JP2003043140A - Sensor device - Google Patents

Sensor device

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JP2003043140A
JP2003043140A JP2001234942A JP2001234942A JP2003043140A JP 2003043140 A JP2003043140 A JP 2003043140A JP 2001234942 A JP2001234942 A JP 2001234942A JP 2001234942 A JP2001234942 A JP 2001234942A JP 2003043140 A JP2003043140 A JP 2003043140A
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JP
Japan
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signal
unit
phase difference
mixer
sensor device
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Application number
JP2001234942A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Nagaishi
昌之 永石
Toshio Oguro
利雄 小黒
Mie Ikushima
見江 幾島
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device for further improving detecting accuracy with relatively simple device constitution in detecting an object of a resting or slow moving speed at a short distance. SOLUTION: This sensor device has a transmission part for transmitting a radio wave generated by a signal generator, a receiving part for receiving a reflected wave of a transmission signal transmitted from the transmission part, a mixer part for converting a difference between the transmission signal and a received signal received by the receiving part into a signal, and a determining part for determining the existence of the object from output of the mixer part, and has a variable phase difference generating means capable of freely changing a phase difference between the signals on a line between the receiving part and the mixer part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電波の送受信によ
ってセンシングを行うセンサ装置において、対象物の有
無の判定に好適な装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor device that performs sensing by transmitting and receiving radio waves, and is suitable for determining the presence or absence of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電波の送受信を利用した物体の検
知方法としては、パルスレーダーや、FM−CWレーダーな
どが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, pulse radars, FM-CW radars, etc. have been known as a method for detecting an object using transmission and reception of radio waves.

【0003】しかし、これらのレーダーは、近距離で静
止しているか又は移動速度が遅いものに対しての検知精
度はあまり良いものではなかった。また、これらのレー
ダーは、高価で且つ装置構成が複雑であるという問題点
があった。
However, these radars have not been very good in detecting accuracy when they are stationary at a short distance or have a slow moving speed. Further, these radars have a problem that they are expensive and have a complicated device configuration.

【0004】また、近距離で静止又は移動速度の遅いも
のに対しての検知方法としては、ドップラセンサによる
任意の位相を固定角ずらして検知を行う方法があった。
この方法では、静止又は移動速度の遅いものを検知する
ことが可能であったが、センサ自身の温度ドリフトなど
による信号変動の制御器等を設けるため、制御回路が多
少複雑になった。
As a method of detecting a stationary object or a moving object having a slow moving speed at a short distance, there is a method of detecting an arbitrary phase by a Doppler sensor by shifting a fixed angle.
With this method, it was possible to detect a stationary object or a moving object with a slow moving speed, but the control circuit became somewhat complicated due to the provision of a controller for signal fluctuation due to temperature drift of the sensor itself.

【0005】そこで、本発明は、近距離で、静止又は移
動速度の遅い対象物の検知を、比較的簡単な装置構成
で、更に検知精度を向上させるセンサ装置を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor device which can detect an object at a short distance at a stationary or slow moving speed with a relatively simple device configuration and further improve the detection accuracy.

【0006】前記目的達成のために、本発明に係るセン
サ装置は、信号発生器で発生した電波の送信を行う送信
部と、該送信部より送信された送信信号の反射波を受信
する受信部と、該送信信号と受信部で受信した受信信号
との差分を信号に変換するミキサー部と、該ミキサー部
の出力から対象物の有無を判定する判定部とを有するセ
ンサ装置において、該受信部とミキサー部との間の線路
上に信号の位相差を少なくとも0度から180度の範囲で
連続して変更することができる可変位相差生成手段を有
することを特徴とする。かかる構成により、任意の距離
に対する対象物を検知する際に、受信側で位相を0度か
ら180度までずらすことにより、その距離ないある対象
物から得られる出力の最小値から最大値までが得られ、
その最小値から最大値までの幅で距離に対する位置的な
出力が求まることになる。これにより、どの距離に対し
てもドップラ信号の節部はなく、また温度ドリフトなど
による基準点のずれがあっても、幅で出力値を求めてい
るため複雑な制御装置を設ける必要が無く、距離に対す
る出力が一意的に求まるので検知精度も大幅に向上す
る。また、位相ずれの上限を180度を多少越えた数値ま
で変更することにより確実に位相差を0から180度の範
囲を確保することができる。
In order to achieve the above object, the sensor device according to the present invention comprises a transmitter for transmitting the radio wave generated by the signal generator, and a receiver for receiving the reflected wave of the transmission signal transmitted from the transmitter. A sensor unit having a mixer unit for converting a difference between the transmission signal and a reception signal received by the reception unit into a signal, and a determination unit for determining the presence / absence of an object from the output of the mixer unit. It is characterized in that a variable phase difference generating means capable of continuously changing the phase difference of signals in the range of at least 0 to 180 degrees is provided on a line between the mixer section and the mixer section. With such a configuration, when detecting an object for an arbitrary distance, by shifting the phase from 0 degree to 180 degrees on the receiving side, the minimum value to the maximum value of the output obtained from an object without that distance can be obtained. The
The positional output with respect to the distance can be obtained by the width from the minimum value to the maximum value. With this, there is no node of the Doppler signal for any distance, and even if there is a deviation of the reference point due to temperature drift or the like, there is no need to provide a complicated control device because the output value is obtained by the width. Since the output with respect to the distance is uniquely obtained, the detection accuracy is greatly improved. Further, by changing the upper limit of the phase shift to a value slightly exceeding 180 degrees, it is possible to ensure the range of the phase difference from 0 to 180 degrees.

【0007】また、請求項2記載のように、信号発生器
で発生した電波の送信を行う送信部と、該送信部より送
信された送信信号の反射波を受信する受信部と、該送信
信号と受信部で受信した受信信号との差分を信号に変換
するミキサー部と、該ミキサー部の出力から対象物の有
無を判定する判定部とを有するセンサ装置において、該
信号発生器からミキサー部へ信号を送信するための分岐
点とミキサー部との間の線路上に信号の位相を少なくと
も0度から180度の範囲で連続して変更することができ
る可変位相差生成手段を有することを特徴とする。かか
る構成により、任意の距離に対する対象物を検知する際
に、送信側で位相を0度から180度までずらすことによ
り、その距離ないある対象物から得られる出力の最小値
から最大値までが得られ、その最小値から最大値までの
幅で距離に対する位置的な出力が求まることになる。こ
れにより、どの距離に対してもドップラ信号の節部はな
く、また温度ドリフトなどによる基準点のずれがあって
も、幅で出力値を求めているため複雑な制御装置を設け
る必要が無く、距離に対する出力が一意的に求まるので
検知精度も大幅に向上する。また、位相ずれの上限を18
0度を多少越えた数値まで変更することにより確実に位
相差を0から180度の範囲で確保することができる。
Further, as set forth in claim 2, a transmitting section for transmitting the radio wave generated by the signal generator, a receiving section for receiving a reflected wave of the transmitting signal transmitted from the transmitting section, and the transmitting signal. In a sensor device having a mixer section for converting a difference between a received signal received by the receiving section and a received signal into a signal, and a judging section for judging the presence or absence of an object from the output of the mixer section, from the signal generator to the mixer section. A variable phase difference generating means capable of continuously changing the phase of the signal within a range of at least 0 to 180 degrees on a line between the branch point for transmitting the signal and the mixer section. To do. With such a configuration, when detecting an object at an arbitrary distance, by shifting the phase from 0 degree to 180 degrees on the transmitting side, the minimum value to the maximum value of the output obtained from a certain object without the distance can be obtained. Then, the positional output with respect to the distance is obtained with the width from the minimum value to the maximum value. With this, there is no node of the Doppler signal for any distance, and even if there is a deviation of the reference point due to temperature drift or the like, there is no need to provide a complicated control device because the output value is obtained by the width. Since the output with respect to the distance is uniquely obtained, the detection accuracy is greatly improved. Also, the upper limit of phase shift is 18
By changing the value to a value slightly exceeding 0 degree, the phase difference can be surely secured in the range of 0 to 180 degrees.

【0008】また、請求項3記載のように、信号発生器
で発生した電波の送信を行う送信部と、該送信部より送
信された送信信号の反射波を受信する受信部と、該送信
信号と受信部で受信した受信信号との差分を信号に変換
するミキサー部と、該ミキサー部の出力から対象物の有
無を判定する判定部とを有するセンサ装置において、該
信号発生器からミキサー部へ信号を送信するための分岐
点と送信部との間の線路上に信号の位相を少なくとも0
度から180度の範囲で連続して変更することができる可
変位相差生成手段を有することを特徴とするセンサ装
置。かかる構成により、任意の距離に対する対象物を検
知する際に、送信側で位相を0度から180度までずらす
ことにより、その距離ないある対象物から得られる出力
の最小値から最大値までが得られ、その最小値から最大
値までの幅で距離に対する位置的な出力が求まることに
なる。これにより、どの距離に対してもドップラ信号の
節部はなく、また温度ドリフトなどによる基準点のずれ
があっても、幅で出力値を求めているため複雑な制御装
置を設ける必要が無く、距離に対する出力が一意的に求
まるので検知精度も大幅に向上する。また、位相ずれの
上限を180度を多少越えた数値まで変更することにより
確実に位相差を0から180度の範囲で確保することがで
きる。
According to a third aspect of the present invention, a transmitter for transmitting the radio wave generated by the signal generator, a receiver for receiving a reflected wave of the transmission signal transmitted from the transmitter, and the transmission signal. In a sensor device having a mixer section for converting a difference between a received signal received by the receiving section and a received signal into a signal, and a judging section for judging the presence or absence of an object from the output of the mixer section, from the signal generator to the mixer section. The phase of the signal should be at least 0 on the line between the branch point for transmitting the signal and the transmitter.
A sensor device having variable phase difference generation means capable of continuously changing in a range of 180 degrees to 180 degrees. With such a configuration, when detecting an object at an arbitrary distance, by shifting the phase from 0 degree to 180 degrees on the transmitting side, the minimum value to the maximum value of the output obtained from a certain object without the distance can be obtained. Then, the positional output with respect to the distance is obtained with the width from the minimum value to the maximum value. With this, there is no node of the Doppler signal for any distance, and even if there is a deviation of the reference point due to temperature drift or the like, there is no need to provide a complicated control device because the output value is obtained by the width. Since the output with respect to the distance is uniquely obtained, the detection accuracy is greatly improved. Further, by changing the upper limit of the phase shift to a value slightly exceeding 180 degrees, the phase difference can be reliably ensured in the range of 0 to 180 degrees.

【0009】また、請求項4から8記載のような構成に
することにより、受信信号を任意の位相差を持つ複数の
信号に分割し、分割した信号を任意の電気信号によって
制御された減衰器で減衰させて加算することで、受信信
号の位相を0から180度までずらすことができるた
め、その距離ないある対象物から得られる出力の最小値
から最大値までが得られ、その最小値から最大値までの
幅で距離に対する位置的な出力が求まることになる。こ
れにより、どの距離に対してもドップラ信号の節部はな
く、また温度ドリフトなどによる基準点のずれがあって
も、幅で出力値を求めているため複雑な制御装置を設け
る必要が無く、距離に対する出力が一意的に求まるので
検知精度も大幅に向上する。
According to the present invention, the received signal is divided into a plurality of signals having an arbitrary phase difference, and the divided signal is controlled by an arbitrary electric signal. Since the phase of the received signal can be shifted from 0 to 180 degrees by attenuating and adding with, the minimum value to the maximum value of the output obtained from a certain object that is not that distance can be obtained, and from that minimum value The positional output with respect to the distance can be obtained by the width up to the maximum value. With this, there is no node of the Doppler signal for any distance, and even if there is a deviation of the reference point due to temperature drift or the like, there is no need to provide a complicated control device because the output value is obtained by the width. Since the output with respect to the distance is uniquely obtained, the detection accuracy is greatly improved.

【0010】また、請求項9記載のように、判定部にお
いて、出力の最大値及び、又は最小値のみを抽出するこ
とにより、最大値か最小値が判定部に入力され、判定部
は最大値か最小値と閾値とを比較し、最大値や最小値以
外の部分で比較を行わないため、任意の距離における対
象物の出力が一意的に定まり、検知精度をより向上させ
ることができる。
Further, as described in claim 9, the maximum value or the minimum value is input to the determination section by extracting only the maximum value and / or the minimum value of the output in the determination section, and the maximum value is input to the determination section. Since the minimum value and the threshold value are compared with each other and the comparison is not performed in the portions other than the maximum value and the minimum value, the output of the object at an arbitrary distance is uniquely determined, and the detection accuracy can be further improved.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、本実施例において、信号発
生器から出力されている送信信号の中心周波数は10.525
GHz近傍の周波数であることとする。図1に受信部側に位
相差生成手段を備えたセンサ装置の全体概略図、図2に
可変位相差生成手段構成図、図3に減衰器構成図、図4に
可変位相差生成手段の並列接続構成図、図6に判定部の
判定動作図、図7に距離測定の測定概念図、図8に送信部
に位相差生成手段を備えた構成図、図9に受信部と送信
部に位相差生成手段を備えた構成図、図10に可変位相差
生成手段の位相差生成概略図、図11に可変位相差生成手
段へ入力する制御信号図を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the center frequency of the transmission signal output from the signal generator is 10.525.
It is assumed that the frequency is near GHz. FIG. 1 is an overall schematic diagram of a sensor device having a phase difference generating means on the receiving side, FIG. 2 is a block diagram of the variable phase difference generating means, FIG. 3 is a block diagram of the attenuator, and FIG. Connection configuration diagram, Fig. 6 determination operation diagram of determination unit, Fig. 7 conceptual diagram of distance measurement measurement, Fig. 8 configuration diagram with phase difference generation means in the transmission unit, Fig. 9 receiver and transmission unit FIG. 10 shows a configuration diagram including the phase difference generating means, FIG. 10 is a schematic diagram of phase difference generation of the variable phase difference generating means, and FIG. 11 is a control signal diagram input to the variable phase difference generating means.

【0012】図1に受信部側に位相差生成手段を備えた
センサ装置の全体概略図を示す。本実施例のセンサ装置
は、送信信号3を発生する信号発生器1からの電波の送
信を行う送信アンテナ2と、該送信アンテナ2より送信
された送信信号3の反射波を受信する受信アンテナ4
と、該送信信号3と受信アンテナ4で受信した受信信号
5との差分を信号に変換するミキサー部6と、ミキサー
部6の出力から対象物の有無を判定する判定部7と、受
信部アンテナ4とミキサー部6との間の線路上に受信信
号5の位相差を自由に変更することができる可変位相差
生成手段8とによって構成されている。
FIG. 1 shows an overall schematic view of a sensor device having a phase difference generating means on the receiving side. The sensor device of this embodiment includes a transmission antenna 2 that transmits a radio wave from a signal generator 1 that generates a transmission signal 3, and a reception antenna 4 that receives a reflected wave of the transmission signal 3 transmitted from the transmission antenna 2.
A mixer section 6 for converting the difference between the transmission signal 3 and the reception signal 5 received by the reception antenna 4 into a signal; a determination section 7 for determining the presence or absence of an object from the output of the mixer section 6; The variable phase difference generating means 8 which can freely change the phase difference of the received signal 5 is provided on the line between the mixer 4 and the mixer section 6.

【0013】信号発生器1から出力された10GHz帯の送
信信号3は、送信アンテナから放射され対象物に反射し
て受信信号5として受信アンテナ4で受ける。受信アン
テナ4で受けた受信信号5は可変位相差生成手段8によ
って0から180度以上(本実施例では270度)位相を変化
させ、位相が変化した信号である位相差出力9が出力さ
れる。この位相差出力9と、送信信号3をミキサー部6
によって混合させ差分を取ることで低周波の低周波出力
10が得られる。この低周波出力10を用いて最終的な対象
物の有無を判定部7において判断するものである。
The 10 GHz band transmission signal 3 output from the signal generator 1 is radiated from the transmission antenna, reflected by an object, and received by the reception antenna 4 as a reception signal 5. The phase of the received signal 5 received by the receiving antenna 4 is changed by 0 to 180 degrees or more (270 degrees in this embodiment) by the variable phase difference generation means 8, and the phase difference output 9 which is a signal having the changed phase is output. . The phase difference output 9 and the transmission signal 3 are mixed in the mixer section 6
Low frequency output by mixing and taking the difference
You get 10. The low frequency output 10 is used to determine the final presence or absence of the object in the determination unit 7.

【0014】図2に、可変位相差生成手段8の構成図を
示す。受信アンテナ4にて受信した受信信号5は、まず
可変位相差生成手段8の固定位相差生成手段21に到達す
る。本実施例では、固定位相差生成手段8において位相
を90度ずらしている。使用している固定位相差生成手段
は、本実施例ではHybrid Coupled Type移相器を用いて
いる。この固定位相差生成手段21によって、受信信号5
は位相の異なる2つの信号であるA信号22aとB信号22bと
が出力される。
FIG. 2 shows a block diagram of the variable phase difference generating means 8. The received signal 5 received by the receiving antenna 4 first reaches the fixed phase difference generating means 21 of the variable phase difference generating means 8. In this embodiment, the fixed phase difference generator 8 shifts the phase by 90 degrees. The fixed phase difference generating means used here is a Hybrid Coupled Type phase shifter in this embodiment. By this fixed phase difference generation means 21, the received signal 5
Outputs A signal 22a and B signal 22b, which are two signals having different phases.

【0015】固定位相差生成手段21から出力されたA信
号22aとB信号22bはそれぞれの線路上に設けられた減衰
器24a、bへと到達する。この減衰器24a、bはある電気信
号に基づいて入力信号を減衰させるものである。この減
衰器24a、bによって、任意の電気信号にて減衰したA信
号22aとB信号22bは加算部23によって合成され、C信号25
aとして出力される。この時のC信号25aは、A信号22aに
対して位相は0度から90度まで変化しているものであ
る。
The A signal 22a and the B signal 22b output from the fixed phase difference generating means 21 reach the attenuators 24a and 24b provided on the respective lines. The attenuators 24a and 24b are for attenuating an input signal based on a certain electric signal. The A signal 22a and the B signal 22b attenuated by an arbitrary electric signal by the attenuators 24a and 24b are combined by the adder 23, and the C signal 25
Output as a. The phase of the C signal 25a at this time is changed from 0 to 90 degrees with respect to the A signal 22a.

【0016】次に、加算部23から出力されたC信号25a
は、再度固定位相差生成手段21へと到達する。これによ
って、C信号25aは位相の異なる2つの信号であるD信号26
a及びE信号26bを出力するものである。ここで、前記と
同様に出力されたD信号26a及びE信号26bをそれぞれ減衰
器24a、bによってそれぞれ任意の電気信号に従って減衰
を行い、加算部23へと向かい、加算部23によって合成さ
れ、信号F25bを出力するものである。
Next, the C signal 25a output from the adder 23
Reaches the fixed phase difference generating means 21 again. As a result, the C signal 25a becomes the D signal 26, which is two signals with different phases.
It outputs a and E signal 26b. Here, the D signal 26a and the E signal 26b output in the same manner as described above are attenuated by the attenuators 24a and 24b according to arbitrary electric signals, respectively, toward the adder 23, and are combined by the adder 23, and the signal is added. It outputs F25b.

【0017】この時のF信号25bは、A信号22aと比較して
位相が0度から180度位相がずれているはずであるが、
減衰器の減衰率によって位相のずれが少なくなることも
考えられるため、本実施例では、もう一段固定位相差生
成手段21を設け、任意の場所に対する出力の最大値及び
最小値を確実に得るようにしているものである。
At this time, the F signal 25b should be out of phase with the A signal 22a by 0 to 180 degrees.
Since it is also possible that the phase shift is reduced due to the attenuation factor of the attenuator, in this embodiment, another fixed phase difference generation means 21 is provided to ensure that the maximum value and the minimum value of the output for any place are obtained. Is what you are doing.

【0018】上記理由により、更に固定位相差生成手段
21を設け、これにF信号25bを入力する。この固定位相差
生成手段21によって、F信号25bは、位相の異なる2つの
信号であるG信号27a及びH信号27bを出力するものであ
る。この2つの信号27a、bについても減衰器24a、bによ
って減衰させ、加算部23によって合成し、位相差出力9
を出力するもである。
For the above reason, the fixed phase difference generating means is further provided.
21 is provided and the F signal 25b is input to this. The F signal 25b is output by the fixed phase difference generating means 21 as two signals having different phases, that is, a G signal 27a and an H signal 27b. These two signals 27a and 27b are also attenuated by the attenuators 24a and 24b, combined by the adder 23, and the phase difference output 9
Is also output.

【0019】上記に示した構成の位相差生成手段8を用
いることにより、位相を最大で0度から270度ずれてい
ることになり、ある距離に対する出力の最大値及び最小
値が確実に得ることができる。この位相差出力9を用い
て対象物の有無の判断を行うものである。
By using the phase difference generating means 8 having the above structure, the phase is shifted from 0 degree to 270 degree at the maximum, and the maximum value and the minimum value of the output with respect to a certain distance can be surely obtained. You can The presence / absence of an object is determined using this phase difference output 9.

【0020】ここで、図3に可変位相差生成手段8の各
位相差生成手段の位相差生成過程図を示す。各位相差生
成手段は、最大90度まで位相をずらすことが可能であ
る。ここでは、図2の初段の位相差生成手段を例に挙げ
る。受信部4で受信した受信信号5は、固定位相差生成
手段21によって位相差が90度ある2つの信号(A信号2
2、B信号23)になる。ここでは、A信号22は、受信信
号5と同位相であり、B信号23は、受信信号5の位相と
90度位相差が生じている。
Here, FIG. 3 shows a phase difference generation process diagram of each phase difference generation means of the variable phase difference generation means 8. Each phase difference generating means can shift the phase up to 90 degrees. Here, the phase difference generating means at the first stage of FIG. 2 is taken as an example. The received signal 5 received by the receiver 4 is two signals (A signal 2) having a phase difference of 90 degrees by the fixed phase difference generation means 21.
2, B signal 23). Here, the A signal 22 has the same phase as the received signal 5, and the B signal 23 has the same phase as the received signal 5.
There is a 90 degree phase difference.

【0021】ここで、各信号22、23は、各段の減衰器2
4、25によって信号を減衰するものである。例を挙げる
と、減衰器24の減衰率が0%のときは減衰器25の減衰率
は100%となるような制御信号(図5)で減衰を行って
いるとすると、減衰器24の減衰率0%、減衰器25の減衰
率100%のとき、加算器26に入ってくる信号はB信号23
のみであり、出力される信号は受信信号と90度の位相差
を持った信号が得られる。
Here, each of the signals 22 and 23 is applied to the attenuator 2 of each stage.
The signal is attenuated by 4, 25. For example, assuming that the attenuation is performed by the control signal (FIG. 5) such that the attenuation rate of the attenuator 24 is 100% when the attenuation rate of the attenuator 24 is 0%, When the rate is 0% and the attenuation rate of the attenuator 25 is 100%, the signal coming into the adder 26 is the B signal 23.
The output signal is a signal having a phase difference of 90 degrees from the received signal.

【0022】また、減衰器24の減衰率が100%、減衰器2
5の減衰率が0%のとき加算器26に入ってくる信号はA信
号22のみであり、出力される信号は受信信号5と同位相
の信号が得られる。さらに減衰器24の減衰率を50%、減
衰器25の減衰器が50%のとき加算器26に入ってくる信号
は、2つの信号の出力を2分の1したものであり、この時
の出力は受信信号5と45度の位相差を持った信号が得ら
れる。このように、各減衰器の減衰率によって、加算器
26から得られる出力信号は、受信信号5の位相と0から
90度ずれることになる。この可変位相差生成手段を複数
設けることで、位相差を自由に変更することが可能とな
る。
Further, the attenuation rate of the attenuator 24 is 100%, and that of the attenuator 2 is
When the attenuation rate of 5 is 0%, the only signal that enters the adder 26 is the A signal 22, and the output signal is the same phase as the received signal 5. Furthermore, when the attenuation rate of the attenuator 24 is 50% and the attenuator of the attenuator 25 is 50%, the signal that enters the adder 26 is one half of the output of the two signals. As the output, a signal having a phase difference of 45 degrees with the received signal 5 is obtained. Thus, depending on the attenuation rate of each attenuator, the adder
The output signal obtained from 26 is from the phase of the received signal 5 and 0.
It will be 90 degrees off. By providing a plurality of the variable phase difference generation means, it becomes possible to freely change the phase difference.

【0023】ここで、本実施例において使用した減衰器
の構成図を図4に示す。この減衰器は、抵抗44、キャパ
シタ45、コイル46、ダイオード47をそれぞれ組み合わせ
て構成したものである。本実施例では、この減衰器の減
衰率を制御する制御信号入力33に低周波の信号(例えば
1KHz)で鋸波(図5)を入力することで減衰を行うよう
にしているが、その他にも制御信号47としては、三角波
(図6)を1KHzの周期で入力しても良い。ここで、制御
入力信号33は、それぞれ異なる信号を入力しているため
2つの信号が同じ減衰率で同じように減衰だけを行い、
単純に減衰するだけで位相がずれない状況にならないよ
うにしている。
FIG. 4 is a block diagram of the attenuator used in this embodiment. This attenuator is configured by combining a resistor 44, a capacitor 45, a coil 46, and a diode 47, respectively. In this embodiment, a low frequency signal (for example,
Attenuation is performed by inputting a sawtooth wave (Fig. 5) at 1 KHz, but in addition to this, as the control signal 47, a triangular wave (Fig. 6) may be input at a cycle of 1 KHz. Here, since the control input signal 33 inputs different signals,
The two signals only attenuate in the same way with the same attenuation rate,
The situation is such that the phase is not shifted by simply attenuating.

【0024】また、減衰器には制御信号入力33の他に、
回路電源として一定電圧を定電圧入力46として印可する
ものであり、これらの2入力を行うことにより、信号入
力部31から入力される信号を減衰することが可能となる
ものである。
In addition to the control signal input 33 to the attenuator,
As a circuit power supply, a constant voltage is applied as the constant voltage input 46, and by performing these two inputs, the signal input from the signal input unit 31 can be attenuated.

【0025】また、可変位相差生成手段のその他の例と
して並列接続タイプも示す(図7)。図7に関しても、
図2と同様に位相を最大で0度から270度までずらすこ
とが可能であり、これにより、任意の距離に対する出力
の最小値から最大値までを確実に導出することができ
る。
A parallel connection type is also shown as another example of the variable phase difference generating means (FIG. 7). As for FIG. 7,
As in the case of FIG. 2, it is possible to shift the phase from 0 degrees to 270 degrees at the maximum, and thereby it is possible to reliably derive the minimum value to the maximum value of the output for an arbitrary distance.

【0026】図8に、判定部7の構成図を示す。判定部
7は、低周波出力10をGNDを基準にして増幅を行うACア
ンプ80と、ACアンプ80からの出力の最大値を抽出する最
大値抽出手段84と、最大値抽出回路84からの出力と閾値
とを比較し、対象物の有無を判定する比較判定部85とに
よって構成されるものである。
FIG. 8 shows a block diagram of the judging section 7. The determination unit 7 includes an AC amplifier 80 that amplifies the low-frequency output 10 with reference to GND, a maximum value extraction unit 84 that extracts the maximum value of the output from the AC amplifier 80, and an output from the maximum value extraction circuit 84. And a threshold value, and a comparison determination unit 85 for determining the presence or absence of the object.

【0027】ここで、最大値抽出回路84は本実施例の図
8においては、ダイオード83と抵抗82、キャパシタ81に
よって構成されたものであり、この回路によって、原点
と最大値との距離を抽出できることができ、この距離を
比較判定手段85に送信して、対象物とセンサとの距離を
導出するものである。
Here, the maximum value extraction circuit 84 is composed of a diode 83, a resistor 82, and a capacitor 81 in FIG. 8 of the present embodiment, and this circuit extracts the distance between the origin and the maximum value. This can be done, and this distance is transmitted to the comparison / determination means 85 to derive the distance between the object and the sensor.

【0028】比較判定部52における判定動作図を図9に
示す。この比較判定部85には、最大値抽出回路84から得
られた原点からの距離と閾値との比較を行う。この時、
本発明のセンサ装置が、単純にオン/オフセンサであれ
ば閾値を1つ設定することによって、出力がその閾値に
到達するか否かで提唱物の有無を判断するものである。
また、本発明のセンサ装置が、対象物との距離を測定す
る測距センサである場合は閾値を複数設け、図6の動作
を各閾値に対して順に行い、距離を導出するものであ
る。
FIG. 9 shows a decision operation diagram in the comparison decision section 52. The comparison determination unit 85 compares the distance from the origin obtained from the maximum value extraction circuit 84 with the threshold value. This time,
If the sensor device of the present invention is simply an on / off sensor, one threshold value is set, and the presence or absence of a proposal is determined by whether or not the output reaches the threshold value.
Further, when the sensor device of the present invention is a distance measuring sensor for measuring the distance to the object, a plurality of thresholds are provided, and the operation of FIG. 6 is sequentially performed for each threshold to derive the distance.

【0029】本実施例のような判定回路及び判定方法を
用いると、距離に対する出力値が放物線上に現れるもの
である。この特性を用いると、距離測定を行うことも可
能となる。距離測定は、対象物が特定のものである時測
定を行いやすいが、まず特定の対象物について、距離−
出力特性を予め記憶させておき、これを閾値として用い
る。対象物からの反射波による信号の大きさと、この閾
値を比較することにより、対象物が存在する距離を導出
することができる(図10)。
When the judgment circuit and the judgment method as in this embodiment are used, the output value with respect to the distance appears on the parabola. By using this characteristic, it becomes possible to perform distance measurement. Distance measurement is easy to measure when an object is a specific object, but first, for a specific object, the distance-
The output characteristic is stored in advance and used as a threshold. By comparing the magnitude of the signal due to the reflected wave from the object with this threshold value, the distance at which the object exists can be derived (Fig. 10).

【0030】また、送信部側に可変位相差生成手段8を
備えたセンサ装置の全体概略図を図11に示す。ここで
は、可変位相差生成手段8は、信号発生器1と送信アン
テナ2の線路上であり、且つ、信号発振器1からミキサ
ー部へと信号を送る分岐点と送信アンテナ1との間に設
けるものである。これにより、上記で示した受信部側に
可変位相差生成手段8を備えたものと同様の出力を得る
ことができ、最大値及び最小値を抽出することができる
ため、対象物有無の判定をより正確に行うことが可能と
なる。
Further, FIG. 11 shows an overall schematic view of a sensor device having the variable phase difference generating means 8 on the transmitter side. Here, the variable phase difference generating means 8 is provided on the line between the signal generator 1 and the transmission antenna 2 and between the branch point for transmitting a signal from the signal oscillator 1 to the mixer section and the transmission antenna 1. Is. As a result, it is possible to obtain the same output as that provided with the variable phase difference generating means 8 on the receiving side shown above, and it is possible to extract the maximum value and the minimum value. It becomes possible to perform it more accurately.

【0031】次に、可変位相差生成手段8を送信部側か
らミキサー部6に送信信号を送る線路上に設けたセンサ
装置の全体概略図を図12に示す。図11、12のように受信
側だけでなく、送信側やミキサー部への線路上に可変位
相差生成手段を設けることができるため、センサ装置の
回路構成に合わせて可変位相差生成手段を挿入すること
ができ、様々な回路パターンに取り入れることが可能と
なる。
Next, FIG. 12 shows an overall schematic view of a sensor device in which the variable phase difference generating means 8 is provided on a line for transmitting a transmission signal from the transmitting portion side to the mixer portion 6. As shown in FIGS. 11 and 12, variable phase difference generation means can be provided not only on the reception side but also on the transmission side and the line to the mixer section, so the variable phase difference generation means is inserted according to the circuit configuration of the sensor device. And can be incorporated into various circuit patterns.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】受信部側に位相差生成手段を備えたセンサ装置
の全体構成図
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a sensor device including a phase difference generation unit on a receiver side.

【図2】可変位相差生成手段構成図[Fig. 2] Configuration diagram of variable phase difference generation means

【図3】可変位相差生成手段詳細図[Fig. 3] Detailed view of variable phase difference generation means

【図4】減衰器詳細図[Fig. 4] Detail of attenuator

【図5】減衰器制御信号(鋸波)[Figure 5] Attenuator control signal (sawtooth wave)

【図6】減衰器制御信号(三角波)[Figure 6] Attenuator control signal (triangular wave)

【図7】可変位相差生成手段構成図(並列)[Fig. 7] Configuration diagram of variable phase difference generation means (parallel)

【図8】判定部構成図[Figure 8] Judgment unit configuration diagram

【図9】判定部の判定動作図[Fig. 9] Judgment operation diagram of judgment unit

【図10】距離測定に用いる際の測定概念図[Figure 10] Conceptual diagram of measurement when using for distance measurement

【図11】送信部側に位相差生成手段を備えたセンサ装置
の全体構成図
FIG. 11 is an overall configuration diagram of a sensor device including a phase difference generation unit on a transmitter side.

【図12】送信側からミキサ部への線路上に位相差生成手
段を備えたセンサ装置の全体構成図
FIG. 12 is an overall configuration diagram of a sensor device including a phase difference generation unit on a line from a transmission side to a mixer unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:信号発生器、2:送信アンテナ、3:送信信号、
4:受信アンテナ、5:受信信号、6:ミキサー部、
7:判定部、8:可変位相差生成手段、9:位相差出
力、10:低周波出力、21:固定位相差生成手段、22a:A
信号、22b:B信号、23:加算器、24a、b:減衰器、25
a:C信号、25b:F信号、26a:D信号、26b:E信号、27
a:G信号、27b:H信号、28:抵抗、41:信号入力部、4
2:定電圧入力部、43:制御信号入力部、44:抵抗、4
5:キャパシタ、46:コイル、47:ダイオード、48信号
出力部、51:減衰器24aの制御信号、52:減衰器24bの制
御信号、61:減衰器24aの制御信号、62:減衰器24bの制
御信号、71:固定位相差生成手段、72:減衰器、73:加
算器、74:分割器、75:加算器、76:抵抗、81:キャパ
シタ、82:抵抗、83:ダイオード、84:オペアンプ、8
5:比較判定部、91:位相変調送信波、92:位相変調受
信波
1: signal generator, 2: transmission antenna, 3: transmission signal,
4: reception antenna, 5: reception signal, 6: mixer section,
7: Judgment unit, 8: Variable phase difference generation means, 9: Phase difference output, 10: Low frequency output, 21: Fixed phase difference generation means, 22a: A
Signal, 22b: B signal, 23: adder, 24a, b: attenuator, 25
a: C signal, 25b: F signal, 26a: D signal, 26b: E signal, 27
a: G signal, 27b: H signal, 28: Resistance, 41: Signal input section, 4
2: Constant voltage input section, 43: Control signal input section, 44: Resistor, 4
5: capacitor, 46: coil, 47: diode, 48 signal output section, 51: control signal of attenuator 24a, 52: control signal of attenuator 24b, 61: control signal of attenuator 24a, 62: attenuator 24b Control signal, 71: fixed phase difference generating means, 72: attenuator, 73: adder, 74: divider, 75: adder, 76: resistor, 81: capacitor, 82: resistor, 83: diode, 84: operational amplifier , 8
5: Comparison / determination unit, 91: Phase-modulated transmission wave, 92: Phase-modulated reception wave

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幾島 見江 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 Fターム(参考) 5J070 AB15 AC02 AH14 AK02 AK22   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Mie Ikushima             2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture             No. Totoki Equipment Co., Ltd. F term (reference) 5J070 AB15 AC02 AH14 AK02 AK22

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 信号発生器で発生した電波の送信を行う
送信部と、該送信部より送信された送信信号の反射波を
受信する受信部と、該送信信号と受信部で受信した受信
信号との差分を信号に変換するミキサー部と、該ミキサ
ー部の出力から対象物の有無を判定する判定部とを有す
るセンサ装置において、該受信部とミキサー部との間の
線路上に信号の位相を少なくとも0度から180度の範囲
で連続して変更することができる可変位相差生成手段を
有することを特徴とするセンサ装置。
1. A transmission unit for transmitting an electric wave generated by a signal generator, a reception unit for receiving a reflected wave of a transmission signal transmitted from the transmission unit, and the transmission signal and a reception signal received by the reception unit. In a sensor device having a mixer unit that converts the difference between the signal and the signal into a signal, and a determination unit that determines the presence or absence of an object from the output of the mixer unit, the phase of the signal on the line between the receiving unit and the mixer unit. A variable phase difference generating means capable of continuously changing at least 0 to 180 degrees.
【請求項2】 信号発生器で発生した電波の送信を行う
送信部と、該送信部より送信された送信信号の反射波を
受信する受信部と、該送信信号と受信部で受信した受信
信号との差分を信号に変換するミキサー部と、該ミキサ
ー部の出力から対象物の有無を判定する判定部とを有す
るセンサ装置において、該信号発生器からミキサー部へ
信号を送信するための分岐点とミキサー部との間の線路
上に信号の位相を少なくとも0度から180度の範囲で連
続して変更することができる可変位相差生成手段を有す
ることを特徴とするセンサ装置。
2. A transmission unit for transmitting an electric wave generated by a signal generator, a reception unit for receiving a reflected wave of a transmission signal transmitted from the transmission unit, and the transmission signal and a reception signal received by the reception unit. A branch point for transmitting a signal from the signal generator to the mixer unit in a sensor device having a mixer unit for converting the difference between the signal generator and the mixer into a signal and a determination unit for judging the presence or absence of an object from the output of the mixer unit. A sensor device comprising variable phase difference generation means capable of continuously changing the phase of a signal within a range of at least 0 to 180 degrees on a line between the mixer section and the mixer section.
【請求項3】 信号発生器で発生した電波の送信を行う
送信部と、該送信部より送信された送信信号の反射波を
受信する受信部と、該送信信号と受信部で受信した受信
信号との差分を信号に変換するミキサー部と、該ミキサ
ー部の出力から対象物の有無を判定する判定部とを有す
るセンサ装置において、該信号発生器からミキサー部へ
信号を送信するための分岐点と送信部との間の線路上に
信号の位相を少なくとも0度から180度の範囲で連続し
て変更することができる可変位相差生成手段を有するこ
とを特徴とするセンサ装置。
3. A transmission unit for transmitting an electric wave generated by a signal generator, a reception unit for receiving a reflected wave of the transmission signal transmitted from the transmission unit, and the reception signal received by the transmission signal and the reception unit. A branch point for transmitting a signal from the signal generator to the mixer unit in a sensor device having a mixer unit for converting the difference between the signal generator and the mixer into a signal and a determination unit for judging the presence or absence of an object from the output of the mixer unit. A sensor device comprising a variable phase difference generating means capable of continuously changing the phase of a signal in a range of at least 0 to 180 degrees on a line between a transmitter and a transmitter.
【請求項4】 前記可変位相差生成手段は、ある特定の
位相差を生じさせて複数の信号を出力する固定位相差生
成手段と、前記複数の出力信号を減衰させる複数の減衰
器とによって構成されることを特徴とする請求項1乃至
3何れか記載のセンサ装置。
4. The variable phase difference generating means includes fixed phase difference generating means for generating a specific phase difference and outputting a plurality of signals, and a plurality of attenuators for attenuating the plurality of output signals. The sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項5】 前記減衰器は、外部からの電気信号によ
って、各減衰器の減衰率を制御することを特徴とする請
求項4記載のセンサ装置。
5. The sensor device according to claim 4, wherein the attenuator controls the attenuation rate of each attenuator by an electric signal from the outside.
【請求項6】 前記減衰器への電気信号は三角波である
ことを特徴とする請求項4記載のセンサ装置。
6. The sensor device according to claim 4, wherein the electric signal to the attenuator is a triangular wave.
【請求項7】 前記減衰器への電気信号は鋸波であるこ
とを特徴とする請求項4記載のセンサ装置。
7. The sensor device according to claim 4, wherein the electric signal to the attenuator is a sawtooth wave.
【請求項8】 前記可変位相差生成手段は、減衰器にお
いて減衰した各信号を加算する加算装置を有することを
特徴とする請求項4乃至7何れか記載のセンサ装置。
8. The sensor device according to claim 4, wherein the variable phase difference generating means includes an adding device that adds the signals attenuated by the attenuator.
【請求項9】 前記判定部は、前記ミキサー部からの出
力の最大値及び、または最小値のみを抽出する抽出部を
有することを特徴とする請求項1乃至8何れか記載のセ
ンサ装置。
9. The sensor device according to claim 1, wherein the determination unit includes an extraction unit that extracts only the maximum value and / or the minimum value of the output from the mixer unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007278932A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Yokogawa Denshikiki Co Ltd Minute movement detection device

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