JP2004085396A

JP2004085396A - Microwave doppler sensor

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Publication number: JP2004085396A
Application number: JP2002247669A
Authority: JP
Inventors: Hisao Ono; 尾野　久雄
Original assignee: Yupiteru Industries Co Ltd
Current assignee: Yupiteru Industries Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely detect a moving body without being affected by a fluorescent lamp, a noise and the like. <P>SOLUTION: In this microwave Doppler sensor, an output signal from a local oscillator 11 is emitted from a transmission antenna 13, a reflected wave from an object 20 is received by a reception antenna 14. The output signal is directly fed into the first mixer 12, and is fed into the second mixer 18 via the second phase shifter 17. The reflected wave is input into the first mixer via the first phase shifter 16, and is directly input into the second mixer. The each phase shifter delays a phase by 90°. Since the reflected wave from the moving body is thereby frequency-modulated by a Doppler effect, a phase difference of 180° is generated in a mixed signal output from the respective mixers to bring a constant level of an output from a differential amplifier 19, but no phase difference is generated because reflection for the fluorescent lamp is amplitude-modulated. As a result, the output from the differential amplifier comes to zero, and a moving body detection-determining part 15 judges the presence of the moving body, based on the presence of the output. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波ドップラーセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、一般的なホモダイン検波によるドップラーセンサの一例を示している。図に示すように、局部発振器１の出力がミキサ２並びに送信アンテナ３に接続されている。また、ミキサ２には、受信アンテナ４にて受信した受信信号も入力され、そこにおいて受信信号と局部発振器１から出力信号とが周波数混合される。さらに、そのミキサ２の出力が、動体検出判定部５に与えられ、動体の有無を判断するようになる。
【０００３】
すなわち、送信アンテナ３から出射された出力信号は、その前方に位置する対象物６に到達し、そこで反射された反射波が受信アンテナ４で受信される。この受信アンテナ４で受信した受信信号の周波数つまり反射波の周波数は、対象物６が固定されているとすると、出力信号の送信周波数、つまり局部発振器１の発振周波数と同一となる。従って、ミキサ２の出力は、０Ｈｚ（直流）となる。
【０００４】
一方、対象物６が移動する動体の場合、ドップラー効果により反射波の周波数は送信周波数と異なる。従って、動体である対象物６からの反射波を受信アンテナ４で受信した場合のミキサ２の出力は、所定周波数の交流信号となる。そして、その周波数は、対象物６の移動速度などに応じた値となり、例えば１００Ｈｚとなる。
【０００５】
そこで、動体検出判定部５は、バンドパスフィルタ，増幅器並びにＣＰＵなどから構成され、例えば、ミキサ２から出力される信号の周波数が、３Ｈｚから２００Ｈｚの場合に、動体を検出したと判定するようにしている。そして、このようなドップラーセンサを応用した人体検知装置としては、例えば特開２００１−２８３３４７号公報などに開示されたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、係るドップラーセンサを室内等で用いた場合、以下に示す問題がある。すなわち、ドップラーセンサを設置した箇所に蛍光灯が存在したとすると、その蛍光灯の放電により反射波が変調されるため、誤動作を生じる。つまり、商用電源周波数は５０Ｈｚとすると、蛍光灯の放電周期はその２倍の１００Ｈｚとなる。
【０００７】
従って、蛍光灯が消灯しているときには、蛍光管は放電しないので単なる固定物となり、ミキサ２から出力される信号の周波数は０Ｈｚ（直流信号）になる。一方、蛍光灯が点灯している場合には、放電と非放電を繰り返すことになり、放電時の蛍光管の反射率と、非放電時の反射率の相違から、受信アンテナ４にて受信される信号は、振幅変調がかかる。さらに、実際には、放電による反射は、多方向から受信アンテナ４に入射するので、複雑な振幅変調となる。従って、ミキサ２から出力される信号は、固定物の場合の直流信号に係る振幅変調された変調波が重畳されることになる。そのため、動体からの反射によるものと同じ１００Ｈｚ及びその高調波がミキサ２から出力されることになる。その結果、動体検出判定部６は、例えば、ミキサ２から１００Ｈｚの信号が出力された場合、正規の検出対象であるか、蛍光灯（蛍光管）からの反射波かを区別することができないので、誤動作をするおそれがある。
【０００８】
従って、室内等で使用する場合には、蛍光灯による誤動作を防止するため、例えば、動体検出判定部５にノッチフィルタを設け、１００Ｈｚだけを検出しないようにするように構成することができる。しかし、係る構成では、動体からの反射波に基づくミキサ２の出力が１００Ｈｚの場合には、当該動体を検出することはできなくなる。さらに、蛍光灯の影響を完全になくすためには、１００Ｈｚの高調波成分まで考慮しなければならず、複雑なフィルタを設計しなければならない。
【０００９】
また、別の解決手段としては、商用電源周波数に同期させ放電周期で検出を行わないようにすることもできる。つまり、蛍光管が発光しているときは物体の検出を行わないようにする。しかしながら、この方法では商用電源からの電力の取り込みが必須であり、電池駆動並びに小型化を図ることができない。
【００１０】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、簡単な構成でもって蛍光灯などの影響を受けることなく高精度に動体を検出することができるマイクロ波ドップラーセンサを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明に係るマイクロ波ドップラーセンサは、所定周波数の出力信号を生成する信号生成手段と、前記信号生成手段で生成された前記出力信号を出力する送信アンテナと、前記送信アンテナから出力された前記出力信号の反射波を受信する受信アンテナと、前記反射波と、前記出力信号を周波数混合するミキサと、前記ミキサから出力される混合信号に基づいて動体を検出する動体検出手段とを備えたマイクロ波ドップラーセンサを前提とする。そして、第１の発明では、前記ミキサを２個設けるとともに、それら２個のミキサに対して、それぞれ前記反射波と前記出力信号を注入して周波数混合するようにし、前記２つのミキサへの前記出力信号の各注入経路並びに、前記受信信号の各入力経路の少なくとも１箇所に、その経路を流れる信号の位相を変更する位相変更手段（実施の形態では各位相器）を設け、前記動体検出手段は、前記２つのミキサから出力される混合信号の位相差に基づいて動体の有無を判断する機能を備えるようにした。
【００１２】
そして、好ましくは、前記位相変更手段は、動体からの反射波であるドップラー信号を受信した場合に、前記２つのミキサから出力される混合信号の位相差が１８０度になるように構成することである。また、前記動体検出手段は、前記２つのミキサの出力をそれぞれ入力信号として取り込む差動増幅器を含むように構成することができる。
【００１３】
一方、第２の発明は、上記した前提に、前記信号生成手段は、異なる２つの周波数からなる第１，第２出力信号を生成する機能を持ち、前記第１，第２出力信号は、択一的に選択されて交互に前記ミキサ並びに前記送信アンテナに与えられるように構成し、前記ミキサでは、前記第１出力信号に基づく反射波と、前記第１出力信号とを周波数混合して得られる第１混合信号と、前記第２出力信号に基づく反射波と、前記第２出力信号とを周波数混合して得られる第２混合信号とが交互に出力され、前記動体検出手段は、前記ミキサから出力される第１，第２混合信号の位相差に基づいて動体の有無を判断する機能を備えるようにした。
【００１４】
そして、好ましくは、前記信号生成手段は、制御電圧により異なる周波数の信号を出力可能な発振器（実施の形態では、「ＶＣＯ」により実現される）とすることである。もちろん、２つの発振器（実施の形態では、第１，第２局部発振器）により構成することもできる。
【００１５】
また、前記動体検出手段は、差動増幅器を備え、前記ミキサから交互に出力される第１，第２混合信号を、切替手段を介してそれぞれ前記差動増幅器の別の入力端子に与えるように構成することができる。或いは、前記動体検出手段は、第１，第２混合信号の位相を比較する位相比較器とすることもできる。
【００１６】
送信アンテナから出力された出力信号は、対象物で反射して戻ってくる。そして、その反射波が受信アンテナを介して受信される。このとき、対象物が移動する動体の場合、反射波は、ドップラー効果により周波数変調されたドップラー信号となる。従って、反射波の周波数と出力信号の周波数が異なるため、ミキサから出力される混合信号は、所定の周波数からなる交流成分を含むものとなる。
【００１７】
そして、第１の発明における２つのミキサから出力される各混合信号のうち、少なくとも一方は位相変更手段により位相が変更されている（遅らせる／進める）ので、２つの混合信号は位相差を生じている。また、第２の発明の場合、２つの出力信号の周波数が異なるので、各出力信号と、その反射波とを混合して得られた第１，第２混合信号は、位相差を生じる。
【００１８】
一方、対象物が固定されている場合には、ドップラー効果が生じないので、反射波の周波数は出力信号と同じである。従って、ミキサから出力される混合信号は、０Ｈｚとなる。そして、点灯している蛍光灯からの反射波の場合、振幅変調であるので、位相差は生じない。回路中に飛び込んできたノイズの場合も、同様である。
【００１９】
従って、いずれの発明も、２つの混合信号の位相差の有無に基づいて動体か否かを判断することができる。そして、商用電源等と同期を取る必要がないので、小型かつ簡単な回路構成を採ることができる。しかも、ノイズにも強くなる。また、特に位相差が１８０度になるように調整すると、その差が大きく、例えば２つの混合信号を差動増幅器に入力するようにした場合には、差動増幅器の出力レベルが大きくなるので、検出しやすくなる。
【００２０】
さらに好ましくは、前記送信アンテナと前記受信アンテナは、１つのアンテナにより構成されるように構成することである。送信アンテナ並びに受信アンテナを１つのアンテナで構成すると、発振器からアンテナに給電する導波管やストリップライン等の導波路に特定の距離を離してミキサを配置すると言った簡単な構造でマイクロ波ドップラーセンサを形成できる。さらに、位相差は２つのミキサ間の距離を変えることにより変更できるので、位相差の合わせ込み等、設計や製造も容易である。
【００２１】
ここで、１つのアンテナとは、図３に示すように導波管の先端をホーン状にしたアンテナ３（ホーンアンテナ）のように、物理的に１個のものはもちろんのこと、図４に示す２枚のパターンからなるパッチアンテナのようなものも１つのアンテナに含まれる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の第１の実施の形態を示している。図に示すように、局部発振器１１の出力が第１ミキサ１２並びに送信アンテナ１３に接続されている。また、第１ミキサ１２には、受信アンテナ１４にて受信した受信信号も入力され、そこにおいて受信信号に基づく信号と局部発振器１１から出力信号とが周波数混合される。このとき、従来では受信アンテナで受信した受信信号を直接ミキサに与えていたが、本発明では受信アンテナ１４と第１ミキサ１２の間に第１位相器１６を挿入配置し、当該受信信号をその第１位相器１６を経由して第１ミキサ１２に入力するようにしている。そして、第１ミキサ１２において、第１位相器１６にて位相が変えられた受信信号と、局部発振出力（送信信号）とが周波数混合される。
【００２３】
さらに、第２位相器１７並びに第２ミキサ１８を設け、局部発振器１１の出力を第２位相器１７を介して第２ミキサ１８に与えるとともに、受信アンテナ１４で受信した受信信号を第２ミキサ１８に与えるようにしている。これにより、第２ミキサ１８では、局部発振出力（送信信号）を第２位相器１７にて位相が変えられた信号と、受信信号とが周波数混合される。
【００２４】
そして、第１，第２ミキサ１２，１８の出力は、それぞれ、差動増幅器１９の各入力端子に与えられ、その差動増幅器１９の出力が動体検出判定部１５に与えられ、動体の有無を判断するようになる。
【００２５】
さらにまた、上記した第１位相器１６と第２位相器１７は、共に位相を９０度遅延させるものであり、具体的には、λ／４の線路長を持つパターンにより構成する。
【００２６】
次に、上記した構成の装置の作用・動作原理を説明しつつ、動体検出判定部１５の機能を説明する。局部発振器１１から出力される信号は、送信アンテナ１３から出射され、その前方に位置する対象物２０に到達し、そこで反射された反射波が受信アンテナ１４で受信される。
【００２７】
この受信アンテナ１４で受信した受信信号の周波数つまり反射波の周波数は、対象物２０が固定されているとすると、出力信号の送信周波数、つまり局部発振器１１の発振周波数と同一となる。また、対象物２０が動体の場合には、ドップラー効果により、反射波の周波数は出力信号の送信周波数と異なる。なお、本実施の形態では、局部発振器１１から出力される局部発振信号とドップラー信号との周波数差は１００Ｈｚとする。
【００２８】
従って、まず対象物が動体とすると、第１ミキサ１２では、局部発振器１１からの信号が注入されるとともに、受信アンテナ１４で受信したドップラー信号が第１位相器１６にて位相が９０度遅れた信号が入力される。従って、第１ミキサ１２の出力は、第１位相器１６がない場合に比べて位相が９０度遅れた信号が出力されることになる。
【００２９】
一方、第２ミキサ１８では、局部発振器１１からの信号が第２位相器１７を通過することにより位相が９０度遅れ、係る位相遅れした信号が注入されるとともに、受信アンテナ１４で受信したドップラー信号は、そのまま位相遅れを生じることなく第２ミキサ１８に与えられる。従って、第２ミキサ１８の出力は、第２位相器１７がない場合に比べて位相が９０度進んだ信号が出力されることになる。
【００３０】
従って、第１ミキサ１２と第２ミキサ１８からそれぞれ出力される混合信号の位相差は、１８０度となる。よって、それら第１，第２ミキサ１２，１８から出力される各混合信号を差動増幅器１９に入力すると、差動増幅器１９からは、各ミキサ１２，１８から出力される混合信号に比べ、倍の振幅の信号が出力される。
【００３１】
一方、対象物２０が固定された蛍光灯で消灯している場合には、対象物２０にて反射してもドップラー効果は起こらず、反射波の周波数は送信アンテナ１３から出射された信号、つまり、局部発振器１１から出力される信号の周波数と同一となる。従って、第１，第２ミキサ１２，１８の出力は０Ｈｚとなる。よって、連続的な信号となるので、第１，第２ミキサ１２，１８の出力において、位相差は考える必要が無く、各出力の位相差は０とみなせるので、差動増幅器１９の出力も０となる。
【００３２】
ここで、蛍光灯が点灯している場合を考えると、以下のようになる。商用電源（５０Ｈｚ）で点灯している蛍光灯（蛍光管）の放電周期は、その２倍の１００Ｈｚとなる。そのため、蛍光灯で反射された反射波を受信アンテナ１４で受信すると、第１，第２ミキサ１２，１８の出力は、局部発振器１１から出力される信号に対し、係る１００Ｈｚの振幅変調がかかった信号となる。しかし、第１，第２ミキサ１２，１８の出力は同相であるので、差動増幅器１９の出力は０となる。
【００３３】
さらに、第１，第２ミキサ１２，１８や、その他の回路中に外部雑音や装置内部のＣＰＵに起因する雑音が誘導するようなことがあった場合でも、これらの雑音は受信アンテナ１４で受信した信号に対する振幅変調となるため、差動増幅器１９の出力は０となる。
【００３４】
従って、対象物２０が動体の場合に生じる周波数変調されたドップラー信号を受信した場合には、差動増幅器１９から所定レベルの信号が出力される。一方、対象物が一般の固定物の場合はもちろんのこと、点灯している蛍光灯であっても、差動増幅器１９の出力は０となる。よって、動体検出判定部１５は、差動増幅器１９の出力が所定レベル以上の信号があるか否かにより、動体の有無を判断する。具体的には、比較器により構成することができる。
【００３５】
そして、係る判定アルゴリズムを採ると、雑音により振幅変調がされても、係る雑音に基づく部分は差動増幅器１９によりキャンセルされるので、ドップラー信号に雑音がのって振幅変調されても、差動増幅器１９の出力はドップラー信号のみに基づく信号となる。その結果、動体検出判定部１５が誤動作することなく高精度に判定処理をすることができる。
【００３６】
ところで、上記した第１の実施の形態を実現するための装置構成としては、例えば図３に示すような導波管を用いたタイプと、図４に示すようなストリップラインを用いた平面回路で構成するタイプなどがある。すなわち、図３に示すように、導波管３０の一端をホーン状に開口したアンテナ３１にするとともに、他端を閉塞した構成を採る。アンテナ３１は、送信アンテナと受信アンテナを兼用する。そして、係る他端に局部発振器１１を設ける。そして、同一線路上に局部発振器１１，第１ミキサ１２，第２ミキサ１８，アンテナ３１（送信アンテナ，受信アンテナ）を設ける。このとき、隣接する機器間の距離は適宜に設定できるが、少なくとも第１ミキサ１２，第２ミキサ１８間の距離は、λ／４だけ離すようにする。これにより、図２に示した回路と等価な立体回路が構成される。
【００３７】
また、図４に示すように、直線状のマイクロストリップライン４０に対し、端から局部発振器１１，第１ミキサ１２，第２ミキサ１８，アンテナ４１（送信アンテナ，受信アンテナ）を設ける（少なくとも第１，第２ミキサ１２，１８間の距離はλ／４だけ離す）ことにより、図２に示した回路と等価な平面回路が構成される。もちろん、具体的な回路構成は、図示したものに限られないのは言うまでもない。アンテナ４１も、矩形状の２つのパターンから構成されるパッチアンテナとしたが、このパターン形状も各種のものを用いることができる。
【００３８】
図３，図４に示す構成にすると、各素子等が直線状に形成された導波路（導波管３０，マイクロ波ストリップライン４０）の適宜位置に配置された簡単な構成となるとともに、第１，第２ミキサ１２，１８の配置位置（距離）を調整することにより、位相差の調整が行える。
【００３９】
図５は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態では、第１の実施の形態を基本とし、回路中に設ける位相器２１の設置位置を異ならせている。すなわち、位相器２１は、局部発振器１１と第１ミキサ１２の間に挿入配置する。そして、受信アンテナ１４で受信した受信信号は、位相器を介することなく第１，第２ミキサ１２，１８に入力するようにした。さらに、第２ミキサ１８に対し、局部発振器１１の局部発振信号も位相器を介することなくそのまま注入している。そして、ここで用いる位相器２１は、１８０度位相を遅らせる機能を持たせている。
【００４０】
係る構成をとると、対象物２０が動体の場合、受信アンテナ１４で受信したドップラー信号はそのまま第１ミキサ１２に入力されるが、局部発振器１１から出力される局部発振信号は、１８０度位相が遅れて第１ミキサ１２に注入される。そのため、第１ミキサ１２の出力は、局部発振信号を基準に１８０度の位相差が生じる。一方、第２ミキサ１８の出力は、２つの入力経路に位相器がないので、位相遅れはない。よって、第１，第２ミキサ１２，１８の出力の位相差は１８０度となるので、第１の実施の形態と同様に差動増幅器１９の出力は倍となる。
【００４１】
なお、対象物２０が固定物の場合には、位相差の遅れは関係ないので、点灯する蛍光灯か否かを問わず、差動増幅器１９の出力は０となる。よって、第１の実施の形態と同様の判定アルゴリズムにより、動体検出判定部１５は差動増幅器１９の出力に基づいて動体を検出できる。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した第１の実施の形態と同様であるので、対応する部材に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
なおまた、位相を１８０度遅らす位相器２１は、上記した実施の形態に限ることは無く、例えば図６に示すように、受信アンテナ１４と第１ミキサ１２との間に挿入してもよいし、さらには、第２ミキサ側の経路に挿入してもよい。
【００４３】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態は、上記した各実施の形態と相違して位相器を設けることなく、局部発振器を２個設け、適宜切替えて計測することにより位相差を生じさせるようにしている。
【００４４】
すなわち、第１，第２局部発振器２２，２３の出力を、第１切替器２４を介して送信アンテナ１３並びにミキサ２５に与える。第１局部発振器２２から出力される局部発振信号（発振周波数：ｆ１）と、第２局部発振器２３から出力される局部発振信号（発振周波数：ｆ２）は、第１切替器２４により択一的に選択され、いずれか一方の信号がミキサ２５に与えられる。
【００４５】
また、このミキサ２５には、受信アンテナ１４で受信した信号も入力され、そこにおいて局部発振信号（ｆ１またはｆ２）と周波数混合を行う。そして、その周波数混合されたミキサ２５の出力は、第２切替器２６を介して差動増幅器１９に与えられる。つまり、第２切替器２６は、２つの切替接点を有し、ミキサ２５の出力をそれら２つの接点のいずれかに接続するものである。そして、それら２つの接点は、それぞれ差動増幅器１９の反転入力端子と非反転入力端子に接続されている。これにより、第２切替器２６を適宜切替え動作させることにより、ミキサ２５の出力は、差動増幅器１９のいずれかの入力端子に入力されることになる。
【００４６】
そして、第１，第２切替器２４，２６の切替制御は、切替制御部２７からの制御信号に基づいて行われる。具体的には、第１局部発振器２２の出力をミキサ２５に与えている時は、ミキサ２５の出力が非反転入力端子に入力されるようにし、第２局部発振器２３の出力をミキサ２５に与えている時は、ミキサ２５の出力が反転入力端子に入力されるように制御する。
【００４７】
これにより、第１局部発振器２２から出力される局部発振信号（ｆ１）が送信アンテナ１３から出射している時は、受信アンテナ１４で受信した信号（対象物からの反射波等）は、その局部発振信号（ｆ２）と周波数混合され、差動増幅器１９の非反転入力端子に入力される。
【００４８】
同様に、第２局部発振器２３から出力される局部発振信号（ｆ２）が送信アンテナ１３から出射している時は、受信アンテナ１４で受信した信号（対象物からの反射波等）は、その局部発振信号（ｆ２）と周波数混合され、差動増幅器１９の反転入力端子に入力される。
【００４９】
さらに、第２切替器２６と差動増幅器１９の間（差動増幅器１９の各入力端子でも可）には、サンプルホールド回路を設け、第２切替器２６の接点が開いている時（ＯＦＦサイクル時）には、前の電圧を保持するようにしている。また、サンプルホールド回路に替えて、積分回路を設けてもよい。なお本発明では、必ずしもサンプルホールド回路等を設けなくてもよい。すなわち、第１，第２切替器２４，２６の切替周波数を高くすることで、差動増幅器１９の応答性により同等の効果を得ることができる。
【００５０】
そして、この差動増幅器１９の出力を動体検出判定部１５に接続させ、差動増幅器１９の出力の状態から対象物が動体か否かを判断するようにしている。この実施の形態においても、差動増幅器１９の２つの入力端子に与えられる信号が、対象物２０が動体の場合には位相差が生じ、蛍光灯（放電管）による反射の場合には位相差が生じないので、差動増幅器１９の出力から動体か否かを簡単に判別できる。そして、その動作原理は以下のとおりである。
【００５１】
対象物２０が動体の場合、反射波はドップラー信号になるのは上記した実施例で説明した通りであるが、異なる周波数（ｆ１，ｆ２）の局部発振信号に基づくドップラー信号におけるドップラーシフト量は、移動速度が同一とすると、２つの局部発振信号の位相差Δφとして現れ、具体的には下記式により表すことができる。
Δφ＝４π（ｆ２−ｆ１）Ｒ０／ｃ
但し、Ｒ０：対象物までの距離，ｃ：光速
【００５２】
そこで、ｆ２＝２４．１５ＧＨｚ，ｆ１＝２４．１４ＧＨｚとすると、２つの周波数の差は１０ＭＨｚとなる。従って、両周波数に比べて周波数差は、非常に小さいので、各周波数の局部発振周波数に基づくドップラー信号の周波数（ドップラー周波数）は略等しいと言える。但し、対象物までの距離Ｒ０＝５ｍとすると、位相差Δφは、およそ１２０度となる。また、Ｒ０＝７．５ｍとなると、位相差Δφは、およそ１８０度となる。従って、位相差に応じた出力が差動増幅器１９から出力される。そして、位相差が１８０度のときが、差動増幅器１９の出力は最大となる。
【００５３】
一方、点灯している蛍光灯からの反射のように振幅変調したものや、ミキサ等に直接混入したノイズの場合、ミキサ２５の出力は直流成分のレベル変調として影響が出るだけで、２つの局部発振信号に基づいてそれぞれミキサ２５から出力される信号に位相差は生じない。さらに、両信号の振幅などのレベルが等しいとすると、同一条件での送受信であるとみなせるので、両信号に基づいてミキサ２５から出力される２つの信号の振幅成分も同一である。よって、差動増幅器１９の出力は発生しない（０レベルとなる）。上記した原理から、動体検出判定部１５は、差動増幅器１９の出力を監視し、一定レベル以上の出力があった場合には、動体があると判断できる。
【００５４】
なお、上記した実施の形態では、第１，第２切替器２４，２６の切替えを同一周波数で行ったが、同期させた別周波数で行うようにしてもよい。また、上記した実施の形態では、発振周波数の異なる第１，第２局部発振器２２，２３を２個設け、第１切替器２４による切替制御を行うようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、例えば、１個のＶＣＯを設けるとともに、そのＶＣＯの出力を送信アンテナ１３やミキサ２５に与えるようにしてもよい。すなわち、ＶＣＯは、入力電圧（制御電圧）に応じた発振周波数の信号を出力するものであるため、係る制御電圧を適宜切替えることにより、上記した異なる周波数の局部発振信号を出力することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態並びにその他の各実施の形態では、動体検出判定部１５を設けたが、差動増幅器１９の出力の大小（ＯＮ／ＯＦＦ）自体が動体可否かの判断結果ともいえるので、差動増幅器１９に動体判定機能を兼用させても良い。また、位相差の有無により動体の有無を判断するため、差動増幅器に変えて位相比較器を設けることでも同一の効果を奏することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明では、動体からの反射波の場合には、２つの混合信号の位相差が生じ、固定物のからの反射波の場合には位相差が生じないので、係る位相差の有無等に基づいて動体を検出することができる。そして、点灯する蛍光灯からの反射波の場合には、振幅変調であるので、位相差は生じない。さらに、ノイズが直接ミキサなどに混入した場合でも、位相差への影響はない。よって、簡単な構成でもって蛍光灯やノイズなどの影響を受けることなく高精度に動体を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図３】第１の実施の形態を実際に構築する場合の立体回路の一例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態を実際に構築する場合の平面回路の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１１　局部発振器
１２　第１ミキサ
１３　送信アンテナ
１４　受信アンテナ
１５　動体検出判定部
１６　第１位相器
１７　第２位相器
１８　第２ミキサ
１９　差動増幅器
２０　対象物
２１　位相器
２２　第１局部発振器
２３　第２局部発振器
２４　第１切替器
２５　ミキサ
２６　第２切替器
２７　切替制御部
３０　導波管
３１　アンテナ
４０　マイクロストリップライン
４１　アンテナ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave Doppler sensor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows an example of a Doppler sensor using general homodyne detection. As shown in the figure, the output of the local oscillator 1 is connected to the mixer 2 and the transmitting antenna 3. The mixer 2 also receives a received signal received by the receiving antenna 4, where the received signal and the output signal from the local oscillator 1 are frequency-mixed. Further, the output of the mixer 2 is given to the moving object detection determination section 5, and the presence or absence of the moving object is determined.
[0003]
That is, the output signal emitted from the transmitting antenna 3 reaches the object 6 located in front of it, and the reflected wave reflected there is received by the receiving antenna 4. Assuming that the object 6 is fixed, the frequency of the received signal received by the receiving antenna 4, that is, the frequency of the reflected wave is the same as the transmission frequency of the output signal, that is, the oscillation frequency of the local oscillator 1. Therefore, the output of the mixer 2 is 0 Hz (DC).
[0004]
On the other hand, when the object 6 is a moving body, the frequency of the reflected wave differs from the transmission frequency due to the Doppler effect. Therefore, when the reflected wave from the moving object 6 is received by the receiving antenna 4, the output of the mixer 2 is an AC signal of a predetermined frequency. Then, the frequency becomes a value corresponding to the moving speed of the object 6 and the like, for example, 100 Hz.
[0005]
Therefore, the moving object detection determination unit 5 is configured by a band-pass filter, an amplifier, a CPU, and the like. For example, when the frequency of the signal output from the mixer 2 is 3 Hz to 200 Hz, it is determined that the moving object has been detected. ing. As a human body detecting device to which such a Doppler sensor is applied, for example, there is a device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-283347.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a Doppler sensor is used indoors, there are the following problems. That is, if a fluorescent lamp is present at a location where the Doppler sensor is installed, the reflected wave is modulated by the discharge of the fluorescent lamp, thereby causing a malfunction. That is, assuming that the commercial power supply frequency is 50 Hz, the discharge cycle of the fluorescent lamp is twice that of 100 Hz.
[0007]
Therefore, when the fluorescent lamp is turned off, the fluorescent tube does not discharge, so that it is merely a fixed object, and the frequency of the signal output from the mixer 2 is 0 Hz (DC signal). On the other hand, when the fluorescent lamp is lit, discharge and non-discharge are repeated, and the signal is received by the receiving antenna 4 due to the difference between the reflectance of the fluorescent tube at the time of discharge and the reflectance at the time of non-discharge. Signal is subjected to amplitude modulation. Furthermore, in practice, since the reflection due to the discharge enters the receiving antenna 4 from multiple directions, the amplitude modulation becomes complicated. Therefore, the signal output from the mixer 2 is superimposed with the amplitude-modulated modulated wave of the DC signal in the case of a fixed object. For this reason, the same 100 Hz and its harmonics as those due to the reflection from the moving body are output from the mixer 2. As a result, for example, when a signal of 100 Hz is output from the mixer 2, the moving object detection determination unit 6 cannot distinguish between a normal detection target and a reflected wave from a fluorescent lamp (fluorescent tube). May malfunction.
[0008]
Therefore, when used indoors or the like, in order to prevent malfunction due to a fluorescent lamp, for example, a notch filter can be provided in the moving object detection determination unit 5 so as not to detect only 100 Hz. However, in such a configuration, when the output of the mixer 2 based on the reflected wave from the moving object is 100 Hz, the moving object cannot be detected. Further, in order to completely eliminate the influence of the fluorescent lamp, it is necessary to consider harmonic components up to 100 Hz, and a complicated filter must be designed.
[0009]
As another solution, it is also possible to synchronize with the frequency of the commercial power supply so that detection is not performed in the discharge cycle. That is, the detection of the object is not performed when the fluorescent tube emits light. However, in this method, it is necessary to take in power from a commercial power supply, and it is not possible to drive the battery and reduce the size.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to solve the above-described problems and to detect a moving object with a simple configuration and with high accuracy without being affected by a fluorescent lamp or the like. And a microwave Doppler sensor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a microwave Doppler sensor according to the present invention includes a signal generation unit that generates an output signal of a predetermined frequency, a transmission antenna that outputs the output signal generated by the signal generation unit, A receiving antenna that receives a reflected wave of the output signal output from a transmitting antenna, a mixer that mixes the frequency of the reflected wave and the output signal, and a moving object that detects a moving object based on a mixed signal output from the mixer It is assumed that a microwave Doppler sensor including a detection unit is provided. In the first invention, the two mixers are provided, and the reflected wave and the output signal are injected into each of the two mixers so as to be frequency-mixed. Phase change means (each phase shifter in the embodiment) for changing a phase of a signal flowing through the path is provided at at least one position of each injection path of the output signal and each input path of the reception signal, and the moving body detection means Has a function of determining the presence or absence of a moving object based on the phase difference between the mixed signals output from the two mixers.
[0012]
Preferably, the phase changing means is configured such that, when a Doppler signal that is a reflected wave from a moving object is received, a phase difference between mixed signals output from the two mixers is 180 degrees. is there. Further, the moving object detection means can be configured to include a differential amplifier that takes in the outputs of the two mixers as input signals.
[0013]
On the other hand, in the second invention, on the premise described above, the signal generation means has a function of generating first and second output signals having two different frequencies, and the first and second output signals are selectively output. The mixer and the transmission antenna are selectively selected and alternately provided to the mixer and the transmission antenna, and the mixer is obtained by frequency-mixing a reflected wave based on the first output signal and the first output signal. A first mixed signal, a reflected wave based on the second output signal, and a second mixed signal obtained by frequency-mixing the second output signal are alternately output, and the moving object detection unit outputs a signal from the mixer. A function is provided for determining the presence or absence of a moving object based on the phase difference between the first and second mixed signals output.
[0014]
Preferably, the signal generation means is an oscillator (in the embodiment, realized by a “VCO”) capable of outputting a signal having a different frequency according to a control voltage. Of course, it can be constituted by two oscillators (first and second local oscillators in the embodiment).
[0015]
Further, the moving object detecting means includes a differential amplifier, and supplies the first and second mixed signals alternately output from the mixer to different input terminals of the differential amplifier via switching means. Can be configured. Alternatively, the moving object detecting means may be a phase comparator for comparing the phases of the first and second mixed signals.
[0016]
The output signal output from the transmitting antenna is reflected by the object and returns. Then, the reflected wave is received via the receiving antenna. At this time, if the object is a moving body, the reflected wave becomes a Doppler signal frequency-modulated by the Doppler effect. Therefore, since the frequency of the reflected wave is different from the frequency of the output signal, the mixed signal output from the mixer contains an AC component having a predetermined frequency.
[0017]
Since at least one of the mixed signals output from the two mixers in the first invention has its phase changed (delayed / advanced) by the phase changing means, the two mixed signals have a phase difference. I have. Also, in the case of the second invention, since the two output signals have different frequencies, the first and second mixed signals obtained by mixing each output signal and its reflected wave have a phase difference.
[0018]
On the other hand, when the object is fixed, the frequency of the reflected wave is the same as the output signal because the Doppler effect does not occur. Therefore, the mixed signal output from the mixer is 0 Hz. Then, in the case of a reflected wave from a lit fluorescent lamp, there is no phase difference due to amplitude modulation. The same applies to noise that has jumped into the circuit.
[0019]
Therefore, any of the inventions can determine whether or not a moving object is based on the presence or absence of a phase difference between two mixed signals. Since there is no need to synchronize with a commercial power supply or the like, a small and simple circuit configuration can be adopted. Moreover, it is also resistant to noise. In particular, when the phase difference is adjusted to be 180 degrees, the difference is large. For example, when two mixed signals are input to the differential amplifier, the output level of the differential amplifier increases. It becomes easier to detect.
[0020]
More preferably, the transmitting antenna and the receiving antenna are configured to be constituted by one antenna. When the transmitting antenna and the receiving antenna are composed of one antenna, the microwave Doppler sensor has a simple structure in which a mixer is arranged at a specific distance from a waveguide such as a waveguide or a stripline which feeds an antenna to the antenna. Can be formed. Furthermore, since the phase difference can be changed by changing the distance between the two mixers, design and manufacture, such as matching of the phase difference, are easy.
[0021]
Here, one antenna means not only one physically, such as an antenna 3 (horn antenna) having a horn-shaped tip of the waveguide as shown in FIG. An antenna such as a patch antenna composed of the two patterns shown is also included in one antenna.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the output of the local oscillator 11 is connected to the first mixer 12 and the transmission antenna 13. The first mixer 12 also receives a received signal received by the receiving antenna 14, where a signal based on the received signal and an output signal from the local oscillator 11 are frequency-mixed. At this time, conventionally, the received signal received by the receiving antenna is directly supplied to the mixer, but in the present invention, the first phase shifter 16 is inserted between the receiving antenna 14 and the first mixer 12, and the received signal is transmitted to the mixer. The signal is input to the first mixer 12 via the first phase shifter 16. Then, in the first mixer 12, the received signal whose phase has been changed by the first phase shifter 16 and the local oscillation output (transmission signal) are frequency-mixed.
[0023]
Further, a second phase shifter 17 and a second mixer 18 are provided, and the output of the local oscillator 11 is provided to the second mixer 18 via the second phase shifter 17 and the received signal received by the receiving antenna 14 is converted to the second mixer 18. To give to. Thereby, in the second mixer 18, the signal whose local oscillation output (transmission signal) is changed in phase by the second phase shifter 17 and the reception signal are frequency-mixed.
[0024]
The outputs of the first and second mixers 12 and 18 are supplied to respective input terminals of a differential amplifier 19, and the output of the differential amplifier 19 is supplied to a moving object detection determination unit 15 to determine whether there is a moving object. I will judge.
[0025]
Furthermore, the first phase shifter 16 and the second phase shifter 17 both delay the phase by 90 degrees, and are specifically formed by a pattern having a line length of λ / 4.
[0026]
Next, the function of the moving object detection determination unit 15 will be described while describing the operation and operation principle of the device having the above-described configuration. A signal output from the local oscillator 11 is emitted from the transmitting antenna 13 and reaches an object 20 located in front of the transmitting antenna 13, and a reflected wave reflected there is received by the receiving antenna 14.
[0027]
Assuming that the object 20 is fixed, the frequency of the received signal received by the receiving antenna 14, that is, the frequency of the reflected wave is the same as the transmission frequency of the output signal, that is, the oscillation frequency of the local oscillator 11. When the object 20 is a moving object, the frequency of the reflected wave differs from the transmission frequency of the output signal due to the Doppler effect. In the present embodiment, the frequency difference between the local oscillation signal output from local oscillator 11 and the Doppler signal is 100 Hz.
[0028]
Therefore, when the object is a moving object, the signal from the local oscillator 11 is injected into the first mixer 12 and the phase of the Doppler signal received by the receiving antenna 14 is delayed by 90 degrees by the first phase shifter 16. A signal is input. Therefore, the output of the first mixer 12 is a signal whose phase is delayed by 90 degrees compared to the case where the first phase shifter 16 is not provided.
[0029]
On the other hand, in the second mixer 18, the signal from the local oscillator 11 passes through the second phase shifter 17, and the phase is delayed by 90 degrees. The phase-delayed signal is injected, and the Doppler signal received by the receiving antenna 14 is received. Is supplied to the second mixer 18 without causing a phase delay. Therefore, the output of the second mixer 18 is a signal whose phase is advanced by 90 degrees compared to the case where the second phase shifter 17 is not provided.
[0030]
Accordingly, the phase difference between the mixed signals output from the first mixer 12 and the second mixer 18 is 180 degrees. Therefore, when each of the mixed signals output from the first and second mixers 12 and 18 is input to the differential amplifier 19, the differential amplifier 19 outputs twice the mixed signals output from the mixers 12 and 18. Is output.
[0031]
On the other hand, when the target object 20 is turned off by the fixed fluorescent lamp, the Doppler effect does not occur even when reflected by the target object 20, and the frequency of the reflected wave is a signal emitted from the transmission antenna 13, that is, , And the frequency of the signal output from the local oscillator 11. Therefore, the output of the first and second mixers 12 and 18 is 0 Hz. Therefore, since the signals are continuous, there is no need to consider the phase difference between the outputs of the first and second mixers 12 and 18, and the phase difference of each output can be regarded as 0. Therefore, the output of the differential amplifier 19 is also 0. It becomes.
[0032]
Here, the case where the fluorescent lamp is lit is considered as follows. The discharge cycle of a fluorescent lamp (fluorescent tube) that is lit by a commercial power supply (50 Hz) is twice that of 100 Hz. Therefore, when the reflected wave reflected by the fluorescent lamp is received by the receiving antenna 14, the output of the first and second mixers 12, 18 is subjected to the amplitude modulation of 100 Hz to the signal output from the local oscillator 11. Signal. However, since the outputs of the first and second mixers 12 and 18 are in phase, the output of the differential amplifier 19 becomes zero.
[0033]
Furthermore, even when external noise or noise due to the CPU inside the device is induced in the first and second mixers 12 and 18 and other circuits, these noises are received by the receiving antenna 14. The output of the differential amplifier 19 becomes 0 because the amplitude modulation is performed on the signal.
[0034]
Therefore, when a frequency-modulated Doppler signal generated when the object 20 is a moving object is received, a signal of a predetermined level is output from the differential amplifier 19. On the other hand, the output of the differential amplifier 19 is 0 even if the target object is a general fixed object or a lit fluorescent lamp. Therefore, the moving object detection determination unit 15 determines the presence or absence of a moving object based on whether there is a signal whose output of the differential amplifier 19 is equal to or higher than a predetermined level. Specifically, it can be constituted by a comparator.
[0035]
When the determination algorithm is employed, even if amplitude modulation is performed by noise, a portion based on the noise is canceled by the differential amplifier 19, so that even if the Doppler signal is amplitude-modulated by noise, The output of the amplifier 19 is a signal based only on the Doppler signal. As a result, the moving object detection determination unit 15 can perform the determination processing with high accuracy without malfunction.
[0036]
By the way, as a device configuration for realizing the first embodiment, for example, a type using a waveguide as shown in FIG. 3 and a planar circuit using a strip line as shown in FIG. There are types to configure. That is, as shown in FIG. 3, a configuration is adopted in which one end of the waveguide 30 is an antenna 31 having a horn-shaped opening and the other end is closed. The antenna 31 serves as both a transmitting antenna and a receiving antenna. Then, a local oscillator 11 is provided at the other end. Then, the local oscillator 11, the first mixer 12, the second mixer 18, and the antenna 31 (transmitting antenna, receiving antenna) are provided on the same line. At this time, the distance between adjacent devices can be appropriately set, but at least the distance between the first mixer 12 and the second mixer 18 is set to be λ / 4. Thus, a three-dimensional circuit equivalent to the circuit shown in FIG. 2 is configured.
[0037]
Further, as shown in FIG. 4, a local oscillator 11, a first mixer 12, a second mixer 18, and an antenna 41 (transmitting antenna, receiving antenna) are provided from the end with respect to the linear microstrip line 40 (at least the first antenna). , The second mixers 12 and 18 are separated by λ / 4) to form a plane circuit equivalent to the circuit shown in FIG. Of course, the specific circuit configuration is not limited to the illustrated one. Although the antenna 41 is also a patch antenna composed of two rectangular patterns, various pattern shapes can be used.
[0038]
The configuration shown in FIGS. 3 and 4 provides a simple configuration in which each element and the like are arranged at appropriate positions on a waveguide (waveguide 30, microwave strip line 40) formed linearly. The phase difference can be adjusted by adjusting the arrangement position (distance) of the first and second mixers 12, 18.
[0039]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the installation position of the phase shifter 21 provided in the circuit is different from that of the first embodiment. That is, the phase shifter 21 is disposed between the local oscillator 11 and the first mixer 12. The reception signal received by the reception antenna 14 is input to the first and second mixers 12 and 18 without passing through a phase shifter. Further, the local oscillation signal of the local oscillator 11 is directly injected into the second mixer 18 without passing through the phase shifter. The phase shifter 21 used here has a function of delaying the phase by 180 degrees.
[0040]
With such a configuration, when the object 20 is a moving object, the Doppler signal received by the receiving antenna 14 is directly input to the first mixer 12, but the local oscillation signal output from the local oscillator 11 has a 180-degree phase. It is injected into the first mixer 12 with a delay. Therefore, the output of the first mixer 12 has a phase difference of 180 degrees with respect to the local oscillation signal. On the other hand, the output of the second mixer 18 has no phase delay because there is no phase shifter in the two input paths. Therefore, the phase difference between the outputs of the first and second mixers 12 and 18 is 180 degrees, so that the output of the differential amplifier 19 is doubled as in the first embodiment.
[0041]
When the object 20 is a fixed object, the output of the differential amplifier 19 is 0 irrespective of whether or not the fluorescent lamp is lit, since the delay of the phase difference does not matter. Therefore, the moving object detection determination unit 15 can detect a moving object based on the output of the differential amplifier 19 by the same determination algorithm as that of the first embodiment. Note that the other configuration and operation and effect are the same as those of the above-described first embodiment, and therefore, corresponding members are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0042]
The phase shifter 21 for delaying the phase by 180 degrees is not limited to the above-described embodiment, and may be inserted between the receiving antenna 14 and the first mixer 12 as shown in FIG. Alternatively, it may be inserted in the path on the second mixer side.
[0043]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, unlike the above-described embodiments, two local oscillators are provided and a phase difference is generated by appropriately switching and measuring without providing a phase shifter.
[0044]
That is, the outputs of the first and second local oscillators 22 and 23 are provided to the transmission antenna 13 and the mixer 25 via the first switch 24. A local oscillation signal (oscillation frequency: f1) output from the first local oscillator 22 and a local oscillation signal (oscillation frequency: f2) output from the second local oscillator 23 are selectively output by the first switch 24. The selected one of the signals is supplied to the mixer 25.
[0045]
The signal received by the receiving antenna 14 is also input to the mixer 25, where the signal is mixed with the local oscillation signal (f1 or f2). Then, the output of the frequency-mixed mixer 25 is provided to the differential amplifier 19 via the second switch 26. That is, the second switch 26 has two switching contacts, and connects the output of the mixer 25 to one of the two contacts. These two contacts are connected to an inverting input terminal and a non-inverting input terminal of the differential amplifier 19, respectively. As a result, the output of the mixer 25 is input to one of the input terminals of the differential amplifier 19 by appropriately performing the switching operation of the second switch 26.
[0046]
The switching control of the first and second switching units 24 and 26 is performed based on a control signal from the switching control unit 27. Specifically, when the output of the first local oscillator 22 is provided to the mixer 25, the output of the mixer 25 is input to the non-inverting input terminal, and the output of the second local oscillator 23 is supplied to the mixer 25. If so, control is performed so that the output of the mixer 25 is input to the inverting input terminal.
[0047]
Accordingly, when the local oscillation signal (f1) output from the first local oscillator 22 is emitted from the transmission antenna 13, the signal received by the reception antenna 14 (such as a reflected wave from an object) is output from the local oscillation signal. The signal is frequency-mixed with the oscillation signal (f2) and input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 19.
[0048]
Similarly, when the local oscillation signal (f2) output from the second local oscillator 23 is emitted from the transmitting antenna 13, the signal received by the receiving antenna 14 (such as a reflected wave from an object) is output from the local antenna. The signal is frequency-mixed with the oscillation signal (f2) and input to the inverting input terminal of the differential amplifier 19.
[0049]
Further, a sample hold circuit is provided between the second switch 26 and the differential amplifier 19 (or each input terminal of the differential amplifier 19), and when the contact of the second switch 26 is open (OFF cycle). ), The previous voltage is held. Further, an integrating circuit may be provided instead of the sample and hold circuit. In the present invention, it is not always necessary to provide a sample hold circuit and the like. That is, by increasing the switching frequency of the first and second switches 24 and 26, the same effect can be obtained by the response of the differential amplifier 19.
[0050]
Then, the output of the differential amplifier 19 is connected to the moving object detection determination unit 15 to determine whether or not the target object is a moving object based on the output state of the differential amplifier 19. Also in this embodiment, the signals applied to the two input terminals of the differential amplifier 19 have a phase difference when the object 20 is a moving object, and have a phase difference when reflected by a fluorescent lamp (discharge tube). Does not occur, it can be easily determined from the output of the differential amplifier 19 whether or not it is a moving object. The operation principle is as follows.
[0051]
When the object 20 is a moving body, the reflected wave becomes a Doppler signal as described in the above-described embodiment. However, the Doppler shift amount in the Doppler signal based on the local oscillation signals of different frequencies (f1, f2) is as follows. If the moving speeds are the same, they appear as a phase difference Δφ between the two local oscillation signals, and can be specifically expressed by the following equation.
Δφ = 4π (f2-f1) R0 / c
Here, R0: distance to the object, c: speed of light
[0052]
Thus, if f2 = 24.15 GHz and f1 = 24.14 GHz, the difference between the two frequencies is 10 MHz. Therefore, since the frequency difference is very small as compared with the two frequencies, it can be said that the frequency of the Doppler signal (Doppler frequency) based on the local oscillation frequency of each frequency is substantially equal. However, if the distance R0 to the target is R5 = 5 m, the phase difference Δφ is approximately 120 degrees. When R0 = 7.5 m, the phase difference Δφ becomes approximately 180 degrees. Therefore, an output corresponding to the phase difference is output from the differential amplifier 19. When the phase difference is 180 degrees, the output of the differential amplifier 19 becomes maximum.
[0053]
On the other hand, in the case of an amplitude-modulated signal such as a reflection from a illuminated fluorescent lamp or noise directly mixed into a mixer or the like, the output of the mixer 25 is affected only as a level modulation of a DC component and has two local portions. No phase difference occurs between the signals output from the mixers 25 based on the oscillation signals. Further, if the levels such as the amplitudes of the two signals are equal, it can be considered that the transmission and reception are performed under the same condition, and therefore, the amplitude components of the two signals output from the mixer 25 based on the two signals are also the same. Therefore, the output of the differential amplifier 19 does not occur (becomes 0 level). Based on the above-described principle, the moving object detection determination unit 15 monitors the output of the differential amplifier 19, and can determine that there is a moving object when an output of a certain level or more is detected.
[0054]
In the above-described embodiment, the switching of the first and second switches 24 and 26 is performed at the same frequency. However, the switching may be performed at another synchronized frequency. In the above-described embodiment, two first and second local oscillators 22 and 23 having different oscillation frequencies are provided, and the switching control is performed by the first switch 24. However, the present invention is not limited to this. Instead, for example, one VCO may be provided, and the output of the VCO may be provided to the transmission antenna 13 and the mixer 25. That is, since the VCO outputs a signal having an oscillation frequency corresponding to the input voltage (control voltage), the local oscillation signal having a different frequency can be output by appropriately switching the control voltage.
[0055]
In this embodiment and the other embodiments, the moving object detection determination unit 15 is provided. However, the magnitude (ON / OFF) of the output of the differential amplifier 19 itself can be said to be a result of determining whether or not the moving object is available. The differential amplifier 19 may also have a moving object determination function. Further, since the presence or absence of a moving object is determined based on the presence or absence of a phase difference, the same effect can be obtained by providing a phase comparator instead of the differential amplifier.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, in the case of a reflected wave from a moving object, a phase difference occurs between two mixed signals, and in the case of a reflected wave from a fixed object, no phase difference occurs. The moving object can be detected based on the presence / absence or the like. In the case of a reflected wave from a fluorescent lamp that is turned on, there is no phase difference due to amplitude modulation. Furthermore, even when noise is directly mixed into a mixer or the like, there is no effect on the phase difference. Therefore, with a simple configuration, a moving object can be detected with high accuracy without being affected by a fluorescent lamp, noise, or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a conventional example.
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a three-dimensional circuit when the first embodiment is actually constructed;
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a planar circuit when the first embodiment is actually constructed;
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 Local oscillator
12 First mixer
13 transmitting antenna
14 receiving antenna
15 Moving object detection determination unit
16 1st phase shifter
17 Second phase shifter
18 Second mixer
19 Differential amplifier
20 Objects
21 Phaser
22 1st local oscillator
23 Second local oscillator
24 First switch
25 mixer
26 Second switch
27 Switching control unit
30 Waveguide
31 antenna
40 microstrip line
41 antenna

Claims

Signal generation means for generating an output signal of a predetermined frequency,
A transmission antenna that outputs the output signal generated by the signal generation unit,
A receiving antenna that receives a reflected wave of the output signal output from the transmitting antenna,
A mixer for frequency-mixing the reflected wave and the output signal;
In a microwave Doppler sensor comprising: moving object detection means for detecting a moving object based on a mixed signal output from the mixer,
The two mixers are provided, and the reflected wave and the output signal are injected into each of the two mixers so as to be frequency-mixed,
A phase changing unit that changes a phase of a signal flowing through each of the injection paths of the output signals to the two mixers and at least one of the input paths of the reception signal,
A microwave Doppler sensor, characterized in that the moving object detection means has a function of determining the presence or absence of a moving object based on a phase difference between mixed signals output from the two mixers.

The said phase change means was comprised so that the phase difference of the mixed signal output from two said mixers might become 180 degrees, when the Doppler signal which is a reflected wave from a moving body is received. Item 2. The microwave Doppler sensor according to item 1.

The microwave Doppler sensor according to claim 1, wherein the moving object detection unit includes a differential amplifier that takes in outputs of the two mixers as input signals.

Signal generation means for generating an output signal of a predetermined frequency,
A transmission antenna that outputs the output signal generated by the signal generation unit,
A receiving antenna that receives a reflected wave of the output signal output from the transmitting antenna,
A mixer for frequency-mixing the reflected wave and the output signal;
In a microwave Doppler sensor comprising: moving object detection means for detecting a moving object based on a mixed signal output from the mixer,
The signal generation means has a function of generating first and second output signals having two different frequencies,
The first and second output signals are alternatively selected and alternately provided to the mixer and the transmitting antenna,
In the mixer, a reflected wave based on the first output signal, a first mixed signal obtained by frequency-mixing the first output signal, a reflected wave based on the second output signal, and a second output signal Are alternately output with a second mixed signal obtained by frequency-mixing
A microwave Doppler sensor, characterized in that the moving object detection means has a function of determining the presence or absence of a moving object based on the phase difference between the first and second mixed signals output from the mixer.

The microwave Doppler sensor according to claim 4, wherein the signal generation unit is an oscillator that can output a signal having a different frequency according to a control voltage.

The moving object detection means includes a differential amplifier,
6. The apparatus according to claim 4, wherein the first and second mixed signals alternately output from the mixer are supplied to different input terminals of the differential amplifier via switching means. Microwave Doppler sensor.

The microwave Doppler sensor according to claim 4, wherein the moving object detection unit is a phase comparator that compares phases of the first and second mixed signals.

The microwave Doppler sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the transmission antenna and the reception antenna are configured by one antenna.