天線裝置以及信號處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天線裝置以及信號處理方法。
[0002]而且，對于認可通過文獻的參照而加入的指定國，通過參照將2013年9月27日向日本國提出專利申請的特愿2013 — 200794號的申請文件中記載的內容加入本申請，成為本申請的記載的一部分。
【背景技術】
[0003]以往，已知具有多個接收天線元件，對從各接收天線元件輸出的接收信號進行低頻放大處理等規定的信號處理的天線裝置(專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本專利特開2012 —168156號公報
【發明內容】
[0007]發明要解決的課題
[0008]但是，在以往技術中，對多個接收天線元件的各個接收天線元件，需要用于進行接收信號的信號處理的電路，所以存在天線裝置整體的尺寸變大的問題。
[0009]本發明要解決的課題是提供能夠省空間的天線裝置。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]本發明的天線裝置通過包括:調制單元，將由多個天線元件接收的接收波的接收信號，調制為與多個不同的頻率和天線元件接收的接收波的極化波方向相應的相位的接收信號;合成單元，將由調制單元調制的多個接收信號進行合成，生成合成信號；信號處理單元，對合成信號施加規定的信號處理；以及提取單元，對每個頻率和相位，從施加了規定的信號處理的合成信號提取接收信號，從而解決上述課題。
[0012]發明的效果
[0013]按照本發明，不是對多個天線元件接收的多個接收信號的各個接收信號施加信號處理，而是通過將多個天線元件接收的接收波的接收信號調制為與多個不同的頻率和天線元件接收的接收波的極化波方向相應的相位，將調制為不同的頻率和相位的多個接收信號合成為I個合成信號，從而可以對I個合成信號施加規定的信號處理，所以可以使用于施加信號處理的信號處理單元(信號處理電路)共用，可以實現天線裝置的節省空間。
【附圖說明】
[0014]圖1是表示第I實施方式的天線裝置的結構的方框圖。
[0015]圖2是用于說明第I實施方式的接收信號的合成處理的圖。
[0016]圖3是用于說明振幅調制器的接收信號的振幅調制方法的圖。
[0017]圖4中的(A)是表示合成信號的頻率分量的一例的圖，(B)是表示由控制裝置檢測出的接收信號的一例的圖。
[0018]圖5是表示第I實施方式的天線裝置的電路結構的圖。
[0019]圖6是表示第I實施方式的接收天線元件電路的結構的圖。
[0020]圖7是表示第I實施方式的天線裝置的動作的流程圖。
[0021 ]圖8是表示第2實施方式的天線裝置的結構的方框圖。
[0022]圖9是表示第3實施方式的天線裝置的結構的方框圖。
[0023]圖10是表示第4實施方式的天線裝置的結構的方框圖。
[0024]圖11是用于說明第5實施方式的接收信號的信號處理的圖。
[0025]圖12是表示第5實施方式的天線裝置的電路結構的圖。
[0026]圖13是用于說明第5實施方式的接收信號的振幅調制方法的表。
[0027]圖14是表示第6實施方式的天線裝置的動作的流程圖。
[0028]圖15是表示步驟Slll的低靈敏度區域檢測處理的流程圖。
[0029]圖16的(A)是陣列天線的正面圖，(B)是表示行方向的接收信號列的一例的圖。
[0030]圖17是用于說明低靈敏度區域的檢測方法的圖。
[0031]圖18是用于說明低靈敏度區域中的接收信號的合成方法的圖。
[0032]圖19是表示第7實施方式的天線裝置的動作的流程圖。
[0033]圖20是用于說明高輸出區域的檢測方法的圖。
【具體實施方式】
[0034]以下，根據【附圖說明】本發明的實施方式
[0035]《第i實施方式》
[0036]圖1是表示第I實施方式的天線裝置I的結構的方框圖。如圖1所示，第I實施方式的天線裝置I包括:接收信號生成單元10;電壓控制振蕩器20;分配器30;發送天線元件40;接收天線元件50a?50e ；振幅調制器60a?60e ；高頻放大器70a?70e ；檢波器80a?80e ；合成器90;低頻放大器100 ;A/D變換器110;頻帶提取濾波器120a?120e;以及控制裝置130。
[0037]接收信號生成單元10生成FMCW方式的接收信號。具體地說，接收信號生成單元10生成規定周期的三角波狀的接收信號，使得伴隨經過的時間，頻率直線性地增減。由接收信號生成單元10生成的接收信號被輸出到電壓控制振蕩器20。
[0038]電壓控制振蕩器20生成成為發送信號的毫米波段的高頻信號。具體地說，電壓控制振蕩器20根據從接收信號生成單元10輸出的接收信號，生成調制了頻率的高頻信號，作為發送信號，將生成的發送信號輸出到分配器30。
[0039]分配器30將從電壓控制振蕩器20輸入的發送信號分支，將分支后的發送信號分別輸出到發送天線元件40以及各檢波器80a?80e。
[0040]發送天線元件40根據從分配器30輸出的發送信號，對于對象物發射(輸出)發送波。而且，在圖1中，僅記載了 I個發送天線元件40，但是發送天線元件40可以設為多個。而且，發送天線元件40能夠與如后所述的接收天線元件50a?50e兼用。
[0041]由發送天線元件40發送的發送波在對象物上反射而作為反射波返回。該反射波被接收天線元件50a?50e作為接收波接收。在本實施方式中，在圖1中，例示了5個接收天線元件50a?50e，但是不限定接收天線元件50a?50e的數目，例如，如后所述的圖5所示，可以使接收天線元件的數目多于5個(而且，圖1所示的高頻放大器70a?70e、振幅調制器60a?60e、檢波器80a?80e、頻帶提取濾波器120a?120e也同樣。)。接收天線元件50a?50e接收到的接收波的接收信號被分別輸出到與各接收天線元件50a?50e對應設置的振幅調制器60a?60eo
[0042]而且，如后所述，在本實施方式的接收天線元件50a?50e中包括:主要接收垂直極化波分量的接收波的第I接收天線元件；以及主要接收水平極化波分量的接收波的第2接收天線元件。而且，在本實施方式中，如后所述，具有將接收天線元件50a?50e排列為二維狀的陣列天線51。
[0043]振幅調制器60a?60e通過使從各接收天線元件50a?50e輸出的接收信號的振幅以不同的周期變化，將從各接收天線元件50a?50e輸出的接收信號分別調制為不同的頻率。這里，圖2(A)表示從I個接收天線元件50a輸出的接收信號，圖2(C)表示從其它接收天線元件50b輸出的接收信號。而且，圖2(B)表示對圖2(A)中輸出的接收信號施加了振幅調制處理的接收信號，圖2(D)表示對圖2(C)中輸出的接收信號施加了振幅調制處理的接收信號。
[0044]例如，在振幅調制器60a?60e中，如圖2(B)所示，振幅調制器60a通過以周期T0調制從接收天線元件50a輸出的接收信號的振幅，將從接收天線元件50a輸出的接收信號調制為與頻率fQ對應的接收信號。而且，例如，在振幅調制器60a?60e中，如圖2(D)所示，振幅調制器60b通過以比周期To長的周期!^調制接收天線元件50b接收到的接收信號的振幅，將從接收天線元件50b輸出的接收信號調制為與比頻率fo小的頻率匕對應的接收信號。同樣，振幅調制器60c?60e通過調制各接收天線元件50c?50e輸出的接收信號的振幅，將各接收天線元件50c?50e輸出的接收信號分別調制為不同的頻率的接收信號。
[0045]而且，振幅調制器60a?60e變更接收信號的振幅，使得從接收天線元件50a?50e輸出的接收信號的振幅的累計值，與通過振幅調制器60a?60e進行了振幅調制處理的接收信號的振幅的累計值相等。例如，在圖2(A)所示的接收信號的強度為100的情況下，在累計了與圖2(B)所示的頻率fo對應的接收信號的振幅的情況下，振幅調制器60a調制接收信號的振幅，使累計值為100。
[0046]而且，通過振幅調制器60a?60e進行調制的頻帶，作為調制頻帶被預先確定，振幅調制器60a?60e進行接收信號的調制處理，使得接收信號的頻率成為該調制頻帶的頻率。這里，圖3是用于說明振幅調制器60a?60e的振幅調制方法的圖。圖3中，A是接收天線元件50a?50e接收的接收波的頻帶，B是能夠由振幅調制器60a?60e分配的接收信號的頻帶，SP為調制頻帶。而且，C是禁止由振幅調制器60a?60e分配的頻帶。
[0047]在本實施方式中，調制頻帶的上限值如以下那樣設定。例如，可以設定不引起檢波器80a?SOe中波形的失真的頻率的上限值作為調制頻帶的上限值。而且，可以設定A/D變換器110的采樣頻率的1/10的頻率(例如，IGHz或者IMHz)作為調制頻帶的上限值。
[0048]另一方面，在本實施方式中，調制頻帶的下限值可以根據接收信號的接收周期或者振幅調制器60a?60e的振幅值的更新周期進行設定。例如，在每I毫米秒進行接收的接收信號的情況下，或者，每I毫米秒進行振幅調制器60a?60e的振幅調整處理的情況下，可以將作為接收信號的接收周期的倒數或者振幅調制器60a?60e的振幅值的更新周期的倒數即1Hz，設定作為調制頻帶的下限值。
[0049]而且，在調制頻帶中，可以調制接收信號的信道數(可分配的頻率的數)，可以通過(上限值一下限值)/下限值來求出。例如，在調制頻帶的下限值為1kHz，調制頻帶的上限值為謂取(1000詘2)的情況下，得到(100(^取一11^^)/11^^ = 999的信道數。即，在該情況下，可以將接收天線元件的數目設置至999個，可以將各接收天線元件50^50999中得到的接收信號分別調制為不同的頻率。然后，振幅調制器60a?60e中調制后的接收信號被輸出到與各振幅調制器60a?60e分別對應的高頻放大器70a?70e。
[0050]高頻放大器70a?70e將由振幅調制器60a?60e調制后的接收信號放大，并將放大后的接收信號輸出到與高頻放大器70a?70e分別對應的檢波器80a?80e。
[0051]在檢波器80a?80e中輸入從分配器30輸出的發送信號、和通過高頻放大器70a?70e放大后的接收信號。然后，在檢波器80a?80e中，從分配器30輸出的發送信號與從各振幅調制器70c?70e輸出的接收信號混頻，生成拍頻信號，同時從檢波器80a?SOe中生成的拍頻信號中，除去高頻分量(ftx+frx)，拍頻信號的低頻分量(ftx-frx)作為檢波信號被輸出到合成器90 O而且，ftx是發送信號的頻率，frx是接收信號的頻率。
[0052]合成器90進行各檢波器80a?SOe中檢波的檢波信號的合成。例如，合成器90通過快速傅立葉變換處理，將多個檢波器80a?SOe中分別檢波的多個檢波信號合成，從而如圖2(E)所示，生成I個合成信號。然后，由合成器90合成的合成信號被輸出到低頻放大器100。
[0053]低頻放大器100是用于進行合成信號的信號處理的電路，在天線裝置I整體中僅設置I個。低頻放大器100放大從合成器90輸出的合成信號，將放大后的合成信號輸出到A/D變換器110。
[0054]與低頻放大器100同樣，A/D變換器110是用于進行合成信號的信號處理的電路，在天線裝置I整體中僅設置I個。然后，A/D變換器110將由低頻放大器100放大后的合成信號從模擬信號變換為數字信號，將變換后的合成信號分別輸出到頻帶提取濾波器120a?120e。
[0055]頻帶提取濾波器120a?120e是分別使不同的頻帶的接收信號通過的帶通濾波器，從A/D變換器110輸出的合成信號中分別提取不同的頻帶的接收信號。這里，圖4(A)是表示合成信號的頻率分量的一例的圖。如上述的那樣，合成信號是合成了不同的頻率的接收信號的信號，如圖4(A)所示，通過振幅調制器60a?60e進行了振幅調制處理的接收信號能夠分離為不同的頻率分量。因此，例如，通過頻帶在提取濾波器120a中對合成信號進行濾波器處理，可以使通過振幅調制器60a調制的頻率fo的接收信號通過，由此，可以從合成信號輸出通過振幅調制器60a調制后的頻率fo的接收信號。而且，通過在頻帶提取濾波器120b中對合成信號進行濾波器處理，可以使通過振幅調制器60b調制后的頻率^的接收信號通過，可以從合成信號輸出通過振幅調制器60b調制后的頻率的接收信號。同樣，對于其它的頻帶提取濾波器120c?120e，通過使由振幅調制器60c?60e調制后的頻率f2?f5的接收信號通過，可以從合成信號分別輸出由振幅調制器60c?60e調制后的頻率f2?f5的接收信號。然后，由頻帶提取濾波器120a?120e提取出的接收信號被輸出到控制裝置130。
[0056]控制裝置130根據由頻帶提取濾波器120a?120e提取出的各頻帶的接收信號，檢測從接收天線元件50a?50e輸出的接收信號的強度。在本實施方式中，振幅調制器60a?60e變更接收信號的振幅，使得從接收天線元件50a