JPS596458Y2 - 対象物識別装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数個の共振周波数の組み合せで対象物に固有
なコードを付与する応答装置と、この応答装置に前記共
振周波数を全て含む周波数掃引波により変調された搬送
波を質問信号として送出し、前記共振素子の周波数掃引
応答信号を抽出し対象物に付与されている固有のコード
を識別する対象物識別装置の改良に関する。

一般にマイクロ波帯の搬送波を用いた対象物識別装置は
、サージ雑音の音響を受けに＜＜、また応答装置と質問
装置との有効距離を数メートルもとれる特徴があり、自
動車等の移動体コードを識別するのに好適である。

しかしながら有効距離となる質問装置と応答装置との距
離すなわちアンテナ相互間の距離が変動すると使用する
電波の士波長ごとに質問装置での信号検出レベルが零点
に落ち込む、いわゆるヌルポイントを生じて良好な識別
をなし得なくなる現象があり、使用波長が短いマイクロ
油では実用上不利となる。

この欠点を解消すべく考案されたものとして従来第１図
に示す対象物識別装置がある。

すなわち第１図に示すように高速で移動する。

例えば機関車、貨車、列車、コンテナ、トラック等の移
動体の通行路近傍に質問装置１０を設置する。

この質問装置１０は送信部としての周波数掃引渡発生器
１１から例えば２６９ 〜５３２ ｋＨｚ／３０ ｍｓ
ｅｃの周波数掃引渡信号ω８を発生せしめると共に、搬
送波発生器１２から例えば１０．５ＧＨｚの搬送波信号
ω。

を発生せしめる。

そしてこれら両信号ω５，ω。は周波数混合器１３で混
合されることにより、ω。

がω５で変調されたω。

±ω５なる信号として抽出される。

ここで搬送波信号ω。は分配器１４を介して分配された
一方の信号が供給されて変調されるものであり、分配さ
れた他方の信号は直接的に結合器１５の一方の入力端に
供給される。

またこの結合器１５の他方の入力端には前記混合器１３
から抽出された変調波信号が供給されていることにより
、ここで前記両信号ω。

±ω８とω。が合威されて送受切換器１６およびアンテ
ナ１７を介して質問信号として外部に送出される。

一方、移動体の如き被識別用の対象物に装着される応答
装置３０は前記質問信号ω。

±ω５およびω０をアンテナ３１により受信して、例え
ばショツキパリアダイオード等の非直線性素子からなる
混合回路３２に導き、ここで質問信号のうち変調波信号
ω。

±ω８を復調して得る周波数掃引波信号ω８を共振回路
３３に供給する。

この共振回路３３は周？数掃引波信号ω８帯域内の所定
周波数に共振するように予め設定された例えばセラミッ
ク共振子や水晶共振子等高いＱ値を示す共振素子が複数
個並列に接続されて構威される。

従って、この共振回路３３における各共振素子の共振周
波数を例えばω１，ω２・・・・・・ω。

とすると、これらの共振素子群に周波数掃引波信号ω８
が印加されたときにω１，ω２・・・・・・ω。

なる共振信号すなわちリンギング信号が得られる。

そこでこのリンギング信号ω１，ω２・・・・・・ω。

を与える共振素子の数や組合せによって異なる応答装置
ごとに固有な識別コードを付与しておくことにより、一
つの応答装置から実際に得られるリンギング信号はそれ
に付与されている識別コードに応じたものとなる。

このようにして得られたリンギング信号ω１，ω２・・
・・・・ω。

を再び前記非直線性素子からなる混合回路３２に供給し
、ここで該リンギング信号ω１，ω２・・・・・・ω。

により前記搬送波信号ω。

を変調して得られるω。±ω１，ω０±ω２・・・・・
・ω。

±ω。なる信号が再びアンテナ３１を介して応答信号と
して外部に送出される。

而してかかる応答信号ω。

±ω１，ω。±ω２・・・・・・ω０±ω。

は直ちに前記質問装置則のアンテナ１７にて捕捉された
後、送受切換器１６を介して分岐回路である分配器１８
に供給されて二分される。

そしてこの二分された応答信号ω。

±ω１，ω０±ω２・・・・・・ω０±ω。

をそれぞれ復調器である混合器１９．２０に供給して、
ここで前記搬送波発生器１２から９０゜位相差分配器２
１を介して互いに９０゜位相が異ならせしめて供給され
る搬送波信号ω。

戊分と混合せしめることにより、それぞれ前記リンギン
グ信号ω１，ω２・・・・・・ω。

が復調されている。またこれらのリンギング信号ω１，
ω２・・・・・・ω。

をそれぞれ混合器２２．２３に供給して、ここで前記周
波数掃引渡発生器１１からの周波数掃引渡信号ω８と混
合せしめることにより、それぞれ第２図に示すようなω
５一ω１，ω８−ω２・・・・・・ω５−ω。

なるリンギング応答威分が得られる。

さらにこのリンギング応答戒分ω５−ω１，ω５−ω２
・・・・・・ω５−ωをそれぞれ自乗器２４．２５を介
して自乗せしめた後、混合回路である加算器２６に供給
し、図示しないフィルタを介してリンギング２倍波応答
戊分２（ω５−ω．）．２（ω５一ω２）・・・・・・
２（ω５−ω。

）が取り出される。そしてこの掃引時間軸上に並んでい
る２倍波応答或分２（ω５−ω．），２（ω５−ω２）
・・・・・・２（ω５−ωｎ）の位置を読み取ることに
よって対象物に固有なコードを識別している。

そこで第１図に示す如く受信された応答信号を分配器１
８で分岐し二系統で処理し、特に９０’位相差分配器２
１を介しての搬送波信号ω０との信号処理がなされるこ
とにより、相位にヌルポイントを相補うように構或され
ている。

また第１図に示される対象物識別装置に於ける有効距離
すなわち質問装置と応答装置との距離について、応答装
置からの応答レベル変動の見地から考慮してみる。

まず搬送波として１０．５ ＧＨｚのマイクロ波を使用
した時の伝搬損失は第３図のように示される。

これによれば有効距離１ｍでの伝搬損失は５３ｄＢ、４
ｍでの伝搬損失は６５ ｄＢである。

即ち、質問装置と応答装置の距離１〜４ｍの範囲で変っ
た時、応答装置に到達する質問信号レベルが１２ ｄＢ
変動する事を表わし、同時に応答装置からの応答信号も
同様に１２ ｄＢ変動する事を意味する。

これは応答装置から得られる応答信号が質問装置と応答
装置との距離が１〜４ｍの範囲で変動した時、応答信号
レベルは計２４ ｄＢ変動することにほかならない。

これは伝搬損失のみを考慮した場合であり、実際の応答
レベルの変動はこの伝搬損失によるほか、質問装置や応
答装置のアンテナパターンによるも、応答装置自体の温
度特性あるいは素子のばらつきによるもの、質問装置の
利得の変動によるものが考えられ、これらは通常１０〜
２０ ｄＢの応答レベル変動の原因となる。

従って実際の装置では３０〜４０ ｄＢの応答レベル変
動が考えられ、このように変動する応答レベル信号を正
確に受信するためには第１図の自乗器２４及び２５の人
力までいわゆるダイナミックレンジは最低４０ｄＢあれ
ば良い。

しかし自乗器２４．２５の出力変動は、入力側変動が４
０ ｄＢであれば最悪の場合当然８０ ｄＢの変動とな
る。

通常のトランジスタ又は演算増幅器を用いた増幅器で得
られる最大振幅はせいぜい２０〜３０Ｖｐ．であり、こ
のような素子を用いた自乗器では精々１０〜１５ Ｖ．
．が限度である。

これを最大振幅とすると最低振幅はｌ〜１．５ｍＶ。

，となり、このように低い信号を扱うことはトランジス
タの発生する雑音、他の回路から誘導或は静電結合によ
り生じる雑音等に対して極めて不利となる。

また通常このような信号はいわゆるシュミット回路等に
よりテ゛イジタル信号に変換してデ・イジタル信号とし
て処理されるが、実際のシュミット回路の半定レベルは
数ボルトに楽計される。

これは回路を構或する素子、例えばトランジスタ、抵抗
器等の素子のバラツキ、温度特性、電源電圧に対する安
定化等を考慮するためである。

いまこのシュミット回路の判定レベルを１．５■とする
と、最低振幅１，５ｍｖｏｐを５Ｑ ｄＢ増幅する必要
がある。

そうすると最大振幅１５Ｖを歪なく増幅する為には実に
１５０００Ｖｏｐの出力が必要である。

これは実際回路を設計する者にとって不可能な値であり
、もし増幅回路で増幅すると飽和が生じ目的とする波形
は得られない。

そこで本考案は上記の欠点を除去するもので、レベル変
動を助長する自乗器を使用することなく、いわゆるヌル
ポインを生じず、しかも有効距離の変動が大きくても良
好な識別機能を有する対象物識別装置を提供することを
目的とする。

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

第４図は本考案に係る対象物識別装置の一実施例を示す
構威図である。

なお、第１図と同一構成には同一符号を付し、詳細な説
明は省略する。

即ち、周波数掃引波発生器１１からの周波数掃引渡信号
ω８は混合器１３、結合器１５、送受切換器１６、およ
びアンテナ１７を介して送信する。

また前記混合器１３へは搬送波発生器１２からの搬送波
信号ω。

が分配器１４を介して供給され、また分配器１４の信号
が結合器１５に供給されるので、前記アンテナ１７から
の出力信号は変調信号ω。

±ω８と搬送波信号ω。の合或波である。一方、応答装
置列はアンテナ１７からの信号をアンテナ３１により受
信し、混合回路３２にて復調し、周波数掃引渡信号ω５
を共振回路３３に供給する。

共振回路３３で識別コードに応じた共振周波数ω１，ω
２・・・・・・ω。

が共振し、この共振波が混合回路３２で搬送波信号ω。

を変調し、応答信号としてアンテナ３１から質問装置１
０に向け送出される。

応答信号ω。

±ω１，ω。±ω２・・・・・・ω０±ω。はアンテナ
１７、送受切換器１６を介して分岐回路である分配器１
８に供給され２分され、復調器である混合器１９．２０
に供給される。

これら混合器１９．２０へは第１図と同様に搬送波発生
器１２から９０゜位相差分配器２１を介した信号が供給
され、リンギング信号ω１，ω２・・・・・・ω。

が混合器２２．２３に供給される。この混合器２２．２
３へは前記周波数掃引波発生器１１から掃引波信号ω５
が移相器２７を介して供給される。

この移相器３７は混合器２２．２３の入力信号と基準と
なる掃引渡信号ω５との間の位相差が−Ｈ−｝−ｎπ（
ｎ ＝Ｑまたは正の整数）になるように掃引波信号ω。

に遅延を与えるものである。なおこの種の対象物識別装
置では質問装置１０と対応装置３０とはそれぞれ隔離さ
れて設置され、送受切換器１６とアンテナ１７間が長い
通信ケーブルなどで接続される場合が多いのでこのよう
なときには（ ２ ＋ｎπ）移相同路の他に、このケー
ブル長の遅延時間に等しい遅延線を挿入し遅延時間の調
整を行う必要がある。

さて、これら混合器２２．２３の出力信号はそれぞれ整
合濾波器２８，２９、両波整流回路３０．３１を介して
合成回路である加算器に供給されそれぞれのリンギング
応答信号を合威され、この合威信号を識別用に供するも
のである。

本考案による対象物識別装置は以上のように構戊された
もので、第１図の構戒の従来装置と比較し、次のような
特徴を有する。

即ち、本考案な混合器２２．２３において混合信号とし
て周波数掃引信号の（ ２ ＋ｎπ）の移相信号を供給
したので、整合濾波器２８．２９の各出力信号は第５図
ａの実線Ａに示すように丁度位相ｉを零クロス点とする
正負に急峻な混合信号が生戒される。

従ってこれらの信号を各両波整流回路３０．３１に供給
することによって第５図ｂの実線Ａのような波形が得ら
れる。

これに対して第１図に示す装置では単に入力信号にその
まま混合されるので、第５図ａの点線Ｂのように幅広い
信号となり、従来のように自乗器２４．２５を介すこと
により同じく第５図ｂの点線Ｂのように帯域の広い信号
となる。

このように本考案による対象物識別装置は移相器を設け
調整した結果、１つの応答信号の占める時間幅が移相器
のない場合に比較して狭くなるので、応答装置３０の共
振素子の共振周波数間隔をそれぞれ狭くすることができ
、これにより応答装置辿の共振素子の組合せ数つまり情
報数を限られた周波数範囲内により多くとれることにな
る。

逆に情報数を変えないとすれば、占有周波数帯域を狭く
するので、それだけ装置の構或を簡単にすることができ
る。

また更に質問信号として周波数掃引渡を使用するとき、
識別に要する時間は共振素子の占有する帯域に依存する
ので、この占有帯域が狭ければ狭いほど識別に要する時
間は短くなる。

また本考案によれば自乗器を使用しないので、信号が飽
和することがなく、確実に情報を検出することができる
。

なお第４図において周波整流回路３０．３１の出力を加
算器２６に供給して合或したか、この加算器をオア（Ｏ
Ｒ）回路に置き換えてもよく、また加算器の出力をレベ
ル判定するシュミット回路等に供給し波形戒形してもよ
い。

以上のように、本考案による対象物識別装置は従来のよ
うに自乗器を用いることがないので信号増幅の直線性が
そこなわれることなく、またヌルポインＩ・が解消した
状態で多情報を収納できる等実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の対象物識別装置を示す構戊略図、第２図
、第３図は第１図の装置の動作を説明するための特性図
、第４図は本考案による対象物識別装置の一実施例を示
す構或略図、第５図は第４図に示す装置の動作を示す信
号波形図である。 １０・・・・・・質問装置、１１・・・・・・周波数掃
引渡発生器、１２・・・・・・搬送波発生器、１８・・
・・・・分配器、１９．２０・・・・・・混合器、２１
・・・・・・９０’位相差分配器、２２．２３・・・・
・・混合器、２６・・・・・・加算器、３０・・・・・
・応答装置、２８，２９・・・・・・整合濾波器、３０
．３１・・・・・・両混整流回路、２７・・・・・・９
０゜位相回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 周波数掃引波で変調された搬送波信号を送出する送信回
   路と、この送信回路からの信号を受信し対象物固有の応
   答信号を送信する応答装置からの応答信号を分岐する分
   岐回路と、この分岐回路で分岐された応答信号を互いに
   ９０゜の位相差をなす基準信号でそれぞれ復調する一対
   の復調回路と、この一対の復調回路にそれぞれ接続され
   た一対の混合回路と、この一対の混合回路の出力をそれ
   ぞれ両流整流する一対の整流回路と、この一対の整流回
   路出力を合或する合或回路と、前記周波数掃引渡を導入
   し（ ２ ＋ ｎｙｒ ）ラジアン（ただしｎ＝Ｑまた
   は正の整数）移相させ前記一対の混合回路に供給する移
   相器とを具備する対象物識別装置。