振动传感器以及脉搏传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用了电波的多普勒效应的振动传感器以及脉搏传感器。
【背景技术】
[0002]以往，为了检测人体的脉搏，需要如光电脉搏传感器、心电计等那样在使传感器与人体接触的状态下进行感测。
[0003]如果能够以非接触的方式检测人体的脉搏，则能够期待对于用于健康维护、健康管理的商品、独居老人的看护感测等的应用。
[0004]专利文献I:日本专利3057438号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]作为以非接触的方式检测人体的活动状况的方法，存在使用电波的技术。在专利文献I中，公开了一种使用了电波的非接触式心肺功能监视装置的传感器。
[0007]专利文献I所公开的传感器被称为多普勒传感器(Doppler sensor)，如其名称那样，是利用多普勒效应来检测对象物的存在等的传感器。
[0008]专利文献I所公开的多普勒传感器使用高速傅立叶变换和利用计算机的运算处理，因此装置的规模大并且昂贵。因而，为了将非接触的脉搏传感器应用于廉价的商品，期望进一步地简化、降低价格。
[0009]本发明是鉴于所述状况而完成的，目的在于提供一种能够通过极其简单且廉价的电路结构来以非接触的方式检测人体的脉搏等检测对象的低频振动的振动传感器以及脉搏传感器。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]为了解决上述问题，本发明的振动传感器具备:信号生成部，其生成包含能够用作电波的频率分量的信号；以及带通滤波器，其具备规定的频带宽度，使信号生成部所生成的信号中的、频率包含在频带宽度内的信号通过。还具备:第一射频(RF)放大器，其对从带通滤波器得到的信号进行放大；以及天线，其将由第一射频放大器放大后的信号作为电波来发射;定向親合器，其介于第一射频放大器与天线之间。还具备:第一混合器(mixer)，其将从定向親合器输出的反射波与从带通滤波器或定向親合器得到的行波(progressivewave)相乘;第二混合器，其将从定向耦合器输出的反射波与从带通滤波器或定向耦合器得到的行波相乘；以及差动放大器，其对第一混合器的输出信号与第二混合器的输出信号进行差动放大。
[0012]发明的效果
[0013]根据本发明，能够提供一种能够通过极其简单且廉价的电路结构来以非接触的方式检测人体的脉搏等检测对象的低频振动的振动传感器以及脉搏传感器。
[0014]通过以下的实施方式的说明能够明确上述以外的问题、结构以及效果。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的第一实施方式所涉及的振动传感器的框图。
[0016]图2是本发明的第二实施方式所涉及的振动传感器的框图。
[0017]图3是脉冲波生成部的电路例。
[0018]图4是脉冲波生成部输出的脉冲的波形图、对脉冲波生成部输出的脉冲进行傅立叶变换所得到的频域中的频谱图、BPF的频率特性图以及表示通过了 BPF的谐波分量的频谱图。
[0019]图5是表示通过了BPF的谐波分量的频谱图以及表示从定向耦合器输出的反射波的频谱图。
【具体实施方式】
[0020]本发明的实施方式所涉及的振动传感器是使用了电波的多普勒传感器。即，向对象物照射电波，并检测被反射的电波的频率的变化。
[0021]但是，在对象物离天线近的情况下，由于对象物的位置、移动而天线的谐振频率容易变动。
[0022]本发明的实施方式所涉及的振动传感器使用将该变动的谐振频率的变动范围包含在内的带通滤波器，提取多个频率的电波，来用于低频振动的检测。
[0023][第一实施方式:振动传感器101的整体结构]
[0024]图1是本发明的第一实施方式所涉及的振动传感器101的框图。
[0025]振动传感器101分为以下所述的两个要素。
[0026]第一要素是向对象物发送作为行波的电波并接收从对象物反射的反射波来提取的要素。在该第一要素中，包括脉冲波生成部102、带通滤波器(以下简称为“BPF”)103、第一RF(射频)放大器104、定向親合器105以及螺旋天线(helical antenna) 106。
[0027]第二要素是基于行波和反射波来生成频率差信号、进而提取振动信号的要素。作为该第二要素，包括第二 RF放大器108、第三RF放大器109、第一混合器110、第二混合器112、第一低通滤波器(以下简称为“LPD114、第二 LPF 115、差动放大器116以及第三LPF 117。
[0028]也能够称为信号生成部的脉冲波生成部102生成频率比较低的脉冲信号。由该脉冲波生成部102生成的脉冲信号的频率例如是1MHz。
[0029]BPF 103从脉冲波生成部102所生成的脉冲信号取出谐波分量。BPF 103的中心频率和频带宽度例如是60MHz 土 3MHz JPF 103例如能够利用将LC谐振电路多级连接而成的电路结构。
[0030]第一 RF放大器104对通过了 BPF 103的脉冲信号的谐波分量的信号进行放大。
[0031 ]被第一 RF放大器104放大后的脉冲信号的谐波分量的信号被输入到定向親合器105的输入端子(图1中的“IN”)。然后，该脉冲信号的谐波分量的信号被供给到与定向耦合器105的输出端子(图1中的“OUT”)连接的螺旋天线106。
[0032]定向耦合器105是由线圈、电容以及电阻形成的、用于VSWR计(电压驻波比:Voltage Standing Wave Rat1)等的公知的电路元件。定向親合器105能够基于第一传输路径中包含的行波和反射波来分别输出与行波成比例的输出信号以及与反射波成比例的输出信号。
[0033]螺旋天线106发出基于脉冲信号的谐波分量的信号的、多个频率的电波。而且，被对象物反射的电波通过螺旋天线106被接收，并在定向耦合器105的内部产生驻波。
[0034]与通过螺旋天线106而从输出端子输入的电波的信号(反射波)成比例的信号被输出至定向耦合器105的分离端子(图1中的“分离”)。
[0035]与输入到输入端子的脉冲信号的谐波分量的信号(行波)成比例的信号被输出至定向耦合器105的耦合端子(图1中的“親合”)。
[0036]耦合端子经由电阻R107而与接地节点连接。电阻R107的电阻值被设定为与定向耦合器105和螺旋天线106的阻抗相等的电阻值。在许多情况下，定向耦合器105和螺旋天线106的阻抗是50 Ω或75 Ω。
[0037]第二RF放大器108对通过了 BPF 103的脉冲信号的谐波分量的信号(行波)进行放大。
[0038]第三RF放大器109对从定向親合器105的分离端子输出的、通过螺旋天线106而从输出端子输入的电波的信号(反射波)进行放大。
[0039]第二RF放大器108的输出信号被供给到第一混合器110，并且经由反相放大器111被供给到第二混合器112。
[0040]第三RF放大器109的输出信号被供给到第二混合器112，并且经由缓冲器(buffer)113被供给到第一混合器110。此外，即使第二 RF放大器108的输出信号和第三RF放大器109的输出信号之间相位不同，也能够从第一混合器110和第二混合器112得到期望的信号。因而，也可以使用缓冲器(非反相放大器)来代替反相放大器111。
[0041]这样，第一混合器110和第二混合器112分别输出行波与反射波相乘所得到的信号。在此，作为第一混合器110和第二混合器112，例如能够利用双栅极FET等。
[0042]第一混合器110的输出信号被供给到第一 LPF 114。第一 LPF 114输出从第一混合器110输出的行波与反射波相乘所得到的信号中的、行波与反射波各自的频率之差的信号。
[0043]同样，第二混合器112的输出信号被供给到第二LPF 115。第二 LPF 115输出从第二混合器112输出的行波与反射波相乘所得到的信号中的、行波和反射波的频率之差的