CN112444801A - 测距装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测距装置。实施方式的测距装置具有滤波器、第1切换电路、阻抗可调整电路、第2切换电路、第3切换电路以及第4切换电路。滤波器将从发送电路发送的测距用信号以及由天线接收到的测距用信号限制为所希望的频带。阻抗可调整电路被调整成比上述天线的阻抗高的阻抗。第2切换电路切换阻抗可调整电路与发送电路之间的导通、非导通。第3切换电路切换阻抗可调整电路与接收电路之间的导通、非导通。第4切换电路切换阻抗可调整电路与第2切换电路以及第3切换电路之间的导通、非导通。

Description

测距装置
本申请享受以日本专利申请2019-162238(申请日：2019年9月5日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种测距装置。
背景技术
在进行钥匙与汽车之间的测距的情况下，如果不准确地求出装置内的电路的延迟时间并准确地补偿延迟时间，则无法求出钥匙与汽车之间的准确的距离。
发明内容
实施方式提供一种测距装置，能够准确地补偿装置内的电路的延迟时间并求出准确的距离。
实施方式的测距装置具有发送电路、接收电路、滤波器、第1切换电路、阻抗可调整电路、第2切换电路、第3切换电路以及第4切换电路。发送电路发送测距用信号。接收电路接收测距用信号。滤波器将从发送电路发送的测距用信号以及由天线接收到的测距用信号限制为所希望的频带。阻抗可调整电路被调整成为比上述天线的阻抗高的阻抗。第2切换电路切换阻抗可调整电路与发送电路之间的导通、非导通。第3切换电路切换阻抗可调整电路与接收电路之间的导通、非导通。第4切换电路切换阻抗可调整电路与第2切换电路之间的导通、非导通以及阻抗可调整电路与第3切换电路之间的导通、非导通。
附图说明
图1是表示具备第1实施方式的测距装置的测距系统的构成的框图。
图2A是表示以往的测距装置的构成的一例的框图。
图2B是表示以往的测距装置的构成的一例的框图。
图3A是用于对形成有环路C的路径的测距装置1的状态进行说明的框图。
图3B是用于对形成有环路D的路径的测距装置1的状态进行说明的框图。
图3C是用于对形成有环路E的路径的测距装置1的状态进行说明的框图。
图4是表示第2实施方式的测距装置的构成的框图。
图5是表示第3实施方式的测距装置的构成的框图。
图6是表示第4实施方式的测距装置的构成的框图。
图7是表示第5实施方式的测距装置的构成的框图。
图8A是表示第6实施方式的测距装置的构成的框图。
图8B是表示第6实施方式的测距装置的构成的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。
(第1实施方式)
图1是表示具备第1实施方式的测距装置的测距系统的构成的框图。
近年来，较多的车辆采用了使车辆的上锁、开锁容易进行的无钥匙进入装置。该技术利用汽车的钥匙(key)与汽车之间的通信来进行车门的上锁、开锁。并且，近年来，还采用了通过智能钥匙而不与钥匙接触就能够进行门锁的上锁、开锁或者使发动机起动的智能开门系统。
但是，经常发生攻击者侵入到钥匙与汽车之间的通信中而盗取车辆的事件。作为上述攻击(所谓中继攻击)的防御措施，研讨出如下的措施：对钥匙与汽车之间的距离进行测定，在判断为距离为规定距离以上时，禁止基于通信对车的控制。因此，要求准确地进行钥匙与汽车之间的距离测定(测距)。在钥匙与汽车之间的测距动作时，通过在钥匙与汽车之间收发测距用信号来进行测距。
如图1所示，测距系统包括测距装置1与测距装置2。测距装置1与测距装置2例如是汽车与钥匙。测距装置1与测距装置2分离距离d而配置。测距装置1与测距装置2中的至少一方移动自如，随着该移动而距离d发生变化。
测距装置1构成为，具有发送电路10、接收电路11、功率放大器(以下，简称为PA)12、低噪声放大器(以下，简称为LNA)13、开关14、带通滤波器(以下，简称为BPF)15、天线16、电阻R1以及开关17、18、19。
配置在从BPF15与天线16之间起的反馈通路上的电阻R1的电阻值，成为相对于天线16的电阻值来说为足够大的值。例如，在天线16的电阻值为50Ω的情况下，将电阻R1的电阻值设为1000Ω。
即，电阻R1是被调整成为比天线16的阻抗高的阻抗的阻抗可调整的电路。另外，被调整成为比天线16的阻抗高的阻抗的阻抗可调整的电路，并不限定于电阻R1，也可以是具有比天线16的阻抗高的阻抗的电感器。
此外，测距装置2构成为，具有发送电路20、接收电路21、PA22、LNA23、开关24、BPF25、天线26、电阻R2以及开关27、28、29。
发送电路10向PA12输出测距用信号。PA12将从发送电路10输入的测距用信号放大而输出至开关14。在发送时，开关14被切换成将PA12与BPF15进行连接。因此，测距用信号经由开关14而输入至BPF15。BPF15将所输入的测距用信号限制为所希望的频带而输出至天线16，并从天线16发送。
从天线16输出的测距用信号由测距装置2的天线26接收。由天线26接收的测距用信号被输入至BPF25。BPF25将所输入的测距用信号限制为所希望的频带而输出至开关24。在接收时，开关24被切换成将BPF25与LNA23进行连接。因此，测距用信号经由开关24而输入至LNA23。LNA23将所输入的测距用信号以低噪声放大而输出至接收电路21。
当由接收电路21接收到测距用信号时，发送电路20将测距用信号输出至PA22。PA22将从发送电路20输入的测距用信号放大而输出至开关24。在发送时，开关24被切换成将PA22与BPF25进行连接。因此，测距用信号经由开关24而输入至BPF25。BPF25将所输入的测距用信号限制为所希望的频带而输出至天线26，并从天线26发送。
从天线26输出的测距用信号由测距装置1的天线16接收。由天线16接收的测距用信号被输入至BPF15。BPF15将所输入的测距用信号限制为所希望的频带而输出至开关14。在接收时，开关14被切换成将BPF15与LNA13进行连接。因此，测距用信号经由开关14而输入至LNA13。LNA13将所输入的测距用信号以低噪声放大而输出至接收电路11。
测距装置1在测距动作时，从发送电路10发送测距用信号，并求出到由接收电路11接收到测距用信号为止的全传播时间。根据全传播时间，补偿通过延迟补偿动作求出的测距装置1的发送时的延迟时间Ttxtot1以及接收时的延迟时间Trxtot1、测距装置2的发送时的延迟时间Ttxtot2以及接收时的延迟时间Trxtot2，由此能够计算出准确的空间传播时间。测距装置1能够基于准确的空间传播时间，计算出测距装置1与测距装置2之间的准确的距离d。
此处，基于图2A以及图2B对现有技术的问题点进行说明。
图2A以及图2B是表示以往的测距装置的构成的一例的框图。
如图2A以及图2B所示，以往的测距装置100构成为，具有发送电路110、接收电路111、放大器112、开关113、BPF114、天线115、开关116以及放大器117。
一般情况下，在发送电路110与天线115之间、接收电路111与天线115之间，插入有对所希望波附近的频率成分以外的频率成分进行抑制的BPF114。该BPF114由于被要求陡峭的频率特性，因此一般来说次数较高，因此，通过BPF114的信号的延迟也较大。因此，在测距时，如果不补偿BPF114的延迟时间，则无法准确地求出距离。因此，在以往，对这样的BPF114的延迟时间进行了补偿。
首先，如图2A所示，将开关113切换成对发送电路110的输出与BPF114的输入进行连接，且将开关116切换成对BPF114的输出与放大器117的输入进行连接，而测定环路A的延迟时间Ta。接着，如图2B所示，将开关113切换成将发送电路110的输出与BPF114的输入进行连接，且将开关116切换成将开关113的输出与放大器117的输入进行连接，而测定环路B的延迟时间Tb。然后，根据环路A的延迟时间Ta与环路B的延迟时间Tb之间的差分，求出BPF114的延迟时间。如此，在以往，通过切换开关113以及开关116而测定两次延迟时间，由此求出延迟较大的BPF114的延迟时间。但是，由于下述理由，在以往无法求出准确的距离。
首先，环路B测定不包括BPF114的延迟时间，但是由于实际上与BPF114的连接并未断开，因此延迟时间Tb成为比准确的延迟大的延迟。
此外，通过环路A测定的BPF114的延迟时间是发送时的延迟时间，未测定接收时的延迟时间。具体而言，根据BPF114前后的电路阻抗的不同，发送时的BPF114的延迟时间与接收时的BPF114的延迟时间成为不同的延迟时间。
并且，难以使接收电路111的前级的放大器112的延迟时间与放大器117的延迟时间等同。即，无法准确地求出接收时的放大器112的延迟时间。
最后，虽然能够根据环路A的延迟时间Ta与环路B的延迟时间Tb之间的差分来求出BPF114的延迟时间，但未考虑BPF114以外的电路、此处为发送电路110、接收电路111、放大器112等的延迟。
因此，在本实施方式中，通过切换开关14、开关17、开关18、开关19，而进行环路C、环路D、环路E的3次延迟时间的测定，由此准确地测定发送时的延迟时间以及接收时的延迟时间。
基于图3A、图3B、图3C对发送时的延迟时间以及接收时的延迟时间的计算进行说明。图3A是用于对形成有环路C的路径的测距装置1的状态进行说明的框图，图3B是用于对形成有环路D的路径的测距装置1的状态进行说明的框图，图3C是用于对形成有环路E的路径的测距装置1的状态进行说明的框图。
另外，开关14、开关17、开关18、开关19以及电阻R1的延迟时间非常小，因此进行忽略。此外，假设发送时的BPF15的延迟时间与接收时的BPF15的延迟时间不同。在本实施方式中，将发送时的BPF15的延迟时间设为Tfil’，将接收时的BPF15的延迟时间设为Tfil”。在该情况下，发送时的延迟时间Ttxtot1成为将发送电路10的延迟时间Ttx、PA12的延迟时间Tpa以及BPF15的发送时的延迟时间Tfil’相加而得到的时间。此外，接收时的延迟时间Trxtot1成为将BPF15的接收时的延迟时间Tfil”、LNA13的延迟时间Tlna以及接收电路11的延迟时间Trx相加而得到的时间。
首先，如图3A所示，将开关14切换成将PA12与BPF15进行连接。然后，通过使开关17以及开关18接通并使开关19断开，来形成环路C的路径。
此时，开关14构成对发送电路10与天线16之间的路径以及接收电路11与天线16之间的路径进行切换的第1切换电路。此外，开关19构成对电阻R1与发送电路10之间的导通、非导通进行切换的第2切换电路。此外，开关18构成对电阻R1与接收电路11之间的导通、非导通进行切换的第3切换电路。此外，开关17构成对电阻R1与开关19之间的导通、非导通以及电阻R1与开关18之间的导通、非导通进行切换的第4切换电路。
环路C的延迟时间Ta成为将发送电路10的延迟时间Ttx、PA12的延迟时间Tpa、BPF15的发送时的延迟时间Tfil’以及接收电路11的延迟时间Trx相加而得到的时间。即，环路C的延迟时间Tc由下述(1)式表示。
Tc＝Ttx+Tpa+Tfil’+Trx……(1)
接着，如图3B所示，将开关14切换为将LNA13与BPF15进行连接。然后，通过使开关17以及开关19接通并使开关18断开，来形成环路D的路径。
环路D的延迟时间Td成为将发送电路10的延迟时间Ttx、BPF15的接收时的延迟时间Tfil”、LNA13的延迟时间Tlna以及接收电路11的延迟时间Trx相加而得到的时间。即，环路D的延迟时间Td由下述(2)式表示。
Td＝Ttx+Tfil”+Tlna+Trx……(2)
接着，如图3C所示，使开关14断开。然后，通过使开关18以及开关19接通并使开关17断开，来形成环路E的路径。
环路E的延迟时间Te成为将发送电路10的延迟时间Ttx与接收电路11的延迟时间Trx相加而得到的时间。即，环路E的延迟时间Te由下述(3)式表示。
Te＝Trx+Ttx……(3)
此处，对Tc+Td-Te进行计算。
Tc+Td-Te＝(Ttx+Tpa+Tfil’+Trx)+(Ttx+Tfil”+Tlna+Trx)-(Trx+Ttx)
＝Ttx+Tpa+Tfil’+Tfil”+Tlna+Trx
＝Ttxtot1+Trxtot1
如此，通过3次延迟时间的测定，在本实施方式中对环路C的延迟时间Tc、环路D的延迟时间Td以及环路E的延迟时间Te进行测定，并对Tc+Td-Te进行计算，由此测定出发送时的延迟时间Ttxtot1以及接收时的延迟时间Trxtot1。
在本实施方式中，电阻R1的电阻值成为相对于天线16的电阻值来说为足够大的值。由此，通过充分增大从BPF15与天线16之间起的反馈通路的输入输出阻抗，能够排除由于测距动作时与延迟补偿测定时、即开关17的接通/断开而导致的阻抗差所引起的不需要的延迟差分，而准确地测定延迟时间。
此外，通过根据环路C的延迟时间Tc来测定发送时的BPF15的延迟时间Tfil’，根据环路D的延迟时间Td来测定接收时的BPF15的延迟时间Tfil”，由此排除收发时的BPF15的延迟时间的误差。
因此，根据本实施方式的测距装置，能够准确地补偿装置内的电路的延迟时间，并求出准确的距离。
此外，在测距装置2中也进行同样的测定，对环路F的延迟时间Tf、环路G的延迟时间Tg、以及环路H的延迟时间Th进行测定，并对Tf+Tg-Th进行计算，由此能够准确地求出发送时的延迟时间Ttxtot2以及接收时的延迟时间Trxtot2。其结果，测距系统能够求出准确的空间传播时间，能够求出测距装置1与测距装置2之间的准确的距离d。
(第2实施方式)
接着，对第2实施方式进行说明。
图4是表示第2实施方式的测距装置的构成的框图。另外，在图4中，对于与图3A相同的构成赋予相同的符号并省略说明。
本实施方式的测距装置1A构成为，从图3A的测距装置1中删除了电阻R1，并且使用开关17A来代替开关17。其他构成与第1实施方式相同。
本实施方式的开关17A例如是使用了导通电阻较大的晶体管的开关。由此，使开关17A的输入输出阻抗高于天线16的阻抗。
其结果，测距装置1A不使用第1实施方式的测距装置1的电阻R1，就能够得到与第1实施方式相同的效果。
(第3实施方式)
接着，对第3实施方式进行说明。
图5是表示第3实施方式的测距装置的构成的框图。另外，在图5中，对于与图3A相同的构成赋予相同的符号并省略说明。
如图5所示，本实施方式的测距装置1B构成为，对于图3A的测距装置1追加了信号处理电路31、32。具体而言，在开关18与接收电路11之间追加了信号处理电路31，在开关19与发送电路10之间追加了信号处理电路32。
信号处理电路31以及32是进行所希望的信号处理的电路，例如由放大器或者衰减器构成。如此，测距装置1B为，在信号的反馈通路中，除了电阻R1、开关17、18以及19以外，还能够配置其他电路(信号处理电路31以及32)。
通过配置这样的信号处理电路31以及32，能够使环路C、D、E的增益恒定，而使特性良好。
(第4实施方式)
接着，对第4实施方式进行说明。
图6是表示第4实施方式的测距装置的构成的框图。另外，在图6中，对于与图3A相同的构成赋予相同的符号并省略说明。
如图6所示，本实施方式的测距装置1C也可以构成为，不包括PA12、LNA13、BPF15中的至少一个电路。当然，测距装置1C也可以构成为，不包括PA12、LNA13、BPF15的全部。
(第5实施方式)
接着，对第5实施方式进行说明。
图7是表示第5实施方式的测距装置的构成的框图。另外，在图7中，对于与图3A相同的构成赋予相同的符号并省略说明。
如图7所示，本实施方式的测距装置1D为，在LNA13与开关14之间配置有BPF15。即，BPF15仅在接收时使用。其他构成与第1实施方式相同。
在能够忽略PA12的延迟时间的情况下，仅对环路I测定1次延迟时间。由此，能够得到发送电路10的延迟时间Ttx、接收时的BPF15的延迟时间Tfil”、LNA13的延迟时间Tlna以及接收电路11的延迟时间Trx。
本实施方式的测距装置1D为，仅对环路I测定1次延迟时间，因此与测定3次延迟时间的情况相比，能够缩短延迟时间的测定时间。
另外，测距装置1D通过与第1实施方式同样地切换开关14、17、18以及19而测定3次延迟时间，由此也能够测定出PA12的延迟时间。由于通过测定3次延迟时间也能够测定出PA12的延迟时间，因此能够提高距离测定的精度。
(第6实施方式)
接着，对第6实施方式进行说明。
图8A以及图8B是表示第6实施方式的测距装置的构成的框图。另外，在图8A以及图8B中，对于与图5相同的构成赋予相同的符号并省略说明。
如图8A以及图8B所示，本实施方式的测距装置1E构成为，相对于图5的测距装置1B删除了开关18、开关19、以及信号处理电路32。其他构成与图5的测距装置1B相同。
在本实施方式中，假设BPF15的延迟时间不受前后电路的阻抗的影响。在该情况下，BPF15的发送时的延迟时间Tfil’与接收时的延迟时间Tfil”相同。因此，在本实施方式中，将BPF15的发送时的延迟时间以及接收时的延迟时间设为延迟时间Tfil。并且，LNA13的延迟时间Tlna以及信号处理电路31的延迟时间Trxsub也相同。
在上述条件的情况下，能够通过环路J以及环路K的2次测定来得到发送时的延迟时间Ttxtot3以及接收时的延迟时间Trxtot3。
首先，如图8A所示，将开关14切换成对PA12与BPF15进行连接。然后，通过使开关17接通来形成环路J的路径。
环路J的延迟时间Tj是将发送电路10的延迟时间Ttx、PA12的延迟时间Tpa、BPF15的延迟时间Tfil、信号处理电路31的延迟时间Trxsub以及接收电路11的延迟时间Trx相加而得到的时间。即，环路J的延迟时间Tj由下述(4)式表示。
Tj＝Ttx+Tpa+Tfil+Trxsub+Trx……(4)
接着，如图8B所示，将开关14切换成对PA12与LNA13进行连接。然后，通过使开关17断开来形成环路K的路径。
环路K的延迟时间Tk成为将发送电路10的延迟时间Ttx、PA12的延迟时间Tpa、LNA13的延迟时间Tlna以及接收电路11的延迟时间Trx相加而得到的时间。即，环路K的延迟时间Tk由下述(5)式表示。
Tk＝Ttx+Tpa+Tlna+Trx……(5)
此处，对Tj+(Tj-Tk)进行计算。另外，如上所述，Tlna＝Trxsub。
Tj+(Tj-Tk)＝(Ttx+Tpa+Tfil+Trxsub+Trx)+((Ttx+Tpa+Tfil+Trxsub+Trx)-(Ttx+Tpa+Tlna+Trx))
＝(Ttx+Tpa+Tfil+Trxsub+Trx)+(Tfil+Trxsub-Tlna)
＝Ttx+Tpa+Tfil+Tlna+Trx+Tfil
＝Ttxtot3+Trxtot3
如此，通过对环路J的延迟时间Tj以及环路K的延迟时间Tk进行测定，并对Tj+(Tj-Tk)进行计算，由此能够准确地求出发送时的延迟时间Ttxtot3以及接收时的延迟时间Trxtot3。
如以上那样，在本实施方式中，能够通过2次测定来求出发送时的延迟时间Ttxtot3以及接收时的延迟时间Trxtot3，因此与第1实施方式相比，能够缩短延迟时间的测定时间。
对本发明的几个实施方式进行了说明，这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求所记载的发明和与其等同的范围中。

Claims (6)

1.一种测距装置，具有：
发送电路，发送测距用信号；
接收电路，接收测距用信号；
滤波器，将从上述发送电路发送的测距用信号以及由天线接收到的测距用信号限制为所希望的频带；
第1切换电路，切换上述发送电路与上述天线之间的路径以及上述接收电路与上述天线之间的路径；
阻抗可调整电路，被调整成比上述天线的阻抗高的阻抗；
第2切换电路，切换上述阻抗可调整电路与上述发送电路之间的导通、非导通；
第3切换电路，切换上述阻抗可调整电路与上述接收电路之间的导通、非导通；以及
第4切换电路，切换上述阻抗可调整电路与上述第2切换电路之间的导通、非导通以及上述阻抗可调整电路与上述第3切换电路之间的导通、非导通。
2.如权利要求1所述的测距装置，其中，
上述阻抗可调整电路为电阻。
3.如权利要求1所述的测距装置，其中，
上述第4切换电路具有比上述天线高的阻抗。
4.如权利要求1所述的测距装置，进一步具有：
第1信号处理电路，配置在上述第2切换电路与上述发送电路之间，进行所希望的信号处理；以及
第2信号处理电路，配置在上述第3切换电路与上述接收电路之间，进行所希望的信号处理。
5.如权利要求4所述的测距装置，其中，
上述第1信号处理电路以及上述第2信号处理电路为放大器或者衰减器。
6.一种测距装置，具有：
发送电路，发送测距用信号；
接收电路，接收测距用信号；
第1切换电路，切换上述发送电路与天线之间的路径以及上述接收电路与上述天线之间的路径；
阻抗可调整电路，被调整成比上述天线的阻抗高的阻抗；
第2切换电路，切换上述阻抗可调整电路与上述发送电路之间的导通、非导通；
第3切换电路，切换上述阻抗可调整电路与上述接收电路之间的导通、非导通；以及
第4切换电路，切换上述阻抗可调整电路与上述第2切换电路之间的导通、非导通以及上述阻抗可调整电路与上述第3切换电路之间的导通、非导通，
上述测距装置不具有将从上述发送电路发送的测距用信号以及由上述天线接收到的测距用信号限制为所希望的频带的滤波器、放大上述测距用信号的第1放大器以及放大上述测距用信号的第2放大器中的至少一个。
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