JPH04136781A - データ伝送装置に組込まれた速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は移動物体に対してデータ伝送を行なうデータ伝
送装置に係わり、特に、移動部物体からの送信電波の反
射電波を検出して移動物体の移動速度を測定するデータ
伝送装置に組込まれた速度測定装置に関する。

［従来の技術］ 例えば飛行機、車、電車、船舶等の移動物体に対して地
上の固定基地から各種のデータを無線を利用して伝送す
る機能の他に、移動物体の移動速度を測定する速度測定
機能が組込まれたデータ伝送装置が提唱されている（特
開平１−２６７４８６号）。

第５図はこのデータ伝送装置の概略構成を示すブロック
図であり、第６図は各部の信号波形図である。発振器１
から出力された１０ＧＨｚ程度の高周波の搬送波信号ａ
はアイソレータ２を介してＡＭ変調器３へ入力される。

また、被移動物体４へ送出すべきデジタルデータ信号す
はデータ設定器５からＡＭ変調器３へ入力される。ＡＭ
変調器３は搬送波信号ａをデジタルデータ信号すで振幅
変調する。ＡＭ変調器３から出力された変調信号は送信
信号Ｃとしてアイソレータ６、入力検波器７を介してア
ンテナ８へ入力される。そして、アンテナ８から移動物
体４に向けて電波放射される。

移動物体４はアンテナ７から放射された送信電波ｅを自
己のアンテナ９で受信し、内部に搭載された受信機で検
波して元のデジタルデータ信号を取出す。

一方、移動物体４の表面で反射した反射電波ｆは再びア
ンテナ８を介して入力検波器７へ入力される。この入力
検波器７は、アンテナ８にて受信した受信信号とアンテ
ナ８へ送出した送信信号Ｃとを混合（ミキサ）して受信
信号に含まれるデータ信号成分を検波信号ｇとして取出
す。この場合、移動物体４が移動動中であれば、その移
動速度Ｖに対して１０ＧＨｚの搬送波信号ａの周波数が
ｆｄたけ移動する。したがって、周波数ｆｄのドプラ信
号成分が検波信号ｇにおけるデジタルデータ信号のパル
ス波形に重畳する。この周波数ｆｄのドプラー信号成分
およびデジタルデータ信号成分を含む検波信号ｇは差動
増幅器１０の（＋）個入力端子へ入力される。

差動増幅回路１０は（＋）個入力端子へ入力された検波
信号ｇの波形から（−）個入力端子へ入力されたデータ
設定器５からのデジタルデータ信号ｄの波形を差引く。

すると、両信号ｇ＋　　ｄ波形に含まれる共通のデジタ
ルデータ信号波形がキャンセルされて、この差動増幅器
１ｏがらドプラー周波数ｆｄのみを含んだドプラー信号
りが出力される。演算回路１１は、このドプラー信号り
の周波数ｆｄを用いて移動物体４の移動速度Ｖを算出す
る。算出された移動速度Ｖは表示器１２に表示される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら第４図に示したデータ伝送装置に組込まれ
た速度測定装置おいてもまだ次のような問題がある。

例えば時速１００に／−程度で走行している移動物体４
の移動速度Ｖを例えば３桁程度の有効桁数でもって測定
する場合には、搬送波信号ａの周波数ｆｃを１０〜１５
Ｇ）Ｉｚ程度の高周波に設定する必要かある。仮に、搬
送波信号ａの周波数ｆｃが１０ＧＨｚであり、移動物体
４の移動速度Ｖを通常の１０（ｌ　ｋｍ／ｈ程度とする
と、ドプラー周波数ｆｄは±１８５３Ｈｚ程度となる。

一方、デジタルデータ信号ｄのデータを標準的な９．６
　ｋ　ｂｐｓスプリットフェーズとした場合には、この
デジタルデータ信号ｄのサイドバンドノイズがドプラー
周波数領域に入り込むため、前述したドプラー周波数ｆ
ｄに重なる部分が多くなる。

このデジタルデータ信号の成分は第６図に示すように、
差動増幅器１０に入力される検波信号ｇにも含まれるの
ので、この差動増幅器１０でキャンセルされる。

しかし、一般にデータ伝送装置は野外に配設されるので
周囲温度が大きく変動する。周囲温度が変化すると、例
えば入力検波器７における出力信号レベルが大きく変動
する。特に、入力検波器７内に組込まれた検波用のダイ
オードの特性は周囲温度に大きく影響される。その結果
、検波信号ｇの信号レベルが周囲温度によって大きく変
動する。

一方、データ設定器５から出力されるデジタルデータ信
号ｄの信号レベルも周囲温度に影響されるか、検波信号
ｇのように大きく変動しない。また、信号レベルの温度
特性も大きく異なる。

また、雨天時や降雪時におれる空気中を伝播する電波の
減衰量は晴天時の減衰量より大きいので、検波信号ｇの
信号レベルは気象条件にも影響される。

したがって、差動増幅器１０に入力される両方の信号ｇ
＋　　ｄの信号レベルが大きく異なるので、当然各信号
に含まれる各デジタルデータ信号のサイドバンドノイズ
が互いにキャンセルしきれずに、いずれか一方のサイド
バンドノイズが差動増幅器１０から出力されるドプラー
信号りに重畳することになる。前述したようにこのサイ
ドバンドノイズの周波数はドプラー周波数ｆｄに近いの
で、演算回路１１でドプラー周波数ｆｄを精度よく検出
できない問題が生じる。よって、移動物体４の移動速度
Ｖの測定精度が低下する問題が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたちのであり、
差動増幅器へ入力される検波信号およびデジタルデータ
信号の各信号路にそれぞれ制御ループを構成する温度補
償回路を介挿することにより、たとえ周囲温度が大きく
変動したとしても、差動増幅器へ入力される各信号の信
号レベルを常に一定レベルに制御でき、移動物体の移動
速度をより正確に測定でき、装置全体の信頼性を向上で
きるデータ伝送装置に組込まれた速度測定装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解消するために本発明は、高周波の搬送波信
号をデジタルデータ信号でもって振幅変調してアンテナ
を介して移動物体に向けて電波送信するとともに、この
移動物体にて反射された電波をアンテナを介して受信し
て入力検波器で検波し、差動増幅器でもって検波信号と
デジタルデータ信号との差信号からなるドプラー信号を
検出して、このドプラー信号の周波数から移動物体の速
度を算出するデータ伝送装置に組込まれた速度測定装置
において、検波信号およびデジタルデータ信号の各信号
レベルを一定値に制御する第１．第２の温度補償回路を
設けたものである。

そして、第１の温度補償回路を、差動増幅器に対する検
波信号の信号路に介挿された第１の減衰器と、この第１
の減衰器にて減衰された検波信号が入力されこの検波信
号に含まれるデータ信号成分を通す第１のバンドパスフ
ィルタと、この第１のバンドパスフィルタの出力信号を
整流する第１の整流回路と、この第１の整流回路の出力
信号レベルと基準信号レベルとの間の偏差レベルを検出
して第１の減衰器へ減衰制御信号として印加する第１の
コンパレータとで構成している。

同様に、第２の温度補償回路を、差動増幅器に対するデ
ジタルデータ信号の信号路に介挿された第２の減衰器と
、この第２の減衰器にて減衰されたデジタルデータ信号
が入力されこのデジタルデータ信号成分を通す第２のバ
ンドパスフィルタと、この第２のバンドパスフィルタの
出力信号を整流する第２の整流回路と、この第２の整流
回路の出力信号レベルと基準信号レベルとの間の偏差レ
ベルを検出して第２の減衰器へ減衰制御信号として印加
する第２のコンパレータとで構成している。

［作用コ このように構成されたデータ伝送装置に組込まれた速度
測定装置であれば、入力検波器から出力された検波信号
は第１の温度補償回路内の第１の減衰器で信号レベルが
減衰されて差動増幅回路の一方の入力端に入力される。

同時に第１の減衰器から出力された検波信号は第１のバ
ンドパスフィルタでデータ信号成分のみが通過した後、
第１の整流回路で直流信号に整流されて第１のコンパレ
ータへ印加される。この第１のコンパレータにて基準信
号レベルと比較され、偏差レベルが第１の減衰器へ減衰
制御信号として印加される。

すなわち、第１の減衰器、第１のバンドパスフィルタ、
第１の整流回路、第１のコンパレータは制御ループを構
成し、第１の減衰器から差動増幅器へ送出される検波信
号の信号レベルは第１のコンパレータに印加されている
基準信号レベルにて定まる基準値に制御される。

同様に、差動増幅器の他方の入力端に入力されるデジタ
ルデータ信号の信号レベルは、第２の減衰器、第２のバ
ンドパスフィルタ、第２の整流回路、第２のコンパレー
タで制御ループが構成された第２の温度側補償回路の制
御によって、第２のコンパレータに印加されている基準
信号レベルにて定ま′る基準値に制御される。

ここで、第１．第２の温度側補償回路の各基準信号レベ
ルを等しく設定しておけば、差動増幅器に入力される検
波信号とデジタルデータ信号の信号レベルを等しく制御
できる。なお、第１．第２の温度側補償回路は同じ回路
構成とすることができるので、温度条件が等しくなり、
検波信号とデジタルデータ信号との間に大きな信号レベ
ル差が生じることはない。

したがって、たとえ温度が大きく変動したとしても差動
増幅器から出力されるドプラー信号に含まれるデジタル
データ信号に起因するサイドバンドノイズが大幅に低減
される。

［実施例コ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例のデータ伝送装置に組込まれた速度測定
装置を示すブロック図である。第５図と同一部分には同
一符号が付しである。したがって、重複する部分の詳細
説明を省略する。

この実施例においては、発振器１．アイソレータ２．Ａ
Ｍ変調器３．データ設定器５．アイソレータ６、入出力
検波器７．アンテナ８．差動増幅器１０．演算回路１１
および表示器１２からなる第５図に示した従来のデータ
伝送装置に対して、第１の温度補償回路２１ａと第２の
温度補償回路２１ｂとを加えたものである。

すなわち、入力検波回路７と差動増幅器１０の（＋）個
入力端子との間に第１の温度補償回路２１ａが介挿され
、データ設定器５と差動増幅器１０の（−）個入力端子
との間に第２の温度補償回路２１ｂが介挿されている。

第１の温度補償回路２１ａは第２図に示すように構成さ
れている。入力検波器７から出力された第６図に示すデ
ジタルデータ信号成分とドプラー信号成分とを含むけ検
波信号ｇは入力端子２２ａを介して第１の減衰器２３ａ
へ入力される。この第１の減衰器２３ａは入力した検波
信号ｇの振幅Ａを制御端子に印加されている直流の減衰
制御信号ｉに応して可変する。第１の減衰器２３ａにて
減衰された検波信号ｇ１は出力端子２３ａを介して差動
増幅器１０の（＋）個入力端子へ印加される。この差動
増幅器１０へ入力される検波信号ｇは第１のバンドパス
フィルタ２５ａへ入力される。第１のバンドパスフィル
タ２５ａの通過周波数帯域は、検波信号ｇＩに含まれる
デジタルデータ信号成分を通過させる周波数帯域に設定
されている。したがって、検波信号ｇ１含まれるデータ
信号成分を通す。データ信号成分は増幅器２６ａで増幅
された後、第１の整流回路２７ａで直流に整流された後
、第１のコンパレータ２８の（＋）個入力端子に入力さ
れる。この第１のコンパレータ２８ａの（−）個入力端
子にはレベル設定器２９ａにて設定された基準信号レベ
ルが入力されている。そして、第１のコンパレータ２８
ａは検波信号の信号レベルと基準信号レベルとの偏差レ
ベルを検出して出力する。第１のコンパレータ２８ａの
出力信号はダイオード３９ａを介して減衰制御信号ｉと
して第１の減衰器２３ａの制御端子へ印加される。

したがって、第１の減衰器２３ａ、バンドパスフィルタ
２５ａ、増幅器２６ａ、第１の整流回路２７ａ、第１の
コンパレータ２８ａ、ダイオード３０ａは制御ループを
構成するので、出力端子２４ａから差動増幅器１０の（
＋）個入力端子へ印加される検波信号ｇ１の振幅人はレ
ベル設定器２９ａにて設定された基準信号レベルに対応
する基準振幅Ａ。となる。なお、レベル設定器２９ａに
設定する基準信号レベルは、周囲温度が大きく変動した
場合において、前記基準振幅Ａ。が温度変動に伴う入力
検波７から出力される検波信号ｇの振幅変動における予
想される最小振幅より若干小さい値になるように設定さ
れている。したがって、温度変動に伴って検波信号ｇの
振幅が大きく変動したとしても、差動増幅器１ｏに入力
される温度補償後の検波信号ｇ１の振幅Ａは必ず前記基
準振幅Ａ。に制御される。

なお、周囲温度が予想以上に大きく変動した等の何等か
の不測の事態が生じて、検波信号ｇの振幅Ａか基準振幅
Ａ。以下になると、第１のコンパレータ２８ａの出力信
号は負極性になり、第１の減衰器２３ａは正常な動作を
維持できなくなる。

これを未然に防止するために図示極性の逆流防止用のダ
イオード３０ａが挿入されている。

デジタルデータ信号ｄの振幅Ｂを制御する第２の温度補
償回路２１ｂも第３図に示すように、第１の温度補償回
路２１ａと同一回路構成である。

すなわち、第２の減衰器２３ｂ、第２のバンドパスフィ
ルタ２５ｂ、増幅器２６ｂ、第２の整流回路２７ｂ、第
２のコンパレータ２８ｂ、ダイオード３０ｂは制御ルー
プを構成するので、出力端子２４ｂから差動増幅器１０
の（−）個入力端子へ印加されるデジタルデータ信号ｄ
１の振幅Ｂはレベル設定器２９ｂにて設定された基準信
号レベルに対応する基準振幅Ｂ。となる。そして、各レ
ベル設定器２９ａ、２９ｂに設定する各基準信号レベル
は等しい値に設定されているので、差動増幅器１０の（
−）個入力端子に入力されるデジタルデータ信号ｄ１の
振幅Ｂは（＋）個入力端子に入力されている検波信号ｇ
、の基準振幅Ａ。に一致する（Ｂｏ　＝Ａｏ　）。

このように構成されたデータ伝送装置に組込まれた速度
測定装置において、天候が急変した場合等において、周
囲温度が大幅に変動すると、前述したように入力検波器
７の検波特性が変化して、この入力検波器７から出力さ
れる検波信号ｇの振幅Ａか大きく変動する。しかし、こ
の検波信号ｇの振幅変動は第１の温度補償回路２１ａに
よって吸収され、差動増幅器１０の（＋）個入力端子に
入力される温度補償後の検波信号ｇ１の振幅はレベル設
定器２９ａで設定された基準振幅Ａ。となる。

一方、周囲温度が大幅に変動すると、データ設定器５か
ら出力されるデジタルデータ信号ｄの振幅Ｂも若干変動
するが、この変動成分は第２の温度補償回路２１ｂによ
って吸収され、差動増幅器１０の（−）個入力端子に入
力される温度補償後のデジタルデータ信号ｄ１の振幅は
レベル設定器２９ｂで設定された基準振幅Ａ。となる。

このように、差動機増幅器１０の各入力端子に入力され
る検波信号ｇ＋＋　デジタルデータ信号ｄ１の振幅は基
準振幅Ａ。に制御される。よって、検波信号ｇ１に含ま
れるデジタルデータ信号成分はこの差動増幅器１０の他
方の入力端子に入力されているデジタルデータ信号ｄ１
にてキャンセルされる。したがって、差動増幅器１０か
ら演算回路１１へ送出されるドプラー信号りにデジタル
データ信号ｄに起因するサイドバンドノイズが混入する
ことはない。よって、演算回路１１におけるドプラー信
号りのドプラー周波数ｆｄを精度よく検出できるので、
移動物体４の移動速度■を精度よく算出できる。

なお、各温度補償回路２１ａ、２１ｂも若干周囲温度の
影響を受けるが、これらの温度補償回路２１ａ、２１ｂ
は同−ＰＣ基板上に搭載されているので、同一温度条件
である。したがって、温度変動によって基準振幅Ａ。の
値が若干変動するが、差動増幅器１０に入力される検波
信号ｇ１およびデジタルデータ信号ｄ、は互いに等しい
値を維持している。その結果、差動増幅器１０から出力
されるドプラー信号りにデジタルデータ信号ｄに起因す
るサイドバンドノイズが混入することはない。

また、各コンパレータ２８ａ、２８ｂと各減衰器２３ａ
、２３ｂとの間に介挿した逆流防止用のダイオード３０
ａ、３０ｂの単方向の電圧降下は各減衰器２３ａ、２３
ｂへ印加される減衰制御信号ｉの信号レベルに比較して
格段に°小さいので、温度変化に起因する降下電圧変化
による減衰制御信号ｉの信号レベル変動はほとんど無視
できる。

このように、第１．第２の温度補償回路２１ａ。

２１ｂを差動増幅器１０の各信号入力経路に介挿するこ
とによって、たとえ温度が大きく変動したとしても、常
に正確な速度測定が実施できる。

第４図は本発明の他の実施例に係わるデータ伝送装置に
組込まれた速度設定装置の概略構成を示すブロック図で
ある。第１図の実施例と同一部分には同一符号が付しで
ある。したがって、重複する部分の説明を省略する。

この実施例においては、第１図におけるＡＭ変調器３と
アイソレータ６との間に出力検波器１３を介挿している
。この出力検波器１３は、入力された送信信号Ｃをその
ままアイソレータ６を介して入力検波器７へ送出すると
ともにその送信信号Ｃを検波して元のデジタルデータ信
号すに等しいデジタルデータ信号ｄに戻して第２の温度
報償回路２１ｂを介して差動増幅器１０の（−）個入力
端子へ送出する。

このように構成された速度測定装置であれば、差動増幅
器１０の（−）個入力端子へ入力されるデジタルデータ
信号ｄ１を、ＡＭ変調器３から出力された送信信号Ｃを
出力検波器１３で検波することによって得ているので、
差動増幅器１０の（＋）入力端子へ人力される検波信号
ｇ１のデジタルデータ信号成分における波形と（−）個
入力端子へ入力されるデジタルデータ信号ｄ１の波形と
の間の時間遅れ差を極力小さくして、検波信号ｇ１に含
まれるデジタルデータ信号成分がより完全に除去でき、
移動物体４の移動速度Ｖをより正確に測定できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のデータ伝送装置に組込まれ
た速度測定装置であれば、差動増幅器へ入力される検波
信号およびデジタルデータ信号の各信号路にそれぞれ制
御ループを構成する温度補償回路を介挿している。した
がって、たとえ周囲温度が大きく変動したとしても、差
動増幅器へ入力される各信号の信号レベルを常に一定レ
ベルに制御できる。よって、差動増幅器から出力される
ドプラー信号に含まれるデジタルデータ信号に起因する
サイドバンドノイズを大幅に低減でき、その結果、移動
物体の移動速度をより正確に測定でき、装置全体の信頼
性を向上できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係わるデータ伝送装置に組
込まれた速度測定装置の概略構成を示すブロック図、第
２図は同実施例装置の第１の温度補償回路を示すブロッ
ク図、第３図は同実施例装置の第２の温度補償回路を示
すブロック図、第４図は本発明の他の実施例に係わるデ
ータ伝送装置に組込まれた速度測定装置の概略構成を示
すブロック図、第５図は従来のデータ伝送装置に組込ま
れた速度測定装置の概略構成を示すブロック図、第６図
は同従来装置の動作を示すタイムチャートである。 １・・・発振器、２，６・・・アイソレータ、３・・・
ＡＭ変調器、４・・・移動物体、５・・・データ設定器
、７・・・入力検波器、８，９・・・アンテナ、１０・
・・差動増幅器、１１・・・演算回路、１２・・・表示
器、１３・・・出力検波器、２１ａ・・・第１の温度補
償回路、２１ｂ・・・第２の温度補償回路、２２ａ・・
・第１の減衰器、２２ｂ・・・第２の減衰器、２５ａ・
・・第１のバンドパスフィルタ、２５ｂ・・・第２のバ
ンドパスフィルタ、２７ａ・・・第１の整流回路、２７
ｂ・・・第２の整流回路、２８ａ・・・第１のコンパレ
ータ、２８ｂ・・・第２のコンパレータ、ａ・・・搬送
波信号、ｂ、ｄ、ｄ。 ・・・データ信号、Ｃ・・・送信信号、ｇ、ｇ＋・・・
検波信号、ｈ・・・ドプラー信号、１・・・減衰制御信
号。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　高周波の搬送波信号（ａ）をデジタルデータ信号（ｂ
   ）でもって振幅変調してアンテナを介して移動物体（４
   ）に向けて電波送信するとともに、この移動物体にて反
   射された電波を前記アンテナを介して受信して入力検波
   器（７）で検波し、差動増幅器（１０）でもって検波信
   号（ｇ）と前記デジタルデータ信号との差信号からなる
   ドプラー信号（ｈ）を検出して、このドプラー信号の周
   波数から前記移動物体の速度を算出するデータ伝送装置
   に組込まれた速度測定装置において、 前記差動増幅器に対する前記検波信号の信号路に介挿さ
   れた第１の減衰器（２２ａ）と、この第１の減衰器にて
   減衰された検波信号が入力されこの検波信号に含まれる
   データ信号成分を通す第１のバンドパスフィルタ（２５
   ｂ）と、この第１のバンドパスフィルタの出力信号を整
   流する第１の整流回路（２７ａ）と、この第１の整流回
   路の出力信号レベルと基準信号レベルとの間の偏差レベ
   ルを検出して前記第１の減衰器へ減衰制御信号（ｉ）と
   して印加する第１のコンパレータ（２８ａ）とからなる
   第１の温度補償回路（２１ａ）と、 前記差動増幅器に対する前記デジタルデータ信号の信号
   路に介挿された第２の減衰器（２２ｂ）と、この第２の
   減衰器にて減衰されたデジタルデータ信号が入力されこ
   のデジタルデータ信号成分を通す第２のバンドパスフィ
   ルタ（２５ｂ）と、この第２のバンドパスフィルタの出
   力信号を整流する第２の整流回路（２７ｂ）と、この第
   ２の整流回路の出力信号レベルと基準信号レベルとの間
   の偏差レベルを検出して前記第２の減衰器へ減衰制御信
   号として印加する第２のコンパレータ（２８ｂ）とから
   なる第２の温度補償回路（２１ｂ）とを備えたことを特
   徴とするデータ伝送装置に組込まれた速度測定装置。