JPH05203732A - 測距装置 - Google Patents
測距装置Info
- Publication number
- JPH05203732A JPH05203732A JP31953391A JP31953391A JPH05203732A JP H05203732 A JPH05203732 A JP H05203732A JP 31953391 A JP31953391 A JP 31953391A JP 31953391 A JP31953391 A JP 31953391A JP H05203732 A JPH05203732 A JP H05203732A
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- Japan
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- frequency
- measured
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高精度な位相比較器を使用することなく、高精
度な測距を実現する。 【構成】電圧制御発振器1の基準信号と受信器6で受信
された計測信号とを、ローカル発振器9の信号とミキサ
ーで混合することによりビートダウンする。ビートダウ
ン後の基準信号は、遅延線5を通った後、同じくミキサ
ー7でビートダウン後の計測信号とともに位相比較器1
0へ入る。位相比較器10では両方の信号に比例した電
圧が出力され、その電圧はループアンプ11で増幅され
た後電圧制御発振器1へ印加される。位相比較器10へ
入る基準信号と計測信号との位相が等しくなるように電
圧制御発振器1の発振周波数が制御され、被測定物体2
2までの距離は周波数カウンタ12,13によって測定
された電圧制御発振器1及びローカル発振器9の発振周
波数より求められる。
度な測距を実現する。 【構成】電圧制御発振器1の基準信号と受信器6で受信
された計測信号とを、ローカル発振器9の信号とミキサ
ーで混合することによりビートダウンする。ビートダウ
ン後の基準信号は、遅延線5を通った後、同じくミキサ
ー7でビートダウン後の計測信号とともに位相比較器1
0へ入る。位相比較器10では両方の信号に比例した電
圧が出力され、その電圧はループアンプ11で増幅され
た後電圧制御発振器1へ印加される。位相比較器10へ
入る基準信号と計測信号との位相が等しくなるように電
圧制御発振器1の発振周波数が制御され、被測定物体2
2までの距離は周波数カウンタ12,13によって測定
された電圧制御発振器1及びローカル発振器9の発振周
波数より求められる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被測定物体までの距離を
測定する測距装置に関し、特に一定周波数の変調信号で
搬送波を変調した電磁波(レーダ信号)を被測定物体に
出射して被測定物体で反射されて戻ってくる上記レーダ
信号の反射波を受信しこの反射波の復調信号と上記変調
信号の位相差から被測定物体までの距離を測定する測距
装置に関する。
測定する測距装置に関し、特に一定周波数の変調信号で
搬送波を変調した電磁波(レーダ信号)を被測定物体に
出射して被測定物体で反射されて戻ってくる上記レーダ
信号の反射波を受信しこの反射波の復調信号と上記変調
信号の位相差から被測定物体までの距離を測定する測距
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の測距装置を示すブロック図
である。この従来の測距装置21は、発振器31と、送
信器32と、受信器33と、位相比較器34と、ローパ
スフィルタ35とで構成される。発振器31は一定周波
数の変調信号121を出力し、送信器32は、発振器3
1からされる変調信号121を受け、この変調信号12
1で変調された送信波(レーダ信号)131を被測定物
体22へ出射する。受信器33は、レーダ信号131が
被測定物体22で反射して戻ってくる反射波132を受
信し、変調信号121と同じ周波数の復調信号122に
変換して出力する。位相比較器34は、発振器31から
出力される変調信号121と受信器33から出力される
復調信号122とを受け、変調信号121と復調信号1
22との位相差を検出してこの位相差に比例する電圧信
号123を出力する。ローパスフィルタ35は、位相比
較器34から出力される電圧信号123を整形し、その
電圧信号123の電圧値から被測定物体22までの距離
を求めていた。ここで発振器31から出力される変調信
号121の周波数をf,被測定物体までの距離をR,電
磁波の速度をCとすると、変調信号121と復調信号1
22の位相差Δφは、 Δφ=2π・(2R/C)/(1/f)=4π・(f/C)・R の関係式で与えられる。上式で明らかなように位相差Δ
φが距離Rに比例するため、位相比較回路34から出力
される電圧信号123が距離Rに比例することになる。
である。この従来の測距装置21は、発振器31と、送
信器32と、受信器33と、位相比較器34と、ローパ
スフィルタ35とで構成される。発振器31は一定周波
数の変調信号121を出力し、送信器32は、発振器3
1からされる変調信号121を受け、この変調信号12
1で変調された送信波(レーダ信号)131を被測定物
体22へ出射する。受信器33は、レーダ信号131が
被測定物体22で反射して戻ってくる反射波132を受
信し、変調信号121と同じ周波数の復調信号122に
変換して出力する。位相比較器34は、発振器31から
出力される変調信号121と受信器33から出力される
復調信号122とを受け、変調信号121と復調信号1
22との位相差を検出してこの位相差に比例する電圧信
号123を出力する。ローパスフィルタ35は、位相比
較器34から出力される電圧信号123を整形し、その
電圧信号123の電圧値から被測定物体22までの距離
を求めていた。ここで発振器31から出力される変調信
号121の周波数をf,被測定物体までの距離をR,電
磁波の速度をCとすると、変調信号121と復調信号1
22の位相差Δφは、 Δφ=2π・(2R/C)/(1/f)=4π・(f/C)・R の関係式で与えられる。上式で明らかなように位相差Δ
φが距離Rに比例するため、位相比較回路34から出力
される電圧信号123が距離Rに比例することになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の測距装置
は、発振器から出力される変調信号と受信器から出力さ
れる復調信号との位相差を位相比較器によって検出し、
この位相差に比例したアナログ信号である電圧信号で距
離の測定を行なうため、広い範囲の距離を測定するため
には上記位相比較器のダイナミックレンジが広くなけれ
ばならなかった。また、距離の測定を高精度に行なうた
めには、上記位相比較器に入力する変調信号と復調信号
のレベル変動を抑える必要があり、上記位相比較器は非
直線性が小さくかつスケールファクタの温度変化のない
ものである必要があった。
は、発振器から出力される変調信号と受信器から出力さ
れる復調信号との位相差を位相比較器によって検出し、
この位相差に比例したアナログ信号である電圧信号で距
離の測定を行なうため、広い範囲の距離を測定するため
には上記位相比較器のダイナミックレンジが広くなけれ
ばならなかった。また、距離の測定を高精度に行なうた
めには、上記位相比較器に入力する変調信号と復調信号
のレベル変動を抑える必要があり、上記位相比較器は非
直線性が小さくかつスケールファクタの温度変化のない
ものである必要があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の測距装置は、搬
送波を第1の周波数の変調信号で変調したレーダ信号を
被測定物体に出射する送信手段と、前記被測定物体で反
射した前記レーダ信号を受信して前記変調信号と同じ周
波数の復調信号を生じる受信手段とを備え、前記変調信
号と前記復調信号との位相差から前記被測定物体までの
距離を測定する測距装置であって、前記第1の周波数が
電圧信号により制御される前記変調信号を生じる電圧制
御発振器と、第2の周波数のローカル信号を生じるロー
カル発振器と、前記電圧制御発振器からの前記変調信号
と前記ローカル発振器からの前記ローカル信号とに応答
して前記両信号の差周波数の基準信号を生じる第1のミ
キサーと、前記受信器からの前記復調信号と前記ローカ
ル発振器からの前記ローカル信号とに応答して前記基準
信号の周波数と同じ周波数の情報信号を生じる第2のミ
キサーと、前記第1のミキサーからの基準信号を遅延さ
せた遅延基準信号を生じる遅延線と、前記遅延基準信号
と前記情報信号に応答して前記両信号の位相差に比例し
た前記電圧信号を生じる位相比較器とを含んでいる。
送波を第1の周波数の変調信号で変調したレーダ信号を
被測定物体に出射する送信手段と、前記被測定物体で反
射した前記レーダ信号を受信して前記変調信号と同じ周
波数の復調信号を生じる受信手段とを備え、前記変調信
号と前記復調信号との位相差から前記被測定物体までの
距離を測定する測距装置であって、前記第1の周波数が
電圧信号により制御される前記変調信号を生じる電圧制
御発振器と、第2の周波数のローカル信号を生じるロー
カル発振器と、前記電圧制御発振器からの前記変調信号
と前記ローカル発振器からの前記ローカル信号とに応答
して前記両信号の差周波数の基準信号を生じる第1のミ
キサーと、前記受信器からの前記復調信号と前記ローカ
ル発振器からの前記ローカル信号とに応答して前記基準
信号の周波数と同じ周波数の情報信号を生じる第2のミ
キサーと、前記第1のミキサーからの基準信号を遅延さ
せた遅延基準信号を生じる遅延線と、前記遅延基準信号
と前記情報信号に応答して前記両信号の位相差に比例し
た前記電圧信号を生じる位相比較器とを含んでいる。
【0005】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すブロック図である。
る。図1は本発明の一実施例を示すブロック図である。
【0006】図1の測距装置21の電圧制御発振器1は
入力電圧110に対応する周波数f1の変調信号101
を出力する。送信器2は電圧制御発振器1から出力され
る変調信号101を受け、この変調信号101で搬送波
を変調した送信波(レーダ信号)111を被測定物体2
2に出射する。ミキサー3は、電圧制御発振器1から出
力される変調信号101と、ローカル発振器9から出力
される周波数f2のローカル信号102とを受け、変調
信号101とローカル信号102を混合してそれら2つ
の信号の周波数差(f1−f2)及び和(f1+f2)
の周波数のビート信号103を出力する。ローパスフィ
ルタ4は、ミキサー3から出力されるビート信号103
の内、周波数(f1−f2)の基準信号104を取り出
す。遅延線5はローパスフィルタ4から出力される基準
信号104を受け、この信号104を時間Tdだけ遅延
させた遅延基準信号105を出力する。受信器6はレー
ダ信号111が被測定物体22で反射して戻ってきた反
射波112を受信して変調信号101と同じ周波数の変
調信号106に変換して出力する。ミキサー7は、受信
器6から出力される復調信号106とローカル発振器9
から出力される周波数f2のローカル信号102とを受
け、復調信号106とローカル信号102とを混合し、
周波数がミキサー3から出力されるビート信号103と
同じ周波数のビート信号107を出力する。ローパスフ
ィルタ8はミキサー7から出力されるビート信号103
のうち周波数(f1−f2)の情報信号108を出力す
る。位相比較器10は、遅延線5から出力された遅延基
準信号105とローパスフィルタ8から出力された情報
信号108とを受け、それら2つの信号105と108
の位相差を検出してこの位相差に比例した電圧信号10
9を出力する。ループアンプ11は、位相比較器10か
ら出力される電圧信号109を受け、この信号109を
増幅して電圧制御発振器1に出力する。電圧制御発振器
1はループアンプ11で増幅された電圧信号110を受
けて位相比較器9に入力する基準信号105と情報信号
108の位相が一致するように変調信号101の周波数
f1を変化させる。ここで被測定物体22までの距離を
R,電磁波の速度をCとすると、 2・f1・R/C=Td・(f1−f2) より、 R=C・Td(f1−f2)/(2・f1) となり、距離Rは電圧制御発振器1から出力される変調
信号101の周波数f1と、ローカル発振器9から出力
されるローカル信号102の周波数f2と、遅延線5の
遅延時間Tdとから求めることができる。この変調信号
101の周波数f1は電圧制御発振器1の出力端に接続
した周波数カウンタ12によって測定し、ローカル信号
102の周波数f2はローカル発振器9の出力端に接続
された周波数カウンタ13によって測定する。なお、ロ
ーカル信号102の周波数f2は通常固定しておく。ま
た、遅延線5の遅延時間Tdは予め測定しておいてよ
い。
入力電圧110に対応する周波数f1の変調信号101
を出力する。送信器2は電圧制御発振器1から出力され
る変調信号101を受け、この変調信号101で搬送波
を変調した送信波(レーダ信号)111を被測定物体2
2に出射する。ミキサー3は、電圧制御発振器1から出
力される変調信号101と、ローカル発振器9から出力
される周波数f2のローカル信号102とを受け、変調
信号101とローカル信号102を混合してそれら2つ
の信号の周波数差(f1−f2)及び和(f1+f2)
の周波数のビート信号103を出力する。ローパスフィ
ルタ4は、ミキサー3から出力されるビート信号103
の内、周波数(f1−f2)の基準信号104を取り出
す。遅延線5はローパスフィルタ4から出力される基準
信号104を受け、この信号104を時間Tdだけ遅延
させた遅延基準信号105を出力する。受信器6はレー
ダ信号111が被測定物体22で反射して戻ってきた反
射波112を受信して変調信号101と同じ周波数の変
調信号106に変換して出力する。ミキサー7は、受信
器6から出力される復調信号106とローカル発振器9
から出力される周波数f2のローカル信号102とを受
け、復調信号106とローカル信号102とを混合し、
周波数がミキサー3から出力されるビート信号103と
同じ周波数のビート信号107を出力する。ローパスフ
ィルタ8はミキサー7から出力されるビート信号103
のうち周波数(f1−f2)の情報信号108を出力す
る。位相比較器10は、遅延線5から出力された遅延基
準信号105とローパスフィルタ8から出力された情報
信号108とを受け、それら2つの信号105と108
の位相差を検出してこの位相差に比例した電圧信号10
9を出力する。ループアンプ11は、位相比較器10か
ら出力される電圧信号109を受け、この信号109を
増幅して電圧制御発振器1に出力する。電圧制御発振器
1はループアンプ11で増幅された電圧信号110を受
けて位相比較器9に入力する基準信号105と情報信号
108の位相が一致するように変調信号101の周波数
f1を変化させる。ここで被測定物体22までの距離を
R,電磁波の速度をCとすると、 2・f1・R/C=Td・(f1−f2) より、 R=C・Td(f1−f2)/(2・f1) となり、距離Rは電圧制御発振器1から出力される変調
信号101の周波数f1と、ローカル発振器9から出力
されるローカル信号102の周波数f2と、遅延線5の
遅延時間Tdとから求めることができる。この変調信号
101の周波数f1は電圧制御発振器1の出力端に接続
した周波数カウンタ12によって測定し、ローカル信号
102の周波数f2はローカル発振器9の出力端に接続
された周波数カウンタ13によって測定する。なお、ロ
ーカル信号102の周波数f2は通常固定しておく。ま
た、遅延線5の遅延時間Tdは予め測定しておいてよ
い。
【0007】上述したように本実施例は、位相比較器1
0へ入力される2つの信号、即ち遅延基準信号105と
情報信号108の位相が常に等しくなるように制御する
零位相法であるため、位相比較器10に広い直線性を必
要とせず、また位相比較器10への入力信号のレベル変
動に影響されにくい。従って、被測定物体22までの距
離Rは電圧制御発振器1から出力される変調信号101
とローカル発振器9から出力される信号102のそれぞ
れの周波数f1,f2の測定によって(遅延時間Tdは
通常固定されている)簡単に求めることができる。
0へ入力される2つの信号、即ち遅延基準信号105と
情報信号108の位相が常に等しくなるように制御する
零位相法であるため、位相比較器10に広い直線性を必
要とせず、また位相比較器10への入力信号のレベル変
動に影響されにくい。従って、被測定物体22までの距
離Rは電圧制御発振器1から出力される変調信号101
とローカル発振器9から出力される信号102のそれぞ
れの周波数f1,f2の測定によって(遅延時間Tdは
通常固定されている)簡単に求めることができる。
【0008】
【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明は、送
信器から受信器まて伝搬する間に生じる送信信号と復調
信号との間の位相差をなくする零位相法を距離の測定法
として用いているため、この位相差を検出する位相比較
器に広い直線性を必要とせず、また、位相比較器に入力
する信号にレベル変動があっても高精度の距離測定がで
きる。さらに、測定距離は電圧制御発振器およびローカ
ル発振器の信号周波数の測定から簡単に求めることがで
きるという効果がある。
信器から受信器まて伝搬する間に生じる送信信号と復調
信号との間の位相差をなくする零位相法を距離の測定法
として用いているため、この位相差を検出する位相比較
器に広い直線性を必要とせず、また、位相比較器に入力
する信号にレベル変動があっても高精度の距離測定がで
きる。さらに、測定距離は電圧制御発振器およびローカ
ル発振器の信号周波数の測定から簡単に求めることがで
きるという効果がある。
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】従来の距離測定装置を示すブロック図である。
1 電圧制御発振器 2 送信器 3 ミキサー 4 ローパスフィルタ 5 遅延線 6 受信器 7 ミキサー 8 ローパスフィルタ 9 ローカル発振器 10 位相比較器 11 ループアンプ 12,13 周波数カウンタ 21 測距装置 22 被測定物体 31 発振器 32 送信器 33 受信器 34 位相比較器 35 ローパスフィルタ 101 変調信号 102 ローカル信号 103 ビート信号 104 基準信号 105 遅延基準信号 106 復調信号 107 ビート信号 108 情報信号 111 送信波(レーダ信号) 112 反射波 121 変調信号 122 復調信号 123 電圧信号 131 送信波(レーダ信号) 132 反射波
Claims (3)
- 【請求項1】 搬送波を変調信号で変調したレーダ信号
を被測定物体に出射する送信手段と、前記被測定物体で
反射した前記レーダ信号を受信して前記変調信号と同じ
周波数の復調信号を生じる受信手段とを備え、前記変調
信号と前記復調信号との位相差から前記被測定物体まで
の距離を測定する測距装置であって、前記変調信号と前
記復調信号に応答して両者の位相差に比例した電圧信号
を生じる位相比較手段と、前記電圧信号に応答して前記
変調信号と前記復調信号の位相差を一致させるように周
波数を制御した前記変調信号を生じる電圧制御発振手段
とを備えることを特徴とする測距装置。 - 【請求項2】 前記測距装置が、さらに前記変調信号の
周波数を測定する手段を含むことを特徴とする請求項1
記載の測距装置。 - 【請求項3】 搬送波を第1の周波数の変調信号で変調
したレーダ信号を被測定物体に出射する送信手段と、前
記被測定物体で反射した前記レーダ信号を受信して前記
変調信号と同じ周波数の復調信号を生じる受信手段とを
備え、前記変調信号と前記復調信号との位相差から前記
被測定物体までの距離を測定する測距装置であって、前
記第1の周波数が電圧信号により制御される前記変調信
号を生じる電圧制御発振器と、第2の周波数のローカル
信号を生じるローカル発振器と、前記電圧制御発振器か
らの前記変調信号と前記ローカル発振器からの前記ロー
カル信号とに応答して前記両信号の差周波数の基準信号
を生じる第1のミキサーと、前記受信器からの前記復調
信号と前記ローカル発振器からの前記ローカル信号とに
応答して前記基準信号の周波数と同じ周波数の情報信号
を生じる第2のミキサーと、前記第1のミキサーからの
基準信号を遅延させた遅延基準信号を生じる遅延線と、
前記遅延基準信号と前記情報信号に応答して前記両信号
の位相差に比例した前記電圧信号を生じる位相比較器と
を含むことを特徴とする測距装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31953391A JPH05203732A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 測距装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31953391A JPH05203732A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 測距装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05203732A true JPH05203732A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=18111308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31953391A Withdrawn JPH05203732A (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | 測距装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05203732A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007248245A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 電波式変位計測装置 |
JP2011130174A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Fujitsu Ltd | 通信装置 |
WO2019146055A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 日本電気株式会社 | 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム |
JP2021063783A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Necネットワーク・センサ株式会社 | 測距装置および測距方法 |
-
1991
- 1991-12-04 JP JP31953391A patent/JPH05203732A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007248245A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 電波式変位計測装置 |
JP2011130174A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Fujitsu Ltd | 通信装置 |
WO2019146055A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2019-08-01 | 日本電気株式会社 | 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム |
JPWO2019146055A1 (ja) * | 2018-01-25 | 2021-01-14 | 日本電気株式会社 | 物体識別装置、物体識別方法および物体識別プログラム |
US11733350B2 (en) | 2018-01-25 | 2023-08-22 | Nec Corporation | Object identification apparatus, object identification method, and object identification program |
JP2021063783A (ja) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Necネットワーク・センサ株式会社 | 測距装置および測距方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |