JP2001033547A - 測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの周波数帯のみを用いて測距が可能であ
る測距装置を提供する。 【解決手段】 測距側１−１と被測距側２−１間で信号
を送受信し、この送受信に要した時間に基づいて測距側
１−１と被測距側２−１間の距離を求める測距装置１０
１において、被測距側２−１に、測距側１−１から送信
される送信信号の内、極大通過周波数を持つ信号のみを
通過させる第１の櫛状通過フィルタ１７と、通過した信
号の極大通過周波数を所定量シフトさせる第１の周波数
変換部９とを設け、測距側１−１に、極大通過周波数を
所定量シフトさせた信号のみを通過させる第２の櫛状通
過フィルタ１８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スペクトラム拡散
信号を用いた測距装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＳ信号（スペクトラム拡散信号）を用
いた測距装置は、小さい送信パワーで測距が可能であり
しかも耐干渉性も高いという利点があるため、広く応用
されている。ＳＳ方式（スペクトラム拡散方式）による
測距装置の代表例としてはＧＰＳが挙げられるが、その
ような広範囲での測距・測位装置以外としては、測距側
と被測距側の２者間の測距を目的とした測距装置が開発
されており、今後ＩＴＳ（高度道路交通システム）にお
ける移動体（自動車、二輪車、人等）間の測距装置や、
特定地域（農湯、工事現場等）内での基地局と移動体
（作業車やロボット等）の間の測距装置に応用が期待さ
れている。

【０００３】特に、ＳＳ方式による測距装置のうちで、
測距側と被測距側の間でＳＳ信号を折り返し送受信する
ことにより距離を測定する方式のものは、被測距側から
の反射波を検出する方式に比べてより小さい送信パワー
で測距が可能であるという利点がある。また、原理的に
測距とデータ通信を同時に実行するシステムに発展でき
る可能性もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＳＳ方式による測距装置では、測距をおこなうにあたっ
て、以下の理由により２つの異なる周波数帯を使用しな
ければならない。

【０００５】すなわち、第１の理由は、被測距側で発振
することを防止するためである。ここで発振とは、被測
距側からの折り返し信号の一部が被測距側自身の受信部
に回り込んで受信され、その後被測距側で増幅される現
象をいう。

【０００６】第２の理由は、測距側の受信部と送信部が
干渉することを防止するためである。ここで干渉とは、
測距側からの送信信号の一部が同じ測距側の受信部に回
り込んで受信される現象をいう。この場合、測距側の受
信部では、被測距側からの折り返し信号に測距側からの
送信信号の一部が重畳するので、必要な測距信号に大き
な干渉波が加えられたことになり、測距誤差の原因とな
る。

【０００７】そこで、従来では、測距側からの送信信号
の周波数帯と被測距側からの折り返し信号の周波数帯
（測距側の受信部の周波数帯）を異なるように設定し、
そのような干渉が生じないようにしている。

【０００８】しかしながら、現状の電波法においては、
電波としてＳＳ信号を使用することが許可されている周
波数帯は限られている。

【０００９】日本においては、許可されている周波数帯
は２．４ＧＨｚ帯のバンド（２４７１ＭＨｚから２４９
7MＨｚまで帯域幅２６ＭＨｚ）のみである。それに対
し、従来技術では２つの周波数帯を使用する必要があ
る。したがって、従来のＳＳ方式による測距装置で測距
をおこなう時は、２．４ＧＨｚ帯のバンド以外にもう１
つの周波数帯を特別の許可（例えば実験局免許）を受け
て使用するか、あるいは２．４ＧＨｚ帯のバンド内を帯
域幅がバンドの１／２以下の２つの周波数帯に分けて使
用せざるを得ない。

【００１０】前者の場合、免許の期限は限られているの
で、一般の応用に実用化するわけにはいかない。また後
者の場合は、一般に測距精度は使用帯域幅が狭くなると
劣化する性質があるので、バンド全体を１つの周波数帯
として使用する場合に比べて測距精度の低下が生ずると
いう欠点がある。

【００１１】本発明の目的は、上述した従来の技術が有
する課題を解消し、１つの周波数帯を用いて測距が可能
である測距装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
測距側と被測距側間で信号を送受信し、この送受信に要
した時間に基づいて測距側と被測距側間の距離を求める
測距装置において、前記被測距側に、測距側から送信さ
れる送信信号の内、極大通過周波数を持つ信号のみを通
過させる手段と、通過した信号の極大通過周波数を所定
量シフトさせる手段とを設け、前記測距側に、前記極大
通過周波数を所定量シフトさせた信号のみを通過させる
手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、測距側と被測距側
間でＳＳ信号を送受信し、この送受信に要した時間に基
づいて測距側と被測距側間の距離を求める測距装置にお
いて、前記被測距側に、測距側から送信されるＳＳ信号
の内、極大通過周波数を持つ信号のみを通過させる第１
の櫛状通過フィルタと、この第１の櫛状通過フィルタを
通過した信号の極大通過周波数を所定量シフトさせる第
１の周波数変換部とを設け、前記測距側に、前記周波数
変換部で極大通過周波数を所定量シフトさせた信号のみ
を通過させる第２の櫛状通過フィルタを設けたことを特
徴とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、測距側と被測距側
間でＳＳ信号を送受信し、この送受信に要した時間に基
づいて測距側と被測距側間の距離を求める測距装置にお
いて、ＳＳ信号に含まれるＰＮ符号の１周期をＴとした
場合、前記被測距側に、測距側から送信されるＳＳ信号
の内、１／Ｔ周期で現れる極大通過周波数を持つ信号の
みを通過させる第１の櫛状通過フィルタと、この第１の
櫛状通過フィルタを通過した信号の極大通過周波数を１
／２Ｔシフトさせる第１の周波数変換部とを設け、前記
測距側に、前記周波数変換部で極大通過周波数を１／２
Ｔシフトさせた信号のみを通過させる第２の櫛状通過フ
ィルタを設けたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、前記周波数変換部は、ＳＳ信号の中
心周波数と被測距側のＩＦ段の信号の中心周波数との差
の周波数を持つ信号を発振する第１の局部発振器と、Ｓ
Ｓ信号の中心周波数と前記ＩＦ段の信号の中心周波数と
の差の周波数を所定量シフトさせた信号を発振する第２
の局部発振器とを備え、第１の局部発信器の出力と当該
周波数変換部への入力とをミキシングし、その出力に基
づいて前記ＩＦ段の信号を生成し、この出力を増幅し、
この出力と第２の局部発振器からの出力とをミキシング
して、極大通過周波数を所定量シフトさせることを特徴
とするものである。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記第１の櫛状通過フィルタは、入力信号
を分割する信号分割回路と、この信号分割回路からの一
方の信号をＴだけ遅延させる遅延器と、この遅延器から
の信号と前記信号分割回路からの他方の信号との和をと
る和回路とで構成されることを特徴とするものである。

【００１７】請求項６記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記第２の櫛状通過フィルタは、入力信号
を分割する信号分割回路と、この信号分割回路からの一
方の信号をＴだけ遅延させる遅延器と、この遅延器から
の信号と前記信号分割回路からの他方の信号との差をと
る差回路とで構成されることを特徴とするものである。

【００１８】請求項７記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記第２の櫛状通過フィルタは、入力信号
を分割する信号分割回路と、この信号分割回路からの一
方の信号をＴだけ遅延させる遅延器と、前記信号分割回
路からの他方の信号を反転増幅させる反転増幅回路と、
この反復増幅回路からの信号と前記遅延器からの信号と
の和をとる和回路とで構成されることを特徴とするもの
である。

【００１９】請求項８記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記測距側から前記被測距側に送信される
ＳＳ信号は、その中心周波数が１／Ｔの正の整数倍に等
しいことを特徴とするものである。

【００２０】請求項９記載の発明は、測距側と被測距側
間でＳＳ信号を送受信し、この送受信に要した時間に基
づいて測距側と被測距側間の距離を求める測距装置にお
いて、前記被測距側に、測距側から送信されるＳＳ信号
の中心周波数を被測距側のＩＦ段の信号の中心周波数に
変換する被測距側ＩＦ段変換手段と、このＩＦ段の信号
の中心周波数を持つ信号の内、極大通過周波数を持つ信
号のみを通過させる第３の櫛状通過フィルタと、この第
３の櫛状通過フィルタを通過した信号の極大通過周波数
を所定量シフトさせる第２の周波数変換部とを設け、前
記測距側に、被測距側から送信されるＳＳ信号の中心周
波数を測距側のＩＦ段の信号の中心周波数に変換する測
距側ＩＦ段変換手段と、前記第２の周波数変換部で極大
通過周波数を所定量シフトさせた信号のみを通過させる
第４の櫛状通過フィルタを設けたことを特徴とするもの
である。

【００２１】請求項１０記載の発明は、測距側と被測距
側間でＳＳ信号を送受信し、この送受信に要した時間に
基づいて測距側と被測距側間の距離を求める測距装置に
おいて、ＳＳ信号に含まれるＰＮ符号の１周期をＴとし
た場合、前記被測距側に、測距側から送信されるＳＳ信
号の中心周波数を被測距側のＩＦ段の信号の中心周波数
に変換する被測距側ＩＦ段変換手段と、このＩＦ段の信
号の中心周波数を持つ信号の内、１／Ｔ周期で現れる極
大通過周波数を持つ信号のみを通過させる第３の櫛状通
過フィルタと、この第３の櫛状通過フィルタを通過した
信号の極大通過周波数を１／２Ｔシフトさせる第２の周
波数変換部とを設け、前記測距側に、被測距側から送信
されるＳＳ信号の中心周波数を測距側のＩＦ段の信号の
中心周波数に変換する測距側ＩＦ段変換手段と、このＩ
Ｆ段の信号の中心周波数を持つ信号の内、前記第２の周
波数変換部で極大通過周波数を所定量シフトさせた信号
のみを通過させる第４の櫛状通過フィルタを設けたこと
を特徴とするものである。

【００２２】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記第３の櫛状通過フィルタ及び前記
第４の櫛状通過フィルタのそれぞれは、入力信号を分割
する信号分割回路と、この信号分割回路からの一方の信
号をＴだけ遅延させる遅延器と、この遅延器からの信号
と前記信号分割回路からの他方の信号との和をとる和回
路とで構成されることを特徴とするものである。

【００２３】請求項１２記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記被測距側のＩＦ段の信号の中心周
波数は、１／Ｔの正の整数倍に等しいことを特徴とする
ものである。

【００２４】請求項１３記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記測距側のＩＦ段の信号の中心周波
数は、１／Ｔの正の整数倍に等しいことを特徴とするも
のである。

【００２５】これらの発明によれば、被測距側に、測距
側から送信される送信信号の内、極大通過周波数を持つ
信号のみを通過させる手段と、通過した信号の極大通過
周波数を所定量シフトさせる手段とを設け、測距側に、
極大通過周波数を所定量シフトさせた信号のみを通過さ
せる手段を設けたので、測距側から送信される送信信号
の内、極大通過周波数を持つ信号と、極大通過周波数を
所定量シフトさせた信号とが同一周波数帯で重ならない
ように構成すれば、極大通過周波数を持つ信号と、極大
通過周波数を所定量シフトさせた信号とを同一周波数帯
で送受信しても、干渉や発振の発生を防止できる。

【００２６】請求項１４記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記被測距側にＳＳ信号にデータを乗
せるデータ変調部を設け、前記測距側に相関出力から前
記データを復調するデータ復調部を設けたことを特徴と
するものである。

【００２７】請求項１５記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記測距側にＳＳ信号にデータを乗せ
るデータ変調部を設け、前記被測距側に相関出力から前
記データを復調するデータ復調部を設けたことを特徴と
するものである。

【００２８】また、請求項１４又は請求項１５の発明に
よれば、被測距側又は測距側にＳＳ信号にデータを乗せ
るデータ変調部が設けられると共に、測距側又は被測距
側に相関出力からデータを復調するデータ復調部が設け
られるので、測距側と被測距側間で送受信されるＳＳ信
号に乗せられたデータの復調が可能になり、測距側と被
測距側間で測距とデータ通信を同時に行うことができ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００３０】図１において、符号１０１は、ＳＳ信号を
折り返し送受信する測距装置である。この測距装置１０
１は、測距側１−１と被測距側２−１とで構成される。

【００３１】測距側１‐１に設けられるＰＮ信号発生部
３からはＰＮ信号（ＰｓｅｕｄｏＮｏｉｓｅ：擬似雑音
信号）が生成されて、このＰＮ信号は測距側１‐１に設
けられる搬送波発振器４で作られた搬送波（周波数ｆ
Ａ）とミキサー５でミキシングされる。ミキシング後の
信号は、通常、搬送波をＰＮ信号でＢＰＳＫ（２相位相
変調）した信号となるので、中心周波数ｆＡの直接拡散
ＳＳ信号となる。そのＳＳ信号は前記ミキサー５の後段
に設けられたバンドパスフィルタ（以下、単にＢＰＦと
いう）（Ａ）６ａで帯域制限されて、送信アンテナ
（Ａ）７ａから電波として、被測距側２−１に向かって
送信される。なお、図１では搬送波とＰＮ信号を直接ミ
キシングして送信するような構成を示しているが、送信
側でまず中間周波数（搬送波の周波数より低い周波数）
とＰＮ信号をミキシングしてから、その後搬送波の周波
数までアップコンバートするように構成することも可能
である。いずれの場合でも、送信アンテナ（Ａ）７ａか
ら、帯域制限された中心周波数ｆＡのＳＳ信号が被測距
側２−１に送信され、その信号は、被測距側２−１の受
信アンテナ（Ａ）８ａで受信される。被測距側２−１で
は、受信信号をＢＰＦ（Ａ）６ｂに通して不要信号を除
去した後、第１の櫛状通過フィルタとしての第１の櫛状
通過フィルタ１７に送られる。

【００３２】［第１の櫛状通過フィルタ］被測距側２−
１では、受信部ＲＦ帯において、ＢＰＦ（Ａ）６ｂの後
に第１の櫛状通過フィルタ１７が設置される。この櫛状
通過フィルタ１７は、測距側１−１から送信される送信
信号のうち、信号のスペクトル成分の周波数（極大通過
周波数）を持つ信号のみを通過させる手段である。

【００３３】第１の櫛状通過フィルタ１７は、より具体
的には、以下の特性を有するものとする。

【００３４】測距側１−１から送信されるＳＳ信号の搬
送波の周波数をｆＡ、ＰＮコード長（ＰＮ信号の１周期
に相当する時間）をＴ、ＢＰＦ（Ａ）６の帯域幅をＷ、
とする時、第１の櫛状通過フィルタ１７の通過特性は少
なくとも帯域幅Ｗ内において、次の特性を持つものとす
る。

【００３５】 周波数 ｆＡ＋ｍ／Ｔ において極大通過、 周波数 ｆＡ＋（２ｍ＋１）／２Ｔ において遮断また
は極小通過。

【００３６】ただし、ｍ＝０、±１、±２、……なる整
数とする。また、ｆＡ＋ｍ／Ｔにおける通過特性（振
幅、位相）は、ｍの値にかかわらず同一とする。

【００３７】よって、第１の櫛状通過フィルタ１７は周
期１／Ｔの櫛形の周波数特性を有するものである。

【００３８】そして、第１の櫛状通過フィルタ１７から
の出力信号は、第１の周波数変換部９に入力し、この第
１の周波数変換部９で周波数変換される。

【００３９】［第１の周波数変換部］被測距側２−２で
は、第１の櫛状通過フィルタ１７の後に、第１の周波数
変換部９が設置される。この第１の周波数変換部９は第
１の櫛状通過フィルタ１７を通過した信号のスペクトル
成分の周波数（極大通過周波数）を所定量シフトさせる
手段である。

【００４０】より具体的には、第１の周波数変換部９で
は帯域幅Ｗの値より十分小さな周波数シフトを与えるも
のとし、次の値だけ周波数をシフトするものとする。

【００４１】周波数シフト量＝（２ｋ＋１）／２Ｔ ここで、ｋ＝０、±１、±２、……なる整数のうちのど
れかの値に設定する。

【００４２】最も望ましくは、ｋ＝０または−１に設定
するのが良い。すなわち、周波数シフト量として±１／
２Ｔの値に設定するのが望ましい。しかし、周波数シフ
ト量の絶対値がＷを超えなければ、原理的にいかなるｋ
の値に設定しても良い。

【００４３】そして、第１の周波数変換部９からの出力
信号はＢＰＦ（Ａ）６ｃで帯域制限されて、送信アンテ
ナ（Ａ）７ｂから電波として測距側１−１に向けて折り
返し信号が送信される。この折り返し信号は、測距側１
−１の受信アンテナ（Ａ）８ｂで受信され、ＢＰＦ
（Ａ）６ｄを通して不要信号を除去された後、第２の櫛
状通過フィルタ１８に送られる。

【００４４】［第２の櫛状通過フィルタ］測距側１−１
では、受信部ＲＦ帯において、ＢＰＦ（Ａ）６の後に第
２の櫛状通過フィルタ１８が設置される。この第２の櫛
状通過フィルタ１８は第１の周波数変換部９で信号のス
ペクトル成分の周波数（極大通過周波数）を所定量シフ
トさせた信号のみを通過させる手段である。

【００４５】より具体的には、第２の櫛状通過フィルタ
１８の通過特性は少なくとも帯域幅Ｗ内において、次の
特性を持つものとする。

【００４６】 周波数 ｆＡ＋（２ｍ＋１）／２Ｔ において極大通
過、 周波数 ｆＡ＋ｍ／Ｔ において遮断または極小通過。

【００４７】ただし、ｍ＝０、±１、±２、……なる整
数とする。

【００４８】また、ｆＡ＋（２ｍ＋１）／２Ｔにおける
通過特性（振幅、位相）は、ｍの値にかかわらず同一と
する。

【００４９】よって、第２の櫛状通過フィルタ１８も周
期１／Ｔの櫛形の周波数特性を有するものである。ただ
し、第１の櫛状通過フィルタ１７と比べ周波数軸上で１
／２Ｔだけシフトしている。

【００５０】第２の櫛状通過フィルタ１８からの出力信
号は、局部発信器１３からの信号とミキサー５ｂでミキ
シングされ、ＢＰＦ（Ｃ）１４を通してＩＦ段（中間周
波数段）またはベースバンドの信号に周波数変換され
る。ＩＦ段の中心周波数をｆＬ（ベースバンドの場合は
ｆＬ＝０）とすると、上述した局部発振器１３の周波数
はｆＡ＋（２ｋ＋１）／２Ｔ−ｆＬに設定される。その
ようにして作られたＩＦ段（またはベースバンド）の信
号は相関処理部１５に送られ、この相関処理部１５で
は、折り返し信号をＩＦ段（またはベースバンド）に変
換した信号と、前述したＰＮ信号発生部３から導かれる
ＰＮ信号との間の相関処理が実行される。その際、折り
返し信号には、測距側１−１と被測距側２−１の間を電
波が往復する時間だけの遅延を有したＰＮ信号が含まれ
ているので、相関処理で得られた相関出力のピークは、
ＰＮ信号発生部３からのＰＮ信号の発生時点に対してあ
る遅延時間の後に出現する。相関処理部１５では相関処
理と同時に上述した遅延時間も検出し、その遅延時間の
情報を距離算出部１６に送る。そして、距離算出部１６
では、遅延時間の情報をもとに、相関処理部１５での相
関処理法に応じて測距側１−１と被測距側２−１の距離
を算出する。

【００５１】なお、相関処理部１５での具体的な相関処
理を実行する方法としては、スライディング相関法、
マッチドフィルタによる相関法、コンボルバによる
相関法、が挙げられる。また、厳密には相関処理の範疇
には含まれないが、ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋ
Ｌｏｏｐ）回路によるＰＮ信号遅延時間検出法も、相関
処理部１５の処理法に含まれるものとする。その場合、
各相関処理のうち、の方法で得られた遅延時間
は、測距側１−１と被測距側２−１の間の電波の往復時
間と等しくなる（回路の電気長やフィルタの群遅延時間
等は差し引くものとする）。一方、のコンボルバによ
る相関では時間が１／２に圧縮されるので、電波の往復
時間の１／２の値が得られる。

【００５２】〜のいずれの相関処理を実行した場合
でも、各相関法に応じて、検出した遅延時間から距離算
出部１６において距離を算出することにより、目的の測
距側１−１と被測距側２−１の間の距離を求めることが
できる。

【００５３】第１の実施形態による測距装置１０１（図
１）においては、第１及び第２の櫛状通過フィルタ１
７、１８を設置することが特徴の１つであり、図２は、
第１及び第２の櫛状通過フィルタ１７、１８の周波数特
性例を示す。

【００５４】なお、図２は理想的な櫛状通過フィルタの
周波数特性を示したものであり、各通過帯域が矩形の周
波数特性を有する場合を示している。しかし、必ずしも
図２に示すような周波数特性である必要はなく、通過特
性の極大極小に対応する周波数が前述した［第１の櫛状
通過フィルタ］と［第２の櫛状通過フィルタ］の条件を
満足するものであれば十分である。

【００５５】第１及び第２の櫛状通過フィルタ１７、１
８は、図２に示すように、周期１／Ｔの櫛形の周波数特
性を有する。その際、第２の櫛状通過フィルタは第１の
櫛状通過フィルタに対して周波数軸上で１／２Ｔだけシ
フトした特性を持つ。

【００５６】第１の実施形態による測距装置１０１（図
１）の被測距側２−１の第１の周波数変換部９では、前
述した［第１の周波数変換部］の条件で示した値だけの
周波数シフトを与える必要がある。ただ、そのシフト量
は帯域幅Ｗより小さな値なので、通常の周波数変換の手
段のように１つの局部発振器を設け、入力信号とミキサ
ーでミキシングして和成分または差成分のどちらかをフ
ィルタで選択するような方法はとれない。シフト量が帯
域幅よりも小さいので、上述した方法では和成分と差成
分が重なり合って分離できないからである。

【００５７】第１の実施形態による測距装置１０１で必
要な前記［第１の周波数変換部］の条件を満足するため
の具体的な第１の周波数変換部９の構成例を図３に示
す。この第１の周波数変換部９の構成の特徴は、局部発
振器を２個設けて２段階で周波数変換を行うことであ
る。

【００５８】被測距側２−１のＩＦ段の中心周波数をｆ
ｉとする場合、第１の周波数変換部９は、周波数ｆＡ−
ｆｉの周波数を有する第１の局部発振器１９と、この第
１の局部発振器１９の出力と第１の周波数変換部９への
入力信号とをミキシングするミキサー５ｃと、その後、
被測距側２のＩＦ段の信号を生成する中心周波数ｆｉ・
帯域幅ＷのＢＰＦ（Ｄ）２０と、ＩＦ段で増幅するＡＧ
Ｃ増幅器２１と、周波数ｆＡ−ｆｉ＋（２ｋ＋１）／２
Ｔの信号を発振する第２の局部発振器２２と、この第２
の局部発振器２２の出力と前記ＡＧＣ増幅器２１の出力
とをミキシングするミキサー５ｄとを備える。

【００５９】ここで、ｋ＝０、±１、±２、……なる整
数のうちどれかの値であり、前述した［第１の周波数変
換部］の条件で設定したｋの値と同じ値とする。

【００６０】そして、ミキサー５ｃでミキシングした出
力のうち和成分をフィルタで選択すれば、目的の（２ｋ
＋１）／２Ｔだけ周波数シフトした出力信号が得られ
る。

【００６１】また、測距側１−１から送信するＳＳ信号
の周波数帯域を制限するＲＦ帯のＢＰＦと、被測距側２
−１から折り返し送信するＳＳ信号の周波数帯域を制限
するＲＦ帯のＢＰＦは基本的に同じ周波数特性のフィル
タを用いる。よって、図１では、測距側１−１の送信部
ＲＦ帯のＢＰＦ、被測距側２−１の受信部ＲＦ帯のＢＰ
Ｆ、被測距側２−１の送信部ＲＦ帯のＢＰＦ、および測
距側１−１の受信部ＲＦ帯のＢＰＦ、のすべてが同じＢ
ＰＦ（Ａ）となっている。

【００６２】なお、図１に示す第１の実施形態の測距装
置１０１では、信号を増幅するための増幅器や、受信部
で受信信号レベルを安定化させるためのＡＧＣ増幅器が
示されていないが、それらの設置は公知であるから図示
を省略する。

【００６３】次に、第２の実施形態を説明する。

【００６４】図４において、符号１０２は第２の実施形
態による測距装置を示す。この第２の実施形態では、前
述した第１の実施形態とは異なり、櫛状通過フィルタを
ＲＦ帯にではなく、ＩＦ帯に設置することが特徴であ
る。なお、以下では、第１の実施形態と同じ構成部分は
同じ符号を付して説明を省略する。

【００６５】［被測距側ＩＦ段変換手段］被測距側２−
２では、局部発振器１９と、ミキサー５ｅと、ＢＰＦ
（Ｄ）２０とで被測距側ＩＦ段変換手段を構成する。こ
の被測距側ＩＦ段変換手段では、ＢＰＦ（Ａ）６を通し
た受信信号と、周波数ｆＡ−ｆｉの局部発振器１９の出
力とを、ミキサー５ｅでミキシングし、その後中心周波
数ｆｉ・帯域幅ＷのＢＰＦ（Ｄ）２０を通して、ＲＦ帯
の信号をＩＦ段の信号に周波数変換する。

【００６６】［第３の櫛状通過フィルタ］被測距側２−
２では、ＩＦ段において第３の櫛状通過フィルタ２３が
設置される。この第３の櫛状通過フィルタ２３は、測距
側１−２から送信される信号のうち、信号のスペクトル
成分の周波数（極大通過周波数）を持つ信号のみを通過
させる手段である。

【００６７】ここで、測距側１−２から送信されるＳＳ
信号の搬送波の周波数をｆＡ、被測距側２−２のＩＦ段
の中心周波数をｆｉ、ＢＰＦ（Ａ）６の帯域幅をＷとす
る。

【００６８】より具体的には、第３の櫛状通過フィルタ
２３は、ＰＮコード長をＴとする場合、少なくとも帯域
幅Ｗ内において、次の通過特性を持つものとする。

【００６９】 周波数 ｆｉ＋ｍ／Ｔ において極大通過、 周波数 ｆｉ＋（２ｍ＋１）／２Ｔ において遮断また
は極小通過。

【００７０】ただし、ｍ＝０、±１、±２、‥‥‥なる
整数とする。

【００７１】また、ｆｉ＋ｍ／Ｔにおける通過特性（振
幅、位相）は、ｍの値にかかわらず同一とする。

【００７２】よって、第３の櫛状通過フィルタ２３は周
期１／Ｔの櫛形の周波数特性を有する。

【００７３】［第２の周波数変換部］被測距側２−２で
は、第３の櫛状通過フィルタ２３の後に、第２の周波数
変換部３２が設置される。この第２の周波数変換部３２
は、第３の櫛状通過フィルタ２３を通過した信号のスペ
クトル成分の周波数（極大通過周波数）を所定量シフト
させる手段である。

【００７４】より具体的には、第２の周波数変換部３２
では、次の値だけ周波数をシフトするものとする。

【００７５】 周波数シフト量＝ｆＡ−ｆｉ＋（２ｋ＋１）／２Ｔ ここで、ｋ＝０、±１、±２、……なる整数のうちどれ
かの値に設定する。

【００７６】この時、被測距側２−２からは中心周波数
ｆＡ＋（２ｋ＋１）／２ＴのＳＳ信号が測距側１−２に
向けて送信される。よって、被測距側２−２で受信され
たＳＳ信号は、全体として（２ｋ＋１）／２Ｔだけ周波
数がシフトされて折り返し送信されることになる。

【００７７】ｋの値として最も望ましくは、ｋ＝０また
は−１に設定するのが良い。すなわち、被測距側２−２
全体の周波数シフト量として±１／２Ｔの値になるよう
に設定するのが望ましい。しかし、被測距側２−２全体
の周波数シフト量（２ｋ＋１）／２Ｔの絶対値が帯域幅
Ｗを超えなければ、原理的にいかなるｋの値に設定して
も良い。

【００７８】［測距側ＩＦ段変換手段］測距側１−２で
は、局部発振器１３と、ミキサー５ｂと、ＢＰＦ（Ｃ）
１４とにより測距側ＩＦ段変換手段が構成される。この
測距側ＩＦ段変換手段では、ＢＰＦ（Ａ）６を通した受
信信号と、周波数ｆＡ＋（２ｋ＋１）／２Ｔ−ｆＬの局
部発振器１３の出力とを、ミキサー５ｂでミキシング
し、その後中心周波数ｆＬ・帯域幅ＷのＢＰＦ（Ｃ）１
４を通して、ＲＦ帯の信号をＩＦ段の信号に周波数変換
する。

【００７９】［第４の櫛状通過フィルタ］測距側２−２
では、ＩＦ段において第４の櫛状通過フィルタ２４が設
置される。この第４の櫛状通過フィルタ２４は、第２の
周波数変換部３２で、信号のスペクトル成分の周波数
（極大通過周波数）を所定量シフトさせた信号のみを通
過させる手段である。ここで、測距側１−２受信部のＩ
Ｆ段の中心周波数をｆＬとする。

【００８０】より具体的には、第４の櫛状通過フィルタ
２４の通過特性は少なくとも帯域幅Ｗ内において、次の
特性を持つものとする。

【００８１】 周波数 ｆＬ＋ｍ／Ｔ において極大通過、 周波数 ｆＬ＋（２ｍ＋１）／２Ｔ において遮断また
は極小通過。

【００８２】ただし、ｍ＝０、±１、±２、……なる整
数とする。

【００８３】また、ｆＬ＋ｍ／Ｔにおける通過特性（振
幅、位相）は、ｍの値にかかわらず同一とする。

【００８４】以上説明した条件により、第４の櫛状通過
フィルタ２４も周期１／Ｔの櫛形の周波数特性を有する
ものである。

【００８５】第２の実施形態による測距装置１０２（図
４）においては、被測距側２−２の受信部のＩＦ段と測
距側１−２の受信部のＩＦ段にそれぞれ第３及び第４の
櫛状通過フィルタ２３、２４を設置することが特徴の１
つである。図５Ａに第３の櫛状通過フィルタの周波数特
性例を示し、図５Ｂに第４の櫛状通過フィルタの周波数
特性例を示す。図５Ａ及び５Ｂは、理想的な櫛状通過フ
ィルタの周波数特性を示したものであり、各通過帯域が
矩形の周波数特性を有する場合を示している。しかし、
必ずしも図５Ａ及び５Ｂのような周波数特性である必要
はなく、通過特性の極大極小に対応する周波数が前述し
た［第３の櫛状通過フィルタ］と［第４の櫛状通過フィ
ルタ］の条件を満足するものであれば十分である。図５
Ａ及び５Ｂに示すように、第３及び第４の櫛状通過フィ
ルタ２３、２４はそれぞれ周波数ｆｉとｆＬを極大通過
の周波数として含む周期１／Ｔの櫛形の周波数特性を有
するものとする。

【００８６】また、測距側から送信するＳＳ信号の周波
数帯域を制限するＲＦ帯のＢＰＦと、被測距側から折り
返し送信するＳＳ信号の周波数帯域を制限するＲＦ帯の
ＢＰＦは基本的に同じ周波数特性のフィルタを用いる。
よって、図４では、測距側の送信部ＲＦ帯のＢＰＦ、被
測距側の受信部ＲＦ帯のＢＰＦ、被測距側の送信部ＲＦ
帯のＢＰＦ、および測距側の受信部ＲＦ帯のＢＰＦ、の
すべてが同じＢＰＦ（Ａ）６となっている。

【００８７】なお、第２の実施形態による測距装置１０
２（図４）では、信号を増幅するための増幅器や、受信
部で受信信号レベルを安定化させるためのＡＧＣ増幅器
が示されていないが、それらの設置は公知であるから図
示を省略する。

【００８８】第１の実施形態による測距装置１０１（図
１）と第２の実施形態による測距装置１０２（図４）
は、発振や干渉を回避しつつ、１つの周波数帯のみを用
いて測距が可能である。この動作原理について説明す
る。

【００８９】第１の実施形態による測距装置１０１（図
１）と第２の実施形態による測距装置１０２（図４）の
測距側の送信部の構成では、測距側送信アンテナＡ７ａ
からは、中心周波数ｆＡの直接拡散ＳＳ信号が送信され
る。測距側のＰＮ信号発生部３から同じＰＮ信号が連続
して発生される時、直接拡散ＳＳ信号のスペクトルは、
図７に示すようなものになる。搬送波の周波数をｆＡ、
ＰＮコード長をＴ（図６）、ＰＮクロック周波数をｆｐ
とすると、図７に示すように、直接拡散ＳＳ信号のスペ
クトルは飛び飛びのスペクトルとなり、中心周波数がｆ
Ａで、各スペクトルの周波数間隔は１／Ｔになる。その
際、スペクトル全体のエンベロープはｆＡを中心として
｛sin（ｘ）／ｘ｝・｛sin（ｘ）／ｘ｝型となり、メイ
ンロブは（ｆＡ−ｆｐ）〜（ｆＡ＋ｆｐ）の周波数範囲
となる。また、ＰＮ符号がＭビットからなっている場
合、搬送波ｆＡのスペクトル成分は最大強度のスペクト
ル成分と比べて約１／Ｍ倍に抑圧される。このようなＳ
Ｓ信号をＢＰＦ（Ａ）６で帯域制限する場合、メインロ
ブには全体の信号エネルギーのうち約９０％のエネルギ
ーが含まれるので、通常、ＢＰＦ（Ａ）６の帯域幅Ｗは
図７の点線で示したようにメインロブの周波数範囲程度
に設定される。

【００９０】以上のように、直接拡散ＳＳ信号が周波数
間隔１／Ｔの飛び飛びのスペクトルであることから、本
発明では、周期１／Ｔの櫛形通過フィルタの設置と、被
測距側での適切な周波数シフトを組み合わせることによ
り、前述した発振や干渉の問題を回避することができ
る。以下、第１の実施形態による測距装置１０１（図
１）と第２の実施形態による測距装置１０２（図４）に
おける発振・干渉の問題を回避する手段の動作原理につ
いて、それぞれ順次説明する。

【００９１】まず、第１の実施形態による測距装置１０
１（図１）において、発振・干渉の問題を回避すること
が可能である理由を、図８を参照して説明する。図８
（Ａ）は測距側１−１から送信されたＳＳ信号のスペク
トルの一例を示す。それが被測距側２−１で受信されＲ
Ｆ帯に設置された第１の櫛状通過フィルタ１７に入力す
ると、第１の櫛状通過フィルタの通過特性は前述した
［第１の櫛状通過フィルタ］のように設定されているの
で、図８（Ｂ）に示すように、信号のスペクトル成分の
周波数（極大通過周波数）は第１の櫛状通過フィルタ１
７を通過する。よって、測距側１−１から送信されたＳ
Ｓ信号は被測距側２−１の受信部ＲＦ帯を通過し、第１
の周波数変換部９で周波数変換されて被測距側２−１か
ら折り返し送信される。その際、周波数シフト量は前述
した［第１の周波数変換部］のように設定されるので、
被測距側２−１からの送信信号のスペクトルは図８
（Ｄ）のようになる。図８（Ｄ）はｋ＝１の場合の例で
あるが、ｋが整数値であれば信号のスペクトルは１／Ｔ
の整数倍に１／２Ｔだけ加えた分だけ周波数がシフトし
ている。そのような信号が被測距側自身の受信部に回り
込んだ場合、被測距側２−１の受信部ＲＦ帯において第
１の櫛状通過フィルタ１７に入力することになるが、上
述したようにそのような信号のスペクトルは１／Ｔの整
数倍に１／２Ｔだけ加えた分だけシフトしているので、
第１の櫛状通過フィルタ１７の遮断または極小通過の周
波数と信号のスペクトル成分の周波数（極大通過周波
数）が一致してしまい、その結果、図８（Ｅ）に示すよ
うに、そのような信号は第１の櫛状通過フィルタ１７で
遮断または大幅な減衰を受けてしまうことになる。した
がって、被測距側２−１からの送信信号が被測距側２−
１自身の受信部に回り込んでも、その信号レベルは大幅
に減衰されるから、被測距側２−１が発振することを回
避することができる。これが第１の実施形態による測距
装置１０１（図１）において、被測距側２−１の発振を
回避できる動作原理である。なお、図８（Ｄ）に示すよ
うに、被測距側２−１からの送信信号はｋの絶対値が大
きいほど周波数シフト量が大きく、帯域幅Ｗ内で制限さ
れる信号の総エネルギーが小さくなってしまう。送信信
号のエネルギーをできるだけ失わないためには、ｋ＝０
または−１に設定するのが望ましい。その際は周波数シ
フト量が±１／２Ｔとなり、最小のシフト量であるため
失うエネルギーを最小にすることができるからである。
もちろんｋの値は上述した値に限定するものではない
が、周波数シフト量の絶対値がＷを超えないようなｋの
値に設定する必要がある。Ｗを超えれば送信信号のエネ
ルギーが０になってしまい、測距ができなくなることは
図８（Ｄ）から明らかである。

【００９２】さて、図８（Ｄ）のような被測距側２−１
からの送信信号は、測距側１−１の受信部で受信され、
ＲＦ帯に設置された第２の櫛状通過フィルタ１８（図
１）に入力する。その際、第２の櫛状通過フィルタ１８
の通過特性は前述した［第２の櫛状通過フィルタ］のよ
うに設定されており、第１の櫛状通過フィルタ１７を周
波数軸上で１／２Ｔだけシフトしたものに等しいので、
図８（Ｆ）に示すように、信号は第２の櫛状通過フィル
タ１８を通過する。よって、被測距側２−１から折り返
し送信されたＳＳ信号は測距側１−１の受信部ＲＦ帯を
通過し、相関処理部１５まで信号が送られる。この結
果、第１の実施形態による測距装置１０１（図１）にお
いて測距が可能となる。一方、図８（Ａ）に示すような
測距側１−１からの送信信号は、測距側自身の受信部に
回り込むことがあり得るが、そのような回り込み信号は
受信部ＲＦ帯において第２の櫛状通過フィルタ１８に入
力することになる。しかし、第２の櫛状通過フィルタ１
８の通過特性は前述した［第２の櫛状通過フィルタ］の
ように設定されており、第１の櫛状通過フィルタ１７を
周波数軸上で１／２Ｔだけシフトしたものに等しいの
で、上述した回り込み信号のスペクトル成分の周波数
（極大通過周波数）と第２の櫛状通過フィルタ１８の極
小通過（又は遮断）とが一致し、回り込み信号は、図８
（Ｃ）に示すように、第２の櫛状通過フィルタ１８で遮
断または大幅な減衰を受けてしまうことになる。したが
って、測距側１−１からの送信信号が測距側自身の受信
部に回り込んでも、その信号は大幅に減衰されるから、
被測距側からの信号に干渉を与えることを回避すること
ができる。これが第１の実施形態による測距装置１０１
（図１）において、測距側１−１で生じ得る干渉の問題
を回避できる動作原理である。

【００９３】次に、図９及び図１０を参照して、第２の
実施形態による測距装置１０２において、発振・干渉の
問題を回避することが可能である理由を説明する。第２
の実施形態による測距装置１０２は、第１の実施形態に
よる測距装置１０１と異なり、受信部のＲＦ帯ではなく
ＩＦ帯に櫛状通過フィルタを設置することによって発振
・干渉の問題を回避するものである。

【００９４】図９（Ａ）は測距側１−２からの送信信号
を被測距側２−２のＩＦ帯に変換した後のスペクトルの
一例を示す。これが被測距側２−２のＩＦ帯に設置され
た第３の櫛状通過フィルタ２３に入力すると、第３の櫛
状通過フィルタ２３の通過特性は前述した［第３の櫛状
通過フィルタ］のように設定されているので、図９
（Ｂ）のように信号のスペクトル成分の周波数は第３の
櫛状通過フィルタ２３を通過する。よって、測距側１−
２から送信されたＳＳ信号は被測距側２−２の受信部Ｒ
Ｆ帯とＩＦ帯を通過し、第２の周波数変換部３２で周波
数変換されて被測距側２−２から折り返し送信される。
その際、周波数シフト量は前述した［第２の周波数変換
部］のように設定されるので、被測距側２−２からの送
信信号が被測距側２−２自身に回り込んだ場合、その回
り込み信号を被測距側のＩＦ帯に変換後のスペクトル
は、図９（Ｃ）のようになる。図９（Ｃ）はｋ＝１の湯
合の例であるが、ｋが整数値であれば信号のスペクトル
は１／Ｔの整数倍に１／２Ｔだけ加えた分だけ周波数が
シフトしている。そのような信号が第３の櫛状通過フィ
ルタ２３に入力すると、信号のスペクトル成分の周波数
（極大通過周波数）は第３の櫛状通過フィルタ２３の遮
断または極小通過の周波数と一致するので、図９（Ｄ）
に示すように、第３の櫛状通過フィルタ２３によって遮
断または大幅な減衰を受けてしまうことになる。したが
って、被測距側２−２からの送信信号が被測距側２−２
自身の受信部に回り込んでも、その信号レベルは大幅に
減衰されるから、被測距側２−２が発振することを回避
することができる。これが第２の実施形態による測距装
置１０２において、被測距側２−２の発振の問題を回避
できる動作原理である。ところで、前述した［第２の周
波数変換部］で示したように、被測距側２−２から折り
返し送信される信号の周波数は全体として（２ｋ＋１）
／２Ｔだけ周波数シフトされることになるが、そのシフ
ト量は第１の実施形態による測距装置１０１の場合とま
ったく同じである。よって、被測距側２−２から送信さ
れるＳＳ信号のスペクトルは、図８（Ｄ）と同じであ
る。そこで、望ましいｋの値は第１の実施形態による測
距装置１０１の場合と同様である。すなわち、帯域幅Ｗ
によって制限されることで失う送信エネルギーを最小に
する条件として最も望ましいのはｋ＝０または−１に設
定すること（この時、全体の周波数シフト量は±１／２
Ｔ）である。また、送信エネルギーが０にならないため
の条件として、全体の周波数シフト量の絶対値が帯域幅
Ｗを超えないようにｋの値を設定する必要がある。

【００９５】次に、図１０を参照して、第２の実施形態
による測距装置１０２において測距側の干渉の問題が回
避できる理由を説明する。図１０（Ａ）は被測距側２−
２から折り返し送信された信号を測距側１−２で受信
後、ＩＦ帯に周波数変換した信号のスペクトルの一例を
示すが、これが測距側１−２のＩＦ帯に設置された第４
の櫛状通過フィルタ２４に入力すると、第４の櫛状通過
フィルタ２４の通過特性は前述した［第４の櫛状通過フ
ィルタ］の条件に設定されているので、図１０（Ｂ）に
示すように、信号は第４の櫛状通過フィルタ２４を通過
する。よって、被測距側２−２から折り返し送信された
ＳＳ信号は測距側１−２の受信部のＲＦ帯とＩＦ帯を通
過し、相関処理部１５まで信号が送られる。この結果、
第２の実施形態（図４）において測距が可能となる。一
方、測距側１−２からの送信信号が測距側１−２自身の
受信部に回り込んだ場合、受信部の局部発振器１３の周
波数がｆＡ＋（２ｋ＋１）／２Ｔ−ｆＬであるので、Ｂ
ＰＦ（Ｃ）１４を通過後のＩＦ帯では、回り込み信号の
スペクトルは、図１０（Ｃ）に示すようになる。図１０
（Ｃ）では、そのスペクトルが周波数軸上でＩＦ帯の中
心周波数ｆＬから−（２ｋ＋１）／２Ｔだけシフトして
いることを示している。ｋは整数なので、上記の回り込
み信号のスペクトルは１／Ｔの整数倍に１／２Ｔを引い
た分だけ周波数がシフトしている。そのような信号が第
４の櫛状通過フィルタ２４に入力すると、信号のスペク
トル成分の周波数（極大通過周波数）は第４の櫛状通過
フィルタ２４の遮断または極小通過の周波数と一致する
ので、図１０（Ｄ）に示すように、第４の櫛状通過フィ
ルタ２４によって信号は遮断または大幅な減衰を受けて
しまうことになる。したがって、測距側１−２からの送
信信号が測距側１−２自身の受信部に回り込んでも、そ
の信号レベルは大幅に減衰されるから、被測距側２−２
からの信号に干渉を与えることを回避することができ
る。これが、第２の実施形態による測距装置１０２にお
いて、測距側１−２で生じ得る干渉の問題を回避できる
動作原理である。

【００９６】次に、櫛状通過フィルタの具体的な構成例
を示す。

【００９７】櫛状通過フィルタは、前述した［第１の櫛
状通過フィルタ］、［第２の櫛状通過フィルタ］、［第
３の櫛状通過フィルタ］、［第４の櫛状通過フィルタ］
のような通過特性を有さなければならない。したがっ
て、周波数特性として、周期１／Ｔで極大・極小の通過
特性を繰り返すようなものでなければならない。そのよ
うなフィルタの簡単な構成例とその周波数特性を、図１
１〜図１３に示す。

【００９８】図１１に示す櫛状通過フィルタは、信号分
割回路３１と遅延器２５と和回路２６を構成要素とで構
成される。この櫛状通過フィルタでは、入力信号が信号
分割回路３１で分割され、分割された一方の信号は遅延
時間Ｔの遅延器２５を通って和回路２６に導かれ、他方
の信号はそのまま和回路に導かれる。そして、両者の和
をとった信号が櫛状通過フィルタ（図１１）の出力とな
る。

【００９９】また、図１２に示す櫛状通過フィルタは、
信号分割回路３１と遅延器２５と差回路２７とで構成さ
れる。この櫛状通過フィルタでは、入力信号が信号分割
回路３１で分割され、分割された一方の信号は遅延時間
Ｔの遅延器２５を通って差回路２７に導かれ、他方の信
号はそのまま差回路２７に導かれる。そして、両者の差
をとった信号が櫛状通過フィルタ（図１２）の出力とな
る。

【０１００】さらに、図１３に示す櫛状通過フィルタ
は、信号分割回路３１と遅延器２５と反転増幅器２８と
和回路２６とで構成される。この櫛状通過フィルタで
は、入力信号が信号分割回路３１で分割され、分割され
た一方の信号は遅延時間Ｔの遅延器２５を通って和回路
２６に導かれ、他方の信号は反転増幅器２８を通って和
回路２６に導かれる。そして、両者の和をとった信号が
櫛状通過フィルタ（図１３）の出力となる。

【０１０１】以上の図１１〜図１３に示す各櫛状通過フ
ィルタの周波数特性は以下のようになる。

【０１０２】図１１に示す櫛状通過フィルタの伝達関数
の振幅特性｜Ｈ（ｆ）｜と位相特性θ（ｆ）とは、以下
の式で表される。

【０１０３】 ｜Ｈ（ｆ）｜＝Ａ・√｛１＋cos（２πｆ・Ｔ）｝ …（１） tan｛θ（ｆ）｝＝−sin（２πｆ・Ｔ）／｛１＋cos（２πｆ・Ｔ）｝ …（ ２） ここで、ｆは周波数、Ａは定数である。

【０１０４】よって、図１１に示す櫛状通過フィルタの
通過特性は、 周波数 ｆ＝ｍ／Ｔ …（３） において極大通過（ｍは正の整数）、 周波数 ｆ＝（２ｍ＋１）／２Ｔ …（４） において極小通過（遮断）となる。

【０１０５】なお、（３）式であらわされる極大通過の
周波数では、（１）（２）式より、ｍの値にかかわらず
通過特性（振幅、位相とも）がすべて同一となる。した
がって、図１１に示す櫛状通過フィルタは、周期１／Ｔ
で極大・極小の通過特性を繰り返すものであり、櫛状通
過フィルタとしての特性を有している。

【０１０６】一方、図１２及び図１３に示す櫛状通過フ
ィルタは、全く同じ伝達関数を持ち、その伝達関数の振
幅特性｜Ｈ（ｆ）｜と位相特性θ（ｆ）は、以下の式で
表される。

【０１０７】 ｜Ｈ（ｆ）｜＝Ａ・√｛１−cos（２πｆ・Ｔ）｝ …（５） tan｛θ（ｆ）｝＝sin（２πｆ・Ｔ）／｛１−cos（２πｆ・Ｔ）｝ …（６ ） よって、図１２及び図１３に示す櫛状通過フィルタの通
過特性は、 周波数 ｆ＝（２ｍ＋１）／２Ｔ……（７） において極大通過（ｍは正の整数）、 周波数 ｆ＝ｍ／Ｔ ……（８） において極小通過（遮断）となる。

【０１０８】なお、（７）式であらわされる極大通過の
周波数では、（５）及び（６）式より、正の整数ｍの値
にかかわらず通過特性（振幅、位相とも）がすべて同一
となる。したがって、図１２又は図１３に示す櫛状通過
フィルタも、周期１／Ｔで極大・極小の通過特性を繰り
返すものであり、櫛状通過フィルタとしての特性を有し
ている。

【０１０９】図１４（Ａ）は、図１１の櫛状通過フィル
タの周波数特性を示し、図１４（Ｂ）は図１２又は図１
３の櫛状通過フィルタの周波数特性を示す。図１１〜図
１３に示すすべての櫛状通過フィルタは、図１４に示す
ように、周期１／Ｔの櫛状通過フィルタの特性を有して
いるが、図１１の櫛状通過フィルタと比べ、図１２又は
図１３の櫛状通過フィルタの周波数特性は周波数軸上で
１／２Ｔだけシフトしている。

【０１１０】以上説明したように、上述した図１１〜図
１３に示す櫛状通過フィルタは、櫛状通過フィルタとし
ての特性を有しているので、第１の実施形態による測距
装置（図１）の第１の櫛状通過フィルタ１７および第２
の櫛状通過フィルタ１８として用いることができるし、
第２の実施形態による測距装置１０２の第３の櫛状通過
フィルタ２３および第４の櫛状通過フィルタ２４として
用いることもできる。ただし、その場合は、次の条件が
必要である。

【０１１１】まず、第１の実施形態による測距装置（図
１）の場合は、第１の櫛状通過フィルタ１７と第２の櫛
状通過フィルタ１８が前述した［第１の櫛状通過フィル
タ］と［第２の櫛状通過フィルタ］の条件を満足しなけ
ればならないので、第１の櫛状通過フィルタ１７として
図１１の構成の櫛状通過フィルタを用い、第２の櫛状通
過フィルタ１８として図１２又は図１３の構成の櫛状通
過フィルタを用いる時、測距側１から送信するＳＳ信号
の搬送波の周波数ｆＡとして、次の条件を満足する必要
がある。

【０１１２】ｆＡ＝ｐ／Ｔ …（９） ただし、ｐは正の整数値のうちいずれかの値とする。

【０１１３】（９）式の条件は、図１１の構成の櫛状通
過フィルタが、前述した［第１の櫛状通過フィルタ］の
条件のうち周波数ｆＡ＋ｍ／Ｔにおいて極大通過となる
という点を満足するための条件である。しかし、（９）
式の条件さえ成立すれば、図１１の構成のフィルタは第
１の櫛状通過フィルタ１７の［第１の櫛状通過フィル
タ］の他の条件も満足するし、図１２又は図１３の構成
の櫛状通過フィルタは図１１の構成の櫛状通過フィルタ
の周波数特性を１／２Ｔシフトしたものとなるので、自
動的に第２の櫛状通過フィルタ１８の［第２の櫛状通過
フィルタ］のすべての条件を満足する。

【０１１４】第２の実施形態による測距装置１０２の場
合は、第３の櫛状通過フィルタ２３および第４の櫛状通
過フィルタ２４の両者に、図１１に示す櫛状通過フィル
タを用いることが可能である。ただし、櫛状通過フィル
タとして前述した［第３の櫛状通過フィルタ］と［第４
の櫛状通過フィルタ］の条件を満足するためには、被測
距側２−２のＩＦ段の中心周波数ｆｉと、測距側１−２
の受信部のＩＦ段の中心周波数ｆＬが、それぞれ以下の
条件を満足するように設定する必要がある。

【０１１５】ｆｉ＝ｎ／Ｔ …（１０） ｆＬ＝ｑ／Ｔ …（１１） ただし、ｎ、ｑともそれぞれ正の整数値のうちのいずれ
かの値とする。（１０）式の条件は、図１１の構成の櫛
状通過フィルタが、前述した［第３の櫛状通過フィル
タ］の条件のうち周波数ｆｉ＋ｍ／Ｔにおいて極大通過
となるという点を満足するための条件である。また（１
１）式の条件は、図１１の構成の櫛状通過フィルタが、
前述した［第４の櫛状通過フィルタ］の条件のうち周波
数ｆＬ＋ｍ／Ｔにおいて極大通過となるという点を満足
するための条件である。（１０）及び（１１）式の両条
件さえ満足すれば、［第３の櫛状通過フィルタ］［第４
の櫛状通過フィルタ］の他の条件は自動的に満足され
る。また、第２の実施形態による測距装置１０２では、
第３の櫛状通過フィルタ２３と第４の櫛状通過フィルタ
２４の両方に同構成の櫛状通過フィルタを用いることが
できるという効果を奏する。

【０１１６】以上のように、図１１〜図１３の構成の櫛
状通過フィルタは、第１の実施形態による測距装置１０
１（図１）または第２の実施形態による測距装置１０２
（図４）の櫛状通過フィルタとして用いることができ
る。しかし、図１１〜図１３の構成の櫛状通過フィルタ
は、櫛状通過フィルタの一例を示したものであり、櫛状
通過フィルタとしてそのような構成のものに限定するも
のではない。前述した［第１の櫛状通過フィルタ］、
［第２の櫛状通過フィルタ］、または［第３の櫛状通過
フィルタ］、［第４の櫛状通過フィルタ］に示した条件
を満足する櫛状通過フィルタであれば、いかなるもので
あっても本発明の構成要素として使用することが可能で
ある。

【０１１７】櫛状通過フィルタの他の構成例としては、
図２Ａ及び２Ａ、図５Ａ及び５Ｂで示したような理想的
な櫛状通過フィルタに近いものも実現することが可能で
ある。図２Ａ及び２Ａ、図５Ａ及び５Ｂのように各通過
帯域が矩形の周波数特性を有する櫛状通過フィルタを実
現するには、通過帯域の数（櫛の歯に相当する数）がＮ
の場合、次のインパルス応答ｈ（ｔ）を有する回路また
は素子を実現すれば良い。

【０１１８】 ｈ（ｔ）＝Ａ・｛sin（πＮｔ／Ｔ）・cos（２πｆ０・ｔ）｝／｛ｔ・cos（ πｔ／２Ｔ）） …（１２） ただし、ｔは時間、ｆ０はフィルタの中心周波数、Ａは
定数である。

【０１１９】上記のようなインパルス応答は、例えば弾
性表面波素子の電極パターンを工夫することで近似的に
実現できる。ただ、そのようなフィルタも櫛状通過フィ
ルタの一例であって、第１及び第２の実施形態では、
［第１の櫛状通過フィルタ］、［第２の櫛状通過フィル
タ］または［第３の櫛状通過フィルタ］、［第４の櫛状
通過フィルタ］を満足するフィルタであれば、特に櫛状
通過フィルタの構成を限定するものではない。

【０１２０】次に、上述した実施形態をさらに発展さ
せ、測距だけでなく、測距側と被測距側の間でデータ通
信も同時におこなうことが可能である別の実施形態を示
す。測距側と被測距側の間でＳＳ信号を折り返し送受信
する方式の従来の測距装置は、測距とデータ通信を同時
に実行するシステムに発展できるが、これは本発明にも
適用が可能である。

【０１２１】図１５は測距とデータ通信を同時に行う第
３の実施形態による測距装置を示す。

【０１２２】この第３の実施形態では、第２の実施形態
による測距装置１０２（図４）の構成を変更し、被測距
側２−３のＩＦ帯の第３の櫛状通過フィルタ２３の後に
データ変調部２９を設置してＳＳ信号にデータを乗せ、
測距側１−３では相関処理部１５の後にデータ復調部３
０を設置して前記ＳＳ信号を相関処理した後の相関出力
からデータを得るように構成している。

【０１２３】図１６は測距とデータ通信を同時に行う第
４の実施形態による測距装置を示す。

【０１２４】この第４の実施形態では、第２の実施形態
による測距装置１０２（図４）の構成を変更し、測距側
１−４の搬送波発振器４の後にデータ変調部２９を設置
して送信ＳＳ信号にデータを乗せ、被測距側２−４のＩ
Ｆ帯では第３の櫛状通過フィルタ２３の後に相関処理部
１５´を設置し、同じく被測距側２−４に設置したＰＮ
信号発生部３´からＰＮ信号をもらって前記ＳＳ信号を
相関処理した後の相関出力から、相関処理部１５の後に
設置したデータ復調部３０´で相関出力からデータを得
るように構成している。

【０１２５】第３の実施形態又は第４の実施形態によれ
ば、被測距側又は測距側にＳＳ信号にデータを乗せるデ
ータ変調部が設けられると共に、測距側又は被測距側に
ＳＳ信号を相関処理した後の相関出力からデータを復調
するデータ復調部が設けられるので、測距側と被測距側
間で１つの周波数帯のみを用いて測距と同時にデータ通
信を行うことが可能になる。

【０１２６】上述した第１〜第４の実施形態によれば、
測距側から被測距側に送られる電波の占有周波数帯と、
被測距側から測距側に送られる電波の占有周波数帯が同
一となり、その結果、１つの周波数帯のみを用いて測距
又は／及びデータ通信を実行することができる。

【０１２７】なお、本発明の応用例としては、ＩＴＳに
おける移動体間の測距装置や、特定地域での基地局と移
動体間の測距装置等に応用できる。

【０１２８】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述
した第１〜第４の実施形態では、ＳＳ信号を用いた測距
装置を示したが、無線を利用する双方向通信全般に適用
が可能である。

【０１２９】

【発明の効果】本発明によれば、被測距側に、測距側か
ら送信される送信信号の内、極大通過周波数を持つ信号
を通過させる手段と、通過した信号の極大通過周波数を
所定量シフトさせる手段とを設け、測距側に、極大通過
周波数を所定量シフトさせた信号を通過させる手段を設
けたので、測距側から送信される送信信号の内、極大通
過周波数を持つ信号と、極大通過周波数を所定量シフト
させた信号とが同一周波数帯で重ならないように構成す
れば、極大通過周波数を持つ信号と、極大通過周波数を
所定量シフトさせた信号とを同一周波数帯で送受信して
も、干渉や発振を防止できる。従って、限られた周波数
資源を有効に活用して、しかも測距精度を劣化させず
に、測距を行うことが可能になり、測距装置の実用化を
促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による測距装置を示すブロック
図である。

【図２】（Ａ）は第１の櫛状通過フィルタの周波数特性
の一例を示し、（Ｂ）は第２の櫛状通過フィルタの周波
数特性の一例を示す図である。

【図３】被測距側の周波数変換部の構成例を示す図であ
る。

【図４】第２の実施形態による測距装置を示すブロック
図である。

【図５】（Ａ）は第３の櫛状通過フィルタの周波数特性
の一例を示し、（Ｂ）は第４の櫛状通過フィルタの周波
数特性の一例を示す図である。

【図６】ＰＮ信号の時間波形を示す図である。

【図７】直接拡散ＳＳ波のスペクトルを示す図である。

【図８】第１の実施形態による測距装置の動作原理を説
明する図である。

【図９】第２の実施形態による測距装置の動作原理を説
明する図である。

【図１０】第２の実施形態による測距装置の動作原理を
説明する図である。

【図１１】櫛状通過フィルタの構成例を示す図である。

【図１２】櫛状通過フィルタの構成例を示す図である。

【図１３】櫛状通過フィルタの構成例を示す図である。

【図１４】（Ａ）は図１１の櫛状通過フィルタ周波数特
性を示し、（Ｂ）は図１２及び図１３の櫛状通過フィル
タの周波数特性を示す図である。

【図１５】第３の実施形態による測距とデータ通信を同
時に行う測距装置を示すブロック図である。

【図１６】第４の実施形態による測距とデータ通信を同
時に行う測距装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１、１０２、１０３、１０４ 測距装置 １−１、１−２、１−３、１−４ 測距側 ２−１、２−２、２−３、２−４ 被測距側 ５ａ〜５ｅ ミキサー ９ 第１の周波数変換部 １７ 第１の櫛状通過フィルタ １８ 第２の櫛状通過フィルタ ２３ 第３の櫛状通過フィルタ ２４ 第４の櫛状通過フィルタ ３２ 第２の周波数変換部

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距側と被測距側間で信号を送受信し、
   この送受信に要した時間に基づいて測距側と被測距側間
   の距離を求める測距装置において、 前記被測距側に、 測距側から送信される送信信号の内、極大通過周波数を
   持つ信号のみを通過させる手段と、通過した信号の極大
   通過周波数を所定量シフトさせる手段とを設け、 前記測距側に、 前記極大通過周波数を所定量シフトさせた信号のみを通
   過させる手段を設けたことを特徴とする測距装置。
2. 【請求項２】 測距側と被測距側間でＳＳ信号を送受信
   し、この送受信に要した時間に基づいて測距側と被測距
   側間の距離を求める測距装置において、 前記被測距側に、 測距側から送信されるＳＳ信号の内、極大通過周波数を
   持つ信号のみを通過させる第１の櫛状通過フィルタと、
   この第１の櫛状通過フィルタを通過した信号の極大通過
   周波数を所定量シフトさせる第１の周波数変換部とを設
   け、 前記測距側に、 前記周波数変換部で極大通過周波数を所定量シフトさせ
   た信号のみを通過させる第２の櫛状通過フィルタを設け
   たことを特徴とする測距装置。
3. 【請求項３】 測距側と被測距側間でＳＳ信号を送受信
   し、この送受信に要した時間に基づいて測距側と被測距
   側間の距離を求める測距装置において、 ＳＳ信号に含まれるＰＮ符号の１周期をＴとした場合、 前記被測距側に、 測距側から送信されるＳＳ信号の内、１／Ｔ周期で現れ
   る極大通過周波数を持つ信号のみを通過させる第１の櫛
   状通過フィルタと、この第１の櫛状通過フィルタを通過
   した信号の極大通過周波数を１／２Ｔシフトさせる第１
   の周波数変換部とを設け、 前記測距側に、 前記周波数変換部で極大通過周波数を１／２Ｔシフトさ
   せた信号のみを通過させる第２の櫛状通過フィルタを設
   けたことを特徴とする測距装置。
4. 【請求項４】 前記周波数変換部は、 ＳＳ信号の中心周波数と被測距側のＩＦ段の信号の中心
   周波数との差の周波数を持つ信号を発振する第１の局部
   発振器と、 ＳＳ信号の中心周波数と前記ＩＦ段の信号の中心周波数
   との差の周波数を所定量シフトさせた信号を発振する第
   ２の局部発振器とを備え、 第１の局部発信器の出力と当該周波数変換部への入力と
   をミキシングし、その出力に基づいて前記ＩＦ段の信号
   を生成し、この出力を増幅し、この出力と第２の局部発
   振器からの出力とをミキシングして、極大通過周波数を
   所定量シフトさせることを特徴とする請求項２又は３記
   載の測距装置。
5. 【請求項５】 前記第１の櫛状通過フィルタは、 入力信号を分割する信号分割回路と、 この信号分割回路からの一方の信号をＴだけ遅延させる
   遅延器と、 この遅延器からの信号と前記信号分割回路からの他方の
   信号との和をとる和回路とで構成されることを特徴とす
   る請求項３記載の測距装置。
6. 【請求項６】 前記第２の櫛状通過フィルタは、 入力信号を分割する信号分割回路と、 この信号分割回路からの一方の信号をＴだけ遅延させる
   遅延器と、 この遅延器からの信号と前記信号分割回路からの他方の
   信号との差をとる差回路とで構成されることを特徴とす
   る請求項３記載の測距装置。
7. 【請求項７】 前記第２の櫛状通過フィルタは、 入力信号を分割する信号分割回路と、 この信号分割回路からの一方の信号をＴだけ遅延させる
   遅延器と、 前記信号分割回路からの他方の信号を反転増幅させる反
   転増幅回路と、 この反復増幅回路からの信号と前記遅延器からの信号と
   の和をとる和回路とで構成されることを特徴とする請求
   項３記載の測距装置。
8. 【請求項８】 前記測距側から前記被測距側に送信され
   るＳＳ信号は、その中心周波数が１／Ｔの正の整数倍に
   等しいことを特徴とする請求項３記載の測距装置。
9. 【請求項９】 測距側と被測距側間でＳＳ信号を送受信
   し、この送受信に要した時間に基づいて測距側と被測距
   側間の距離を求める測距装置において、 前記被測距側に、 測距側から送信されるＳＳ信号の中心周波数を被測距側
   のＩＦ段の信号の中心周波数に変換する被測距側ＩＦ段
   変換手段と、このＩＦ段の信号の中心周波数を持つ信号
   の内、極大通過周波数を持つ信号のみを通過させる第３
   の櫛状通過フィルタと、この第３の櫛状通過フィルタを
   通過した信号の極大通過周波数を所定量シフトさせる第
   ２の周波数変換部とを設け、 前記測距側に、 被測距側から送信されるＳＳ信号の中心周波数を測距側
   のＩＦ段の信号の中心周波数に変換する測距側ＩＦ段変
   換手段と、前記第２の周波数変換部で極大通過周波数を
   所定量シフトさせた信号のみを通過させる第４の櫛状通
   過フィルタを設けたことを特徴とする測距装置。
10. 【請求項１０】 測距側と被測距側間でＳＳ信号を送受
    信し、この送受信に要した時間に基づいて測距側と被測
    距側間の距離を求める測距装置において、 ＳＳ信号に含まれるＰＮ符号の１周期をＴとした場合、 前記被測距側に、 測距側から送信されるＳＳ信号の中心周波数を被測距側
    のＩＦ段の信号の中心周波数に変換する被測距側ＩＦ段
    変換手段と、このＩＦ段の信号の中心周波数を持つ信号
    の内、１／Ｔ周期で現れる極大通過周波数を持つ信号の
    みを通過させる第３の櫛状通過フィルタと、この第３の
    櫛状通過フィルタを通過した信号の極大通過周波数を１
    ／２Ｔシフトさせる第２の周波数変換部とを設け、 前記測距側に、 被測距側から送信されるＳＳ信号の中心周波数を測距側
    のＩＦ段の信号の中心周波数に変換する測距側ＩＦ段変
    換手段と、このＩＦ段の信号の中心周波数を持つ信号の
    内、前記第２の周波数変換部で極大通過周波数を所定量
    シフトさせた信号のみを通過させる第４の櫛状通過フィ
    ルタを設けたことを特徴とする測距装置。
11. 【請求項１１】 前記第３の櫛状通過フィルタ及び前記
    第４の櫛状通過フィルタのそれぞれは、 入力信号を分割する信号分割回路と、 この信号分割回路からの一方の信号をＴだけ遅延させる
    遅延器と、 この遅延器からの信号と前記信号分割回路からの他方の
    信号との和をとる和回路とで構成されることを特徴とす
    る請求項１０記載の測距装置。
12. 【請求項１２】 前記被測距側のＩＦ段の信号の中心周
    波数は、１／Ｔの正の整数倍に等しいことを特徴とする
    請求項１０記載の測距装置。
13. 【請求項１３】 前記測距側のＩＦ段の信号の中心周波
    数は、１／Ｔの正の整数倍に等しいことを特徴とする請
    求項１０記載の測距装置。
14. 【請求項１４】 前記被測距側にＳＳ信号にデータを乗
    せるデータ変調部を設け、前記測距側に相関出力から前
    記データを復調するデータ復調部を設けたことを特徴と
    する請求項１０記載の測距装置。
15. 【請求項１５】 前記測距側にＳＳ信号にデータを乗せ
    るデータ変調部を設け、前記被測距側に相関出力から前
    記データを復調するデータ復調部を設けたことを特徴と
    する請求項１０記載の測距装置。