JPH11316274A - マイクロ波センサ - Google Patents
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- JPH11316274A JPH11316274A JP11059470A JP5947099A JPH11316274A JP H11316274 A JPH11316274 A JP H11316274A JP 11059470 A JP11059470 A JP 11059470A JP 5947099 A JP5947099 A JP 5947099A JP H11316274 A JPH11316274 A JP H11316274A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号処理の信頼性を向上し、チューニングの
必要性を低減ないし無くすマイクロ波センサの提供。 【解決手段】 移動物体２０の速度及び方向を検出する
マイクロ波センサ２は、直列に実装されたミキサ６、移
相器８及び送受信アンテナを有する。ミキサ６は、単一
の中間周波数（ＩＦ）出力を有する。中間周波数は、位
相シフトが０°及び４５°の間を切換えられる移相器８
と同期して切り換えられる。ミキサ８が単一の中間周波
数出力のみを有するが、移動の方向を決定することがで
きるように、切換えは、位相が９０°異なった２個の出
力チャンネル信号を与える。単一の中間周波数チャンネ
ルは、従来のセンサでは必要とされていた出力チャンネ
ルを平衡にするためにチューニングする必要をなくす、
出力チャンネルの固有の利得マッチングが得られる
必要性を低減ないし無くすマイクロ波センサの提供。 【解決手段】 移動物体２０の速度及び方向を検出する
マイクロ波センサ２は、直列に実装されたミキサ６、移
相器８及び送受信アンテナを有する。ミキサ６は、単一
の中間周波数（ＩＦ）出力を有する。中間周波数は、位
相シフトが０°及び４５°の間を切換えられる移相器８
と同期して切り換えられる。ミキサ８が単一の中間周波
数出力のみを有するが、移動の方向を決定することがで
きるように、切換えは、位相が９０°異なった２個の出
力チャンネル信号を与える。単一の中間周波数チャンネ
ルは、従来のセンサでは必要とされていた出力チャンネ
ルを平衡にするためにチューニングする必要をなくす、
出力チャンネルの固有の利得マッチングが得られる
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体、特に移動物
体の存在を検出するマイクロ波センサに関する。
体の存在を検出するマイクロ波センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】移動物体の存在及び移動方向を検出する
ためのマイクロ波センサは、自動ドア、警備システム及
び水洗トイレ等の種々の応用分野に使用されている。か
かるマイクロ波センサは、代表的には高周波（又は無線
周波数即ち「ＲＦ」）回路を有する。「ＲＦ」回路は、
高周波発振信号を生成する発振器、発振信号を送信又は
受信する１以上のアンテナ、及び発振信号を受信信号に
変調するミキサからなる。物体の移動方向を決定するた
めに、発振信号は受信信号と混成されて９０°位相が異
なった２つの中間周波数「ＩＦ」を生成する。これらの
組合せにより、物体がセンサに接近しているのか又はセ
ンサから離れているのか、物体の移動方向を決定する。
速度は、ドップラ周波数成分を有するＩＦのいずれかか
ら決定することができる。
ためのマイクロ波センサは、自動ドア、警備システム及
び水洗トイレ等の種々の応用分野に使用されている。か
かるマイクロ波センサは、代表的には高周波（又は無線
周波数即ち「ＲＦ」）回路を有する。「ＲＦ」回路は、
高周波発振信号を生成する発振器、発振信号を送信又は
受信する１以上のアンテナ、及び発振信号を受信信号に
変調するミキサからなる。物体の移動方向を決定するた
めに、発振信号は受信信号と混成されて９０°位相が異
なった２つの中間周波数「ＩＦ」を生成する。これらの
組合せにより、物体がセンサに接近しているのか又はセ
ンサから離れているのか、物体の移動方向を決定する。
速度は、ドップラ周波数成分を有するＩＦのいずれかか
ら決定することができる。
【０００３】公知のマイクロ波センサのマイクロストリ
ップ配置(microstrip outlay)におけるＲＦ回路は、図
１に示されている。公知のセンサのＲＦ回路１０２は、
発振器１０４、伝送線１０６、発振器１０４により生成
されたマイクロ波信号を送信及び受信するアンテナ１０
８、及び発振器信号の波長の１／８に対応して互いに所
定間隔で伝送線１０６に接続された第１及び第２ミキサ
ダイオード１１０，１１２からなる。ミキサダイオード
１１０，１１２が１／８波長分離していることは、４５
°の位相ずれに対応する。第１ミキサダイオード１１０
（Ｄ１）に到達した発振器電力ＬＯ１は、物体による送
信電力の反射の結果生じアンテナ１０８により受信され
た受信信号（ＲＦ１）と混成される。同様に、第２ミキ
サダイオード１１２（Ｄ２）の発振器電力ＬＯ２は受信
信号（ＲＦ２）と混成される。これらの信号ＬＯ１及び
ＬＯ２は４５°異なった位相を有し、受信信号ＲＦ１及
びＲＦ２は−４５°異なった位相を有するので、中間出
力周波数信号ＩＦ１及びＩＦ２は全体で９０°異なった
位相を有する。この公知の配置の問題点の一つは、伝送
線に沿った損失の観点から、又はダイオード１１０，１
１２の特性がばらつくことにより、発振器信号ＬＯ１及
びＬＯ２の電力は同一にならないおそれがあることであ
る。同様に、受信信号ＲＦ２の電力はＲＦ１とは若干異
なるので、出力ＩＦ１及びＩＦ２が異なる。電力及びダ
イオードのばらつきは、また信号ＩＦ１及びＩＦ２の相
対的な位相ずれをも引き起こす。移動方向を決定する、
又は速度を計算する観点で信号ＩＦ１及びＩＦ２を処理
するために、出力ＩＦ１及びＩＦ２はある許容の範囲内
にある必要がある。従来の構造では、個別のミキサダイ
オード内の不整電力の分割及び位相の相違を補償するた
めに、センサを手動でチューニングする必要があること
が多い。
ップ配置(microstrip outlay)におけるＲＦ回路は、図
１に示されている。公知のセンサのＲＦ回路１０２は、
発振器１０４、伝送線１０６、発振器１０４により生成
されたマイクロ波信号を送信及び受信するアンテナ１０
８、及び発振器信号の波長の１／８に対応して互いに所
定間隔で伝送線１０６に接続された第１及び第２ミキサ
ダイオード１１０，１１２からなる。ミキサダイオード
１１０，１１２が１／８波長分離していることは、４５
°の位相ずれに対応する。第１ミキサダイオード１１０
（Ｄ１）に到達した発振器電力ＬＯ１は、物体による送
信電力の反射の結果生じアンテナ１０８により受信され
た受信信号（ＲＦ１）と混成される。同様に、第２ミキ
サダイオード１１２（Ｄ２）の発振器電力ＬＯ２は受信
信号（ＲＦ２）と混成される。これらの信号ＬＯ１及び
ＬＯ２は４５°異なった位相を有し、受信信号ＲＦ１及
びＲＦ２は−４５°異なった位相を有するので、中間出
力周波数信号ＩＦ１及びＩＦ２は全体で９０°異なった
位相を有する。この公知の配置の問題点の一つは、伝送
線に沿った損失の観点から、又はダイオード１１０，１
１２の特性がばらつくことにより、発振器信号ＬＯ１及
びＬＯ２の電力は同一にならないおそれがあることであ
る。同様に、受信信号ＲＦ２の電力はＲＦ１とは若干異
なるので、出力ＩＦ１及びＩＦ２が異なる。電力及びダ
イオードのばらつきは、また信号ＩＦ１及びＩＦ２の相
対的な位相ずれをも引き起こす。移動方向を決定する、
又は速度を計算する観点で信号ＩＦ１及びＩＦ２を処理
するために、出力ＩＦ１及びＩＦ２はある許容の範囲内
にある必要がある。従来の構造では、個別のミキサダイ
オード内の不整電力の分割及び位相の相違を補償するた
めに、センサを手動でチューニングする必要があること
が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、信号処理の信
頼性を向上し、チューニングの必要性を低減ないし無く
することが望ましい。
頼性を向上し、チューニングの必要性を低減ないし無く
することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係るマイクロ
波センサは、発振信号を生成する発振電源と、この発振
電源により生成された発振信号を送信すると共に被検出
移動物体により反射された戻り信号を検出する１以上の
アンテナと、位相が９０°異なった中間出力周波数信号
を与える移相器(phase shifter)と、センサにより受信
された戻り信号を発振電源の信号を混成するミキサとを
具備し、ミキサにより出力された中間周波数が移相器の
切換えと同期して切り換えられ、位相が略９０°異なっ
た１対の出力信号を与えることを特徴とする。
波センサは、発振信号を生成する発振電源と、この発振
電源により生成された発振信号を送信すると共に被検出
移動物体により反射された戻り信号を検出する１以上の
アンテナと、位相が９０°異なった中間出力周波数信号
を与える移相器(phase shifter)と、センサにより受信
された戻り信号を発振電源の信号を混成するミキサとを
具備し、ミキサにより出力された中間周波数が移相器の
切換えと同期して切り換えられ、位相が略９０°異なっ
た１対の出力信号を与えることを特徴とする。
【０００６】本発明の目的は、請求項１のセンサを提供
することにより達成される。ここに開示されるのは、発
振信号を生成する発振電源と、この発振電源により生成
された発振信号を送信すると共に被検出移動物体により
反射された戻り信号を検出する１以上のアンテナと、位
相が９０°異なった中間出力周波数（ＩＦ）信号を与え
る移相器と、センサにより受信された戻り信号を発振電
源の信号を混成するミキサとを具備し、ミキサにより出
力された中間周波数が移相器の切換えと同期して切り換
えられ、この結果、単一のミキサが中間出力周波数（Ｉ
Ｆ１，ＩＦ２）の両方で処理することを特徴とする。
することにより達成される。ここに開示されるのは、発
振信号を生成する発振電源と、この発振電源により生成
された発振信号を送信すると共に被検出移動物体により
反射された戻り信号を検出する１以上のアンテナと、位
相が９０°異なった中間出力周波数（ＩＦ）信号を与え
る移相器と、センサにより受信された戻り信号を発振電
源の信号を混成するミキサとを具備し、ミキサにより出
力された中間周波数が移相器の切換えと同期して切り換
えられ、この結果、単一のミキサが中間出力周波数（Ｉ
Ｆ１，ＩＦ２）の両方で処理することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。図２は、本発明のセ
ンサのブロック図である。図３は、高周波（ＲＦ）基板
が低周波（ＬＦ）基板に相互接続された状態のセンサの
構造を示す簡略化されたブロック図である。図４は、低
周波基板の回路図である。図５は、高周波基板の電気回
路のレイアウトを示す図である。図６は、低周波及び高
周波基板並びにアンテナからなるセンサを示す分解斜視
図である。
明の実施の形態を詳細に説明する。図２は、本発明のセ
ンサのブロック図である。図３は、高周波（ＲＦ）基板
が低周波（ＬＦ）基板に相互接続された状態のセンサの
構造を示す簡略化されたブロック図である。図４は、低
周波基板の回路図である。図５は、高周波基板の電気回
路のレイアウトを示す図である。図６は、低周波及び高
周波基板並びにアンテナからなるセンサを示す分解斜視
図である。
【０００８】最初に図２を参照すると、センサ２は、発
振器電源４、ミキサ６、移相器(phase shifter)８、ア
ンテナ１０、及びセンサ出力チャンネルの対ＣＨ１（又
はＩ）、ＣＨ２（又はＱ）を具備する。ミキサ６の出力
は中間周波数（ＩＦ）として定義され、図３に最もよく
示されるように中間周波数ＩＦは、低周波基板上の電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチにより切り換えら
れてセンサのチャンネル１（ＣＨ１）出力信号及びチャ
ンネル２（ＣＨ２）出力信号を生成する。出力信号
（Ｉ，Ｑ）は、移動の速度及び方向の両方を決定するこ
とができるように、位相が９０°異なったドップラ周波
数である。
振器電源４、ミキサ６、移相器(phase shifter)８、ア
ンテナ１０、及びセンサ出力チャンネルの対ＣＨ１（又
はＩ）、ＣＨ２（又はＱ）を具備する。ミキサ６の出力
は中間周波数（ＩＦ）として定義され、図３に最もよく
示されるように中間周波数ＩＦは、低周波基板上の電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチにより切り換えら
れてセンサのチャンネル１（ＣＨ１）出力信号及びチャ
ンネル２（ＣＨ２）出力信号を生成する。出力信号
（Ｉ，Ｑ）は、移動の速度及び方向の両方を決定するこ
とができるように、位相が９０°異なったドップラ周波
数である。
【０００９】センサの低周波（ＬＦ）回路は、高周波
（ＲＦ）回路により出力される中間周波数を前置増幅(p
reamplify)するために、各出力チャンネルごとに低ノイ
ズ増幅器１６を具備する。これにより、送信の信頼性を
向上すると共に、出力信号のノイズ割合をさらにユーザ
が処理できるようにする。
（ＲＦ）回路により出力される中間周波数を前置増幅(p
reamplify)するために、各出力チャンネルごとに低ノイ
ズ増幅器１６を具備する。これにより、送信の信頼性を
向上すると共に、出力信号のノイズ割合をさらにユーザ
が処理できるようにする。
【００１０】移相器８は、第１チャンネルＣＨ１の出力
での信号が第１位相シフト状態に対応し第２チャンネル
ＣＨ２での第２出力信号が第２位相シフト状態に対応す
るように、ＦＥＴスイッチ１２と同期して切り換えられ
る。発振器電源４により生成された送信信号ＴＸは、２
状態のうち１状態をとり得る移相器８を通過する。ここ
で、第１状態は位相をシフトせず、第２状態は位相を４
５°（ΔΦ）シフトする。アンテナ１０により放射され
た送信信号は、速度Ｖで相対的にセンサへ接近し又はセ
ンサから離れる方向に移動している物体２０に反射す
る。反射信号ＲＸの一部は、アンテナ１０により捕捉さ
れ、ミキサ６に到達する前に移相器８により更に４５°
位相シフトされる。このため、ミキサ６に到達する反射
信号ＲＦは、０°の位相ずれ又は９０°の位相ずれのい
ずれかを有する。反射信号ＲＦは、物体２０がセンサに
対して移動している場合、反射後に周波数が若干シフト
する（ドップラ周波数シフト）。反射信号ＲＦは、発振
器電源４からの発振信号ＬＯと混成され、ドップラ周波
数を有する中間周波数ＩＦを提供する。このＩＦは、物
体２０の速度を決定するためにユーザにより処理され
る。
での信号が第１位相シフト状態に対応し第２チャンネル
ＣＨ２での第２出力信号が第２位相シフト状態に対応す
るように、ＦＥＴスイッチ１２と同期して切り換えられ
る。発振器電源４により生成された送信信号ＴＸは、２
状態のうち１状態をとり得る移相器８を通過する。ここ
で、第１状態は位相をシフトせず、第２状態は位相を４
５°（ΔΦ）シフトする。アンテナ１０により放射され
た送信信号は、速度Ｖで相対的にセンサへ接近し又はセ
ンサから離れる方向に移動している物体２０に反射す
る。反射信号ＲＸの一部は、アンテナ１０により捕捉さ
れ、ミキサ６に到達する前に移相器８により更に４５°
位相シフトされる。このため、ミキサ６に到達する反射
信号ＲＦは、０°の位相ずれ又は９０°の位相ずれのい
ずれかを有する。反射信号ＲＦは、物体２０がセンサに
対して移動している場合、反射後に周波数が若干シフト
する（ドップラ周波数シフト）。反射信号ＲＦは、発振
器電源４からの発振信号ＬＯと混成され、ドップラ周波
数を有する中間周波数ＩＦを提供する。このＩＦは、物
体２０の速度を決定するためにユーザにより処理され
る。
【００１１】ＦＥＴスイッチ１２は、移相器８と同期し
て作動するので、チャンネル１ＣＨ１での出力信号Ｉは
位相シフトが０°の中間周波数に対応すると共にチャン
ネルＣＨ２での出力信号Ｑは位相シフトが９０°の中間
周波数に対応する。出力信号Ｉ，Ｑは、（図１に記載さ
れた従来のデバイス等の）２つの中間周波数チャンネル
をデバイスが有するかのように保持（即ち、サンプリン
グ及び保持）される。いずれかのチャンネルＣＨ１、Ｃ
Ｈ２が物体２０の速度Ｖを決定するために使用され得る
が、チャンネルＣＨ１，ＣＨ２の信号Ｉ，Ｑは、センサ
２に接近又はセンサ２から離れる物体２０の移動方向を
決定するためにそれぞれ結合されてもよい。
て作動するので、チャンネル１ＣＨ１での出力信号Ｉは
位相シフトが０°の中間周波数に対応すると共にチャン
ネルＣＨ２での出力信号Ｑは位相シフトが９０°の中間
周波数に対応する。出力信号Ｉ，Ｑは、（図１に記載さ
れた従来のデバイス等の）２つの中間周波数チャンネル
をデバイスが有するかのように保持（即ち、サンプリン
グ及び保持）される。いずれかのチャンネルＣＨ１、Ｃ
Ｈ２が物体２０の速度Ｖを決定するために使用され得る
が、チャンネルＣＨ１，ＣＨ２の信号Ｉ，Ｑは、センサ
２に接近又はセンサ２から離れる物体２０の移動方向を
決定するためにそれぞれ結合されてもよい。
【００１２】ミキサは直角位相の出力信号Ｉ，Ｑを生成
するために後に切り換えられる単一の中間周波数ＩＦの
みを有するので、出力信号Ｉ，Ｑ間で固有の利得マッチ
ングがある。このため、出力を均衡させるためにセンサ
をチューニングする必要性を無い。
するために後に切り換えられる単一の中間周波数ＩＦの
みを有するので、出力信号Ｉ，Ｑ間で固有の利得マッチ
ングがある。このため、出力を均衡させるためにセンサ
をチューニングする必要性を無い。
【００１３】さて、図４を参照すると、本実施形態では
２１０ＫＨｚで作動し位相シフト回路３２に接続された
クロック３０と、及びミキサ６の出力３６を個別の出力
チャンネルＣＨ１，ＣＨ２に切り換えるＦＥＴスイッチ
３５付き切換え回路３４とを有する低周波数回路１４が
示される。出力信号Ｉ，Ｑは、出力に先立って、本実施
形態では４０ｄＢの利得を有し５Ｈｚから１ｋＨｚの範
囲で作動する低周波数増幅器３８により増幅される。ミ
キサの中間周波数（ＩＦ）出力がドップラ信号効果にあ
ることにより、各４４Ｈｚが１ｋｍ／ｈに対応する。低
周波基板のチャンネルＣＨ１，ＣＨ２は、センサに対し
て物体２０の速度を決定するために（信号Ｉ，Ｑのいず
れか一方又は信頼性を向上するために両方を）ユーザの
信号処理機器に接続することができる。他方、直角位相
での信号Ｉ，Ｑは、公知の方法で物体の方向を決定する
ために両方とも使用される。切換え回路３４と同期して
作動する移相器３２は、高周波基板（図４及び図５参
照）との接続部４２を有する。高周波回路１３は、低周
波回路１４の中間周波数点３６に電気的に接続された中
間周波数（ＩＦ）接続点３６を有する。低周波数回路１
４は、ドレーン電圧接続部（ＶＤ）及びゲート電圧接続
部（ＶＧ）４６，４８を有するアクティブ電圧バイアス
５０を更に具備する。ドレーン電圧接続部（ＶＤ）及び
ゲート電圧接続部（ＶＧ）は、高周波回路１３（図５参
照）のドレーン電圧及びゲート電圧接続部４６，４８に
それぞれ接続される。図５に示された発振器４への電源
供給は、低周波回路１４のドレーン４６及びゲート４８
の電圧バイアスによりアクティブに制御される。
２１０ＫＨｚで作動し位相シフト回路３２に接続された
クロック３０と、及びミキサ６の出力３６を個別の出力
チャンネルＣＨ１，ＣＨ２に切り換えるＦＥＴスイッチ
３５付き切換え回路３４とを有する低周波数回路１４が
示される。出力信号Ｉ，Ｑは、出力に先立って、本実施
形態では４０ｄＢの利得を有し５Ｈｚから１ｋＨｚの範
囲で作動する低周波数増幅器３８により増幅される。ミ
キサの中間周波数（ＩＦ）出力がドップラ信号効果にあ
ることにより、各４４Ｈｚが１ｋｍ／ｈに対応する。低
周波基板のチャンネルＣＨ１，ＣＨ２は、センサに対し
て物体２０の速度を決定するために（信号Ｉ，Ｑのいず
れか一方又は信頼性を向上するために両方を）ユーザの
信号処理機器に接続することができる。他方、直角位相
での信号Ｉ，Ｑは、公知の方法で物体の方向を決定する
ために両方とも使用される。切換え回路３４と同期して
作動する移相器３２は、高周波基板（図４及び図５参
照）との接続部４２を有する。高周波回路１３は、低周
波回路１４の中間周波数点３６に電気的に接続された中
間周波数（ＩＦ）接続点３６を有する。低周波数回路１
４は、ドレーン電圧接続部（ＶＤ）及びゲート電圧接続
部（ＶＧ）４６，４８を有するアクティブ電圧バイアス
５０を更に具備する。ドレーン電圧接続部（ＶＤ）及び
ゲート電圧接続部（ＶＧ）は、高周波回路１３（図５参
照）のドレーン電圧及びゲート電圧接続部４６，４８に
それぞれ接続される。図５に示された発振器４への電源
供給は、低周波回路１４のドレーン４６及びゲート４８
の電圧バイアスによりアクティブに制御される。
【００１４】図５を参照すると、発振器４は、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）５４を有する誘電共鳴発振器
（ＤＲＯ）である。ＦＥＴ５４は、直流接地６０に接続
されたソース５８，５９を有する半導体５６を具備す
る。ここで、ゲート及びドレーン６１，６２が、低周波
回路への接続点４８，４６にそれぞれ接続される。ドレ
ーンは３ボルトに調節され、他方、ゲート及びソース６
１，５８，５９間に印加される電圧は、ＤＲＯ４の５０
オーム線６４に供給されるホワイトノイズを生成する。
トランジスタ（ＦＥＴ）５４を有する誘電共鳴発振器
（ＤＲＯ）である。ＦＥＴ５４は、直流接地６０に接続
されたソース５８，５９を有する半導体５６を具備す
る。ここで、ゲート及びドレーン６１，６２が、低周波
回路への接続点４８，４６にそれぞれ接続される。ドレ
ーンは３ボルトに調節され、他方、ゲート及びソース６
１，５８，５９間に印加される電圧は、ＤＲＯ４の５０
オーム線６４に供給されるホワイトノイズを生成する。
【００１５】高誘電定数を有するセラミック製のパック
（puck）６８は、ゲート及びドレーンの５０オーム線６
４，６６間に配置され、本実施形態では２４ＧＨｚの発
振器信号を増幅するよう調節される。ドレーン及びゲー
トの接続点４６，４８は、狭いバンド２４ＧＨｚの発振
信号を接続部４６，４８を介して出ることをブロックす
る高インピーダンス線７０を介してＤＲＯ４に接続され
る。
（puck）６８は、ゲート及びドレーンの５０オーム線６
４，６６間に配置され、本実施形態では２４ＧＨｚの発
振器信号を増幅するよう調節される。ドレーン及びゲー
トの接続点４６，４８は、狭いバンド２４ＧＨｚの発振
信号を接続部４６，４８を介して出ることをブロックす
る高インピーダンス線７０を介してＤＲＯ４に接続され
る。
【００１６】直角位相ハイブリッドを用いた平衡ミキサ
として実施されるミキサ６は、ミキサダイオード７２，
７３を介して直流接地に接続され、接地に対する高周波
信号の損失を防止するために高インピーダンス線７４に
接続される。ミキサ６は、ＲＦポート９５及び伝送線７
６を介して移相器８の第１ポート９１に相互接続され
る。移相器８は、第２ポート９２及び伝送線８０を介し
てアンテナ１０に接続される。アンテナ１０は、本実施
形態において、接地プレーン８６（図６参照）において
スロット（即ち開口）８４を横切る１対の伝送線端部８
２を有する開口結合型パッチアンテナである。スロット
８４は、誘電体８８を介して伝送線端部８２をアンテナ
パッチ８６に結合する。このため、後者の配置は２個の
パッチを有するパッチアンテナを形成するが、所望の送
信及び受信領域のアンテナの形状に依存して単一又は３
以上のパッチを与えることも可能である。送信及び受信
アンテナを分離することも可能であるが、本発明では送
信及び受信用に同一のアンテナを使用するのが便利であ
る。
として実施されるミキサ６は、ミキサダイオード７２，
７３を介して直流接地に接続され、接地に対する高周波
信号の損失を防止するために高インピーダンス線７４に
接続される。ミキサ６は、ＲＦポート９５及び伝送線７
６を介して移相器８の第１ポート９１に相互接続され
る。移相器８は、第２ポート９２及び伝送線８０を介し
てアンテナ１０に接続される。アンテナ１０は、本実施
形態において、接地プレーン８６（図６参照）において
スロット（即ち開口）８４を横切る１対の伝送線端部８
２を有する開口結合型パッチアンテナである。スロット
８４は、誘電体８８を介して伝送線端部８２をアンテナ
パッチ８６に結合する。このため、後者の配置は２個の
パッチを有するパッチアンテナを形成するが、所望の送
信及び受信領域のアンテナの形状に依存して単一又は３
以上のパッチを与えることも可能である。送信及び受信
アンテナを分離することも可能であるが、本発明では送
信及び受信用に同一のアンテナを使用するのが便利であ
る。
【００１７】直角位相即ち分岐線ハイブリッドを用いて
実施される移相器８は、（発振器周波数、本実施形態で
は２４ＧＨｚプラスマイナス所定の誤差、に対して）高
インピーダンス線９０を介して移相器スイッチ接続点４
２にポート９２で結合されている。移相器電圧ＶΦは、
０ボルト及び５ボルトの間で切り換えられるので、伝送
線上のポート９２で０ボルト及び５ボルトの間で移相器
の電圧バイアスを変更する。移相器の他の２個のポート
８７，８９は、バラクタダイオードとして作用するＰＩ
Ｎダイオード９７，９９に接続される。これらダイオー
ド９７，９９は、移相器の電圧バイアスに依存した容量
値を有する。電圧バイアスは、バラクタダイオード９
７，９９の容量を変更するので、それらの反射係数は反
射信号の位相シフトを決定する。反射係数は、分岐線ハ
イブリッドを考慮し、０ボルト又は５ボルトの電圧バイ
アスに依存した０°又は４５°の位相シフトを達成する
ために調整される。ダイオード９７，９９が入力ポート
９１又は９２（信号が送信信号か受信信号かに依存す
る）の入射信号を反射すると、移相器を通過する送信信
号及び受信信号の位相シフトは、０°又は４５°のいず
れかである。このため、移相器８により出力されミキサ
６により受信されたＲＦ信号は、全体として０°又は９
０°のいずれかの位相シフトを有する。
実施される移相器８は、（発振器周波数、本実施形態で
は２４ＧＨｚプラスマイナス所定の誤差、に対して）高
インピーダンス線９０を介して移相器スイッチ接続点４
２にポート９２で結合されている。移相器電圧ＶΦは、
０ボルト及び５ボルトの間で切り換えられるので、伝送
線上のポート９２で０ボルト及び５ボルトの間で移相器
の電圧バイアスを変更する。移相器の他の２個のポート
８７，８９は、バラクタダイオードとして作用するＰＩ
Ｎダイオード９７，９９に接続される。これらダイオー
ド９７，９９は、移相器の電圧バイアスに依存した容量
値を有する。電圧バイアスは、バラクタダイオード９
７，９９の容量を変更するので、それらの反射係数は反
射信号の位相シフトを決定する。反射係数は、分岐線ハ
イブリッドを考慮し、０ボルト又は５ボルトの電圧バイ
アスに依存した０°又は４５°の位相シフトを達成する
ために調整される。ダイオード９７，９９が入力ポート
９１又は９２（信号が送信信号か受信信号かに依存す
る）の入射信号を反射すると、移相器を通過する送信信
号及び受信信号の位相シフトは、０°又は４５°のいず
れかである。このため、移相器８により出力されミキサ
６により受信されたＲＦ信号は、全体として０°又は９
０°のいずれかの位相シフトを有する。
【００１８】移相器を通過してミキサで発振器からのＬ
Ｏ信号と混成された後、アンテナから受信されたＲＦ信
号は、高インピーダンス線９４を介してミキサに接続さ
れたＩＦ接続点３６を通過して低周波基板１４に提供さ
れる。高インピーダンス線９４は、ＩＦ接続部３６を介
して低周波回路内に入り込む高周波発振器及び受信ＲＦ
信号を阻止するが、実質的に低周波ドップラ信号ｆ
dopplerのみがＬＦ回路１４に入るのを許容する。ドッ
プラ信号は、発振器信号ＬＯ及び周波数が若干シフトし
た受信ＲＦ信号を混成すること（即ち、移動物体に反射
すること）の結果で生ずる周波数ｆdoppler＝ｆLO−ｆ
RFの差信号である。
Ｏ信号と混成された後、アンテナから受信されたＲＦ信
号は、高インピーダンス線９４を介してミキサに接続さ
れたＩＦ接続点３６を通過して低周波基板１４に提供さ
れる。高インピーダンス線９４は、ＩＦ接続部３６を介
して低周波回路内に入り込む高周波発振器及び受信ＲＦ
信号を阻止するが、実質的に低周波ドップラ信号ｆ
dopplerのみがＬＦ回路１４に入るのを許容する。ドッ
プラ信号は、発振器信号ＬＯ及び周波数が若干シフトし
た受信ＲＦ信号を混成すること（即ち、移動物体に反射
すること）の結果で生ずる周波数ｆdoppler＝ｆLO−ｆ
RFの差信号である。
【００１９】図６を参照すると、センサ２の構造が例示
されている。センサ２は、底面に接地プレーン８６を有
する（即ち、導電材料で覆われた）基板サポート８７を
有するＲＦ基板１３と、上側面のＲＦ回路の導電回路ト
レース８９を具備する。接地プレーン及びＲＦ回路は、
従来の手段によって基板８７上に形成される。ＬＦ基板
１４は、底面に導電回路トレース９３を有しＬＦ基板９
１の上側面に隣接するＲＦ基板１３に対向して実装され
た基板９１を具備する従来の印刷回路基板の形態をなし
てもよい。ＬＦ回路及びＲＦ回路間の接続点４６，４
８，４２，３６及び直流を相互接続するために、導電性
リベット即ち、はとめ９５を具備してもよく、又は電気
的相互接続を改善するために基板９１，８７の導電性ス
ルーホールは後で半田付けされてもよい。また、はとめ
９５は、ＲＦ基板及びＬＦ基板を一緒に固定するのに使
用してもよい。
されている。センサ２は、底面に接地プレーン８６を有
する（即ち、導電材料で覆われた）基板サポート８７を
有するＲＦ基板１３と、上側面のＲＦ回路の導電回路ト
レース８９を具備する。接地プレーン及びＲＦ回路は、
従来の手段によって基板８７上に形成される。ＬＦ基板
１４は、底面に導電回路トレース９３を有しＬＦ基板９
１の上側面に隣接するＲＦ基板１３に対向して実装され
た基板９１を具備する従来の印刷回路基板の形態をなし
てもよい。ＬＦ回路及びＲＦ回路間の接続点４６，４
８，４２，３６及び直流を相互接続するために、導電性
リベット即ち、はとめ９５を具備してもよく、又は電気
的相互接続を改善するために基板９１，８７の導電性ス
ルーホールは後で半田付けされてもよい。また、はとめ
９５は、ＲＦ基板及びＬＦ基板を一緒に固定するのに使
用してもよい。
【００２０】ＬＦ基板は、アンテナパッチを内部に実装
するために開口９７を有してもよく、接地プレーン８６
のスロット８４を介してＲＦアンテナ分岐８２に結合す
るために内部に誘電物８６，８８を有してもよい。
するために開口９７を有してもよく、接地プレーン８６
のスロット８４を介してＲＦアンテナ分岐８２に結合す
るために内部に誘電物８６，８８を有してもよい。
【００２１】
【発明の効果】本発明のマイクロ波センサによれば、発
振信号を生成する発振電源と、この発振電源により生成
された発振信号を送信すると共に被検出移動物体により
反射された戻り信号を検出する１以上のアンテナと、位
相が９０°異なった中間出力周波数信号を与える移相器
と、センサにより受信された戻り信号を発振電源の信号
を混成するミキサとを具備し、ミキサにより出力された
中間周波数が移相器の切換えと同期して切り換えられ、
位相が略９０°異なった１対の出力信号を与えるので、
単一の中間周波数チャンネルにより、従来のセンサでは
必要とされていた出力チャンネルを平衡にするためにチ
ューニングする必要をなくす、出力チャンネルの固有の
利得マッチングが得られる利点
振信号を生成する発振電源と、この発振電源により生成
された発振信号を送信すると共に被検出移動物体により
反射された戻り信号を検出する１以上のアンテナと、位
相が９０°異なった中間出力周波数信号を与える移相器
と、センサにより受信された戻り信号を発振電源の信号
を混成するミキサとを具備し、ミキサにより出力された
中間周波数が移相器の切換えと同期して切り換えられ、
位相が略９０°異なった１対の出力信号を与えるので、
単一の中間周波数チャンネルにより、従来のセンサでは
必要とされていた出力チャンネルを平衡にするためにチ
ューニングする必要をなくす、出力チャンネルの固有の
利得マッチングが得られる利点
【図１】従来のマイクロ波移動及び方向検出センサの簡
略化した高周波回路を示す図である。
略化した高周波回路を示す図である。
【図２】本発明のセンサのブロック図である。
【図３】高周波（ＲＦ）基板が低周波（ＬＦ）基板に相
互接続された状態のセンサの構造を示す簡略化されたブ
ロック図である。
互接続された状態のセンサの構造を示す簡略化されたブ
ロック図である。
【図４】低周波基板の回路図である。
【図５】高周波基板の電気回路のレイアウトを示す図で
ある。
ある。
【図６】低周波及び高周波基板並びにアンテナからなる
センサを示す分解斜視図である。
センサを示す分解斜視図である。
２ マイクロ波センサ ４ 発振電源 ６ ミキサ ８ 移相器 １０ アンテナ ２０ 被検出物体
フロントページの続き (72)発明者 ケニス パグリア アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01886−3037 ウェストフォード ウェス トビュードライブ 146
Claims (1)
- 【請求項１】発振信号を生成する発振電源と、この発振
電源により生成された発振信号を送信すると共に被検出
移動物体により反射された戻り信号を検出する１以上の
アンテナと、位相が９０°異なった中間出力周波数信号
を与える移相器と、センサにより受信された戻り信号を
発振電源の信号を混成するミキサとを具備し、 ミキサにより出力された中間周波数が移相器の切換えと
同期して切り換えられ、位相が略９０°異なった１対の
出力信号を与えることを特徴とするマイクロ波センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US7691598P | 1998-03-05 | 1998-03-05 | |
| US60/076915 | 1998-03-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316274A true JPH11316274A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=22134958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11059470A Withdrawn JPH11316274A (ja) | 1998-03-05 | 1999-03-05 | マイクロ波センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6087972A (ja) |
| EP (1) | EP0940690A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11316274A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003090875A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-03-28 | Toto Ltd | センサ装置 |
| US7145505B2 (en) * | 2002-08-17 | 2006-12-05 | Robert Bosch Gmbh | Device for detecting and evaluating objects in the surroundings of a vehicle |
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| CN1254925C (zh) * | 2001-09-27 | 2006-05-03 | 株式会社东芝 | 便携式无线电设备 |
| US6693557B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-02-17 | Wavetronix Llc | Vehicular traffic sensor |
| US6606571B2 (en) * | 2001-10-12 | 2003-08-12 | Deere & Company | Microwave flow sensor for a harvester |
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-
1999
- 1999-02-18 EP EP99103148A patent/EP0940690A3/en not_active Withdrawn
- 1999-02-18 US US09/252,423 patent/US6087972A/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-05 JP JP11059470A patent/JPH11316274A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0940690A2 (en) | 1999-09-08 |
| EP0940690A3 (en) | 2000-11-29 |
| US6087972A (en) | 2000-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060303 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060912 |