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【発明の名称】 マイクロ波検出器
【発明者】 【氏名】澤田 元司
【要約】 【課題】ＶＣＯの電圧−周波数特性の違いによるスイープのばらつきを補償することのできるマイクロ波検出器を提供すること【解決手段】 受信しようとする目的の周波数に応じた電圧領域ａ、ｂ、ｃにわけ、各領域ごとに電圧降下の比率を変える。そして、前記受信手段が有する電圧制御型発振器における電圧−周波数特性に対して逆特性となるように比率を設定する。これにより、同一バンドの信号がスイープ中の度量域で検出されてもそのピークの発生する時間の間隔ｔ１，ｔ２，ｔ３がほぼ同一になる。そのことにより、検出される真のレーダー波信号の検出間隔が正確になり、その結果として受信した信号のバンドを判別できる。

【解決手段】受信しようとする目的の周波数に応じた電圧領域ａ、ｂ、ｃにわけ、各領域ごとに電圧降下の比率を変える。そして、前記受信手段が有する電圧制御型発振器における電圧−周波数特性に対して逆特性となるように比率を設定する。これにより、同一バンドの信号がスイープ中の度量域で検出されてもそのピークの発生する時間の間隔ｔ１，ｔ２，ｔ３がほぼ同一になる。そのことにより、検出される真のレーダー波信号の検出間隔が正確になり、その結果として受信した信号のバンドを判別できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 マイクロ波帯に設定された目的バンドの受信動作を繰り返すスーパーヘテロダイン方式の受信手段と、前記受信手段から出力される検波出力をしきい値と比較し、検出対象の周波数のマイクロ波を検出する比較手段と、その比較手段の出力信号に基づいて検出対象のマイクロ波の有無を判断する判定手段と、その判定手段が前記検出対象のマイクロ波を検出したときに警報を出力する警報手段とを備えたマイクロ波検出器において、前記判定手段は、前記比較手段から所定の間隔からなる一対のパルス対が出力されたときに検出対象のマイクロ波があると判断するものであり、さらに、前記受信手段におけるスイープ速度を制御する制御手段を設け、その制御手段は、前記受信手段が有する電圧制御型発振器における電圧−周波数特性に対して逆特性となるように前記スイープ速度を制御するものであるマイクロ波検出器。
【請求項２】 マイクロ波帯に設定された複数の目的バンドの受信動作を時分割で繰り返すスーパーヘテロダイン方式の受信手段と、前記受信手段から出力される検波出力をしきい値と比較し、検出対象の周波数のマイクロ波を検出する比較手段と、その比較手段の出力信号に基づいて検出対象のマイクロ波の有無を判断する判定手段と、その判定手段が前記検出対象のマイクロ波を検出したときに警報を出力する警報手段とを備えたマイクロ波検出器において、前記判定手段は、前記比較手段から所定の間隔からなる一対のパルス対が出力されたときに検出対象のマイクロ波があると判断するものであり、前記一対のパルス対の間隔に基づいて目的バンドの種類を判別する判別手段と、前記受信手段におけるスイープ速度を制御する制御手段とをさらに設け、その制御手段は、前記受信手段が有する電圧制御型発振器における電圧−周波数特性に対して逆特性となるように前記スイープ速度を制御するものであるマイクロ波検出器。
【請求項３】 スイープ電圧のスイープ範囲を複数の領域に分割し、各領域ごとに前記スイープ電圧の変化率を設定し、前記制御手段は、前記電圧制御型発振器へのスイープ電圧を生成する積分回路と、出力された前記スイープ電圧が前記複数の領域のいずれに属するかを判断する手段と、その判断する手段により判定された領域に設定された前記変化率で前記積分回路が動作するようにその積分回路の時定数を変更する手段とを備えた請求項１または２に記載のマイクロ波検出器。
【請求項４】 前記制御手段は、前記逆特性となるような基準波形を出力するマイコンと、そのマイコンの出力に基づいて前記電圧制御型発振器を動作させる手段とを備えた請求項１または２に記載のマイクロ波検出器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計測機器などから発せられるマイクロ波を検出して報知するマイクロ波検出器に関し、特に、１つの受信回路で広帯域をカバーする広帯域マイクロ波検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーダー式スピード測定器から発射された所定周波数のマイクロ波を検出してアラームを発生するように構成されたマイクロ波検出器が従来から知られている。具体的な回路構成は省略するが、外部から到来するマイクロ波をアンテナで捕捉し、スーパーヘテロダイン方式の受信回路で受信するのが一般に行われている。そして、係る受信回路における局部発振器の出力周波数を所定範囲内でスイープすることにより、前記検出対象のマイクロ波の周波数を含む受信バンド幅を確保している。そして、局部発振器は、１回の動作時間において上記受信バンド幅内の周波数を１度だけスイープし、それを繰り返し行う。そして、係るスイープは、例えば電圧制御型発振器を用いた場合、図１に示すように鋸歯状に変化する電圧を与えることにより、その電圧に応じた周波数を出力することにより行われる。
【０００３】この時の受信回路の出力は、受信バンド幅内の周波数のマイクロ波が存在すると、図２（Ａ）に示すように、所定の間隔ｔからなる２つのピークＰが出力する。そして、その間隔ｔは、検出対象のマイクロ波の周波数に固定であるので、間隔ｔとなる一対のピークが存在するか否かにより、検出対象のマイクロ波の有無を判断するようにしている。
【０００４】具体的には、マイクロ波が存在しないときには、微小なホワイトノイズが出力され、上記ピークＰのレベルと異なることから、図２（Ａ）に示すように、ホワイトノイズに対して一定のマージンを取ったしきい値Ｔｈを設定する。そして、そのしきい値Ｔｈと検波器の出力とを比較し、しきい値以下となったときにパルスが出力するようにし（図２（Ｂ））、発生するパルスの間隔に基づいて判断するようにしている。そして、係る処理は、検波器の出力と固定のしきい値とをそれぞれ比較器に入力し、そこにおいて大小関係を比較することにより簡単に実行できる。
【０００５】ところで、一般的な交通監視用レーダー式スピード測定器の場合、１０ＧＨｚ帯（Ｘバンド）、２４ＧＨｚ帯（Ｋバンド）、３５ＧＨｚ帯（Ｋａバンド）のいずれかの帯域のマイクロ波を使用している。したがって、どの帯域のマイクロ波が使用されていても検出できるようにするために、スーパーヘテロダイン方式の受信回路の局部発振器は、それら各帯域に合わせたバンド幅になるような所定の周波数範囲を順にスイープする。つまり、例えば１回目の動作では、Ｘバンドに対応する受信帯域になるようにスイープし、２回目の動作ではＫバンドに対応する受信帯域になるようにスイープし、３回目の動作ではＫａバンドに対応する受信帯域になるようにスイープする。そして、以後上記処理を繰り返し、各バンドのマイクロ波が存在しているか否かを、順に判定していくようにしている。
【０００６】また、ＸバンドとＫバンドの検出目的帯域幅が、それぞれ約１００ＭＨｚと約２００ＭＨｚと比較的狭帯域であるのに対し、Ｋａバンドは検出目的帯域幅が約２６００ＭＨｚと広帯域であることから、受信回路のローカル周波数等を適宜工夫して、ＸバンドとＫバンドの検出目的帯域幅を１回のスイープで受信し、Ｋａバンドの検出目的帯域幅は数回のスイープに分割して受信するようなマイクロ波検出器もある。
【０００７】さらに、本発明の出願人の先願発明である特開平７−３５８４５では、広帯域のＫａバンドをスイープした受信中にＸバンドやＫバンドの受信ができなくなることから、Ｋａバンドのスイープ時間を減らすために、ダブルスーパーヘテロダイン方式とシングルスーパーヘテロダイン方式の受信帯域を有効に活用して、ローカル周波数の切り替えやシフトを行う等の受信回路を適宜工夫することにより、ダブルスーパーへテロダイン方式の１回のスイープでＸバンドの全検出目的帯域幅とＫバンドの全検出目的帯域幅とＫａの一部の検出目的帯域幅という複数のバンドを同時に受信可能なスイープを採用し、Ｋａバンドの残りの検出目的帯域幅をシングルスーパーへテロダイン方式の１回のスイープで検出するようにした。
【０００８】上記した特開平７−３５８４５号公報に記載された発明では、１回のダブルスーパーへテロダイン方式のスイープで複数のバンドを同時に受信できるが、各バンドの目的とする周波数により検出される２つのピークＰの間隔ｔが異なっている。
【０００９】その１回のダブルスーパーへテロダイン方式のスイープで複数のバンドを同時に受信する場合のピークＰの間隔ｔの相違に基づいて、検出した信号がＸバンドであるか、Ｋバンドであるか、或いはＫａバンドであるかの判別がなされる。すなわち、実施の形態で詳細に説明するように、Ｘバンドの信号は、受信信号と局部発振器の基本波とを混合することにより検出し、Ｋバンドの信号は、受信信号と局部発振器の２次高調波とを混合することにより検出し、Ｋａバンドの信号は、受信信号と局部発振器の３次高調波とを混合することにより検出する。したがって、Ｘバンドに基づくピークＰの間隔を基準とすると、Ｋバンドのそれは１／２となり、Ｋａバンドは１／３となる。従って、そのピークＰの間隔により受信した信号がどの帯域の信号であるかが判別できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した従来のマイクロ波検出器では、以下に示す問題があった。すなわち、受信動作時にスイープを行わせるための電圧制御型可変周波数発振器（ＶＣＯ）の電圧−周波数特性は、図３に示すように比例していない。特に電圧が低い場合の直線性は良くないので、図１に示すようにＶＣＯに与えるスイープ電圧の変化率を一定にした従来のものでは、実際の周波数の変化率は一定とならない。つまり、電圧が低いほど周波数の変化は小さくなる。
【００１１】従って、電圧が高いスイープ開始当初の領域における周波数の変化が大きいので、仮に同一バンドの信号であっても図１に示すようにスイープ開始当初の領域で検出された信号のピークの間隔ｔ１と、中間の領域で検出された信号のピークの間隔ｔ２と、スイープ終期の領域で検出された信号のピークの間隔ｔ３では、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３となり、一定とはならない。
【００１２】そして、Ｘバンドの信号はスイープ開始当初の領域を用いて検出し、Ｋバンドの信号はスイープ終期の領域を用いて検出し、Ｋａバンドはスイープ領域全体を用いて検出することから、各バンドのピークＰの間隔が、上記した相対関係を満たさなくなるおそれがあり、誤検出につながる。
【００１３】そこで、ＶＣＯの電圧−周波数特性が比較的直線性を有する領域Ｒのみ使用することにより対応することができる。しかし、そのように領域Ｒが限られると、検出に必要なスイープ幅を確保することが困難となる。
【００１４】つまり、スイープ幅を確保しようとすると間隔が所定の関係にならずに誤検出をするおそれがあり、誤検出の発生を可及的に抑制する場合には、スイープ幅が得られなくなるというように、相反する問題がある。さらに、たとえ直線性を有する領域Ｒを選択したとしても、完全には比例関係にないので、やはり上記した問題は依然として残る。
【００１５】本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、ＶＣＯの電圧−周波数特性が直線性を有しなくても、周波数の変化率を可及的に等しくなるようにし、目的とするマイクロ波の検出及びその検出したマイクロ波のバンドの判別を精度よく行うことのできるマイクロ波検出器を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するため、本発明のマイクロ波検出器では、マイクロ波帯に設定された目的バンドの受信動作を繰り返すスーパーヘテロダイン方式の受信手段と、前記受信手段から出力される検波出力をしきい値と比較し、検出対象の周波数のマイクロ波を検出する比較手段と、その比較手段の出力信号に基づいて検出対象のマイクロ波の有無を判断する判定手段と、その判定手段が前記検出対象のマイクロ波を検出したときに警報を出力する警報手段とを備えたマイクロ波検出器を前提とし、前記判定手段は、前記比較手段から所定の間隔からなる一対のパルス対が出力されたときに検出対象のマイクロ波があると判断するものであり、さらに、前記受信手段におけるスイープ速度を制御する制御手段を設け、その制御手段は、前記受信手段が有する電圧制御型発振器における電圧−周波数特性に対して逆特性となるように前記スイープ速度を制御するように構成した（請求項１）。
【００１７】また、マイクロ波帯に設定された複数の目的バンドの受信動作を時分割で繰り返すスーパーヘテロダイン方式の受信手段と、前記受信手段から出力される検波出力をしきい値と比較し、検出対象の周波数のマイクロ波を検出する比較手段と、その比較手段の出力信号に基づいて検出対象のマイクロ波の有無を判断する判定手段と、その判定手段が前記検出対象のマイクロ波を検出したときに警報を出力する警報手段とを備えたマイクロ波検出器を前提とし、前記判定手段は、前記比較手段から所定の間隔からなる一対のパルス対が出力されたときに検出対象のマイクロ波があると判断するものであり、前記一対のパルス対の間隔に基づいて目的バンドの種類を判別する判別手段と、前記受信手段におけるスイープ速度を制御する制御手段とをさらに設け、その制御手段は、前記受信手段が有する電圧制御型発振器における電圧−周波数特性に対して逆特性となるように前記スイープ速度を制御するように構成してもよい（請求項２）。
【００１８】そして、上記２つの発明を前提とし、より具体的な一例としてはスイープ電圧のスイープ範囲を複数の領域に分割し、各領域ごとに前記スイープ電圧の変化率を設定し、前記制御手段は、前記電圧制御型発振器へのスイープ電圧を生成する積分回路と、出力された前記スイープ電圧が前記複数の領域のいずれに属するかを判断する手段と、その判断する手段により判定された領域に設定された前記変化率で前記積分回路が動作するようにその積分回路の時定数を変更する手段とを備えるように構成できる（請求項３）。
【００１９】また、前記制御手段は、前記逆特性となるような基準波形を出力するマイコンと、そのマイコンの出力に基づいて前記電圧制御型発振器を動作させる手段（実施の形態ではＤ／Ａコンバータ２５に対応）とを備えて構成することもできる（請求項４）。
【００２０】請求項１，２で言う「逆特性」は、完全に一致する場合はもちろんであるが、近似的に逆特性が得られるようになっているものも含む。つまり、実施の形態で説明したように、複数の領域に分割し、各領域で直線近似することにより、逆特性に近い波形を形成するようにしてもよい。このように部分的に直線近似することにより、誤差が少なくさらに回路構成も簡単にできる。
【００２１】また、請求項３で規定する判断する手段は、実施の形態では、オペアンプＯＰ２，３と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，ＶＲ１，ＶＲ２からなる分圧回路により実現されている。また、時定数を変更する手段は、実施の形態ではナンド素子を含む論理回路とトランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３等により実現できる。そして、時定数はコンデンサＣ１と、択一的に選択された可変抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５により決定される。
【００２２】電圧制御型発振器は、電圧−周波数特性を完全に比例関係にすることはできない。そこで、両者の相関の逆特性（近似を含む）でスイープ電圧を変化させるようにした。これにより、１回のスイープにおける周波数の変化は全体的に同一或いはほぼ同一となるので、同一の次数の信号と混合されることにより検出される同一バンドの受信信号であれば、スイープ中の全領域に対してピークの発生する時間の間隔がほぼ同様になる。その結果、検出信号の時間間隔に基づいて目的とするバンドの信号か否かを判断したり（請求項１）、逆にどのバンドの信号かを判別したり（請求項２）することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図４は、本発明の広帯域マイクロ波検出器の実施の形態の全体を示す図である。ダブルスーパーヘテロダイン受信系に沿ってその構成を説明する。図４において、外部からのマイクロ波がホーンアンテナ１でキャッチされ、第１混合器２にて第１局部発振器３の出力と周波数混合される。第１局部発振器３は電圧制御型可変周波数発振器（ＶＣＯ）からなり、後述のように所定周波数範囲で繰り返しスイープされる。また、第１局部発振器３の出力には基本周波数の基本波だけでなく、２倍の周波数の２次高調波、３倍の周波数の３次高調波が積極的に含まれている。
【００２４】第１混合器２からの混合出力はバンドパスフィルタ４、第１中間周波アンプ５を経て第２混合器６に入力され、第２局部発振器７の出力と周波数混合される。第２混合器６からの混合出力はバンドパスフィルタ８、アナログスイッチ９ａ、第２中間周波アンプ１０を経て検波器１１に入力される。
【００２５】アナログスイッチ９ａともう１つのアナログスイッチ９ｂとは、後述のようにマイクロ・コンピュータ（以下マイコンとする）２１からの切り換え信号Ｓ１によって相補的にオン・オフ駆動される。つまり、いずれか一方のスイッチが、択一的にオンになる。そして、スイッチ９ａがオンでスイッチ９ｂがオフのときはダブルスーパーヘテロダイン受信モードであり、スイッチ９ａがオフでスイッチ９ｂがオンのときはシングルスーパーヘテロダイン受信モードとなる。
【００２６】シングルスーパーヘテロダイン受信モードでは、第２局部発振器７は発振停止する。そして、アナログスイッチ９ｂがオンになるので、第１混合器２からの混合出力がバンドパスフィルタ１２、中間周波アンプ１３、バンドパスフィルタ１４、スイッチ９ｂ、中間周波アンプ１０を経て検波器１１に入力される。
【００２７】検波器１１は１０．７ＭＨｚの信号を検出するようになっている。第２局部発振器７の発振周波数は９００ＭＨｚであり、その基本波のみを積極利用する。ＶＣＯからなる第１局部発振器３の出力の中心周波数は１１．５６７ＧＨｚで、スイープ幅は３００ＭＨｚである。つまり、第１局部発振器３の出力周波数は１１．４１７Ｇ〜１１．７１７ＧＨｚの範囲で繰り返しスイープされる。さらに、第１局部発振器３については、その基本波だけでなく、以下のように２次高調波および３次高調波も積極利用する。
【００２８】この本実施形態の基本動作としては、第１局部発振器３のスイープ動作と同期して、スイープ周期ごとに切り換え信号Ｓ１が反転し、ダブルスーパーヘテロダイン受信モードとシングルスーパーヘテロダイン受信モードとが交互に繰り返されるものとする。
【００２９】前記のように各部の周波数が設定されているので、ダブルスーパーヘテロダイン受信モードの場合、図５に示すように、第１局部発振器３の基本波と入力信号との混合出力によりＸバンドにＡ１とＡ２の２つの有感帯（検出感度の有る帯域）が生じ、第１局部発振器３の２次高調波と入力信号との混合出力によりＫバンドにＢ１とＢ２の２つの有感帯が生じ、第１局部発振器３の３次高調波と入力信号との混合出力によりＫａバンドにＣ１とＣ２の２つの有感帯が生じる。
【００３０】またシングルスーパーヘテロダイン受信モードの場合は図４に示すように、第１局部発振器３の基本波と入力信号との混合出力によりＸバンドにはＡ１とＡ２の中間の有感帯Ａ３が生じ、２次高調波と入力信号との混合出力によりＫバンドにはＢ１とＢ２の中間の有感帯Ｂ３が生じ、３次高調波と入力信号との混合出力によりＫａバンドにはＣ１とＣ２の中間の有感帯Ｃ３が生じる。各有感帯の具体的な周波数は次の通りである。
（Ａ１）１０．５０６３Ｇ〜１０．８２７７Ｇ（Ａ２）１２．３０６３Ｇ〜１２．６２７７Ｇ（Ａ３）１１．４０６３Ｇ〜１１．７２７７Ｇ（Ｂ１）２１．９２３３Ｇ〜２２．５４４７Ｇ（Ｂ２）２３．７２３３Ｇ〜２４．３４４７Ｇ（Ｂ３）２２．８２３３Ｇ〜２３．４４４７Ｇ（Ｃ１）３３．３４０３Ｇ〜３４．２６１７Ｇ（Ｃ２）３５．１４０３Ｇ〜３６．０６１７Ｇ（Ｃ３）３４．２４０３Ｇ〜３５．１６１７Ｇ前述した交通監視用レーダー式スピード測定機を対象としたマイクロ波検出器の場合、図５に示すように、Ｘバンドの検出目的帯域は有感帯Ａ１に完全に含まれ、Ｋバンドの検出目的帯域は有感帯Ｂ２に完全に含まれ、Ｋａバンドの検出目的帯域は有感帯Ｃ１とＣ２とＣ３の全体に及ぶ。ダブルスーパーヘテロダイン受信モード時の有感帯Ｃ１とＣ２の間の無感帯がシングルスーパーヘテロダイン受信モード時の有感帯Ｃ３で隙間なく埋まり、全体としてＫａバンドの広い検出目的帯域をカバーすることができる。
【００３１】特に注目すべきことは、第１局部発振器３のスイープ幅が３００ＭＨｚで特に大きくはなく、ダブルスーパーヘテロダインとシングルスーパーヘテロダインの受信モードを交互に繰り返すことでＸバンド、Ｋバンドだけでなく、広いＫａバンドをも完全にカバーしていることである。
【００３２】これにより、交通監視用レーダー式スピード測定器を対象としたマイクロ波検出器の場合、Ｘバンドの検出目的帯域幅は約１００ＭＨｚで、Ｋバンドの検出目的帯域幅は約２００ＭＨｚであり、比較的狭い。一方、Ｋａバンドの検出目的帯域は３３．４００〜３６．０００ＧＨｚ（帯域幅は２．６ＧＨｚ）と相当広い。したがって、単純にスイープする周波数領域を固定にすると、帯域の広いＫａバンドに合わせるとＸバンドやＫバンドの検出動作に無駄な周波数領域が存在し、目的とするマイクロ波の検出が遅れるおそれがあるが、本実施の形態では係るおそれはない。
【００３３】また、ダブルスーパーヘテロダイン受信回路における第２混合段をバイパスして第１混合出力を検波器に導入することでシングルスーパーヘテロダイン受信回路となるので、回路が特に複雑になるわけではない。
【００３４】図６には検波器１１の入力周波数の変化と検波出力（ａ）の関係を示している。図６において、（ｉ）は第１局部発振器３の基本波と入力信号との混合信号の周波数変化であり、（ii）は２次高調波と入力信号との混合信号の周波数変化であり、（iii ）は３次高調波と入力信号との混合信号の周波数変化である。
【００３５】前述の有感帯に含まれる入力信号がある場合、検波器１１の入力周波数が１０．７ＭＨｚを一度通過してゼロになり、再び１０．７ＭＨｚを通過するので、検波器１１からは時間軸上で左右対称な一対のパルス波からなる検波信号（ａ）が出力される。第１局部発振器３のスイープ速度が同じであれば、基本波に基づく混合信号（ｉ）の周波数変化率をＶｆとすると、２次高調波に基づく混合信号（ii）の周波数変化率はＶｆの２倍であり、３次高調波に基づく混合信号（iii ）の周波数変化率はＶｆの３倍である。
【００３６】従って、混合信号（ｉ）から検出される検波信号のパルス間隔をＴｓとすると、混合信号（ii）から検出される検波信号のパルス間隔はＴｓの１／２であり、混合信号（iii ）から検出される検波信号のパルス間隔はＴｓの１／３である。このことに基づいて、検波信号（ａ）が発生したときに、それを発生させた入力信号がＸバンド、Ｋバンド、Ｋａバンドのいずれに含まれる信号かを区別することができる。
【００３７】図４のマイクロ波検出器における検波器１１の出力（ａ）の処理系と、スイープ制御系および受信モード切り換え制御系について、図７を参照しながら説明する。まず、検波器１１の出力は、比較器１５に与えられ、この比較器１５にてしきい値（スレッショルド電圧）と比較し、しきい値以下の時に比較器１５の出力はＨｉｇｈが出力されるようになっている。これにより、しきい値を適宜に設定すると、検出器１１の出力が図７（ａ）に示すようになっているとすると、比較器１５から出力される判定信号（ｂ）は、図７（ｂ）に示すように検出対象の周波数のマイクロ波を受信したときのみＨｉｇｈとなり、その他はＬｏｗとなる。
【００３８】この判定信号（ｂ）はマイコン２１に入力され、所定の確認処理（後述）に供される。マイコン２１が判定信号（ｂ）を目的とする検出対象周波数のマイクロ波の入力によるものと確認した場合には、警報手段たるアラーム回路２２を動作させる。また、マイコン２１は入力信号の帯域（Ｘバンド，Ｋバンド，Ｋａバンドの区別）を判別する処理も同時に行い、判別結果によりアラーム回路２２の動作パターンを変えるようにしている。
【００３９】積分回路１８は、ＶＣＯからなる第１局部発振器３のスイープ制御信号（ｄ）を生成するための回路である。積分回路１８はマイコン２１からのリセット信号Ｓ２でリセットされ、出力電圧Ｅｓはもっとも高い初期電圧Ｅ１に設定される。その後は所定の時定数で積分動作をし、出力電圧Ｅｓがその時定数に応じた変化率で低下する。
【００４０】また、積分回路１８の出力電圧Ｅｓは比較器２０にて最終電圧Ｅ２と比較されており、ＥｓがＥ２まで低下したとき比較器２０からスイープ終了信号（ｆ）が出力され、その信号（ｆ）を受けたマイコン２１が積分回路１８を信号Ｓ２により前記のようにリセットする。これで初期状態に戻ったことになり、以上の動作が繰り返される。この積分回路１８の出力（ｄ）がアンプ１９で適宜に増幅され、第１局部発振器３のスイープ制御信号となる。
【００４１】以上の説明で明らかなように、積分回路１８の出力電圧ＥｓはＥ１からＥ２まで所定の軌跡で低下する鋸歯状波となり、この電圧変化と第１局部発振器３の周波数変化（スイープ）とが対応する。そしてマイコン２１は、積分回路１８をリセットしてスイープサイクルを更新する毎に、前述した切り換え信号Ｓ１を反転して、ダブルスーパーヘテロダイン受信モードとシングルスーパーヘテロダイン受信モードとを交互に切り換える。
【００４２】なお、実際には、後述するように、各サイクルの開始当初は、一定期間出力電圧Ｅｓを変化させずＥ１の値を保持し、発振等が安定動作してから出力電圧Ｅｓを変化させるようにしている。これにより、正確な検出が行える。
【００４３】ところで図６で説明したように、目的のマイクロ波信号の入力時には検波器１１の出力（ａ）に所定間隔で一対のパルスを生じるが、図７に示すように、１発目の検波パルスが生じたときの積分回路１８の出力電圧をＥ３とし、２発目の検波パルスが生じたときの積分回路１８の出力電圧をＥ４とし、その差をΔＥとする。
【００４４】また図６で説明したように、Ｘバンドの信号入力時と、Ｋバンドの信号入力時と、Ｋａバンドの信号入力時とでは、前記一対の検波パルスの間隔が大きく異なる。このパルス間隔の違いは前記電圧差ΔＥに対応するので、電圧差ΔＥを測定してレベル判別することでアンテナ入力信号がＸバンド、Ｋバンド、Ｋａバンドのいずれであったかを区別することができる。従って、マイコン２１は判定回路１６と積分回路１８の出力を処理し、受信信号のバンドを区別することができる。つまり、この例ではマイコン２１が目的バンドの種別を判別する判別手段となる。
【００４５】ところで、図７では、基本的な動作原理を説明するために、スイープ電圧の波形を変化率一定で下降する鋸歯状で示したが、実際には図８に示すように、スイープ速度を途中で変更するようにしている。このように、スイープ速度を変更するのが本発明の特徴の一つである。
【００４６】すなわち、図８は、スイープ電圧の電圧降下の変化率（スピード）を変更する概念を示す図で、縦軸がＶＣＯからの出力電圧で、横軸が時間である。同図に示すように、スイープ電圧の変化領域を第１電圧値Ａと第２電圧値Ｂを境界にして３分割する。そして、電圧が大きい方から順に第１領域ａ、第２領域ｂ、第３領域ｃとした場合に、第１領域ａの電圧降下の変化率を最も小さくし、第３領域ｃの電圧降下の変化率を最も大きくする。
【００４７】さらに、その各領域における電圧降下の変化率は、以下のような値をとることができる。すなわち、使用する第１局部発振器３の電圧−周波数特性が図９に示すようになっているとする。そして、第１電圧値Ａ，第２電圧値Ｂが図示するようになっているとし、第１局部発振器３の電圧−周波数特性における各領域ａ〜ｃの電圧に対する周波数の変化が、直線近似して同図中一点鎖線で示すようになっていると仮定した場合の各領域ａ〜ｃの変化率（周波数／電圧）の逆数に比例する値を、スイープ電圧の電圧降下の変化率とする。このようにすることにより、スイープ電圧を図８に示すように変化させたとすると、それに基づく周波数の変化率は、全領域でほぼ等しくなる。よって、１回のスイープ中における同一バンドの信号が各領域で検出された場合には、周波数本実施例では、図８に示すように、各検出信号に基づく一対のパルスの間隔ｔ１，ｔ２，ｔ３は、ほぼ同じになる。
【００４８】このように、同一バンドの信号、つまり、混合する周波数の次数が同じであれば間隔ｔ１〜ｔ３がほぼ一定になるので、図６に示すようにＸバンド，Ｋバンド，Ｋａバンドによって、検出信号に基づく一対のパルスの間隔の相違が、正しく出現する。よって、係る間隔に基づいて受信した信号の目的バンドを正しく判別することができる。
【００４９】また、ＶＣＯの出力電圧の変化率を図８に示すように切り替えるための回路としては、例えば図１０に示すような構成をとることができる。すなわち、オペアンプＯＰ１とコンデンサＣ１で積分回路が構成されており、この積分回路により基本的なスイープ電圧が発生される。この積分回路の反転入力端子への入力を切り替えることで、周波数スイープスピードの切り替えを行うためのＶＣＯの出力電圧の変化スピードを切り替える。
【００５０】抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２は、それぞれの抵抗値の分圧比で図１における第１電圧値Ａと第２電圧値Ｂの設定をするためのもので、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２を調節することで、図８のスイープ電圧における第１電圧値Ａと第２電圧値ＢとなるＶＣＯの出力電圧値を設定している。
【００５１】オペアンプＯＰ２とオペアンプＯＰ３は、上記で設定された電圧を反転入力端子に入力し、比反転入力端子には積分回路のオペアンプＯＰ１の出力を入力してその差分を増幅している。
【００５２】積分回路の出力が第１電圧値Ａより高ければ、ＶＣＯのスイープ電圧は図８の領域ａの範囲であり、オペアンプＯＰ２，ＯＰ３の出力とも負の出力となる。また、積分回路の出力が第１電圧値Ａより低く第２電圧値Ｂより高ければ、ＶＣＯのスイープ電圧は図８の領域ｂの範囲であり、オペアンプＯＰ２の出力は正、オペアンプＯＰ３の出力は負の出力となる。さらに、積分回路の出力が第２電圧値Ｂより低ければ、ＶＣＯのスイープ電圧は図８の領域ｃの範囲であり、オペアンプＯＰ２，ＯＰ３の両出力とも正の出力となる。
【００５３】また、オペアンプＯＰ２，ＯＰ３の出力は、２入力ＮＡＮＤゲートであるＮＡＮＤ１、ＮＡＮＤ２、ＮＡＮＤ３のに入力されるが、ＮＡＮＤ２ではオペアンプＯＰ２からの出力はインバータＩＮＶ１を介して反転されて入力され、ＮＡＮＤ３ではオペアンプＯＰ２，ＯＰ３の両方からの出力がインバータＩＮＶ１とＩＮＶ２で反転されて入力される。
【００５４】結果として、ＶＣＯのスイープ電圧が領域ａの範囲の時にはＮＡＮＤ１からのみ出力され、 ＶＣＯのスイープ電圧が領域ｂの範囲の時にはＮＡＮＤ２からのみ出力され、 ＶＣＯのスイープ電圧が領域ｃの範囲の時にはＮＡＮＤ３からのみ出力されるというようにどれか一つのＮＡＮＤゲートからのみ出力される。そして、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３は、 ＮＡＮＤゲートのＮＡＮＤ１かＮＡＮＤ２かＮＡＮＤ３のどれかからのバイアス信号が入ったどれか一つのトランジスタがオンされる。
【００５５】また、可変抵抗ＶＲ３，ＶＲ４，ＶＲ５は、その後段の積分回路への入力電流の調整を行って、図８のスイープ電圧で領域ａの範囲の積分回路の出力が得られるように可変抵抗ＶＲ３が調整され、領域ｂの範囲の積分回路の出力が得られるように可変抵抗ＶＲ４が調整され、領域ｃの範囲の積分回路の出力が得られるように可変抵抗ＶＲ５が調整される。よって、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３の中でオンされたトランジスタのコレクタに接続された可変抵抗を通った電流が積分回路に入力され、コンデンサＣ１とにより決定される時定数によって所定の増幅率で積分される。このような回路構成とすることで、図８に示すスイープ電圧を得ることができ、係る回路が図４における積分回路１８となる。
【００５６】なお、上記した実施の形態では、スイープ電圧の変化スピードを変更するための設定する電圧値を２つとし、スイープ電圧の異なる変化スピードの範囲を３つとしたが、本発明はこれに限ることはなく設定する変化率を異ならせる領域は２つであってもよく、或いは４つ以上であってもよい。そして、係る変更は図８において積分回路にいたる回路の系統を増やすことで可能である。すなわち、領域数を増やした方が、周波数の変化をより一定にすることができるものの、回路構成が大規模化するので、仕様に応じて適当な値に設定すればよい。
【００５７】また、図１１に示すように、第１局部発振器３に与える電圧の変化の基本波形をマイコン２１で生成し、それをＤ／Ａコンバータ２５に与えることにより基本波形（デジタルデータ）に対応したアナログ値（電圧）に変換してＶＣＯからなる第１局部発振器３に与えるようにすることもできる。このようにマイコン２１を用いるようにすれば、複雑な波形も容易に生成できるので、第１局部発振器３における電圧−周波数の特性の逆特性になるような電圧変化の波形を精度よく形成できる。係る構成にすると、スイープ時の周波数の変化率をより完全に逆特性にすることも可能となる。なお、その他の構成並びに作用効果は図４に示したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００５８】なお、上記した各実施の形態では、受信手段は、１段目と２段目にそれぞれ１個の局部発振器３，７を設けた例について説明したが、本発明はこれに限ることはなく、例えば受信バンドの周波数帯域に応じた発振周波数を出力する複数の局部発振器を用意し、それら複数の局部発振器を第１混合器２に対して択一的に接続可能に設け、マイコンからの制御信号に基づいて順次所定のバンド用の局部発振器を接続して周波数混合するようにしても良い。これにより、各サイクルで受信可能なバンドが切り替わる。この時、複数の局部発振器としては、複数のバンドがＸバンド，Ｋバンド，Ｋａバンドの３つあるとして各バンドに合わせて３つの局部発振器を設けてもよく、或いは、Ｘバンド（基本波を使用）とＫバンド（２次高調波を使用）は共通にし、それとＫａバンド用の局部発振器の２個を用いるようにするなど、各種の構成を取ることができる。
【００５９】また、判定手段としては、上記した実施の形態ではマイコン内に実装したが、マイコンとは別の回路により構成しても良い。また、判定方法としてもスイープ電圧（積分回路１８の出力信号）を利用するものに限ることはなく、例えば比較器から出力される１回目のパルスが出力されてからタイマーをスタートし、２回目のパルスが出力されるまでの時間が所定のものか否かにより、目的とするマイクロ波か否かを判別するなどの他各種の判定方法を採るマイクロ波検出器に適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上のように本発明に係るマイクロ波検出器では、ＶＣＯの電圧−周波数特性の補償ができ、同一バンドの信号であれば、スイープの全領域にわたって検出信号の発生間隔をほぼ同じにすることができる。その結果として、検出が正確にでき、また、受信信号のバンドを精度よく判別できる。
【出願人】 【識別番号】３９１００１８４８
【氏名又は名称】ユピテル工業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）１１月２８日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】松井 伸一
【公開番号】 特開平１１−１６０４１７
【公開日】 平成１１年（１９９９）６月１８日
【出願番号】 特願平９−３４１９５４