JPH0452586A - 測距装置 - 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〕 本発明は被測定物までの距離を測定する測距装置に関し
、特に送信信号と被測定物がらの反射信号との位相差を
検出して距離を測定する測距装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来の技術として、第２図の構成ブロック図に示す測距
装置がある。発振器８の発生する一定周波数ｆの信号で
搬送波が振幅変調された送信器３の出力信号は、伝搬路
１０を通して被測定物４に出射される。それからの反射
波は、再び伝搬路１０を逆方向に伝搬し、受信器５によ
り受信され、復調される。発振器８の信号と受信器５の
出力信号の位相差が位相比較器６にて検出され、その出
力は周波数ｆの高調波成分を除去する低域通過ろ波器９
を通すことにより位相差に比例した電圧として検出され
る。この出力は測距装置と被測定物までの距離、即ち伝
搬路１０の距離に比例し、この出力を計測することによ
り距離が測定できる。

なお測距装置と被測定物４までの距離（片道）をＲとす
ると、位相比較器６における周波数ｆの入力位相差Δφ
は下式の通りとなる。

Δφ＝２πＨ売釣十＝９工・Ｒ ここでＣは光速層であり、送信器３と受信器５の伝搬位
相は無視している。上式に示されるように、位相差Δφ
は伝搬路１０の距離Ｒに比例することから、低域通過　
波器１０の出力電圧を測定することにより、測距装置と
被測定物４との距離Ｒを求めることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来の測距装置では、位相比較器に入力される
２つの信号の位相差を位相差に比例したアナログ信号と
して出力するため、広い測距範囲を持つためにはダイナ
ミックレンジの広い位相比較器が必要となる。

又、高い測距精度を得るためには位相比較器に入力され
る２つの信号のレベル変動を抑えると共に、非直線性が
小さく、かつスケールファクタの温度変化の無い位相比
較器を必要とすという欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の測距装置は、入力電圧により出力周波数が制御
される電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信
号の周波数を整数分の一に分周するプログラマブル分周
器と、前記分周器から出力される分周信号により搬送波
を振幅変調し振幅変調された信号波を送信する送信器と
、被測定物から反射された前記信号波を受信し前記信号
波から前記分周信号を復調する受信器と、前記分周器か
ら出力される分周信号と前記受信器から出力される分周
信号との位相差情報を検出し前記２つの分周信号の入力
位相差が零となるように前記電圧制御発振器の出力周波
数を制御する前記位相差情報から生成された電圧を前記
電圧制御発振器に入力する位相比較手段とを有している
。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図である。

入力電圧により発振周波数が制御可能な電圧制御発振器
１の周波数ｆｏの出力信号は、分周比が任意に設定可能
なプログラマブル分周器２により１／Ｎ　（Ｎは正の整
数）に分周される。分周器２の出力信号（分周信号）は
、送信器３へ入力され、送信器３の搬送波はｆ、／Ｎの
周波数で振幅変調され、伝搬路１０を介して被測定物４
に向は出射される。被測定物４からの反射波は伝搬路１
０を逆方向に伝搬し、受信器５で受信され、ｆ、／Ｈの
周波数（分周信号）の信号に復調される。

分周器２の出力端から分岐された分周信号と受信器５か
ら出力された分周信号は、共に位相比較器６に入力され
、２つの入力分周信号の位相差に比例した負の電圧を含
む電圧を出力する。その出力信号は、ループアンプ７で
増幅された後、電圧制御発振器ｌに印加され、その発振
周波数を制御する。ループアンプ７の増幅度は十分大き
く設定され、位相比較器６の出力が零、即ち位相比較器
６に入力される２つの分周信号の位相差が零となるよう
に電圧制御発振器１の出力周波数が制御される。電圧制
御発振器ｌの出力周波数をｆＯ１分周器２の分周比をＮ
、測距装置と被測定物４の距離をＲとすると、距１１１
ｉＲは次式で与えられる。

即ち、距離Ｒは分周器２の出力する分周信号の周波数ｆ
。／Ｎを周波数カウンタ等で計数することにより測定で
きる。例えば、電圧制御発振器１の出力周波数制御範囲
を１５０ＭＨｚ〜７５ＭＨｚとすれば、Ｎ＝１０に設定
した場合１０ｍ〜２０ｍの距離範囲が、Ｎ＝１００に設
定した場合１００ｍ〜２００ｍの距離範囲の距離がアン
ビギュイティ（不確定性）無しに測定可能である。

本測距装置における測距方式は、位相比較器６へ入力さ
れる２つの信号の入力位相差が零どなるように制御され
る零位相法であるため、従来例に比べて位相比較器６に
広い直線性を必要とせず、入力信号のレベル変動に対し
ても影響されにくいという利点がある。

また、測距値も周波数を直接カウントすることにより直
ちにデジタル値で求められるという利点がある。

尚、送信器３および受信器５による伝搬位相は測定可能
であり、予めハードウェアあるいはソフトウェアにより
補正が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、被測定物に出射される信
号波と被測定物から反射される反射波の位相差が零とな
るように制御する零位相法である。従って、位相比較す
る位相比較器に広い直線性を必要とせず、また位相比較
器に入る信号にレベル変動がある場合でも精度良く距離
を測定できるという効果がある。

また測距値自体も周波数をカウントすることにより直接
デジタル値で測定できると共に、所要測定距離範囲に対
して電圧制御発振器の発振周波数制御範囲及び分周器の
分周比を適正に設定することにより、アンビギュイテイ
無しに測距ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測距装置の構成ブロック図、第２図は
従来の測距装置の構成ブロック図である。 １・・・電圧制御発振器、２・・・プログラマブル分周
器、３・・・送信器、４・・・被測定物、５・・・受信
器、６・・・位相比較器、７・・・ループアンプ、８・
・・発振器、９・・・低域通過ろ波器、１０・・・伝搬
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力電圧により出力周波数が制御される電圧制御発振器
   と、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を整数分の
   一に分周するプログラマブル分周器と、前記分周器から
   出力される分周信号により搬送波を振幅変調し振幅変調
   された信号波を送信する送信器と、被測定物から反射さ
   れた前記信号波を受信し前記信号波から前記分周信号を
   復調する受信器と、前記分周器から出力される分周信号
   と前記受信器から出力される分周信号との位相差情報を
   検出し前記２つの分周信号の入力位相差が零となるよう
   に前記電圧制御発振器の出力周波数を制御する前記位相
   差情報から生成された電圧を前記電圧制御発振器に入力
   する位相比較手段とを有することを特徴とする測距装置
   。