【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の送受信を行い検知対象物の検知を行い、検知対象物の静止又は略静止状態を精度良く検知でき、検知対象物の接近／離遠の判別を行うことができるセンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波の送受信を行い検知対象物の検知を行う電波センサは、検知対象物の動作速度によって得られる周波数や、検知対象物と電波センサとの距離による信号の振幅値によって検知を行っていた。しかし、一般的に電波センサは、電波センサから得られるドップラ信号を用いて検知を行っていたため、静止又は略静止状態にある検知対象物の検知を精度良く行うことはできなかった。
【０００３】
また、電波センサは、電波の送受信を行うための送信部、受信部が別体になっているものや、一体になっているもあり、電波センサの大きさや、使用用途に合わせて送信部及び受信部の形態を変化させていた。特に送受信一体型については、大きさを減少させることができると共に、検知対象物が近距離にある場合の送信部への受信波の侵入を防止することができる（特許文献１）。
【０００４】
ここで、電波センサを用いた静止又は略静止状態を検知するものもあり、センサ部から得られた複数の信号にそれぞれ異なる位相差を設けて、ある基準電圧に対して全波整流を行い、最大値の軌跡より検知対象物の静止状態又は略静止状態における電波センサからの距離を検知するものもある。また、同時に検知対象物の接近／離遠に関しても検知することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２５７９０９（第２−３頁、第１、３、４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記のように静止又は略静止状態を検知する電波センサがあるが、この電波センサは、外部に電波を送信する送信部と、外部から電波を受信する受信部が別体となっているため、検知対象物が電波センサに非常に近い場所においては、送信部からも受信波を受信してしまうため、電波センサから出力される出力信号に歪みが生じ、近距離における静止又は略静止状態の検知精度が低下する恐れがあった。
【０００７】
また、出力信号に歪みが生じた場合、接近離遠の判別を行うことが困難となるため、近距離における検知対象物の接近／離遠の判別精度も低下する恐れがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、検知対象物がセンサ部に対して近距離の状態にある場合の静止又は略静止状態における検知精度を更に向上させ、且つ検知対象物の接近／離遠に関してもより精度良く判別することが可能なセンサ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
前記目的達成のために、外部へ放射する送信波を生成する発振器と、前記発振器からの送信波を第１伝送路と第２伝送路とに２分割する分岐部と、分割した伝送路を結合する結合部と、結合部で結合した送信波を送信すると共に、検知物体で反射した反射波を受信波として受信するアンテナ部と、前記第１伝送路及び第２伝送路の各々に設けられ、受信波の干渉によって得られる出力信号を生成するミキサ部とを備え、この２つのミキサ部からの出力信号の位相差が９０度になるように第１伝送路と第２伝送路の分岐部とミキサ部、又はミキサ部と結合部との間の線路長を異なる長さにしたセンサ部と、この２つのセンサ部からの出力信号の任意の基準値に対する変化量に基づいて物体の有無を判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。
かかる構成により、送信部と受信部を一体にしたことにより、検知対象物がセンサ部に近い距離にある場合においても、２つの出力信号に歪みを生じることが無いため、近距離における静止、又は略静止状態における検知対象物を精度良く検知することが可能となる。
また、２つの出力信号に９０度の位相差を設けるように線路長を変更することにより、検知信号が距離に対してほぼ一意的に値を持つようになるため、静止又は略静止状態をより精度良く検知することが可能となる。
また、位相差を９０度に保持しつつ、且つ近距離における出力信号の歪みも低下させることができるため、時間軸における２つの出力信号の前後関係により接近／離遠を精度良く判別することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載のように、前記ミキサ部は、分割された第１伝送路及び第２伝送路上に、分岐部又は結合部から等距離に各々設けたことを特徴とする。
かかる構成により、送信波又は受信波の何れか一方を同位相でミキサ部入力することができるため、２つの出力信号の振幅値に大きな差を生じさせること無く、出力信号を導出することが可能となり、検知信号が距離に対してほぼ一意的に値を持つようになるため、静止又は略静止状態をより精度良く検知することができる。
【００１１】
また、請求項３記載のように、前記ミキサ部は、第１伝送路及び第２伝送路上にミキサダイオードを直接接続することを特徴とする。
かかる構成により、静止又は略静止状態を検知する際に直流電圧値によって検知するが、ミキサ部を第１伝送路及び第２伝送路上に各々直接ミキサダイオードを接続するように構成することで、ミキサ部への送信波の流入量が制限されるため、出力信号の直流成分を低減することができ、検知信号をＤＣアンプにて増幅する等の信号処理を行う際に容易に行うことが可能となり、且つ直流成分が大きくなると信号処理部の駆動電圧を越えてしまい、静止又は略静止状態の検知対象部を精度良く検知できなくなるため、電波の流入量を制限することにより静止又は略静止状態の検知対象物を精度良く検知を行うことが可能となる。
【００１２】
また、請求項４記載のように、前記ミキサ部は、分岐部と、結合部の間の第１伝送路及び第２伝送路上に分岐部を設けてミキサダイオードを接続することを特徴とする。
かかる構成により、送信波を送信部とミキサ部に均等に配分することができるため、出力信号の振幅値を増大させることが可能となるため遠方における静止又は略静止状態を検知することが可能となる。また、検知対象物が遠方時を移動の際の出力信号の振幅値を大きくすることが可能であるため、遠方時の接近／離遠の判定もより精度良く行うことが可能となる。
【００１３】
また、請求項５記載のように、前記分岐部及び結合部には、一方の伝送路からの電波を他方の伝送路に流すことを防ぐアイソレーターを備えたことを特徴とする。
かかる構成により、送信波又は受信波が一方の伝送路を伝送して分岐部を通過して他方の伝送路に伝送してしまった場合、２つの出力信号の位相差が９０度でなくなるため、アイソレーターを備えることで、他方への伝送路への電波の伝送を防止し、出力信号の位相差を確保することができるため、静止又は略静止状態の検知精度を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、請求項６記載のように、前記発振器と分岐部との間の伝送路上に、発振器で生成された電波以外の周波数を低減させるフィルタ機構を設けたことを特徴とする。
かかる構成により、分岐部と結合部との間の伝送路又は、アンテナ部と結合部との間の伝送路上にフィルタを設けると、遠方を検知した等により得られた小さな受信波信号を損失してしまう恐れがあるため、もっとも出力の大きい送信波のみが伝送する発振器と分岐部との間にフィルタを設けることで、発振器から出力される周波数以外の周波数成分を除去することができると共に、受信信号を損失しないため、出力信号を安定して出力することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施例ではセンサ部からの受信波の周波数を、屋内センシング用途として使用できる１０．５〜１０．５５ＧＨｚとしているが、それ以外の周波数においても同様の効果を得ることができる。
ここで、図１に、本発明のセンサ装置の概略構成図、図２に分岐部の構成図、図３にミキサ部の概略構成図、図４に分岐部を使用したミキサ部の概略構成図、図５に発振器と分岐部との間の伝送に設けたフィルタの概略構成図、図６に検知信号の信号波形図を示す。
【００１６】
図１に本発明のセンサ装置の概略構成図を示す。ここで、本発明のセンサ装置は、電波を生成する発振器１００によって生成された送信波１０１は、伝送路を２分割する分岐部１０２によって分割される。分割された送信波１０１は、それぞれの伝送路である第１伝送路１００及び第２伝送路１１０を通って伝送される。そこで、２つの伝送路を合成する結合部１０３によって、第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１は合成され、分割した送信波も合成される。合成された送信波は、アンテナ部１０４によって外部に放射される。
【００１７】
外部に放射された送信波１０１は、検知対象物に反射し、再度アンテナ部１０４によって受信波１０５として受信される。受信波１０５は、伝送路を２分割する結合部１０３によって分割され第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１を伝送する。ここで、分割された伝送路である第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１には、それぞれミキサ部１０６を有しており、ミキサ部１０６には送信波及び受信波が入力、合成されて検波を行い、検知対象物の大きさ、速度、距離に応じた出力信号１０７を導出する。
【００１８】
ここで、分岐部１０２によって２分割された第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１は、それぞれ異なる長さに設定してある。それぞれの伝送路長差は、２つの出力信号１０７の位相差が９０度になるように設定しているものであり、線路長差を設ける場所としては、第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１の分岐部１０２とミキサ部１０６との間の伝送路、又はミキサ部１０６と結合部１０３との間の伝送路とする。第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１で、同じ区間の伝送路に差を設けることにより、出力信号１０７の位相差の確保が容易である。
【００１９】
また、第１伝送路１１０及び第２伝送路１１１に設けられたミキサ部１０６は、分岐部１０２又は結合部１０３から見て等距離の場所に設置するものである。これは、各分岐部１０２、１０３から等距離にミキサ部１０６を設置することで、送信波１０１又は受信波１０５の何れか一方の信号を同位相でミキサ部に入力することができるため、出力信号１０７の振幅値に大きな差が生じさせないことができる。出力信号１０７に大きな振幅値の差が生じてしまうと、検知信号１０８を導出する際にどちらか一方の信号を増幅する必要性が出てくるため、信号処理が複雑になってしまう。そのため、ミキサ部１０６の設置方法により後段での信号処理を容易に行うことが可能となる。
【００２０】
ミキサ部１０６より出力された出力信号１０７は、信号処理を行う判定部１０９に入力され、ここで、任意の基準値に対する変化量に基づいて物体の有無を判定するものである。判定部１０９においては、出力信号の直流成分及び交流成分について信号処理を行うことにより、検知対象物の有無、又は静止又は略静止状態の検知対象物との距離及び有無を検知するものである。
以上の構成によって、検知対象物の有無、又は静止、略静止状態における検知物体の有無及びセンサ装置からの距離を精度良く検知することが可能となり、且つ２つの信号の位相差を確保でき、検知対象物が近距離時の歪みを低減することができるため、検知対象物の接近／離遠を精度良く行うことが可能となる。
【００２１】
次に、各部の詳細な構造について示す。図２に分岐部の構成図を示す。
ここで分岐部２００は、一般的にはウィルキンソンカプラと呼ばれる分割器を使用している。本実施例ではＵ字型の分岐部を示しているが、Ｕ字型以外にも、Ｙ字型又はＴ字型もあり、どの分岐部を使用しても同様の効果を得ることができる。
分岐部２００は、ポート１（２０１）から入力を行えば分岐として機能するものであり、ポート２（２０２）、３（２０３）から入力を行えば結合器して機能するものである。例えば送信波側から見ると、分岐部は分岐、結合部は結合器となる。
各分岐部は、それぞれ分岐を行う際に、一方に伝送した電波が他方に逆流して伝送するのを防止するためにアイソレーション機能を有するものである。本実施例では、アイソレーション機能としてＵ字分岐に抵抗器２０４を挿入することによりポート２（２０２）からポート３（２０３）への逆流及びポート３（２０３）からポート２（２０２）への逆流を防止しており、この逆流を防止することによって、線路長で生成した９０度の位相差を確保することができ、静止又は略静止状態の検知対象部とを精度良く検知でき、接近／離遠の判定についても精度良く判定することができるものである。
【００２２】
図３にミキサ部の概略構成図を示す。図３のミキサ部は、伝送路上に直接ミキサダイオードを接続したものの概略構成図である。ここで、ミキサ部３００は、本実施例では、ミキサダイオード３０１のアノード側３０２を直接伝送路３０４に接続し、カソード側３０３から送信波３０５と受信波３０６を混合した波形を検波した出力信号３０７を導出するものである。ミキサダイオード３０１を伝送路３０４に直接接続することにより、送信波３０５と受信波３０６の一部をミキサダイオード３０１に取り込むため検知信号３０７の直流成分が増大するのを防いでいる。検知信号３０７の直流成分はミキサダイオード３０１への電波の流入量によって変化するものであり、静止又は略静止状態においては直流電圧値を基に検知対象物との距離を検知するため、電波の流入量を制限することで、センサ部及び判定部の駆動電源を越えるような直流電圧値を得ることを防ぎ、静止又は略静止状態の検知対象物の検知精度を高めると共に、判定部での信号処理を容易に行うことができる。
【００２３】
また、ミキサダイオード３０１のカソード側３０３には、大きな出力信号を得るために基板上における（１／４）波長の長さのスタブ３０８を設けている。更に、出力信号３０７に高周波成分を混在させないために、オープンスタブ３０９によって出力信号への高周波信号の混在を防止するものである。前記のように高周波成分をカットするための方法として、更にコンデンサ３１０を並列に接続したローパスフィルタを挿入することにより、後段の判定部での信号処理が容易に行うことができる。
【００２４】
図４に分岐部を使用したミキサ部の概略構成図を示す。本実施例では、分岐部にＴ字型分岐を使用した概略構成図としている。このミキサ部４００においては、伝送路中にＴ字分岐４０１を挿入することにより送信波４０２及び受信波４０３をミキサダイオード４０４へ効率良く伝送することができると共に、ミキサダイオード４０４から出力される出力信号４０５の振幅値を増大させることができるものである。ミキサダイオード４０４からの出力信号４０５を増大させることにより、遠方での静止又は略静止状態を正確に検知することができると共に、近距離だけでなく遠方での検知対象物の接近／離遠を容易に判定することが可能となる。
【００２５】
ここで用いた分岐部４０１は、送信波４０２を伝送する伝送路上に設けているため、ミキサ部４００に送信波４０２を伝送すると共に、アンテナ部への伝送を行う必要がある。そこで、分岐部、結合部とは異なり、分岐部にアイソレーション機能を持たせていない。アイソレーション機能を持たせないことによって、ミキサ部４００とアンテナ部へ等分に送信波を伝送することができるものである。また、分岐部４０１はミキサダイオード４０４のアノード側との接続を行うため整合回路を設けている。本実施例での整合回路は、伝送路にテーパーをつけた形状にすることでミキサダイオード４０１との整合を取っている。
【００２６】
前記に示したミキサ部は、それぞれ異なる特性を持っているが、本発明のセンサ装置をどのような用途に使用するかによって使い分けることが可能である。近距離における静止又は略静止状態を検知することを主とする場合においては、ミキサダイオードを伝送路に直接接続する方法を用いる方がより効果的であり、検知対象物の接近／離遠の検知を主とする場合には、ミキサ部に分岐部を用いた方法がより効果的である。
どちらの方法を用いる場合においても、近距離における出力信号の歪みを低減することが可能であるため、近距離における静止又は略静止状態における検知精度の向上、及び近距離における接近／離遠の判別の向上を行うことが可能となる。
【００２７】
次に、図５に発振器と分岐部との間の伝送に設けたフィルタの概略構成図について示す。本実施例で用いたフィルタ５００は、１３ＧＨｚ以下の周波数を通過させるローパスフィルタである。このフィルタ５００は、本実施例ではローパスフィルタで構成しているが、通過させた周波数だけを通過させるバンドパスフィルタでも良い。
ここで、フィルタ５００は、発振器５０１と分岐部５０２との間に設けている。分岐部５０２以降の伝送路５０３にフィルタ５００を設けると、送信波５０４のほかに受信波もフィルタ５００を通過してしまう。受信波は送信波５０４と比較しても振幅値が小さく、フィルタ５００を通過した際に生じる損失によって更に小さくなる恐れがある。そこで、受信波を損失することなく且つ不要な周波数帯を除去するためには、上記のように発振器５０１と分岐部５０２との間に設けるのが望ましい。
また、フィルタ５００の出力側から信号が入力することは、フィルタ５００のフィルタ特性の変動にも繋がる恐れがあるため、フィルタ部の出力側にはアイソレーターを入力するのが望ましい。但し、フィルタの出力側からの入力があってもセンサ部自身の動作に影響はない。
【００２８】
上記のセンサ部からの出力信号を基に、判定部では検知信号を導出して、静止又は略静止状態の検知対象物を検知するものである。図６に、検知信号の信号波形を示す。本実施例においては、２つの出力信号６００、６０１に位相差を９０°設けて、任意の基準電圧に対して全波整流を行い、２つの出力信号６００、６０１の最大値の軌跡を取ることで、検知対象物との距離によってほぼ一意的に値を導出することができる。この現象は静止物体についても距離によって直流電圧の変動があるため、その変動値を用いることによって導出できるものである。この波形６００、６０１を用いることによって、静止又は略静止状態の検知対象物についても、センサ装置からどの位置にいるかを概算することが可能となる。
【００２９】
以上のセンサ装置を用いる用いることによって、送信アンテナ、受信アンテナ別体型では誤検知をする恐れがあった近距離における静止又は略静止状態の検知対象物をより精度良く検知することができ、且つ接近／離遠に関しての判別精度も向上する。
【００３０】
本発明は、センサ部からの２つの出力信号に位相差９０°を設けて行ったものである。その他にも複数個の出力信号を用いて、それぞれの出力信号に位相差を持たせて検知信号を作成することによって距離に対して一意的な値がより正確に導出できるものである。また、半波整流を用いた方法もあるが、半波整流の場合には、更に多くの出力信号を必要とするため、センサ部が大型化する可能性がある。本発明は、センサ部の小型化、簡易化も含めて２つの出力信号を使用した方法を示したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサ装置の概略構成図
【図２】分岐部の構成図
【図３】ミキサ部の概略構成図
【図４】分岐部を使用したミキサ部の概略構成図
【図５】発振器と分岐部との間の伝送に設けたフィルタの概略構成図
【図６】検知信号の信号波形図
【符号の説明】
１００：発振器、１０１：送信波、１０２：分岐部、１０３：結合部、１０４：アンテナ部、１０５：受信波、１０６：ミキサ部、１０７：出力信号、１０８：検知信号、１０９：判定部、２００：分岐部、２０１：ポート１、２０２：ポート２、２０３：ポート３、２０４：抵抗器、３００：ミキサ部、３０１：ミキサダイオード、３０２：アノード側、３０３：カソード側、３０４：伝送路、３０５：送信波、３０６：受信波、３０７：出力信号、３０８：スタブ、３０９：オープンスタブ、３１０：コンデンサ、３１１：抵抗器、４００：ミキサ部、４０１：分岐部、４０２：送信波、４０３：受信波、４０４：ミキサダイオード、４０５：出力信号、５００：フィルタ、５０１：発振器、５０２：分岐部、５０３：伝送路、５０４：送信波、６００：出力信号（その１）、６０１：出力信号（その２）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor device capable of transmitting and receiving radio waves to detect a detection target object, accurately detecting the stationary or substantially stationary state of the detection target object, and determining whether the detection target object is approaching or moving away. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a radio wave sensor that transmits and receives radio waves and detects a detection target has performed detection based on a frequency obtained by an operation speed of the detection target and a signal amplitude value based on a distance between the detection target and the radio sensor. . However, in general, a radio wave sensor has performed detection using a Doppler signal obtained from the radio wave sensor, and thus cannot accurately detect a detection target in a stationary or substantially stationary state.
[0003]
In addition, the radio wave sensor has a transmission unit for transmitting and receiving radio waves and a reception unit that are separate or integrated, so that the transmission unit and the transmission unit according to the size of the radio wave sensor and the intended use are The form of the receiving unit was changed. In particular, with respect to the integrated transmission and reception type, the size can be reduced, and the intrusion of the reception wave into the transmission unit when the detection target is at a short distance can be prevented (Patent Document 1).
[0004]
Here, there is also one that detects a stationary or substantially stationary state using a radio wave sensor, providing different phase differences to a plurality of signals obtained from the sensor unit, performing full-wave rectification on a certain reference voltage, In some cases, the distance from the radio wave sensor in a stationary state or a substantially stationary state of the detection target is detected from the locus of the maximum value. At the same time, it is possible to detect the approach / far of the detection target.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-257909 (Pages 2-3, Figures 1, 3, 4)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Here, as described above, there is a radio wave sensor that detects a stationary or substantially stationary state, but this radio wave sensor is configured such that a transmitting unit that transmits radio waves to the outside and a receiving unit that receives radio waves from the outside are separate bodies. Therefore, in a place where the detection target is very close to the radio wave sensor, the reception wave is also received from the transmission unit, so that the output signal output from the radio wave sensor is distorted, and the stationary or nearly stationary at a short distance. There was a risk that the state detection accuracy would be reduced.
[0007]
In addition, when distortion occurs in the output signal, it is difficult to determine whether the object is approaching or moving away.
[0008]
Therefore, the present invention further improves the detection accuracy in the stationary or substantially stationary state when the detection target is in a short distance state with respect to the sensor unit, and more accurately with respect to the approach / separation of the detection target. An object of the present invention is to provide a sensor device capable of making a determination.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
In order to achieve the above object, an oscillator that generates a transmission wave radiated to the outside, a branch unit that divides a transmission wave from the oscillator into a first transmission line and a second transmission line, and a split transmission line are coupled. A coupling unit that transmits the transmission wave coupled by the coupling unit, and an antenna unit that receives a reflected wave reflected by the detection object as a reception wave, and is provided in each of the first transmission path and the second transmission path. A mixer section for generating an output signal obtained by interference of a received wave; and a branch section of the first transmission path and the second transmission path such that a phase difference between the output signals from the two mixer sections becomes 90 degrees. Determine the presence or absence of an object based on a mixer unit or a sensor unit having different line lengths between the mixer unit and the coupling unit, and a change amount of an output signal from the two sensor units with respect to an arbitrary reference value. And a determining unit that performs
With such a configuration, by integrating the transmitting unit and the receiving unit, even when the detection target is at a distance close to the sensor unit, no distortion occurs in the two output signals, and thus the stationary at a short distance, or It is possible to accurately detect the detection target in a substantially stationary state.
Further, by changing the line length so as to provide a phase difference of 90 degrees between the two output signals, the detection signal has a value almost uniquely with respect to the distance. It is possible to detect with high accuracy.
In addition, since the distortion of the output signal at a short distance can be reduced while maintaining the phase difference at 90 degrees, it is possible to accurately determine the approach / far distance based on the relationship between the two output signals on the time axis. It becomes possible.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the mixer section is provided on the divided first transmission path and the second transmission path at an equal distance from the branch section or the coupling section.
With such a configuration, either the transmission wave or the reception wave can be input to the mixer unit in the same phase, so that the output signal can be derived without causing a large difference between the amplitude values of the two output signals. Since the detection signal has a value almost uniquely with respect to the distance, the stationary or substantially stationary state can be detected with higher accuracy.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the mixer section, a mixer diode is directly connected on the first transmission path and the second transmission path.
With this configuration, when the stationary or nearly stationary state is detected, the detection is performed by the DC voltage value. However, the mixer unit is configured to directly connect the mixer diodes on the first transmission path and the second transmission path, respectively. Because the amount of inflow of transmission waves into the unit is limited, the DC component of the output signal can be reduced, and it can be easily performed when performing signal processing such as amplifying the detection signal with a DC amplifier. And, when the DC component becomes large, it exceeds the drive voltage of the signal processing unit, and it becomes impossible to accurately detect the detection target unit in the stationary or substantially stationary state. It is possible to accurately detect the detection target.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the mixer section, a branch section is provided on the first transmission path and the second transmission path between the branch section and the coupling section, and a mixer diode is connected.
With this configuration, the transmission wave can be evenly distributed to the transmission unit and the mixer unit, and the amplitude value of the output signal can be increased. Become. In addition, since the amplitude value of the output signal when the detection target moves in a distant place can be increased, it is possible to more accurately determine the approach / remote in a distant place.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, the branch unit and the coupling unit each include an isolator that prevents a radio wave from one transmission path from flowing to the other transmission path.
With this configuration, if a transmission wave or a reception wave is transmitted through one transmission path, passes through the branching section, and is transmitted to the other transmission path, the phase difference between the two output signals is no longer 90 degrees, By providing the isolator, transmission of radio waves to the other transmission path can be prevented, and a phase difference between output signals can be ensured. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of a stationary or substantially stationary state.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, a filter mechanism for reducing a frequency other than a radio wave generated by the oscillator is provided on a transmission path between the oscillator and the branching unit.
With this configuration, if a filter is provided on the transmission path between the branching section and the coupling section, or on the transmission path between the antenna section and the coupling section, a small received wave signal obtained by detecting a distant place or the like is lost. By providing a filter between the oscillator that transmits only the largest output transmission wave and the branch unit, it is possible to remove frequency components other than the frequency output from the oscillator, Since no signal is lost, an output signal can be output stably.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the frequency of the reception wave from the sensor unit is set to 10.5 to 10.55 GHz that can be used for indoor sensing, but the same effect can be obtained at other frequencies.
Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sensor device of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a branch unit, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a mixer unit, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a mixer unit using a branch unit. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a filter provided for transmission between the oscillator and the branch unit, and FIG. 6 is a signal waveform diagram of a detection signal.
[0016]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the sensor device of the present invention. Here, in the sensor device of the present invention, the transmission wave 101 generated by the oscillator 100 that generates a radio wave is split by the branch unit 102 that splits the transmission path into two. The divided transmission wave 101 is transmitted through a first transmission path 100 and a second transmission path 110, which are transmission paths. Therefore, the first transmission path 110 and the second transmission path 111 are combined by the combining unit 103 that combines the two transmission paths, and the divided transmission waves are also combined. The combined transmission wave is radiated outside by the antenna unit 104.
[0017]
The transmission wave 101 radiated to the outside is reflected on the detection target, and is received again as a reception wave 105 by the antenna unit 104. The received wave 105 is divided by the coupling unit 103 that divides the transmission line into two, and transmits the first transmission line 110 and the second transmission line 111. Here, the first transmission path 110 and the second transmission path 111, which are the divided transmission paths, each have a mixer unit 106, and a transmission wave and a reception wave are input to the mixer unit 106 and are combined. Detection is performed, and an output signal 107 corresponding to the size, speed, and distance of the detection target is derived.
[0018]
Here, the first transmission line 110 and the second transmission line 111 divided by the branching unit 102 are set to different lengths. Each transmission path length difference is set so that the phase difference between the two output signals 107 is 90 degrees. The first transmission path 110 and the second transmission path A transmission path between the branch unit 102 and the mixer unit 106 of FIG. 111 or a transmission path between the mixer unit 106 and the coupling unit 103 is used. By providing a difference between the transmission paths in the same section between the first transmission path 110 and the second transmission path 111, it is easy to secure the phase difference of the output signal 107.
[0019]
Further, the mixer units 106 provided in the first transmission line 110 and the second transmission line 111 are installed at equal distances from the branch unit 102 or the coupling unit 103. This is because, by arranging the mixer unit 106 at an equal distance from each of the branch units 102 and 103, either the signal of the transmission wave 101 or the signal of the reception wave 105 can be input to the mixer unit in the same phase. A large difference in the amplitude value of the signal 107 can be prevented. If a large difference between the amplitude values occurs in the output signal 107, it becomes necessary to amplify one of the signals when deriving the detection signal 108, which complicates the signal processing. Therefore, the signal processing in the subsequent stage can be easily performed by the installation method of the mixer unit 106.
[0020]
The output signal 107 output from the mixer unit 106 is input to a determination unit 109 that performs signal processing, where the presence or absence of an object is determined based on an amount of change with respect to an arbitrary reference value. The determination unit 109 performs signal processing on the DC component and the AC component of the output signal, thereby detecting the presence / absence of the detection target, or the distance and the presence / absence of the detection target in a stationary or substantially stationary state.
With the above configuration, it is possible to accurately detect the presence or absence of a detection target object, or the presence or absence of a detection object in a stationary or substantially stationary state, and the distance from the sensor device, and secure the phase difference between two signals. Since the distortion when the object is at a short distance can be reduced, it is possible to accurately approach / remove the detection object.
[0021]
Next, the detailed structure of each part will be described. FIG. 2 shows a configuration diagram of the branching unit.
Here, the branching unit 200 uses a divider generally called a Wilkinson coupler. In this embodiment, a U-shaped branch portion is shown. However, in addition to the U-shape, there is a Y-shape or T-shape, and the same effect can be obtained by using any of the branch portions.
The branching unit 200 functions as a branch if an input is made from the port 1 (201), and functions as a coupler if an input is made from the ports 2 (202) and 3 (203). For example, when viewed from the transmission wave side, the branching unit is a branch, and the coupling unit is a coupler.
Each branching unit has an isolation function in order to prevent a radio wave transmitted to one side from flowing back to the other side and transmitting when branching. In the present embodiment, the resistor 204 is inserted into the U-shaped branch as an isolation function, so that the backflow from the port 2 (202) to the port 3 (203) and the backflow from the port 3 (203) to the port 2 (202). By preventing the backflow, a phase difference of 90 degrees generated by the line length can be secured, and a stationary or almost stationary state detection target can be accurately detected, and the approach / separation can be achieved. The distant determination can be performed with high accuracy.
[0022]
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the mixer section. The mixer section of FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a mixer section in which a mixer diode is directly connected on a transmission line. Here, in the present embodiment, the mixer section 300 connects the anode side 302 of the mixer diode 301 directly to the transmission line 304, and detects an output signal 307 obtained by detecting a mixed waveform of the transmission wave 305 and the reception wave 306 from the cathode side 303. Is derived. By directly connecting the mixer diode 301 to the transmission line 304, a part of the transmission wave 305 and the reception wave 306 is taken into the mixer diode 301, so that the DC component of the detection signal 307 is prevented from increasing. The DC component of the detection signal 307 changes according to the amount of radio wave flowing into the mixer diode 301. In a stationary or almost stationary state, the distance to the detection target is detected based on the DC voltage value. By limiting the amount, it is possible to prevent a DC voltage value exceeding the driving power supply of the sensor unit and the determination unit from being obtained, to improve the detection accuracy of the stationary or almost stationary detection target object, and to perform signal processing in the determination unit. Can be easily performed.
[0023]
On the cathode side 303 of the mixer diode 301, a stub 308 having a length of (1/4) wavelength on the substrate is provided to obtain a large output signal. Further, in order to prevent high frequency components from being mixed in the output signal 307, the open stub 309 prevents high frequency signals from being mixed in the output signal. As a method for cutting high-frequency components as described above, a low-pass filter in which a capacitor 310 is connected in parallel is further inserted, so that signal processing in a subsequent determination unit can be easily performed.
[0024]
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of a mixer unit using a branch unit. In the present embodiment, a schematic configuration diagram in which a T-shaped branch is used for the branch portion is shown. In the mixer section 400, the transmission wave 402 and the reception wave 403 can be efficiently transmitted to the mixer diode 404 by inserting the T-shaped branch 401 into the transmission path, and the output signal output from the mixer diode 404 405 can be increased. By increasing the output signal 405 from the mixer diode 404, it is possible to accurately detect a stationary state or a substantially stationary state in a distant place, and easily approach or move a detection target not only in a short distance but also in a distant place. Can be determined.
[0025]
Since the branching unit 401 used here is provided on the transmission path for transmitting the transmission wave 402, it is necessary to transmit the transmission wave 402 to the mixer unit 400 and to the antenna unit. Therefore, unlike the branch portion and the coupling portion, the branch portion does not have an isolation function. By not providing the isolation function, the transmission wave can be equally transmitted to the mixer section 400 and the antenna section. Further, the branching section 401 is provided with a matching circuit for connecting to the anode side of the mixer diode 404. The matching circuit in this embodiment matches the mixer diode 401 by forming the transmission path into a tapered shape.
[0026]
Although the above-described mixer units have different characteristics, they can be properly used depending on the application of the sensor device of the present invention. When mainly detecting a stationary or nearly stationary state at a short distance, it is more effective to use a method in which a mixer diode is directly connected to a transmission line, and detection of approach / far of an object to be detected is more effective. In the case where is mainly used, a method using a branch section in the mixer section is more effective.
In either case, since the distortion of the output signal at a short distance can be reduced, the detection accuracy in a stationary state or a substantially stationary state at a short distance is improved, and the approach / far distance at a short distance is determined. Can be improved.
[0027]
Next, FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of a filter provided for transmission between the oscillator and the branch unit. The filter 500 used in this embodiment is a low-pass filter that passes a frequency of 13 GHz or less. In this embodiment, the filter 500 is constituted by a low-pass filter, but may be a band-pass filter that allows only a passed frequency to pass.
Here, the filter 500 is provided between the oscillator 501 and the branch unit 502. If the filter 500 is provided in the transmission path 503 after the branching unit 502, the reception wave as well as the transmission wave 504 will pass through the filter 500. The amplitude of the received wave is smaller than that of the transmitted wave 504, and the amplitude may be further reduced due to a loss generated when the wave passes through the filter 500. Therefore, in order to eliminate an unnecessary frequency band without losing a received wave, it is desirable to provide between the oscillator 501 and the branching unit 502 as described above.
In addition, since input of a signal from the output side of the filter 500 may lead to variation in the filter characteristics of the filter 500, it is desirable to input an isolator to the output side of the filter unit. However, the input from the output side of the filter does not affect the operation of the sensor unit itself.
[0028]
Based on the output signal from the sensor unit, the determination unit derives a detection signal to detect a stationary or substantially stationary detection target. FIG. 6 shows a signal waveform of the detection signal. In this embodiment, a phase difference is provided between the two output signals 600 and 601 by 90 °, full-wave rectification is performed on an arbitrary reference voltage, and the locus of the maximum value of the two output signals 600 and 601 is obtained. Thus, a value can be derived almost uniquely based on the distance to the detection target. This phenomenon can be derived by using the fluctuation value of the DC voltage depending on the distance even for a stationary object. By using the waveforms 600 and 601, it is possible to roughly estimate the position of the detection target in the stationary or substantially stationary state from the sensor device.
[0029]
By using the above sensor device, it is possible to more accurately detect a stationary or nearly stationary object to be detected at a short distance, which could cause erroneous detection with the separate antenna for the transmitting antenna and the receiving antenna, and The accuracy of discrimination regarding distance / distantness is also improved.
[0030]
According to the present invention, two output signals from the sensor unit are provided with a phase difference of 90 °. In addition, a unique value with respect to the distance can be derived more accurately by using a plurality of output signals and creating a detection signal by giving a phase difference to each output signal. There is also a method using half-wave rectification. However, in the case of half-wave rectification, more output signals are required, so that the size of the sensor unit may be increased. The present invention shows a method using two output signals including miniaturization and simplification of the sensor unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sensor device of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a branch unit. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a mixer unit. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a mixer unit using a branch unit. Schematic configuration of a filter provided for transmission between an oscillator and a branch unit. [FIG. 6] Signal waveform diagram of a detection signal.
100: oscillator, 101: transmission wave, 102: branching unit, 103: coupling unit, 104: antenna unit, 105: reception wave, 106: mixer unit, 107: output signal, 108: detection signal, 109: determination unit, 200 : Branch section, 201: port 1, 202: port 2, 203: port 3, 204: resistor, 300: mixer section, 301: mixer diode, 302: anode side, 303: cathode side, 304: transmission line, 305 : Transmission wave, 306: reception wave, 307: output signal, 308: stub, 309: open stub, 310: capacitor, 311: resistor, 400: mixer, 401: branch, 402: transmission, 403: reception Wave, 404: mixer diode, 405: output signal, 500: filter, 501: oscillator, 502: branch, 503: transmission line, 504: Sinha, 600: Output signal (1), 601: Output signal (Part 2)
