JP2005189101A - Angle detection apparatus and inclination angle measurement apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、角度検出装置および傾斜角度測定装置に関し、特に、車両用ヘッドライトの光軸制御を行う場合等に用いて好適な角度検出装置および傾斜角度測定装置に関するものである。 The present invention relates to an angle detection device and an inclination angle measurement device, and more particularly to an angle detection device and an inclination angle measurement device suitable for use when performing an optical axis control of a vehicle headlight.
従来、離れた位置にあるアンテナから送信された電波を2本のアンテナで受信し、送信アンテナの方位を検出する装置がある。この装置は、変調波によって変調された搬送波を電波として送信アンテナから発射し、受信側の2本のアンテナで受信した電波に局部発信器からの信号を加算し、送信側で変調した信号を復調して、周波数の低い変調波の位相を、クロック信号とカウンタによって時間計測して、2本のアンテナが受信する電波の時間差から、送信アンテナの方位を検出するものである(例えば、特許文献1参照)。
また、複数の送信アンテナから同時に発射される電波を、複数のアンテナで受信し、同位相で受信することを検出して、複数の送信アンテナの中央に向かっているか、ずれているかを検出し、複数の受信アンテナがずれた位相で受信されていることを検出して、中央からの誤差が分かるようにようにした装置がある(例えば、特許文献2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is an apparatus that receives radio waves transmitted from antennas at distant positions with two antennas and detects the orientation of the transmitting antenna. This device emits a carrier wave modulated by a modulated wave as a radio wave from a transmission antenna, adds a signal from a local transmitter to the radio wave received by two antennas on the reception side, and demodulates the signal modulated on the transmission side Then, the phase of the low-frequency modulated wave is measured with a clock signal and a counter, and the direction of the transmitting antenna is detected from the time difference between the radio waves received by the two antennas (for example, Patent Document 1). reference).
In addition, radio waves simultaneously emitted from multiple transmitting antennas are received by multiple antennas and detected to be received in the same phase to detect whether they are moving toward the center of the multiple transmitting antennas or are shifted, There is an apparatus that detects that a plurality of receiving antennas are received with phases shifted so that an error from the center can be recognized (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1記載の従来装置の場合は、クロック信号とカウンタを用いているため、極短時間の時間差を測定できず、そこで、わざわざ変調波によって低周波の信号を送り、電波の到達時間差が大きくなるように、距離をあけて設置した2本の受信アンテナを用いる必要があった。 In the case of the conventional device described in Patent Document 1, since a clock signal and a counter are used, a time difference in an extremely short time cannot be measured. Therefore, a low frequency signal is intentionally sent by a modulated wave, and the arrival time difference of radio waves is large Thus, it was necessary to use two receiving antennas installed at a distance.
また、特許文献2記載の従来装置の場合は、中央か否か、ずれは大きいかとアナログ的な指針を示すことができるが、送信アンテナの方向がどちらの方向に何度かという、精度の高い方向を示すことができないという課題があった。 Further, in the case of the conventional device described in Patent Document 2, it is possible to indicate an analog pointer as to whether it is the center or whether the deviation is large, but it is highly accurate that the direction of the transmitting antenna is in which direction several times. There was a problem that the direction could not be indicated.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、送信される電波の位相を直接計測でき、また、極短い間隔のアンテナを使用でき、しかも高精度の検出が可能で、方位(方向)センサとしても使用できる角度検出装置およびこの角度検出装置を用いた傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。
さらに、道路に対する車両の傾斜角度を測定し、車両用ヘッドライトの光軸制御を行なう傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。
This invention has been made to solve the above-described problems, and can directly measure the phase of a transmitted radio wave, can use an antenna with a very short interval, and can detect with high accuracy. An object of the present invention is to obtain an angle detection device that can also be used as an azimuth (direction) sensor and a tilt angle measurement device using the angle detection device.
It is another object of the present invention to provide a tilt angle measuring device that measures the tilt angle of a vehicle with respect to a road and controls the optical axis of the vehicle headlight.
この発明に係る角度検出装置は、2つの受信アンテナで受信した電波を分配器で複数に分配し、それぞれに異なる移相器を通してから2つの受信電波を合成器で合成し、その合成出力を検波器で検波して得られる複数のアナログ値によって電波の到来する角度を検出するものである。 The angle detection device according to the present invention distributes radio waves received by two receiving antennas into a plurality of distributors, synthesizes the two received radio waves by a combiner after passing through different phase shifters, and detects the combined output. The angle at which a radio wave arrives is detected by a plurality of analog values obtained by detecting with a detector.
この発明は、変調波を用いることなく送信される電波の位相を直接計測でき、また、長い間隔を空けたアンテナを用いることなく極短い間隔のアンテナを使用でき、しかも高精度の検出ができる効果がある。
さらに、小形の傾斜角度測定装置を車両用に応用すれば、道路に対する車両の傾斜角度が測定でき、ヘッドライトの光軸制御システムが容易に構成できる効果がある。
The present invention can directly measure the phase of a radio wave transmitted without using a modulated wave, can use an antenna with a very short interval without using an antenna with a long interval, and can perform highly accurate detection. There is.
Furthermore, if a small inclination angle measuring device is applied to a vehicle, the inclination angle of the vehicle with respect to the road can be measured, and the optical axis control system of the headlight can be easily configured.
以下、この発明の一実施の形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による角度検出装置を示す構成図である。
図1において、発信器1と、この発信器1に接続された送信アンテナ2と、この送信アンテナ2から送信された電波を受信する受信アンテナ3および4が設けられ、受信アンテナ3からの電波は分配器5に供給されて2つの電波に分配される。分配器5の出力側にはさらに2つの分配器6および7が設けられる。同様に、受信アンテナ4からの電波は分配器8に供給されて2つの電波に分配される。分配器8の出力側にはさらに2つの分配器9および10が設けられる。
分配器6の出力側には−60度の移相器11と+60度の移相器12が設けられ、分配器7の出力側には0度の移相器13と+90度の移相器14が設けられる。同様に、分配器9の出力側には+60度の移相器15と−60度の移相器16が設けられ、分配器10の出力側には0度の移相器17と−90度の移相器18が設けられる。
移相器11と移相器15の間、移相器12と移相器16の間、移相器13と移相器17の間、および移相器14と移相器18の間の各回路系には、それぞれ各移相器の出力を合成するための合成器19,20,21および22が設けられ、その各合成器の出力側にその出力を検波する検波器23,24,25および26が設けられる。
検波器23,24,25および26の出力側は角度演算手段としての演算制御回路27に接続され、検波器23,24,25および26で検波されたアナログ値に基づいて、その出力端子28に電波の到来する角度が出力される。
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing an angle detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, a transmitter 1, a transmission antenna 2 connected to the transmitter 1, and
A -60
Between the
The output sides of the
次に動作について、図2〜図5を参照して説明する。
いま、発信器1側の送信アンテナ2からの電波が受信アンテナ3および4で受信されると、これらの受信アンテナ3および4からはそれぞれ図2(a)および(b)に実線で示すような受信電波W1,W2が出力され、それぞれ分配器5,8に供給される。そして、分配器5の出力は分配器6で更に2つに分配されて移相器11,12に供給される。従って、移相器11からは受信電波W1に対して60度遅相された、図2(a)に破線で示すような出力W3が得られ、移相器12からは受信電波W1に対して60度進相された、図2(a)に破線で示すような出力W4が得られる。
同様に、分配器8の出力は分配器9で更に2つに分配されて移相器15,16に供給される。従って、移相器15からは受信電波W2に対して60度進相された、図2(b)に破線で示すような出力W5が得られ、移相器16からは受信電波W2に対して60度遅相された、図2(b)に破線で示すような出力W6が得られる。
また、分配器5の出力は分配器7で更に2つに分配されて移相器13,14にも供給される。従って、移相器13からは受信電波W1と同相の出力W7が得られ、移相器14からは受信電波W1に対して90度進相された出力W8が得られる。
同様に、分配器8の出力は分配器10で更に2つに分配されて移相器17,18にも供給される。従って、移相器17からは受信電波W2と同相の出力W9が得られ、移相器18からは受信電波W2に対して90度遅相された出力W10が得られる。
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
Now, when radio waves from the transmitting antenna 2 on the transmitter 1 side are received by the
Similarly, the output of the distributor 8 is further divided into two by the distributor 9 and supplied to the phase shifters 15 and 16. Accordingly, the phase shifter 15 obtains an output W5 that is advanced by 60 degrees with respect to the received radio wave W2, as shown by a broken line in FIG. 2B, and the phase shifter 16 outputs the output W5 to the received radio wave W2. An output W6 delayed by 60 degrees as shown by a broken line in FIG. 2B is obtained.
The output of the distributor 5 is further divided into two by the
Similarly, the output of the distributor 8 is further divided into two by the
移相器13の出力W7と移相器17の出力W9は合成器21に供給されて合成され、さらに検波器25で検波されてその出力側には、図2(c)に示すような、実質的に受信電波W1とW2の半波を平滑した値(アナログ値)Aを有する出力が得られる。
また、移相器12の出力W4と移相器16の出力W6は合成器20に供給されて合成され、さらに検波器24で検波されてその出力側には、図2(d)に示すような、実質的に受信電波W1に対して60度進相された出力W4と受信電波W2に対して60度遅相された出力W6の半波を平滑した値(アナログ値)Bを有する出力が得られる。
同様に、移相器11の出力W3と移相器15の出力W5は合成器19に供給されて合成され、さらに検波器23で検波されて、その出力側には、図2(e)に示すような、実質的に受信電波W1に対して60度遅相された出力W3と受信電波W2に対して60度進相された出力W5の半波を平滑した値(アナログ値)Cを有する出力が得られる。
また、図2には特にその波形を示していないが、移相器14の出力W8と移相器18の出力W10は合成器22に供給されて合成され、さらに検波器26で検波されて、その出力側には、実質的に受信電波W1に対して90度進相された出力W8と、受信電波W2に対して−90度遅相された出力W10の半波を平滑した値(アナログ値)を有する出力が得られる。
このようにして、+60度と−60度の移相器を組み合わせれば、2個のアンテナで受信した電波を+120度、あるいは−120度の位相差による合成器が得られ、位相差のない合成器に加え、理想的には少なくともA,B,Cの3種類のアナログ値を有する信号が取り出せる。また、各々120度ずれた位置で取り出された3種類のアナログ値を有する信号からは、その比率により入力される2つの電波の位相差を特定することが可能である。
また、同じ3種類の信号は三相交流の如く、例えばA=B+Cとなるように2者を加算すれば残りの1者と同値となる性質を持っている。
The output W7 of the
Further, the output W4 of the
Similarly, the output W3 of the
Although the waveform is not particularly shown in FIG. 2, the output W8 of the
In this way, if a +60 degree and -60 degree phase shifter is combined, a synthesizer with a phase difference of +120 degrees or -120 degrees can be obtained for radio waves received by two antennas, and there is no phase difference. In addition to the combiner, ideally, signals having at least three analog values of A, B, and C can be extracted. Further, from the signals having three types of analog values extracted at positions shifted by 120 degrees, it is possible to specify the phase difference between the two radio waves input based on the ratio.
Further, the same three types of signals have the property of being equivalent to the remaining one if the two are added so that, for example, A = B + C, such as three-phase AC.
図3は、上述のA,B,Cの3種類のアナログ値をそれぞれ有する検波出力を示しており、受信電波の位相差角度をdとすれば、各検波出力のアナログ値A,B,Cは次式で表される。
A=1/2・cos(d/2)
B=1/2・cos{(d+120°)/2}
C=1/2・cos{(d−120°)/2}
FIG. 3 shows detection outputs each having the above-described three types of analog values A, B, and C. If the phase difference angle of the received radio wave is d, the analog values A, B, and C of the respective detection outputs are shown. Is expressed by the following equation.
A = 1/2 · cos (d / 2)
B = 1/2 · cos {(d + 120 °) / 2}
C = 1/2 · cos {(d−120 °) / 2}
図4は、検波器23〜26におけるダイオード検波による波形を示したものである。
図4において、いま、受信波を図4(a)に示すような波形とすると、理想的な検波後の波形は、例えば検波器25の回路系を見ると、図4(b)に示すようなアナログ値Aを有する波形であるが、検波器25のダイオード検波による波形は、図4(c)に実線で示すように、破線で示す理想的な検波後の波形のアナログ値Aに対して低いアナログ値aを有するものとなる。
従って、実際の検波器においては、ダイオード等によって検波するために検波損失があり、このため高周波交流を検波する時のダイオード損失をkとした場合、合成され、例えば検波器25,24,23のダイオードによって検波され取り出された3個の検波出力のアナログ値をa,b,cとすれば、検出したいロスの無い理想的な検波出力のアナログ値A,B,Cは、
A=a+k B=b+k C=c+k
であり、例えば、A=B+C のとき、検波された実際のアナログ値a,b,cを用いると
a+k=(b+k)+(c+k)
k=a−(b+c)
であり、容易にダイオード損失kを計算でき、本来のロスの無い検波出力の値、例えばアナログ値Aを容易に求めることができる。
また、上記各々120度ずれた検波出力のアナログ値A,B,Cを有する信号から、元の2個の受信アンテナに入力された電波の位相差Dを、容易に特定することができる。
FIG. 4 shows waveforms obtained by diode detection in the detectors 23-26.
4, assuming that the received wave has a waveform as shown in FIG. 4A, an ideal waveform after detection is as shown in FIG. 4B, for example, when the circuit system of the
Therefore, in an actual detector, there is a detection loss because it is detected by a diode or the like. For this reason, if the diode loss when detecting a high-frequency alternating current is k, it is synthesized, for example, by the
A = a + k B = b + k C = c + k
For example, when A = B + C, using detected actual analog values a, b, c, a + k = (b + k) + (c + k)
k = a− (b + c)
Therefore, the diode loss k can be easily calculated, and the detection output value without the original loss, for example, the analog value A can be easily obtained.
Further, the phase difference D of the radio waves input to the original two receiving antennas can be easily identified from the signals having the detected analog values A, B, and C that are shifted by 120 degrees.
図5は、電波の到来する方向を検出する方法を説明するための図である。
図5(a)は、送信アンテナ2と受信アンテナ3および4の配置関係を平面的に表示したもので、図5(a)において、Pは受信アンテナ3と受信アンテナ4の距離を表し、Dは受信アンテナ3に到来する電波と受信アンテナ4に到来する電波の位相差時間、つまり、位相差角度dを実質的に表している。
図5(b)は、送信アンテナ2と受信アンテナ3および4の配置関係を断面的に表示したもので、いま、送信アンテナ2の点をE、受信アンテナ3の点をF、受信アンテナ4の点をGとすると、E点とG点の間が受信アンテナ3から受信アンテナ4までの距離Pを表しており、位相差時間DはE点とF点の間の距離と、E点とG点の間の距離の差で実質的に表すことができる。
そこで、検波器23〜26の検波出力が供給される演算制御回路27では、電波の位相差時間Dと、電波の伝播速度と、受信アンテナ3から受信アンテナ4までの距離Pを用いて電波到来の方向即ち角度を算出する。
いま、電波到来の角度を、図5(b)に示すように、θとすると、演算制御回路27で行われる算出は、次式によって表される。
θ=tan−1(電波の秒速×D/P)
このようにして、実質的に電波の位相差、つまり到来電波の時間差を求めることによって、電波の到来する方向(角度)を求めることができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of detecting the direction of arrival of radio waves.
FIG. 5A is a plan view showing the positional relationship between the transmission antenna 2 and the
FIG. 5B is a cross-sectional view showing the positional relationship between the transmitting antenna 2 and the receiving
Therefore, the arithmetic and
Assuming that the angle of arrival of radio waves is θ as shown in FIG. 5B, the calculation performed by the
θ = tan −1 (Radio wave speed × D / P)
In this way, the direction (angle) of arrival of the radio wave can be obtained by substantially obtaining the phase difference of the radio wave, that is, the time difference of the incoming radio wave.
以上のように、この実施の形態1によれば、2個の受信アンテナによって受信した電波を分配器で複数に分配し、それぞれに異なる移相器を通してから、2つの受信電波を合成し、検波して得られる複数のアナログ値によって電波の到来する角度を検出するので、変調波を用いることなく搬送波即ち電波の位相を直接計測でき、また、長い間隔を空けたアンテナを用いることなく極短い間隔のアンテナを使用でき、しかも高精度の検出が可能である。 As described above, according to the first embodiment, the radio waves received by the two receiving antennas are divided into a plurality by the distributors, and after passing through different phase shifters, the two received radio waves are synthesized and detected. Since the angle at which the radio wave arrives is detected by a plurality of analog values obtained in this way, the phase of the carrier wave, that is, the radio wave can be directly measured without using a modulated wave, and an extremely short interval without using a long-spaced antenna The antenna can be used, and high-precision detection is possible.
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2による傾斜角度測定装置を示す構成図である。本実施の形態は、上述の実施の形態1における角度検出装置を、一例として道路に対する車両の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置に適用した場合を示すものである。
図6において、この傾斜角度測定装置は、特定の周波数パルスを生成する発信器30と、この発信器30からの周波数パルスを電波に変換して、その電波を反射する対象物例えば路面35に向けて送信する送信アンテナとして機能するホーンアンテナ31と、路面35によって反射された電波を受信する受信アンテナとして機能するホーンアンテナ32,33と、ホーンアンテナ32,33からの電波を入力して電波の位相差を検出する位相差検出手段34と、この位相差検出手段34の出力、電波の伝播速度、およびホーンアンテナ32からホーンアンテナ33までの距離に基づいて、車両の路面に対する傾斜角度を算出する角度演算手段としての演算制御回路36とを備える。なお、位相差検出手段34は、図1で説明した分配器、移相器、合成器および検出器等を含む回路構成を有するものとする。なお、ここでは位相差検出手段34からの検波出力は、一例として図1の検波器25,24,23からの検波出力のアナログ値A,B,Cの場合を、代表的に示している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing an inclination angle measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. This embodiment shows a case where the angle detection device in the first embodiment described above is applied to an inclination angle measurement device that measures the inclination angle of a vehicle with respect to a road as an example.
In FIG. 6, this tilt angle measuring device includes a
次に、動作に付いて説明する。
発信器30は、特定の例えば10GHzの周波数パルスを生成してホーンアンテナ31に供給する。ホーンアンテナ31は、発信器30から得られた周波数パルスを電波に変換して、反射物がある路面35に向けて送信する。
電波は路面35に当たり反射し、ホーンアンテナ32,33は、路面35によって反射された電波を受信し、各々それら電波に応じた周波数パルスの電気信号に変換して位相差検出手段34に供給する。位相差検出手段34では、図1で説明したように、分配器により入力された電波を分配して複数の移相器に供給し、各移相器では受信電波に対して所定の角度例えば60度進相または遅相された2つの出力を得、この得られた2つの出力を合成器で合成し、検波器で検波してその位相差をアナログ値の検波出力として得る。この位相差検出手段34からの検波出力は、演算制御回路36に供給され、演算制御回路36では、受信した電波の位相差と、その電波の伝播速度と、ホーンアンテナ32からホーンアンテナ33までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。なお、演算された傾斜角度は、例えば、ヘッドライトの光軸調整(オートレベライザ)や、サスペンションの強度制御に用いられる。
また、電波を用いた傾斜角度測定装置は、超音波のように車両の走行による風や自然風の影響を受けることなく、アンテナの開口部を、電波を透過しやすい樹脂によって覆えば、路面に対向したアンテナの開口部が平らな面になり、雪や氷、泥等の付着が少なくなり、当該付着物による影響を少なくすることができる。また、例えば、20KHzの超音波は波長17mmなのに対し、例えば10GHzの電波の波長は30mmであり、より平均化された路面の検出が可能である。
Next, the operation will be described.
The
The radio waves hit the
In addition, a tilt angle measuring device using radio waves is not affected by wind or natural winds caused by traveling of a vehicle like ultrasonic waves, and the antenna opening is covered with a resin that easily transmits radio waves. The opening of the facing antenna becomes a flat surface, and adhesion of snow, ice, mud and the like is reduced, and the influence of the attached matter can be reduced. In addition, for example, a 20 KHz ultrasonic wave has a wavelength of 17 mm, whereas a 10 GHz radio wave has a wavelength of 30 mm, and a more averaged road surface can be detected.
以上のように、この実施の形態2によれば、送信あるいは受信アンテナにホーンアンテナを用いることで、指向性を調整することができ、必要な方向に電波を集中でき、電波の強度を高め、広い範囲の電波を受信でき、感度の向上ができる。従って、微弱な電波の発信器を送信器として使用できるため、省電力になると同時に、不要な電波を出さないようにすることができる。また、高い周波数においても受信電波の位相が検出できるため、G(ギガ)帯の電波の使用も可能で、ホーンアンテナを使用すれば、小さい装置で、方位あるいは傾斜角度を検出することができる。また、計測のネックとなるのは、電波の位相であるが、本実施の形態では、いわゆる通信機のような周波数の精度が必要でなく、送信用の発信器も簡単な構成で十分な特性が得られる。 As described above, according to the second embodiment, by using a horn antenna as a transmission or reception antenna, directivity can be adjusted, radio waves can be concentrated in a necessary direction, and the radio wave intensity is increased. A wide range of radio waves can be received and sensitivity can be improved. Accordingly, since a weak radio wave transmitter can be used as a transmitter, power can be saved and unnecessary radio waves can be prevented from being emitted. Further, since the phase of the received radio wave can be detected even at a high frequency, it is possible to use a G (giga) band radio wave. If a horn antenna is used, the azimuth or the tilt angle can be detected with a small device. The measurement bottleneck is the phase of the radio wave, but this embodiment does not require frequency accuracy as in the case of a so-called communication device, and the transmitter has sufficient characteristics with a simple configuration. Is obtained.
実施の形態3.
図7および図8は、この発明の実施の形態3による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
図7では、電波を送信する送信アンテナであるホーンアンテナ31と、2個の受信アンテナであるホーンアンテナ32,33は等距離に配置し、ホーンアンテナ31の送信アンテナを中央にして直線状に配置したものである
図8では、電波を送信する送信アンテナであるホーンアンテナ31と、2個の受信アンテナであるホーンアンテナ32,33を2等辺三角形の頂点に配置したものである。
7 and 8 are configuration diagrams showing an inclination angle measuring apparatus according to
In FIG. 7, the
以上のように、この実施の形態3によれば、送信あるいは受信アンテナにホーンアンテナを用いることで、指向性を調整することができ、必要な方向に電波を集中でき、電波の強度を高め、広い範囲の電波を受信でき、感度の向上ができる。従って、微弱な電波の送信器を使用できるため、省電力になると同時に、不要な電波を出さないようにすることができる。 As described above, according to the third embodiment, by using a horn antenna as a transmission or reception antenna, directivity can be adjusted, radio waves can be concentrated in a necessary direction, and the strength of radio waves is increased. A wide range of radio waves can be received and sensitivity can be improved. Therefore, since a weak radio wave transmitter can be used, power can be saved and at the same time unnecessary radio waves can be prevented from being emitted.
実施の形態4.
図9は、この発明の実施の形態4による傾斜角度測定装置を示す構成図である。図9において、図6と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態で、送信用のホーンアンテナ31の開口部を受信用のホーンアンテナ32,33の開口部より突出し、送信用ホーンアンテナ31の指向性の影に受信用のホーンアンテナ32,33が実質的に隠れるように配置する。
このようにホーンアンテナを配置することで、送信用のホーンアンテナ31から回り込む送信電波が、受信用のホーンアンテナ32,33に直接入り難くなり、受信回路のS/N比が向上し、感度が向上する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing an inclination angle measuring apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. 9, parts corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the opening of the transmitting
By arranging the horn antenna in this way, it is difficult for the transmission radio wave that wraps around from the transmitting
以上のように、この実施の形態4によれば、電波を送信するホーンアンテナの開口部を、電波の受信用ホーンアンテナの開口部より対象物側へ突き出すことで、受信回路のS/N、感度向上することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, the S / N of the receiving circuit is obtained by projecting the opening of the horn antenna that transmits radio waves to the object side from the opening of the horn antenna for receiving radio waves. Sensitivity can be improved.
実施の形態5.
図10は、この発明の実施の形態5による傾斜角度測定装置における分配器を示す構成図である。
本実施の形態では、分配器として、図10に示すように、入力を2つの出力OUT1とOUT2に分岐する例えばウィルキンソン分配器のような、基板の回路パターン41を用いる。また、2分岐をしてから、さらに2分岐してもよく、1回路余計になるが、それぞれ均等な配分ができる。なお、多少の誤差を許容すれば、無駄な回路を作らずに3岐に分岐できる。この分配器は、勿論図1の角度検出装置にも適用可能である。
Embodiment 5 FIG.
10 is a block diagram showing a distributor in an inclination angle measuring apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 10, a
以上のように、この実施の形態5によれば、分配器として、ウィルキンソン分配器のような、基板の回路パターンを用いることで、回路構成が単純化され、低廉化が可能になる。 As described above, according to the fifth embodiment, the circuit configuration is simplified and the cost can be reduced by using the circuit pattern of the substrate such as the Wilkinson distributor as the distributor.
実施の形態6.
図11は、この発明の実施の形態6による傾斜角度測定装置における分配器とλ/6移相器を示す構成図である。
本実施の形態では、分配器として、図11に示すように、入力を2つの出力に分岐し、分岐した一方の基板の回路パターンを必要な移相量に応じて例えばλ/6だけ他方の基板の回路パターンより短くした基板の回路パターン42を用いる。この基板の回路パターン42は実質的に分配器と移相器の両方の機能を有するものである。勿論、移相器を兼ねる基板の回路パターンの長さは、必要な移相量に応じて長くあるいは短く設定できるものである。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a distributor and a λ / 6 phase shifter in an inclination angle measuring apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, as a distributor, the input is branched into two outputs, and the circuit pattern of one of the branched boards is changed by, for example, λ / 6 according to the required phase shift amount. A
以上のように、この実施の形態6によれば、回路基板において、電波の伝播する速度が空気中の速度と同じであり、基板の回路パターンを必要な移相量に応じて長くあるいは短くできるので、任意に電波を移相することができ、回路の汎用性に寄与できる。なお、この分配器および移相器も、図1の角度検出装置に適用可能である。 As described above, according to the sixth embodiment, the speed of propagation of radio waves in the circuit board is the same as the speed in the air, and the circuit pattern of the board can be lengthened or shortened according to the required phase shift amount. Therefore, it is possible to arbitrarily shift the phase of the radio wave and contribute to the versatility of the circuit. Note that this distributor and phase shifter are also applicable to the angle detection device of FIG.
実施の形態7.
図12は、この発明の実施の形態7による傾斜角度測定装置において、誘電体共振器を使用する発信器とその周辺回路を示す構成図である。
図12において、誘電体共振器50を設け、その両側にそれぞれ回路パターン51,52を配置し、回路パターン51の一端をMOS型トランジスタ53のゲート端子に接続し、回路パターン52の一端をトランジスタ53のドレイン端子に接続する。また、トランジスタ53のドレイン端子はコイル54、抵抗55を介して電源56の+側に接続し、コイル54、抵抗55の接続点をコンデンサ57を介して接地する。抵抗55およびコンデンサ57は実質的にフィルタを構成する。
また、トランジスタ53のソース端子は回路パターン58を介して回路パターン59および60の一端に接続し、その共通接続点をコイル61および抵抗62を介して接地する。そして、回路パターン60の他端をコンデンサ63、抵抗64および65を介して出力端子66に接続し、抵抗64および65の接続点を、抵抗67を介して接地する。
ここで、回路要素50〜57は発信器を構成し、回路要素58〜抵抗62は安定化回路を構成し、回路要素63〜65,67はフィルタを構成している。
ところで、当該傾斜角度測定装置において、計測のネックとなるのは、電波の位相であり、周波数の誤差をいわゆる通信機程厳しくしなくても角度の誤差は許容できる値となる。従って、周波数の精度がそこそこ確保できれば十分であり、上述の如く、簡単な構成の誘電体共振器を使用した発信器でも十分な特性が得られる。この発信器は、勿論図1の角度検出装置にも適用可能である。
FIG. 12 is a block diagram showing a transmitter using a dielectric resonator and its peripheral circuit in the tilt angle measuring apparatus according to
In FIG. 12, a
The source terminal of the transistor 53 is connected to one end of the
Here, the
By the way, in the tilt angle measuring apparatus, the measurement bottleneck is the phase of the radio wave, and the angle error becomes an acceptable value even if the frequency error is not as strict as the so-called communication device. Therefore, it is sufficient if the accuracy of the frequency can be secured to some extent, and as described above, sufficient characteristics can be obtained even with a transmitter using a dielectric resonator having a simple configuration. Of course, this transmitter can also be applied to the angle detection device of FIG.
以上のように、この実施の形態7によれば、発信器に誘電体共振器を使用することで、回路構成の簡略化、コストの低廉化が図れる。 As described above, according to the seventh embodiment, the circuit configuration can be simplified and the cost can be reduced by using the dielectric resonator as the transmitter.
実施の形態8.
図13は、この発明の実施の形態8による傾斜角度測定装置において、位相差検出手段内の検波器にPINダイオードを用いた場合を概略的に示す構成図である。
図13において、受信アンテナ70,71を設け、受信アンテナ70からの受信電波を分配器72で分配し、その1つの電波を移相器73で所定量移相する。同様に、受信アンテナ71からの受信電波を分配器74で分配し、その1つの電波を移相器75で所定量移相する。そして、合成器76において移相器73および75からの出力を合成し、PINダイオードを用いた検波器77で検波して出力端子78に検波出力としてアナログ値を出力する。なお、この検波器は、図1の角度検出装置にも適用可能である。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 13 is a block diagram schematically showing a case where a PIN diode is used as a detector in the phase difference detecting means in the tilt angle measuring apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
In FIG. 13, receiving
以上のように、この実施の形態8によれば、短距離の対象物に対する傾斜角度測定装置や、強力な電波が得られる環境において、特にGHz帯の高周波においては、接合容量の少ないPINダイオードを検波器に用いる、つまり、高周波の検波にダイオードを使用することで、簡単な回路構成で十分な検波出力を得ることができ、回路構成の簡略化、コストの低廉化に寄与できる。 As described above, according to the eighth embodiment, an inclination angle measuring device for a short-distance object or a PIN diode having a small junction capacitance is used in an environment where a strong radio wave is obtained, particularly at a high frequency in the GHz band. By using a diode for a detector, that is, using a diode for high-frequency detection, a sufficient detection output can be obtained with a simple circuit configuration, which can contribute to simplification of the circuit configuration and cost reduction.
実施の形態9.
図14は、この発明の実施の形態9による傾斜角度測定装置を示す構成図である。図14において、図6と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
通常、対象物で反射し、返ってくる電波が弱ければ、検波した後のアナログ値が小さくなるため、検出精度が悪化することがある。常に同レベルの受信電波が得られれば、安定した精度の傾斜角度が検出でき、対象物までの距離が離れ、あるいは、電波が反射し難い物質によって構成されているような受信電波が弱くなるところでは、送信電波を強くして、受信電波の強度が同じになるように送信器即ち発信器の制御を行う必要がある。
そこで、本実施の形態では、上述のように傾斜角度を演算すると共に、位相差検出手段34への入力を一定にするように発信器30の出力レベルを制御する機能を有する角度演算手段としての演算制御回路37を位相差検出手段34と発信器30の間に設け、ホーンアンテナ32および33からの受信電波の強度が常に同じになるように、つまり、位相差検出手段34への入力が常に一定になるように、演算制御回路37により発信器30の出力レベルを制御する。
なお、位相差検出手段34への入力を一定にするように発信器30の出力レベルを制御する演算制御回路37の機能は、図1の角度検出装置にも適用可能であり、その場合、演算制御回路27で分配器5,8への入力を一定にするように発信器1の出力レベルを制御するようにすればよい。
Embodiment 9 FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing an inclination angle measuring apparatus according to Embodiment 9 of the present invention. 14, parts corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Normally, if the radio wave reflected and returned from the object is weak, the analog value after detection becomes small, and the detection accuracy may deteriorate. If a received radio wave of the same level is always obtained, a tilt angle with a stable accuracy can be detected, the distance to the object is far away, or the received radio wave that is composed of a substance that is difficult to reflect is weak. Needs to control the transmitter, that is, the transmitter so that the intensity of the received radio wave is the same and the intensity of the received radio wave is the same.
Therefore, in the present embodiment, as the angle calculation means having the function of calculating the tilt angle as described above and controlling the output level of the
Note that the function of the
以上のように、この実施の形態9によれば、位相差検出手段への入力を一定にするように発信器の出力レベルを制御する、つまり、送信器のレベルを可変にして、受信電波を同じレベルに制御することで、常に同レベルの受信電波が得られ、安定した精度の傾斜角度の測定が可能になる。 As described above, according to the ninth embodiment, the output level of the transmitter is controlled so as to make the input to the phase difference detecting means constant, that is, the level of the transmitter is made variable to reduce the received radio wave. By controlling to the same level, it is possible to always obtain the received radio wave at the same level, and to measure the tilt angle with stable accuracy.
実施の形態10.
図15は、この発明の実施の形態10による傾斜角度測定装置を示す構成図である。図15において、図6と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
上記実施の形態9で説明したように、対象物から反射して返ってくる電波が弱ければ、検出精度が悪化し、電波が弱いところでは、検波するダイオードの影響が大きいため、検波する前に、十分な入力を得て且つ検波出力が一定な値になるように制御する必要がある。
そこで、本実施の形態では、受信アンテナであるホーンアンテナ32,33と位相差検出手段34の入力側の間に、それぞれ位相差検出手段34への入力を一定にする増幅率の可変な増幅器38,39を設けると共に、上述のように傾斜角度を演算し、且つ増幅器38,39の増幅率を制御する機能を有する演算制御回路40を位相差検出手段34の出力側に設け、位相差検出手段34からの検波出力のレベルに応じて演算制御回路38により増幅器38,39の増幅率を制御して位相差検出手段34への入力を一定にするいわゆるAGC回路を構成し、結果として位相差検出手段34からの検波出力の値が常に一定な値になるように制御する。
また、この場合も、位相差検出手段34への入力を一定にする演算制御回路40の機能は、図1の角度検出装置にも適用可能であり、その場合、受信アンテナ3,4と分配器5,8の間に、それぞれ分配器5,8への入力を一定にする増幅率の可変な増幅器を設け、各増幅器の増幅率を演算制御回路27で分配器5,8への入力を一定にするように制御するようにすればよい。
FIG. 15 is a block diagram showing an inclination angle measuring apparatus according to
As described in the ninth embodiment, if the radio wave reflected and returned from the object is weak, the detection accuracy deteriorates. Where the radio wave is weak, the influence of the diode to be detected is large. Therefore, it is necessary to control so that a sufficient input is obtained and the detection output becomes a constant value.
Therefore, in the present embodiment, the
Also in this case, the function of the
以上のように、この実施の形態10によれば、検波する前に、位相差検出手段に対して十分な入力を得て且つ検波出力が一定な値になるように制御することで、精度の高い傾斜角度の測定が可能になる。
また、上記の各実施例における傾斜角度検出装置を車両に応用すれば、道路に対する車両の傾斜角度を測定でき、ヘッドライトの光軸システムが容易に構成できる。
As described above, according to the tenth embodiment, before detection, sufficient input to the phase difference detection means is obtained and control is performed so that the detection output becomes a constant value. A high tilt angle can be measured.
Further, if the tilt angle detection device in each of the above embodiments is applied to a vehicle, the tilt angle of the vehicle with respect to the road can be measured, and the optical axis system of the headlight can be easily configured.
1 発信器、2 送信アンテナ、3,4 受信アンテナ、5,6,7,8,9,10 分配器、11,12,13,14 移相器、19,20,21,22 合成器、23,24,25,26 検波器、27 演算制御回路、30 発信器、31 ホーンアンテナ(送信アンテナ)、32,33 ホーンアンテナ(受信アンテナ)、34 位相差検出手段、35 路面、36,37,40 演算制御回路(角度演算手段)、38,39 増幅器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmitter, 2 Transmitting antenna, 3,4 Receiving antenna, 5, 6, 7, 8, 9, 10 Divider, 11, 12, 13, 14 Phase shifter, 19, 20, 21, 22 Synthesizer, 23 , 24, 25, 26 Detector, 27 Operation control circuit, 30 Transmitter, 31 Horn antenna (transmitting antenna), 32, 33 Horn antenna (receiving antenna), 34 Phase difference detecting means, 35 Road surface, 36, 37, 40 Calculation control circuit (angle calculation means), 38, 39 Amplifier.
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