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RADIO WAVE PROXIMITY SENSOR

Patent code P07A011742
File No. 2045
Posted date Nov 16, 2007
Application number P2003-048577
Publication number P2004-257848A
Patent number P3735721
Date of filing Feb 26, 2003
Date of publication of application Sep 16, 2004
Date of registration Nov 4, 2005
Inventor
  • (In Japanese)佐藤 祐司
  • (In Japanese)官野 高雄
Applicant
  • (In Japanese)防衛装備庁長官
Title RADIO WAVE PROXIMITY SENSOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve both of the improvement in the distance measurement precision and the extension in the measurable maximum distance, and to permit the detection of a reflective body having no relative velocity with respect to the sensor and the distance measurement.
SOLUTION: In the radio wave proximity sensor emitting a continuous wave radio wave which includes an oscillator 22 for the output in which three different oscillation frequencies are switched, a transmission antenna 1 for emitting a high frequency output thereof as the radio wave, a receiving antenna 4 for receiving the reflected radio wave from the reflective body, a mixer 5 for mixing the received signal and the high frequency output of the oscillator 22 and for detecting a Doppler signal generated according to the relative velocity with respect to the reflective body, filter circuits for extracting the Doppler signals from respective outputs corresponding to the oscillation frequencies, and a phase detection circuit for detecting the phase difference of respective outputs of the filter circuits according to the oscillation frequencies. The distance to the reflective body is calculated, using the plurality of outputs, simultaneously.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2003048577thum.jpg
State of application right Registered
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