JP6346663B2 - 無線センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線センサ装置に関し、特に、検知対象に放射される送信信号と、送信信号の検知対象からの反射信号と、に基づいて検知対象の動きを検出する無線センサ装置に関する。

送信信号の放射と反射信号の受信とを行うためのアンテナを有したセンサ部と、センサ部からの出力信号の信号処理を行う信号処理部と、センサ部を制御する制御部と、を備え、検知対象に高周波の電磁波信号として放射される送信信号と、送信信号の検知対象からの反射信号と、に基づいて検知対象の動きを検出する無線センサ装置が実用化されている。そして、このような無線センサ装置は、人の脈動や呼吸等の生体情報を検出する生体センサ等に利用されている。

従来の無線センサ装置としては、特許文献１に係る無線センサ装置等が有る。図１０は、特許文献１に係る無線センサ装置３１０の構成を示す説明図である。

図１０に示すように、無線センサ装置３１０は、２本の送受信アンテナと、２本の送受信アンテナに供給するパルス信号（送信信号）を生成するＲＦ発振回路３１１と、ＲＦ発振回路３１１のパルス信号の生成タイミングを制御する制御手段３１２（制御部）と、２つのミキサ回路と、積分差動増幅回路３１６と、ローパスフィルタ３１７と、信号処理回路３１８（信号処理部）と、を備えている。２本の送受信アンテナは、第１のアンテナＡ１１と第２のアンテナＡ１２とである。制御手段３１２は、タイミング回路３１３とスイッチング素子３１４とで構成された回路である。２つのミキサ回路は、第１のミキサ回路３１５ａと第２のミキサ回路３１５ｂとである。

無線センサ装置３１０は、第１のアンテナＡ１１と第２のアンテナＡ１２とを用いて、ＲＦ発振回路３１１が生成したパルス信号（送信信号）を対象物（検知対象）に放射すると共に、放射したパルス信号の対象物からの反射信号を受信している。第１のアンテナＡ１１に供給されるパルス信号の一部と第１のアンテナＡ１１を用いて受信した反射信号とは、第１のミキサ回路３１５ａに入力される。第２のアンテナＡ１２に供給されるパルス信号の一部と第２のアンテナＡ１２を用いて受信した反射信号とは、第２のミキサ回路３１５ｂに入力される。

第１のミキサ回路３１５ａの出力側と第２のミキサ回路３１５ｂの出力側とには、それぞれ図示しないローパスフィルタが接続されており、第１のミキサ回路３１５ａの出力信号と第２のミキサ回路３１５ｂの出力信号とは、それぞれパルス信号とその反射信号との混合信号の低周波成分となる。

第１のミキサ回路３１５ａの出力信号と第２のミキサ回路３１５ｂの出力信号とは、積分差動増幅回路３１６に入力される。そして、積分差動増幅回路３１６は、入力された２つの信号を差動増幅している。積分差動増幅回路３１６の出力信号は、対象物の動きに対応して第１のミキサ回路３１５ａの出力信号と第２のミキサ回路３１５ｂの出力信号との間に生じた位相差に基づく信号となる。ローパスフィルタ３１７は、積分差動増幅回路３１６の出力信号のうちの低周波成分を取り出している。信号処理回路３１８は、ローパスフィルタ３１７の出力信号に基づいて信号処理を行い、対象物の動きに関する情報信号を生成している。

制御手段３１２は、第１のアンテナＡ１１へのパルス信号の供給タイミングと第２のアンテナＡ１２へのパルス信号の供給タイミングとが重ならないように、パルス信号の供給タイミングを制御している。そして、第１のアンテナＡ１１と第２のアンテナＡ１２とを近接した配置しても、第１のアンテナＡ１１と第２のアンテナＡ１２との間での干渉が起き難いようにしている。

無線センサ装置３１０は、このようにして、対象物の動きを検出している。そして、第１のアンテナＡ１１と第２のアンテナＡ１２という２本の送受信アンテナを用いて信号の送受信を行うことによって、対象物の動きの検出精度を高めている。

特開２０１１−９４９９７号公報

近年、特許文献１に係る無線センサ装置３１０のように複数の送受信アンテナを備えた無線センサ装置において、複数の送受信アンテナを離れた位置に配置し、複数の送受信アンテナを用いて得られた信号に基づいて、検知対象のより複雑な動きを検知できる無線センサ装置が求められてきている。

しかしながら、特許文献１に係る無線センサ装置３１０では、２本の送受信アンテナを離れた位置に配置する場合、２本の送受信アンテナのうちの少なくとも一方と、ＲＦ発振回路３１１や第１のミキサ回路３１５ａや第２のミキサ回路３１５ｂ等の高周波回路と、を所定の長さを有した同軸線路等の配線用の部材で接続する必要が有った。

その場合、無線センサ装置３１０は、２本の送受信アンテナを用いてそれぞれ送受信した信号の位相差を利用して対象物の動きを検出するので、配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理し、送受信アンテナと高周波回路との間で伝送される信号の位相のずれを十分に小さくする必要が有った。

配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理できない場合には、積分差動増幅回路３１６に位相のずれた信号が入力され、その結果、検知対象の動きの検出精度を低下させる要因となっていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理しなくても、十分な検出精度が得られる無線センサ装置を提供することにある。

この課題を解決するために、請求項１に記載の無線センサ装置は、検知対象に放射される送信信号と、前記送信信号の前記検知対象からの反射信号と、に基づいて前記検知対象の動きを検出する無線センサ装置であって、前記送信信号を放射し前記反射信号を受信するための送受信アンテナと、前記送信信号を生成する信号発生回路と、前記送信信号の一部と前記反射信号とが入力され、前記送信信号と前記反射信号との混合信号の低周波成分を検波信号として出力する検波回路と、を有し、前記検波回路が出力する検波信号に対応した検知信号を出力する複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部から出力される前記検知信号の信号処理を行う信号処理部と、前記複数のセンサ部が放射する前記送信信号の放射タイミングを制御する制御部と、を備え、前記センサ部毎に前記送受信アンテナと前記信号発生回路と前記検波回路とが近くに配置されており、前記制御部は、前記複数のセンサ部のうちの１つのセンサ部が前記送信信号を放射する時間帯には、前記複数のセンサ部のうちの他のセンサ部が前記送信信号を放射しないように、前記送信信号の放射タイミングを制御することを特徴とする。

この構成の無線センサ装置では、それぞれのセンサ部が送受信アンテナと信号発生回路と検波回路とを有しているので、センサ部毎に送受信アンテナと信号発生回路と検波回路とを近くに配置することができる。そのため、送受信アンテナと信号発生回路や検波回路等の高周波回路とを接続する配線の長さを短くでき、送受信アンテナと高周波回路とを接続する配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理しなくても、送受信アンテナと高周波回路との間で伝送される信号の位相がずれるのを抑制することができる。

しかも、この構成の無線センサ装置では、センサ部から出力される検知信号は、検波回路が出力する検波信号に対応した信号である。検波信号やそれに対応した信号を低周波の信号とすることは容易である。そして、低周波の信号は、配線のインピーダンスや線路長等がばらついても位相がずれ難い。そのため、センサ部と信号処理部とを接続する配線のインピーダンスや線路長等がばらついても、センサ部から信号処理部に伝送される検知信号の位相がずれるのを抑制することができる。また、制御部は、複数のセンサ部のうちの１つのセンサ部が送信信号を放射する時間帯には、複数のセンサ部のうちの他のセンサ部が送信信号を放射しないように、送信信号の放射タイミングを制御している。そのため、複数のセンサ部が放射する送信信号が互いに干渉するのを抑制することができる。その結果、この構成の無線センサ装置では、配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理しなくても、十分な検出精度が得ることができる。

請求項２に記載の無線センサ装置では、前記センサ部は、前記送信信号にアナログ変調方式で変調を加える変調回路を有し、前記信号処理部は、前記センサ部から放射される前記送信信号を受信するための受信アンテナと、前記受信アンテナに接続された復調回路と、を有し、前記変調回路は、前記検波回路が出力するアナログ信号である前記検波信号に基づいて前記送信信号に変調を加え、前記信号処理部は、前記受信アンテナを用いて前記送信信号を受信すると共に、受信した前記送信信号の変調成分から前記検知信号を取り出すことを特徴とする。

この構成の無線センサ装置では、センサ部から信号処理部に検知信号を無線送信することができる。そのため、センサ部と信号処理部とを接続する配線が不要となり、センサ部と信号処理部とを接続する配線のインピーダンスや線路長を管理しなくても良くなる。その結果、この構成の無線センサ装置では、配線のインピーダンスや線路長の管理が更に容易になる。

請求項３に記載の無線センサ装置では、前記センサ部は、前記検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する信号変換回路を有し、前記信号変換回路の出力信号を前記検知信号として出力することを特徴とする。

この構成の無線センサ装置では、センサ部は、検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する信号変換回路を有し、信号変換回路の出力信号を検知信号として出力している。デジタル信号は、アナログ信号と比較して配線のインピーダンスや線路長等のばらつきの影響を受け難い。そのため、センサ部と信号処理部とを接続する配線のインピーダンスや線路長等がばらついても、検知信号への影響を更に抑制することができる。その結果、この構成の無線センサ装置では、配線のインピーダンスや線路長の管理が更に容易になる。

請求項４に記載の無線センサ装置では、前記信号処理部は、前記複数のセンサ部から出力される前記検知信号のうちの、２つの検知信号が入力される差動増幅回路を有していることを特徴とする。

この構成の無線センサ装置のような装置では、２つのセンサ部から出力される検知信号を差動増幅回路に入力させ、２つの検知信号の差動増幅を行うことによって、検出したい動作以外の検知対象の動作の影響を低減し、検知対象の動作の検出精度を高めることができる。但し、センサ部から信号処理部に伝送される間に検知信号の位相がずれたのでは、その効果は低下してしまう。

それに対して、この構成の無線センサ装置では、信号処理部は、複数のセンサ部から出力される検知信号のうちの、２つの検知信号が入力される差動増幅回路を有している。そして、この構成の無線センサ装置では、センサ部と信号処理部とを接続する配線のインピーダンスや線路長等がばらついても、センサ部から信号処理部に伝送される検知信号の位相がずれるのを抑制することができる。そのため、センサ部から信号処理部に伝送される間の位相ずれが少ない検知信号を差動増幅回路に入力することができる。その結果、この構成の無線センサ装置では、検知対象の動作の検出精度を更に高めることができる。

本発明によれば、配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理しなくても、十分な検出精度が得られる無線センサ装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る無線センサ装置１の構成を示す説明図である。 図１に示すセンサ部１０と信号処理部２０との構成を示す説明図である。 図２に示すセンサ部１０の構成をより詳しく示す説明図である。 図１に示すセンサ部１０の送信タイミングを示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る無線センサ装置１０１の構成を示す説明図である。 図５に示すセンサ部１１０と信号処理部１２０との構成を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る無線センサ装置２０１の構成を示す説明図である。 図７に示すセンサ部２１０と信号処理部２２０との構成を示す説明図である。 図８に示すセンサ部２１０の構成をより詳しく示す説明図である。 特許文献１に係る無線センサ装置３１０の構成を示す説明図である。

［第１実施形態］
以下、本考案の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る無線センサ装置の構成について、図１ないし図３を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る無線センサ装置１の構成を示す説明図である。図２は、図１に示すセンサ部１０と信号処理部２０との構成を示す説明図である。図３は、図２に示すセンサ部１０の構成をより詳しく示す説明図である。

無線センサ装置１は、検知対象４０に放射される送信信号と、送信信号の検知対象４０からの反射信号と、に基づいて検知対象４０の動きを検出し、検知対象４０の動きに対応した動作情報を出力している。無線センサ装置１は、図１に示すように、２つのセンサ部１０と、信号処理部２０と、制御部３０と、を備えている。２つのセンサ部１０は、第１センサ部１０ａと第２センサ部１０ｂとである。

センサ部１０は、図２に示すように、それぞれ、送受信アンテナ１１と信号発生回路１２と検波回路１３とを有している。送受信アンテナ１１は、送信信号を放射し反射信号を受信するためのアンテナである。センサ部１０は、送受信アンテナ１１を用いて検知対象４０に送信信号を高周波の電磁波信号として放射すると共に、送信信号の検知対象４０からの反射信号を、送受信アンテナ１１を用いて受信している。

信号発生回路１２は、信号発生回路１２は、図３に示すように、発振器１２ａと増幅回路１２ｂとを有した回路である。発振器１２ａは、所定の周波数の高周波信号を生成している。発振器１２ａが生成する高周波信号としては、２．４ＧＨｚ帯の周波数の信号等が使用される。増幅回路１２ｂは、発振器１２ａが生成した高周波信号の電力を所定のレベルに増幅している。そして、増幅回路１２ｂの出力信号が送信信号として使用され、送受信アンテナ１１に給電される。

尚、信号発生回路１２は、増幅回路１２ｂの電源をオン・オフさせることによって、送信信号の送受信アンテナ１１への給電を行ったり停止させたりすることができる。そして、それによって、送受信アンテナ１１が送信信号を放射する放射タイミングを制御することができる。

検波回路１３は、図３に示すように、ミキサ回路１３ａとローパスフィルタ１３ｂとを有した回路である。ミキサ回路１３ａには、送信信号の一部と反射信号とが入力される。そして、ミキサ回路１３ａは、送信信号と反射信号との混合信号を出力している。ローパスフィルタ１３ｂは、ミキサ回路１３ａの出力側に接続され、送信信号と反射信号との混合信号の低周波成分を取り出している。そして、検波回路１３は、送信信号と反射信号との混合信号の低周波成分を検波信号として出力している。

尚、反射信号は、送信信号と周波数が同じで、送信信号に対して位相がずれた信号となる。そして、送信信号に対する反射信号の位相のずれ幅は、検知対象４０の動きに対応して変化する。そのため、検知対象４０の動きに対応して、検波信号に含まれる周波数成分やその振幅が変化する。そして、本実施形態では、このような検波信号が、センサ部が出力する検知信号となる。

以下、第１センサ部１０ａが放射する送信信号を第１送信信号ＴＸ１、第１送信信号ＴＸ１の検知対象４０からの反射信号を第１反射信号ＲＸ１、第２センサ部１０ｂが放射する送信信号を第２送信信号ＴＸ２、第２送信信号ＴＸ２の検知対象４０からの反射信号を第２反射信号ＲＸ２として説明を進める。また、第１センサ部１０ａが出力する検知信号を第１検知信号Ｓｄ１、第２センサ部１０ｂが出力する検知信号を第２検知信号Ｓｄ２として説明を進める。

信号処理部２０は、図２に示すように、差動増幅回路２１と信号変換回路２２と信号処理回路２３とを有している。差動増幅回路２１には、第１検知信号Ｓｄ１と第２検知信号Ｓｄ２とが入力される。そして、差動増幅回路２１は、第１検知信号Ｓｄ１と第２検知信号Ｓｄ２とに対する差動増幅を行っている。信号変換回路２２は、差動増幅回路２１の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換している。

信号処理回路２３は、信号変換回路２２の出力信号に対する信号処理を行っている。前述したように、センサ部１０が出力する検知信号は、検知対象４０の動きに対応して、含まれる周波数成分やその振幅が変化する低周波信号である。そのため、検知信号に基づいて生成された信号変換回路２２の出力信号も、検知対象４０の動きに対応した情報を含んだ信号となる。そして、信号処理回路２３は、信号変換回路２２の出力信号に対して信号処理を行うことによって検知対象４０の動作を検出し、検出した動作に対応した動作情報を出力している。

制御部３０は、タイマ機能を有した制御回路である。制御部３０は、信号発生回路１２に接続されている。そして、制御部３０は、増幅回路１２ｂの電源をオン・オフさせることによって、２つのセンサ部１０が放射する送信信号の放射タイミングを制御している。

次に、２つのセンサ部１０が放射する送信信号の放射タイミングについて、図４を用いて説明する。図４は、図１に示すセンサ部１０の送信タイミングを示す説明図である。図４（ａ）は、第１センサ部１０ａが放射する第１送信信号ＴＸ１の送信タイミングを示し、図４（ｂ）は、第２センサ部１０ｂが放射する第２送信信号ＴＸ２の送信タイミングを示している。

図４に示すように、制御部３０は、送信周期ｔ０のうちの第１時間帯ｔ１では第１センサ部１０ａが第１送信信号ＴＸ１を放射し、第２時間帯ｔ２では第２センサ部１０ｂが第２送信信号ＴＸ２を放射するように、送信信号の放射タイミングを制御している。そして、制御部３０は、検知対象４０の動作を検出している間、送信周知ｔ０毎に第１送信信号ＴＸ１の放射と第２送信信号ＴＸ２の放射とを繰り返すように、送信信号の放射タイミングを制御している。

制御部３０は、このように送信信号の放射タイミングを制御することによって、２つのセンサ部１０のうちの一方のセンサ部１０が送信信号を放射する時間帯には、他方のセンサ部１０が送信信号を放射しないようにし、第１送信信号ＴＸ１と第２送信信号ＴＸ２とが互いに干渉するのを抑制している。

尚、センサ部１０が送信信号を放射する際の送信周期ｔ０や第１時間帯ｔ１や第２時間帯ｔ２は、検波回路１３から出力される低周波信号である検波信号に影響を及ぼさないように、十分短く設定されている。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の無線センサ装置１では、それぞれのセンサ部１０が送受信アンテナ１１と信号発生回路１２と検波回路１３とを有しているので、センサ部１０毎に送受信アンテナ１１と信号発生回路１２と検波回路１３とを近くに配置することができる。そのため、送受信アンテナ１１と信号発生回路１２や検波回路１３等の高周波回路とを接続する配線の長さを短くでき、送受信アンテナ１１と高周波回路とを接続する配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理しなくても、送受信アンテナ１１と高周波回路との間で伝送される信号の位相がずれるのを抑制することができる。

しかも、本実施形態の無線センサ装置１では、センサ部１０から出力される検知信号は、検波回路１３が出力する検波信号である。本実施形態のように検波信号を低周波の信号とすることは容易である。そして、低周波の信号は、配線のインピーダンスや線路長等がばらついても位相がずれ難い。そのため、センサ部１０と信号処理部２０とを接続する配線のインピーダンスや線路長等がばらついても、センサ部１０から信号処理部２０に伝送される検知信号の位相がずれるのを抑制することができる。また、制御部３０は、２つのセンサ部１０のうちの一方のセンサ部１０が送信信号を放射する時間帯には、他方センサ部１０が送信信号を放射しないように、送信信号の放射タイミングを制御している。そのため、第１送信信号ＴＸ１と第２送信信号ＴＸ２とが互いに干渉するのを抑制することができる。その結果、本実施形態の無線センサ装置１では、配線のインピーダンスや線路長等を厳密に管理しなくても、十分な検出精度が得ることができる。

また、本実施形態の無線センサ装置１のような装置では、２つのセンサ部１０から出力される検知信号を差動増幅回路に入力させ、２つの検知信号の差動増幅を行うことによって、検出したい動作以外の検知対象４０の動作の影響を低減し、検知対象４０の動作の検出精度を高めることができる。但し、センサ部１０から信号処理部２０に伝送される間に検知信号の位相がずれたのでは、その効果は低下してしまう。

それに対して、本実施形態の無線センサ装置１では、信号処理部２０は、２つのセンサ部１０から出力される検知信号が入力される差動増幅回路２１を有している。そして、前述したように、センサ部１０と信号処理部２０とを接続する配線のインピーダンスや線路長等がばらついても、センサ部１０から信号処理部２０に伝送される検知信号の位相がずれるのを抑制することができる。そのため、センサ部１０から信号処理部２０に伝送される間の位相ずれが少ない検知信号を差動増幅回路２１に入力することができる。その結果、本実施形態の無線センサ装置１では、検知対象４０の動作の検出精度を更に高めることができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

まず、本発明の第２実施形態に係る無線センサ装置１０１の構成について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る無線センサ装置１０１の構成を示す説明図である。図６は、図５に示すセンサ部１１０と信号処理部１２０との構成を示す説明図である。

無線センサ装置１０１は、図５に示すように、２つのセンサ部１１０と、信号処理部１２０と、制御部３０と、を備えている。２つのセンサ部１１０は、第１センサ部１１０ａと第２センサ部１１０ｂとである。

センサ部１１０は、図６に示すように、それぞれ、送受信アンテナ１１と信号発生回路１２と検波回路１３と信号変換回路１１４とを有している。信号変換回路１１４は、検波回路１３から出力された検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換している。そして、センサ部１１０は、信号変換回路１１４の出力信号を検知信号として出力している。

信号処理部１２０は、図６に示すように、信号処理回路２３を有している。本実施形態では、センサ部１１０から出力される検知信号は、信号変換回路１１４によってデジタル信号に変換された信号なので、信号処理部１２０側では、センサ部１１０から伝送された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するための信号変換回路は不要となる。また、検知信号がデジタル信号である場合、２つのセンサ部１１０から伝送された検知信号の差分を、信号処理回路２３によって直接演算することもできる。そのため、２つのセンサ部１１０から伝送された検知信号を差動増幅するための差動増幅回路も不用となる。

次に、本実施形態の効果について説明する。尚、本実施形態では、第１実施形態と異なる効果についてのみ説明する。

本実施形態の無線センサ装置１０１では、センサ部１１０は、検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する信号変換回路１１４を有し、信号変換回路１１４の出力信号を検知信号として出力している。デジタル信号は、アナログ信号と比較して配線のインピーダンスや線路長等のばらつきの影響を受け難い。そのため、センサ部１１０と信号処理部１２０とを接続する配線のインピーダンスや線路長等がばらついても、検知信号への影響を更に抑制することができる。その結果、本実施形態の無線センサ装置１０１では、第１実施形態の無線センサ装置１と比較して、配線のインピーダンスや線路長の管理が更に容易になる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成である場合、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

まず、本発明の第３実施形態に係る無線センサ装置２０１の構成について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る無線センサ装置２０１の構成を示す説明図である。図８は、図７に示すセンサ部２１０と信号処理部２２０との構成を示す説明図である。図９は、図８に示すセンサ部２１０の構成をより詳しく示す説明図である。

無線センサ装置２０１は、図７に示すように、２つのセンサ部２１０と、信号処理部２２０と、制御部３０と、を備えている。２つのセンサ部２１０は、第１センサ部２１０ａと第２センサ部２１０ｂとである。

センサ部２１０は、図８に示すように、それぞれ、送受信アンテナ１１と信号発生回路２１２と検波回路１３と信号変換回路２１４と変調回路２１５とを有している。信号発生回路２１２は、図９に示すように、発振器１２ａと増幅回路１２ｂとミキサ回路１２ｃとを有した回路である。ミキサ回路１２ｃは、発振器１２ａと増幅回路１２ｂとの間に配置されている。そして、ミキサ回路１２ｃには、発振器１２ａの出力信号と変調用の変調信号とが入力される。

信号変換回路２１４は、検波回路１３から出力された検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換している。本実施形態では、信号変換回路２１４の出力信号が検知信号となる。

変調回路２１５は、信号変換回路２１４と接続され、信号変換回路２１４の出力信号である検知信号に基づいて変調信号を生成している。信号変換回路２１４が生成した変調信号は、信号発生回路１２のミキサ回路１２ｃに入力される。そして、検知信号を変調成分として含む送信信号が生成され、送受信アンテナ１１を用いて放射される。

本実施形態では、センサ部２１０は、このようにして、送信信号に変調を加え、検知信号を変調成分として含む送信信号を放射している。尚、送信信号に加える変調の方式としては、通常、ＡＳＫやＦＳＫ等のようなデジタル変調方式が使用される。また、本実施形態のように、検知信号を変調成分として含む送信信号を放射することも、検知信号を出力することに含まれるものとする。

信号処理部２２０は、図８に示すように、受信アンテナ２２４と復調回路２２５と信号処理回路２３とを有している。受信アンテナ２２４は、センサ部２１０から放射される送信信号を受信するためのアンテナである。信号処理部２２０は、受信アンテナ２２４を用いて、第１センサ部２１０ａから放射される第１送信信号ＴＸ１と第２センサ部２１０ｂから放射される第２送信信号ＴＸ２とを受信している。

復調回路２２５は、受信アンテナ２２４を用いて受信した送信信号を復調し、送信信号に含まれる変調成分から検知信号を取り出している。そして、信号処理回路２３には、復調回路２２５が取り出した検知信号が入力される。

制御部３０は、本実施形態では、センサ部２１０の信号発生回路１２と変調回路２１５とに接続されている。そして、制御部３０は、送信信号の放射タイミングを制御すると共に、変調回路２１５に送信信号に変調を加えさせている。

次に、本実施形態の効果について説明する。尚、本実施形態では、第１実施形態と異なる効果についてのみ説明する。

本実施形態の無線センサ装置２０１では、センサ部２１０から信号処理部２２０に検知信号を無線送信することができる。そのため、センサ部２１０と信号処理部２２０とを接続する配線が不要となり、センサ部２１０と信号処理部２２０とを接続する配線のインピーダンスや線路長を管理しなくても良くなる。その結果、本実施形態の無線センサ装置２０１では、第１実施形態の無線センサ装置１と比較して、配線のインピーダンスや線路長の管理が更に容易になる。

尚、本実施形態のように、送信信号に加える変調の方式をＡＳＫやＦＳＫ等のようなデジタル変調方式とすることによって、センサ部２１０から信号処理部２２０に検知信号を無線送信する際に、外部からの電磁波ノイズ等の影響を受け難くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。

例えば、本発明の実施形態において、無線センサ装置１は、３つ以上のセンサ部１０を有していても構わない。例えば、無線センサ装置１は、４つのセンサ部１０を有し、そのうちの２つのセンサ部１０を検知対象４０となる人物の呼吸等を検出するために使用し、他の２つのセンサ部１０を検知対象４０となる人物の脈動等を検出するために使用しても構わない。無線センサ装置１０１や無線センサ装置２０１においても同様である。

また、本発明の実施形態において、センサ部１０が放射する送信信号の周波数は、前述した以外の周波数であっても構わない。例えば、センサ部１０が放射する送信信号は、８００ＭＨｚ帯やそれ以下の帯域の周波数の信号であっても構わないし、５ＧＨｚ帯やそれ以上の帯域の周波数の信号であっても構わない。無線センサ装置１０１や無線センサ装置２０１においても同様である。

また、本発明の実施形態において、送受信アンテナ１１は、１つのアンテナで送信信号の放射と反射信号の受信とを行っても構わないし、送信信号を放射するための送信アンテナと反射信号を受信するための受信アンテナとを組み合わせて構成されていても構わない。送受信アンテナ１１が送信アンテナと受信アンテナとを組み合わせて構成されている場合、送受信アンテナ１１を構成する送信アンテナと受信アンテナとにはそれぞれバンドパスフィルタや増幅回路等の回路が接続されていても構わない。

また、本発明の第１実施形態において、十分な検知精度が得られるのであれば、信号処理部２０は差動増幅回路２１を有していなくても構わない。その場合、センサ部１０から伝送された検知信号は、それぞれ信号変換回路によってアナログ信号からデジタル信号に変換された後に、信号処理回路２３に入力される。

また、本発明の第３実施形態において、送信信号に変調を加えるための回路構成は、前述した以外の回路構成であっても構わない。また、外部からの電磁波ノイズが無い環境で使用する場合には、送信信号に加えられる変調の変調方式は、デジタル変調方式ではなくアナログ変調方式であっても構わない。その場合、変調回路２１５は、アナログ信号である検波信号に基づいて送信信号に変調を加えれば良く、信号変換回路２１４は不要となる。

１ 無線センサ装置
１０ センサ部
１０ａ 第１センサ部
１０ｂ 第２センサ部
１１ 送受信アンテナ
１２ 信号発生回路
１２ａ 発振器
１２ｂ 増幅回路
１２ｃ ミキサ回路
１３ 検波回路
２０ 信号処理部
２１ 差動増幅回路
２２ 信号変換回路
２３ 信号処理回路
３０ 制御部
１０１ 無線センサ装置
１１０ センサ部
１１０ａ 第１センサ部
１１０ｂ 第２センサ部
１１４ 信号変換回路
１２０ 信号処理部
２０１ 無線センサ装置
２１０ センサ部
２１０ａ 第１センサ部
２１０ｂ 第２センサ部
２１２ 信号発生回路
２１４ 信号変換回路
２１５ 変調回路
２２０ 信号処理部
２２４ 受信アンテナ
２２５ 復調回路

Claims (4)

1. 検知対象に放射される送信信号と、
   前記送信信号の前記検知対象からの反射信号と、
   に基づいて前記検知対象の動きを検出する無線センサ装置であって、
   前記送信信号を放射し前記反射信号を受信するための送受信アンテナと、
   前記送信信号を生成する信号発生回路と、
   前記送信信号の一部と前記反射信号とが入力され、前記送信信号と前記反射信号との混合信号の低周波成分を検波信号として出力する検波回路と、
   を有し、
   前記検波回路が出力する検波信号に対応した検知信号を出力する複数のセンサ部と、
   前記複数のセンサ部から出力される前記検知信号の信号処理を行う信号処理部と、
   前記複数のセンサ部が放射する前記送信信号の放射タイミングを制御する制御部と、
   を備え、
   前記センサ部毎に前記送受信アンテナと前記信号発生回路と前記検波回路とが近くに配置されており、
   前記制御部は、
   前記複数のセンサ部のうちの１つのセンサ部が前記送信信号を放射する時間帯には、
   前記複数のセンサ部のうちの他のセンサ部が前記送信信号を放射しないように、
   前記送信信号の放射タイミングを制御することを特徴とする無線センサ装置。
2. 前記センサ部は、
   前記送信信号にアナログ変調方式で変調を加える変調回路を有し、
   前記信号処理部は、
   前記センサ部から放射される前記送信信号を受信するための受信アンテナと、
   前記受信アンテナに接続された復調回路と、
   を有し、
   前記変調回路は、
   前記検波回路が出力するアナログ信号である前記検波信号に基づいて前記送信信号に変調を加え、
   前記信号処理部は、
   前記受信アンテナを用いて前記送信信号を受信すると共に、
   受信した前記送信信号の変調成分から前記検知信号を取り出すことを特徴とする、
   請求項１に記載の無線センサ装置。
3. 前記センサ部は、
   前記検波信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する信号変換回路を有し、
   前記信号変換回路の出力信号を前記検知信号として出力することを特徴とする、
   請求項１に記載の無線センサ装置。
4. 前記信号処理部は、
   前記複数のセンサ部から出力される前記検知信号のうちの、
   ２つの検知信号が入力される差動増幅回路を有していることを特徴とする、
   請求項１又は請求項２に記載の無線センサ装置。