无线传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种当主要以位于近距离的对象物作为测量对象时，能够使对其他无线通信系统造成的干扰和由其他无线通信系统引起的干扰降低的无线传感器装置。该无线传感器装置，以发送频率按规定周期连续地增加和减少的方式来生成进行了频率扩散的高频发送信号，并从天线（１５）发射，而且，从天线（１５）输出接收对象物的反射波而进行了频率扩散的高频接收信号。对混频电路（１６）输入高频发送信号和与该高频发送信号相对应的高频接收信号，在双方的频率一致时混频电路（１６）作为相位检波器来动作而输出ＤＣ差频信号，所以，利用低通滤波器（１７）抽出该ＤＣ差频信号，根据ＤＣ差频信号的变化检测对象物（Ｍ）的运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用无线电波来检测对象物的运动或者到对象物的距离的无线传感器装置。
技术介绍
有一种运动传感器(motion sensor)或者距离检测传感器(以下简称“传感器装置”)，将振荡电路输出的高频信号提供给天线而发射无线电波，接收来自对象物的反射波而将其转换成电接收信号，分析接收信号来检测出对象物的运动或者到对象物的距离(例如，参照专利文献1)。上述传感器利用了当电波遇到物体时反射波的频率相对于发射电波的频率稍微偏离的原理(多普勒效应)，因此，能够根据该偏离(多普勒频移)的大小测量物体的运动或者速度。而且，电波在大气中以光速传播，因此能够根据反射波的延迟量(相位变化)测量到对象物的距离。图6为多普勒雷达的原理图(其中一例)。从RF发生器1输出由规定频率的连续波构成的发送信号，对发送接收天线2提供发送信号而发射无线电波。利用发送接收天线2接收对象物反射的反射波。对混频器(mixer)3输入发送信号的一部分和接收信号并进行混合。此时，当对象物在移动时，根据多普勒现象，接收信号的频率相对于发送信号的频率发生偏移(shift)。混频器3将发送信号的频率和接收信号的频率之差作为中频(IF)来检测。即，只要对象物在动，反射波的频率就发生变化，因此混频器3输出与多普勒频移相对应的IF信号，而只要对象物处在停止状态，反射波的频率就不发生变化，所以混频器3只输出DC信号。将混频器3的输出信号通过LPF4，抽取IF信号、DC信号，通过在信号处理电路5进行分析，能够判断对象物的运动的有无。而且，在使用脉冲多普勒雷达、数字调制多普勒雷达的情况下，根据发射出发送信号的发送时刻和接收到反射波的接收时刻，测量在与对象物之间往返的无线电波的延迟时间，能够根据该延迟时间检测出到对象物的距离。专利文献1：(日本)特开平11-182109号公报但是，上述无线传感器装置主要以在近距离(例如，不足几十米)的对象物作为测量对象，设想的是使用分配到其他无线通信系统的频带的一部分。目前，作为以比较狭窄的服务区域为对象的无线通信系统，存在无线LAN、WiMAX等。因此，希望开发出不对频带部分共有或者邻近的其他无线通信系统造成干扰，而且不受其他无线通信系统干扰的无线传感器装置。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够使对其他无线通信系统造成的干扰和由其他无线通信系统引起的干扰都降低的无线传感器装置。本专利技术的无线传感器装置的特征在于，具备：发送信号生成机构，生成高频发送信号，该高频发送信号进行了频率扩散，以-->使得发送频率按规定周期连续地增加和减少；发送天线，发射上述发送信号生成机构所生成的高频发送信号；接收天线，接收来自对象物的反射波，输出进行了频率扩散的高频接收信号，该对象物接受到上述发送天线所发射的高频发送信号；混频电路，输入到上述发送天线的上述高频发送信号的一部分作为第1频率扩散高频信号来输入，并且上述接收天线输出的上述高频接收信号作为第2频率扩散高频信号来输入，在上述第1频率扩散高频信号和上述第2频率扩散高频信号的频率一致时，作为相位检波器来动作，输出DC差频信号；以及DC成分抽取电路，从上述混频电路的输出信号中抽取上述DC差频信号。根据上述结构，通过发送天线发射以发送频率按规定周期连续地增加及减少的方式进行了频率扩散的高频发送信号，而且，通过接收天线接收对象物的反射波，向混频电路输入作为高频发送信号的第1频率扩散高频信号和作为高频接收信号的第2频率扩散高频信号。通过DC成分抽取电路，抽取当第1频率扩散高频信号和第2频率扩散高频信号的频率一致时，作为相位检波器来动作的混频电路所输出的DC差频信号。这样，只要在高频发送信号和高频接收信号相互交叉的点上，对高频发送信号和高频接收信号的混合成分进行检波，就能够检测到包含与往返于无线传感器装置和对象物之间的信号的往返延迟(往返距离)有关的信息的剩余相位，只要对象物有位置变化，则剩余相位也发生变化，所以能够从检测到的剩余相位检测出对象物的运动。而且，以频率按规定周期连续地增加和减少的方式进行了频率扩散的高频发送信号和高频接收信号可靠地发送交叉，所以能够简单地检测出包含与信号的往返延迟(往返距离)有关的信息的剩余相位。而且，将高频发送信号以发送频率按规定周期连续地增加和减少的方式进行了频率扩散，所以对将高频发送信号的频带作为使用频带的原有通信系统带来的影响降低，能够进行无线发送。而且，本专利技术的上述无线传感器装置的特征在于，根据上述DC成分抽取电路所抽取的上述DC差频信号，检测到上述对象物的距离。DC成分抽取电路所抽取的上述DC差频信号所含有的剩余相位信息，包括与往返于无线传感器装置和对象物之间的信号的往返延迟(往返距离)有关的信息，所以能够从DC差频信号检测出到对象物的距离。而且，本专利技术的上述无线传感器装置的特征在于，根据上述DC成分抽取电路所抽取的上述DC差频信号的变化，检测上述对象物的运动。DC成分抽取电路所抽取的上述DC差频信号所含有的剩余相位信息，包含与往返于无线传感器装置和对象物之间的信号的往返延迟(往返距离)有关的信息，只要对象物移动，则剩余相位就发生变化，所以只要DC差频信号发生变化就能够判断出对象物在动。而且，本专利技术的上述无线传感器装置的特征在于，在上述发送信号生成机构中，上述高频发送信号的频率直线地增加和减少，从而反复发生三角波形状的变化。三角波的高频发送信号和相同三角波的高频接收信号，一定在相同频率上交叉，所以只要将该2个信号作为第1以及第2频率扩散高频信号输入到混频电路，就能够在高频发送信号和高频接收信号交叉的点上对高频发送信号和高频接收信号的混合成分-->进行检波，从而能够可靠地检测出剩余相位。而且，本专利技术的上述无线传感器装置的特征在于，在上述发送信号生成机构中，上述高频发送信号的频率曲线状地反复增加和减少。即使是频率曲线性地增减的信号，也一定在相同频率处交叉，所以只要将该2个信号作为第1以及第2频率扩散高频信号输入到混频电路，就能在高频发送信号和高频接收信号交叉的点上对高频发送信号和高频接收信号的混合成分进行检波，从而能够可靠地检测出剩余相位。在上述无线传感器装置中，上述发送信号生成机构具备：频率扩散控制电路，生成电压控制信号，该电压控制信号的电压以与所需的高频发送信号相同的周期来反复地进行增加和减少；以及振荡电路，施加有上述频率扩散控制电路输出的电压控制信号，并且振荡频率根据该电压控制信号而变化。在上述无线传感器装置中，可以构成为，上述振荡电路具有可变电容元件，该可变电容元件的电容根据施加电压而变化，通过变化之后的电容来决定振荡频率，并且，在上述可变电容元件上施加上述电压控制信号来改变振荡频率。在上述无线传感器装置中，可以构成为，上述振荡电路作为振荡元件而具有晶体管，对上述晶体管的基极施加上述电压控制信号而改变振荡频率。在上述无线传感器装置中，能够构成为，上述发送天线和上述接收天线共用一个天线。在上述无线传感器装置中，上述高频发送信号的频率在2400MHz～2483.5MHz范围内。专利技术效果根据本专利技术，对高频发送信号进行频率扩散，以使得发送频率以规定周期连续地增加和减少，所以对以2.45GHz附近作为使用频带的原有通信系统带来的影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器装置，其特征在于，具备：发送信号生成机构，生成高频发送信号，该高频发送信号进行了频率扩散，以使得发送频率按规定周期连续地增加和减少；发送天线，发射上述发送信号生成机构所生成的高频发送信号；接收天线，接收来自对象物的反射波，输出进行了频率扩散的高频接收信号，该对象物接受到上述发送天线所发射的高频发送信号；混频电路，输入到上述发送天线的上述高频发送信号的一部分作为第１频率扩散高频信号来输入，并且从上述接收天线输出的上述高频接收信号作为第２频率扩散高频信号来输入，在上述第１频率扩散高频信号和上述第２频率扩散高频信号的频率一致时，该混频电路作为相位检波器来动作，输出ＤＣ差频信号；以及ＤＣ成分抽取电路，从上述混频电路的输出信号中抽取上述ＤＣ差频信号。

【技术特征摘要】
JP 2009-9-7 205994/20091.一种无线传感器装置，其特征在于，具备：发送信号生成机构，生成高频发送信号，该高频发送信号进行了频率扩散，以使得发送频率按规定周期连续地增加和减少；发送天线，发射上述发送信号生成机构所生成的高频发送信号；接收天线，接收来自对象物的反射波，输出进行了频率扩散的高频接收信号，该对象物接受到上述发送天线所发射的高频发送信号；混频电路，输入到上述发送天线的上述高频发送信号的一部分作为第1频率扩散高频信号来输入，并且从上述接收天线输出的上述高频接收信号作为第2频率扩散高频信号来输入，在上述第1频率扩散高频信号和上述第2频率扩散高频信号的频率一致时，该混频电路作为相位检波器来动作，输出DC差频信号；以及DC成分抽取电路，从上述混频电路的输出信号中抽取上述DC差频信号。2.根据权利要求1所述的无线传感器装置，其特征在于，根据上述DC成分抽取电路所抽取的上述DC差频信号，检测到上述对象物的距离。3.根据权利要求1或2所述的无线传感器装置，其特征在于，根据上述DC成分抽取电路所抽取的上述DC差频信号的变化，检测上述对象物的运动。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的无线传感器装置，其特征在于，上述发送信号生成机构的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦元珠，
申请(专利权)人：阿尔卑斯电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP