JPS5858634B2 - Shingo Kenshiyutsu Sochi - Google Patents

Shingo Kenshiyutsu Sochi

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JPS5858634B2
JPS5858634B2 JP8247275A JP8247275A JPS5858634B2 JP S5858634 B2 JPS5858634 B2 JP S5858634B2 JP 8247275 A JP8247275 A JP 8247275A JP 8247275 A JP8247275 A JP 8247275A JP S5858634 B2 JPS5858634 B2 JP S5858634B2
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JP
Japan
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circuit
signal
waveform
pulse
wave
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JP8247275A
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Japanese (ja)
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JPS526556A (en
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純男 関川
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Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523Details of pulse systems
    • G01S7/526Receivers
    • G01S7/527Extracting wanted echo signals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 例えば、パルス波の到達時間を利用して遠隔地との距離
を測定する方式が用いられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION For example, a method is used in which the distance to a remote location is measured using the arrival time of a pulse wave.

この方式は、通常、測定地点から遠離地へ向けて呼出パ
ルスを送信し、遠隔地においてはこの呼出パルスに応答
して応答パルスを測定地点へ返信する。
In this method, a paging pulse is usually transmitted from a measurement point to a remote location, and the remote location responds to the paging pulse by sending a response pulse back to the measurement location.

そして、測定地点においては、呼出パルスの送信時から
応答パルスの帰来時までの時間を測定して遠隔地までの
距離を測定する。
Then, at the measurement point, the distance to the remote location is measured by measuring the time from the transmission of the calling pulse to the return of the response pulse.

この場合、呼出パルス並びに応答パルスはある一定のパ
ルス巾を有して送信される。
In this case, the call pulse and the response pulse are transmitted with a certain pulse width.

従って、遠隔地における呼出パルスの受信時刻、あるい
は、測定地点における応答パルスの帰来時刻の検出は上
記パルス波のいずれかの位置、一般にはパルス波の立上
り位置を検出することにより行なわれる。
Therefore, the reception time of a calling pulse at a remote location or the return time of a response pulse at a measurement point is detected by detecting any position of the pulse wave, generally the rising position of the pulse wave.

従来、パルス波の立上り位置検出はパルス波の包路線波
形を用いて行われる。
Conventionally, detection of the rising position of a pulse wave is performed using an envelope waveform of the pulse wave.

例えば、第5図に示すように、パルス変調された超音波
パルスイが受波されたとき、これを包絡線検波を行って
第5図口の包絡線波形を得る。
For example, as shown in FIG. 5, when a pulse-modulated ultrasonic pulse is received, envelope detection is performed on this to obtain the envelope waveform shown in FIG.

この包絡線波形口を一定のスライスレベルEsでスライ
スして第5図ハのスライス波形を得て、このスライス波
形ハを微分回路等によって整形波ハの立上り位置にパル
ス波二を検出する。
This envelope waveform opening is sliced at a constant slice level Es to obtain the slice waveform shown in FIG.

しかし、第5図イのパルス波は、伝播経路の影響、受信
機の受信特性等によって立上り部が変化しやすい。
However, the rising edge of the pulse wave shown in FIG. 5A tends to change due to the influence of the propagation path, the reception characteristics of the receiver, etc.

従って、包絡線波形は立上り部あるいは立下り部の特性
が変化する。
Therefore, the characteristics of the rising or falling portion of the envelope waveform change.

例えば、包絡線波形が第5図口のようになった場合、ス
ライス波形は第5図ハのようになり、その立上り位置の
波形は二のように△を時間だけ異った位置に送出される
For example, if the envelope waveform is as shown in Fig. 5, the slice waveform will be as shown in Fig. 5 (c), and the waveform at the rising position will be sent out to a position that differs in time by △ as shown in 2. Ru.

この時間変化△tは測定距離の誤差として生じる。This time change Δt occurs as an error in the measured distance.

この発明は、上記のように、パルス波の包絡線波形を用
いてパルス波の立上りあるいは立下りを検出するのでは
なく、パルス波の搬送波を利用してパルス波の立上りあ
るいは立下りを検出することにより、上記のような測定
誤差をなくすことを目的とする。
As described above, this invention detects the rise or fall of a pulse wave using the carrier wave of the pulse wave, instead of detecting the rise or fall of the pulse wave using the envelope waveform of the pulse wave. The purpose of this is to eliminate measurement errors such as those mentioned above.

この発明は、上記のような欠点に対処して、パルス波の
伝播経路に影響されることなく、常にパルス波の特定位
置を検出し得る装置を提供する。
The present invention addresses the above drawbacks and provides a device that can always detect a specific position of a pulse wave without being affected by the propagation path of the pulse wave.

以下図面の実施例において説明する。This will be explained below with reference to the embodiments shown in the drawings.

第1図において、基準発振器1は送波器2から送信され
る超音波の搬送周波信号(第2図a)を送出する。
In FIG. 1, a reference oscillator 1 sends out an ultrasonic carrier frequency signal (FIG. 2a) transmitted from a wave transmitter 2. In FIG.

基準発振器1の出力信号aは分周回路3へ送出され、分
周回路3は出力信号aを分周して一定時間毎に出力パル
スを送出する。
The output signal a of the reference oscillator 1 is sent to a frequency dividing circuit 3, and the frequency dividing circuit 3 divides the frequency of the output signal a and sends out output pulses at regular intervals.

分周回路3の出力パルスはパルス波生成回路4へ送出さ
れる。
The output pulses of the frequency dividing circuit 3 are sent to the pulse wave generating circuit 4.

パルス波生成回路4は、分周回路3から出力パルスが送
出される毎に、基準周波信号aの一定波数だけ持続する
パルス波(第2図b)を送出する。
The pulse wave generation circuit 4 sends out a pulse wave (FIG. 2b) that lasts for a fixed number of waves of the reference frequency signal a every time an output pulse is sent out from the frequency dividing circuit 3.

このパルス波すは積分回路5へ送出されると同時に位相
反転回路6へも送出される。
This pulse wave is sent to the integrating circuit 5 and at the same time, it is also sent to the phase inverting circuit 6.

位相反転回路6は基準周波信号aの位相制御を行なうも
ので、パルス波すの持続時間内にある基準周波信号aの
位相を第2図Cのように反転させる。
The phase inversion circuit 6 controls the phase of the reference frequency signal a, and inverts the phase of the reference frequency signal a within the duration of the pulse wave as shown in FIG. 2C.

他方、積分回路5はパルス波すを積分して、第2図dの
ように、立上り部が線型に変化する鋸歯状波を送出する
On the other hand, the integrating circuit 5 integrates the pulse wave and sends out a sawtooth wave whose rising edge changes linearly, as shown in FIG. 2d.

そして、積分回路5は、鋸歯状波dの立下り期間T′が
立上り期間Tに比して比較的短かくなるように設定され
ている。
The integrating circuit 5 is set so that the falling period T' of the sawtooth wave d is relatively shorter than the rising period T.

積分回路5から送出される鋸歯状波dは振巾変調回路7
へ導かれる。
The sawtooth wave d sent out from the integration circuit 5 is transmitted to the amplitude modulation circuit 7
be led to.

振巾変調回路7は、位相反転回路6から送出される位相
反転波形Cの振巾を鋸歯状波dによって振巾変調を行な
い、第2図eの変調信号を送出する。
The amplitude modulation circuit 7 amplitude modulates the amplitude of the phase inverted waveform C sent out from the phase inversion circuit 6 using a sawtooth wave d, and sends out the modulated signal shown in FIG. 2e.

この変調信号は、増巾器8において電力増巾された後、
送波器2から超音波信号として遠隔地へ送信される。
After this modulated signal is power amplified in the amplifier 8,
It is transmitted from the transmitter 2 to a remote location as an ultrasonic signal.

第3図は遠隔地に設置される信号検出装置を示す。FIG. 3 shows a signal detection device installed at a remote location.

送信信号eは受波器11に受波された後、受信器12に
おいて、第4図e′のように増巾されて送出される。
After the transmission signal e is received by the receiver 11, it is amplified by the receiver 12 and sent out as shown in e' in FIG.

受信器12の出力信号e′は遅延回路13において、基
準周波信号a(第2図)の半周期to/2だけ遅延され
た後、加算回路14の片方の入力に導かれる。
The output signal e' of the receiver 12 is delayed by a half cycle to/2 of the reference frequency signal a (FIG. 2) in the delay circuit 13, and then guided to one input of the adder circuit 14.

第4図gは遅延回路13による遅延信号を示す。FIG. 4g shows a delayed signal by the delay circuit 13.

又、加算回路14の他方の入力端には受信器12の出力
信号e′が減衰器15を介して導かれている。
Further, the output signal e' of the receiver 12 is introduced to the other input terminal of the adder circuit 14 via an attenuator 15.

減衰器15は遅延回路13の減衰量を補償するもので、
遅延回路13の減衰量に等しく設定されている。
The attenuator 15 compensates for the amount of attenuation of the delay circuit 13.
It is set equal to the attenuation amount of the delay circuit 13.

従って、加算回路14の両入力には、第4図e′及びg
に示すように、振巾は互いに等しく、位相が基準信号a
の半周期to/2だけ異なる信号、すなわち、逆相関係
にある信号波が導かれる。
Therefore, both inputs of the adder circuit 14 have e' and g in FIG.
As shown in , the amplitudes are equal to each other and the phase is equal to the reference signal a
Signals that differ by a half cycle to/2, that is, signal waves having an antiphase relationship, are guided.

そして、これらの信号波e′及びgは、それぞれの振巾
が線型に変化するように変調されている。
These signal waves e' and g are modulated so that their respective amplitudes vary linearly.

従って、加算回路14はこれらの両信号e′及びgの振
巾を互いに加算する結果、加算回路14からは、第4図
りに示すような加算波形が送出される。
Therefore, the adder circuit 14 adds the amplitudes of these two signals e' and g to each other, and as a result, the adder circuit 14 outputs an added waveform as shown in the fourth diagram.

遅延信号gは受信信号e′に比して基準周波信号aの半
周期だけ遅延されているから、遅延信号gの最終波形G
nに対する逆極性波形は送出されなノ い。
Since the delayed signal g is delayed by half the period of the reference frequency signal a compared to the received signal e', the final waveform G of the delayed signal g is
The reverse polarity waveform for n is not sent out.

従って、この最終波形Gnは加算回路14の出力中に極
太振巾波形Hnとして直接送出される。
Therefore, this final waveform Gn is directly sent out as an extremely wide amplitude waveform Hn during the output of the adder circuit 14.

加算回路14の加算出力りは、増巾器18において増巾
された後、整流回路16へ送出される。
The added output of the adder circuit 14 is amplified by an amplifier 18 and then sent to a rectifier circuit 16 .

整流回路16は加算波形りを第4図iのように整流した
後、その整流波形iをスライス回路17へ送出する。
The rectifier circuit 16 rectifies the added waveform as shown in FIG. 4i, and then sends the rectified waveform i to the slice circuit 17.

スライス回路17は、加算波形り中から極太振巾波形H
nを選出するもので、スライスレベルEsは極太振巾波
形Hnに対してのみ、スライス動作が行なわれるように
設定されている。
The slice circuit 17 extracts a thick amplitude waveform H from the addition waveform.
n is selected, and the slice level Es is set so that the slice operation is performed only on the extremely wide amplitude waveform Hn.

従って、スライス回路17からは第4図」のようなスラ
イス波形が送出される。
Therefore, a slice waveform as shown in FIG. 4 is sent out from the slice circuit 17.

以上説明のように、この発明は、パルス波の搬送波を利
用してパルス波の立上り位置あるいは立下り位置を検出
するものである。
As described above, the present invention detects the rising position or falling position of a pulse wave using the carrier wave of the pulse wave.

従って、パルス波の立上りあるいは立下り特性が多少変
化してもそれによって立上りあるいは立下りの検出パル
スが従来のように変動することなく常に正確に検出する
ことができる。
Therefore, even if the rise or fall characteristics of the pulse wave change somewhat, the rise or fall detection pulses will not fluctuate as in the prior art and can always be accurately detected.

なお、第1図においては、位相反転回路6が用いられて
いるが、これは送波器2の慣性による減衰振動を防止す
るためのものである。
Note that in FIG. 1, a phase inversion circuit 6 is used, but this is for preventing damped vibration due to inertia of the transmitter 2.

すなわち、送波器2は、鋸歯状波dによって振巾変調さ
れた変調信号eによって励振されるが、鋸歯状波dの立
下り部においては変調信号eの振巾が急撃に変化するた
め、送波器2には第2図eに点線で示すような減衰振動
が生じる。
That is, the transmitter 2 is excited by the modulation signal e whose amplitude is modulated by the sawtooth wave d, but at the falling edge of the sawtooth wave d, the amplitude of the modulation signal e changes suddenly. , a damped vibration occurs in the transmitter 2 as shown by the dotted line in FIG. 2e.

このとき、位相反転回器6によって振動波形(点線)と
逆極性の励振信号を送波器2に印加すると、この減衰振
動が抑制され、受信側においては第4図e′のような理
想的な受信信号を得ることができる。
At this time, if an excitation signal with a polarity opposite to the vibration waveform (dotted line) is applied to the transmitter 2 by the phase inverter 6, this damped vibration is suppressed, and the receiving side receives an ideal signal as shown in Fig. 4 e'. You can get a good reception signal.

なお、上記説明においては、送信装置(第1図)は第2
図eの鋸歯状振巾変調波を送信するごとく説明したが、
鋸歯状の方向が逆方向である第2図εのような振巾変調
波を送信するようにしても上記と同様な結果を得ること
ができる。
Note that in the above explanation, the transmitting device (Fig. 1) is
I explained as if transmitting the sawtooth amplitude modulated wave in Figure e, but
The same result as above can be obtained even by transmitting an amplitude modulated wave as shown in FIG. 2 ε in which the direction of the sawtooth is reversed.

但し、この場合は、第4図りの極大波形Hnは、前記説
明から明らかなように、信号波の始端(第4図h)に生
じる。
However, in this case, the maximum waveform Hn in Figure 4 occurs at the beginning of the signal wave (h in Figure 4), as is clear from the above description.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を実施する送信側装置を示し、第2図は
その動作を説明するための波形図を示す。 又、第3図は本発明を実施する受信側装置を示し、第4
図はその動作を説明するための波形図を示す。 又、第5図は従来装置の動作を説明するための波形図を
示す。
FIG. 1 shows a transmitting side device implementing the present invention, and FIG. 2 shows a waveform diagram for explaining its operation. Further, FIG. 3 shows a receiving side device implementing the present invention, and FIG.
The figure shows a waveform diagram for explaining the operation. Further, FIG. 5 shows a waveform diagram for explaining the operation of the conventional device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 搬送波が鋸歯状に振巾変調された遠隔地からの到来
信号を受信する受信器と、該受信器が受信した到来信号
を上記搬送波の半周期間だけ遅延させる遅延回路と、該
遅延回路の遅延出力と上記受信器の受信信号とを加算す
る加算回路と、該加算回路の出力信号をあらかじめ定め
たスライスレベルでスライスするスライス回路とを具備
し、該スライス回路が選出する波形の出現時を上記到来
信号の到来時の基準とすることを特徴とする信号検出装
置。
1. A receiver that receives an incoming signal from a remote location whose carrier wave is width-modulated in a sawtooth pattern, a delay circuit that delays the incoming signal received by the receiver by a half period of the carrier wave, and a delay of the delay circuit. It comprises an adder circuit that adds the output and the received signal of the receiver, and a slice circuit that slices the output signal of the adder circuit at a predetermined slice level, and the appearance of the waveform selected by the slice circuit is determined as described above. A signal detection device characterized in that it is used as a reference when an incoming signal arrives.
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