JP5117999B2 - Distance measuring device - Google Patents

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Description

本発明は2つの送受信装置の間で単一の正弦波を送受信して、それら2つの送受信装置間の距離を測定する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for transmitting and receiving a single sine wave between two transmission / reception devices and measuring a distance between the two transmission / reception devices.

電磁波を反射する対象物までの距離を測定する装置として、特許文献1に記載の装置が知られている。この装置は、送受信装置と、反射対象物との間でフェーズロックドループを形成して、その時の同期周波数から距離を測定するものである。
また、本発明者により発明された、特許文献2、3のように、送受信装置を2個1組として、2つの送受信装置間でフェーズロックドループを形成し、数MHz程度の矩形波を数百乃至数GHzの高周波搬送波に載せて当該数MHz程度の矩形波の位相遅れを検出する装置が知られている。
特開2004−198306 特開2008−032535 特開2008−122255
As an apparatus for measuring the distance to an object that reflects electromagnetic waves, an apparatus described in Patent Document 1 is known. This device forms a phase-locked loop between a transmission / reception device and a reflection object, and measures the distance from the synchronization frequency at that time.
Further, as in Patent Documents 2 and 3 invented by the present inventor, two transmitting / receiving devices are used as one set, a phase-locked loop is formed between the two transmitting / receiving devices, and several hundreds of square waves of several MHz are generated. There is known an apparatus for detecting a phase delay of a rectangular wave of about several MHz on a high frequency carrier wave of several GHz.
JP2004-198306 JP2008-032535 JP2008-122255A

しかし、特許文献1に開示の方法は、送信信号と、その反射波の受信信号との間で、同期のかかる周波数を検出して、その周波数から、送信器と反射物間の距離を測定する方法である。周波数を、順次、変更して、同期する周波数を検出するのが困難であるという問題がある。また、特許文献2、3の方法では、矩形波を変調するために、帯域幅が広く必要となる。極微弱電波を用いて距離を測定する場合には、感度を高くして、電波を受信する必要があるが、感度を向上させると、混信を生じる。したがって、極微弱電波を受信する場合には、混信を抑制するために、信号の帯域が極小帯域幅であることが望ましい。
そこで本発明の目的は、構造簡単にして、使用帯域を狭くした、距離測定装置を提供することである。
However, the method disclosed in Patent Document 1 detects a frequency that is synchronized between the transmission signal and the reception signal of the reflected wave, and measures the distance between the transmitter and the reflector from the frequency. Is the method. There is a problem that it is difficult to detect the frequency to be synchronized by sequentially changing the frequency. Further, the methods of Patent Documents 2 and 3 require a wide bandwidth in order to modulate a rectangular wave. When measuring the distance using extremely weak radio waves, it is necessary to increase the sensitivity and receive the radio waves. However, if the sensitivity is improved, interference occurs. Therefore, when receiving extremely weak radio waves, it is desirable that the signal band be a minimum bandwidth in order to suppress interference.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a distance measuring device having a simple structure and a narrower use band.

請求項1に係る発明は、第1送受信装置及び第2送受信装置から成り、第1送受信装置と第2送受信装置との間の距離を測定する距離測定装置において、第1送受信装置は、第2送受信装置に向けて信号を送信する第1送信アンテナと、第2送受信装置から送信信号を受信する第1受信アンテナと、所定の基準周波数の所定波形の信号を出力する基準発振器と、第1受信アンテナにより受信した信号を入力して、基準周波数の信号に周波数変換する第1周波数変換器と、基準発振器の出力信号と、第1周波数変換器の出力信号との位相を比較する第1位相比較器と、第1位相比較器によって比較される位相差が零となるように、波形の位相及び周波数を変化させる電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号の周波数のまま、又は、その出力信号の周波数を、所定周波数に変換して、単一周波数の正弦波信号として第1送信アンテナに出力する送信器と、電圧制御発振器の出力信号の位相と、基準発振器の出力信号との位相とを比較して、その位相差に応じた信号を距離信号として出力する第2位相比較器と、を有し、第2送受信装置は、第1送受信装置から送信された信号を受信する第2受信アンテナと、第1送受信装置に向けて信号を送信する第2送信アンテナと、第2受信アンテナにより受信した信号の周波数を変換して、第2送信アンテナに出力する第2周波数変換器と、を有することを特徴とする距離測定装置である。   The invention according to claim 1 comprises a first transmitter / receiver device and a second transmitter / receiver device, and is a distance measuring device for measuring a distance between the first transmitter / receiver device and the second transmitter / receiver device. A first transmission antenna that transmits a signal to the transmission / reception device; a first reception antenna that receives a transmission signal from the second transmission / reception device; a reference oscillator that outputs a signal having a predetermined waveform at a predetermined reference frequency; A first phase comparison that compares the phases of a first frequency converter that inputs a signal received by an antenna and converts the frequency to a reference frequency signal, an output signal of the reference oscillator, and an output signal of the first frequency converter And the voltage-controlled oscillator that changes the phase and frequency of the waveform so that the phase difference compared by the first phase comparator becomes zero, and the frequency of the output signal of the voltage-controlled oscillator, or its output. A transmitter that converts the frequency of the signal to a predetermined frequency and outputs the signal as a single-frequency sine wave signal to the first transmitting antenna; the phase of the output signal of the voltage controlled oscillator; and the phase of the output signal of the reference oscillator And a second phase comparator that outputs a signal corresponding to the phase difference as a distance signal, and the second transmission / reception device receives a signal transmitted from the first transmission / reception device. An antenna, a second transmission antenna that transmits a signal to the first transmission / reception device, and a second frequency converter that converts the frequency of the signal received by the second reception antenna and outputs the signal to the second transmission antenna. It is a distance measuring device characterized by having.

尚、本発明において、送信アンテナと受信アンテナは必ずしも独立したアンテナとする必要は無い。例えば、サーキュレータ又はデュプレクサを用いることで、送受信兼用のアンテナを1つずつ、第1の送受信装置及び/又は第2の送受信装置に設ける構成としても良い。送信器は、電圧制御発振器の出力信号をそのまま増幅する送信器、又は、電圧制御発信器の出力信号を所定周波数に変換して送出する送信器である。所定周波数への変換は、アップコンバート、ダウンコンバートを含む。基準発振器、第2基準発振器は、正弦波発振器でも、矩形波発振器でも良い。電圧制御発振器、第2電圧制御発振器は、正弦波発振器でも、矩形波発振器でも良い。さらに、逓倍器、第2逓倍器、分周器、第2分周器は、正弦波を分周するものでも、矩形波を分周するものであっても良い。また、第1位相比較器、第2位相比較器は、正弦波で、位相比較するものでも、矩形波で、位相比較するものであっても良い。要するに、本発明は、距離測定に用いる電波は、単一周波数の正弦波が用いられている。距離測定の位相比較に用いるベースバンド信号は、正弦波であっても、矩形波であっても良い。余弦波は、正弦波に対して位相が90度異なるだけであるので、正弦波は、余弦波を含む概念である。   In the present invention, the transmitting antenna and the receiving antenna are not necessarily independent antennas. For example, by using a circulator or a duplexer, a configuration may be adopted in which one antenna for transmission / reception is provided in each of the first transmission / reception apparatus and / or the second transmission / reception apparatus. The transmitter is a transmitter that amplifies the output signal of the voltage controlled oscillator as it is, or a transmitter that converts the output signal of the voltage controlled oscillator into a predetermined frequency and sends it out. The conversion to the predetermined frequency includes up-conversion and down-conversion. The reference oscillator and the second reference oscillator may be a sine wave oscillator or a rectangular wave oscillator. The voltage controlled oscillator and the second voltage controlled oscillator may be a sine wave oscillator or a rectangular wave oscillator. Furthermore, the multiplier, the second multiplier, the frequency divider, and the second frequency divider may divide a sine wave or divide a rectangular wave. The first phase comparator and the second phase comparator may be sine waves for phase comparison or rectangular waves for phase comparison. In short, in the present invention, a single-frequency sine wave is used as a radio wave for distance measurement. The baseband signal used for phase comparison for distance measurement may be a sine wave or a rectangular wave. Since the cosine wave is only 90 degrees out of phase with the sine wave, the sine wave is a concept including the cosine wave.

また、第1周波数変換器は、逓倍器、分周期の他、ミキサーを用いても良い。例えば、第1周波数変換器は、基準発振器の出力信号の周波数を逓倍する逓倍器、又は、分周する分周器と、第1受信アンテナの受信信号と、逓倍器又は分周器の出力信号との積を求めるミキサーとを有する構成としても良い。   Moreover, you may use a mixer other than a multiplier and a division period for a 1st frequency converter. For example, the first frequency converter includes a multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the reference oscillator, or a frequency divider that divides, a reception signal of the first receiving antenna, and an output signal of the multiplier or the frequency divider. It is good also as a structure which has a mixer which calculates | requires the product of these.

また、第1周波数変換器は、電圧制御発振器の出力信号の周波数を逓倍する逓倍器、又は、分周する分周器と、第1受信アンテナの受信信号と、逓倍器又は分周器の出力信号との積を求めるミキサーとを有する構成としても良い。   The first frequency converter is a multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, or a frequency divider that divides, a received signal of the first receiving antenna, and an output of the multiplier or the frequency divider. It is good also as a structure which has a mixer which calculates | requires the product with a signal.

さらに、第2周波数変換器は、第2受信アンテによる受信信号と同一周波数、同一位相の信号を発生する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号の周波数を逓倍する逓倍器又は分周する分周器とを有する構成としても良い。
また、第2送受信装置は、所定周波数の信号を発振する第2基準発振器を有し、第2周波数変換器は、第2基準発振器の出力信号の周波数を逓倍する第2逓倍器、又は、分周する第2分周器と、第2受信アンテナの受信信号と、第2逓倍器又は第2分周器の出力信号との積を求める第2ミキサーと、第2ミキサーの出力信号の周波数を変換する第2電圧制御発振器とを有する構成としても良い。
Furthermore, the second frequency converter is a voltage controlled oscillator that generates a signal having the same frequency and the same phase as the received signal by the second receiving antenna, and a multiplier or a frequency divider that multiplies the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator. It is good also as a structure which has a frequency divider.
The second transmitting / receiving apparatus includes a second reference oscillator that oscillates a signal having a predetermined frequency, and the second frequency converter is a second multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the second reference oscillator, or a divider. A second mixer for obtaining a product of a second frequency divider, a received signal of the second receiving antenna, and an output signal of the second multiplier or the second divider, and a frequency of the output signal of the second mixer. It is good also as a structure which has the 2nd voltage control oscillator to convert.

本発明では、第1送受信装置が、単一周波数の正弦波信号を送信して、第2送受信装置が、この信号を周波数変換して、周波数変換した単一周波数の正弦波信号を第1送受信装置に返信している。そして、第1送受信装置では、単一周波数の波形の信号と、第1送受信装置で受信した波形の信号との間で、位相同期するようにして、第1送受信装置から送信する正弦波信号の位相を制御している。電圧制御発振器の出力信号の位相と基準発振器の出力信号との位相差とから、第1送受信装置と第2送受信装置との間の距離を測定するようにしている。したがって、距離測定に使用している電波の周波数は、単一周波数であり、使用帯域が極めて狭いものとなる。また、第1送受信装置と第2送受信装置との間で、一巡のPLLが形成されているので、第1送受信装置と第2送受信装置とが移動していても、検出される位相が安定したものとなり、移動体間における距離測定を安定して得ることができる。   In the present invention, the first transmission / reception device transmits a single-frequency sine wave signal, the second transmission / reception device frequency-converts this signal, and the frequency-converted single-frequency sine wave signal is first transmitted / received. Replying to the device. In the first transmission / reception device, the sine wave signal transmitted from the first transmission / reception device so as to be phase-synchronized between the single-frequency waveform signal and the waveform signal received by the first transmission / reception device. The phase is controlled. The distance between the first transmission / reception device and the second transmission / reception device is measured from the phase difference between the output signal of the voltage controlled oscillator and the output signal of the reference oscillator. Therefore, the frequency of the radio wave used for distance measurement is a single frequency, and the use band is extremely narrow. In addition, since a one-phase PLL is formed between the first transmission / reception device and the second transmission / reception device, the detected phase is stable even when the first transmission / reception device and the second transmission / reception device are moving. Thus, distance measurement between moving bodies can be stably obtained.

以下、ブロック図を用いて本発明の具体的な実施例を説明する。ブロック図に記載された各構成部品は、必要な作用を有するものであれば、入手可能な任意のものを用いることができる。尚、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、各構成部品を置換したり、他の構成部品を追加することは当然に本発明の範囲内である。尚、以下の実施例の構成においては、説明の都合上、第1送受信装置及び第2送受信装置は、送信アンテナと受信アンテナを独立した2本有する構成のみを示している。しかし本発明の実施においては、送信アンテナと受信アンテナは必ずしも独立したアンテナとする必要は無い。例えば、サーキュレータ又はデュプレクサを用いることで、送受信兼用のアンテナを1つずつ、第1の送受信装置及び/又は第2の送受信装置に設ける構成としても良い。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to block diagrams. As each component described in the block diagram, any available component can be used as long as it has a necessary action. Of course, it is within the scope of the present invention to replace each component or add another component without departing from the spirit of the present invention. In the configuration of the following embodiment, for convenience of explanation, only the configuration in which the first transmission / reception device and the second transmission / reception device have two independent transmission antennas and reception antennas is shown. However, in the implementation of the present invention, the transmission antenna and the reception antenna are not necessarily independent antennas. For example, by using a circulator or a duplexer, a configuration may be adopted in which one antenna for transmission / reception is provided in each of the first transmission / reception apparatus and / or the second transmission / reception apparatus.

図1は本発明の具体的な実施例に係る第1送受信装置100及び第2送受信装置200の具体的な構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a specific configuration of a first transmission / reception device 100 and a second transmission / reception device 200 according to a specific embodiment of the present invention.

図1の第1送受信装置100は、単一基準周波数fの基準信号である正弦波を発振する基準発振器10と、第2送受信装置200からの送信信号を受信する第1受信アンテナ20と、その受信信号を増幅する増幅器19と、その増幅器の出力信号を基準信号の単一周波数の正弦波に周波数変換する第1周波数変換器12と、基準発振器10の出力する基準信号の正弦波の位相と、第1周波数変換器12の出力する正弦波の位相とを比較する第1位相比較器11とを有している。また、第1送受信装置100は、第1位相比較器11の出力する位相差信号を積分するループフィルタ13と、そのループフィルタ13の出力電圧に応じて、発振周波数を変化させる電圧制御発振器14、その出力信号を増幅する増幅器15と、その出力信号を送信するための第1送信アンテナ18を有している。また、基準発振器10の出力する基準信号の正弦波の位相と、電圧制御発振器14の出力する正弦波の位相とを比較する第2位相比較器16と、その出力を積分するローパスフィルタ17とを有している。   1 includes a reference oscillator 10 that oscillates a sine wave that is a reference signal having a single reference frequency f, a first reception antenna 20 that receives a transmission signal from the second transmission / reception device 200, and An amplifier 19 that amplifies the received signal, a first frequency converter 12 that converts the output signal of the amplifier into a single frequency sine wave of the reference signal, and a phase of the sine wave of the reference signal output from the reference oscillator 10 And a first phase comparator 11 that compares the phase of the sine wave output from the first frequency converter 12. The first transmission / reception device 100 includes a loop filter 13 that integrates the phase difference signal output from the first phase comparator 11, and a voltage-controlled oscillator 14 that changes the oscillation frequency according to the output voltage of the loop filter 13. It has an amplifier 15 for amplifying the output signal, and a first transmission antenna 18 for transmitting the output signal. Further, a second phase comparator 16 that compares the phase of the sine wave of the reference signal output from the reference oscillator 10 with the phase of the sine wave output from the voltage controlled oscillator 14, and a low-pass filter 17 that integrates the output thereof. Have.

第2送受信装置200は、第1送受信装置100から送信された信号を受信する第2受信アンテナ51と、第2受信アンテナ51で受信された信号を周波数変換する第2周波数変換器50とを有している。実施例1では、第1周波数変換器12は、1/10の分周器、第2周波数変換器50には、10倍の逓倍器を用いた。   The second transmission / reception device 200 includes a second reception antenna 51 that receives a signal transmitted from the first transmission / reception device 100, and a second frequency converter 50 that converts the frequency of the signal received by the second reception antenna 51. is doing. In the first embodiment, the first frequency converter 12 is a 1/10 frequency divider, and the second frequency converter 50 is a 10 × multiplier.

次に、本装置の作用を説明する。本実施例では、基準発振器10の出力する基準信号は、周波数10MHzの正弦波である。また、電圧制御発振器14の出力する信号も、周波数10MHzの正弦波である。また、第2送受信装置200では、受信された10MHzの正弦波を、100MHzの正弦波に周波数変換して、第2送信アンテナから、送信される。   Next, the operation of this apparatus will be described. In the present embodiment, the reference signal output from the reference oscillator 10 is a sine wave having a frequency of 10 MHz. The signal output from the voltage controlled oscillator 14 is also a sine wave having a frequency of 10 MHz. In the second transmitting / receiving device 200, the received 10 MHz sine wave is frequency-converted into a 100 MHz sine wave and transmitted from the second transmitting antenna.

基準発振器10の出力信号を

Figure 0005117999
とする。ただし、0≦θ1 <2πである。
また、電圧制御発振器14の出力信号を
Figure 0005117999
とする。ただし、0≦θ2 <2πである。 The output signal of the reference oscillator 10
Figure 0005117999
And However, 0 ≦ θ 1 <2π.
The output signal of the voltage controlled oscillator 14 is
Figure 0005117999
And However, 0 ≦ θ 2 <2π.

第1送信アンテナ18から第2受信アンテナ51間の伝搬遅延時間をΔtとすると、第2受信アンテナ51で受信される信号は、

Figure 0005117999
となる。
ただし、n1 は、位相を主値(0以上、2πより小さい値)とするため値である。すなわち、n1 は、0≦θ2 −ωΔt−2n1π<2πを満たす整数である。 If the propagation delay time between the first transmitting antenna 18 and the second receiving antenna 51 is Δt, the signal received by the second receiving antenna 51 is
Figure 0005117999
It becomes.
However, n 1 is a value for setting the phase to a main value (a value greater than or equal to 0 and less than 2π). That is, n 1 is an integer that satisfies 0 ≦ θ 2 −ωΔt−2n 1 π <2π.

すると、第2周波数変換器50の出力信号、すなわち、第2送信アンテナ52から送信される信号は、

Figure 0005117999
となる。
ただし、n3 は、位相を主値とするための値である。すなわち、n3 は、0≦Nθ2 −NωΔt−2n3π<2πを満たす整数である。 Then, the output signal of the second frequency converter 50, that is, the signal transmitted from the second transmitting antenna 52 is
Figure 0005117999
It becomes.
However, n 3 is a value for setting the phase as a main value. That is, n 3 is an integer that satisfies 0 ≦ Nθ 2 −NωΔt−2n 3 π <2π.

次に、第1受信アンテナ20の受信信号は、第2送信アンテナ52から第1受信アンテナ20間の伝搬遅延時間はΔtであるので、

Figure 0005117999
となる。ただし、n4 は、位相を主値とする値である。すなわち、n4 は、0≦Nθ2 −2NωΔt−2n4π<2πを満たす整数である。 Next, since the reception signal of the first receiving antenna 20 has a propagation delay time Δt between the second transmitting antenna 52 and the first receiving antenna 20,
Figure 0005117999
It becomes. Here, n 4 is a value whose phase is the main value. That is, n 4 is an integer that satisfies 0 ≦ Nθ 2 −2NωΔt−2n 4 π <2π.

次に、第1周波数変換器12で1/Nに周波数変換された信号は、

Figure 0005117999
となる。
ただし、m=0,1,2,…Nである。2mπ/Nは、第1周波数変換器12の分周による不確定位相差である。また、kは、0≦θ2 −2ωΔt−2n4π/N−2mπ/N−2kπ<2πを、満たす、整数である。不確定位相差2mπ/Nは、元の正弦波の零点と、分周周波数の制限波との位相関係で決定される値であって、分周器の分周タイミングによって、偶然的に決定される値である。2mπ/Nは、分周器による遅れ位相と見ることができる。 Next, the signal frequency-converted to 1 / N by the first frequency converter 12 is
Figure 0005117999
It becomes.
However, m = 0, 1, 2,... N. 2mπ / N is an uncertain phase difference due to the frequency division of the first frequency converter 12. K is an integer satisfying 0 ≦ θ 2 −2ωΔt−2n 4 π / N−2mπ / N−2kπ <2π. The indeterminate phase difference 2mπ / N is a value determined by the phase relationship between the zero point of the original sine wave and the limit wave of the frequency division frequency, and is determined by chance depending on the frequency division timing of the frequency divider. Value. 2mπ / N can be regarded as a delayed phase due to the frequency divider.

電圧制御発振器14は、第1位相比較器11により比較される位相差が零となるように、周波数と、位相θ2 を決定する。したがって、

Figure 0005117999
すなわち、電圧制御発振器14の出力信号は、
Figure 0005117999
となる。+2mπ/Nは、第1周波数変換器12による分周位相遅れを補償するために、遅れ位相と等量だけ、位相を進めることで、第1位相比較器11により比較される2つの位相差は、零となる。 The voltage controlled oscillator 14 determines the frequency and the phase θ 2 so that the phase difference compared by the first phase comparator 11 becomes zero. Therefore,
Figure 0005117999
That is, the output signal of the voltage controlled oscillator 14 is
Figure 0005117999
It becomes. + 2mπ / N is the same as the delayed phase in order to compensate the divided phase lag by the first frequency converter 12, so that the two phase differences compared by the first phase comparator 11 are It becomes zero.

このようにして、本装置では、基準信号の位相θ1 に対して、第1送受信装置100と第2送受信装置200との間の往復の伝搬遅延時間2Δtに相当する位相2ωΔtに、(2n4π/N+2mπ/N+2kπ)を加算した値だけ、位相を進めて、第1送信アンテナ18から送信する。このことにより、第1周波数変換器12の出力信号は、sin(ωt+θ1 )となり、その位相は、基準信号の位相θ1 と一致することになる。このように、第1位相比較器11の出力する位相差が零となるように、周波数と位相のフィードバックがかかり、第1送受信装置100と第2送受信装置200との間で形成される一巡のPLLは、安定することになる。 In this way, in this apparatus, the phase 2ωΔt corresponding to the round-trip propagation delay time 2Δt between the first transmission / reception apparatus 100 and the second transmission / reception apparatus 200 is (2n 4) with respect to the phase θ 1 of the reference signal. The phase is advanced by a value obtained by adding (π / N + 2mπ / N + 2kπ) and transmitted from the first transmitting antenna 18. As a result, the output signal of the first frequency converter 12 becomes sin (ωt + θ 1 ), and its phase coincides with the phase θ 1 of the reference signal. Thus, the feedback of the frequency and the phase is applied so that the phase difference output from the first phase comparator 11 becomes zero, and one round formed between the first transmission / reception device 100 and the second transmission / reception device 200. The PLL will be stable.

また、第2位相比較器16の出力する位相差Δθは、

Figure 0005117999
となる。
ただし、i、jは、Δθを、主知とするための整数で、iは、0≦θ2 −θ1 −2iπ<0を満たす整数、jは、0≦2ωΔt+2n4π/N+2mπ/N+2jπ<0を満たす整数である。また、pは整数で、p=n4 +m+Njである。この時、0≦Δθ<2πとすることができる。
ただし、距離の測定可能範囲は、次のように制限される。第1送受信装置100の受信信号を表す(5)式から、2NωΔtに、2mπを加算した時の正弦波の値は、変化がないので、判別し得るΔtの範囲は、次式で表される。
Figure 0005117999
The phase difference Δθ output from the second phase comparator 16 is
Figure 0005117999
It becomes.
Here, i and j are integers for making Δθ the main knowledge, i is an integer satisfying 0 ≦ θ 2 −θ 1 −2iπ <0, and j is 0 ≦ 2ωΔt + 2n 4 π / N + 2mπ / N + 2jπ < It is an integer that satisfies 0. P is an integer, and p = n 4 + m + Nj. At this time, 0 ≦ Δθ <2π can be satisfied.
However, the measurable range of distance is limited as follows. Since the value of the sine wave when 2mπ is added to 2NωΔt does not change from the equation (5) representing the received signal of the first transmission / reception device 100, the range of Δt that can be discriminated is expressed by the following equation. .
Figure 0005117999

したがって、測定可能距離(片道)Lは、次式で表される。

Figure 0005117999
ただし、cは、光速である。 Therefore, the measurable distance (one way) L is expressed by the following equation.
Figure 0005117999
Where c is the speed of light.

そして、伝搬遅延時間(片道)Δtは、検出位相差Δθを用いて、(9)式から、次のように求められる。

Figure 0005117999
よって、第1送受信装置100と第2送受信装置200との間の距離(片道)Lは、次式で求められる。
Figure 0005117999
Then, the propagation delay time (one way) Δt is obtained from the equation (9) using the detected phase difference Δθ as follows.
Figure 0005117999
Therefore, the distance (one way) L between the first transmission / reception device 100 and the second transmission / reception device 200 is obtained by the following equation.
Figure 0005117999

このようにして、検出位相差Δθを測定して、(13)式を用いて、距離Lを測定することができる。この場合に、距離Lが、(11)式の絶対距離測定可能範囲に存在するように、検出位相差Δθから求められる距離cΔθ/(2ω)を、cpπ/(Nω)だけ補正する。すなわち、検出位相差Δθから求められる距離cΔθ/(2ω)が、(11)式の絶対距離測定可能範囲を越える場合には、cpπ/(Nω)を減算して、距離が、その絶対測定可能範囲に存在するように、整数pを決定することになる。すなわち、測定距離が、(11)式の範囲であることが、予め分かっている場合には、決定された、pから、その範囲の距離、すなわち、絶対距離が測定できる。換言すると、距離Lに対応した真の測定値Δθは、0以上、2π/Nより小さい値でなければならない。したがって、補正された測定値Δθ’が、0≦Δθ’<2π/Nとなるように、Δθ’=Δθ+pπ/(Nω)で補正した上で、補正測定値Δθ’から真の遅延時間Δtを求めることになる。   In this way, the detection phase difference Δθ can be measured, and the distance L can be measured using equation (13). In this case, the distance cΔθ / (2ω) obtained from the detected phase difference Δθ is corrected by cpπ / (Nω) so that the distance L exists in the absolute distance measurable range of the equation (11). That is, when the distance cΔθ / (2ω) obtained from the detected phase difference Δθ exceeds the absolute distance measurable range of the equation (11), cpπ / (Nω) is subtracted and the distance can be measured absolutely. The integer p will be determined so that it exists in the range. That is, when it is known in advance that the measurement distance is in the range of the expression (11), the distance in the range, that is, the absolute distance can be measured from the determined p. In other words, the true measured value Δθ corresponding to the distance L must be a value greater than or equal to 0 and less than 2π / N. Therefore, after correcting the corrected measurement value Δθ ′ by Δθ ′ = Δθ + pπ / (Nω) so that 0 ≦ Δθ ′ <2π / N, the true delay time Δt is calculated from the corrected measurement value Δθ ′. Will be asked.

本発明では、空間を伝搬する電磁波は、10MHzと、100NHzの単一の周波数であるので、使用帯域幅が、極めて狭いものとなる。また、単一周波数だけを用いて、周波数変換するだけであるので、回路構成が極めて簡単となる。   In the present invention, since the electromagnetic wave propagating through the space has a single frequency of 10 MHz and 100 NHz, the use bandwidth is extremely narrow. Further, since only frequency conversion is performed using only a single frequency, the circuit configuration becomes extremely simple.

このようにして、第1送受信装置と第2送受信装置との間の絶対距離を測定することができる。上記の例では、100MHzに対応する波長3mの往復距離(装置間距離で1.5m)が測定できる。   In this way, the absolute distance between the first transmission / reception device and the second transmission / reception device can be measured. In the above example, a round trip distance of 3 m wavelength corresponding to 100 MHz (1.5 m between devices) can be measured.

また、第2送受信装置200において、周波数変換をすることなく、そのまま、10MHzで第1送受信装置100に送信すれば、測定可能な絶対距離範囲は、往復距離で30mとなる。   Further, if the second transmission / reception device 200 transmits the signal as it is to the first transmission / reception device 100 at 10 MHz without frequency conversion, the measurable absolute distance range is 30 m in the round-trip distance.

また、第2送受信装置200の第2周波数変換器50の変換周波数を、第2送受信装置200毎に、固有の値に変化させることで、第1送受信装置は、受信信号の周波数をチューニングすることで、各第2送受信装置200との距離を測定することができる。   Further, the first transmission / reception device tunes the frequency of the received signal by changing the conversion frequency of the second frequency converter 50 of the second transmission / reception device 200 to a unique value for each second transmission / reception device 200. Thus, the distance from each second transmission / reception device 200 can be measured.

実施例2は、実施例1の第1送受信装置100の第1周波数変換器12を、逓倍器とミキサーとで構成したものである。他の構成は、図1と同一である。
図2に示すように、第1周波数変換器12は、基準発振器10の出力する基準信号の周波数をM倍する逓倍器121と、その逓倍器121の出力信号と、受信信号とをミキシングするミキサー120と、そのミキサー120の出力のうち下帯域だけを抽出する帯域通過フィルタ122とで構成されている。
In the second embodiment, the first frequency converter 12 of the first transmission / reception device 100 according to the first embodiment is configured by a multiplier and a mixer. Other configurations are the same as those in FIG.
As shown in FIG. 2, the first frequency converter 12 includes a multiplier 121 that multiplies the frequency of the reference signal output from the reference oscillator 10, a mixer that mixes the output signal of the multiplier 121 and the received signal. 120 and a band pass filter 122 that extracts only the lower band from the output of the mixer 120.

逓倍器121の出力信号は、

Figure 0005117999
となる。
ただし、n5 は、位相を主値とするための値である。すなわち、n5 は、0≦Mθ1 −2n5π<2πを満たす整数である。 The output signal of the multiplier 121 is
Figure 0005117999
It becomes.
However, n 5 is a value for the phase as principal value. That is, n 5 is an integer that satisfies 0 ≦ Mθ 1 −2n 5 π <2π.

したがって、帯域通過フィルタ122の出力であって、第1位相比較器11の入力信号は、

Figure 0005117999
である。ただし、N−M=1である。n6 、n7 は、位相を主値とするための値である。すなわち、n7 は、n7 =n6 −n5 で、0≦Nθ2 −(N−1)θ1 −2NωΔt−2n7π<2πを満たす整数である。 Therefore, the output of the band pass filter 122 and the input signal of the first phase comparator 11 is
Figure 0005117999
It is. However, NM = 1. n 6 and n 7 are values for setting the phase as a main value. That is, n 7 is an integer that satisfies n 7 = n 6 −n 5 and satisfies 0 ≦ Nθ 2 − (N−1) θ 1 −2NωΔt−2n 7 π <2π.

第1位相比較器11の出力する位相差が零となるように、電圧制御発振器14の発振周波数と、位相が決定されるので、

Figure 0005117999
となり、(7)式と同一となる。したがって、距離Lが、(11)式の絶対距離測定可能範囲に存在するように、検出位相差Δθから求められる距離cΔθ/(2ω)を、cn7π/(Nω)だけ補正する。すなわち、検出位相差Δθから求められる距離cΔθ/(2ω)が、(11)式の最大値cπ/(Nω)を越える場合には、cn7π/(Nω)を減算して、距離が、その絶対測定可能範囲に存在するように、整数n7 を決定することになる。すなわち、測定距離が、(11)式の範囲であることが、予め分かっている場合には、決定された、n7 から、その範囲の距離、すなわち、絶対距離が測定できる。同様に、補正された測定値Δθ’が、0≦Δθ’<2π/Nとなるように、Δθ’=Δθ+n7 π/(Nω)で補正した上で、補正測定値Δθ’から真の遅延時間Δtを求めても良い。本実施例においても、第2周波数変換器50の変換周波数を第2送受信装置200毎に変化させ、第1周波数変換装置12の逓倍器121のMを可変設定して、ダウンコンバートする周波数を可変設定するようにすれば、第1送受信装置100は、各第2送受信装置からだけの信号をチューニングすることができる。 Since the oscillation frequency and phase of the voltage controlled oscillator 14 are determined so that the phase difference output from the first phase comparator 11 becomes zero,
Figure 0005117999
And is the same as equation (7). Therefore, the distance cΔθ / (2ω) obtained from the detected phase difference Δθ is corrected by cn 7 π / (Nω) so that the distance L exists in the absolute distance measurable range of the equation (11). That is, when the distance cΔθ / (2ω) obtained from the detected phase difference Δθ exceeds the maximum value cπ / (Nω) of the equation (11), cn 7 π / (Nω) is subtracted, and the distance becomes The integer n 7 is determined so as to be within the absolute measurable range. That is, when it is known in advance that the measurement distance is in the range of the expression (11), the distance in the range, that is, the absolute distance can be measured from the determined n 7 . Similarly, the corrected measured value Δθ ′ is corrected by Δθ ′ = Δθ + n 7 π / (Nω) so that 0 ≦ Δθ ′ <2π / N, and then the true delay from the corrected measured value Δθ ′. The time Δt may be obtained. Also in the present embodiment, the conversion frequency of the second frequency converter 50 is changed for each second transmission / reception device 200, M of the multiplier 121 of the first frequency conversion device 12 is variably set, and the frequency to be down-converted is variable. If it sets, the 1st transmission / reception apparatus 100 can tune the signal only from each 2nd transmission / reception apparatus.

本実施例3は、実施例2と異なり、逓倍器121への入力信号を、電圧制御発振器14の出力信号としたことである。
そうすると、逓倍器121の出力信号は、

Figure 0005117999
となる。
ただし、n8 は、位相を主値とするための値である。すなわち、n8 は、0≦Mθ2 −2n8π<2πを満たす整数である。 The third embodiment is different from the second embodiment in that the input signal to the multiplier 121 is the output signal of the voltage controlled oscillator 14.
Then, the output signal of the multiplier 121 is
Figure 0005117999
It becomes.
However, n 8 is a value for the phase as principal value. That is, n 8 is an integer that satisfies 0 ≦ Mθ 2 −2n 8 π <2π.

したがって、帯域通過フィルタ122の出力であって、第1位相比較器11の入力信号は、

Figure 0005117999
である。ただし、N−M=1である。n10は、位相を主値とするための値である。すなわち、n10は、0≦θ2 −2NωΔt−2n10π<2πを満たす整数である。 Therefore, the output of the band pass filter 122 and the input signal of the first phase comparator 11 is
Figure 0005117999
It is. However, NM = 1. n 10 is a value for setting the phase as a main value. That is, n 10 is an integer that satisfies 0 ≦ θ 2 −2NωΔt−2n 10 π <2π.

第1位相比較器11の出力する位相差が零となるように、電圧制御発振器14の発振周波数と、位相が決定されるので、

Figure 0005117999
Since the oscillation frequency and phase of the voltage controlled oscillator 14 are determined so that the phase difference output from the first phase comparator 11 becomes zero,
Figure 0005117999

よって、第2位相比較器16の出力する位相差Δθは、

Figure 0005117999
となる。ただし、qは、Δθを主値とする整数である。すなわち、0≦2ωNΔt+2qπ<2πを満たす整数である。
ただし、(10)式より明らかなように、Δtのとり得る範囲は、0≦Δt<π/(Nω)であるので、0≦2ωNΔt<2πとなる、すなわち、q=0である。
本実施例3の場合には、第2位相比較器16の出力する値は、測定距離範囲が、(11)式の0≦L<cπ/(Nω)に存在することを前提にして、その出力値を補正することなく、距離Lに対応した値となる。
本実施例においても、第2周波数変換器50の変換周波数を第2送受信装置200毎に変化させ、第1周波数変換装置12の逓倍器121のMを可変設定して、ダウンコンバートする周波数を可変設定するようにすれば、第1送受信装置100は、各第2送受信装置からだけの信号をチューニングすることができる。 Therefore, the phase difference Δθ output from the second phase comparator 16 is
Figure 0005117999
It becomes. However, q is an integer whose main value is Δθ. That is, it is an integer satisfying 0 ≦ 2ωNΔt + 2qπ <2π.
However, as is clear from the equation (10), the range that Δt can take is 0 ≦ Δt <π / (Nω), and therefore 0 ≦ 2ωNΔt <2π, that is, q = 0.
In the case of the third embodiment, the value output from the second phase comparator 16 is based on the assumption that the measurement distance range is 0 ≦ L <cπ / (Nω) in the equation (11). It becomes a value corresponding to the distance L without correcting the output value.
Also in the present embodiment, the conversion frequency of the second frequency converter 50 is changed for each second transmission / reception device 200, M of the multiplier 121 of the first frequency conversion device 12 is variably set, and the frequency to be down-converted is variable. If it sets, the 1st transmission / reception apparatus 100 can tune the signal only from each 2nd transmission / reception apparatus.

上記の全実施例において、第2送受信装置200は、次のように構成することも可能である。
図4に示すように、第2受信アンテナ51に接続された増幅器501、その出力から単一正弦波を抽出する帯域通過フィルタ502、周波数fの正弦波を基準信号を発振する電圧制御発振器505、その基準信号の位相と帯域通過フィルタ502の出力する信号の位相とを比較する位相比較器503、位相比較器503の出力する位相差信号を積分して、基準信号の周波数と位相を変化させるための指令電圧を出力するループフィルタ504を有している。また、基準信号発振器404の出力信号の周波数をN倍にする逓倍器506、その出力から単一周波数を抽出する帯域通過フィルタ507、第2送信アンテナ52に信号を出力する増幅器508を有している。
In all the embodiments described above, the second transmitting / receiving apparatus 200 can be configured as follows.
As shown in FIG. 4, an amplifier 501 connected to the second receiving antenna 51, a band-pass filter 502 that extracts a single sine wave from its output, a voltage-controlled oscillator 505 that oscillates a reference signal from a sine wave of frequency f, In order to change the frequency and phase of the reference signal by integrating the phase comparator 503 that compares the phase of the reference signal with the phase of the signal output from the band pass filter 502 and the phase difference signal output from the phase comparator 503 Has a loop filter 504 for outputting the command voltage. Further, a multiplier 506 that multiplies the frequency of the output signal of the reference signal oscillator 404 by N times, a band-pass filter 507 that extracts a single frequency from the output, and an amplifier 508 that outputs a signal to the second transmitting antenna 52 are provided. Yes.

この回路構成によると、位相比較器503の作用により、第2受信アンテナ51で受信された信号と、電圧制御発振器505の出力信号とは、同一周波数で同一位相となる。次に、この電圧制御発振器505の出力信号が逓倍器506でN倍の周波数に逓倍される。したがって、上記の動作解析と同一となり、本実施例を用いても、距離測定が可能となる。   According to this circuit configuration, due to the action of the phase comparator 503, the signal received by the second receiving antenna 51 and the output signal of the voltage controlled oscillator 505 have the same frequency and the same phase. Next, the output signal of the voltage controlled oscillator 505 is multiplied by N times the frequency by a multiplier 506. Therefore, this is the same as the above-described operation analysis, and distance measurement is possible even with the present embodiment.

上記の全実施例において、第2送受信装置200の第2周波数変換装置50において、周波数を1/Nに、低減するもので構成し、第1送受信装置100の第1周波数変換装置12を、周波数をN倍にする変換する装置で構成しても良い。例えば、基準信号の周波数を10MHz、Nを2、すなわち、第2送受信装置200で、5MHzの信号に変換し、その5MHzの信号を第1送受信装置100に送信するものであっても良い。そして、第1送受信装置100では、受信した5MHzの信号を2倍の10MHzに変換して、基準信号の位相比較する。この場合も、上記の解析と同様な解析が成立する。この場合には、5MHzの波長である60m以内の往復距離を測定することができる。   In all the embodiments described above, the second frequency conversion device 50 of the second transmission / reception device 200 is configured to reduce the frequency to 1 / N, and the first frequency conversion device 12 of the first transmission / reception device 100 is configured as a frequency. May be configured by a device that converts N times. For example, the frequency of the reference signal may be 10 MHz, N may be 2, that is, the second transmission / reception device 200 may convert the signal to a 5 MHz signal, and the 5 MHz signal may be transmitted to the first transmission / reception device 100. Then, the first transmission / reception device 100 converts the received 5 MHz signal to 10 MHz, which is twice, and compares the phase of the reference signal. In this case, the same analysis as that described above is established. In this case, it is possible to measure a reciprocating distance within 60 m which is a wavelength of 5 MHz.

図5に、本実施例の装置構成を示す。
第1送受信装置100については、上記の全実施例に対して、次の点において異なる。基準信号発振器10の基準周波数fは、2.5MHzとした。また、電圧制御発振器14の出力信号の周波数をM倍にする逓倍器141を用いた。また、第1周波数変換器12を周波数を1/Nにする分周器125を用いた。第2送受信装置200は、実施例4の構成と同一である。ただし、本実施例では、逓倍器506に代えて、1/Nの分周期510を用いている。本実施例では、N=2である。上記の実施例と、本実施例では、周波数の定倍、分周関係が異なるだけであるので、上記の解析は、そのまま、成立する。したがって、この実施例の場合には、往復距離60m以内の距離を測定することができる。
FIG. 5 shows an apparatus configuration of the present embodiment.
The first transmission / reception device 100 differs from the above-described embodiments in the following points. The reference frequency f of the reference signal oscillator 10 was 2.5 MHz. Further, a multiplier 141 that multiplies the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator 14 by M is used. Moreover, the frequency divider 125 which makes the frequency 1 / N the 1st frequency converter 12 was used. The second transmission / reception device 200 has the same configuration as that of the fourth embodiment. However, in this embodiment, a 1 / N fractional period 510 is used instead of the multiplier 506. In this embodiment, N = 2. The above example and this example differ only in the frequency multiplication and frequency division relations, so the above analysis is valid as it is. Therefore, in this embodiment, a distance within a reciprocating distance of 60 m can be measured.

本実施例は、ヘテロダイン検波方式を採用したものである。その構成を、図6に示す。第1送受信装置100は、第1送信アンテナ18に、増幅器601と、バンドパスフィルタ602が接続されている。電圧制御発振器603の発振する周波数ωの信号は、N1 倍の逓倍器604により、周波数N1 ωの正弦波に変換される。この周波数N1 ωの信号と、周波数ωの信号が、ミキサー605に入力して、周波数(N1 +1)ωの信号が、帯域通過フィルタ602に出力されるように構成されている。ここでは、N1 =10で、ω/2πが、10MHzである。したがって、送信信号の周波数は、110MHzである。 In this embodiment, a heterodyne detection method is employed. The configuration is shown in FIG. In the first transmission / reception device 100, an amplifier 601 and a band pass filter 602 are connected to the first transmission antenna 18. A signal of frequency ω oscillated by the voltage controlled oscillator 603 is converted into a sine wave of frequency N 1 ω by an N 1 times multiplier 604. The signal having the frequency N 1 ω and the signal having the frequency ω are input to the mixer 605, and the signal having the frequency (N 1 +1) ω is output to the band pass filter 602. Here, N 1 = 10 and ω / 2π is 10 MHz. Therefore, the frequency of the transmission signal is 110 MHz.

一方、第1受信アンテナ20で受信された信号は、増幅器621で増幅された後に、ミキサー622に入力する。また、ミキサー622には、電圧制御発振器623の出力信号が入力している。この電圧制御発振器623の出力信号は、分周期624により、1/N3 に分周されて、位相比較器625により、分周器626の出力と位相比較される。そして、その位相差がループフィルタ627により積分されて、電圧制御発振器623の周波数と位相が制御される。ミキサー622の出力は、帯域通過フィルタ628に入力して、増幅器629により増幅された後に、位相比較器630に入力する。位相比較器630の出力する位相差がループフィルタ631で積分されて、電圧制御発振器632に入力して、その発振周波数と位相が制御される。 On the other hand, the signal received by the first receiving antenna 20 is amplified by the amplifier 621 and then input to the mixer 622. Further, the output signal of the voltage controlled oscillator 623 is input to the mixer 622. The output signal of the voltage controlled oscillator 623 is divided into 1 / N 3 by the dividing period 624, and the phase is compared with the output of the divider 626 by the phase comparator 625. The phase difference is integrated by the loop filter 627, and the frequency and phase of the voltage controlled oscillator 623 are controlled. The output of the mixer 622 is input to the band pass filter 628, amplified by the amplifier 629, and then input to the phase comparator 630. The phase difference output from the phase comparator 630 is integrated by the loop filter 631 and input to the voltage controlled oscillator 632 to control the oscillation frequency and phase.

今、第1受信アンテナ20で受信される信号が周波数315MHzの正弦波とすると、電圧制御発振器623の出力信号の周波数は、305MHzであり、ミキサー622の出力信号は、周波数10MHzの正弦波となる。この周波数10MHzの正弦波の周波数と位相が一致するように、電圧制御発振器632の出力信号の周波数と位相が制御される。この電圧制御発振器632の出力信号は、分周器626で1/2に分周されて、その出力信号は、周波数5MHzの正弦波となる。また、電圧制御発振器623の出力信号は、分周器624により、1/N3 に分周されて、位相比較器625に入力している。この場合には、N3 は、61である。したがって、分周器624の出力は、周波数5MHzの正弦波となり、位相比較器625での出力する位相差が零となるように、電圧制御発振器623の出力信号の周波数と位相が制御される。 Now, assuming that the signal received by the first receiving antenna 20 is a sine wave having a frequency of 315 MHz, the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator 623 is 305 MHz, and the output signal of the mixer 622 is a sine wave having a frequency of 10 MHz. . The frequency and phase of the output signal of the voltage controlled oscillator 632 are controlled so that the phase coincides with the frequency of the 10 MHz sine wave. The output signal of the voltage controlled oscillator 632 is divided by ½ by the frequency divider 626, and the output signal becomes a sine wave having a frequency of 5 MHz. The output signal of the voltage controlled oscillator 623 is frequency-divided by 1 / N 3 by the frequency divider 624 and input to the phase comparator 625. In this case, N 3 is 61. Accordingly, the output of the frequency divider 624 is a sine wave having a frequency of 5 MHz, and the frequency and phase of the output signal of the voltage controlled oscillator 623 are controlled so that the phase difference output from the phase comparator 625 becomes zero.

結局、上記のPLLによる、周波数と位相の制御により、ミキサー622は、受信信号を、受信信号に同期させて、2/(N3 +2)にダウンコンバートする機能を有することになる。アンテナ20により、受信された信号を、2/(N3 +2)にダウンコンバートされた信号の周波数に等しい電圧制御発振器632の出力する信号は、位相比較器606に入力している。位相比較器606には、基準信号発振器101の信号が入力している。 Eventually, the mixer 622 has a function of down-converting the received signal to 2 / (N 3 +2) in synchronization with the received signal by controlling the frequency and phase by the PLL. A signal output from the voltage controlled oscillator 632 equal to the frequency of the signal obtained by down-converting the signal received by the antenna 20 to 2 / (N 3 +2) is input to the phase comparator 606. A signal from the reference signal oscillator 101 is input to the phase comparator 606.

基準信号発振器101の基準発振信号は10MHzの正弦波である。この位相比較器606で、2/(N3 +2)にダウンコンバートされた信号と基準信号との周波数と位相が比較されて、その出力が、ループフィルタ607で積分されて、位相差が零となるように、電圧制御発振器603の周波数と位相が制御される。したがって、基準信号発振器101の出力する基準信号の位相θ1 と、2/(N3 +2)にダウンコンバートされた受信信号の位相θ2 とが、等しくなるように、電圧制御発振器603の出力する信号の位相が決定される。すなわち、圧制御発振器603の出力信号が、周波数変換されて、第1送信アンテナ18から送信されて、第2送受信装置200で、折り返されて、第1受信アンテナ20により受信された受信信号が2/(N3 +2)にダウンコンバートされて、位相比較器606に入力するまでの遅延位相量だけ、電圧制御発振器603の信号の位相が進められることになる。 The reference oscillation signal of the reference signal oscillator 101 is a 10 MHz sine wave. The phase comparator 606 compares the frequency and phase of the signal down-converted to 2 / (N 3 +2) and the reference signal, and the output is integrated by the loop filter 607 so that the phase difference is zero. Thus, the frequency and phase of the voltage controlled oscillator 603 are controlled. Therefore, the voltage-controlled oscillator 603 outputs the phase θ 1 of the reference signal output from the reference signal oscillator 101 and the phase θ 2 of the received signal down-converted to 2 / (N 3 +2). The phase of the signal is determined. That is, the output signal of the pressure controlled oscillator 603 is frequency-converted, transmitted from the first transmitting antenna 18, turned back by the second transmitting / receiving device 200, and the received signal received by the first receiving antenna 20 is 2 The phase of the signal of the voltage controlled oscillator 603 is advanced by the amount of delay phase until it is down-converted to / (N 3 +2) and input to the phase comparator 606.

第2送受信装置200は、基準周波数の信号にダウンコンバートして、所定の周波数にアップコンバートして、第2送信アンテナ52から送信する装置である。第2受信アンテナ51で受信された信号は、ミキサー651に入力し、その出力が位相比較器652に入力している。また、ミキサー651には、復調用の搬送波が入力している。位相比較器652には、電圧制御発振器653の出力する信号が入力され、その信号と受信信号との位相が比較される。位相比較器652の出力は、ループフィルタ654により積分されて、位相比較器652に入力する2つの信号の位相差が零となるように、電圧制御発振器653の発振信号の周波数と位相が制御される。電圧制御発振器653の出力信号は、逓倍器655により、N1 倍の周波数に逓倍されて、ミキサー651に入力する。ここでは、N1 =10である。したがって、110MHzの受信信号は、電圧制御発振器653の出力信号により、10MHzの信号に変換される。すなわち、ミキサーは受信信号を、1/(N1 +1)に分周する機能を有することになる。この電圧制御発振器653の出力信号は、分周器656に入力し、1/2に分周されて、周波数5MHzとなり、位相比較器657に入力している。位相比較器657には、第2送信アンテナ52から送信される送信信号が分周器658により、1/N2 に分周される。ここでは、N2 =63である。そして、位相比較器657の出力は、ループフィルタ659により積分されて、電圧制御発振器660の制御電圧となる。したがって、位相比較器657に入力する2つの入力信号の位相差が零となるように、電圧制御発振器660の発振信号の周波数と位相が制御される。この場合には、第2送信アンテナ52から送信される送信信号の周波数は、315MHzとなる。 The second transmission / reception device 200 is a device that down-converts the signal to a reference frequency signal, up-converts the signal to a predetermined frequency, and transmits the signal from the second transmission antenna 52. The signal received by the second receiving antenna 51 is input to the mixer 651, and the output is input to the phase comparator 652. In addition, a demodulating carrier wave is input to the mixer 651. The phase comparator 652 receives a signal output from the voltage controlled oscillator 653 and compares the phase of the signal with the received signal. The output of the phase comparator 652 is integrated by the loop filter 654, and the frequency and phase of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator 653 are controlled so that the phase difference between the two signals input to the phase comparator 652 becomes zero. The The output signal of the voltage controlled oscillator 653, a multiplier 655, being multiplied to N 1 times the frequency, and inputs to the mixer 651. Here, N 1 = 10. Therefore, the 110 MHz reception signal is converted into a 10 MHz signal by the output signal of the voltage controlled oscillator 653. That is, the mixer has a function of dividing the received signal by 1 / (N 1 +1). The output signal of the voltage controlled oscillator 653 is input to the frequency divider 656, divided by ½, to a frequency of 5 MHz, and input to the phase comparator 657. In the phase comparator 657, the transmission signal transmitted from the second transmission antenna 52 is divided by the frequency divider 658 into 1 / N 2 . Here, N 2 = 63. Then, the output of the phase comparator 657 is integrated by the loop filter 659 and becomes the control voltage of the voltage controlled oscillator 660. Therefore, the frequency and phase of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator 660 are controlled so that the phase difference between the two input signals input to the phase comparator 657 becomes zero. In this case, the frequency of the transmission signal transmitted from the second transmission antenna 52 is 315 MHz.

このようにして、第2送受信装置200は、受信信号に同期して、所望の周波数に変換された後、第1送受信装置100に向けて送信される。分周器658の分周比N2 を変化させることで、第2送受信装置200から返信する送信信号の周波数を、第2送受信装置200毎に変化させることができる。また、第1送受信装置100においては、分周器624の分周比N3 を変化させることで、第2送受信装置200毎に、受信信号のチューニングを行うことができる。 In this way, the second transmission / reception device 200 is transmitted to the first transmission / reception device 100 after being converted into a desired frequency in synchronization with the received signal. By changing the frequency division ratio N 2 of the frequency divider 658, the frequency of the transmission signal returned from the second transmission / reception device 200 can be changed for each second transmission / reception device 200. Further, in the first transmission / reception device 100, the received signal can be tuned for each second transmission / reception device 200 by changing the frequency division ratio N 3 of the frequency divider 624.

第1送受信装置100において、距離は、基準信号発振器101の出力する基準信号と、電圧制御発振器603の出力する信号を入力する位相比較器161の出力する位相差Δθから、求められる。上記の場合には、この位相差Δθが、往復距離Lを表すのは、第2送受信装置200から第1送受信装置100への送信信号の周波数315MHzの波長0.95mまでの距離である。   In the first transmission / reception device 100, the distance is obtained from the reference signal output from the reference signal oscillator 101 and the phase difference Δθ output from the phase comparator 161 that receives the signal output from the voltage controlled oscillator 603. In the above case, the phase difference Δθ represents the round trip distance L from the second transmission / reception device 200 to the first transmission / reception device 100 at a distance from the transmission signal having a frequency of 315 MHz to a wavelength of 0.95 m.

次に、図6の回路の各点における波形を解析する。
第1送受信装置100から第2送受信装置への送信信号の角各周波数をω3 、伝播時間をΔt 1 、第2送受信装置200から第1送受信装置への送信信号の角周波数をω4 、伝播時間をΔt2 とする。また、第2送受信装置200の復調搬送波の角周波数をω2 、第1送受信装置100の復調搬送波の角周波数をω5 、基準信号発振器101の出力する基準発振信号の角周波数をω1 、位相をθ1 とする。また、逓倍器655、604の逓倍比をN1 、分周器658の分周比をN2 、分周器624の分周比をN3 とする。電圧制御発振器603の出力信号(p1 点)の位相をθと、位相比較器606で比較される復調信号の位相をθ2 とする。

Figure 0005117999
Next, the waveform at each point of the circuit of FIG. 6 is analyzed.
The angular frequency of the transmission signal from the first transmission / reception device 100 to the second transmission / reception device is ω 3 , the propagation time is Δt 1 , the angular frequency of the transmission signal from the second transmission / reception device 200 to the first transmission / reception device is ω 4 , and propagation Let time be Δt 2 . Further, the angular frequency of the demodulated carrier wave of the second transmitting / receiving device 200 is ω 2 , the angular frequency of the demodulated carrier wave of the first transmitting / receiving device 100 is ω 5 , the angular frequency of the reference oscillation signal output from the reference signal oscillator 101 is ω 1 , and the phase. Is θ 1 . Further, the multiplication ratio of the multipliers 655 and 604 is N 1 , the frequency division ratio of the frequency divider 658 is N 2 , and the frequency division ratio of the frequency divider 624 is N 3 . The phase of the output signal (p 1 point) of the voltage controlled oscillator 603 is θ, and the phase of the demodulated signal compared by the phase comparator 606 is θ 2 .
Figure 0005117999

図6における各点での信号は、次のようになる。
p1点信号

Figure 0005117999
p2点信号( ミキサー605の出力)
Figure 0005117999
位相は、0以上、2πより小さい範囲(主値)で定義される必要がある。n 1 は、位相を主値とするための変数であって、n1 は、0 ≦N 1 θ−2n1π<2πを満たす整数である。p3点信号( 送信点)
Figure 0005117999
p4 点信号( 第2送受信装置200の受信点)
Figure 0005117999
p5点信号( 復調搬送波)
Figure 0005117999
p6点信号(BPF出力)
Figure 0005117999
The signal at each point in FIG. 6 is as follows.
p1 point signal
Figure 0005117999
p2 point signal (output of mixer 605)
Figure 0005117999
The phase needs to be defined within a range (main value) of 0 or more and less than 2π. n 1 is a variable for setting the phase as a main value, and n 1 is an integer satisfying 0 ≦ N 1 θ−2n 1 π <2π. p3 point signal (transmission point)
Figure 0005117999
p4 point signal (reception point of second transceiver 200)
Figure 0005117999
p5-point signal (demodulated carrier wave)
Figure 0005117999
p6 point signal (BPF output)
Figure 0005117999

位相比較器652における主値での位相同期により

Figure 0005117999
Figure 0005117999
p7点( 第2送受信装置200のベースバンド復調信号) 信号
Figure 0005117999
2n5π/(N1 +1) は、第2送受信装置200でのダウンコンバートにより発生する不確定位相である。 By phase synchronization at the main value in the phase comparator 652
Figure 0005117999
Figure 0005117999
p7 point (baseband demodulated signal of second transceiver 200) Signal
Figure 0005117999
2n 5 π / (N 1 +1) is an indeterminate phase generated by down-conversion in the second transceiver 200.

p8点(1/2分周期器656の出力点)

Figure 0005117999
n6πは、1/2 分周器により発生する不確定位相である。
p10 点( 第2送受信装置200の送信点)
Figure 0005117999
p9点(1/N2 分周器658の出力点)
Figure 0005117999
2n7π/N2 は、1/N2 分周器により発生する不確定位相である。 p8 points (output point of 1 / 2-minute periodator 656)
Figure 0005117999
n 6 π is an indeterminate phase generated by the 1/2 divider.
p10 points (transmission point of second transceiver 200)
Figure 0005117999
p9 point (output point of 1 / N 2 divider 658)
Figure 0005117999
2n 7 π / N 2 is an indeterminate phase generated by the 1 / N 2 frequency divider.

p8、p9点での信号の主値での位相整合条件(位相比較器657)

Figure 0005117999
よって、
Figure 0005117999
p10 点( 第2送受信装置200の送信点) の信号
Figure 0005117999
p12 点( 第1送受信装置100の受信点) 信号
Figure 0005117999
p13 点の信号( 第1送受信装置100の復調搬送波)
Figure 0005117999
p14 点(BPF出力) 信号及びp15 点
Figure 0005117999
Phase matching condition at the main value of the signal at points p8 and p9 (phase comparator 657)
Figure 0005117999
Therefore,
Figure 0005117999
Signal at p10 point (transmission point of second transceiver 200)
Figure 0005117999
p12 point (receiving point of first transmitting / receiving device 100) Signal
Figure 0005117999
p13 point signal (demodulated carrier wave of first transmitter / receiver 100)
Figure 0005117999
p14 point (BPF output) signal and p15 point
Figure 0005117999

よって、ベースバンド復調信号の位相θ2 は、
p16 点(1/2分周器の出力)

Figure 0005117999
n9 πは、1/2 分周器626により発生する不確定位相である。
p17 点(1/N3 分周器624の出力)
Figure 0005117999
2n10π/N3 は、1/N 3 分周により発生する不確定位相である。
p17 点とp16 点(位相比較器625)での主値での位相整合条件により、次式が成立する。 Therefore, the phase θ 2 of the baseband demodulated signal is
p16 points (1/2 divider output)
Figure 0005117999
n 9 π is an indeterminate phase generated by the 1/2 frequency divider 626.
p17 point (output of 1 / N 3 divider 624)
Figure 0005117999
2n 10 π / N 3 is an indeterminate phase generated by 1 / N 3 frequency division.
The following equation is established according to the phase matching condition at the principal value at the points p17 and p16 (phase comparator 625).

Figure 0005117999
よって、θ6 は、次式となる。
Figure 0005117999
よって、p14 点(BPF出力) 信号及びp15 点の信号は、次式となる。
Figure 0005117999
Figure 0005117999
Therefore, θ 6 is as follows.
Figure 0005117999
Therefore, the signal at point p14 (BPF output) and the signal at point p15 are as follows.
Figure 0005117999

したがって、θ2 は、次式となる。

Figure 0005117999
0 ≦θ2 <2πである。 Therefore, θ 2 is represented by the following equation.
Figure 0005117999
0 ≦ θ 2 <2π.

距離は、位相差Δθ=θ−θ2 から求められる。

Figure 0005117999
2n5π/(N1 +1) は、第2送受信装置200におけるダウンコンバートにより発生する不確定位相である。
4n8π/N2 は第1送受信装置100におけるダウンコンバートにより発生する不確定位相である。
4n10π/N2 は第2送受信装置100の1/N3 分周により発生する不確定位相である。
4n8π/N2 +4n10π/N2 =4mπ//N2 であるので、ダウンコンバーと、1/2分周とを併せて、4mπ//N2 が、第1送受信装置100のダウンコンバートにより発生する不確定位相である。
2n9πN3 /N2は第1送受信装置100の1/2 分周により発生する不確定位相である。
2n6πは、第2送受信装置200の1/2 分周により発生する不確定性であるが、2 πの整数倍により、消去される。すなわち、θ2 は、第2送受信装置200の1/2 分周により発生した不確定位相の周波数の2 倍の周波数での位相であるので、2 πの整数倍となり、この不確定位相は消去される。 The distance is determined from the phase difference Δθ = θ-θ 2.
Figure 0005117999
2n 5 π / (N 1 +1) is an indeterminate phase generated by down-conversion in the second transmission / reception device 200.
4n 8 π / N 2 is an indeterminate phase generated by down-conversion in the first transmission / reception device 100.
4n 10 π / N 2 is an indeterminate phase generated by 1 / N 3 frequency division of the second transceiver 100.
Because it is 4n 8 π / N 2 + 4n 10 π / N 2 = 4mπ // N 2, and down-conversion, together with peripheral 1/2 minutes, 4mπ // N 2 is the first transceiver 100 down This is an indeterminate phase generated by conversion.
2n 9 πN 3 / N 2 is an indeterminate phase generated by 1/2 frequency division of the first transmitting / receiving device 100.
2n 6 π is an uncertainty generated by the 1/2 frequency division of the second transmission / reception device 200, but is erased by an integral multiple of 2 π. That is, θ 2 is an integer multiple of 2π because θ 2 is a phase at a frequency twice the frequency of the indeterminate phase generated by the 1/2 frequency division of the second transmitting / receiving device 200, and this indeterminate phase is eliminated. Is done.

このように、実施例7の装置では、独立した不確定位相が3つ存在するので、波長λ4 の範囲内であっても、位相差Δθが、距離を表すことがない。したがって、本実施例では、第1送受信装置100と第2送受信装置200との間で、一巡のPLLをかけた状態で、第2送受信装置200を移動させた時の移動距離、すなわち、相対距離を求めることができる。相対距離の場合には、Δθを累積することになるので、相対距離の測定可能範囲には、制限がない。 Thus, since there are three independent uncertain phases in the apparatus of the seventh embodiment, the phase difference Δθ does not represent the distance even within the wavelength λ 4 range. Therefore, in the present embodiment, the movement distance when the second transmission / reception device 200 is moved in a state in which a loop of PLL is applied between the first transmission / reception device 100 and the second transmission / reception device 200, that is, the relative distance. Can be requested. In the case of the relative distance, Δθ is accumulated, so that the measurable range of the relative distance is not limited.

上記の実施例では、絶対距離可能範囲が、空間電波の周波数に応じて、制限される。そこで、上記の全実施例において、次のようにすれば、範囲を制限することなく、距離を測定することができる。まず、第1送受信装置100と第2送受信装置200との間で、PLL同期が成立した時の検出位相差Δθを初期値として記憶しておく。この時の第1送受信装置100と第2送受信装置200との間の距離L1は、別の手段で測定する。また、第2送受信装置200を、第1送受信装置100に対して、上記の絶対距離可能範囲内において、検出位相差Δθの初期値を測定して、初期値の距離L1を求める。次に、このPLL同期を維持したまま、第2送受信装置200を移動させて、検出位相Δθを測定する。検出位相差Δθは、距離Lの周期関数となるが、この検出位相差Δθを、累積することで、第2送受信装置200の第1送受信装置100に対する相対移動距離を測定することができる。また、この状態で、第2送受信装置200の第1送受信装置100に対する相対移動距離と、移動時間とを測定して、相対移動速度を求めることができる。また、空間伝搬に代えて、伝送線路とすれば、伝送線路の長さを求めることができる。   In the above embodiment, the absolute distance possible range is limited in accordance with the frequency of the spatial radio wave. Therefore, in all the embodiments described above, the distance can be measured without limiting the range by doing the following. First, the detected phase difference Δθ when PLL synchronization is established between the first transmission / reception device 100 and the second transmission / reception device 200 is stored as an initial value. At this time, the distance L1 between the first transmission / reception device 100 and the second transmission / reception device 200 is measured by another means. In addition, the second transmitter / receiver 200 measures the initial value of the detected phase difference Δθ within the above absolute distance range with respect to the first transmitter / receiver 100 to obtain the initial distance L1. Next, the second transmission / reception device 200 is moved while maintaining the PLL synchronization, and the detection phase Δθ is measured. The detected phase difference Δθ is a periodic function of the distance L. By accumulating the detected phase difference Δθ, the relative movement distance of the second transmitting / receiving device 200 with respect to the first transmitting / receiving device 100 can be measured. In this state, the relative movement speed can be obtained by measuring the relative movement distance and the movement time of the second transmission / reception apparatus 200 with respect to the first transmission / reception apparatus 100. If the transmission line is used instead of the spatial propagation, the length of the transmission line can be obtained.

実施例1〜実施例4では、電圧制御発振器14の出力する信号の周波数を、第1送受信装置100から第2送受信装置200へ伝搬させる電磁波の周波数としている。しかし、電圧制御発振器14の出力信号を逓倍器又は分周期又はミキサーで、周波数を逓倍又は分周又は周波数変移させた、信号を空間伝搬の電磁波の周波数としても良い。この場合に、請求項の送信器は、周波数変換しない場合には、電圧制御発振器14が送信器となり、この発振器と必要により増幅器15とで、この送信器が構成される。周波数変換する場合には、送信器は、逓倍器、分周期、ミキサー、増幅器などを含むもので構成される。周波数を変換する場合には、位相比較器、基準信号、逓倍/分周器、ミキサーを用いたPLL回路により、周波数を変換するようにしても良い。同様に、第1周波数変換器12、第2周波数変換器50も、位相比較器、基準信号、逓倍/分周器、ミキサーを用いたPLL回路により構成しても良い。   In the first to fourth embodiments, the frequency of the signal output from the voltage controlled oscillator 14 is the frequency of the electromagnetic wave propagated from the first transmission / reception device 100 to the second transmission / reception device 200. However, the output signal of the voltage controlled oscillator 14 may be the frequency of the electromagnetic wave of spatial propagation, which is obtained by multiplying, dividing, or frequency-shifting the frequency by a multiplier, a dividing period, or a mixer. In this case, when the frequency of the transmitter is not converted, the voltage-controlled oscillator 14 becomes a transmitter, and this transmitter and the amplifier 15 as necessary constitute this transmitter. In the case of frequency conversion, the transmitter includes a multiplier, a division period, a mixer, an amplifier, and the like. When converting the frequency, the frequency may be converted by a PLL circuit using a phase comparator, a reference signal, a multiplier / divider, and a mixer. Similarly, the first frequency converter 12 and the second frequency converter 50 may also be configured by a PLL circuit using a phase comparator, a reference signal, a multiplier / divider, and a mixer.

以上の実施例では、単一周波数の正弦波による解析を示したが、第1送信アンテナ、第2送信アンテナから送信される信号が単一周波数の正弦波(余弦波)であれば良く、第1送受信装置、第2送受信装置の内部での信号処理に関しては、正弦波に同期した単一周波数(矩形波としての周期が単一)の矩形波(方形波)で、信号処理をしても良い。したがって、第1位相比較器、第2位相比較器、その他の位相比較器は、矩形波を入力するディジタルの周波数位相比較器であっても良い。また、基準発振器、電圧制御発振器の出力も正弦波であっても、矩形波であっても良い。   In the above embodiment, the analysis by the single frequency sine wave is shown, but the signal transmitted from the first transmission antenna and the second transmission antenna may be a single frequency sine wave (cosine wave). Regarding signal processing inside the first transmission / reception device and the second transmission / reception device, even if signal processing is performed with a rectangular wave (square wave) having a single frequency (single period as a rectangular wave) synchronized with a sine wave. good. Therefore, the first phase comparator, the second phase comparator, and the other phase comparators may be digital frequency phase comparators that input rectangular waves. The outputs of the reference oscillator and the voltage controlled oscillator may be sine waves or rectangular waves.

本発明は、例えばフォークリフトのような、工場或いは倉庫内の複数の運搬装置の各々に送受信周波数が互いに異なる第1の送受信装置を搭載し、当該工場或いは倉庫内で歩行する複数の作業員に第2の送受信装置を携帯させることで、近くにいる作業員の存在を運搬装置の操縦者に知らせる警告装置として使用することができる。   The present invention includes a first transmission / reception device having a different transmission / reception frequency in each of a plurality of transport devices in a factory or a warehouse, such as a forklift, for example, for a plurality of workers walking in the factory or a warehouse. By carrying the two transmission / reception devices, it can be used as a warning device that informs the operator of the transport device of the presence of nearby workers.

本発明の具体的な実施例1に係る距離測定装置の構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram of the distance measuring device which concerns on the specific Example 1 of this invention. 本発明の具体的な実施例2に係る距離測定装置の構成図。The block diagram of the distance measuring device which concerns on the specific Example 2 of this invention. 本発明の具体的な実施例3に係る距離測定装置の構成図。The block diagram of the distance measuring device which concerns on the specific Example 3 of this invention. 本発明の具体的な実施例4に係る距離測定装置の構成図。The block diagram of the distance measuring device which concerns on the specific Example 4 of this invention. 本発明の具体的な実施例6に係る距離測定装置の構成図。The block diagram of the distance measuring apparatus which concerns on the specific Example 6 of this invention. 本発明の具体的な実施例7に係る距離測定装置の構成図。The block diagram of the distance measuring apparatus which concerns on the specific Example 7 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100…第1送受信装置
200…第2送受信装置
10…基準発振器
11…第1位相比較器
16…第2位相比較器
12…第1周波数変換器
14…電圧制御発振器
50…第2周波数変換器
120…ミキサー
121…逓倍器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... 1st transmission / reception apparatus 200 ... 2nd transmission / reception apparatus 10 ... Reference | standard oscillator 11 ... 1st phase comparator 16 ... 2nd phase comparator 12 ... 1st frequency converter 14 ... Voltage controlled oscillator 50 ... 2nd frequency converter 120 ... Mixer 121 ... Multiplier

Claims (5)

第1送受信装置及び第2送受信装置から成り、第1送受信装置と第2送受信装置との間の距離を測定する距離測定装置において、
前記第1送受信装置は、
前記第2送受信装置に向けて信号を送信する第1送信アンテナと、
前記第2送受信装置から送信信号を受信する第1受信アンテナと、
所定の基準周波数の所定波形の信号を出力する基準発振器と、
前記第1受信アンテナにより受信した信号を入力して、基準周波数の信号に周波数変換する第1周波数変換器と、
前記基準発振器の出力信号と、前記第1周波数変換器の出力信号との位相を比較する第1位相比較器と、
前記第1位相比較器によって比較される位相差が零となるように、波形の位相及び周波数を変化させる電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の出力信号の周波数のまま、又は、その出力信号の周波数を、所定周波数に変換して、単一周波数の正弦波信号として前記第1送信アンテナに出力する送信器と、
前記電圧制御発振器の出力信号の位相と、前記基準発振器の出力信号との位相とを比較して、その位相差に応じた信号を距離信号として出力する第2位相比較器と、
を有し、
前記第2送受信装置は、
前記第1送受信装置から送信された信号を受信する第2受信アンテナと、
前記第1送受信装置に向けて信号を送信する第2送信アンテナと、
前記第2受信アンテナにより受信した信号の周波数を変換して、第2送信アンテナに出力する第2周波数変換器と、
を有することを特徴とする距離測定装置。
In a distance measuring device that includes a first transmitting / receiving device and a second transmitting / receiving device, and that measures a distance between the first transmitting / receiving device and the second transmitting / receiving device,
The first transmitting / receiving device includes:
A first transmitting antenna for transmitting a signal to the second transmitting / receiving device;
A first receiving antenna for receiving a transmission signal from the second transmitting / receiving device;
A reference oscillator that outputs a signal having a predetermined waveform at a predetermined reference frequency; and
A first frequency converter that inputs a signal received by the first receiving antenna and converts the signal into a reference frequency signal;
A first phase comparator for comparing phases of an output signal of the reference oscillator and an output signal of the first frequency converter;
A voltage-controlled oscillator that changes the phase and frequency of the waveform so that the phase difference compared by the first phase comparator becomes zero;
A transmitter that outputs the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator to the first transmitting antenna as a single frequency sine wave signal by converting the frequency of the output signal to a predetermined frequency;
A second phase comparator that compares the phase of the output signal of the voltage controlled oscillator with the phase of the output signal of the reference oscillator and outputs a signal corresponding to the phase difference as a distance signal;
Have
The second transmission / reception device includes:
A second receiving antenna for receiving a signal transmitted from the first transmitting / receiving device;
A second transmitting antenna for transmitting a signal to the first transmitting / receiving device;
A second frequency converter that converts the frequency of the signal received by the second receiving antenna and outputs the converted signal to the second transmitting antenna;
A distance measuring device comprising:
前記第1周波数変換器は、前記基準発振器の出力信号の周波数を逓倍する逓倍器、又は、分周する分周器と、前記第1受信アンテナの受信信号と、前記逓倍器又は分周器の出力信号との積を求めるミキサーとを有することを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。   The first frequency converter includes a multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the reference oscillator, or a frequency divider that divides, a received signal of the first receiving antenna, and a multiplier or a divider. The distance measuring device according to claim 1, further comprising a mixer for obtaining a product with the output signal. 前記第1周波数変換器は、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を逓倍する逓倍器、又は、分周する分周器と、前記第1受信アンテナの受信信号と、前記逓倍器又は分周器の出力信号との積を求めるミキサーとを有することを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。   The first frequency converter includes a multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, or a frequency divider that divides, a received signal of the first receiving antenna, and the multiplier or divider. The distance measuring device according to claim 1, further comprising a mixer that obtains a product of the output signal of 前記第2周波数変換器は、第2受信アンテによる受信信号と同一周波数、同一位相の信号を発生する電圧制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号の周波数を逓倍する逓倍器又は分周する分周器とを有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の距離測定装置。   The second frequency converter includes a voltage-controlled oscillator that generates a signal having the same frequency and the same phase as a reception signal by the second reception antenna, and a multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the voltage-controlled oscillator or a frequency-dividing component. The distance measuring device according to claim 2, further comprising a peripheral. 前記第2送受信装置は、所定周波数の信号を発振する第2基準発振器を有し、
前記第2周波数変換器は、前記第2基準発振器の出力信号の周波数を逓倍する第2逓倍器、又は、分周する第2分周器と、前記第2受信アンテナの受信信号と、前記第2逓倍器又は第2分周器の出力信号との積を求める第2ミキサーと、
前記第2ミキサーの出力信号の周波数を変換する第2電圧制御発振器と
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の距離測定装置。
The second transmitting / receiving device includes a second reference oscillator that oscillates a signal having a predetermined frequency,
The second frequency converter includes a second multiplier that multiplies the frequency of the output signal of the second reference oscillator, or a second divider that divides the frequency, a received signal of the second receiving antenna, and the second A second mixer for determining a product with the output signal of the doubler or the second divider;
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a second voltage controlled oscillator that converts a frequency of an output signal of the second mixer.
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