JP3721152B2 - 電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置に関し、特に、自車両と先行車もしくは障害物などの物標との距離、あるいは相対速度を検出する車載用の電波レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波等の電波を用いた電波レーダは、雨、霧等が存在する悪天候でも、電波のビームの減衰量が小さく、電波が遠距離まで到達するので、航空管制、気象観測分野で広く用いられてきた。また、最近では、自動車の予防安全の分野において、先行車との車間距離、相対速度を計測するミリ波レーダが研究開発され、商品化されつつある。
【０００３】
ミリ波レーダの高周波回路には幾つかの種類があり、なかでも、小型、低コスト、高信頼性という特徴を持つＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ＩＣ）が自動車用として有力である。
【０００４】
ＭＭＩＣは、高周波特性に優れたガリウム−ヒ素ヘテロ構造のＦＥＴを内蔵しており、これを駆動するためには、ドレイン電源とゲート電源の複数の電源を制御する必要がある。
【０００５】
複数電源回路を備えた電子制御装置として、特開２００１−３１２３１８号公報に開示されたものがある。この電子制御装置では、図１２に示されているように、複数電源として、５Ｖ電源２０１、３．３Ｖ電源２０２を有しており、このうち３．３Ｖ電源２０２がマイコン１０１及びマイコン１０１のリセット制御部１０２の電源として使用される。
【０００６】
電源の立ち上げ、立ち下げ時に、マイコン１０１の動作が不定とならないように、図１３に示されているような、立ち上げ、立ち下げシーケンスを実現している。すなわち、立ち上げ時には、３．３Ｖ系の電源２０２が立ち上がった後、５Ｖ系の電源回路２０１が立ち上がり、５Ｖ系がリセットレベル以上になった時点より遅延時間Ｔｒｅｓｅｔ経過後に、マイコン１０１のリセットを解除する。また、立ち下げ時には、５Ｖ系の電源２０１が３．３Ｖ系の電源２０２よりも先に立ち下がり、マイコン１０１をリセット状態にする。これにより、マイコンの動作不確定領域をなくすことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ミリ波レーダ用のＭＭＩＣが内蔵しているＦＥＴでは、逆バイアスされるゲートの電圧によってソースからドレインに向かう電子の通路幅（チャネル断面積）を変化させ、ドレイン電流を制御するから、ゲート電源が印加されていない状態で、ドレイン電源が印加されると、ＦＥＴに流す電流が制御されず、ＦＥＴを破壊する可能性がある。
このため、ＦＥＴのドレイン電源とゲート電源の２つの電源制御において、ドレイン電源が印加されている時には、必ずゲート電源が印加されていなければならない。
【０００８】
また、ＦＥＴのドレイン電源が電断されても、その後、ドレイン回路に電荷が残存している状態で、ゲート電源が電断されると、残留電荷によってＦＥＴに過剰電流が流れ、ＦＥＴを破壊する可能性がある。
また、ＦＥＴのゲート電源、ドレイン電源がそれぞれ規定された範囲の電位外になった状態で、ドレイン電源が印加されると、ＦＥＴに流す電流が制御域外になり、ＦＥＴを破壊する可能性がある。
このことに対し、上述した特開２００１−３１２３１８号公報に開示されているような、従来技術は、次のような点で問題がある。これを図１４を用いて説明する。
【０００９】
図１４に示されている構成では、５Ｖ系電源の後段に、さらに複数電源が存在している。すなわち、５Ｖ電源２０１から−５Ｖ電源２０３を動作させ、５Ｖ電源２０１と−５Ｖ電源２０３で制御される両電源系の回路素子が存在している。
このような回路構成の場合、３．３Ｖ系と５Ｖ系の動作を制御し、マイコンの動作不確定領域をなくすことだけでは十分ではなく、５Ｖ電源２０１と５Ｖ電源２０１をもとに動作する−５Ｖ電源２０３の両電源系の回路素子を保護する回路構成を有する必要があり、特開２００１−３１２３１８号公報に示されているような従来技術では、前述したＭＭＩＣを用いたミリ波レーダのＦＥＴを保護することができない。
【００１０】
本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電波レーダ用のＭＭＩＣのゲート電源とドレイン電源を制御し、立ち上げ、立ち下げ時のＭＭＩＣを保護し、併せて立ち下げ時の残留電荷や異常電源電位によるＭＭＩＣの障害発生を回避する電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電波レーダ装置は、ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、前記複数電源がそれぞれ規定された範囲の電圧になっているか否かを検出する電圧モニタ手段と、前記電圧モニタ手段により検出される電圧のいずれか一つでも規定された範囲の電圧になっていないことが検出されると、前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源をオフにする第１の電源制御手段とを有する。
【００１２】
この発明による電波レーダ装置によれば、電圧モニタ手段が各電源がそれぞれ規定された範囲の電圧になっているか否かを検出し、電圧モニタ手段により検出される電圧のいずれか一つでも規定された範囲の電圧になっていないことが検出されると、第１の電源制御手段が高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源をオフにする。これにより、ＦＥＴのゲート電源等が規定された範囲の電位外になった状態で、ドレイン電源が印加され続けられることがなく、ＦＥＴに流す電流が制御域外になることが未然に回避され、高周波用ＩＣが保護される。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明による電波レーダ装置は、ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、前記複数電源のうち高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りを制御する第２の電源制御手段を有する。
【００１４】
この発明による電波レーダ装置によれば、第２の電源制御手段によって、高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りが制御される。これにより、ゲート電源が印加されていない状態で、ドレイン電源が印加されることがなく、高周波用ＩＣが保護される。
【００１５】
前記第２の電源制御手段は、タイマ回路を含み、タイマ回路による時間計測によって前記ＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りを制御するもので、簡便に実現できる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明による電波レーダ装置は、ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも後に立ち下がるように電源の立ち下がりを制御する第３の電源制御手段を有する。
【００１７】
この発明による電波レーダ装置によれば、第３の電源制御手段によって、高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも後に立ち下がるように電源の立ち下がりが制御される。これにより、ゲート電源が印加されていない状態で、ドレイン電源が印加されることがなく、高周波用ＩＣが保護される。
【００１８】
前記第３の電源制御手段は、ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く電荷引抜回路を含み、ドレイン電源ラインの電荷引き抜きにより、ゲート電源より先にドレイン電源が立ち下がるようにするもので、簡便に実現できる。
また、本発明による電波レーダ装置は、第１の電源制御手段、第２の電源制御手段、第３の電源制御手段組み合わせることにより、電源立ち上げ時のＦＥＴの保護、電源オン時のＦＥＴの保護、電源立ち下げ時のＦＥＴの保護の全てを統括して行うことができる。
【００１９】
また、上述の発明による電波レーダ装置を自動車等の車両に搭載し、車両外部に電磁波を照射し、車両外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて車両外部物体との関係を検知することにより、車間距離制御システムの車両用電波レーダ装置として用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態が適用される車載用のミリ波レーダ装置のシステム構成を示している。ミリ波レーダ装置４０７は、電源・車両ＩＦ回路部４１６と、デジタル回路部４１８と、アナログ回路部４１９と、ＲＦ回路部４２１とを有し、車両側上位システム４１５より電源Ｖｉｎを与えられ、車両側上位システム４１５と双方向に通信する。
【００２１】
ＲＦ回路部４２１はＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣ（ＭＭＩＣ）を含み、ミリ波発振器４０１は、変復調タイミング信号発生部４０２から出力される変調タイミング信号に基づいて変調回路部４０３により変調された周波数の送信信号（ミリ波）を送信アンテナ４０４から送信する。
【００２２】
送信信号は、先行車４０５で反射して受信信号となり、受信アンテナ４０６に入力される。この時、先行車４０５とミリ波レーダ装置４０７（自車）間に相対速度Ｖがあると、ドップラ周波数が発生し、受信信号の周波数は送信周波数がドップラシフトものとなる。
【００２３】
受信信号がミキサ４０８を通過すると、ドップラシフト分の周波数（中間周波数信号（以下ＩＦ信号とする））がミキサ４０８より出力される。ＩＦ信号はアンプ４０９により増幅された後、変復調タイミング信号発生部４０２より出力される信号に基づいて復調回路部４１０で復調される。この復調された信号はＡＤＣ４１１によりデジタル変換され、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）４１２に入力される。
【００２４】
ＤＳＰ４１２は、入力したデジタル信号をＦＦＴ解析処理し、先行車との距離、相対速度、角度を求められる。そして、求めた相対速度や距離の情報は、システム制御マイコン４１３によって車両ＩＦ回路部４１４を介して車両側上位システム４１５に出力される。
【００２５】
以上、説明した回路部は、電源・車両ＩＦ回路部４１６にある電源回路部４１７が出力する電源により動作する。電源回路部４１７は、車両側上位システム４１５より入力される電源Ｖｉｎから、各回路が動作するに必要な電源を出力し、デジタル回路部４１８やアナログ回路部４１９に供給する。
【００２６】
アナログ・ＲＦ用電源回路部４２０は、電源回路部４１７から供給される電源からアナログ回路部４１９、ＲＦ回路部４２１が動作するために必要な電源を出力する。電源制御監視回路部４２２は、各電源回路部の動作タイミングの制御及び電圧の監視を行う。
【００２７】
つぎに、電源回路部４１７、アナログ・ＲＦ用電源回路部４２０及び電源制御監視回路部４２２のブロック構成を図２を参照して詳細に説明する。なお、図２では、実線は電源ラインを表し、一点鎖線は制御信号を表している。
電源回路部４１７は、５Ｖ電源回路部５０１と、３．３Ｖ電源回路部５０２と、第１電荷引抜回路５０３を有する。
【００２８】
５Ｖ電源回路部５０１は、電源制御監視回路部４２２の５Ｖ電源制御回路部５０４からの制御信号により、オン／オフ動作を制御される。５Ｖ電源回路部５０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路等により構成され、オン信号を受信すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって電源Ｖｉｎから５Ｖ電源を生成する。
【００２９】
３．３Ｖ電源回路部５０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路等により構成され、電源Ｖｉｎを入力すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路により電源Ｖｉｎから３．３Ｖ電源を生成する。
【００３０】
第１電荷引抜回路部５０３は、オン動作時に５Ｖ電源ラインとＧＮＤを短絡し、５Ｖ電源ラインの電荷を引き抜く機能を有している。第１電荷引抜回路部５０３は、５Ｖ電源制御回路部５０４からの制御信号によりオン／オフ動作を制御され、５Ｖ電源制御回路部５０４から５Ｖ電源回路部５０１をオンする信号が出力されている時にオフし、これとは反対にオフする信号が出力されている時にオンするように動作する。
【００３１】
アナログ・ＲＦ用電源回路部４２０は、アナログ５Ｖ電源回路部５０５と、アナログ−５Ｖ電源回路部５０６と、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７と、ＲＦ用ゲート電源回路部５０８と、第２電荷引抜回路部５０９を有している。
【００３２】
アナログ５Ｖ電源回路部５０５は、電源制御監視回路部４２２の第１タイマ回路部５１０からの制御信号によりオン／オフ動作を制御され、オン信号を受信すると、内蔵のスイッチ回路をオンにすることで、５Ｖ電源をアナログ回路やＲＦ用ドレイン電源回路５０７に供給する。
【００３３】
−５Ｖ電源回路部５０６は、スイッチングキャパシタ電源回路等により構成され、５Ｖ電源を入力されると、スイッチングキャパシタ電源回路により、５Ｖ電源を−５Ｖ電源に変換する。
【００３４】
ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７は、シリーズレギュレータ回路を含み、電源制御監視回路部４２２のＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からの制御信号によりオン／オフ動作を制御される。ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７は、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からオン信号を受信すると、シリーズレギュレータ回路をオンにすることで、ドレイン電源をＲＦ回路部４２１に供給する。
ＲＦ用ゲート電源回路部５０８は、アナログ５Ｖ電源と−５Ｖ電源が供給されると、所定の電圧のゲート電源をＲＦ回路部４２１に供給する。
【００３５】
第２電荷引抜回路部５０９は、第３の電源制御手段の一部をなすものであり、オン動作時にＲＦ用ドレイン電源ラインとＧＮＤを短絡し、ＲＦ用ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く機能を有している。第２電荷引抜回路部５０９は、電源制御監視回路部４２２のＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からの制御信号によってオン／オフ動作を制御され、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からＲＦ用ゲート電源回路部５０８をオンする信号が出力されている時にオフし、これとは反対にオフする信号が出力されている時にオンするように動作する。第２電荷引抜回路部５０９は、ドレイン回路に電荷が残存している状態で、ゲート電源が電断されることを回避する。
【００３６】
電源制御監視回路部４２２は、第１タイマ回路部５１０と、第２タイマ回路部５１２と、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３と、アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４と、Ｖｉｎモニタ回路部５１５と、３．３Ｖモニタ回路部５１６と、５Ｖ電源制御回路部５０４と、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１とを有している。
【００３７】
ここで、第１タイマ回路部５１０と第２タイマ回路５１２は第２の電源制御手段の一部をなし、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３、アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４、Ｖｉｎモニタ回路部５１５、３．３Ｖモニタ回路部５１６が電圧モニタ手段をなし、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１が第１の電源制御手段をなす。
【００３８】
第１タイマ回路部（タイマ１）５１０、第２タイマ回路（タイマ２）５１２は、ともに遅延回路であり、第１タイマ回路部５１０は、３．３Ｖ電源回路部５０２が起動してから所定時間後にオン信号をアナログ５Ｖ電源回路部５０５に出力し、第２タイマ回路５１２は、３．３Ｖ電源回路部５０２が起動してから第１タイマ回路部５１０よりも長い所定時間後にオン信号をＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１に出力する。
【００３９】
アナログ５Ｖモニタ回路部５１３は、アナログ５Ｖ電源回路部５０５が出力するアナログ５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以上か否かを監視し、アナログ５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以下になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１にオフ信号を出力する。
【００４０】
アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４は、アナログ−５Ｖ電源回路部５０６が出力するアナログ−５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以下か否かを監視し、アナログ−５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以上になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１にオフ信号を出力する。
【００４１】
Ｖｉｎモニタ回路部５１５は、元電源電圧であるＶｉｎ電源電圧が所定の電圧以上か否かを監視し、Ｖｉｎ電源電圧が所定の電圧以下になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１及び５Ｖ電源制御回路部５０４にオフ信号を出力する。
【００４２】
３．３Ｖモニタ回路部５１６は、３．３Ｖ電源電源回路５０２が出力する３．３Ｖ電源の電圧が所定の電圧以上か否かを監視し、３．３Ｖ電源の電圧が所定の電圧以下になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１及び５Ｖ電源制御回路部５０４にオフ信号を出力する。
【００４３】
ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１は、論理積回路であり、第２タイマ回路５１２、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３と、アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４と、Ｖｉｎモニタ回路部５１５と、３．３Ｖモニタ回路部５１６を入力信号とし、これら全ての入力信号がオンであるときのみ、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７にオン信号を出力する。
【００４４】
５Ｖ電源制御回路部５０４も、論理積回路であり、Ｖｉｎモニタ回路部５１５と、３．３Ｖモニタ回路部５１６を入力信号とし、両入力信号がオンのときのみ、５Ｖ電源回路部５０１にオン信号を出力する。
【００４５】
ここで、ＲＦ用ドレイン電源とＲＦ用ゲート電源の関係について図３を用いて説明する。ＲＦ回路４２１（図１参照）は、高周波特性に優れたガリウム−ヒ素ヘテロ構造のＦＥＴ回路を内蔵しており、ＲＦ用ドレイン電源とＲＦ用ゲート電源との２つの電源はＦＥＴを制御している。ＦＥＴはゲート電圧を調整することでドレインに流す電流を制御することができる素子であり、そのためゲート電圧が制御されていない状態でドレインに電圧を印加すると、ＦＥＴに大電流が流れ、最悪の場合、過剰電流によってＦＥＴを破壊してしまう。
【００４６】
ＲＦ回路部４２１に内蔵されているＦＥＴを破壊しないため、図３に示されているように、ＲＦ回路部４２１の起動時には、必ずドレイン電源が立ち上がる前にゲート電源を立ち上げておく必要がある。また、立ち下げ時には、ドレイン電源を立ち下げてからゲート電源を立ち下げる必要がある。図３では、時点Ｔ１でゲート電源が立ち上がり、これより所定時間Ｔａが経過した時点Ｔ２でドレイン電源が立ち上がる。また、時点Ｔ３でレイン電源が立ち下がり、これより所定時間Ｔｂが経過した時点Ｔ４でゲート電源が立ち下がる。
【００４７】
つぎに、電源制御監視回路部４２２の各回路部の具体的な回路構成例を、図４〜図８を参照して説明する。
図４（ａ）は第１タイマ回路５１０と第２タイマ回路の回路構成例を示している。これらタイマ回路は入力として３．３Ｖ電源を入力し、この信号を所定の時間だけ遅らせて出力するローパスフィルタ回路となっている。この所定の時間（遅延時間）は抵抗器７０１の抵抗値とコンデンサ７０２の容量の定数を調整することで設定することができる。
【００４８】
図４（ｂ）に示されているように、第１タイマ回路部５１０では遅れ時間Ｔｄ１、第２タイマ回路５１２では遅れ時間Ｔｄ２となるように設定されている。
なお、これらタイマ回路は図４（ａ）に示されているようなローパスフィルタでなくともよく、カウンタ回路で所定の時間をカウントして遅延動作するようなものであってもよい。
【００４９】
図５はアナログ５Ｖモニタ回路５１３の回路構成例を示している。アナログ５Ｖモニタ回路５１３は、５Ｖ電源で動作するコンパレータ８０１に、５Ｖ電源から基準電圧として、例えばシャントレギュレータ等を使用して２．５Ｖを入力する。そして、アナログ５Ｖを抵抗器８０３、８０４で分圧してモニタする電圧を入力する。この回路構成より、アナログ５Ｖ電源が所定の電圧以上か否かをモニタすることができる。
【００５０】
図６はアナログ−５Ｖモニタ回路５１４の回路構成例を示している。アナログ−５Ｖモニタ回路５１４は、５Ｖ電源で動作するコンパレータ９０１に、５Ｖ電源から基準電圧として、例えばシャントレギュレータ等を使用して２．５Ｖを入力する。そして、アナログ５Ｖとアナログ−５Ｖから抵抗器９０３、９０４で分圧してモニタする電圧を入力する。この回路構成より、アナログ−５Ｖ電源が所定の電圧以上か否かをモニタすることができる。
【００５１】
ただし、アナログ−５Ｖモニタ回路のモニタ結果は、アナログ５Ｖとアナログ−５Ｖを分圧してモニタ電圧として入力しているので、従属的に、アナログ５Ｖ電源が正常である場合のみ有効となる。本実施形態例では、アナログ５Ｖ電源は、アナログ５Ｖモニタ回路５１３により別にモニタされているので、アナログ−５Ｖモニタ５１４のモニタ結果が有効か否かは判断することができる。
【００５２】
図７はＶｉｎモニタ回路５１５の回路構成例を示している。Ｖｉｎモニタ回路５１５は、３．３Ｖ電源で動作するコンパレータ１００１に、３．３Ｖ電源から基準電圧として、例えばシャントレギュレータ等を使用して２．５Ｖを入力する。そして、Ｖｉｎ電圧を抵抗器１００３、１００４で分圧してモニタする電圧を入力する。この回路構成より、Ｖｉｎ電源が所定の電圧以上か否かをモニタすることができる。
【００５３】
３．３Ｖモニタ回路５１６は、電圧監視ＩＣを使用して３．３Ｖ電源が所定電圧以上か否かを判断する。この回路は、図示しないマイコン用の外付けウォッチドックＩＣ等の電圧監視機能の信号を流用することで実現することができる。
【００５４】
図８はＲＦ用ドレイン電源制御回路５１１の回路構成例を示している。ＲＦ用ドレイン電源制御回路５１１は、３．３Ｖモニタ回路５１６の出力信号を反転回路１１０１に入力し、ＮＰＮトランジスタ１１０２をオン／オフする。反転回路１１０１の入力がロウレベルの時、反転回路出力はハイとなり、ＮＰＮトランジスタがオンになり、電源制御信号はロウとなる。
【００５５】
この回路構成の場合、３．３Ｖ電源がＮＰＮトランジスタ１１０２のＶＢＥまで立ち上がると同時に出力をロウ側にするように動作するため、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７を不定状態でオンすることがない。
【００５６】
３．３Ｖモニタ信号以外の入力信号はダイオード１１０３〜１１０５を介して入力される。このようにダイオードで入力することで、３．３Ｖモニタ信号以外の入力信号のうちどれか１つでもロウのものがあると、出力信号をハイにすることはできない。５Ｖ電源制御回路５０４の回路構成は、入力信号が異なるだけでＲＦ用ドレイン電源制御回路５１１と同様の回路構成とする。
【００５７】
つぎに、第１電荷引抜回路５０３、第２電荷引抜回路５０９の回路構成例を図９を参照して説明する。第１電荷引抜回路５０３と第２電荷引抜回路５０９は、同一回路で構成でき、電源制御信号がロウのとき、ＮＰＮトランジスタ１２０１がオフ状態となり、ＦＥＴ１２０２に５Ｖ電源からハイ信号が入力され、ＦＥＴ１２０２がオン状態となる。これにより、制御信号にロウが入っている場合は、誤ってドレイン電源がオンになっても、この端子に電源が供給されることはない。
【００５８】
電源立ち下げ時に、５Ｖ電源が０Ｖになった場合には、コンデンサ１２０３に蓄えた電荷により、抵抗器１２０４，１２０５からその電荷が放電するまでは確実にＦＥＴ１２０２をオン状態とすることができるので、５Ｖ電源ライン、ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く時間を保持することができる。
【００５９】
つぎに、電源立ち上げ時の動作を図１０に示されているタイムチャートを参照して説明する。
まず、時点Ｔ１１で、Ｖｉｎ電源が車両側から供給されて立ち上がる。このＶｉｎ電源の立ち上がりと同時に３．３Ｖ電源が立ち上がる。
【００６０】
その後、時点Ｔ１２で、３．３Ｖ電源が３．３Ｖ電源系回路の動作保証レベルになると、３．３Ｖモニタ回路５１６の出力がハイになる。また、時点Ｔ１３で、Ｖｉｎ電源が５Ｖ電源回路５０１の動作保証レベルになると、Ｖｉｎモニタ回路５１５の出力がハイになる。
【００６１】
この時点Ｔ１３で、５Ｖ電源制御回路部５０４の入力が全てハイになり、５Ｖ電源制御信号がハイになる。これにより５Ｖ電源回路部５０１が動作し、５Ｖ電源が立ち上がり、時点Ｔ１４で、５Ｖ電源が５Ｖ電源系回路の動作保証レベルになる。
【００６２】
５Ｖ電源の立ち上がりに伴い、−５Ｖ電源も立ち上がり、時点Ｔ１５で、−５Ｖ電源が−５Ｖ電源系回路の動作保証レベルになると、−５Ｖモニタ回路の出力がハイになる。
【００６３】
その後、時点Ｔ１２より所定時間Ｔｄ１が経過した時点Ｔ１６で、第１タイマ回路部（タイマ１）５１０の出力がハイレベルになり、アナログ５Ｖ電源回路部５０１を動作させる。
【００６４】
アナログ５Ｖ電源が立ち上がり、時点Ｔ１７で、アナログ５Ｖ電源がアナログ５Ｖ電源系回路の動作保証レベルになると、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３の出力がハイになる。
この時点Ｔ１７で、アナログ５Ｖ、アナログ−５Ｖの両電源が供給されるので、ＲＦ用ゲート電源回路部５０８が動作し、ＲＦ用ゲート電圧が確定する。
【００６５】
その後、時点Ｔ１２より所定時間Ｔｄ２を計測した第２タイマ回路（タイマ２）５１２の出力がハイになる。この時点Ｔ１８で、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１の入力が全てハイになり、ＲＦ用ドレイン電源制御信号がハイになり、ＲＦ用ドレイン電源が供給される。このような、立ち上げシーケンスを行うことで、立ち上げ時にＲＦ回路部４２１を故障させる電圧を印加することはない。
【００６６】
つぎに、電源立ち下げ時の動作を図１１に示されているタイムチャートを参照して説明する。
まず、時点Ｔ２１で、Ｖｉｎ電源の供給が停止し、Ｖｉｎ電源電圧が低下する。このＶｉｎ電源が５Ｖ電源回路動作保証レベルまで低下すると（時点Ｔ２２）、Ｖｉｎモニタ回路部５１５の出力がロウになる。これにより、５Ｖ電源制御回路部５０４の５Ｖ電源制御信号およびＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１のＲＦ用ドレイン電源制御信号がともにロウになる。
【００６７】
５Ｖ電源制御回路部５０４の５Ｖ電源制御信号がロウになることにより、５Ｖ電源回路部５０１がオフになり、５Ｖ電源の供給を停止すると同時に、第１電荷引抜回路部が５Ｖ電源ラインの電荷を引き抜く。このため、５Ｖ電源の電圧は急激に低下する。
【００６８】
同様に、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１のＲＦ用ドレイン電源制御信号がロウになることにより、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７がオフになり、ドレイン電源の供給を停止すると同時に、第２電荷引抜回路部５０９がドレイン電源ラインの電荷を引き抜く。
【００６９】
このためドレイン電源の電圧は急激に低下する。この時、ゲート電源には電荷引抜回路がないため、ドレイン電源はゲート電源よりも早く低下する。この動作により、電源立ち下げ時にもＲＦ回路部４２１を故障させない電源立ち下げのシーケンスを実現することができる。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【００７１】
前記実施形態においては、回路構成が大きく、電源・車両ＩＦ回路部４１６、デジタル回路部４１８、アナログ回路部４１９、ＲＦ回路部４２１に分かれているが、本発明装置を実現するためには、必ずしもこのように分ける必要はなく、小型化のため電源・車両ＩＦ回路部４１６、デジタル回路部４１８、アナログ回路部４１９を一枚の基板に実装してもよいし、あるいは、全ての回路をＲＦ回路部４２１の中に集積化してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
前記の説明から理解されるように、本発明による電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置によれば、電源の立ち上げ時、立ち下げ時にＲＦ回路部を故障させることなく安全に、電源を供給、停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用される車載用のミリ波レーダ装置のシステム構成を示すブロック線図。
【図２】図１の車載用のミリ波レーダ装置の電源回路及び電源制御監視回路構成を示すブロック線図。
【図３】本発明による車載用のミリ波レーダ装置におけるＲＦ回路部に供給する電源の立ち上げ及び立ち下げタイミングを示すタイミングチャート。
【図４】（ａ）は本実施形態のタイマ回路部の構成を示す回路図、（ｂ）はそれの動作を示す図。
【図５】本実施形態のアナログ５Ｖモニタ回路部の構成を示す回路図。
【図６】本実施形態のアナログ−５Ｖモニタ回路部の構成を示す回路図。
【図７】本実施形態のＶｉｎモニタ回路部の構成を示す回路図。
【図８】本実施形態の電源制御回路部の構成を示す回路図。
【図９】本実施形態の電荷引抜き回路部の構成を示す回路図。
【図１０】本実施形態の電源立ち上げ動作を示すタイムチャート。
【図１１】本実施形態の電源立ち下げ動作を示すタイムチャート。
【図１２】複数電源回路構成の従来例を示す図。
【図１３】従来の複数電源回路の立ち上げ及び立ち下げ動作を示すタイムチャート。
【図１４】従来の複数電源回路では立ち上げ及び立ち下げ動作を規定できない回路構成を示す図。
【符号の説明】
４０１…ミリ波発振器
４０７…ミリ波レーダ装置
４１５…車両側上位システム
４１６…電源・車両ＩＦ回路部
４１８…デジタル回路部
４１９…アナログ回路部
４２１…ＲＦ回路部
５０１…５Ｖ電源回路部
５０２…３．３Ｖ電源回路部
５０３…第１電荷引抜回路部
５０４…５Ｖ電源制御回路部
５０５…アナログ５Ｖ電源回路部
５０６…アナログ−５Ｖ電源回路部
５０７…ＲＦ用ドレイン電源回路部
５０８…ＲＦ用ゲート電源回路部
５０９…第２電荷引抜回路部
５１０…第１タイマ回路部
５１１…ＲＦ用ドレイン電源制御回路部
５１２…第２タイマ回路部
５１３…アナログ５Ｖモニタ回路部
５１４…アナログ−５Ｖモニタ回路部
５１５…Ｖｉｎモニタ回路部
５１６…３．３Ｖモニタ回路部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置に関し、特に、自車両と先行車もしくは障害物などの物標との距離、あるいは相対速度を検出する車載用の電波レーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波等の電波を用いた電波レーダは、雨、霧等が存在する悪天候でも、電波のビームの減衰量が小さく、電波が遠距離まで到達するので、航空管制、気象観測分野で広く用いられてきた。また、最近では、自動車の予防安全の分野において、先行車との車間距離、相対速度を計測するミリ波レーダが研究開発され、商品化されつつある。
【０００３】
ミリ波レーダの高周波回路には幾つかの種類があり、なかでも、小型、低コスト、高信頼性という特徴を持つＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ＩＣ）が自動車用として有力である。
【０００４】
ＭＭＩＣは、高周波特性に優れたガリウム−ヒ素ヘテロ構造のＦＥＴを内蔵しており、これを駆動するためには、ドレイン電源とゲート電源の複数の電源を制御する必要がある。
【０００５】
複数電源回路を備えた電子制御装置として、特開２００１−３１２３１８号公報に開示されたものがある。この電子制御装置では、図１２に示されているように、複数電源として、５Ｖ電源２０１、３．３Ｖ電源２０２を有しており、このうち３．３Ｖ電源２０２がマイコン１０１及びマイコン１０１のリセット制御部１０２の電源として使用される。
【０００６】
電源の立ち上げ、立ち下げ時に、マイコン１０１の動作が不定とならないように、図１３に示されているような、立ち上げ、立ち下げシーケンスを実現している。すなわち、立ち上げ時には、３．３Ｖ系の電源２０２が立ち上がった後、５Ｖ系の電源回路２０１が立ち上がり、５Ｖ系がリセットレベル以上になった時点より遅延時間Ｔｒｅｓｅｔ経過後に、マイコン１０１のリセットを解除する。また、立ち下げ時には、５Ｖ系の電源２０１が３．３Ｖ系の電源２０２よりも先に立ち下がり、マイコン１０１をリセット状態にする。これにより、マイコンの動作不確定領域をなくすことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ミリ波レーダ用のＭＭＩＣが内蔵しているＦＥＴでは、逆バイアスされるゲートの電圧によってソースからドレインに向かう電子の通路幅（チャネル断面積）を変化させ、ドレイン電流を制御するから、ゲート電源が印加されていない状態で、ドレイン電源が印加されると、ＦＥＴに流す電流が制御されず、ＦＥＴを破壊する可能性がある。
このため、ＦＥＴのドレイン電源とゲート電源の２つの電源制御において、ドレイン電源が印加されている時には、必ずゲート電源が印加されていなければならない。
【０００８】
また、ＦＥＴのドレイン電源が電断されても、その後、ドレイン回路に電荷が残存している状態で、ゲート電源が電断されると、残留電荷によってＦＥＴに過剰電流が流れ、ＦＥＴを破壊する可能性がある。
また、ＦＥＴのゲート電源、ドレイン電源がそれぞれ規定された範囲の電位外になった状態で、ドレイン電源が印加されると、ＦＥＴに流す電流が制御域外になり、ＦＥＴを破壊する可能性がある。
このことに対し、上述した特開２００１−３１２３１８号公報に開示されているような、従来技術は、次のような点で問題がある。これを図１４を用いて説明する。
【０００９】
図１４に示されている構成では、５Ｖ系電源の後段に、さらに複数電源が存在している。すなわち、５Ｖ電源２０１から−５Ｖ電源２０３を動作させ、５Ｖ電源２０１と−５Ｖ電源２０３で制御される両電源系の回路素子が存在している。
このような回路構成の場合、３．３Ｖ系と５Ｖ系の動作を制御し、マイコンの動作不確定領域をなくすことだけでは十分ではなく、５Ｖ電源２０１と５Ｖ電源２０１をもとに動作する−５Ｖ電源２０３の両電源系の回路素子を保護する回路構成を有する必要があり、特開２００１−３１２３１８号公報に示されているような従来技術では、前述したＭＭＩＣを用いたミリ波レーダのＦＥＴを保護することができない。
【００１０】
本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電波レーダ用のＭＭＩＣのゲート電源とドレイン電源を制御し、立ち上げ、立ち下げ時のＭＭＩＣを保護し、併せて立ち下げ時の残留電荷や異常電源電位によるＭＭＩＣの障害発生を回避する電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電波レーダ装置は、ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、前記複数電源がそれぞれ規定された範囲の電圧になっているか否かを検出する電圧モニタ手段と、前記電圧モニタ手段により検出される電圧のいずれか一つでも規定された範囲の電圧になっていないことが検出されると、前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源をオフにする第１の電源制御手段とを有する。
【００１２】
この発明による電波レーダ装置によれば、電圧モニタ手段が各電源がそれぞれ規定された範囲の電圧になっているか否かを検出し、電圧モニタ手段により検出される電圧のいずれか一つでも規定された範囲の電圧になっていないことが検出されると、第１の電源制御手段が高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源をオフにする。これにより、ＦＥＴのゲート電源等が規定された範囲の電位外になった状態で、ドレイン電源が印加され続けられることがなく、ＦＥＴに流す電流が制御域外になることが未然に回避され、高周波用ＩＣが保護される。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明による電波レーダ装置は、ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、前記複数電源のうち高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りを制御する第２の電源制御手段を有する。
【００１４】
この発明による電波レーダ装置によれば、第２の電源制御手段によって、高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りが制御される。これにより、ゲート電源が印加されていない状態で、ドレイン電源が印加されることがなく、高周波用ＩＣが保護される。
【００１５】
前記第２の電源制御手段は、タイマ回路を含み、タイマ回路による時間計測によって前記ＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りを制御するもので、簡便に実現できる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明による電波レーダ装置は、ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも後に立ち下がるように電源の立ち下がりを制御する第３の電源制御手段を有する。
【００１７】
この発明による電波レーダ装置によれば、第３の電源制御手段によって、高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも後に立ち下がるように電源の立ち下がりが制御される。これにより、ゲート電源が印加されていない状態で、ドレイン電源が印加されることがなく、高周波用ＩＣが保護される。
【００１８】
前記第３の電源制御手段は、ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く電荷引抜回路を含み、ドレイン電源ラインの電荷引き抜きにより、ゲート電源より先にドレイン電源が立ち下がるようにするもので、簡便に実現できる。
また、本発明による電波レーダ装置は、第１の電源制御手段、第２の電源制御手段、第３の電源制御手段組み合わせることにより、電源立ち上げ時のＦＥＴの保護、電源オン時のＦＥＴの保護、電源立ち下げ時のＦＥＴの保護の全てを統括して行うことができる。
【００１９】
また、上述の発明による電波レーダ装置を自動車等の車両に搭載し、車両外部に電磁波を照射し、車両外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて車両外部物体との関係を検知することにより、車間距離制御システムの車両用電波レーダ装置として用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態が適用される車載用のミリ波レーダ装置のシステム構成を示している。ミリ波レーダ装置４０７は、電源・車両ＩＦ回路部４１６と、デジタル回路部４１８と、アナログ回路部４１９と、ＲＦ回路部４２１とを有し、車両側上位システム４１５より電源Ｖｉｎを与えられ、車両側上位システム４１５と双方向に通信する。
【００２１】
ＲＦ回路部４２１はＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣ（ＭＭＩＣ）を含み、ミリ波発振器４０１は、変復調タイミング信号発生部４０２から出力される変調タイミング信号に基づいて変調回路部４０３により変調された周波数の送信信号（ミリ波）を送信アンテナ４０４から送信する。
【００２２】
送信信号は、先行車４０５で反射して受信信号となり、受信アンテナ４０６に入力される。この時、先行車４０５とミリ波レーダ装置４０７（自車）間に相対速度Ｖがあると、ドップラ周波数が発生し、受信信号の周波数は送信周波数がドップラシフトものとなる。
【００２３】
受信信号がミキサ４０８を通過すると、ドップラシフト分の周波数（中間周波数信号（以下ＩＦ信号とする））がミキサ４０８より出力される。ＩＦ信号はアンプ４０９により増幅された後、変復調タイミング信号発生部４０２より出力される信号に基づいて復調回路部４１０で復調される。この復調された信号はＡＤＣ４１１によりデジタル変換され、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）４１２に入力される。
【００２４】
ＤＳＰ４１２は、入力したデジタル信号をＦＦＴ解析処理し、先行車との距離、相対速度、角度を求められる。そして、求めた相対速度や距離の情報は、システム制御マイコン４１３によって車両ＩＦ回路部４１４を介して車両側上位システム４１５に出力される。
【００２５】
以上、説明した回路部は、電源・車両ＩＦ回路部４１６にある電源回路部４１７が出力する電源により動作する。電源回路部４１７は、車両側上位システム４１５より入力される電源Ｖｉｎから、各回路が動作するに必要な電源を出力し、デジタル回路部４１８やアナログ回路部４１９に供給する。
【００２６】
アナログ・ＲＦ用電源回路部４２０は、電源回路部４１７から供給される電源からアナログ回路部４１９、ＲＦ回路部４２１が動作するために必要な電源を出力する。電源制御監視回路部４２２は、各電源回路部の動作タイミングの制御及び電圧の監視を行う。
【００２７】
つぎに、電源回路部４１７、アナログ・ＲＦ用電源回路部４２０及び電源制御監視回路部４２２のブロック構成を図２を参照して詳細に説明する。なお、図２では、実線は電源ラインを表し、一点鎖線は制御信号を表している。
電源回路部４１７は、５Ｖ電源回路部５０１と、３．３Ｖ電源回路部５０２と、第１電荷引抜回路５０３を有する。
【００２８】
５Ｖ電源回路部５０１は、電源制御監視回路部４２２の５Ｖ電源制御回路部５０４からの制御信号により、オン／オフ動作を制御される。５Ｖ電源回路部５０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路等により構成され、オン信号を受信すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって電源Ｖｉｎから５Ｖ電源を生成する。
【００２９】
３．３Ｖ電源回路部５０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路等により構成され、電源Ｖｉｎを入力すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路により電源Ｖｉｎから３．３Ｖ電源を生成する。
【００３０】
第１電荷引抜回路部５０３は、オン動作時に５Ｖ電源ラインとＧＮＤを短絡し、５Ｖ電源ラインの電荷を引き抜く機能を有している。第１電荷引抜回路部５０３は、５Ｖ電源制御回路部５０４からの制御信号によりオン／オフ動作を制御され、５Ｖ電源制御回路部５０４から５Ｖ電源回路部５０１をオンする信号が出力されている時にオフし、これとは反対にオフする信号が出力されている時にオンするように動作する。
【００３１】
アナログ・ＲＦ用電源回路部４２０は、アナログ５Ｖ電源回路部５０５と、アナログ−５Ｖ電源回路部５０６と、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７と、ＲＦ用ゲート電源回路部５０８と、第２電荷引抜回路部５０９を有している。
【００３２】
アナログ５Ｖ電源回路部５０５は、電源制御監視回路部４２２の第１タイマ回路部５１０からの制御信号によりオン／オフ動作を制御され、オン信号を受信すると、内蔵のスイッチ回路をオンにすることで、５Ｖ電源をアナログ回路やＲＦ用ドレイン電源回路５０７に供給する。
【００３３】
−５Ｖ電源回路部５０６は、スイッチングキャパシタ電源回路等により構成され、５Ｖ電源を入力されると、スイッチングキャパシタ電源回路により、５Ｖ電源を−５Ｖ電源に変換する。
【００３４】
ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７は、シリーズレギュレータ回路を含み、電源制御監視回路部４２２のＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からの制御信号によりオン／オフ動作を制御される。ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７は、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からオン信号を受信すると、シリーズレギュレータ回路をオンにすることで、ドレイン電源をＲＦ回路部４２１に供給する。
ＲＦ用ゲート電源回路部５０８は、アナログ５Ｖ電源と−５Ｖ電源が供給されると、所定の電圧のゲート電源をＲＦ回路部４２１に供給する。
【００３５】
第２電荷引抜回路部５０９は、第３の電源制御手段の一部をなすものであり、オン動作時にＲＦ用ドレイン電源ラインとＧＮＤを短絡し、ＲＦ用ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く機能を有している。第２電荷引抜回路部５０９は、電源制御監視回路部４２２のＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からの制御信号によってオン／オフ動作を制御され、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１からＲＦ用ゲート電源回路部５０８をオンする信号が出力されている時にオフし、これとは反対にオフする信号が出力されている時にオンするように動作する。第２電荷引抜回路部５０９は、ドレイン回路に電荷が残存している状態で、ゲート電源が電断されることを回避する。
【００３６】
電源制御監視回路部４２２は、第１タイマ回路部５１０と、第２タイマ回路部５１２と、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３と、アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４と、Ｖｉｎモニタ回路部５１５と、３．３Ｖモニタ回路部５１６と、５Ｖ電源制御回路部５０４と、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１とを有している。
【００３７】
ここで、第１タイマ回路部５１０と第２タイマ回路５１２は第２の電源制御手段の一部をなし、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３、アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４、Ｖｉｎモニタ回路部５１５、３．３Ｖモニタ回路部５１６が電圧モニタ手段をなし、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１が第１の電源制御手段をなす。
【００３８】
第１タイマ回路部（タイマ１）５１０、第２タイマ回路（タイマ２）５１２は、ともに遅延回路であり、第１タイマ回路部５１０は、３．３Ｖ電源回路部５０２が起動してから所定時間後にオン信号をアナログ５Ｖ電源回路部５０５に出力し、第２タイマ回路５１２は、３．３Ｖ電源回路部５０２が起動してから第１タイマ回路部５１０よりも長い所定時間後にオン信号をＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１に出力する。
【００３９】
アナログ５Ｖモニタ回路部５１３は、アナログ５Ｖ電源回路部５０５が出力するアナログ５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以上か否かを監視し、アナログ５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以下になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１にオフ信号を出力する。
【００４０】
アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４は、アナログ−５Ｖ電源回路部５０６が出力するアナログ−５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以下か否かを監視し、アナログ−５Ｖ電源の電圧が所定の電圧以上になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１にオフ信号を出力する。
【００４１】
Ｖｉｎモニタ回路部５１５は、元電源電圧であるＶｉｎ電源電圧が所定の電圧以上か否かを監視し、Ｖｉｎ電源電圧が所定の電圧以下になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１及び５Ｖ電源制御回路部５０４にオフ信号を出力する。
【００４２】
３．３Ｖモニタ回路部５１６は、３．３Ｖ電源電源回路５０２が出力する３．３Ｖ電源の電圧が所定の電圧以上か否かを監視し、３．３Ｖ電源の電圧が所定の電圧以下になると、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１及び５Ｖ電源制御回路部５０４にオフ信号を出力する。
【００４３】
ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１は、論理積回路であり、第２タイマ回路５１２、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３と、アナログ−５Ｖモニタ回路部５１４と、Ｖｉｎモニタ回路部５１５と、３．３Ｖモニタ回路部５１６を入力信号とし、これら全ての入力信号がオンであるときのみ、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７にオン信号を出力する。
【００４４】
５Ｖ電源制御回路部５０４も、論理積回路であり、Ｖｉｎモニタ回路部５１５と、３．３Ｖモニタ回路部５１６を入力信号とし、両入力信号がオンのときのみ、５Ｖ電源回路部５０１にオン信号を出力する。
【００４５】
ここで、ＲＦ用ドレイン電源とＲＦ用ゲート電源の関係について図３を用いて説明する。ＲＦ回路４２１（図１参照）は、高周波特性に優れたガリウム−ヒ素ヘテロ構造のＦＥＴ回路を内蔵しており、ＲＦ用ドレイン電源とＲＦ用ゲート電源との２つの電源はＦＥＴを制御している。ＦＥＴはゲート電圧を調整することでドレインに流す電流を制御することができる素子であり、そのためゲート電圧が制御されていない状態でドレインに電圧を印加すると、ＦＥＴに大電流が流れ、最悪の場合、過剰電流によってＦＥＴを破壊してしまう。
【００４６】
ＲＦ回路部４２１に内蔵されているＦＥＴを破壊しないため、図３に示されているように、ＲＦ回路部４２１の起動時には、必ずドレイン電源が立ち上がる前にゲート電源を立ち上げておく必要がある。また、立ち下げ時には、ドレイン電源を立ち下げてからゲート電源を立ち下げる必要がある。図３では、時点Ｔ１でゲート電源が立ち上がり、これより所定時間Ｔａが経過した時点Ｔ２でドレイン電源が立ち上がる。また、時点Ｔ３でレイン電源が立ち下がり、これより所定時間Ｔｂが経過した時点Ｔ４でゲート電源が立ち下がる。
【００４７】
つぎに、電源制御監視回路部４２２の各回路部の具体的な回路構成例を、図４〜図８を参照して説明する。
図４（ａ）は第１タイマ回路５１０と第２タイマ回路の回路構成例を示している。これらタイマ回路は入力として３．３Ｖ電源を入力し、この信号を所定の時間だけ遅らせて出力するローパスフィルタ回路となっている。この所定の時間（遅延時間）は抵抗器７０１の抵抗値とコンデンサ７０２の容量の定数を調整することで設定することができる。
【００４８】
図４（ｂ）に示されているように、第１タイマ回路部５１０では遅れ時間Ｔｄ１、第２タイマ回路５１２では遅れ時間Ｔｄ２となるように設定されている。
なお、これらタイマ回路は図４（ａ）に示されているようなローパスフィルタでなくともよく、カウンタ回路で所定の時間をカウントして遅延動作するようなものであってもよい。
【００４９】
図５はアナログ５Ｖモニタ回路５１３の回路構成例を示している。アナログ５Ｖモニタ回路５１３は、５Ｖ電源で動作するコンパレータ８０１に、５Ｖ電源から基準電圧として、例えばシャントレギュレータ等を使用して２．５Ｖを入力する。そして、アナログ５Ｖを抵抗器８０３、８０４で分圧してモニタする電圧を入力する。この回路構成より、アナログ５Ｖ電源が所定の電圧以上か否かをモニタすることができる。
【００５０】
図６はアナログ−５Ｖモニタ回路５１４の回路構成例を示している。アナログ−５Ｖモニタ回路５１４は、５Ｖ電源で動作するコンパレータ９０１に、５Ｖ電源から基準電圧として、例えばシャントレギュレータ等を使用して２．５Ｖを入力する。そして、アナログ５Ｖとアナログ−５Ｖから抵抗器９０３、９０４で分圧してモニタする電圧を入力する。この回路構成より、アナログ−５Ｖ電源が所定の電圧以上か否かをモニタすることができる。
【００５１】
ただし、アナログ−５Ｖモニタ回路のモニタ結果は、アナログ５Ｖとアナログ−５Ｖを分圧してモニタ電圧として入力しているので、従属的に、アナログ５Ｖ電源が正常である場合のみ有効となる。本実施形態例では、アナログ５Ｖ電源は、アナログ５Ｖモニタ回路５１３により別にモニタされているので、アナログ−５Ｖモニタ５１４のモニタ結果が有効か否かは判断することができる。
【００５２】
図７はＶｉｎモニタ回路５１５の回路構成例を示している。Ｖｉｎモニタ回路５１５は、３．３Ｖ電源で動作するコンパレータ１００１に、３．３Ｖ電源から基準電圧として、例えばシャントレギュレータ等を使用して２．５Ｖを入力する。そして、Ｖｉｎ電圧を抵抗器１００３、１００４で分圧してモニタする電圧を入力する。この回路構成より、Ｖｉｎ電源が所定の電圧以上か否かをモニタすることができる。
【００５３】
３．３Ｖモニタ回路５１６は、電圧監視ＩＣを使用して３．３Ｖ電源が所定電圧以上か否かを判断する。この回路は、図示しないマイコン用の外付けウォッチドックＩＣ等の電圧監視機能の信号を流用することで実現することができる。
【００５４】
図８はＲＦ用ドレイン電源制御回路５１１の回路構成例を示している。ＲＦ用ドレイン電源制御回路５１１は、３．３Ｖモニタ回路５１６の出力信号を反転回路１１０１に入力し、ＮＰＮトランジスタ１１０２をオン／オフする。反転回路１１０１の入力がロウレベルの時、反転回路出力はハイとなり、ＮＰＮトランジスタがオンになり、電源制御信号はロウとなる。
【００５５】
この回路構成の場合、３．３Ｖ電源がＮＰＮトランジスタ１１０２のＶＢＥまで立ち上がると同時に出力をロウ側にするように動作するため、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７を不定状態でオンすることがない。
【００５６】
３．３Ｖモニタ信号以外の入力信号はダイオード１１０３〜１１０５を介して入力される。このようにダイオードで入力することで、３．３Ｖモニタ信号以外の入力信号のうちどれか１つでもロウのものがあると、出力信号をハイにすることはできない。５Ｖ電源制御回路５０４の回路構成は、入力信号が異なるだけでＲＦ用ドレイン電源制御回路５１１と同様の回路構成とする。
【００５７】
つぎに、第１電荷引抜回路５０３、第２電荷引抜回路５０９の回路構成例を図９を参照して説明する。第１電荷引抜回路５０３と第２電荷引抜回路５０９は、同一回路で構成でき、電源制御信号がロウのとき、ＮＰＮトランジスタ１２０１がオフ状態となり、ＦＥＴ１２０２に５Ｖ電源からハイ信号が入力され、ＦＥＴ１２０２がオン状態となる。これにより、制御信号にロウが入っている場合は、誤ってドレイン電源がオンになっても、この端子に電源が供給されることはない。
【００５８】
電源立ち下げ時に、５Ｖ電源が０Ｖになった場合には、コンデンサ１２０３に蓄えた電荷により、抵抗器１２０４，１２０５からその電荷が放電するまでは確実にＦＥＴ１２０２をオン状態とすることができるので、５Ｖ電源ライン、ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く時間を保持することができる。
【００５９】
つぎに、電源立ち上げ時の動作を図１０に示されているタイムチャートを参照して説明する。
まず、時点Ｔ１１で、Ｖｉｎ電源が車両側から供給されて立ち上がる。このＶｉｎ電源の立ち上がりと同時に３．３Ｖ電源が立ち上がる。
【００６０】
その後、時点Ｔ１２で、３．３Ｖ電源が３．３Ｖ電源系回路の動作保証レベルになると、３．３Ｖモニタ回路５１６の出力がハイになる。また、時点Ｔ１３で、Ｖｉｎ電源が５Ｖ電源回路５０１の動作保証レベルになると、Ｖｉｎモニタ回路５１５の出力がハイになる。
【００６１】
この時点Ｔ１３で、５Ｖ電源制御回路部５０４の入力が全てハイになり、５Ｖ電源制御信号がハイになる。これにより５Ｖ電源回路部５０１が動作し、５Ｖ電源が立ち上がり、時点Ｔ１４で、５Ｖ電源が５Ｖ電源系回路の動作保証レベルになる。
【００６２】
５Ｖ電源の立ち上がりに伴い、−５Ｖ電源も立ち上がり、時点Ｔ１５で、−５Ｖ電源が−５Ｖ電源系回路の動作保証レベルになると、−５Ｖモニタ回路の出力がハイになる。
【００６３】
その後、時点Ｔ１２より所定時間Ｔｄ１が経過した時点Ｔ１６で、第１タイマ回路部（タイマ１）５１０の出力がハイレベルになり、アナログ５Ｖ電源回路部５０１を動作させる。
【００６４】
アナログ５Ｖ電源が立ち上がり、時点Ｔ１７で、アナログ５Ｖ電源がアナログ５Ｖ電源系回路の動作保証レベルになると、アナログ５Ｖモニタ回路部５１３の出力がハイになる。
この時点Ｔ１７で、アナログ５Ｖ、アナログ−５Ｖの両電源が供給されるので、ＲＦ用ゲート電源回路部５０８が動作し、ＲＦ用ゲート電圧が確定する。
【００６５】
その後、時点Ｔ１２より所定時間Ｔｄ２を計測した第２タイマ回路（タイマ２）５１２の出力がハイになる。この時点Ｔ１８で、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１の入力が全てハイになり、ＲＦ用ドレイン電源制御信号がハイになり、ＲＦ用ドレイン電源が供給される。このような、立ち上げシーケンスを行うことで、立ち上げ時にＲＦ回路部４２１を故障させる電圧を印加することはない。
【００６６】
つぎに、電源立ち下げ時の動作を図１１に示されているタイムチャートを参照して説明する。
まず、時点Ｔ２１で、Ｖｉｎ電源の供給が停止し、Ｖｉｎ電源電圧が低下する。このＶｉｎ電源が５Ｖ電源回路動作保証レベルまで低下すると（時点Ｔ２２）、Ｖｉｎモニタ回路部５１５の出力がロウになる。これにより、５Ｖ電源制御回路部５０４の５Ｖ電源制御信号およびＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１のＲＦ用ドレイン電源制御信号がともにロウになる。
【００６７】
５Ｖ電源制御回路部５０４の５Ｖ電源制御信号がロウになることにより、５Ｖ電源回路部５０１がオフになり、５Ｖ電源の供給を停止すると同時に、第１電荷引抜回路部が５Ｖ電源ラインの電荷を引き抜く。このため、５Ｖ電源の電圧は急激に低下する。
【００６８】
同様に、ＲＦ用ドレイン電源制御回路部５１１のＲＦ用ドレイン電源制御信号がロウになることにより、ＲＦ用ドレイン電源回路部５０７がオフになり、ドレイン電源の供給を停止すると同時に、第２電荷引抜回路部５０９がドレイン電源ラインの電荷を引き抜く。
【００６９】
このためドレイン電源の電圧は急激に低下する。この時、ゲート電源には電荷引抜回路がないため、ドレイン電源はゲート電源よりも早く低下する。この動作により、電源立ち下げ時にもＲＦ回路部４２１を故障させない電源立ち下げのシーケンスを実現することができる。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【００７１】
前記実施形態においては、回路構成が大きく、電源・車両ＩＦ回路部４１６、デジタル回路部４１８、アナログ回路部４１９、ＲＦ回路部４２１に分かれているが、本発明装置を実現するためには、必ずしもこのように分ける必要はなく、小型化のため電源・車両ＩＦ回路部４１６、デジタル回路部４１８、アナログ回路部４１９を一枚の基板に実装してもよいし、あるいは、全ての回路をＲＦ回路部４２１の中に集積化してもよい。
【００７２】
【発明の効果】
前記の説明から理解されるように、本発明による電波レーダ装置および車両用電波レーダ装置によれば、電源の立ち上げ時、立ち下げ時にＲＦ回路部を故障させることなく安全に、電源を供給、停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用される車載用のミリ波レーダ装置のシステム構成を示すブロック線図。
【図２】図１の車載用のミリ波レーダ装置の電源回路及び電源制御監視回路構成を示すブロック線図。
【図３】本発明による車載用のミリ波レーダ装置におけるＲＦ回路部に供給する電源の立ち上げ及び立ち下げタイミングを示すタイミングチャート。
【図４】（ａ）は本実施形態のタイマ回路部の構成を示す回路図、（ｂ）はそれの動作を示す図。
【図５】本実施形態のアナログ５Ｖモニタ回路部の構成を示す回路図。
【図６】本実施形態のアナログ−５Ｖモニタ回路部の構成を示す回路図。
【図７】本実施形態のＶｉｎモニタ回路部の構成を示す回路図。
【図８】本実施形態の電源制御回路部の構成を示す回路図。
【図９】本実施形態の電荷引抜き回路部の構成を示す回路図。
【図１０】本実施形態の電源立ち上げ動作を示すタイムチャート。
【図１１】本実施形態の電源立ち下げ動作を示すタイムチャート。
【図１２】複数電源回路構成の従来例を示す図。
【図１３】従来の複数電源回路の立ち上げ及び立ち下げ動作を示すタイムチャート。
【図１４】従来の複数電源回路では立ち上げ及び立ち下げ動作を規定できない回路構成を示す図。
【符号の説明】
４０１…ミリ波発振器
４０７…ミリ波レーダ装置
４１５…車両側上位システム
４１６…電源・車両ＩＦ回路部
４１８…デジタル回路部
４１９…アナログ回路部
４２１…ＲＦ回路部
５０１…５Ｖ電源回路部
５０２…３．３Ｖ電源回路部
５０３…第１電荷引抜回路部
５０４…５Ｖ電源制御回路部
５０５…アナログ５Ｖ電源回路部
５０６…アナログ−５Ｖ電源回路部
５０７…ＲＦ用ドレイン電源回路部
５０８…ＲＦ用ゲート電源回路部
５０９…第２電荷引抜回路部
５１０…第１タイマ回路部
５１１…ＲＦ用ドレイン電源制御回路部
５１２…第２タイマ回路部
５１３…アナログ５Ｖモニタ回路部
５１４…アナログ−５Ｖモニタ回路部
５１５…Ｖｉｎモニタ回路部
５１６…３．３Ｖモニタ回路部
Claims (7)
- ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、
前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、
前記複数電源がそれぞれ規定された範囲の電圧になっているか否かを検出する電圧モニタ手段と、前記電圧モニタ手段により検出される電圧のいずれか一つでも規定された範囲の電圧になっていないことが検出されると、前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源をオフにする第１の電源制御手段とを有する電波レーダ装置。 - ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、
前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、
前記複数電源のうち高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りを制御する第２の電源制御手段を有する電波レーダ装置。 - 前記第２の電源制御手段は、タイマ回路を含み、タイマ回路による時間計測によって前記ＦＥＴのゲート電源がドレイン電源よりも先に立ち上がるように電源の立ち上りを制御するものである請求項２記載の電波レーダ装置。
- ＦＥＴを内蔵した高周波用ＩＣによる発振器を含み、外部に電磁波を照射し、外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて外部物体との関係を検知する電波レーダ装置において、
前段の電源とは異なる電位を生成して出力する電源を複数有した複数電源回路を備え、前記複数電源のいずれか一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源として用い、前記複数電源の他の一つを前記高周波用ＩＣのＦＥＴのドレイン電源として用い、
前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも後に立ち下がるように電源の立ち下がりを制御する第３の電源制御手段を有する電波レーダ装置。 - 前記複数電源のうち前記高周波用ＩＣのＦＥＴのゲート電源が、ドレイン電源よりも後に立ち下がるように電源の立ち下がりを制御する第３の電源制御手段を有する請求項２の電波レーダ装置。
- 前記第３の電源制御手段は、ドレイン電源ラインの電荷を引き抜く電荷引抜回路を含み、ドレイン電源ラインの電荷引き抜きにより、ゲート電源より先にドレイン電源が立ち下がるようにするものである請求項４又は５記載の電波レーダ装置。
- 請求項１記載の電波レーダ装置が車両に搭載され、車両外部に電磁波を照射し、車両外部物体からの反射波を受信し、その受信した信号に基づいて車両外部物体との関係を検知する車両用電波レーダ装置。
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