange nen Signals werden der Abstand zu und/oder die Ge schwindigkeit von einem die reflektierte Welle erzeu genden Zielobjekt gemessen. Die anderen Aspekte der Arbeitsweise gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die selben wie die entsprechenden Aspekte des ersten Ausführungsbeispiels und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.

Wie vorstehend beschrieben ist, weist gemäß den zwei ten Ausführungsbeispiel die Sende- und Empfangsein heit auf: den Übertragungsverstärker 4 zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Liefern des verstärk ten Signals zu der Antenne 5; den Empfangsverstärker 6 zum Verstärken des von der durch die Antenne 5 emp fangenen reflektierten Welle abgeleiteten Signals, um das entsprechende empfangene Signal auszugeben; und den Zirkulator 11 zur selektiven Verbindung des Über tragungsverstärkers 4 oder des Empfangsverstärkers 6 mit der Antenne 5. Somit kann die Impulswelle von der Sende- und Empfangseinheit durch Betätigen des Zirku lators 11 ausgegeben werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das die Konstruktion einer Doppler-Impulsradarvorrichtung gemäß dem drit ten Ausführungsbeispiel zeigt, welche eine Impulswel le in einem Millimeterband verwendet. In Fig. 5 be zeichnet die Bezugszahl 12 einen Verstärker zum Ver stärken eines eintreffenden Signals; 13 zeigt einen Schalter mit zwei Eingängen an, der mit einem Eingang des Verstärkers 12 verbunden und zwei Eingangsan schlüsse aufweist, von denen der eine mit dem harmo nischen Mischer 3 und der andere mit dem Zirkulator 11 verbunden sind; 14 zeigt einen Schalter mit zwei Ausgängen an, der mit einem Ausgang des Verstärkers 12 verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse auf weist, von denen der eine mit dem zweiten harmoni schen Mischer 9 und der andere mit dem Zirkulator 11 verbunden sind. Der Schalter 13 mit zwei Eingängen und der Schalter 14 mit zwei Ausgängen werden von dem Signalverarbeitungsteil 10 mit relevanten Schaltsteu ersignalen beliefert. Die anderen Aspekte des dritten Ausführungsbeispiels sind die selben wie die entspre chenden Aspekte des zweiten Ausführungsbeispiels und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.

Es wird eine Beschreibung der Arbeitsweise nach dem dritten Ausführungsbeispiel gegeben.

Während der Zirkulator 11 den Schalter 14 mit zwei Ausgängen mit der Antenne 5 verbindet, verbindet das Signalverarbeitungsteil 10 den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit den ersten harmonischen Mischer 3 und verbindet den Schalter 14 mit zwei Ausgängen mit dem Zirkulator 11. Das gesendete Signal, dessen Frequenz durch den ersten harmonischen Mischer 3 in eine Fre quenz umgewandelt wurde, die das zweifache der Aus gangsfrequenz des Oszillators 1 ist, wird über den Schalter 13 mit zwei Eingängen, den Verstärker 12, den Schalter 14 mit zwei Ausgängen und den Zirkulator 13 in die Antenne 5 eingegeben. Die Antenne 5 gibt die Impulswelle entsprechend dem gesendeten Signal aus.

Während der Zirkulator 11 den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit der Antenne 5 verbindet, verbindet das Signalverarbeitungsteil 10 den Schalter 14 mit zwei Ausgängen mit dem zweiten harmonischen Mischer 9 und verbindet den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit dem Zirkulator 11. Wenn die von der Impulswelle abgelei tete reflektierte Welle in die Antenne 5 eingegeben wird, während der Zirkulator 11 den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit der Antenne 5 verbindet, wird das empfangene Signal über den Zirkulator 11, den Schal ter 13 mit zwei Eingängen, den Verstärker 12 und den Schalter 14 mit zwei Ausgängen in den zweiten harmo nischen Mischer 9 eingegeben, so daß das Signalverar beitungsteil 10 den Abstand zu und/oder die Geschwin digkeit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt mißt. Die anderen Aspekte der Arbeitsweise gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind die selben wie die entsprechenden Aspekte des zweiten Ausfüh rungsbeispiels und auf ihre Beschreibung wird ver zichtet.

Wie vorstehend beschrieben wurde, weist die Vorrich tung nach dem dritten Ausführungsbeispiel auf: den Verstärker 12 zum Verstärken des Eingangssignals; den Schalter 13 mit zwei Eingängen, der mit dem Eingang des Verstärkers 12 verbunden ist und zwei Eingangsan schlüsse aufweist, von denen der eine das gesendete Signal empfängt; den Schalter 14 mit zwei Ausgängen, der mit dem Ausgang des Verstärkers 12 verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse hat, von denen der eine mit dem zweiten harmonischen Mischer 9 verbunden ist; und der Zirkulator 11, der mit dem anderen Ausgangs anschluß des Schalters 14 mit zwei Ausgängen, dem an deren Eingangsanschluß des Schalters 13 mit zwei Ein gängen und der Antenne 5 verbunden ist und selektiv die Antenne 5 mit dem anderen Ausgangsanschluß des Schalters 14 mit zwei Ausgängen oder dem anderen Ein gangsanschluß des Schalters 13 mit zwei Eingängen verbindet. Diese Konstruktion ergibt den Vorteil, daß die Impulswelle von der Antenne 5 lediglich durch Steuern der Arbeitsweise sowohl des Schalters 13 mit zwei Eingängen als auch des Schalters 14 mit zwei Ausgängen mittels des Signalverarbeitungsteils 10 ausgegeben wird.

Ein anderer Vorteil besteht darin, daß der einzige Verstärker 12 verwendet wird, um das gesendete Signal und das empfangene Signal zu verstärken.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das die Konstruktion einer Doppler-Impulsradarvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine Millimeterband-Impulswelle verwendet. In Fig. 6 bezeichnet die Bezugszahl 15 einen Multipli zierer zum Empfangen des ersten verteilten Signals und zum Ausgeben eines gesendeten Signals mit einer Frequenz, die doppelt so groß wie die des ersten ver teilten Signals ist. Die anderen Aspekte der Kon struktion sind die selben wie die entsprechenden Aspekte des dritten Ausführungsbeispiels und auf de ren Beschreibung wird verzichtet.

Es wird nun eine Beschreibung der Arbeitsweise gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel gegeben.

Während der Zirkulator 11 den Schalter 14 mit zwei Ausgängen mit der Antenne 5 verbindet, verbindet das Signalverarbeitungsteil 10 den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit dem ersten Multiplizierer 15 und ver bindet den Schalter 14 mit zwei Ausgängen mit dem Zirkulator 11. Das gesendete Signal, dessen Frequenz durch den Multiplizierer 15 in eine Frequenz umgewan delt wurde, die zweimal so groß ist wie die Ausgangs frequenz des Oszillators 1, wird über den Schalter 13 mit zwei Eingängen, den Verstärker 12, den Schalter 14 mit zwei Ausgängen und den Zirkulator 11 in die Antenne 5 eingegeben. Die Antenne 5 gibt die Impuls welle entsprechend dem gesendeten Signal aus.

Während der Zirkulator 11 den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit der Antenne 5 verbindet, verbindet das Signalverarbeitungsteil 10 den Schalter 14 mit zwei Ausgängen mit dem zweiten harmonischen Mischer 9 und verbindet den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit dem Zirkulator 11. Wenn die von der Impulswelle abgelei tete reflektierte Welle von der Antenne empfangen wird, während der Zirkulator 11 den Schalter 13 mit zwei Eingängen mit der Antenne 5 verbindet, wird das empfangene Signal über den Zirkulator 11, den Schal ter 13 mit zwei Eingängen, den Verstärker 12 und den Schalter 14 mit zwei Ausgängen in den zweiten harmo nischen Mischer 9 eingegeben, so daß das Signalverar beitungsteil 10 den Abstand zu und/oder die Geschwin digkeit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt mißt. Die anderen Aspekte der Arbeitsweise gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die selben wie die entsprechenden Aspekte des dritten Ausfüh rungsbeispiels und auf ihre Beschreibung wird ver zichtet.

Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weist die Vor richtung auf: die Antenne 5; den Oszillator 1 zur Ausgabe eines Hochfrequenzsignals entsprechend einer voreingestellten Spannung; den Verteiler 2, der mit einem Ausgang des Oszillators 1 so verbunden ist, daß der das Hochfrequenzsignal in das erste verteilte Si gnal und das zweite verteilte Signal teilte; den Mul tiplizierer 15 zum Empfang des ersten verteilten Si gnals und zur Ausgabe eines gesendeten Signals mit einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die des ersten verteilten Signals; die Sende- und Empfangs einheit zur Ausgabe einer Impulswelle entsprechend dem gesendeten Signal über die Antenne 5 und zur Auf nahme der von der Antenne 5 empfangenen entsprechen den reflektierten Welle, um das entsprechende empfan gene Signal auszugeben; den zweiten harmonischen Mi scher 9, dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Ein gangsanschluß das empfangene Signal zugeführt werden und der ein Basisbandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfangenen Si gnals aufgibt; und das Signalverarbeitungsteil 10, das die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator ausgibt und den Abstand zu und/oder die Geschwindig keit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt. Bei dieser Konstruktion wird der Oszillator 1 direkt mit dem Verteiler 2 so verbunden, daß das von dem Oszillator 1 ausgegebene Hochfrequenzsignal in das erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal ohne Umschaltung geteilt wird.

Diese Konstruktion ergibt den Vorteil, daß die Im pulswelle von der Sende- und Empfangseinheit ausgege ben wird durch Steuern der Dauer der Ausgabe der Im pulswelle durch den Schalter 13 mit zwei Eingängen und den Schalter 14 mit zwei Ausgängen der Sende- und Empfangseinheit in Abhängigkeit von dem gesendeten Signal. Diese werden noch gesteuert durch den Schal ter 13 mit zwei Eingängen und den Schalter 14 mit zwei Ausgängen. Jedoch ist durch Anordnung zumindest des Multiplizierers 15 und des Verteilers 2 zwischen dem Oszillator 1 und dem Schalter 13 mit zwei Eingän gen und durch Anordnen zumindest des zweiten harmoni schen Mischers 9 und des Verteilers 2 zwischen dem Oszillator 1 und dem Schalter 14 mit zwei Ausgängen sichergestellt, daß der Oszillator 1 von den Schal tern isoliert ist. Daher wird eine Veränderung der Lastimpedanz des Oszillators 1 aufgrund des Schalt vorgangs der Schalter 13 und 14 angemessen gesteuert.

Demgemäß bleibt die Lastimpedanz des Oszillators 1 durch den Schaltvorgang unbeeinflußt. Selbst wenn die Schalter 13 und 14 vorübergehend in den offenen Zu stand gebracht werden, verändert sich die Oszillati onsfrequenz nicht wesentlich. Beim Stand der Technik ist eine Veränderung der Oszillationsfrequenz, die sich aus dem Schaltvorgang ergibt, in der Impulswelle enthalten, wodurch bewirkt wird, daß sich die Schwe bungsfrequenzkomponente zu relevanten Zeitpunkten verändert. Hiermit verbunden ist eine Störung der Wellenform der Schwebungsfrequenzkomponente, die durch mehrere Messungen erhalten wurde. Daher kann die Genauigkeit der Messung des Abstands und der Ge schwindigkeit nicht über einen bestimmten Pegel hin aus verbessert werden. Gemäß dem vierten Ausführungs beispiel wird jedoch eine derartige Störung in der Wellenform der Schwebungsfrequenzkomponente elimi niert. Die Genauigkeit der Messung des Abstands zu und der Geschwindigkeit von einem Zielobjekt durch Verwendung der Impulswelle wird über den Pegel, der beim Stand der Technik erreichbar ist, hinaus verbes sert.

Die verschiedenen Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung erhalten werden, werden nachfolgend aufge zählt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Vorrich tung auf: die Antenne; den Oszillator zur Ausgabe ei nes Hochfrequenzsignals entsprechend einer voreinge stellten Spannung; den mit einem Ausgang des Oszilla tors so verbundenen Verteiler, daß das Hochfrequenz signal in das erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal geteilt wird; den ersten Mischer, dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das erste verteilte Signal zugeführt wird und der ein gesende tes Signal mit der doppelten Frequenz von der des er sten verteilten Signals bei Anlegen einer Gleichspan nung an den anderen Eingangsanschluß ausgibt; die Sende- und Empfangseinheit zur Ausgabe einer Impuls welle entsprechend dem gesendeten Signal über die An tenne, und der die von der Antenne empfangene ent sprechende reflektierte Welle zugeführt wird, um ein empfangenes Signal auszugeben; den zweiten Mischer, dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zwei te verteilte Signal und an dem anderen Eingangsan schluß das empfangene Signal zugeführt wird und der ein Basisbandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfangenen Signals aus gibt; und eine Signalverarbeitungseinheit, welche die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator ausgibt, die Gleichspannung zu dem ersten Mischer ausgibt und den Abstand zu und/oder die Geschwindigkeit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt. Bei dieser Kon struktion ist der Oszillator direkt so mit dem Ver teiler verbunden, daß das von dem Oszillator ausgege bene Hochfrequenzsignal in das erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal ohne Umschaltung ge teilt wird. Eine derartige Konstruktion erlaubt auch die Ausgabe der Impulswelle von der Sende- und Emp fangseinheit, in dem dieser ermöglicht wird, die Dau er der Ausgabe der Impulswelle in Abhängigkeit von dem gesendeten Signal sowie die Dauer der Eingabe der Gleichspannung in den ersten Mischer zu steuern. Der Ein/Aus-Schalter und dergleichen sind noch bei diesen Steuerungen zu verwenden. Jedoch ist durch Anordnen des ersten Mischers und des Verteilers zwischen dem Oszillator und den Schaltern sichergestellt, daß der Oszillator von den Schaltern isoliert ist. Daher wird eine Veränderung der Lastimpedanz des Oszillators aufgrund des Schaltvorgangs der Schalter geeignet ge steuert.

Demgemäß bleibt die Lastimpedanz des Oszillators durch den Schaltvorgang unbeeinflußt. Selbst wenn die Schalter vorübergehend in einen offenen Zustand ge bracht werden, verändert sich die Oszillationsfre quenz nicht wesentlich. Beim Stand der Technik ist eine Veränderung der Oszillationsfrequenz, die sich aus dem Schaltvorgang ergibt, in der Impulswelle ent halten, wodurch eine Veränderung der Schwebungsfre quenzkomponente zu relevanten Zeitpunkten bewirkt wird. Hiermit verbunden ist eine Störung der Wellen form der Schwebungsfrequenzkomponente, die durch meh rere Messungen erhalten wurde. Daher kann die Genau igkeit der Messung des Abstands und der Geschwindig keit nicht über einen bestimmten Pegel hinaus verbes sert werden. Gemäß der Erfindung wird jedoch eine derartige Störung der Wellenform der Schwebungsfre quenzkomponente eliminiert. Die Genauigkeit der Mes sung des Abstands zu und der Geschwindigkeit von ei nem Zielobjekt durch Verwendung der Impulswelle wird über den Pegel, der beim Stand der Technik erreichbar ist, hinaus verbessert.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung auf: die Antenne; den Oszilla tor zur Ausgabe eines Hochfrequenzsignals entspre chend einer voreingestellten Spannung; den mit einem Ausgang des Oszillators so verbunden Verteiler, daß das Hochfrequenzsignal in der erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal geteilt wird; den Multiplizierer zum Empfang des ersten verteilten Si gnals und zur Ausgabe eines gesendeten Signals mit dem zweifachen der Frequenz des ersten verteilten Si gnals; die Sende- und Empfangseinheit zur Ausgabe ei ner Impulswelle entsprechend dem gesendeten Signal über die Antenne und zur Aufnahme der von der Antenne empfangenen entsprechenden reflektierten Welle, um eine empfangenes Signal auszugeben; den zweiten Mi scher, den an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Ein gangsanschluß das empfangene Signal zugeführt werden und der ein Basisbandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfangenen Si gnals ausgibt; und die Signalverarbeitungseinheit, welche die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator ausgibt und den Abstand zu/oder die Geschwindigkeit von einem die reflektierte Welle erzeugenden Zielob jekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt. Bei dieser Konstruktion ist der Oszillator direkt mit dem Verteiler so verbunden, daß das von dem Oszillator ausgegebene Hochfrequenzsignal in das erste verteilte Signal und das zweite verteilte Signal ohne Umschal tung geteilt wird.

Eine derartige Konstruktion erlaubt auch die Ausgabe der Impulswelle von der Sende- und Empfangseinheit, in dem dieser ermöglicht wird, die Dauer der Ausgabe der Impulswelle in Abhängigkeit von dem gesendeten Signal zu steuern. Durch Anordnen zumindest des Mul tiplizierers und des Verteilers zwischen dem Oszilla tor und den Schaltern zur Durchführung dieser Steue rungen ist sichergestellt, daß der Oszillator von den Schaltern isoliert ist. Daher wird eine Veränderung der Lastimpedanz des Oszillators aufgrund des Schalt vorgangs der Schalter geeignet gesteuert.

Demgemäß bleibt die Lastimpedanz des Oszillators durch den Schaltvorgang unbeeinflußt. Selbst wenn die Schalter vorübergehend in den offenen Zustand ge bracht werden, verändert sich die Oszillationsfre quenz nicht. Bei dem Stand der Technik ist eine Ver änderung der Oszillationsfrequenz, die sich aus dem Umschalten ergibt, in der Impulswelle enthalten, wo durch eine Veränderung der Schwebungsfrequenzkompo nente zu relevanten Zeitpunkten bewirkt wird. Hiermit verbunden ist eine Störung der Wellenform der Schwe bungsfrequenzkomponente, die durch mehrere Messungen erhalten wurde. Daher kann die Genauigkeit der Mes sung des Abstands und der Geschwindigkeit nicht über einen bestimmten Pegel hinaus verbessert werden. Ge mäß der Erfindung jedoch wird eine derartige Störung der Wellenform der Schwebungsfrequenzkomponente eli miniert. Die Genauigkeit der Messung des Abstands zu und der Geschwindigkeit von einem Zielobjekt durch Verwendung der Impulswelle wird über den Pegel, der beim Stand der Technik erreichbar ist, hinaus verbes sert.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er findung umfaßt die Sende- und Empfangseinheit den Übertragungsverstärker zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Zuführen des selben zu der Antenne, den Empfangsverstärker zum Verstärken des von der von der Antenne empfangenen reflektierten Welle abgelei teten Signals und zum Ausgeben des empfangenen Si gnals, und den Schalter zum selektiven Verbinden des Übertragungsverstärkers oder des Empfangsverstärkers mit der Antenne. Diese Konstruktion ergibt den Vor teil, daß die Impulswelle von der Sende- und Emp fangseinheit lediglich durch Steuerung der Operation des Schalters durch die Signalverarbeitungseinheit ausgegeben wird.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er findung weist die Sende- und Empfangseinheit auf: den Übertragungsverstärker zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Zuführen des verstärkten Signals zu der Antenne; den Empfangsverstärker zum Verstärken des von der Antenne empfangenen Welle abgeleiteten Signals, um das entsprechende empfangene Signal aus zugeben; und den Zirkulator zur wahlweisen Verbindung des Übertragungsverstärkers oder des Empfangsverstär kers mit der Antenne. Somit kann die Impulswelle von der Sende- und Empfangseinheit durch Betätigung des Zirkulators ausgegeben werden.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er findung weist die Sende- und Empfangseinheit auf: den Verstärker zum Verstärken des Eingangssignals; den Schalter mit zwei Eingängen, der mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist und zwei Eingangsanschlüsse hat, von denen der eine das gesendete Signal emp fängt, den Schalter mit zwei Ausgängen, der mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist und zwei Aus gangsanschlüsse hat, von denen der eine mit dem zwei ten Mischer verbunden ist; und den Zirkulator, der mit dem anderen Ausgangsanschluß des Schalters mit zwei Ausgängen, dem anderen Eingangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen und der Antenne verbun den ist und selektiv die Antenne mit dem anderen Aus gangsanschluß des Schalters mit zwei Ausgängen oder dem anderen Eingangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen verbindet. Diese Konstruktion ergibt den Vorteil, daß die Impulswelle von der Sende- und Emp fangseinheit lediglich durch selektive Steuerung der Betätigung des Schalters mit zwei Eingängen und des Schalters mit zwei Ausgängen durch Verwendung der Si gnalverarbeitungseinheit ausgegeben wird. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß nur der einzige Verstärker verwendet wird, um das gesendete Signal und das emp fangene Signal zu verstärken.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er findung verändert die Signalverarbeitungseinheit die voreingestellte Spannung für den Oszillator im Ver lauf der Zeit. Demgemäß gibt der Oszillator das fre quenzmodulierte Hochfrequenzsignal aus, dessen Fre quenz sich in Abhängigkeit von der voreingestellten Spannung verändert. Somit kann die Vorrichtung als ein frequenzmodulierter Impulsradar verwendet werden.

Claims

1. Doppler-Impulsradarvorrichtung (1), gekennzeichnet durch:
eine Antenne (5),
einen Oszillator (1) zur Ausgabe eines Hochfre quenzsignals entsprechend einer voreingestellten Spannung,
einen Verteiler (2), der mit einem Ausgang des Oszillators so verbunden ist, daß das Hochfre quenzsignal in ein erstes verteiltes Signal und ein zweites verteiltes Signal geteilt wird,
einen ersten Mischer (3), dem an einem seiner beiden Eingangsanschlüsse das erste verteilte Signal zugeführt wird und der ein gesendetes Si gnal mit der zweifachen Frequenz von der des er sten verteilten Signals bei Anlegen einer Gleichspannung an dem anderen Eingangsanschluß ausgibt,
eine Sende- und Empfangseinheit zur Ausgabe ei ner Impulswelle entsprechend dem gesendeten Si gnal über die Antenne sowie zur Ausgabe eines empfangenen Signals auf der Grundlage einer von der Antenne empfangenen entsprechenden reflek tierten Welle,
einen zweiten harmonischen Mischer (9), dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Eingangsan schluß das empfangene Signal zugeführt werden und der ein Basisbandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfange nen Signals ausgibt, und
eine Signalverarbeitungseinheit (10), die die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator aus gibt, die Gleichspannung zu dem ersten harmoni schen Mischer ausgibt und den Abstand zu und/oder die Geschwindigkeit von einem die re flektierte Welle erzeugenden Zielobjekt auf der Grundlage des Basisbandsignals mißt.

2. Doppler-Impulsradarvorrichtung, welche aufweist:
eine Antenne (5),
einen Oszillator (2) zur Ausgabe eines Hochfre quenzsignals entsprechend einer voreingestellten Spannung,
einen Verteiler (2), der mit einem Ausgang des Oszillators so verbunden ist, daß das Hochfre quenzsignal in ein erstes verteiltes Signal und ein zweites verteiltes Signal geteilt wird,
einen Multiplizierer (15) zum direkten Empfang des ersten verteilten Signals und zur Ausgabe eines gesendeten Signals mit der zweifachen Fre quenz des ersten verteilten Signals,
eine Sende- und Empfangseinheit zur Ausgabe ei ner Impulswelle entsprechend dem gesendeten Si gnal über die Antenne sowie zur Ausgabe eines empfangenen Signals auf der Grundlage einer re flektierten Welle, die von der Impulswelle abge leitet ist und von der Antenne empfangen wurde,
einen zweiten harmonischen Mischer (9), dem an einem seiner zwei Eingangsanschlüsse das zweite verteilte Signal und an dem anderen Eingangsan schluß das empfangene Signal zugeführt werden und das Basisbandsignal auf der Grundlage des zweiten verteilten Signals und des empfangenen Signals ausgibt, und
eine Signalverarbeitungseinheit (10), welche die voreingestellte Spannung zu dem Oszillator aus gibt und den Abstand zu und/oder die Geschwin digkeit von einem die reflektierte Welle erzeu genden Zielobjekt auf der Grundlage des Basis bandsignals mißt.

3. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp fangseinheit aufweist:
einen Übertragungsverstärker (4) zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Zuführen des sel ben zu der Antenne,
einen Empfangsverstärker (6) zum Verstärken ei nes Signals, das von der von der Antenne empfan genen reflektierten Welle abgeleitet ist, und zum Ausgeben des entsprechenden empfangenen Si gnals, und
einen Schalter (7) zum selektiven Verbinden des Übertragungsverstärkers oder des Empfangsver stärkers mit der Antenne, wobei die Signalverarbeitungseinheit die Betätigung des Schalters steuert.

4. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp fangseinheit aufweist:
einen Übertragungsverstärker (4) zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Liefern des sel ben zu der Antenne,
einen Empfangsverstärker 6 zum Verstärken eines Signals, das von der von der Antenne empfangenen reflektierten Welle abgeleitet ist, und zum Aus geben des entsprechenden empfangenen Signals, und
einen Schalter (7) zum selektiven Verbinden des Übertragungsverstärkers oder des Empfangsver stärkers mit der Antenne, wobei die Signalverarbeitungseinheit die Betätigung des Schalters steuert.

5. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp fangseinheit aufweist:
einen Übertragungsverstärker (4) zum Verstärken des gesendeten Signals und zum Zuführen des sel ben zu der Antenne,
einen Empfangsverstärker (6) zum Verstärken ei nes Signals, das von der von der Antenne empfan genen reflektierten Welle abgeleitet ist, und zum Ausgeben des entsprechenden empfangenen Si gnals und
einen Zirkulator (11) zum selektiven Verbinden des Übertragungsverstärkers oder des Empfangs verstärkers mit der Antenne.

6. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp fangseinheit aufweist:
einen Übertragungsverstärker (4) zum Verstärken des übertragenen Signals und zum Zuführen des selben zu der Antenne,
einen Empfangsverstärker (6) zum Verstärken ei nes Signals, das von der von der Antenne empfan genen reflektierten Welle abgeleitet ist, und zum Ausgeben des entsprechenden empfangenen Si gnals, und
einen Zirkulator (11) zum selektiven Verbinden des Übertragungsverstärkers oder des Empfangs verstärkers mit der Antenne.

7. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp fangseinheit aufweist:
einen Verstärker (12) zum Verstärken eines Ein gangssignals,
einen Schalter (13) mit zwei Eingängen, der mit einem Eingang des Verstärkers verbunden ist und zwei Eingangsanschlüsse aufweist, von denen der eine das gesendete Signal empfängt,
einen Schalter (14) mit zwei Ausgängen, der mit einem Ausgang des Verstärkers verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse hat, von denen der eine mit dem zweiten harmonischen Mischer verbunden ist, und
einen Zirkulator (11), der mit dem anderen Aus gangsanschluß des Schalters mit zwei Ausgängen, dem anderen Eingangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen und der Antenne verbunden ist und selektiv die Antenne mit dem anderen Ausgangsan schluß des Schalters mit zwei Ausgängen oder mit dem anderen Eingangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen verbindet, wobei
die Signalverarbeitungseinheit die Betätigung des Schalters mit zwei Eingängen und des Schal ters mit zwei Eingängen und des Schalters mit zwei Ausgängen steuert.

8. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Emp fangseinheit aufweist:
einen Verstärker (12) zum Verstärken eines Ein gangssignals,
einen Schalter (13) mit zwei Eingängen, der mit einem Eingang des Verstärkers verbunden ist und zwei Eingangsanschlüsse hat, von denen der eine das gesendete Signal empfängt,
einen Schalter (14) mit zwei Ausgängen, der mit einem Ausgang des Verstärkers verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse hat, von denen der eine mit dem zweiten harmonischen Mischer verbunden ist, und
einen Zirkulator (11), der mit dem anderen Aus gangsanschluß des Schalters mit zwei Ausgängen, dem anderen Eingangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen und der Antenne verbunden ist und der selektiv die Antenne mit dem anderen Aus gangsanschluß des Schalters mit zwei Ausgängen mit dem anderen Eingangsanschluß des Schalters mit zwei Eingängen verbindet, wobei die Signal verarbeitungseinheit die Betätigung des Schal ters mit zwei Eingängen und des Schalters mit zwei Ausgängen steuert.

9. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbei tungseinheit die voreingestellte Spannung für den Oszillator im Verlauf der Zeit so ändert, daß der Oszillator ein frequenzmoduliertes Hoch frequenzsignal aufgibt, dessen Frequenz sich ge mäß der voreingestellten Spannung verändert.

10. Doppler-Impulsradarvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbei tungseinheit die voreingestellte Spannung für den Oszillator im Verlauf der Zeit so ändert, daß der Oszillator ein frequenzmoduliertes Hoch frequenzsignal ausgibt, dessen Frequenz sich ge mäß der voreingestellten Spannung ändert.