JP2015184027A - 弾性表面波センサの信号処理装置および信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送信切換スイッチがオフ切換されている状態において送信器側から受信器側に漏れる漏れ信号の影響を低減できるようにした弾性表面波センサの信号処理装置および信号処理方法を提供する。【解決手段】送信器２がＳＡＷデバイス５に信号を送信するときには、制御部７はスイッチ１３を予めオンに切換えるが、信号がＳＡＷデバイス５を伝搬し受信器３（例えば受信切換スイッチ２１又は低雑音増幅器２２）に入力する前に、制御部７がスイッチ１７をオフに切換える。これにより、スイッチ１３を通じて受信器３側にリークする漏れ信号の影響を低減できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイスを利用して物理量を検出する弾性表面波センサの信号処理装置および信号処理方法に関する。

この種の弾性表面波センサの信号処理装置は、例えば、ＳＡＷデバイスと、送信器と、受信器とを備える。このような信号処理装置は次のように物理量（例えば歪み）を検出する。送信器がＳＡＷデバイスの駆動電極に電気信号を出力すると、駆動電極が電気信号を機械的振動に変換する。ＳＡＷデバイスはこの機械的振動に応じた弾性表面波を生じて基板の伝搬路を伝達する。この弾性表面波は反射器で反射するが、この反射された弾性表面波は駆動電極で電気信号に変換される。この後電気信号は受信器に到達する。

このとき、ＳＡＷデバイスの伝搬路においては電気的及び機械的な特性変化に応じて弾性表面波の位相が変化する。したがって、受信器が電気信号を入力し基準信号との位相差を検出することで物理量を検出できる。この受信器はＳＡＷデバイスの出力信号と同じ周波数の基準信号とをミキサにより混合して位相差を検出する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−９２４９０号公報 特開２０１０−５０７７６号公報

送信器はＳＡＷデバイスに電気信号を送信し、受信器がＳＡＷデバイスから電気信号を受信する。このため、ＳＡＷデバイスと送信器との間に送信切換スイッチを設けることが考えられる。

しかしながら、送信切換スイッチがオフに切換えられていても、送信器から送信される信号が、送信切換スイッチを通じて受信器のミキサ側に漏れてしまい、この漏れ信号がミキサにより基準信号と混合されることでＤＣオフセットを生じてしまいセンサの検出精度が悪化する。

本発明の目的は、送信切換スイッチがオフ切換えされている状態においても送信器側から受信器側に漏れる漏れ信号によるＤＣオフセットの影響を低減できるようにした弾性表面波センサの信号処理装置および信号処理方法を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、次のように作用する。送信器側では、発振器が差動信号を出力し、増幅器が発振器の差動信号を増幅する。送信器は、増幅器により増幅される増幅差動信号を励起信号として第１電流源により増幅器に増幅動作可能電流が供給された状態で且つ制御部により送信切換スイッチがオン切換えされた状態で且つ制御部により受信切換スイッチがオフ切換えされた状態にて増幅器の増幅差動信号をＳＡＷデバイスに送信する。この増幅差動信号がＳＡＷデバイスに伝搬すると、ＳＡＷデバイスは弾性表面波により伝搬し増幅差動信号の位相を変化させる。

他方、受信器のミキサは送信切換スイッチを通じて漏れ信号を受信する。送信切換スイッチからの漏れ信号は、ミキサによりπ／２移相器から出力される互いに直交する差動信号を基準信号として混合されてしまうが、当該ミキサがＳＡＷデバイスに伝搬された差動信号を混合して受信する前に、制御部が第１電流源による増幅器の増幅動作可能電流を供給オフ切換えする。すると、増幅器は増幅動作を停止する。この結果、送信切換スイッチを通じて受信器側に漏れる信号の影響を低減できる。

また、特許文献２の技術においては、電源電圧制御を行うことで断続的に電源電圧を与えている。この電源電圧制御処理を行ったとしても電源が投入されてから増幅器の中点電位が安定するまで時間を要してしまう。

請求項２記載の発明によれば、第２電流源はＢ級増幅段がゲイン０の状態で且つ中点電位を維持可能なレベルに設定された電流を常時供給している。このため、第１電流源が第２電流源により供給される電流と合算して増幅動作可能電流として増幅器に供給することで増幅器の中点電位を安定させた状態で増幅器を初期動作させることができる。

一実施形態に係る弾性表面波センサの信号処理装置のブロック構成例を概略的に示す電気的構成図 増幅器の構成例を示す電気的構成図 ＳＡＷデバイスの構成例を概略的に示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿って示す縦断側面図） ＤＣオフセットの説明図 動作例を示すタイミングチャート 比較対象例となる増幅器に印加するためのテスト電源電圧変化を示すタイミングチャート 比較対象例となる増幅器の電源電圧変化に応じた応答特性例 一実施形態の増幅器の電源電圧変化に応じた応答特性例

以下、弾性表面波センサの信号処理装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、弾性表面波センサの信号処理装置１は、送信器２、受信器３、アンテナ４、ＳＡＷデバイス５、及び、π／２移相器６を備える。ここで、送信器２、受信器３及びπ／２移相器６は例えば一体に構成される。受信器３内には制御部７が構成される。この制御部７はオンオフ制御信号を生成し後述のスイッチ１３、１７、２１に与えるものであり、例えばマイクロコンピュータなどを使用して構成される。

送信器２は、発振器１１（１１ｉ及び１１ｑ）、増幅器１２、送信切換スイッチ１３（以下、スイッチ１３と略す）、並びに、動作電流供給回路１４を備える。 発振器１１ｉ及び１１ｑは、それぞれ同一周波数（例えば２００ＭＨｚ）で正相・逆相となる発振信号を増幅器１２に出力する。この増幅器１２には動作電流供給回路１４から電流が供給される。動作電流供給回路１４は、複数の第１及び第２電流源１５及び１６と、電流切換スイッチ１７（以下、スイッチ１７と略す）とを備える。

スイッチ１７は、第１電流源１５と増幅器１２との間に接続されており、制御部７から与えられる制御信号に応じてオンオフ切換えする。他方、第２電流源１６は増幅器１２に直接接続されており、第２電流Ｉ２を増幅器１２に常時供給する。

第２電流源１６が供給する第２電流Ｉ２は、第１電流源１５が供給する第１電流Ｉ１よりも大幅に低い電流（例えば３μＡ）に設定されている。増幅器１２は、動作電流供給回路１４の第２電流源１６から第２電流Ｉ２のみが与えられていると、スタンバイ状態になる。

他方、第１電流源１５が供給する第１電流Ｉ１は、第２電流源１６の第２電流Ｉ２よりも大幅に高い電流（例えば９７μＡ）に設定されており、この第１電流Ｉ１は増幅器１２を通常時に増幅動作させるために供給される。通常時に、スイッチ１７がオン切換えされると、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２を合算した電流Ｉ１＋Ｉ２が電流増幅動作可能電流として増幅器１２に供給される。

図２は、増幅器１２の回路構成例を概略的に示す。増幅器１２は、例えばバイアス供給段３１、及び、Ｂ級増幅段３２を備える。バイアス供給段３１には、スタンバイ時に第２電流源１６から第２電流Ｉ２が供給され、通常時にはスイッチ１７がオン切換えされることで第１電流源１５からも第１電流Ｉ１が供給される。

バイアス供給段３１は、例えば電流源３３、カレントミラー回路３４〜３８などを用いて構成され、Ｂ級増幅段３２にバイアスを供給する。Ｂ級増幅段３２は差動増幅回路３９を備える。この差動増幅回路３９は、ＭＯＳトランジスタＭｐ１、Ｍｐ２、Ｍｎ１、Ｍｎ２を図示のように電源ＶＤＤ−グランド間に接続して構成される。ＭＯＳトランジスタＭ
ｐ１及びＭｎ２のドレインは共通接続されており、ＭＯＳトランジスタＭｐ１のソースは電源ＶＤＤに接続されると共にＭＯＳトランジスタＭｎ１のソースはグランドに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭｐ２及びＭｎ２のドレインは共通接続されており、ＭＯＳトランジスタＭｐ２のソースは電源ＶＤＤに接続されると共にＭＯＳトランジスタＭｎ２のソースはグランドに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭｐ１とＭｎ１の共通接続ノードが出力ＯＵＴ＋（中点電位相当）となり、ＭＯＳトランジスタＭｐ２とＭｎ２の共通接続ノードが出力ＯＵＴ−（中点電位相当）となる。

ＭＯＳトランジスタＭｎ１及びＭｎ２のゲートバイアスはカレントミラー回路３４、３５及び３８を用いて規定される。ＭＯＳトランジスタＭｐ１及びＭｐ２のゲートバイアスは、カレントミラー回路３４、３６、３７及び電流源３３を用いて規定される。

スイッチ１７がオフ切換えされているときに、第２電流源１６が第２電流Ｉ２を増幅器１２に供給すると、カレントミラー回路３４、３５及び３８がＭＯＳトランジスタＭｎ１及びＭｎ２のゲートにバイアスを供給すると共に、カレントミラー回路３４、３６及び３７並びに電流源３３がＭＯＳトランジスタＭｐ１及びＭｐ２のゲートにバイアスを供給する。

第２電流源１６の第２電流Ｉ２は、増幅器１２のＢ級増幅段３２のゲインがほぼ０で差動増幅回路３９の出力ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−の電位を安定的に維持できる最低レベルの電流値（例えば３μＡ）に設定されているため、発振器１１（１１ａ及び１１ｂ）が増幅器１２の入力ＩＮ＋、ＩＮ−に発振信号を出力したとしても、増幅器１２はこの差動信号をほとんど増幅することなく、出力ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−はほぼ一定電位となる。

他方、スイッチ１７がオン切換えされていると、第１電流源１５が第１電流Ｉ１をカレントミラー回路３４に出力する。すると、増幅器１２には第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２が共に動作可能電流として供給される。このとき、増幅器１２のバイアス供給段３１は、通常動作用のバイアスをカレントミラー回路３７及び３８の作用に応じてＢ級増幅段３２に提供する。これによりＢ級増幅段３２は入力ＩＮ＋、ＩＮ−から差動信号を入力してＢ級増幅し出力ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−から増幅信号を出力できる。すなわち、スイッチ１７がオン切換えされると、増幅器１２は例えばゲイン１０で差動増幅する。

なお、図２の増幅器１２の構成は一例を示すものであり、増幅器１２が第２電流源１６のみから第２電流Ｉ２を入力することでスタンバイ状態に移行し、第１電流源１５の第１電流Ｉ１を入力して通常動作状態に移行するような構成であれば、図２に示す回路構成に限られず、他の回路構成にも適用できる。

増幅器１２は、通常動作状態において発振器１１ａ及び１１ｂから差動信号が与えられると、この差動信号を増幅しスイッチ１３に出力する。スイッチ１３は、制御部７から与えられる制御信号に応じてオンオフ切換えする。スイッチ１３は、初期状態において制御部７によりオン切換えされており、増幅器１２とアンテナ４とを接続する。すると、増幅された差動信号は、スイッチ１３を通じてアンテナ４に出力される。アンテナ４は増幅器１２から送信される差動信号を無線信号として非接触で伝達し、ＳＡＷデバイス５に伝搬する。

図３はＳＡＷデバイス（弾性表面波センサ）５の構成例を平面図により概略的に示す。ＳＡＷデバイス５は、基板５０の表面に形成された駆動電極５１ａ、５１ｂと反射器５２とを備える。駆動電極５１ａ，５１ｂおよび反射器５２は、基板５０の一端、他端に離間してそれぞれ配置されている。基板５０は、例えば圧電材料により構成された圧電基板である。また、駆動電極５１ａ、５１ｂは、それぞれ複数本の櫛歯部を備え、弾性表面波の進行方向と直交する方向に離間して対向配置されている。

これらの駆動電極５１ａ、５１ｂの櫛歯部は、弾性表面波の進行方向（反射方向）に互いに入れ替わり配置される。駆動電極５１ａ、５１ｂは、アンテナ４を通じて電気信号を受信すると振動する。この駆動電極５１ａ、５１ｂの振動時の固有振動数は固定値になる。このため、発振器１１ａ及び１１ｂの発振周波数は駆動電極５１ａ，５１ｂの固有振動数に応じて設定されている。

ＳＡＷデバイス５は、アンテナ４を通じて入力される電気信号を駆動電極５１ａ，５１ｂに入力し反射器５２で反射する。そして反射器５２は信号を反射し駆動電極５１ａ，５１ｂを通じてアンテナ４に向けて反射する。アンテナ４はこの信号を無線により伝搬し受信器３側に伝達する。

受信切換スイッチ２１は制御部７から与えられる制御信号に応じてオンオフ切換えされる。このとき、増幅器１２がアンテナ４に増幅差動信号を出力した後、当該増幅差動信号がＳＡＷデバイス５を伝搬している間に、制御部７はスイッチ１３をオフ切換えする。また、増幅差動信号がＳＡＷデバイス５を伝搬している間、制御部７は受信切換スイッチ２１をオン切換えする。すると、ＳＡＷデバイス５を反射した信号は受信器３側に主に伝達される。

受信器３は、受信切換スイッチ２１と共に、低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）２２、ミキサ２３ｉ、２３ｑ、ローパスフィルタ２４ｉ，２４ｑ、増幅器２５ｉ，２５ｑ、Ａ／Ｄ変換器２６ｉ，２６ｑ、制御部７の機能を兼ねるデジタル信号処理回路２７ｉ、及び、デジタル信号処理回路２７ｑ、を備える。低雑音増幅器２２は、受信器３の初段の増幅器を構成する。この増幅信号はミキサ２３ｉ，２３ｑに与えられる。

発振器１１（１１ｉ及び１１ｑ）とミキサ２３ｉ、２３ｑのそれぞれとの間にはπ／２移相器６が設けられている。発振器１１（１１ｉ及び１１ｑ）はπ／２移相器６に差動信号を出力する。差動信号が入力されたπ／２移相器６は９０度毎異なる信号を出力する。このとき、π／２移相器６は、互いに直交した差動信号をミキサ２３ｉ、２３ｑにそれぞれ基準信号として出力する。

ミキサ２３ｉは、低雑音増幅器２２により増幅された増幅差動信号をπ／２移相器６から出力された基準信号と混合する。ミキサ２３ｑは、低雑音増幅器２２により増幅された増幅差動信号をπ／２移相器６から出力された基準信号と混合する。これらのミキサ２３ｉ、２３ｑの混合信号はそれぞれローパスフィルタ２４ｉ、２４ｑに出力される。ローパスフィルタ２４ｉ、２４ｑは、ミキサ２３ｉ、２３ｑにより混合されダウンコンバートされた信号のうち高域周波数領域をカットして低域周波数領域を通過させ、それぞれ増幅器２５ｉ、２５ｑに出力する。

増幅器２５ｉ、２５ｑは、それぞれ、ローパスフィルタ２４ｉ、２４ｑによりそれぞれフィルタリングされた信号を増幅し、それぞれＡ／Ｄ変換器２６ｉ、２６ｑに出力する。Ａ／Ｄ変換器２６ｉ、２６ｑはこの信号をそれぞれＡ／Ｄ変換処理し、それぞれデジタル信号処理回路２７ｉ、２７ｑに出力する。デジタル信号処理回路２７ｉ、２７ｑは内部にメモリ（図示せず）を備え、このデジタル信号を記憶する。

前述の構成について、その作用を説明する。弾性表面波センサの信号処理装置１は、Inphase用とQuadrature用の２つのミキサ２３ｉ、２３ｑのＩＱ出力から位相差を検出する。図４に示すように、ＤＣオフセットＳ２を生じると、所望信号Ｓ１にオフセットＳ２がベクトル成分として加算され信号成分Ｓ３が検出されてしまう。すると、本来算出したい位相成分θ１に対し誤差を生じ位相成分θ３が検出されてしまう。そのため、ＤＣオフセットαは補正、低減しなければならない。本実施形態では、ＤＣオフセットαの低減方法に特徴を備えるため、この方法を説明する。

図５に示すように、制御部７は、初期状態において、スイッチ１３、２１、１７を全てオフに保持する（ｔ０→ｔ１）。このように全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオフに保持されていても、第２電流源１６は、増幅器１２に第２電流Ｉ２を流し続ける。これにより、増幅器１２はスタンバイ状態となっている。したがって、発振器１１（１１ｉ及び１１ｑ）が発振信号を出力していてもこの発振信号は増幅されない。

この後、ＳＡＷデバイス５に発振器１１（１１ｉ及び１１ｑ）の差動信号を出力するため、制御部７はまずスイッチ１７をオンする（ｔ１）。スイッチ１７がオンに切換えられると、第１電流源１５はスイッチ１７を通じて増幅器１２に第１電流Ｉ１を供給できる。このとき第１電流源１５は増幅器１２が増幅動作に必要なバイアス電流を供給する。これにより、増幅器１２は通常動作状態に移行する。なお、このバイアス電流が増幅器１２に安定的に供給されるまでの整定時間は、増幅器１２などの回路構成が決定されれば予めシミュレーションなどで求めることができる。

安定的なバイアス電流が増幅器１２に供給された後、制御部７は、スイッチ１３をオン制御する（ｔ２）。すると、差動信号が発振器１１ｉ及び１１ｑからスイッチ１３を通じてＳＡＷデバイス５に主に伝搬する。制御部７は、スイッチ１３を所定のオン期間（例えば１００ｎｓ程度）だけオン切換えし、その後オフ切換えする（ｔ２→ｔ３）。

本実施形態の電源制御技術と比較対象例の電源制御技術との比較を図６〜図８に示す。図６はパルス状のテスト電源電圧を示し、図７は図６に示すパルス状のテスト電源電圧が一般的なＢ級差動増幅器に与えられ、このＢ級差動増幅器の差動入力に差動信号が入力された場合の出力信号波形を比較対象例として示す。図８は、第２電流源１６の第２電流Ｉ２が増幅器１２にタイミングｔ２よりも前から与えられ、タイミングｔ２からｔ３にかけて増幅器１２の入力ＩＮ＋、ＩＮ−に差動信号が入力された場合の信号波形例を示す。

一般的なＢ級差動増幅器は、動作用電源電圧ＶＤＤが急に与えられたとしても増幅動作可能になるまで時間を要する。したがって、図６に示す１パルス状のテスト電源電圧ＶＤＤがタイミングｔ２→ｔ３の間に一般的なＢ級差動増幅器に与えられると、図７に示すように、タイミングｔ２の時点から時間経過しても中点電位が安定しない。仮に、この電源電圧制御処理が行われたときには、Ｂ級差動増幅器の中点電位が安定するまで待機する必要があり処理時間が長くなる。

図８に示すように、予め待機時の第２電流Ｉ２が増幅器１２に与えられる場合、増幅器１２は、差動信号が発振器１１（１１ａ、１１ｂ）から与えられるタイミングｔ２から即座に安定増幅できる。

図５に示すように、制御部７は、スイッチ１３をオフ切換えした後、スイッチ１７をオフ切換えする（ｔ４）。これらのスイッチ１３及び１７のオフタイミングは同時でも良い。すなわち、制御部７は、ＳＡＷデバイス５に差動信号を電気信号として出力するべきときのみスイッチ１３をオンし、その他の期間はスイッチ１３をオフする。すると、増幅器１２には第２電流源１６からのみ電流が供給され、増幅器１２はスタンバイモードに移行する。これにより、増幅器１２の消費電力を低減できる。

制御部７は、スイッチ１７をオフした（ｔ４）後、スイッチ２１をオンする（ｔ５）。このスイッチ２１のオンタイミングは、ＳＡＷデバイス５の伝搬時間に応じて設定されるものであり、信号がＳＡＷデバイス５を伝搬しスイッチ２１に達するまでの間の所定タイミングに設定される。例えば、信号がＳＡＷデバイス５を伝搬する遅延時間をτとすると、このτが、ＳＡＷデバイス５の構成上でｔ２→ｔ６の時間（例えば３４０ｎｓ程度）に設定されているのであれば、このｔ６のタイミングよりも速いタイミングでスイッチ２１をオンする。すると、受信器３はＳＡＷデバイス５を通じて伝搬した信号を受信できる。受信器３側では、低雑音増幅器２２がＳＡＷデバイス５を通じて取得した信号を増幅する。この増幅信号はミキサ２３ｉ、２３ｑに与えられる。

他方、発振器１１（１１ｉ、１１ｑ）は発振信号をπ／２移相器６に供給している。π／２移相器６は互いに直交した差動信号をミキサ２３ｉ、２３ｑにそれぞれ基準信号として出力する。ミキサ２３ｉ、２３ｑは、低雑音増幅器２２により増幅された信号をπ／２移相器６から出力された基準信号とそれぞれ混合する。この混合信号はローパスフィルタ２４ｉ、２４ｑにそれぞれ出力される。増幅器２５ｉ、２５ｑは、それぞれローパスフィルタ２４ｉ、２４ｑによりそれぞれフィルタリングされた信号を増幅し、それぞれＡ／Ｄ変換器２６ｉ、２６ｑに出力する。

Ａ／Ｄ変換器２６ｉ、２６ｑはこの信号をＡ／Ｄ変換処理しそれぞれデジタル信号処理回路２７ｉ、２７ｑに出力する。デジタル信号処理回路２７ｉ、２７ｑは内部メモリ（図示せず）にデジタル信号を記憶する。歪みがＳＡＷデバイス５に生じると当該歪みに応じた位相遅れθを生じる。

このシステムの信号処理系を理論的に説明する。発振器１１ｉの発振信号をｃｏｓωｔとすると、受信器３がＳＡＷデバイス５から受信する信号は、ＳＡＷデバイス５の位相遅れθを考慮してｃｏｓ（ωｔ＋θ）となる。

スイッチ１３の出力ノードとスイッチ２１の入力ノードとは同一ノードに接続されているため、たとえスイッチ１３がオフされていたとしても、増幅器１２の出力信号は基板（図示せず）を伝搬し増幅器１２の出力の漏れ信号（例えば増幅器１２の出力に比較して−５０ｄＢ）が受信器３側に流れてしまう。送信器２が、オフされたスイッチ１３を通じて直接リークする漏れ信号（スイッチリーク）をｃｏｓ（ωｔ＋γ）とする。

すると、ミキサ２３ｉ、２３ｑによる混合処理後の信号は、ＳＡＷデバイス５からの受信信号を加算すると共に基準信号を乗算し、（ｃｏｓ（ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（ωｔ＋γ））×ｃｏｓωｔとなる。高周波成分がローパスフィルタ２４ｉ、２４ｑを通じてカットされると、ｃｏｓθ＋ｃｏｓγとなる。

このような場合、スイッチリーク成分の影響も検出されることになり、ＳＡＷデバイス５を伝搬した伝搬信号が受信器３側に入力されるときには、受信器３が、この増幅器１２の出力信号の漏れ信号とπ／２移相器６が出力する基準信号とを混合してＤＣオフセットを生じてしまう。したがって、αをＤＣオフセット成分とすると、デジタル信号処理回路は−ｃｏｓθ＋αを受信することになる。

しかし、本実施形態では、受信器３がＳＡＷデバイス５の伝搬信号を入力するタイミング（図５のｔ６）において、第２電流源１６のみが増幅器１２に第２電流Ｉ２を供給しており第１電流源１５は増幅器１２に第１電流Ｉ１を供給していない。このため、増幅器１２は増幅動作不能状態となっており増幅器１２の出力が低くなっている。したがって、たとえ送信器２が受信器３側に漏れ信号を与えるようであっても増幅器１２の出力電力が十分低く調整されているため、受信器３側にスイッチ１３を通じてリークする漏れ信号の影響を低減できる。

＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、送信器２がＳＡＷデバイス５に信号を送信するときには、制御部７はスイッチ１３を予めオンに切換えるが、信号がＳＡＷデバイス５を伝搬し受信器３（例えばスイッチ２１又は低雑音増幅器２２）に入力する前に、制御部７がスイッチ１７をオフに切換えている。この結果、スイッチ１３を通じて受信器３側にリークする漏れ信号の影響を低減できる。しかも、増幅器１２が常時動作する場合に比較して、増幅器１２の消費電力を低減できる。

また、送信器２が位相変調して信号を送信する方式もあるが回路構成が複雑になってしまう。また、アッテネータなどを用いて信号を低減させる技術もあるが、アッテネータ自体がノイズ源となってしまう。このため、本実施形態においては、送信器２が所定周波数の差動信号を送信することで無変調の励起信号をＳＡＷデバイス５に入力させている。これにより、位相変調方式など回路構成が複雑になる回路を用いたり、ノイズ源となるアッテネータなどを用いたりすることなく、制御部７はＳＡＷデバイス５による位相遅れ成分θを算出できる。

制御部７が、スイッチ１３をオンに切換える前に、スイッチ１７をオンに切換えているため、増幅器１２を増幅動作可能状態に移行させてから発振器１１（１１ａ、１１ｂ）の発進信号を増幅器１２に入力させることができる。

増幅器１２がＢ級増幅段３２を備えており、第２電流源１６はＢ級増幅段３２がゲイン０の状態で且つ中点電位を維持可能な最低レベルに予め設定された電流を常時供給している。このため、第１電流源１５が第２電流源１６の供給電流と合算して増幅動作可能電流として増幅器１２に電流を供給することで増幅器１２の中点電位を安定させた状態で増幅器１２を初期動作させることができる。
制御部７が、スイッチ２１をオン切換えする前に、スイッチ１７をオフ切換えしているため、ＳＡＷデバイス５を通じた信号を確実に受信できる。

（他の実施形態）
前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。アンテナ４は設けても設けなくても良い。すなわち、スイッチ１３とＳＡＷデバイス５との間を直接接続しても良いし、アンテナ４を通じて無線接続しても良い。

受信器３にミキサ２３ｉ、２３ｑを１段のみ設けたシングルコンバージョンタイプの実施形態を示したが、ミキサ２３ｉ、２３ｑを２段設けたダブルコンバージョンタイプに適用しても良い。

前述実施形態では、デジタル信号処理回路２７ｉの機能を兼ねた制御部７が、スイッチ１３、２１、１７を統括的にオンオフ制御する形態を示したが、スイッチ１３、２１、１７の何れか少なくとも１つをオンオフ制御する制御部を複数別体に備えた形態に適用しても良い。前述実施形態では、デジタル信号処理回路２７ｉを兼ねた制御部７が主となり制御を行う形態を示したが、これはデジタル信号処理回路２７ｑが主となり制御を行う例も同様である。

図面中、１は弾性表面波センサの信号処理装置、２は送信器、６はπ／２移相器、７は制御部（第１オン切換制御手段、第１オフ切換制御手段、供給オン切換制御手段、供給オフ切換制御手段、第２オフ切換制御手段、第２オン切換制御手段）、１２は増幅器、１３は送信切換スイッチ、１７は電流切換スイッチ、２１は受信切換スイッチを示す。

Claims (5)

1. 信号を弾性表面波により伝搬し前記信号の位相を変化させることで物理量を検出可能とするＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）デバイス（５）と、
   １又は複数の制御部（７）と、
   差動信号を出力する発振器（１１）、前記発振器の差動信号を増幅する増幅器（１２）、前記制御部により前記増幅器に増幅動作可能電流を供給オンオフ切換可能に構成された第１電流源（１５）、および、前記制御部により前記ＳＡＷデバイスと前記増幅器との接続をオンオフ切換可能に構成された送信切換スイッチ（１３）を備える送信器（２）と、
   ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）、および、入力ノードが前記送信切換スイッチの出力ノードに接続され、前記制御部により前記ＳＡＷデバイス（５）と前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）との接続をオンオフ切換可能な受信切換スイッチ（２１）を備える受信器（３）と、前記発振器（１１）の差動信号を互いに直交する差動信号として前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）にそれぞれ出力するπ／２移相器（６）と、を備え、
   前記送信器（２）は、前記増幅器（１２）により増幅される増幅差動信号を、前記第１電流源（１５）により前記増幅器（１２）に増幅動作可能電流が供給された状態で且つ前記制御部（７）により前記送信切換スイッチ（１３）がオン切換えされた状態で且つ前記制御部（７）により前記受信切換スイッチ（２１）がオフ切換えされた状態にて前記増幅器（１２）の増幅差動信号を前記ＳＡＷデバイス（５）に出力し、
   前記受信器（３）は、前記制御部（７）により前記送信切換スイッチ（１３）がオフ切換えされた状態で且つ前記制御部（７）により前記受信切換スイッチ（２１）がオン切換えされた状態にて前記ＳＡＷデバイス（５）に伝搬された信号について、前記π／２移相器（６）により出力される前記互いに直交する差動信号を基準信号としてそれぞれ前記ミキサ（２３ｉ，２３ｑ）により混合して受信し、
   前記制御部（７）が前記受信器（３）の受信切換スイッチ（２１）をオン切換えし、前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）が前記ＳＡＷデバイス（５）に伝搬された信号を混合して受信する前には、前記制御部（７）は、前記第１電流源（１５）による前記増幅器（１２）の増幅動作可能電流を供給オフ切換えすることを特徴とする弾性表面波センサの信号処理装置。
2. 請求項１記載の弾性表面波センサの信号処理装置において、
   前記送信器（２）は、前記第１電流源（１５）の他に第２電流源（１６）を備え、前記増幅器（１２）がＢ級増幅段（３２）を備え、
   前記第２電流源（１６）は、前記Ｂ級増幅段（３２）がゲイン０の状態で且つ中点電位を保持可能なレベルに予め設定された電流を前記増幅器（１２）に常時供給し、前記第１電流源（１５）は前記第２電流源（１６）により供給される電流と合算して前記増幅動作可能電流として前記増幅器（１２）に供給することを特徴とする弾性表面波センサの信号処理装置。
3. 第１オン切換制御手段（７）が増幅器（１２）とＳＡＷデバイス（５）とを接続するように送信切換スイッチ（１３）をオン切換えする過程と、
   第１オフ切換制御手段（７）が前記ＳＡＷデバイス（５）とミキサ（２３ｉ、２３ｑ）との接続を切断するように受信切換スイッチ（２１）をオフ切換えする過程と、
   供給オン切換制御手段（７）が第１電流源（１５）により増幅動作可能電流を前記増幅器（１２）に供給オン切換えする過程と、
   前記増幅器（１２）が発振器（１１）により出力される差動信号を増幅し、前記増幅器（１２）により増幅された信号について前記送信切換スイッチ（１３）を通じて前記ＳＡＷデバイス（５）に伝搬させる過程と、
   π／２移相器（６）が前記発振器（１１）の差動信号を互いに直交する差動信号として前記ミキサ（２３ｉ，２３ｑ）にそれぞれ出力する過程と、
   前記ＳＡＷデバイス（５）を信号が伝搬している間に、第２オフ切換制御手段（７）が前記送信切換スイッチ（１３）をオフ切換えする過程と、
   第２オン切換制御手段（７）が前記ＳＡＷデバイス（５）と前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）とを接続するように前記受信切換スイッチ（２１）をオン切換えする過程と、
   受信器（３）が前記ＳＡＷデバイス（５）に伝搬された信号を、前記受信切換スイッチ（２１）を通じて受信し前記受信器（３）内の前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）が前記受信された信号を、前記π／２移相器（６）により出力される差動信号を基準信号としてそれぞれ混合する過程と、を備え、
   受信器（３）が前記ＳＡＷデバイス（５）に伝搬された信号を、前記受信切換スイッチ（２１）を通じて前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）により基準信号と混合して受信する前に、供給オフ切換制御手段（７）は前記供給オン切換えされた前記第１電流源（１５）による動作可能電流をオフ切換えすることを特徴とする弾性表面波センサの信号処理方法。
4. 請求項３記載の弾性表面波センサの信号処理方法において、
   前記第２オン切換制御手段（７）が前記ＳＡＷデバイス（５）と前記ミキサ（２３ｉ、２３ｑ）とを接続するように前記受信切換スイッチ（２１）をオン切換えする前に、前記供給オフ切換手段（７）は前記供給オン切換えされた前記第１電流源（１５）による動作可能電流をオフ切換えすることを特徴とする弾性表面波センサの信号処理方法。
5. 請求項３または４記載の弾性表面波センサの信号処理方法において、
   前記供給オン切換制御手段（７）が第１電流源（１５）により増幅動作可能電流を前記増幅器（１２）に供給オン切換えする前に、前記第１オン切換制御手段（７）は前記増幅器（１２）と前記ＳＡＷデバイス（５）とを接続するように前記送信切換スイッチ（１３）をオン切換えすることを特徴とする弾性表面波センサの信号処理方法。

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