JP2015081812A - 無線センサ入力回路 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物との距離の差による検波電圧の電圧値変動を抑制し、近距離から遠距離までの対象物からの情報を正確に取得できるようにするための無線センサ入力回路を提供する。
【解決手段】時定数回路部９を有して検波回路５０から出力される検波電圧Ｖｄｅｔを平滑する平滑回路１０と、平滑回路１０と後段の回路とを結合する結合回路２０と、を備えた無線センサ入力回路１００であって、平滑回路１０が第１電界効果トランジスタ１と第２電界効果トランジスタ２とを有し、検波電圧Ｖｄｅｔの大きさに対応して第１電界効果トランジスタ１及び第２電界効果トランジスタ２をオン又はオフとし、検波電圧Ｖｄｅｔの電圧値変動による結合回路２０からの出力信号Ｖｏｕｔの出力電圧値変動を抑制できるよう、平滑回路１０の時定数及び結合回路２０の結合係数を選択可能とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線センサ入力回路、特に電波を用いて対象物の動き又は対象物までの距離を検出するための無線センサ装置に使用される無線センサ入力回路に関わる。

従来、信号発生回路から出力される高周波送信信号をアンテナに供給し、電波を放射して対象物からの反射波を受信し、受信信号を分析して対象物の動き又は対象物までの距離を検出する無線センサ装置がある。物体に電波を当てると反射波の周波数が放射電波の周波数から僅かにずれる原理を利用したもので、そのずれの大きさから物体の動き又は速度を測定できる。また、反射波の遅延量（位相変化）から対象物までの距離を測定できる。このような無線センサ装置には、受信した信号のレベルに応じた電圧を出力するための検波回路を含んだ無線センサ入力回路が設けられている。そして、無線センサ入力回路の後段に低周波増幅回路が接続されており、低周波増幅回路で増幅された受信信号は、その後段に設けられた後段信号処理回路によって分析される。

このような無線センサ装置として、特許文献１に記載された発明が開示されている。特許文献１に記載された無線センサ装置９００を図７に示す。

この無線センサ装置９００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９１５から放射すると共に、対象物Ｍからの反射波をアンテナ９１５で受信する。ミキサ回路９１６に高周波送信信号と対象物Ｍからの反射波とが入力され、ミキサ回路９１６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ビート信号を出力し、そのＤＣビート信号をローパスフィルタ９１７で抽出する。その後、ＤＣビート信号を低周波増幅回路９１８で増幅し、後段信号処理回路９１９においてＤＣビート信号の変動を分析し対象物Ｍの動きを検出する。

特開２０１１−０５８８３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された無線センサ装置９００には、以下のような問題があった。対象物Ｍとの距離は近距離から遠距離までが想定されるが、対象物Ｍとの距離が変化することによってミキサ回路９１６で得られる検波電圧の電圧値には大きな変動が生じてしまうという問題があった。

検波電圧の電圧値、即ちアンテナ９１５で受信される対象物Ｍからの反射波のレベルは、距離が近くなるにつれて大きくなっていくが、その値は対象物Ｍとの距離が変化することによって大きく波を打って変動する。特に、対象物Ｍからの反射波のレベルが大きければ大きいほど、その変動の幅も大きい。即ち、検波電圧の変動の大きさは検波電圧の大きさに比例する。しかし、無線センサ装置９００には対象物Ｍからの反射波の信号電圧変動を抑制するための回路が存在していなかった。そのため、検波電圧の電圧値が、大きく波を打って変動することを抑制できず、後段信号処理回路９１９において精度の高い処理を行うことが困難となっていた。また、検波電圧が大きい時に、無線センサ入力回路からの出力信号の電圧が後段の回路の制限入力電圧以上の電圧になる可能性があった。その結果、対象物Ｍからの情報を正確に取得できていなかった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、対象物との距離の差による検波電圧の電圧値変動を抑制し、近距離から遠距離までの対象物からの情報を正確に取得できるようにするための無線センサ入力回路を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明の無線センサ入力回路は、時定数回路部を含み検波回路から出力される検波電圧を平滑する平滑回路と、前記平滑回路と後段の回路とを結合する結合回路と、を備えた無線センサ入力回路であって、前記平滑回路が第１電界効果トランジスタと第２電界効果トランジスタとを有し、前記検波電圧の大きさに対応して前記第１電界効果トランジスタ及び前記第２電界効果トランジスタをオン又はオフとし、前記検波電圧の電圧値変動による前記結合回路からの出力信号の出力電圧値変動を抑制できるよう、前記平滑回路の時定数及び前記結合回路の結合係数を選択可能としたという特徴を有する。

このように構成された無線センサ入力回路は、検波電圧の大きさに対応して平滑回路の時定数を選択可能としたので、時定数を適切な値に設定することによって検波電圧の変動を抑制することができる。その結果、無線センサ入力回路から後段の回路への出力信号の出力電圧値変動を小さく抑えることができる。また、検波電圧の大きさに対応して結合回路の結合係数を選択可能としたので、検波電圧に対する減衰量を調整することができる。従って、無線センサ入力回路からの出力信号の出力電圧を後段の回路の制限入力電圧内に抑制することができる。その結果、対象物との距離の差による検波電圧の電圧値変動を抑制し、近距離から遠距離までの対象物からの情報を正確に取得できるようにするための無線センサ入力回路を提供することができる。

また、上記の構成における本発明の無線センサ入力回路は、前記時定数回路部に第１抵抗と第１キャパシタと第２キャパシタとを有すると共に、前記結合回路に第２抵抗と第３抵抗とを有し、前記第１キャパシタのキャパシタンスを前記第２キャパシタのキャパシタンスより小さく設定し、前記第１抵抗の抵抗値を前記第２抵抗の抵抗値と前記第３抵抗の抵抗値との和の抵抗値より大きく設定し、前記検波電圧が所定値より小さい時に、前記第１電界効果トランジスタをオンとし、前記第２電界効果トランジスタをオフとすることによって、時定数を前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの並列接続回路のキャパシタンスと前記第１抵抗の抵抗値とによる時定数とすると共に、結合係数を前記第１抵抗と前記第２抵抗との並列接続回路の抵抗値による結合係数とし、前記検波電圧が所定値より大きい時に、前記第１電界効果トランジスタをオフとし、前記第２電界効果トランジスタをオンとすることによって、時定数を前記第１キャパシタのキャパシタンスと前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗との直列接続回路の抵抗値とによる時定数とすると共に、結合係数を前記第２抵抗のみの抵抗値による結合係数としたという特徴を有する。

このように構成された無線センサ入力回路は、検波電圧が小さい時に時定数を第１キャパシタと第２キャパシタとの並列接続回路のキャパシタンスによる時定数とし、検波電圧が大きい時に時定数を第１キャパシタのみのキャパシタンスによる時定数とした。また、第１キャパシタのキャパシタンスを第２キャパシタのキャパシタンスより小さくした。そのため、検波電圧が小さい時に時定数を大きくし、検波電圧が大きい時に時定数を小さくできるので、対象物との距離の差による検波電圧の電圧値変動を容易に抑制することができる。また、検波電圧が小さい時に、結合係数を第２抵抗と第３抵抗との並列接続回路の抵抗値による結合係数とし、検波電圧が大きい時に、結合係数を第２抵抗のみの抵抗値による結合係数とした。そのため、検波電圧が小さい時に結合係数を大きくし、検波電圧が大きい時に結合係数を小さくできるので、無線センサ入力回路からの出力信号のレベルを後段の回路の制限入力電圧以下にすることが容易にできる。

また、上記の構成における本発明の無線センサ入力回路において、前記平滑回路は、前記第２電界効果トランジスタのドレインが第４抵抗を介して電源端子に接続されていると共に、前記第２電界効果トランジスタのソースがグランドに接続され、前記第１電界効果トランジスタのドレインが入力端に接続されて、前記第１電界効果トランジスタのソースが前記第２電界効果トランジスタのゲートに接続されていると共に、前記第１電界効果トランジスタのゲートが前記第２電界効果トランジスタのドレインに接続されており、前記時定数回路部は、前記第１キャパシタが前記第１電界効果トランジスタのドレインとグランド間に接続されていると共に、前記第１抵抗と前記第２キャパシタとが前記第１電界効果トランジスタのソースと前記第２電界効果トランジスタのゲートとの接続点とグランド間に接続され、前記結合回路は、前記第２抵抗の一端が前記第１電界効果トランジスタのドレインに接続され、前記第３抵抗の一端が前記第１電界効果トランジスタのソースと前記第２電界効果トランジスタのゲートとの接続点に接続され、前記第２抵抗の他端と前記第３抵抗の他端とが接続されて出力端に接続されているという特徴を有する。

このように構成された無線センサ入力回路は、少ない回路素子数で時定数及び結合係数を選択可能な平滑回路及び結合回路を構成させることができる。

本発明の無線センサ入力回路は、検波電圧の大きさに対応して平滑回路の時定数を選択可能としたので、時定数を適切な値に設定することによって検波電圧の変動を抑制することができる。その結果、無線センサ入力回路から後段の回路への出力信号の出力電圧値変動を小さく抑えることができる。また、検波電圧の大きさに対応して結合回路の結合係数を選択可能としたので、検波電圧に対する減衰量を調整することができる。従って、無線センサ入力回路からの出力信号の出力電圧を後段の回路の制限入力電圧内に抑制することができる。その結果、対象物との距離の差による検波電圧の電圧値変動を抑制し、近距離から遠距離までの対象物からの情報を正確に取得できるようにするための無線センサ入力回路を提供することができる。

本発明の実施形態に係る無線センサ入力回路を有する無線センサ装置の構成を示すブロック図である。 無線センサ入力回路の構成を示す回路図である。 無線センサ入力回路の原理を示す等価回路図である。 無線センサ入力回路の初期状態及び第１モードを示す等価回路図である。 無線センサ入力回路の第２モードを示す等価回路図である。 第１モード及び第２モードの簡略化した等価回路図である。 従来例に係る無線センサ装置の構成を示すブロック図である。

[実施形態]
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る無線センサ入力回路１００を有する無線センサ装置１５０の構成を示すブロック図である。無線センサ装置１５０は、送信信号生成回路６０と、送受信アンテナ９０と、本発明の実施形態に係る無線センサ入力回路１００と、低周波増幅回路７０と、後段信号処理回路８０とから構成されている。無線センサ入力回路１００には、検波回路５０と、平滑回路１０と、結合回路２０とを含む。

無線センサ装置１５０は、例えば、一人住まいの高齢者など単独で生活を営む人の日々の生活状態や健康状態の異常などを検出し、総合的な身体状態を監視する安否監視装置（図示せず）等に用いることができる。図１に示す対象物９１の動きとしては、高齢者等の人が家の中を移動する時の動作は勿論、人の呼吸や心拍等の生体情報も含まれる。

送信信号生成回路６０は、高周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）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。図１に示すように、送信信号生成回路６０には送受信アンテナ９０が接続されていて、送信信号生成回路６０から伝送された高周波送信信号は、送受信アンテナ９０から大気中に放射される。本実施形態では、送受信アンテナ９０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。放射された高周波送信信号は対象物９１に達してそこで反射され、その後、対象物９１からの反射波が送受信アンテナ９０で受信される。無線センサ入力回路１００内の検波回路５０には、送信信号生成回路６０から伝送された高周波送信信号と送受信アンテナ９０で受信された対象物９１からの反射波が入力され、検波回路５０において反射波が検波される。

無線センサ入力回路１００は、回路内で低周波成分（例えば１００Ｈｚ以下）を取り出すように通過帯域特性を設定することで、ＤＣ抽出回路として機能させている。高周波送信信号と反射波の周波数が異なっている間は、周波数変換されて種々の周波数（高周波及び中間周波数）の信号が出力されるが、これらの信号は抑制されて、後段の回路に出力されない。そして、高周波送信信号と反射波の周波数が一致している時には、検波回路５０から出力されるＤＣビートを平滑回路１０で取り出す。結合回路２０は、平滑回路１０と後段の回路とを整合させ結合させるために設けられている。

無線センサ入力回路１００の後段には低周波増幅回路７０が接続されている。低周波増幅回路７０では、無線センサ入力回路１００で抽出されたＤＣビートを後段の回路で処理可能な電圧値に増幅する。その後段の後段信号処理回路８０は、ＣＰＵ、メモリ及びＣＰＵで実行されるプログラム等で構成され、無線センサ入力回路１００から出力される低周波成分（ＤＣ成分を含む）を分析して対象物９１の動き、対象物９１までの距離を検出する機能を備える。本発明は、無線センサ装置１５０内の無線センサ入力回路１００に関する。

次に、無線センサ入力回路１００の構成について図２を用いて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る無線センサ入力回路１００の構成を示す回路図である。無線センサ入力回路１００は、検波回路５０と平滑回路１０と結合回路２０とから構成されている。尚、検波回路５０は公知の技術による回路であるため、詳細な説明を省略する。検波回路５０から出力された検波電圧Ｖｄｅｔが平滑回路１０の入力端３１に入力され、平滑回路１０で平滑された後、結合回路２０に出力される。平滑回路１０は、第１電界効果トランジスタ１と第２電界効果トランジスタ２と第４抵抗１４と、平滑回路１０の時定数を決定するための素子を有する時定数回路部９とで構成されている。時定数回路部９は、第１抵抗１１と第１キャパシタ２１と第２キャパシタ２２とを有している。また、結合回路２０は、第２抵抗１２と第３抵抗１３と第３キャパシタ２３とを有し、無線センサ入力回路１００と後段回路との間の結合係数を決定する回路であり、無線センサ入力回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔを後段回路に出力する。尚、今後、第１電界効果トランジスタ１をＦＥＴ１と表し、第２電界効果トランジスタ２をＦＥＴ２と表す。

図２に示すように、平滑回路１０は、ＦＥＴ２のドレインＤ２が第４抵抗１４を介して電源端子３３に接続されていると共に、ＦＥＴ２のソースＳ２がグランドに接続されている。また、ＦＥＴ１のドレインＤ１が入力端３１に接続されて、ＦＥＴ１のソースＳ１がＦＥＴ２のゲートＧ２に接続されていると共に、ＦＥＴ１のゲートＧ１がＦＥＴ２のドレインＤ２に接続されている。また、ＦＥＴ１のドレインＤ１とグランド間及びＦＥＴ１のソースＳ１とグランド間に時定数回路部９が接続されている。尚、電源端子３３には電源電圧Ｖｃｃが供給されている。

時定数回路部９では、第１キャパシタ２１がＦＥＴ１のドレインＤ１とグランド間に接続されていると共に、第１抵抗１１と第２キャパシタ２２との並列接続回路がＦＥＴ１のソースＳ１とグランド間に接続されている。第１キャパシタ２１のキャパシタンスＣ１は第２キャパシタ２２のキャパシタンスＣ２より小さく設定される。例えば、キャパシタンスＣ１はキャパシタンスＣ２に対し１／１０以下に設定される。また、第１抵抗１１の抵抗値Ｒ１は、結合回路２０内の第２抵抗１２の抵抗値Ｒ２と第３抵抗１３の抵抗値Ｒ３との和の抵抗値（Ｒ２＋Ｒ３）より大きく設定される。例えば、抵抗値Ｒ１は抵抗値（Ｒ２＋Ｒ３）に対し１０倍以上に設定される。

結合回路２０は、第２抵抗１２の一端がＦＥＴ１のドレインＤ１に接続され、第３抵抗１３の一端がＦＥＴ１のソースＳ１とＦＥＴ２のゲートＧ２との接続点に接続されている。また、第２抵抗１２の他端と第３抵抗１３の他端とが接続されて、出力端３２に第３キャパシタ２３を介して接続されている。尚、無線センサ入力回路１００では、抵抗値Ｒ２と抵抗値Ｒ３とは同一の抵抗値に設定されている。

次に、無線センサ入力回路１００における、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２を動作させた時の接続関係について図３乃至図６を用いて説明する。図３は、無線センサ入力回路１００の原理を示すための等価回路図である。図４は、無線センサ入力回路１００において、初期状態、及び検波回路５０からの検波電圧Ｖｄｅｔが所定値未満の時のモード（第１モード）における無線センサ入力回路１００の状態を示す等価回路図である。また、図５は、無線センサ入力回路１００において、検波回路５０からの検波電圧Ｖｄｅｔが所定値以上の時のモード（第２モード）における無線センサ入力回路１００の状態を示す等価回路図である。そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１モード及び第２モードの等価回路図を更に簡略化した等価回路図である。尚、上記検波電圧Ｖｄｅｔの所定値は、ＦＥＴ２の閾値電圧ＶＧＳ２と同一の電圧値に設定されている。

図３に示すように、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、それぞれ、第１スイッチ素子ＳＷ１及び第２スイッチ素子ＳＷ２として表すことができる。ＦＥＴ１である第１スイッチ素子ＳＷ１は、第１キャパシタ２１のホット側の一端と、第２キャパシタ２２と第１抵抗１１とのホット側の接続点との間に接続されており、ＦＥＴ１のゲートＧ１の電圧値即ちＦＥＴ２のドレインＤ２の電圧値によって制御される。また、ＦＥＴ２である第２スイッチ素子ＳＷ２は、第４抵抗１４の一端とグランド間に接続されており、ＦＥＴ２のゲートＧ２の電圧値即ちＦＥＴ１のソースＳ１の電圧値によって制御される。

無線センサ入力回路１００において、入力端３１に電圧が入力されていない時、即ち初期状態においては、ＦＥＴ２のゲートＧ２の電圧値は０Ｖである。従って、ＦＥＴ２のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ２が、ＦＥＴ２の閾値電圧ＶＧＳ２未満であるため、図４に示すように第２スイッチ素子ＳＷ２はオフである。そのため、ＦＥＴ２のドレインＤ２の電圧値即ちＦＥＴ１のゲートＧ１の電圧値は電源電圧Ｖｃｃとなる。その結果、ＦＥＴ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１がＦＥＴ１の閾値電圧ＶＧＳ１以上となるため、第１スイッチ素子ＳＷ１はオンとなる。

この初期状態の後に検波回路５０から検波電圧Ｖｄｅｔが出力され、検波電圧Ｖｄｅｔが所定値未満である時（第１モード）においても、ＦＥＴ２のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ２はＦＥＴ２の閾値電圧ＶＧＳ２未満のままである。そのため、図４に示すように第２スイッチ素子ＳＷ２はオフである。従って、ＦＥＴ２のドレインＤ２の電圧値即ちＦＥＴ１のゲートＧ１の電圧値は電源電圧Ｖｃｃとなる。その結果、ＦＥＴ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１がＦＥＴ１の閾値電圧ＶＧＳ１以上であるため、第１スイッチ素子ＳＷ１はオンとなったままである。

その時の無線センサ入力回路１００を図６（ａ）の等価回路図で示す。図４及び図６（ａ）に示すように、第１スイッチ素子ＳＷ１がオンであるため、第１キャパシタ２１と第２キャパシタ２２と第１抵抗１１とが並列に接続される。従って、第１キャパシタ２１と第２キャパシタ２２と第１抵抗１１との並列接続回路が、入力端３１とグランド間に接続されることになる。また、同じく、第１スイッチ素子ＳＷ１がオンであるため、第２抵抗１２と第３抵抗１３とが並列に接続される。そして、この第２抵抗１２と第３抵抗１３との並列接続回路が、第３キャパシタ２３を介して入力端３１と出力端３２との間に接続されることになる。

次に、検波回路５０からの検波電圧Ｖｄｅｔが所定値未満である第１モードから、検波電圧Ｖｄｅｔが所定値以上である第２モードとなった場合の無線センサ入力回路１００の状態を図５に示す。第１モードの状態から第２モードの状態、即ち検波電圧Ｖｄｅｔが所定値（ＦＥＴ２の閾値電圧ＶＧＳ２と同一の電圧値）以上となった場合、図５に示すようにＦＥＴ２のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ２がＦＥＴ２の閾値電圧ＶＧＳ２以上となる。そのため、ＦＥＴ２である第２スイッチ素子ＳＷ２がオンとなる。そして、そのことによってＦＥＴ２のドレインＤ２の電圧値、即ちＦＥＴ１のゲートＧ１の電圧値はグランド電圧となる。その結果、ＦＥＴ１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ１がＦＥＴ１の閾値電圧ＶＧＳ１未満となるため、ＦＥＴ１である第１スイッチ素子ＳＷ１はオフとなる。

その結果、無線センサ入力回路１００は、図６（ｂ）の等価回路図で示すことができる。図５に示すように、第１スイッチ素子ＳＷ１がオフであるため、第１キャパシタ２１だけが入力端３１とグランド間に並列接続されることになる。また、同じく、第１スイッチ素子ＳＷ１がオフであるため、第２キャパシタ２２と第１抵抗１１との並列接続回路は、図６（ｂ）に示すように、入力端３１には接続されず、第３抵抗１３の一端とグランド間に接続されることになる。従って、第２キャパシタ２２と第１抵抗１１との並列接続回路と第３抵抗１３とによるローパスフィルタが形成されることになる。また、第２抵抗１２は、その一端が入力端３１に接続され、他端が第３キャパシタ２３を介して出力端３２に接続される。そして、第２抵抗１２と第３キャパシタ２３との接続点とグランド間に、第２キャパシタ２２と第１抵抗１１との並列接続回路と第３抵抗１３とによるローパスフィルタが接続されることになる。

次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて、第１モード及び第２モードにおける無線センサ入力回路１００の動作について説明する。

まず、平滑回路１０における時定数の設定方法について説明する。図６（ａ）に示すように、第１モードにおける時定数回路部９は、第１キャパシタ２１と第２キャパシタ２２と第１抵抗１１との並列接続回路で構成される。そのため、時定数回路部９の時定数決定のためのキャパシタンスＣは、Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２、時定数決定のための抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｒ１となる。即ち、時定数τ１を、第１キャパシタ２１と第２キャパシタ２２との並列接続回路のキャパシタンスと第１抵抗１１の抵抗値Ｒ１とによる時定数とすることになる。従って、第１モードにおける時定数τ１は、τ１＝Ｃ＊Ｒ＝（Ｃ１＋Ｃ２）＊Ｒ１で表される。

一方、図６（ｂ）に示すように、第２モードにおける時定数回路部９は、キャパシタンスＣ１と第２抵抗１２と第３抵抗１３と第１抵抗１１と第２キャパシタ２２とで構成される。即ち、第２モードにおける時定数回路部９は、元々結合回路２０の構成素子であった第２抵抗１２と第３抵抗１３とを含むことになる。前述したように、抵抗値Ｒ２と抵抗値Ｒ３との和の抵抗値（Ｒ２＋Ｒ３）は、抵抗値Ｒ１に対し１／１０以下に設定されている。従って、第２モードにおける時定数回路部９では、第２キャパシタ２２が比較的抵抗値の小さな第２抵抗１２及び第３抵抗１３に直列接続されることになるため、第２モードでは第１キャパシタ２１が支配的になる。言い換えれば、第２モードでは、第２キャパシタ２２を削除して考えることができる。従って、第２モードにおける時定数回路部９の時定数決定のためのキャパシタンスＣは、Ｃ≒Ｃ１となる。また、時定数決定のための抵抗値Ｒは、第１抵抗１１と第２抵抗１２と第３抵抗１３との直列接続回路の抵抗値即ち、Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３となる。その結果、第２モードにおける時定数τ２は、τ２＝Ｃ＊Ｒ＝Ｃ１＊（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）で表される。

上述のように、第１モードにおける時定数τ１は、τ１＝（Ｃ１＋Ｃ２）＊Ｒ１で表され、第２モードにおける時定数τ２は、τ２＝Ｃ１＊（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）で表される。前述したように、抵抗値Ｒ２と抵抗値Ｒ３との和の抵抗値（Ｒ２＋Ｒ３）は、抵抗値Ｒ１に対し１／１０以下に設定されているため、抵抗値（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）は、抵抗値Ｒ１に対し大きくても１．１倍である。抵抗値としては、例えばＲ１＝１２０ＫΩ、Ｒ２＝Ｒ３＝５ＫΩである。一方、キャパシタンスＣ１はキャパシタンスＣ２に対し１／１０以下に設定されているため、キャパシタンス（Ｃ１＋Ｃ２）は、キャパシタンスＣ１に対して小さくても１１倍である。キャパシタンスとしては、例えばＣ１＝０．０１μＦ、Ｃ２＝０．４７μＦである。従って、第１モードにおける時定数τ１は、第２モードにおける時定数τ２に対して１０倍以上になる。即ち第１モードにおいては時定数τ１が大きくなり、第２モードにおいては時定数τ２が小さくなる。このように、検波電圧Ｖｄｅｔが小さい時に時定数τ１を大きくし、検波電圧Ｖｄｅｔが大きい時に時定数τ２を小さくすることができる。

その結果、検波電圧Ｖｄｅｔが大きい場合、時定数を小さくすることによって検波電圧Ｖｄｅｔの変動を速やかに収束させることができる。また、検波電圧Ｖｄｅｔが小さい場合には、時定数を大きくすることによって検波電圧Ｖｄｅｔの電圧値を長く保持させることができる。このように、検波電圧Ｖｄｅｔの大きさに対応して平滑回路１０の時定数を選択可能としたので、検波電圧Ｖｄｅｔの大きさに比例する検波電圧Ｖｄｅｔの変動の大きさを抑制することができる。その結果、無線センサ入力回路１００から後段の回路への出力電圧Ｖｏｕｔの出力電圧値変動を小さく抑えることができる。

尚、無線センサ入力回路１００の平滑回路１０では、抵抗値Ｒ２と抵抗値Ｒ３との和の抵抗値（Ｒ２＋Ｒ３）を抵抗値Ｒ１に対し１／１０以下に設定し、キャパシタンスＣ１をキャパシタンスＣ２に対し１／１０以下に設定したが、これらの設定値は、検波電圧Ｖｄｅｔの大きさや変動量によって変更されても良い。

次に、結合回路２０における結合係数の設定方法について説明する。図６（ａ）に示すように、第１モードにおける結合回路２０は、第２抵抗１２と第３抵抗１３との並列接続回路と第３キャパシタ２３との直列接続回路で構成される。第３キャパシタ２３のキャパシタンスＣ３は固定のキャパシタンスであり、後段の回路に対し最適な値に設定されている。

検波電圧Ｖｄｅｔの小さい第１モードでは、検波電圧Ｖｄｅｔに対する減衰量をより小さくするために、第１抵抗１１（抵抗値Ｒ１）と第２抵抗１２（抵抗値Ｒ２）とを並列接続させている。従って、結合回路２０における結合係数決定のための抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｒ１／／Ｒ２となる。もしも、Ｒ１＝Ｒ２であれば、Ｒ＝Ｒ１／２＝Ｒ２／２となる。第２抵抗１２の抵抗値Ｒ２と第３抵抗１３の抵抗値Ｒ３とは、第１モードにおける検波電圧Ｖｄｅｔを適切に減衰させるように、その値が設定されている。

一方、図６（ｂ）に示すように、第２モードにおける結合回路２０は、第２抵抗１２と第３キャパシタ２３との直列接続回路で構成される。第１モードと同様に、第３キャパシタ２３のキャパシタンスＣ３は固定のキャパシタンスであり、後段の回路に対し最適な値に設定されている。

検波電圧Ｖｄｅｔの大きい第２モードでは、検波電圧Ｖｄｅｔに対する減衰量をより大きくするために、結合回路２０における抵抗を第２抵抗１２のみとしている。尚、第２抵抗１２の出力側の一端とグランドとの間に第１抵抗１１と第３抵抗１３との直列接続回路が接続されているが、第１抵抗１１と第３抵抗１３との直列接続回路の抵抗値は、第２抵抗１２の抵抗値Ｒ２に対して非常に大きく（１１倍以上）設定されている。そのため、第２抵抗１２が支配的となる。従って、結合回路２０における結合係数決定のための抵抗値Ｒは、Ｒ≒Ｒ２と考えることができる。第２抵抗１２の抵抗値Ｒ２は、第２モードにおける検波電圧Ｖｄｅｔを適切に減衰させるように設定されている。

このように、検波電圧Ｖｄｅｔが小さい時に結合係数を第２抵抗１２と第３抵抗１３との並列接続回路の抵抗値による結合係数とし、検波電圧Ｖｄｅｔが大きい時に結合係数を第２抵抗１２のみの抵抗値による結合係数とした。そのため、検波電圧Ｖｄｅｔが小さい時に結合係数を大きくし、検波電圧Ｖｄｅｔが大きい時に結合係数を小さくできるので、無線センサ入力回路１００からの出力信号Ｖｏｕｔの出力電圧を後段の回路の制限入力電圧内に抑制することができる。

尚、無線センサ入力回路１００の結合回路２０では、抵抗値Ｒ２と抵抗値Ｒ３とを同一の値に設定したが、これらの設定値は、検波電圧Ｖｄｅｔの大きさや変動量によって変更されても良い。

以上説明したように、本発明の無線センサ入力回路は、検波電圧の大きさに対応して平滑回路の時定数を選択可能としたので、時定数を適切な値に設定することによって検波電圧の変動を抑制することができる。その結果、無線センサ入力回路から後段の回路への出力信号の出力電圧値変動を小さく抑えることができる。また、検波電圧の大きさに対応して結合回路の結合係数を選択可能としたので、検波電圧に対する減衰量を調整することができる。従って、無線センサ入力回路からの出力信号の出力電圧を後段の回路の制限入力電圧内に抑制することができる。その結果、対象物との距離の差による検波電圧の電圧値変動を抑制し、近距離から遠距離までの対象物からの情報を正確に取得できるようにするための無線センサ入力回路を提供することができる。

本発明は上記の実施形態の記載に限定されず、その効果が発揮される態様で適宜変更して実施することができる。例えば、本発明の無線センサ入力回路には、図２に示される構成素子と等価な構成素子が含まれることがあっても良い。

１ 第１電界効果トランジスタ
２ 第２電界効果トランジスタ
９ 時定数回路部
１０ 平滑回路
１１ 第１抵抗
１２ 第２抵抗
１３ 第３抵抗
１４ 第４抵抗
２０ 結合回路
２１ 第１キャパシタ
２２ 第２キャパシタ
２３ 第３キャパシタ
３１ 入力端
３２ 出力端
３３ 電源端子
５０ 検波回路
６０ 送信信号生成回路
７０ 低周波増幅回路
８０ 後段信号処理回路
９０ 送受信アンテナ
９１ 対象物
１００ 無線センサ入力回路
１５０ 無線センサ装置

Claims (3)

1. 時定数回路部を含み検波回路から出力される検波電圧を平滑する平滑回路と、前記平滑回路と後段の回路とを結合する結合回路と、を備えた無線センサ入力回路であって、
   前記平滑回路が第１電界効果トランジスタと第２電界効果トランジスタとを有し、
   前記検波電圧の大きさに対応して前記第１電界効果トランジスタ及び前記第２電界効果トランジスタをオン又はオフとし、前記検波電圧の電圧値変動による前記結合回路からの出力信号の出力電圧値変動を抑制できるよう、前記平滑回路の時定数及び前記結合回路の結合係数を選択可能としたことを特徴とする無線センサ入力回路。
2. 前記時定数回路部に第１抵抗と第１キャパシタと第２キャパシタとを有すると共に、前記結合回路に第２抵抗と第３抵抗とを有し、
   前記第１キャパシタのキャパシタンスを前記第２キャパシタのキャパシタンスより小さく設定し、前記第１抵抗の抵抗値を前記第２抵抗の抵抗値と前記第３抵抗の抵抗値との和の抵抗値より大きく設定し、
   前記検波電圧が所定値より小さい時に、前記第１電界効果トランジスタをオンとし、前記第２電界効果トランジスタをオフとすることによって、時定数を前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの並列接続回路のキャパシタンスと前記第１抵抗の抵抗値とによる時定数とすると共に、結合係数を前記第１抵抗と前記第２抵抗との並列接続回路の抵抗値による結合係数とし、
   前記検波電圧が所定値より大きい時に、前記第１電界効果トランジスタをオフとし、前記第２電界効果トランジスタをオンとすることによって、時定数を前記第１キャパシタのキャパシタンスと前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗との直列接続回路の抵抗値とによる時定数とすると共に、結合係数を前記第２抵抗のみの抵抗値による結合係数としたことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ入力回路。
3. 前記平滑回路は、前記第２電界効果トランジスタのドレインが第４抵抗を介して電源端子に接続されていると共に、前記第２電界効果トランジスタのソースがグランドに接続され、前記第１電界効果トランジスタのドレインが入力端に接続されて、前記第１電界効果トランジスタのソースが前記第２電界効果トランジスタのゲートに接続されていると共に、前記第１電界効果トランジスタのゲートが前記第２電界効果トランジスタのドレインに接続されており、
   前記時定数回路部は、前記第１キャパシタが前記第１電界効果トランジスタのドレインとグランド間に接続されていると共に、前記第１抵抗と前記第２キャパシタとが前記第１電界効果トランジスタのソースと前記第２電界効果トランジスタのゲートとの接続点とグランド間に接続され、
   前記結合回路は、前記第２抵抗の一端が前記第１電界効果トランジスタのドレインに接続され、前記第３抵抗の一端が前記第１電界効果トランジスタのソースと前記第２電界効果トランジスタのゲートとの接続点に接続され、前記第２抵抗の他端と前記第３抵抗の他端とが接続されて出力端に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の無線センサ入力回路。