JP3118632U - Distance measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】 追加部品や配線が不要で、外部雑音などの影響を受けにくい、定在波検出手段を備えた距離測定装置を提供する。
【解決手段】 発振源を備えた送信源から出力された電磁波を送受信手段に伝送して送受信手段から測定対象に向けて送信し、測定対象に反射して送受信手段から入射した反射波と、送信源から出力される電磁波によって、送信源と前記測定対象との間に形成される定在波の振幅を定在波検出回路で検出し、定在波の振幅と送信源の周波数から、測定対象までの距離を算出する距離測定装置であって、送信源と、送信源から送受信手段に電磁波を伝送する伝送線路と、伝送線路に結合する結合回路と検波器を備えた検波器回路とからなる定在波検出回路とを、誘電体基板上に配置し、少なくとも伝送線路、結合回路及び検波器回路は、ストリップラインで構成する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distance measuring device provided with a standing wave detecting means which does not require additional parts and wiring and is not easily affected by external noise.
An electromagnetic wave output from a transmission source including an oscillation source is transmitted to a transmission / reception unit, transmitted from the transmission / reception unit toward a measurement target, reflected from the measurement target and incident from the transmission / reception unit, and transmission The standing wave detection circuit detects the amplitude of the standing wave formed between the transmission source and the measurement object by the electromagnetic wave output from the source, and the measurement object is determined from the standing wave amplitude and the frequency of the transmission source. A distance measuring device that calculates a distance to a transmission source, a transmission line that transmits electromagnetic waves from the transmission source to the transmission / reception means, and a detector circuit that includes a coupling circuit and a detector coupled to the transmission line The standing wave detection circuit is disposed on the dielectric substrate, and at least the transmission line, the coupling circuit, and the detector circuit are configured by strip lines.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は距離測定装置に関し、特に、送信源と測定対象との間に形成される定在波を用いて測定対象までの距離を測定する装置に関する。 The present invention relates to a distance measuring apparatus, and more particularly, to an apparatus for measuring a distance to a measuring object using a standing wave formed between a transmission source and the measuring object.
従来提案されている定在波を用いた距離測定装置を図4に示す。図4に示す距離測定装置1では、発振周波数を制御する周波数制御部21と発振源22からなる送信源23から出力された電磁波は、アンテナ等の送信手段24から、空中(伝送媒体中)に放出される。送信手段24から放出された電磁波は、測定対象2で反射し、距離測定装置方向に反射波が形成される。ここで、送信手段24から連続して電磁波を出力すると、進行波(送信源から出力された電磁波)と反射波が干渉して、送信手段24と測定対象2との間に定在波103が形成される。この定在波の振幅を定在波検出手段25aで検出し、周波数制御部21の発振周波数情報と共に信号処理器26に入力し、演算することで、距離測定装置1の送信手段24と測定対象2との間の距離を算出することができる。
FIG. 4 shows a conventional distance measuring apparatus using a standing wave. In the
定在波検出手段25aは、送信手段24と測定対象2との間の空間に配置されたプローブなど空間電磁波との結合器と、この結合器に接続して電磁波を検波するSBD等からなる検波器で構成されている(特許文献1)。
The standing wave detecting means 25a is a detector comprising a coupler for a spatial electromagnetic wave such as a probe arranged in the space between the transmitting means 24 and the
また、別の距離測定装置を図5に示す。図4に示す距離測定装置と異なり、測定対象2で反射した電磁波は、送受信手段24aを通り、送信源23と送受信手段24aを結ぶ伝送線路に入射している。その結果、伝送線路にも定在波103が形成される。図5に示す測距装置では、定在波検出手段25bが、送信源23と送受信手段24aの間の伝送線路に設置されている。
Another distance measuring device is shown in FIG. Unlike the distance measuring apparatus shown in FIG. 4, the electromagnetic wave reflected by the
また定在波検出手段として、伝送線路との結合器と検波器をそれぞれ3個備え、定在波検出手段からの3個の信号と周波数制御部からの周波数情報を演算し、零メートルまでの距離計測を可能とした距離測定装置も提案されている。(非特許文献1、第6図)
In addition, as standing wave detection means, each comprises three couplers and detectors for transmission lines, calculates three signals from the standing wave detection means and frequency information from the frequency control unit, up to zero meters A distance measuring device that enables distance measurement has also been proposed. (Non-Patent
図4のような従来方法では、送信手段24と測定対象2との間に、定在波検出手段25aを固定する必要がある。例えば、平面上に距離測定装置と測定対象が設置できるような実験レベルでは、定在波検出手段25aを距離測定装置1と測定対象2間の平面上に設置し、信号処理器26へ配線することも可能であった。しかし実用上は、距離測定装置1を移動体上に設置する場合や、送信手段1と測定対象2との間の空間に、定在波検出手段25aを固定する手段がない場合がある。このような場合は、距離測定装置1本体にアームなどを取り付けて定在波検出手段25aを固定し、定在波検出手段25aから信号処理器26へ信号を伝送する配線を設置する必要があった。
In the conventional method as shown in FIG. 4, it is necessary to fix the standing wave detecting means 25 a between the transmitting means 24 and the
しかし、アームなどの追加部品はコストの上昇を招いてしまうため、使用しないのが好ましい。また長い配線は、外部からの雑音を受ける原因にもなってしまう。更にまた、この種の距離測定装置に用いる電磁波の周波数は、24GHz帯など高い周波数のため、アームなどが存在することによって検波結果のバラツキが大きくなってしまう場合がある。 However, it is preferable not to use an additional part such as an arm because it causes an increase in cost. Long wires can also cause external noise. Furthermore, since the frequency of the electromagnetic wave used in this type of distance measuring device is a high frequency such as a 24 GHz band, the presence of an arm or the like may cause a large variation in detection results.
そのため、図5のような送信源23と送受信手段24aの間の伝送線路に、定在波検出手段25bを設置する構成の方が好ましい。しかしながら、その定在波検出手段25bの具体的な構造は、非特許文献1には開示されていなかった。
Therefore, a configuration in which the standing wave detection means 25b is installed on the transmission line between the transmission source 23 and the transmission / reception means 24a as shown in FIG. 5 is preferable. However, the specific structure of the standing wave detection means 25b has not been disclosed in
本考案は、追加部品や配線が不要で、外部雑音などの影響を受けにくい、定在波検出手段を備えた距離測定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a distance measuring device including a standing wave detecting means that does not require additional parts and wiring and is not easily affected by external noise.
上記目的を達成するため、発振源を備えた送信源から出力された電磁波を送受信手段に伝送して該送受信手段から測定対象に向けて送信し、前記測定対象に反射して前記送受信手段から入射した反射波と、前記送信源から出力される電磁波によって、前記送信源と前記測定対象との間に形成される定在波の振幅を定在波検出回路で検出し、前記定在波の振幅と前記送信源の周波数から、前記測定対象までの距離を算出する距離測定装置おいて、前記送信源と、該送信源から前記送受信手段に前記電磁波を伝送する伝送線路と、該伝送線路に結合する結合回路と検波器を備えた検波器回路とからなる定在波検出回路とを、誘電体基板上に配置し、少なくとも前記伝送線路、前記結合回路及び前記検波器回路は、ストリップラインで構成することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an electromagnetic wave output from a transmission source including an oscillation source is transmitted to a transmission / reception unit, transmitted from the transmission / reception unit toward a measurement target, reflected from the measurement target, and incident from the transmission / reception unit. The standing wave detection circuit detects the amplitude of the standing wave formed between the transmission source and the measurement object by the reflected wave and the electromagnetic wave output from the transmission source, and the amplitude of the standing wave And a distance measuring device that calculates a distance from the transmission source frequency to the measurement target, the transmission source, a transmission line that transmits the electromagnetic wave from the transmission source to the transmission / reception means, and a coupling to the transmission line A standing wave detection circuit comprising a coupling circuit and a detector circuit including a detector are disposed on a dielectric substrate, and at least the transmission line, the coupling circuit, and the detector circuit are configured by strip lines. To do It is an feature.
本考案の定在波検出手段は、送信源と、この送信源から送受信手段に電磁波を伝送する伝送線路と、伝送線路に結合する結合回路と検波器とからなる定在波検出回路を、誘電体基板上に配置し、少なくとも伝送線路と結合回路をストリップラインで形成するため、非常に小型で、量産性良く形成することが可能となる。 The standing wave detection means of the present invention comprises a transmission source, a transmission line for transmitting electromagnetic waves from the transmission source to the transmission / reception means, a coupling circuit coupled to the transmission line, and a detector, and a standing wave detection circuit. Since it is arranged on a substrate and at least a transmission line and a coupling circuit are formed by strip lines, it can be formed in a very small size and with high productivity.
また本考案の距離測定装置は、定在波検出手段を固定するための追加部品や配線が不要で、外部雑音の影響も受けにくい。また、定在波検出手段は、非常に小型化できるため、検出結果のバラツキを生じさせない位置に容易に配置することができるので、特性バラツキの少ない距離測定装置の提供が可能となる。 Further, the distance measuring device of the present invention does not require additional parts and wiring for fixing the standing wave detecting means, and is not easily affected by external noise. In addition, since the standing wave detecting means can be very miniaturized, it can be easily arranged at a position where the detection result does not vary, so that it is possible to provide a distance measuring device with little characteristic variation.
本考案の距離測定装置は、図5に示す構成と基本的には同一となる。即ち、距離測定装置1は、発振周波数を制御する周波数制御部21と発振源22からなる送信源23から出力された電磁波を、アンテナ等の送受信手段24aに伝送し、空中(伝送媒体中)に放出する。送受信手段24aから放出された電磁波は、測定対象物2で反射する。ここで、送受信手段24aから連続して電磁波を出力すると、この進行波と反射波が干渉して、送信源23と測定対象2との間に定在波が形成する。送信源23と送信手段24bの間の伝送線路に形成する定在波の振幅を定在波検出手段25bで検出し、周波数制御部21の発振周波数情報とから信号処理器26で演算を行うことで、距離測定装置1の送信源23と測定対象2との間の距離を算出する構成となっている。ここで本考案では、送信源23と、送信源23から送受信手段24aに電磁波を伝送する伝送線路と、この伝送線路に結合する結合回路と検波器とからなる定在波検出回路25bとが、誘電体基板上に形成され、伝送線路及び結合回路が、ストリップラインで形成されている。以下、その具体的な構造について説明する。
The distance measuring device of the present invention is basically the same as the configuration shown in FIG. That is, the
図1は本考案の実施例1の定在波検出回路を中心としたストリップラインのパターン図である。図5に示す送信源23と送受信手段24aの間の伝送線路と、伝送線路が形成されている誘電体基板上に形成された定在波検出手段26bに相当する部分を示している。図1において、11は空中線結合部、12は増幅器、13はT分岐回路、14は検波器回路、15はSBD、17は伝送線路である。 FIG. 1 is a stripline pattern diagram centering on a standing wave detection circuit according to a first embodiment of the present invention. 6 shows a transmission line between the transmission source 23 and the transmission / reception means 24a shown in FIG. 5 and a portion corresponding to the standing wave detection means 26b formed on the dielectric substrate on which the transmission line is formed. In FIG. 1, 11 is an antenna coupling unit, 12 is an amplifier, 13 is a T branch circuit, 14 is a detector circuit, 15 is an SBD, and 17 is a transmission line.
増幅器12は送信源23に接続しており、発振源で出力された電磁波を必要なレベルまで増幅し、送信源23に接続された送受信手段22等の負荷の影響を低減するバッファーとしても機能している。増幅器12は信号入力部、FETなどの増幅素子、信号出力部および増幅素子バイアス部からなる通常の構成となっている。なお増幅器12は、送信源21の一部を構成するものである。
The
増幅器12で増幅された電磁波は、直流阻止回路を通り伝送線路17を伝達する。伝送線路17には、T分岐回路13(結合回路)が接続している。このT分岐回路13は、定在波を検出する検波器を備えた検波器回路14に接続されている。検波器はSBD15からなり、検波器回路14はSBD15のバイアス用の抵抗や雑音除去用のコンデンサ、高周波チョークおよびSBD出力信号取り出し用端子等が形成されている。検波器回路14は、周知の回路構成である。
The electromagnetic wave amplified by the
空中線結合部11はストリップライン(伝送線路17)から導波管への変換器である。伝送線路17が形成された誘電体基板の表面に短絡面を形成する矩形導波管(図示せず)を、誘電体基板の裏面にホーンアンテナなどの送受信手段が接続した矩形導波管(図示せず)を、それぞれ接続することで、矩形導波管内にストリップラインアンテナ(伝送線路17の先端部)が突き出たストリップライン−矩形導波管変換器となる。この変換器により、伝送線路17を伝送してきた電磁波は、ストリップラインから矩形導波管へ伝送モードが変換され、ホーンアンテナなどの送受信手段へ伝送され、空中に放射される。
The
空中に放射された電磁波は、測定対象2で反射し、距離測定装置1方向へ向かって反射波が形成される(図5参照)。送受信手段22から入射した反射波は、空中線結合部11、伝送線路17を通り増幅器12に到達する。前述のとおり、増幅器12はバッファーとして機能するため、反射波による発振源の周波数変動、出力電力変動等の動作に与える影響は少ない。
The electromagnetic wave radiated into the air is reflected by the
送信源23から連続的に放射されている電磁波と反射波により、増幅器12から測定対象2の間に定在波が形成される。本考案では伝送線路17上に形成された定在波の振幅を、伝送線路17に接続するT分岐回路13、検波器回路14、SBD15で検出する。本実施例では、送受信手段24aから出力される電磁波を低下させず、かつ定在波の十分な検波出力が得られるようにするため、伝送線路17とSBD15との結合度が―6dB〜―8dBとなるようにT分岐回路13及び検波器回路14を形成している。
A standing wave is formed between the
定在波検出手段25bで検出される定在波信号(定在波の振幅)は、SBD出力信号取り出し用端子から信号処理器26に送られ、発振源の周波数を制御する周波数制御部24からの情報と共に信号処理され、測定対象2までの距離が算出される。距離の算出方法は、周知の方法である。
A standing wave signal (amplitude of the standing wave) detected by the standing wave detecting means 25b is sent from the SBD output signal extraction terminal to the
このように本考案では、送信源と、この送信源から送受信手段に電磁波を伝送する伝送線路と、伝送線路に結合する結合回路と検波器とからなる定在波検出回路を、誘電体基板上に配置し、伝送線路と結合回路をストリップラインで形成することで、非常に小型で、量産性良く形成することが可能となる。このような構造の定在波検出手段を備えた距離測定装置は、定在波検出手段を固定するための追加部品や配線が不要で、外部雑音の影響も受けにくい。また、定在波検出手段をその周辺の物体の位置関係に影響されない位置に配置することができるので、特性バラツキの少ない距離測定装置の提供が可能となる。 As described above, in the present invention, a standing wave detection circuit including a transmission source, a transmission line for transmitting electromagnetic waves from the transmission source to the transmission / reception means, a coupling circuit coupled to the transmission line, and a detector is provided on the dielectric substrate. The transmission line and the coupling circuit are formed by strip lines, so that it is very small and can be formed with high productivity. The distance measuring device having the standing wave detecting means having such a structure does not require additional parts and wiring for fixing the standing wave detecting means, and is not easily affected by external noise. In addition, since the standing wave detecting means can be arranged at a position that is not affected by the positional relationship between the surrounding objects, it is possible to provide a distance measuring device with little characteristic variation.
図2は本考案の実施例2の定在波検出回路を中心としたストリップラインのパターン図である。図2において、16は空間結合回路であり、SBD15と伝送線路17との間の結合を空間結合で実現している。その他、図1と共通する部分は同じ番号を付与し、各部の機能、構成は図1の場合と同様である。
FIG. 2 is a stripline pattern diagram centering on the standing wave detection circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2,
本実施例では、送受信手段24aから出力される電磁波を低下させず、かつ定在波の十分な検波出力が得られるよう、伝送線路17と検波器であるSBD15との結合度が―15dB程度となるように空間結合回路16を形成し、SBD15には外部からバイアス電流を供給し検波感度を上げている。
In this embodiment, the degree of coupling between the
図3は本考案の実施例3の定在波検出回路を中心としたストリップラインのパターン図である。図1で説明した定在波検出手段の伝送線17との結合部を3個備えた構造としている。図1および図2と共通する部分は同じ番号を付与している。
FIG. 3 is a stripline pattern diagram centering on the standing wave detection circuit according to the third embodiment of the present invention. The structure is provided with three coupling portions with the
3個のT分岐回路13の間隔は、使用周波数帯(中心周波数)の波長λgの4分の1の整数倍(N×λg/4、Nは整数)とするのが望ましい。本実施例ではSBD15と伝送線路17がT分岐回路13で結合する構成としているが、もちろん実施例2のようにSBD15と伝送線路17が空間結合回路16を用いて結合する構成としてもよい。
The interval between the three T-
SBD15から出力される3つの定在波信号は、信号処理器26にそれぞれ送られ、周波数制御信号と共に処理され 、測定対象2との距離が算出される。このように位相差のある検波信号を処理することにより、極近傍の距離測定が可能となる。この場合の距離測定方法も周知の方法である。
The three standing wave signals output from the
1:距離測定装置、2:測定対象、11:空中線結合部、12:増幅器、
13:T分岐回路、14:検波器回路、15:SBD、16:空間結合回路、
17:伝送線路、21:周波数制御部、22:発振源、23:送信源、
24、24a:送信手段、25a、25b:定在波検出手段、26:信号処理器、
103:定在波
1: distance measuring device, 2: measurement object, 11: antenna coupling unit, 12: amplifier,
13: T branch circuit, 14: detector circuit, 15: SBD, 16: spatial coupling circuit,
17: transmission line, 21: frequency control unit, 22: oscillation source, 23: transmission source,
24, 24a: transmission means, 25a, 25b: standing wave detection means, 26: signal processor,
103: standing wave
Claims (1)
前記送信源と、該送信源から前記送受信手段に前記電磁波を伝送する伝送線路と、該伝送線路に結合する結合回路と検波器を備えた検波器回路とからなる定在波検出回路とを、誘電体基板上に配置し、少なくとも前記伝送線路、前記結合回路及び前記検波器回路は、ストリップラインで構成することを特徴とする距離測定装置。
An electromagnetic wave output from a transmission source including an oscillation source is transmitted to a transmission / reception unit, transmitted from the transmission / reception unit toward a measurement target, reflected from the measurement target and incident from the transmission / reception unit, and the transmission The standing wave detection circuit detects the amplitude of the standing wave formed between the transmission source and the measurement object by the electromagnetic wave output from the source, and determines from the amplitude of the standing wave and the frequency of the transmission source. In the distance measuring device for calculating the distance to the measurement object,
A standing wave detection circuit comprising the transmission source, a transmission line for transmitting the electromagnetic wave from the transmission source to the transmission / reception means, and a detector circuit including a coupling circuit and a detector coupled to the transmission line, A distance measuring device arranged on a dielectric substrate, wherein at least the transmission line, the coupling circuit, and the detector circuit are configured by strip lines.
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