JP2011058836A - 無線センサ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この無線センサ装置は、送信周波数が所定周期で連続的に増加及び減少するように周波数拡散された高周波送信信号を生成してアンテナと15から放射すると共に、対象物からの反射波を受信して周波数拡散された高周波受信信号をアンテナ15出力する。ミキサ回路16に高周波送信信号と、それに対する高周波受信信号とを入力し、ミキサ回路16が双方の周波数が一致したところで位相検波器として動作してDCビート信号を出力するので、そのDCビート信号をローパスフィルタ17で抽出し、DCビート信号の変動から対象物Mの動きを検出する。
【選択図】図1
Description
DC成分抽出回路で抽出された前記DCビート信号に含まれた残留位相情報には無線センサ装置から対象物との間を往復する信号の往復遅延(往復距離)に関する情報が含まれているので、DCビート信号から対象物までの距離を検出することができる。
DC成分抽出回路で抽出された前記DCビート信号に含まれた残留位相情報には無線センサ装置から対象物との間を往復する信号の往復遅延(往復距離)に関する情報が含まれ、対象物が移動すれば残留位相が変化するので、DCビート信号が変動すれば対象物が動いていると判断することができる。
図1は本実施の形態に係る無線センサ装置の機能ブロック図である。
本実施の形態に係る無線センサ装置は、使用周波数帯(例えば、2.4GHz)を中心とした周波数レンジ内で所定周期(例えば、2μs)にて周波数を連続的に変化させて周波数拡散した高周波送信信号を生成する送信信号生成手段10を備える。送信信号生成手段10は、周波数制御回路11及びRF発振器12で構成される。周波数制御回路11は、高周波送信信号の周波数変化に対応して三角波状に電圧変化を繰り返す制御電圧信号を生成する。RF発振器12は、周波数制御回路11から供給される制御電圧信号によって発振周波数が制御され、発振信号出力として周波数が三角波状に変化して周波数拡散された高周波送信信号を出力する。RF発振器12の出力端子にバッファアンプ13、バンドパスフィルタ14が直列に接続されている。バッファアンプ13は、RF発振器12から出力される高周波送信信号を放射可能なレベルまで増幅する。バンドパスフィルタ14は、RF発振器12から出力される高周波送信信号の周波数変化範囲(三角波状に変化する範囲)を通過帯域として設定される。送受信アンテナ15は、送信側から入力する送信信号を無線波として大気中に放射する。バンドパスフィルタ14の出力端子はアンテナ15の給電部に接続される。バンドパスフィルタ14はアンテナ15の給電部に対して方向性結合器を介して接続しても良いし、直接接続しても良い。アンテナ15は、周波数が三角波形状に変化する高周波送信信号を放射する。アンテナ15は、高周波送信信号の放射方向を任意の方向(対象物が存在する検出エリア)に向けられる指向性アンテナを用いることができるが、仕様(用途、精度)によっては無指向性アンテナであっても良い。また、本実施の形態では、アンテナ15で送信アンテナと受信アンテナを共用するが、送信アンテナと受信アンテナを別々に設けても良い。
なお、送信側及び受信側の構成要素で電力を必要とする構成要素(11,12,13,18,19)には電源回路20から、電源供給されている。
周波数制御回路11からRF発振器12の共振回路部12aに三角波の制御電圧信号が印加される。共振回路部12aは三角波の制御電圧信号に対応してバラクタダイオード21の容量が三角波状に変化する。12aと12bで構成された発振回路部が生成したRF共振周波数が三角波に変調され、三角波FM変調RF信号が生成される。このようにして生成された三角波FM変調RF信号が、バッファアンプ13で増幅され、バンドパスフィルタ14を通過してアンテナ15から高周波送信信号として放射される。
11 周波数制御回路
12 RF発振器
12a 共振回路部
12b 発振回路部
13 バッファアンプ
14 バンドパスフィルタ
15 アンテナ
16 ミキサ回路
17 ローパスフィルタ
18 低周波増幅回路
19 後段信号処理回路
20 電源回路
Claims (10)
- 送信周波数が所定周期で連続的に増加及び減少するように周波数拡散された高周波送信信号を生成する送信信号生成手段と、
前記送信信号生成手段で生成された高周波送信信号を放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナから放射された高周波送信信号を受けた対象物からの反射波を受信して周波数拡散された高周波受信信号を出力する受信アンテナと、
前記送信アンテナへ入力した前記高周波送信信号の一部が第1の周波数拡散高周波信号として入力すると共に、前記受信アンテナから出力された前記高周波受信信号が第2の周波数拡散高周波信号として入力し、前記第1の周波数拡散高周波信号と前記第2の周波数拡散高周波信号の周波数が一致したところで位相検波器として動作してDCビート信号を出力するミキサ回路と、
前記ミキサ回路の出力信号から前記DCビート信号を抽出するDC成分抽出回路と、
を具備したことを特徴とする無線センサ装置。 - 前記DC成分抽出回路で抽出された前記DCビート信号に基づいて前記対象物までの距離を検出することを特徴とする請求項1記載の無線センサ装置。
- 前記DC成分抽出回路で抽出された前記DCビート信号の変動に基づいて前記対象物の動きを検出することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の無線センサ装置。
- 前記送信信号生成手段は、前記高周波送信信号の周波数が、直線的に増加及び減少して三角波形状の変化を繰り返すことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線センサ装置。
- 前記送信信号生成手段は、前記高周波送信信号の周波数が、曲線状に増加及び減少を繰り返すことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線センサ装置。
- 前記送信信号生成手段は、所要の高周波送信信号と同一周期で電圧が増加及び減少を繰り返す電圧制御信号を生成する周波数拡散制御回路と、前記周波数拡散制御回路から出力された電圧制御信号が印加され当該電圧制御信号に応じて発振周波数が変化する発振回路と、を具備したことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の無線センサ装置。
- 前記発振回路は、印加電圧に応じて容量が変化し変化後の容量で発振周波数が決まる可変容量素子を有し、前記可変容量素子に前記電圧制御信号を印加して発振周波数を変化させることを特徴とする請求項6記載の無線センサ装置。
- 前記発振回路は、発振素子としてトランジスタを有し、前記トランジスタのベースに前記電圧制御信号を印加して発振周波数を変化させることを特徴とする請求項6記載の無線センサ装置。
- 前記送信アンテナと前記受信アンテナとを1つのアンテナで共用したことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の無線センサ装置。
- 前記高周波送信信号は、2400MHz〜2483.5MHzの中の周波数であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の無線センサ装置。
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