超寬帶短脈衝雷達的製作方法
2023-07-20 12:54:31 2
專利名稱：超寬帶短脈衝雷達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種超寬帶(UWB)短程雷達，尤其涉及一種採用下列技術的UWB短程雷達所述技術能夠使在22到29GHz的超寬帶中使用的短程雷達符合國際無線電通信條例(RR)的規則。
背景技術：
試圖將使用UWB的短程雷達實際用作汽車短程雷達或用於具有視覺缺陷的人的雷達。
利用UWB的短程雷達象普通雷達一樣從發射單元的天線向空間發射短脈衝波，接收從存在於空間的物體反射的波以執行對該物體的分析過程。
圖24示出這種類型的短程雷達的發射單元的示意配置。
更具體而言，發射單元通過開關電路2接收從載波信號發生器1輸出的UWB中的預定頻率的載波信號S，通過預定頻率的、從脈衝發生器3輸出的脈衝信號Pa來通/斷開關電路2，以產生短脈衝Pb，通過放大器4來放大短脈衝Pb，以及從天線5輸出所放大的短脈衝Pb。
發明內容
然而，其中斷開或閉合在載波信號S的路徑中設置的開關電路2以產生短脈衝Pb的配置具有下列問題。由於開關電路2的不完全隔離而導致的洩漏，所以不能完全停止載波信號的輸出。
具體地，在具有高頻率的UWB中，難於防止載波洩漏(carrier leakage)，並且在使用UWB的短程雷達中，無脈衝時間大約是有脈衝時間的4倍。為此，載波洩漏的功率變得非常高。結果，短脈衝Pb的頻譜密度Sx具有例如如圖25中所示的特性，在對應於載波頻率fc的位置上，洩漏分量S′相當突出。
該洩漏分量S′限制了對在正常發送時間輸出的短脈衝波的反射波的實際接收靈敏度從而縮小了雷達的搜索麵積，這使得難於檢測到低反射率的障礙物。
關於UWB雷達系統，在下列非專利文獻1中，美國聯邦通信委員會(FCC)規定了圖26中所示的頻譜屏蔽(spectrum mask)。
非專利文獻1FCC 04-285 SECOND REPORT AND ORDER AND SECONDMEMORANDAM OPINION AND ORDER2004年12月16日這個頻譜屏蔽公開於2004年12月16日。該頻譜屏蔽比以前的頻譜屏蔽規定得更精確。
在這個頻譜屏蔽中，在UWB中，在從1.61到23.12GHz的範圍以及29.0GHz或更大的範圍中的功率密度被規定至-61.3dBm/MHz或更小，而在從23.12到23.6GHz的範圍以及24.0到29.0GHz的範圍中的功率密度被規定至-41.3dBm/MHz或更小。
為了保護用於射電天文學或勘測衛星業務(EESS)的無源傳感器，在其中國際無線通信條例(RR)有意禁止了射頻波發射的、從23.6到24.0GHz範圍的所謂的RR射頻波發射禁止頻帶(也稱為限制頻帶)中，功率密度被抑制至-61.3dBm/MHz，其比傳統的輻射功率密度低20dB。
在該頻帶中的輻射功率密度被限制。為此，當洩漏分量S′與如上所述一樣大時，相應地，在正常發射時間的輸出電平必須被設置為低，並且勘測距離等必定受到相當大的限制。
因此，如圖26中所示，在UWB中，短脈衝Pb的載波頻率可以和用於都卜勒雷達的範圍從24.05到24.25GHz的頻帶(短程設備[SRD])匹配，所述頻帶被允許發射密度為-41.3dBm/MHz的功率以防止由洩漏分量S′所導致的問題。
然而，RR射頻波發射禁止頻帶出現在SRD頻帶附近，並且此外，通過由如上所述的脈衝信號來間歇發送載波信號而獲得的脈衝調製信號具有幾百兆赫到2GHz的頻譜寬度。為此，當在接近RR射頻波發射禁止頻帶的SRD頻帶中設置載波頻率時，短脈衝頻譜的具有非常高的電平的部分和RR射頻波發射禁止頻帶重疊。因此，與在上述的最新頻譜屏蔽中不同，難於將功率密度抑制到-61.3dBm或更小。
在RR射頻波發射禁止頻帶中，為了防止地球勘測衛星被阻礙，對於在用於地球上的另一目標的射頻波的垂直平面上的輻射方向(仰角方向)，在超過30度的範圍中的輻射密度被規定為在輻射角0度到30度上的輻射密度的-25dB或更小(2005年6月或以後)。每幾年該規定就會變得更嚴格。
因此，當在SRD頻帶中設置載波頻率時，必須抑制天線的垂直平面的輻射角的範圍以防止所發射的射頻波的輻射方向較高。
然而，為了抑制天線的垂直平面的輻射角的範圍，大多數天線元件必須設置在高度方向上以形成陣列。高度增加使得難於在汽車中安裝雷達。為了解決現有技術中的問題。本發明的一個目的是提供一種UWB短程雷達，其實現在UWB中不會洩漏載波信號的方案，並且由此在符合按照UWB雷達所規定的頻譜屏蔽時，防止RR射頻波發射禁止頻帶和SRD頻帶被阻礙。
為了獲得上述目的，根據本發明的第一方面，提供一種UWB短程雷達，包括發射單元(32)，用於從天線(33)向空間(1)發射滿足預定頻譜屏蔽的短脈衝波(Pt)；接收單元(40)，用於接收由存在於所述發射單元所發射的短脈衝波的空間中的物體(1a)產生的反射波(Pr)；和信號處理單元(61)，用於根據來自所述接收單元的輸出信號來執行對於所述物體的分析過程，其中所述發射單元具有脈衝發生器(23)，用於輸出多個脈衝信號，每一脈衝信號在預定頻率上具有預定寬度；和突發脈衝(burst)振蕩器(24)，用於接收從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號，並且執行振蕩操作達對應於所述脈衝信號的寬度的時間以輸出作為短脈衝波的短脈衝信號，以及設置從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的寬度和周期以及從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝信號的振蕩頻率，以便從所述天線發射到所述空間的短脈衝波的頻譜的幾乎整個主波瓣落在預定頻譜屏蔽中的24.0到29.0GHz的範圍中，以及對由所述預定頻譜屏蔽保持的RR射頻波發射禁止頻帶的輻射功率密度比所述主波瓣的峰值輻射功率密度低不小於20dB。
為了獲得上述目的，根據本發明的第二方面，提供一種根據第一方面的UWB短程雷達，其中從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波的頻譜的主波瓣的兩個末端落在預定頻譜屏蔽中的24.0到29.0GHz的範圍中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第三方面，提供一種根據第一方面的UWB短程雷達，其中從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波的頻譜的主波瓣的低頻側上的側波瓣和由預定頻譜屏蔽保持的RR射頻波發射禁止頻帶重疊。
為了獲取上述目的，根據本發明的第四方面，提供一種根據第一方面的UWB短程雷達，其中所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元(24a)，包括信號反相器(25)和用於延遲來自所述信號反相器的輸出信號以反饋回輸入端的反饋電路(26)，所述振蕩單元在通過所述信號反相器的輸入/輸出響應時間和所述反饋電路的延遲時間所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路(24b)，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第五方面，提供一種根據第二方面的UWB短程雷達，其中所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元(24a)，包括信號反相器(25)和用於延遲來自所述信號反相器的輸出信號以反饋回輸入端的反饋電路(26)，所述振蕩單元在通過所述信號反相器的輸入/輸出響應時間和所述反饋電路的延遲時間所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路(24b)，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第六方面，提供一種根據第三方面的UWB短程雷達，其中所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元(24a)，包括信號反相器(25)和用於延遲來自所述信號反相器的輸出信號以反饋回輸入端的反饋電路(26)，所述振蕩單元在通過所述信號反相器的輸入/輸出響應時間和所述反饋電路的延遲時間所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路(24b)，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第七方面，提供一種根據第一方面的UWB短程雷達，其中所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元(24a)，包括放大器(72)、連接到所述放大器的輸入單元或輸出單元的諧振器(73)、以及從所述放大器的輸出側到所述放大器的輸入側執行正反饋的反饋電路(74)，所述振蕩單元在由所述諧振器所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路(24b)，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第八方面，提供一種根據第二方面的UWB短程雷達，其中所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元(24a)，包括放大器(72)、連接到所述放大器的輸入單元或輸出單元的諧振器(73)、以及從所述放大器的輸出側到所述放大器的輸入側執行正反饋的反饋電路(74)，所述振蕩單元在由所述諧振器所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路(24b)，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第九方面，提供一種根據第三方面的UWB短程雷達，其中所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元(24a)，包括放大器(72)、連接到所述放大器的輸入單元或輸出單元的諧振器(73)、以及從所述放大器的輸出側到所述放大器的輸入側執行正反饋的反饋電路(74)，所述振蕩單元在由所述諧振器所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路(24b)，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十方面，提供一種根據第一方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元被提供有濾波器(31)，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十一方面，提供一種根據第二方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元被提供有濾波器(31)，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十二方面，提供一種根據第三方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元被提供有濾波器(31)，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十三方面，提供一種根據第四方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元被提供有濾波器(31)，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十四方面，提供一種根據第七方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元被提供有濾波器(31)，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十五方面，提供一種根據第一方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元的天線具有通過在天線元件(123)周圍環繞空腔(30)而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十六方面，提供一種根據第二方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元的天線具有通過在天線元件(123)周圍環繞空腔(30)而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十七方面，提供一種根據第三方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元的天線具有通過在天線元件(123)周圍環繞空腔(30)而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十八方面，提供一種根據第四方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元的天線具有通過在天線元件(123)周圍環繞空腔(30)而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
為了獲取上述目的，根據本發明的第十九方面，提供一種根據第七方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元的天線具有通過在天線元件(123)周圍環繞空腔(30)而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
為了獲取上述目的，根據本發明的第二十方面，提供一種根據第八方面的UWB短程雷達，其中所述發射單元的天線具有通過在天線元件(123)周圍環繞空腔(30)而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
在具有該配置的、根據本發明的UWB短程雷達中，響應於脈衝信號，執行振蕩操作達對應於所述脈衝信號的脈衝寬度的時間的突發脈衝振蕩器產生短脈衝波。為此，理論上不發生載波信號的洩漏，幾乎整個主波瓣可以被設置在不和UWB中的從23.6到24GHz的RR射頻波發射禁止頻帶重疊的頻域中，以便可以實現符合FCC的規定的UWB短程雷達。
在根據本發明的UWB短程雷達中，抑制在RR射頻波發射禁止頻帶中的信號的濾波器或天線也被用做在發射單元中的濾波器或天線，以便可以更可靠地防止射頻波對RR射頻波發射禁止頻帶的輻射。
圖1是被示出以說明根據本發明的第一實施例的UWB短程雷達的配置的方框圖。
圖2是被示出以說明用於圖1中的UWB短程雷達的發射單元的突發脈衝振蕩器的一個示例的配置的方框圖。
圖3是被示出以說明圖2中的突發脈衝振蕩器的操作的時序圖。
圖4是被示出以說明用於圖1的UWB短程雷達的發射單元的突發脈衝振蕩器的另一示例的配置的方框圖。
圖5是被示出以說明用於圖1的UWB短程雷達的發射單元的突發脈衝振蕩器的再一個示例的配置的方框圖。
圖6是示出在載波頻率為26.5GHz、脈衝寬度Tp為1ns時從圖1的突發脈衝振蕩器輸出的信號的頻譜功率密度分布的曲線圖。
圖7是示出用於圖1的UWB短程雷達的發射單元的BRF的阻尼(damping)特性的曲線圖。
圖8是被示出以說明用作圖1的UWB短程雷達的發射單元的發射天線的圓極化天線的配置的透視圖。
圖9是被示出以說明用作圖1的UWB短程雷達的發射單元的發射天線的圓極化天線的配置的前視圖。
圖10是被示出以說明用作圖1的UWB短程雷達的發射單元的發射天線的圓極化天線的配置的後視圖。
圖11是沿圖9中的線11-11所取的放大截面圖。
圖12是沿圖10中的線12-12所取的放大截面圖。
圖13是被示出以說明其中應用了圖9中的圓極化天線的順序旋轉陣列的配置的後視圖。
圖14是被示出以說明在圖13的順序旋轉陣列的配置中、被設置成將諧振器的諧振頻率設置於RR射頻波發射禁止頻帶中的圓極化天線的增益特性的曲線圖。
圖15是被示出以說明用於圖1的UWB短程雷達的接收單元的檢測電路的線性乘法器的的一個示例的配置的方框圖。
圖16是被示出以說明圖15中的線性乘法器的操作的時序圖。
圖17是被示出以說明用於圖1中的UWB短程雷達的接收單元的採樣和保持電路的配置的原理圖。
圖18是被示出以說明用於圖1中的UWB短程雷達的發射單元的突發脈衝振蕩器的另一示例的配置的方框圖。
圖19是被示出以說明圖18中的突發脈衝振蕩器的具體配置的方框圖。
圖20是被示出以說明用於圖1中的UWB短程雷達的發射單元的突發脈衝振蕩器的再一示例的配置的方框圖。
圖21是被示出以說明圖20中的突發脈衝振蕩器的具體示例的配置的方框圖。
圖22是被示出以說明用於圖1中的UWB短程雷達的發射單元的突發脈衝振蕩器的再一示例的配置的方框圖。
圖23是被示出以說明圖20中的突發脈衝振蕩器的具體示例的配置的方框圖。
圖24是被示出以說明傳統短程雷達的配置的方框圖。
圖25是被示出以說明傳統短程雷達的頻譜功率密度分布的曲線圖。
圖26是被示出以說明由FCC規定的頻譜屏蔽的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來說明本發明的幾個實施例。
(第一實施例)圖1是被示出以說明根據應用了本發明的第一實施例的UWB短程雷達20的配置的方框圖。
UWB短程雷達20主要包括發射單元21，用於從天線22向空間1發射滿足預定頻譜屏蔽的短脈衝波Pt；接收單元40，用於接收通過存在於由發射單元21所發射的短脈衝波Pt的空間1中的物體1a獲得的反射波Pr；以及信號處理單元61，用於根據來自接收單元40的接收信號執行對該物體的分析過程。發射單元21具有脈衝發生器23，以預定頻率輸出多個脈衝信號，其中每一脈衝信號都具有預定寬度；以及突發脈衝振蕩器24，用於接收從所述脈衝發生器23輸出的脈衝信號，並且執行振蕩操作達對應於所述脈衝信號的寬度的時間，從而輸出作為短脈衝波的短脈衝信號。設置從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的寬度和周期以及從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝信號的振蕩頻率，以便從天線發射到空間的短脈衝波的頻譜的幾乎整個主波瓣落在預定頻譜屏蔽中的24.0到29.0GHz的範圍內以及對由預定頻譜屏蔽保持的RR射頻波發射禁止頻帶的輻射功率密度比主波瓣的峰值輻射功率密度低不少於20dB。
更具體而言，UWB短程雷達20是由發射單元21、接收單元40、模擬/數字(A/D)轉換器60、信號處理單元61和控制單元62構成。
發射單元21被配置成在每次發射單元21接收到例如以預定頻率輸出的發射觸發信號G時產生具有預定寬度Tp(例如1ns)和預定載波頻率Fc(例如26GHz)的短脈衝波(突發脈衝波)Pt，以及被配置成將該短脈衝波Pt從天線22發射到空間1。
如圖1所示的發射單元21除了天線22之外，還具有脈衝發生器23，用於同步於發射觸發信號G的電平在預定方向(例如，上升方向)上轉變的定時，而產生具有寬度Tp(例如1ns)的脈衝信號Pa；以及突發脈衝振蕩器24，用於在僅僅從脈衝發生器23接收到脈衝信號Pa的時間Tp(僅僅對應於脈衝寬度的時間Tp)振蕩輸出具有載波頻率Fc的短脈衝(突發脈衝信號)Pb。
在這種情況下，可以構思作為突發脈衝振蕩器24的各種配置。
例如，象在圖2中所示的突發脈衝振蕩器24，突發脈衝振蕩器由振蕩單元24a、反相器(信號反相器)25和反饋電路26構成，其中，所述反饋電路26將來自反相器25的輸出信號延遲預定時間(T1)以將所延遲的信號反饋回輸入端。突發脈衝振蕩器被配置成通過由脈衝信號Pa斷開或閉合的開關電路24b，將振蕩單元24a的操作狀態切換至振蕩狀態和振蕩停止狀態中的任何一種。
反饋電路26由L型低通濾波器(LPF)、T型低通濾波器(LPF)或由例如電阻器(或線圈)和電容器組成的器件等構成。
插入開關電路24b以斷開或閉合在反相器25的輸入端(可以是輸出端)和地線之間的電路。如圖3的(a)中所示，通過由半導體器件構成的電子開關來構造開關電路24b以便當脈衝信號Pa處於低電平(無脈衝輸入狀態)時開關電路24b被設置於閉合狀態，而當脈衝信號Pa處於高電平(脈衝輸入狀態)時開關電路24b被設置於斷開狀態。
當開關電路24b閉合時，來自反相器25的輸出處於高電平，而來自反饋電路26的輸出也最初處於高電平。然而，反饋電路26被開關電路24b強制固定在低電平。
當開關電路24b斷開時，從反饋電路26輸出的原始高電平輸出被輸入到反相器25，而沒有被延遲，如圖3的(b)中所示。
當反相器25的輸入/輸出的響應延遲時間T0過去之後，來自反相器25的輸出變成低電平，如圖3的(c)中所示。
當在響應延遲時間T0過去之後、經過反饋電路26的延遲時間T1時，到反相器25的輸入變成低電平，如圖3的(b)中所示。
當在經過延遲時間T1之後、再次經過響應延遲時間T0時，來自反相器25的輸出變成高電平，如圖3的(c)中所示。
在開關電路24b斷開的同時重複操作，並且振蕩單元24a以突發脈衝的形式振蕩輸出具有1/2(T0+T1)的頻率的矩形波。當開關電路24b閉合時，停止振蕩單元24a的振蕩操作。
設置反饋電路26的時間常數(延遲時間)，以便短脈衝Pb的頻率1/2(T0+T1)是例如26.5GHz。
由於發射單元21被配置成通過脈衝信號Pa來控制突發脈衝振蕩器24自身的振蕩操作，所以理論上不發生載波洩漏。
因此，可以在僅僅考慮在振蕩過程中輸出的短脈衝波的瞬時功率的情況下執行在使用UWB中規定的功率密度限制。可以最有效地使用UWB的頻譜屏蔽所規定的功率。
由於不發生載波洩漏，所以主波瓣可以設置在UWB的頻譜屏蔽上的任意位置。可以防止主波瓣的幾乎整個區域與RR射頻波發射禁止頻帶重疊。
如圖4中所示，可以由電晶體構成反相器25和開關電路24b。
更具體而言，反相器25由電晶體Q1和負載電阻器R1構成。反饋電路26連接在反相器25的集電極輸出端和反相器25的基極輸入端之間。
開關電路24b由電晶體Q2構成。當要輸入到電晶體Q2的基極的脈衝信號Pa處於高電平時，集電極和發射極電導通，並且電晶體Q1的輸出電平被強制固定到低電平以停止振蕩單元24a的振蕩操作。
當脈衝信號Pa變成低電平時，電晶體Q2截止。為此，由電晶體Q1和反饋電路26來激活振蕩單元24a的振蕩操作。
在圖4中，電晶體Q3和負載電阻器R2是用於輸出振蕩信號的電路，並且被配置成比較在電晶體Q1的發射極上出現的振蕩信號電壓和輸入到基極的參考電壓Vr的大小以輸出來自集電極側的比較結果。
在圖4中，被添加附圖標記I的元件是電流源。
圖5示出其中由NOR電路27構成反相器25和開關電路24b的突發脈衝振蕩器24的一個例子。
在具有該配置的突發脈衝振蕩器24中，與上述情況相反，使用具有負邏輯的脈衝信號Pa′。當脈衝信號Pa′處於高電平時(無脈衝輸入期間)，來自NOR電路27的輸出被強制固定於低電平，以設置振蕩停止狀態。當脈衝信號Pa′處於低電平時(脈衝輸入期間)，使得NOR電路27充當反饋電路26的反相器，以設置振蕩狀態。
圖6示出在載波頻率和脈衝寬度Tp分別為26.5GHz和1ns時從突發脈衝振蕩器24輸出的信號Pb的譜功率密度分布Sx。具有頻譜分布Sx的主波瓣的兩個末端(其上輸出功率理論上為零的頻率)是26.5±1GHz。
通常，當分別由τ和fc表示脈衝寬度和中心頻率時，具有頻譜分布Sx的主波瓣的末端由fc±1/τ來表達。
因此，主波瓣與23.6到24GHz的RR射頻波發射禁止頻帶不重疊。
在主波瓣兩側的側波瓣和RR射頻波發射禁止頻帶重疊。然而，通常，側波瓣的電平大大低於主波瓣的電平，並且因而，側波瓣不產生任何問題。
如後所述，BRF 31和發射天線22可以抑制RR射頻波發射禁止頻帶的分量。
在圖6中，短脈衝波Pt的頻譜的整個主波瓣被設置在UWB中的大於RR射頻波發射禁止頻帶的區域中。但是，這不限制本發明。可以設置突發脈衝振蕩器24的振蕩頻率以及脈衝信號Pa的寬度和周期以便主波瓣的幾乎整個區域被設置在24.0到29GHz的範圍中。
在這種情況下，可以將主波瓣的幾乎整個區域(例如頻譜Sx的峰值到-20dB的範圍)考慮作為一個參考。此時的峰值是-41.3dBm/MHz，主波瓣的低電平總是RR射頻波發射禁止頻帶的規定電平(即-61.3dB/MHz)或更小，以滿足規定屏蔽。
然而，當RR射頻波發射禁止頻帶中，側波瓣的電平超過-61.3dB/MHz時，可以通過發射天線22或BRF 31的陷波功能(將在後面描述)來衰減該電平。
從突發脈衝振蕩器24輸出的短脈衝(突發脈衝信號)Pb被功率放大器30放大至規定功率，並且將其通過BRF 31提供給發射天線22。從發射天線22向作為探測目標的空間1發射短脈衝波Pt。
在這種情況下，例如，如在圖7中所示，抑制對來自反相器25的輸出信號的帶外不必要的發射的帶阻濾波器(BRF)31是對23.6到24GHz的RR射頻波發射禁止頻帶具有大的阻尼特性的陷波濾波器。BRF 31還減小了對RR射頻波發射禁止頻帶的發射電平。
配置功率放大器30的增益以便通過控制單元62來改變(將在後面描述)。
向空間1發射短脈衝波Pt的發射天線22要求寬帶特性以便有效地向該空間發射UWB的短脈衝波Pt。
在這個實施例中，在UWB中，使用螺旋元件的圓極化天線被用做可用於UWB中的寬帶中的天線。
自然，替代圓極化天線，也可以使用利用蝴蝶結天線等的線性極化天線作為元件。
圖8到12示出發射天線22的基本結構。
發射天線22例如具有介電基底121，其具有1.2mm的厚度，並且由具有小介電常數(大約3.5)的基底材料構成；接地導體122，形成在所述介電基底121的一表面側(圖8和9中的後表面側)；非平衡天線元件123，具有按照在所述介電基底121的相對表面側(圖8和9中的前表面側)上的圖形形成的順時針矩形螺旋；以及饋電管腳125，其一端連接至在螺旋中心側上的天線元件123的末端部分(饋電點)，並且在介電基底121的深度方向上穿透介電基底121以便通過接地導體122的孔122a。
通過非平衡饋線(例如同軸電纜、利用接地導體122作為地線的共面線、微波傳輸帶(將在後面描述)等)，從饋電管腳125的另一端側向發射天線22提供電，以便使得能夠從天線元件123發射逆時針圓極化射頻波。
然而，在具有這樣的結構的天線中，激勵沿介電基底121的表面的表面波以使得由於在某些情況中的表面波的波動而不能獲得期望的特性。
因此，在根據該實施例的發射天線22中，如圖11和12所示，每一柱形金屬柱130的一端連接到接地導體122以穿透介電基底121，而延伸至介電基底121的相對表面的另一端被以預定間隔設置，以便環繞天線元件123，從而構成空腔結構。而且，在介電基底121的相對表面上，金屬柱130的另一端沿排列所述金屬柱130的方向而順序被短路，並且從框狀導體132和所述金屬柱130之間的連接位置延伸到所述天線元件123的所述框狀導體132被配置成抑制表面波。
從所述框狀導體132的空腔的內壁延伸到所述框狀導體132的內側的距離(下文中將被稱為邊緣寬度(rim width))由LR表示，所述距離LR對應於在空腔中的射頻波的傳播波長的大約1/4。
通過例如對穿透介電基底121的孔的內壁進行電鍍(通孔電鍍)來實現所述金屬柱130。
螺旋地激勵具有所述框狀導體132的空腔以抑制表面波，以便可以獲得在整個寬帶上具有良好對稱性的方向性的圓極化天線。
即使由諸如蝴蝶結天線之類的線性極化天線元件來激勵空腔，也可以獲得具有類似於圓極化的寬帶特性的寬帶特性的線性極化天線。
可以在各種UWB通信系統中各自使用發射天線22。然而，當UWB雷達所需的增益不足時，或當波束必須被變窄時，可以排列天線22。
當排列圓極化天線時，可以採用抑制交叉極化波以使得能夠改進整個天線的極化特性的順序旋轉陣列。
如在下列非專利文獻2中所公開的順序旋轉陣列是其中在同一平面上排列多個(N個)同樣的天線元件的陣列天線。在該陣列天線中，排列天線元件以便在徑向方向中的軸附近，每p·π/N弧度順序旋轉天線元件，並且使得對各個天線元件的饋入相位根據天線元件的排列角度而轉變每一p·π/N弧度。
在這種情況下，參考符號p是大於等於1並且小於等於N-1的整數。
非專利文獻2T.Teshirogi等，Wideband Circularly Polarized Array Antenna with SequentialRotation and Phase Shift of Elements，ISAP-85，024-3，第117到120頁，1985。
利用這種結構，在整個天線中的交叉極化波分量被消除，並且甚至在各個天線元件的極化特性是不完全圓極化波(更具體而言，橢圓極化波)時，也能夠獲得幾乎完全的圓極化特性。
圖13示出其中通過使用上述原理來排列天線元件的發射天線22的配置。
構造發射天線22，以便在垂直長矩形公共介電基底121′和接地導體(未示出)上，多個天線元件123排列成2列和4級。
在發射天線22的接地導體側，形成用於向所述多個天線元件分配饋送激勵信號的饋電單元(未示出)。
在介電基底121′的表面上，如在上述實施例中，八個天線元件123(1)到123(8)排列成2列和4級，其中每一天線元件以順時針矩形螺旋的形式形成。
天線元件123(1)到123(8)由通過排列金屬柱130而形成的空腔所環繞，其中所述金屬柱的一端連接到接地導體。而且，金屬柱130的另一端通過框狀導體132′沿著金屬柱130的排列方向連接，以便防止每一天線元件產生表面波，其中，所述框狀導體132′從在天線元件123(1)到123(8)和金屬柱130之間的連接位置向天線元件123延伸預定距離(對應於邊緣寬度LR)。
在發射天線22中，在介電基底上排列由金屬柱130和框狀導體132′構成的空腔來構造諧振器，並且可以通過圓極化天線元件來激勵該諧振器。
由於發射天線22是諧振器，所以發射天線22具有諧振頻率。在該頻率上，天線的輸入阻抗變得非常高以防止發射。
通過諧振器和圓極化天線元件的結構參數來確定諧振頻率。
結果，天線增益的頻率特性在該諧振頻率附近被突然深深地下陷。
當諧振頻率被調節至例如RR射頻波禁止頻帶(23.6到24.0GHz)時，可以相當大地減少對地球勘測衛星的幹擾。
圖14示出通過測量具有圖13所示的配置的、實驗製造的天線的主極化波的順時針圓極化分量(RHCP)以及交叉極化波的逆時針圓極化分量(LHCP)的增益的頻率特性而獲得的結果。
在這個例子中，主極化波分量在整個24.5到31GHz的範圍上具有13dBi或更大的增益。可以理解在RR射頻波禁止頻帶中發生從峰值電平下降大約20dB的尖銳陷波。
適當地選擇諧振器和螺旋天線元件中的任意一個或兩個的結構參數，以使得可以容易地將發生陷波的頻率和上述的RR射頻波禁止頻帶匹配。
因此，當根據RR射頻波禁止頻帶使用陷波頻率時，以及當採用沒有上述載波洩漏的突發脈衝振蕩器24和在RR射頻波禁止頻帶中具有陷波頻率的BRF 31時，可以容易地減少射頻波對RR射頻波禁止頻帶的輻射電平達20dB或更多。可以滿足通過FCC的新規則而獲得的頻譜屏蔽。
從具有上述配置的發射天線22輸出到空間1的短脈衝波Pt被存在於空間1中的物體1a所反射，並且接收單元40的接收天線41接收反射波Pr。
接收天線41具有和發射天線22的配置相同的配置。
然而，圓極化射頻波具有其中極化旋轉方向被反射所反轉的屬性。為此，使得發射天線和接收天線的極化旋轉方向彼此相反，以便抑制二次反射分量(更嚴格來說，偶數階反射分量)以使得可以選擇一次反射分量(更嚴格來說，奇數階反射分量)。
結果，在短程雷達中，可以減少由二次反射產生的虛像。
從已接收反射波Pr的接收天線41輸出的接收信號R由低噪聲放大器(LNA)42放大，並且然後由具有大約2GHz的帶寬的帶通濾波器(BPF)43進行頻帶限制。
檢測電路44檢測經過頻帶限制的反射信號R′。
配置LNA 42的增益以便由控制單元62來改變該增益。
由下列部件來構成檢測電路44分支電路45，用於在共模(0度)中分路從BPF 43輸出的反射信號R′；線性乘法器46，用於線性相乘在共模中所分路的反射信號；以及低通濾波器(LPF)47，用於從來自線性乘法器46的輸出信號提取基帶分量W。
線性乘法器46包括諸如利用雙平衡混頻器的方案之類的幾個方案，作為高速運行的線性乘法器，構思了通過使用吉爾伯特混頻器來構造線性乘法器的方法。
如圖15所示，吉爾伯特混頻器由三個微分放大器46a、46b和46c構成。
第一信號V1被微分輸入到微分放大器46a，而第二信號V2被微分輸入到兩個微分放大器46b和46c，所述微分放大器46b和46c連接到微分放大器46a的負載側。在這種情況下，僅僅從負載電阻器R3和R4輸出等於第一信號V1和第二信號V2的乘積的信號分量。
在與短脈衝的同相(common phase)中，當例如如圖16的(a)中所示的正弦信號S(t)輸入到具有該配置的線性乘法器46時，來自線性乘法器46的輸出信號具有通過將如圖16的(b)中所示的輸入信號S(t)平方所得到的波形。波形的包絡曲線(基帶)W和輸入信號S(t)的功率成比例。
由多個微分放大器構成的線性乘法器46可以由單片微波集成電路(MMIC)來構造以具有非常小的尺寸。而且，由於不需要向線性乘法器46提供本地信號，所以線性乘法器46需要低功耗。
由檢測電路44獲得的基帶信號W被輸入到採樣保持電路48。
作為原理圖，如圖17中示出的採樣保持電路48具有這樣的配置基帶信號W通過開關48c而輸入到由電阻器48a和電容器48b構成的集成電路。
採樣保持電路48閉合開關48c以在來自脈衝發生器49的脈衝信號Pc處於高電平(或低電平)的同時對基帶信號W積分。當脈衝信號Pc變成低電平時，採樣保持電路48斷開開關48c以保持積分結果。
每當在接收到在發射觸發信號G後輸出的接收觸發信號G′時，脈衝發生器49產生具有預定寬度Tc的脈衝信號Pc，並且向採樣保持電路48輸出該脈衝信號Pc。
因此，接收單元40對從接收到接收觸發信號G′到經過預定時間Tc之間接收的反射波Pr執行檢測處理。
雖然未示出，配置脈衝信號Pc的寬度Tc以便由控制單元62來改變該寬度Tc。
緊接在信號H被保持和輸入到信號處理單元61之後，由採樣保持電路48積分和保持的信號H被A/D變換器60變換成數字值。
信號處理單元61根據由接收單元40獲得的信號H來分析存在於空間1中的物體1a，並且通過輸出裝置(未示出，例如，顯示單元或語音發生器)來通知用戶該分析結果，或通知控制單元62控制所需的信息。
控制單元62根據關於信號處理單元61的預定方案或根據信號處理單元61的處理結果來執行對於發射單元21和接收單元40的各種控制(在觸發信號G和G′之間的延遲時間的可變控制等)，以便使得短程雷達20執行期望距離的區域的勘測。
在上述的UWB短程雷達20中，採用其中將來自反相器的輸出延遲反饋回輸入以執行振蕩的配置作為突發脈衝振蕩器24。
然而，如在圖18中所示的突發脈衝振蕩器24的振蕩單元24a中，也可以採用其中通過反饋電路74、將來自利用諧振器73作為負載的放大器72的輸出正反饋回放大器72的輸入端以執行振蕩的配置。
在這種情況下，如上所述，通過開關電路24b，在放大器72的輸入端或輸出端和地線之間的電路被斷開或閉合，以便將振蕩單元24a切換到振蕩操作狀態和振蕩停止狀態。
圖19示出圖18中的突發脈衝振蕩器24的更具體的電路。
在圖19中，振蕩單元24a具有通過將線圈L1和電容器C1彼此並聯連接形成的諧振器73a；由利用諧振器73a作為負載的電晶體Q1和基極電阻器R1構成的放大器72a；通過將線圈L2和電容器C2彼此並聯連接形成的諧振器73b；以及由利用諧振器73b作為負載的電晶體Q2和基極電阻器R2構成的放大器72b。
電晶體Q1的集電極(放大器72a的輸出)和電晶體Q2的基極(放大器72b的輸入)通過電容器C3彼此相連。
電晶體Q2的集電極(放大器72b的輸出)和電晶體Q1的基極(放大器72a的輸入)通過電容器C4彼此相連。
而且，電晶體Q1和Q2的發射極通過恆流源I1連接到負電源Ve。
電晶體Q1和Q2的基極電阻器R1和R2連接到偏置電源Vb。
振蕩單元24a通過交替導通/截止電晶體Q1和Q2來繼續振蕩操作。為此，當作為兩個放大器之一的放大器72a被用做主放大器時，作為兩個電晶體中的另一個的放大器72b構成反饋電路74，所述反饋電路通過放大器72b反向放大來自放大器72a的輸出以將該輸出正反饋到放大器72a的輸入端。
當多個放大器被認為是一個其中放大器72a和放大器72b分別作為前級和後級的同相放大器時，將來自後級放大器72b的信號反饋回前級放大器72a的電容器C4構成反饋電路74。
在任何情況下，可以將振蕩單元24a認為是由諧振器、放大器和反饋電路構成的振蕩單元。
在具有該配置的振蕩單元24a中，可以輸出其相位被反轉的兩相位的突發脈衝振蕩信號Pb1和Pb2。
另一方面，開關電路24b由電晶體Q3構成，電晶體Q3的集電極連接到地線，發射極連接到放大器72a的電晶體Q1(或另一電晶體Q2)的基極。
當由脈衝發生器3的基極接收的脈衝信號P處於低電平時，在集電極和發射極之間的狀態被設置成斷開狀態，而維持正反饋迴路以將振蕩單元24a設置于振蕩狀態中。當脈衝信號P處於高電平時，在集電極和發射極之間的狀態被設置成閉合狀態，以便將振蕩單元24a設置于振蕩停止狀態中，從而防止執行正反饋。
在突發脈衝振蕩器的例子中，通過開關電路24b，閉合在放大器72的輸入端和地線之間的電路以便防止執行正反饋。
然而，開關電路24b可以連接在放大器72的輸出端和地線之間(即與諧振器73並聯)。
在這種情況下，當通過脈衝信號Pa閉合開關電路24b以將放大器72的輸出端連接到地線(諧振器73被短路)時，如上所述，不執行到放大器72的輸入端的正反饋，並且振蕩單元24a被設置于振蕩停止狀態中。
在上述電路中，正反饋迴路連接到地線以防止執行正反饋。
然而，在具有兩個諧振器73a和73b的振蕩單元24a中，兩個諧振器73a和73b的諧振頻率彼此相等是諧振條件之一。為此，諧振器之一的諧振頻率被切換至和期望的諧振頻率大大不同的頻率以便使得可以防止執行正反饋。
在上述實施例中，充分地防止對放大器72的輸入端執行正反饋以便設置振蕩停止狀態，而放大器72被固定設置於激活狀態中。為此，可以間歇輸出依賴於脈衝信號的電平的振蕩信號，而在保持對於開關電路24b的開關的高速響應的同時不洩漏。
如在圖20中所示的突發脈衝振蕩器24中，開關電路24b連接到突發脈衝振蕩器24的放大器72的電源線，而放大器72的電源(包括偏置電源)被調節以便也使得可以停止振蕩操作。
更具體而言，如圖21中所示，由電晶體Q3構成的開關電路24b被用於替代恆流源I1，從而通過脈衝信號P來導通/截止電晶體Q3。結果，振蕩單元24a在振蕩狀態和振蕩停止狀態之間切換以間歇地輸出振蕩信號。
雖然未示出，但是可以通過開關電路24b來調節偏置電源Vb的提供以間歇地輸出振蕩信號。
在其中如上所述控制對放大器72的電源供應以產生突發脈衝波的配置中，在提供電源之後，不能立即啟動振蕩操作。
在這種情況下，如在圖22中所示的突發脈衝振蕩器24中，使用執行開關電路24b的操作的相反操作的開關電路75。開關電路75僅僅在其中停止對放大器72的電源供應期間閉合以使得預定電流流入諧振器73。
開關電路75在開關電路24b被閉合以提供電源的時間被斷開，並且從諧振器73產生通過瞬時現象產生的並且具有諧振頻率的信號，以沒有延遲地將振蕩單元24a轉換到振蕩狀態。
圖23示出圖22中的突發脈衝振蕩器24的更具體的例證性電路。
更具體而言，在例證性電路中，通過由電晶體Q4構成的開關電路75，斷開或閉合在作為諧振器之一的諧振器73a和放大器72a中的一個(或兩者)以及電源Ve之間的電路。
通過反轉脈衝信號Pa而獲得的信號Pa′被提供給電晶體Q4的基極。
在上述的每一諧振突發脈衝振蕩器24中，諧振器73既可以由LC型諧振器構成，也可以由傳輸線型(例如，λ/4型)諧振器構成。
因此，根據上述的本發明，解決了現有技術的問題，實現了在UWB中不發生載波信號的洩漏的方案。結果，可以提供一種在符合被規定為UWB雷達的頻譜屏蔽的同時，防止RR射頻波禁止頻帶和SRD頻帶受到妨礙的UWB短程雷達。
權利要求
1.一種UWB短程雷達，其特徵在於包括發射單元，用於從天線向空間發射滿足預定頻譜屏蔽的短脈衝波；接收單元，用於接收由存在於所述發射單元所發射的短脈衝波的空間中的物體產生的反射波；和信號處理單元，用於根據來自所述接收單元的輸出信號來執行對於所述物體的分析過程，其中所述發射單元具有脈衝發生器，用於輸出多個脈衝信號，每一脈衝信號在預定頻率上具有預定寬度；和突發脈衝振蕩器，用於接收從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號，並且執行振蕩操作達對應於所述脈衝信號的寬度的時間以輸出作為短脈衝波的短脈衝信號，以及設置從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的寬度和周期以及從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝信號的振蕩頻率，以便從所述天線發射到所述空間的短脈衝波的頻譜的幾乎整個主波瓣落在預定頻譜屏蔽中的24.0到29.0GHz的範圍中，以及對由所述預定頻譜屏蔽保持的RR射頻波發射禁止頻帶的輻射功率密度比所述主波瓣的峰值輻射功率密度低不少於20dB。
2.如權利要求1所述的UWB短程雷達，其特徵在於從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波的頻譜的主波瓣的兩個末端落在預定頻譜屏蔽中的24.0到29.0GHz的範圍中。
3.如權利要求1所述的UWB短程雷達，其特徵在於從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波的頻譜的主波瓣的低頻側上的側波瓣和由預定頻譜屏蔽保持的RR射頻波發射禁止頻帶重疊。
4.如權利要求1所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元，包括信號反相器和用於延遲來自所述信號反相器的輸出信號以反饋回輸入端的反饋電路，所述振蕩單元在通過所述信號反相器的輸入/輸出響應時間和所述反饋電路的延遲時間所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
5.如權利要求2所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元，包括信號反相器和用於延遲來自所述信號反相器的輸出信號以反饋回輸入端的反饋電路，所述振蕩單元在通過所述信號反相器的輸入/輸出響應時間和所述反饋電路的延遲時間所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
6.如權利要求3所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元，包括信號反相器和用於延遲來自所述信號反相器的輸出信號以反饋回輸入端的反饋電路，所述振蕩單元在通過所述信號反相器的輸入/輸出響應時間和所述反饋電路的延遲時間所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
7.如權利要求1所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元，包括放大器、連接到所述放大器的輸入單元或輸出單元的諧振器、以及從所述放大器的輸出側到所述放大器的輸入側執行正反饋的反饋電路，所述振蕩單元在由所述諧振器所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
8.如權利要求2所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元，包括放大器、連接到所述放大器的輸入單元或輸出單元的諧振器、以及從所述放大器的輸出側到所述放大器的輸入側執行正反饋的反饋電路，所述振蕩單元在由所述諧振器所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
9.如權利要求3所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述突發脈衝振蕩器由下列部件構成振蕩單元，包括放大器、連接到所述放大器的輸入單元或輸出單元的諧振器、以及從所述放大器的輸出側到所述放大器的輸入側執行正反饋的反饋電路，所述振蕩單元在由所述諧振器所確定的頻率上執行振蕩；和開關電路，用於僅僅在其中接收到從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號的期間將所述振蕩單元設置于振蕩狀態中。
10.如權利要求1所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元被提供有濾波器，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
11.如權利要求2所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元被提供有濾波器，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
12.如權利要求3所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元被提供有濾波器，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
13.如權利要求4所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元被提供有濾波器，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
14.如權利要求7所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元被提供有濾波器，用於抑制在從所述突發脈衝振蕩器輸出的短脈衝波中包含的頻率分量中的具有從23.6到24.0GHz的頻率範圍的分量。
15.如權利要求1所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元的天線具有通過在天線元件周圍環繞空腔而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
16.如權利要求2所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元的天線具有通過在天線元件周圍環繞空腔而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
17.如權利要求3所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元的天線具有通過在天線元件周圍環繞空腔而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
18.如權利要求4所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元的天線具有通過在天線元件周圍環繞空腔而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
19.如權利要求7所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元的天線具有通過在天線元件周圍環繞空腔而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
20.如權利要求10所述的UWB短程雷達，其特徵在於所述發射單元的天線具有通過在天線元件周圍環繞空腔而獲得的結構，並且使所述空腔的諧振頻率落在從23.6到24.0GHz的範圍中以減小在該頻帶中的增益。
全文摘要
發射單元從天線向空間發射滿足預定頻譜屏蔽的短脈衝波。接收單元接收來自於空間中存在的物體的短脈衝波的反射波。信號處理單元根據來自所述接收單元的輸出信號分析所述物體。所述發射單元具有脈衝發生器，用於輸出在預定頻率上的具有預定寬度的脈衝信號；和突發脈衝振蕩器，用於接收從所述脈衝發生器輸出的脈衝信號，並且執行振蕩操作達對應於所述脈衝信號的寬度的時間以輸出短脈衝波。設置脈衝信號的寬度以及所述突發脈衝振蕩器的振蕩頻率，以便短脈衝波的頻譜的幾乎整個主波瓣落在預定頻譜屏蔽中的24.0到29.0GHz的範圍中，以及對由所述預定頻譜屏蔽保持的RR射頻波發射禁止頻帶的輻射功率密度比所述主波瓣的峰值的輻射功率密度低20dB或更多。
文檔編號H03B5/00GK1942778SQ20068000008
公開日2007年4月4日 申請日期2006年1月27日 優先權日2005年1月28日
發明者手代木扶, 齊藤澄夫, 內野政治, 江島正憲 申請人:安立股份有限公司, 松下電器產業株式會社