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電波近接センサ

国内特許コード P07A011742
整理番号 2045
掲載日 2007年11月16日
出願番号 特願2003-048577
公開番号 特開2004-257848
登録番号 特許第3735721号
出願日 平成15年2月26日(2003.2.26)
公開日 平成16年9月16日(2004.9.16)
登録日 平成17年11月4日(2005.11.4)
発明者
  • 佐藤 祐司
  • 官野 高雄
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 電波近接センサ
発明の概要 【課題】距離の測定精度の向上及び測定できる最大距離の延長の両立を図り、またセンサとの間で相対速度を有しない反射物体の検出及び距離の測定を可能とする。
【解決手段】連続波の電波を放射する電波近接センサにおいて、異なった3つ以上の発振周波数を切り替えて出力する発振器22と、その高周波出力を電波として放射する送信用アンテナ1と、反射物体からの反射電波を受信する受信用アンテナ4と、その受信信号と発振器22の高周波出力とを混合し、前記反射物体との相対速度に応じて発生するドップラー信号を検出するミキサ5と、前記発振周波数に対応する各出力からドップラー信号をそれぞれ抽出するフィルタ回路と、前記発振周波数に応じた前記フィルタ回路のそれぞれの出力の位相差を検出する位相検出回路とを有し、その複数の出力を同時に用いることで、前記反射物体の距離を算出する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


従来、連続波の電波を使用し反射物体までの距離を検出可能な電波近接センサとしては、図5に示すように、2つの周波数の連続波の電波を制御信号に基づき時間で切り替えて放射し、反射電波のドップラー信号を制御信号で同期検波してその位相差から距離を測定する2周波CW方式と、図6に示すように、時間により周波数を連続的に変化させる変調を加えた連続波の電波を放射し、反射電波と放射電波の周波数差から距離を測定するFM-CW方式がある。



図5の2周波CW方式において、1は送信用アンテナ、2は発振器(発振回路)であり、3は発振制御回路である。発振器2は異なった2つの発振周波数の高周波を切り替えて出力可能なものであり、発振制御回路3は発振器2の発振周波数を時間により切り替える制御信号を出力するものであり、送信用アンテナ1は発振制御回路3の制御信号で制御された発振器2の高周波出力を電波として放射する。



受信用アンテナ4は送信用アンテナ1から放射された電波の反射物体からの反射電波を受信し、その受信信号がミキサ5に加えられる。ミキサ5には前記発振器2の高周波出力もカプラ等の結合手段6を介して加えられており、ここで、受信用アンテナ4の受信信号と発振器2の高周波出力とを混合し、前記反射物体との相対速度に応じて発生するドップラー信号を検出する。検波回路7はミキサ出力について発振制御回路3の制御信号に基づき発振器2のそれぞれの発振周波数毎に同期検波を行う。フィルタ回路8-1,8-2は、検波回路7で同期検波された前記発振周波数に対応する各出力からドップラー信号をそれぞれ抽出し、位相検出回路9で発振器2の2つの発振周波数に応じたフィルタ回路8-1,8-2のそれぞれの出力の位相差を検出し、これより距離測定結果が得られる。



図6のFM-CW方式において、1は送信用アンテナ、2は発振器(発振回路)であり、10は周波数変調回路である。送信用アンテナ1は周波数変調回路10の変調信号で周波数変調された発振器2の高周波出力を電波として放射する。受信用アンテナ4は送信用アンテナ1から放射された電波の反射物体からの反射電波を受信し、その受信信号がミキサ5に加えられる。ミキサ5には前記発振器2の高周波出力もカプラ等の結合手段6を介して加えられており、ここで、受信用アンテナ4の受信信号と発振器2の高周波出力とを混合し、前記反射物体との相対速度に応じて発生するドップラー信号を含む周波数差信号を検出する。そして、前記周波数差信号を検波回路11で検波した検波信号をフィルタ回路12を通し、さらに周波数検出回路13で周波数検出を行うことで距離測定結果が得られる。

産業上の利用分野


本発明は、連続波の電波を放射して反射物体からの反射電波を検出し、反射物体までの距離を測定するために用いられる電波近接センサに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
連続波の電波を放射して反射物体からの反射電波を検出する電波近接センサにおいて、
異なった3つ以上の発振周波数の高周波を切り替えて出力する発振回路と、
前記発振回路の発振周波数を時間により切り替える制御信号を出力する発振制御回路と、
前記発振制御回路の制御信号で制御された前記発振回路の高周波出力を電波として放射する送信用アンテナと、
前記送信用アンテナから放射された電波の反射物体からの反射電波を受信する受信用アンテナと、
前記受信用アンテナの受信信号と前記発振回路の高周波出力とを混合し、前記反射物体との相対速度に応じて発生するドップラー信号を検出するミキサと、
前記ミキサ出力について前記発振制御回路の制御信号に基づき前記発振回路のそれぞれの発振周波数毎に同期検波を行う検波回路と、
前記検波回路で同期検波された前記発振周波数に対応する各出力からドップラー信号をそれぞれ抽出するための3つ以上のフィルタ回路と、
前記発振回路の発振周波数に応じた前記フィルタ回路のそれぞれの出力の位相差を検出する位相検出回路と、
前記位相検出回路の複数の出力を同時に用いることで、前記反射物体の距離を算出し出力する演算回路とを備え、
前記演算回路は、前記位相検出回路の出力である3つ以上の位相差を同時に用いることにより、前記反射物体の距離を、前記異なった3つ以上の発振周波数の3つ以上の周波数差それぞれから得られる測定可能最大距離の最小公倍数である距離まで算出することを特徴とする電波近接センサ。

【請求項2】
連続波の電波を放射して反射物体からの反射電波を検出する電波近接センサにおいて、
異なった3つ以上の発振周波数の高周波をそれぞれ出力する発振回路と、
前記発振回路の高周波出力を電波として放射する送信用アンテナと、
前記送信用アンテナから放射された電波の反射物体からの反射電波を受信する受信用アンテナと、
前記受信用アンテナの受信信号と前記発振回路の高周波出力とを混合し、前記反射物体との相対速度に応じて発生するドップラー信号を検出するミキサと、
発振周波数の異なる前記発振回路のそれぞれの発振周波数に対応する各ミキサ出力からドップラー信号をそれぞれ抽出するための3つ以上のフィルタ回路と、
前記発振回路の発振周波数に応じた前記フィルタ回路のそれぞれの出力の位相差を検出する位相検出回路と、
前記位相検出回路の複数の出力を同時に用いることで、前記反射物体の距離を算出し出力する演算回路とを備え、
前記演算回路は、前記位相検出回路の出力である3つ以上の位相差を同時に用いることにより、前記反射物体の距離を、前記異なった3つ以上の発振周波数の3つ以上の周波数差それぞれから得られる測定可能最大距離の最小公倍数である距離まで算出することを特徴とする電波近接センサ。

【請求項3】
前記受信用アンテナの出力と前記ミキサとの間に、時間に対して連続で位相を変化させる可変相器を挿入することで、反射物体との相対速度が存在しない場合でも擬似ドップラー信号を発生させる請求項1又は2記載の電波近接センサ。

【請求項4】
1つのアンテナを前記送信用アンテナと前記受信用アンテナとに共用した請求項1,2又は3記載の電波近接センサ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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