無線傳感器裝置的制作方法

專利名稱：無線傳感器裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用無線電波來檢測對象物的運動或者到對象物的距離的無線 傳感器裝置。
背景技術：
有一種運動傳感器(motion sensor)或者距離檢測傳感器(以下簡稱“傳感器裝 置”)，將振蕩電路輸出的高頻信號提供給天線而發射無線電波，接收來自對象物的反射 波而將其轉換成電接收信號，分析接收信號來檢測出對象物的運動或者到對象物的距離 (例如，參照專利文獻1)。上述傳感器利用了當電波遇到物體時反射波的頻率相對于發 射電波的頻率稍微偏離的原理(多普勒效應)，因此，能夠根據該偏離(多普勒頻移)的 大小測量物體的運動或者速度。而且，電波在大氣中以光速傳播，因此能夠根據反射波 的延遲量(相位變化)測量到對象物的距離。圖6為多普勒雷達的原理圖(其中一例)。從RF發生器1輸出由規定頻率的連 續波構成的發送信號，對發送接收天線2提供發送信號而發射無線電波。利用發送接收 天線2接收對象物反射的反射波。對混頻器(mixer) 3輸入發送信號的一部分和接收信號 并進行混合。此時，當對象物在移動時，根據多普勒現象，接收信號的頻率相對于發送 信號的頻率發生偏移(shift)。混頻器3將發送信號的頻率和接收信號的頻率之差作為中頻 (IF)來檢測。S卩，只要對象物在動，反射波的頻率就發生變化，因此混頻器3輸出與多 普勒頻移相對應的IF信號，而只要對象物處在停止狀態，反射波的頻率就不發生變化， 所以混頻器3只輸出DC信號。將混頻器3的輸出信號通過LPF4，抽取IF信號、DC信 號，通過在信號處理電路5進行分析，能夠判斷對象物的運動的有無。而且，在使用脈 沖多普勒雷達、數字調制多普勒雷達的情況下，根據發射出發送信號的發送時刻和接收 到反射波的接收時刻，測量在與對象物之間往返的無線電波的延遲時間，能夠根據該延 遲時間檢測出到對象物的距離。專利文獻1 (日本)特開平11-182109號公報但是，上述無線傳感器裝置主要以在近距離(例如，不足幾十米)的對象物作為 測量對象，設想的是使用分配到其他無線通信系統的頻帶的一部分。目前，作為以比較 狹窄的服務區域為對象的無線通信系統，存在無線LAN、WiMAX等。因此，希望開發出不對頻帶部分共有或者鄰近的其他無線通信系統造成干擾， 而且不受其他無線通信系統干擾的無線傳感器裝置。

發明內容
本發明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠使對其他無線通信 系統造成的干擾和由其他無線通信系統引起的干擾都降低的無線傳感器裝置。本發明的無線傳感器裝置的特征在于，具備發送信號生成機構，生成高頻發送信號，該高頻發送信號進行了頻率擴散，以使得發送頻率按規定周期連續地增加和減少；發送天線，發射上述發送信號生成機構所生成的高頻發送信號；接收天線，接收來自對象物的反射波，輸出進行了頻率擴散的高頻接收信號， 該對象物接受到上述發送天線所發射的高頻發送信號；混頻電路，輸入到上述發送天線的上述高頻發送信號的一部分作為第1頻率擴 散高頻信號來輸入，并且上述接收天線輸出的上述高頻接收信號作為第2頻率擴散高頻 信號來輸入，在上述第1頻率擴散高頻信號和上述第2頻率擴散高頻信號的頻率一致時， 作為相位檢波器來動作，輸出DC差頻信號；以及DC成分抽取電路，從上述混頻電路的輸出信號中抽取上述DC差頻信號。根據上述結構，通過發送天線發射以發送頻率按規定周期連續地增加及減少的 方式進行了頻率擴散的高頻發送信號，而且，通過接收天線接收對象物的反射波，向混 頻電路輸入作為高頻發送信號的第1頻率擴散高頻信號和作為高頻接收信號的第2頻率 擴散高頻信號。通過DC成分抽取電路，抽取當第1頻率擴散高頻信號和第2頻率擴散 高頻信號的頻率一致時，作為相位檢波器來動作的混頻電路所輸出的DC差頻信號。這 樣，只要在高頻發送信號和高頻接收信號相互交叉的點上，對高頻發送信號和高頻接收 信號的混合成分進行檢波，就能夠檢測到包含與往返于無線傳感器裝置和對象物之間的 信號的往返延遲(往返距離)有關的信息的剩余相位，只要對象物有位置變化，則剩余相 位也發生變化，所以能夠從檢測到的剩余相位檢測出對象物的運動。而且，以頻率按規 定周期連續地增加和減少的方式進行了頻率擴散的高頻發送信號和高頻接收信號可靠地 發送交叉，所以能夠簡單地檢測出包含與信號的往返延遲(往返距離)有關的信息的剩余 相位。而且，將高頻發送信號以發送頻率按規定周期連續地增加和減少的方式進行了頻 率擴散，所以對將高頻發送信號的頻帶作為使用頻帶的原有通信系統帶來的影響降低， 能夠進行無線發送。而且，本發明的上述無線傳感器裝置的特征在于，根據上述DC成分抽取電路所 抽取的上述DC差頻信號，檢測到上述對象物的距離。DC成分抽取電路所抽取的上述DC差頻信號所含有的剩余相位信息，包括與往 返于無線傳感器裝置和對象物之間的信號的往返延遲(往返距離)有關的信息，所以能夠 從DC差頻信號檢測出到對象物的距離。而且，本發明的上述無線傳感器裝置的特征在于，根據上述DC成分抽取電路所 抽取的上述DC差頻信號的變化，檢測上述對象物的運動。DC成分抽取電路所抽取的上述DC差頻信號所含有的剩余相位信息，包含與往 返于無線傳感器裝置和對象物之間的信號的往返延遲(往返距離)有關的信息，只要對象 物移動，則剩余相位就發生變化，所以只要DC差頻信號發生變化就能夠判斷出對象物在動。而且，本發明的上述無線傳感器裝置的特征在于，在上述發送信號生成機構 中，上述高頻發送信號的頻率直線地增加和減少，從而反復發生三角波形狀的變化。三角波的高頻發送信號和相同三角波的高頻接收信號，一定在相同頻率上交 叉，所以只要將該2個信號作為第1以及第2頻率擴散高頻信號輸入到混頻電路，就能夠 在高頻發送信號和高頻接收信號交叉的點上對高頻發送信號和高頻接收信號的混合成分
4進行檢波，從而能夠可靠地檢測出剩余相位。而且，本發明的上述無線傳感器裝置的特征在于，在上述發送信號生成機構 中，上述高頻發送信號的頻率曲線狀地反復增加和減少。即使是頻率曲線性地增減的信號，也一定在相同頻率處交叉，所以只要將該2 個信號作為第1以及第2頻率擴散高頻信號輸入到混頻電路，就能在高頻發送信號和高頻 接收信號交叉的點上對高頻發送信號和高頻接收信號的混合成分進行檢波，從而能夠可 靠地檢測出剩余相位。在上述無線傳感器裝置中，上述發送信號生成機構具備頻率擴散控制電路，生成電壓控制信號，該電壓控制信號的電壓以與所需的高 頻發送信號相同的周期來反復地進行增加和減少；以及振蕩電路，施加有上述頻率擴散控制電路輸出的電壓控制信號，并且振蕩頻率 根據該電壓控制信號而變化。在上述無線傳感器裝置中，可以構成為，上述振蕩電路具有可變電容元件，該 可變電容元件的電容根據施加電壓而變化，通過變化之后的電容來決定振蕩頻率，并 且，在上述可變電容元件上施加上述電壓控制信號來改變振蕩頻率。在上述無線傳感器裝置中，可以構成為，上述振蕩電路作為振蕩元件而具有晶 體管，對上述晶體管的基極施加上述電壓控制信號而改變振蕩頻率。在上述無線傳感器裝置中，能夠構成為，上述發送天線和上述接收天線共用一 個天線。在上述無線傳感器裝置中，上述高頻發送信號的頻率在2400MHz 2483.5MHz 范圍內。發明效果根據本發明，對高頻發送信號進行頻率擴散，以使得發送頻率以規定周期連續 地增加和減少，所以對以2.45GHz附近作為使用頻帶的原有通信系統帶來的影響很少， 從而能夠進行無線發送。根據本發明，能夠提供一種當主要以位于近距離的對象物作為測量對象時，能 夠使對其他無線通信系統造成的干擾和由其他無線通信系統引起的干擾都降低的無線傳 感器裝置。


圖1為本發明的實施方式所涉及到的無線傳感器裝置的功能框圖。圖2為圖1所示的無線傳感器裝置的電路結構圖。圖3 (a)為天線發射出的高頻發送信號的頻率波形圖；圖3(b)為接收到反射波的 天線所輸出的高頻接收信號的頻率波形圖。圖4為示意地表示混頻電路的輸入輸出的圖。圖5為重疊地表示在混頻器中混合的高頻發送信號和高頻接收信號的頻率波形 圖。圖6為多普勒雷達的原理圖。符號說明
10發送信號生成機構
11頻率控制電路
12RF振蕩器
12a諧振電路部
12b振蕩電路部
13緩沖放大器
14帶通濾波器
15天線
16混頻電路
17低通濾波器
18低頻放大電路
19后級信號處理電路
20電源電路
具體實施例方式本實施方式所涉及到的無線傳感器裝置，從天線發射頻率以三角波狀變化而進 行了頻率擴散的高頻發送信號，利用天線接收對象物反射的反射波而輸出進行了頻率擴 散的高頻接收信號，向混頻器輸入以三角波狀進行了頻率擴散的高頻發送信號以及高 頻接收信號之后予以混合，抽取在兩個信號的頻率一致時所輸出的DC成分(DC差頻 (beat))而進行到對象物的距離檢測以及對象物的運動檢測。下面，參照附圖詳細說明本實施方式。圖1為本實施方式所涉及到的無線傳感器裝置的功能框圖。本實施方式所涉及到的無線傳感器裝置具備發送信號生成機構10，該發送信號 生成機構10在以使用頻帶(例如，2.4GHz)為中心的頻率范圍內，以規定周期(例如， 2μ s)連續改變頻率，生成頻率擴散了的高頻發送信號。發送信號生成機構10由頻率控 制電路11以及RF振蕩器12構成。頻率控制電路11按照高頻發送信號的頻率變化而生 成以三角波狀反復進行電壓變化的控制電壓信號。RF振蕩器12通過頻率控制電路11所 提供的控制電壓信號來控制振蕩頻率，并將頻率以三角波狀變化而被頻率擴散的高頻發 送信號作為振蕩信號來輸出。緩沖放大器13、帶通濾波器14串聯連接在RF振蕩器12 的輸出端子上。緩沖放大器13將RF振蕩器12輸出的高頻發送信號放大到能夠發射的程 度。帶通濾波器14將RF振蕩器12輸出的高頻發送信號的頻率變化范圍(以三角波狀 變化的范圍)設定為通帶。發送接收天線15將從發送側輸入的發送信號作為無線電波向 大氣發射。帶通濾波器14的輸出端子連接于天線15的供電部。帶通濾波器14可以通 過定向耦合器與天線15的供電部連接，也可以直接連接。天線15發射頻率以三角波形 狀變化的高頻發送信號。作為天線15，可以采用將高頻發送信號的發射方向朝向任意方 向(對象物存在的檢測區域)的定向天線，也可以根據規格(用途、精度)采用不定向天 線。此外，在本實施方式中，利用天線15使發送天線和接收天線共用，但是分別設置發 送天線和接收天線也可以。在本實施方式所涉及到的無線傳感器裝置中，作為接收側的結構要素而具備混頻電路16。在混頻電路16中，從發送側輸入作為第1輸入信號的、頻率以三角波形狀 變化的高頻發送信號，從成為接收側的天線15輸入作為第2輸入信號的、頻率以三角波 形狀變化的高頻接收信號。混頻電路16混合第1輸入信號和第2輸入信號，輸出變頻后 的信號，但是，在第1輸入信號和第2輸入信號的頻率一致時，起到相位檢波器的作用。 即，當第1輸入信號和第2輸入信號的頻率一致時，輸出與第1輸入信號和第2輸入信號 的相位差相對應的DC差頻(DC信號)。低通濾波器(LPF) 17被連接在混頻電路16的輸出級上。通過對低通濾波器17 設定通帶特性以使得可提取低頻成分(例如，IOOHz以下)，使低通濾波器17起到DC抽 取電路的作用。在第1輸入信號和第2輸入信號的頻率不一致的期間，混頻電路16進行 變頻而輸出各種頻率(高頻以及中頻)的信號，但是這些信號被低通濾波器17抑制。并 且，當第1輸入信號和第2輸入信號的頻率一致時，低通濾波器17抽取從混頻電路16輸 出的DC差頻。在低通濾波器17的輸出級上連接有低頻放大電路18。低頻放大電路18將低通 濾波器17抽取的DC差頻放大到能夠由后級電路處理的程度。后級信號處理電路19由 CPU、存儲器以及CPU所執行的程序等構成，具備通過分析從混頻電路16輸出的低頻成 分(包括DC成分)而檢測對象物M的運動和到對象物M的距離的功能。另外，電源電路20對發送側和接收側的、需要電力的結構要素(11、12、13、 18、19)提供電源。圖2為表示上述無線傳感器裝置的電路結構例的圖。而且，圖2所示的電路結 構是為了實現上述各結構要素的一例，本發明并不限于圖2所示的電路結構。頻率控制電路11由能夠生成任意波形的函數發生器構成。本實施方式中，通過 函數發生器生成振幅周期性地反復增減的電壓信號。在下面的說明中生成反復三角波的 電壓信號。RF振蕩器12具有諧振電路部12a和振蕩電路部12b，該諧振電路部12a將頻率 控制電路11生成的三角波電壓信號作為控制電壓信號來施加，該振蕩電路部12b以該諧 振電路部12a生成的諧振頻率來進行振蕩。諧振電路部12a構成LC并聯諧振電路，該LC并聯諧振電路具有作為可變電容 元件的變容二極管21以及電感器22，在變容二極管21的陰極上施加三角波控制電壓信 號。在諧振電路部12a中，諧振頻率隨著變容二極管21的電容變化而以三角波狀變化。振蕩電路部12b具備作為振蕩元件的晶體管23、作為分壓器的電容器24和25、 發射極偏壓電阻26以及基極偏壓用分壓電阻27和28，晶體管23的發射極在分壓電容器 24、25的中間連接點耦合，晶體管23的集電極與基極間通過諧振電路部12a的電感器22 以及電容器29而耦合。電源電路20提供的驅動電源Vcc施加到晶體管23的集電極上， 而且，被分壓電容器24、25分壓而施加到晶體管23的基極上。發射極偏壓電阻26經由 高頻阻塞電感器30而接地。在具有上述結構的RF振蕩器12中，通過諧振電路部12a的諧振頻率來決定晶體 管23的振蕩頻率，所以當諧振電路部12a的諧振頻率以描繪三角波的方式進行變化，則 振蕩頻率也以描繪三角波的方式變化。從晶體管23的發射極抽取作為高頻發送信號的、 振蕩電路部12b所發生的振蕩信號。
另外，圖2所示的RF振蕩器12通過具備可變電容元件21的諧振電路部12a來 控制振蕩電路部12b的振蕩頻率，但是，也可以不設置諧振電路部12a而直接將三角波形 狀的控制電壓信號施加到晶體管23的基極上。晶體管23的PN接合部的電容根據被施加 在基極上的控制電壓信號而變化，振蕩頻率隨著控制電壓信號的電壓變化而變化。緩沖放大器13作為高頻放大元件而具備晶體管40。晶體管40的基極經由電容 器41與振蕩電路部12b的晶體管23的發射極連接。在晶體管40中，集電極偏壓被施加 為電源電壓Vcc，基極偏壓被施加為由分壓電阻42、43分壓的電壓。晶體管40的發射 極經由發射極偏壓電阻44以及電感器45而直流接地，并經由電容器46而高頻接地。從 晶體管40的集電極抽取振蕩頻率以描繪三角波的方式變化的高頻發送信號。組合由電感器51、電容器52和53構成的π型低通濾波器以及由串聯連接在電 感器51上的電容器54、電感器55和56構成的π型高通濾波器來構成帶通濾波器14。 將帶通濾波器14的通帶設定為包含作為高頻發送信號的振蕩頻率的可變范圍(三角波的 高度)。混頻電路16采用無源混頻器，該無源混頻器利用肖特基二極管(Schottky Diode)等無源元件所具有的非線性特性而進行變頻。例如，可以采用雙平衡混頻器 (Double-balancedMixer)。但是，本發明并不限于雙平衡混頻器，只要當第1輸入信號和 第2輸入信號的頻率一致時，起到能夠對第1輸入信號和第2輸入信號的合成信號的相位 進行檢波的相位檢波器的作用，則雙平衡混頻器以外，或者即使是平衡混頻器、單端混 頻器也可以適用。低通濾波器17具有電感器61，一端連接于混頻電路16的輸出端子；電容器 62，連接在該電感器61的另一端和地之間；以及電感器63，與電容器62并聯連接。將 頻率特性設定為，適合于抽取當混頻電路16作為相位檢波器而動作時(被混合的高頻發 送信號和高頻接收信號的頻率一致)所輸出的DC差頻。低頻放大電路18是通過2個運算放大器71、72的多級連接而構成的。電容器 73、75以及反饋電阻74、76連接在各運算放大器71、72的輸出端子和反相輸入端子之 間。運算放大器71、72的反相輸入端子和非反相輸入端子的電位差實質上成為零(所謂 的虛短路)。運算放大器71、72將被施加到輸入端子上的輸入信號(DC差頻)進行低頻 放大之后向輸出端子輸出。下面，對具有上述結構的本實施方式的動作進行說明。從頻率控制電路11對RF振蕩器12的諧振電路部12a施加三角波的控制電壓信 號。諧振電路部12a的變容二極管21的電容相應于三角波的控制電壓信號而以三角波狀 變化。由12a和12b構成的振蕩電路部所生成的RF諧振頻率被調制為三角波，生成三角 波FM調制RF信號。如上所述地生成的三角波FM調制RF信號通過緩沖放大器13放 大，經過帶通濾波器14之后作為高頻發送信號從天線15發射。圖3(a)為表示從天線15發射出的高頻發送信號的頻率變化的圖。在該圖中縱 軸表示頻率，橫軸表示時間。高頻發送信號的頻率在規定周期tn(2 μ s)下，以形成三角 波的方式反復進行直線增加和減少。從天線15發射這種頻率進行三角波變化的高頻發送信號。當在離天線15只相隔規定距離的地方存在對象物M時，天線15接收該對象物M所反射的反射波。天線15接收的反射波，雖然存在信號傳播所帶來的時間延遲和振幅 的衰減，但是基本上以與高頻發送信號相同的周期進行三角波狀的頻率變化。圖3(b)為表示接收到反射波的天線15所輸出的高頻接收信號的頻率變化的圖。 使時間軸(橫軸)與圖3(a)所示的高頻發送信號對準。由于信號傳播所帶來的時間延 遲，高頻接收信號與高頻發送信號相比，只偏離時間Ta的相位。例如，如果從天線15 到對象物M的距離為lm，則往返的時間延遲Ta約為6.67ns。如果對象物M處在停止狀 態，就不會發生多普勒現象引起的頻移，因此時間延遲(Ta)是固定的。另一方面，當對 象物M在移動(運動)時，會發生多普勒現象引起的頻移以及距離變化，所以時間延遲 (Ta)也引起變化。后級信號處理電路19根據通過作為混頻電路16的輸出的DC差頻而 測量到的時間延遲(Ta)的變化，判斷對象物M的運動的有無，具體內容將后述。天線15發射的高頻發送信號的一部分被輸入到混頻電路16，而且，該高頻發送 信號的反射波即高頻接收信號也被輸入到混頻電路16。于是，將產生上述相位差的高頻 發送信號作為第1輸入信號、將高頻接收信號作為第2輸入信號，輸入到混頻電路16。 圖4示意地表示將在混頻電路16中混合第1輸入信號和第2輸入信號所得到的混頻輸出 信號Vo輸入到低通濾波器17而只抽取DC成分(低頻信號)Vol的情況。但是，如果高頻發送信號的頻率為2.45GHz、對象物M的移動速度為30m/h左 右，那么，根據多普勒效應，高頻接收信號所受到的頻移將成為一百幾十Hz左右。這 樣，與高頻發送信號的頻率相比，因多普勒效應引起的頻移屬于極小的變化，所以，在 現有方法中就需要對發送信號頻率以極高的精度來生成固定值的振蕩頻率。即，因為在 混頻器中混合高頻發送信號和已頻移的高頻接收信號之后檢測頻率之差，所以，要求合 成幾GHz頻帶的信號后檢測一百幾十Hz左右的頻率差的精度。在本實施方式中，如圖3(a)所示地，采用了頻率以三角波狀反復增減的高頻發 送信號，所以如圖3(b)所示地，作為高頻發送信號反射波的高頻接收信號也與高頻發送 信號同樣地形成頻率以三角波狀反復增減的信號波形。圖5重疊地表示在混頻電路16中被混合的高頻發送信號和高頻接收信號。如該 圖所示，因為高頻發送信號和高頻接收信號為三角波(頻率)，所以，當高頻接收信號因 延遲(距離)而沿時間軸方向發生偏移時，就肯定在每一個周期中存在高頻發送信號和高 頻接收信號發生交叉的點P。本發明的發明人著眼于下述情況只要在三角波(頻率)的高頻發送信號和高頻 接收信號發生交叉的點P，對高頻發送信號和高頻接收信號的混合成分進行檢波，就能夠 檢測出相同頻率的高頻發送信號和高頻接收信號的延遲相位差，即剩余相位。即，只要 對相同頻率的第1輸入信號和第2輸入信號進行信號合成，則該信號合成輸出就成為與第 1輸入信號和第2輸入信號的相位差相對應的信號波形。因此，在第1輸入信號和第2輸 入信號的信號合成輸出上包含兩輸入信號的相位差信息。剩余相位包含與往返于天線15和對象物M之間的信號的往返遲延(往返距離) 有關的信息。若對象物M有位置變化，則剩余相位也發生變化，所以，相位檢波器輸出 (作為相位檢波器而動作的混頻電路16的DC差頻)將引起變動。如果采用頻率反復直線性地增加和減少的三角波或者頻率反復曲線性地增加和 減少的頻率波形，就能夠簡單地交叉高頻發送信號和高頻接收信號，從而能夠簡單而且可靠地檢測出高頻發送信號和高頻接收信號成為相同頻率的點。而且，當2個輸入信號 為相同頻率時，由肖特基二極管(SchottkyDiode)等非線性無源元件構成的混頻器將作為 相位檢波器來進行動作，所以，只要將混頻電路16的輸出信號向低通濾波器17輸入，就 能夠利用低通濾波器17抽取當混頻電路16作為相位檢波器而進行動作時所輸出的DC差 頻。低通濾波器17的截止頻率能夠設定成例如100Hz。低通濾波器17抽取當混頻電路16作為相位檢波器而進行動作時所輸出的DC差 頻，并在利用低頻放大電路18實施低頻放大之后向后級處理電路19輸入。在后級處理電路19中，對象物M的位置變化和相位檢波器(混頻電路16)的輸 出水平(level)聯動地變化，所以，只要相位檢波器輸出水平發生變化，就能夠判斷出對 象物M已移動。而且，因為剩余相位為距離的一次函數，所以在后級處理電路19中，也可以通 過相位改變的線性檢測來進行位置改變的線性檢測。而且，當距離每變化λ/2時，位相 就變化360度，所以，按每λ/2由輸出電壓發生一個脈沖，從而能夠進行脈沖計數而以 λ/2的精度測量移動距離。另外，如圖5所示，高頻發送信號和高頻接收信號，在頻率一致的點P之外發生 差頻Fa。只要去除雙方的三角波頂點(上側以及下側)之間的時間區域，差頻Fa就成為 固定值，該差頻Fa是因信號延遲而發生的。S卩，能夠事先準備好差頻Fa和距離之間的 距離對應表。如果設定差頻Fa例如為200kHz，則在低通濾波器17被截止。因此，對應于差 頻Fa而從混頻電路16輸出的差頻信號，在利用繞過低通濾波器17的路徑進行抽取之后 向后級處理電路19輸入。在后級處理電路19中，根據差頻信號確定差頻，能夠根據確 定出的差頻和距離對應表來進行距離檢測。本發明并不限于上述實施方式，在不超出本發明的要點的情況下能夠采取各種 各樣的變形實施。本發明可以適用于物體的運動檢測及距離檢測所使用的無線傳感器裝置。
10
權利要求
1.一種無線傳感器裝置，其特征在于，具備發送信號生成機構，生成高頻發送信號，該高頻發送信號進行了頻率擴散，以使得 發送頻率按規定周期連續地增加和減少；發送天線，發射上述發送信號生成機構所生成的高頻發送信號； 接收天線，接收來自對象物的反射波，輸出進行了頻率擴散的高頻接收信號，該對 象物接受到上述發送天線所發射的高頻發送信號；混頻電路，輸入到上述發送天線的上述高頻發送信號的一部分作為第1頻率擴散高 頻信號來輸入，并且從上述接收天線輸出的上述高頻接收信號作為第2頻率擴散高頻信 號來輸入，在上述第1頻率擴散高頻信號和上述第2頻率擴散高頻信號的頻率一致時，該 混頻電路作為相位檢波器來動作，輸出DC差頻信號；以及DC成分抽取電路，從上述混頻電路的輸出信號中抽取上述DC差頻信號。
2.根據權利要求1所述的無線傳感器裝置，其特征在于，根據上述DC成分抽取電路所抽取的上述DC差頻信號，檢測到上述對象物的距離。
3.根據權利要求1或2所述的無線傳感器裝置，其特征在于，根據上述DC成分抽取電路所抽取的上述DC差頻信號的變化，檢測上述對象物的運動。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的無線傳感器裝置，其特征在于，上述發送信號生成機構的上述高頻發送信號的頻率直線地增加和減少，從而反復進 行三角波形狀的變化。
5.根據權利要求1至3中任意一項所述的無線傳感器裝置，其特征在于， 上述發送信號生成機構的上述高頻發送信號的頻率反復進行曲線狀地增加和減少。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的無線傳感器裝置，其特征在于， 上述發送信號生成機構具備頻率擴散控制電路，生成電壓控制信號，該電壓控制信號的電壓以與所需的高頻發 送信號相同的周期來反復地進行增加和減少；以及振蕩電路，施加有從上述頻率擴散控制電路輸出的電壓控制信號，并且振蕩頻率根 據該電壓控制信號而變化。
7.根據權利要求6所述的無線傳感器裝置，其特征在于，上述振蕩電路具有可變電容元件，該可變電容元件的電容根據施加電壓而變化，通 過變化后的電容來決定振蕩頻率，并且，在上述可變電容元件上施加上述電壓控制信號 來改變振蕩頻率。
8.根據權利要求6所述的無線傳感器裝置，其特征在于，上述振蕩電路作為振蕩元件而具有晶體管，對上述晶體管的基極施加上述電壓控制 信號來改變振蕩頻率。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的無線傳感器裝置，其特征在于， 上述發送天線和上述接收天線共用一個天線。
10.根據權利要求1至9中任意一項所述的無線傳感器裝置，其特征在于， 上述高頻發送信號的頻率在2400MHz 2483.5MHz之內。
全文摘要
本發明提供一種當主要以位于近距離的對象物作為測量對象時，能夠使對其他無線通信系統造成的干擾和由其他無線通信系統引起的干擾降低的無線傳感器裝置。該無線傳感器裝置，以發送頻率按規定周期連續地增加和減少的方式來生成進行了頻率擴散的高頻發送信號，并從天線(15)發射，而且，從天線(15)輸出接收對象物的反射波而進行了頻率擴散的高頻接收信號。對混頻電路(16)輸入高頻發送信號和與該高頻發送信號相對應的高頻接收信號，在雙方的頻率一致時混頻電路(16)作為相位檢波器來動作而輸出DC差頻信號，所以，利用低通濾波器(17)抽出該DC差頻信號，根據DC差頻信號的變化檢測對象物(M)的運動。
文檔編號G01S13/08GK102012507SQ20101027612
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月7日 優先權日2009年9月7日
發明者竇元珠 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社