专利名称：无线传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用无线电波从对象物反射的反射波检测出对象物的运动等的 无线传感器装置。
背景技术：
历来，作为这种无线传感器装置，公知如下装置将振荡器发射的输出信号馈送给 天线并放射无线电波，而且该无线电波接收由对象物反射的反射波，并通过接收到的反射 波检测出对象物的方位和运动(例如，参照专利文献1)。图4是表示利用振荡器输出的脉冲信号来检测对象物的运动等的无线传感器装 置的图。在图4所示的无线传感器装置1中设有2个发送接收天线Al以及A2。RF振荡电 路2以同一定时输出2个脉冲信号，并馈送给发送接收天线Al以及A2、同时作为局部信号 送给混频电路3a以及北。被供给了脉冲信号的发送接收天线Al以及A2放射无线电波，并 分别在发送接收天线Al以及A2接收对象物0反射的反射波。接收到的反射波作为电接收 信号输入混频电路3a以及3b，与从RF振荡电路2输入的脉冲信号的一部分混合。混频电 路3a以及北输出的信号被输入到积分差动放大电路4上而被积分差动放大，并在低通滤 波器(LPF)5被取出低频成分(包含DC信号)。通过了 LPF5的信号在附图中没有显示的 A/D转换器被转换成数字信号之后进入信号处理电路6。在信号处理电路6，从由低通滤波 器(LPF) 5输出的低频成分信号检测出有无对象物0的运动。专利文献1 (日本)特开2004_对5602号公报但是，在如图4所示的无线传感器装置1中，从RF振荡电路2同时对发送接收天 线Al以及A2供给脉冲信号，因此存在各天线Al以及A2同时放射的无线电波互相成为干 扰波而干扰的问题。如上述无线传感器装置1所示，为了提高天线接收灵敏度而同时从2 个发送天线Al以及A2放射无线电波时，就要确保给天线接收灵敏度以及动态范围带来很 大影响的天线之间的隔离。但是，为了解除干扰波的干扰而拉开天线间的距离时，装置就变 得大型化，因此出现很难兼顾天线接收灵敏度和装置小型化的问题。而且，在上述无线传感器装置1，从RF振荡电路2同时向2个天线Al以及A2供给 脉冲信号，所以要求峰值功率大的RF振荡电路2。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种无线传感器装置，能够在 多个天线之间使无线电波互不干扰地确保天线之间的隔离，并能够实现装置小型化，并且 还能够减半振荡器需达到的峰值功率。本发明的无线传感器装置的特征在于，具备第1以及第2天线；第1混频电路，连 接于上述第1天线并输入在该第1天线接收的第1接收信号；第2混频电路，连接于上述第 2天线并输入在该第2天线接收的第2接收信号；信号发生电路，生成向上述第1以及第2 天线馈送并且向上述第1以及第2混频电路供给的脉冲信号；积分差动放大电路，被输入上述第1混频电路混合上述第1接收信号和上述脉冲信号而输出的信号、以及上述第2混频 电路混合上述第2接收信号和上述脉冲信号而输出的信号；以及控制机构，控制上述信号 发生电路的工作定时以及从该信号发生电路到上述第1以及第2天线的路径，以便在向上 述第1以及第2天线馈送上述脉冲信号而放射无线电波时，在之前的脉冲信号在被向上述 第1天线馈送的同时被向上述第1混频电路供给之后，以与向该第1天线以及第1混频电 路赋予的上述之前的脉冲信号的脉宽不重复的接近定时，之后的脉冲信号在向第2天线馈 送的同时向上述第2混频电路供给。根据上述结构，在之前的脉冲信号在被向第1天线馈送的同时向第1混频电路供 给之后，以与向该第1天线以及第1混频电路赋予的之前的脉冲信号的脉宽不重复的接近 定时，之后的脉冲信号在被向第2天线馈送的同时向第2混频电路供给，所以脉冲信号向第 1天线的供给定时和脉冲信号向第2发送天线的供给定时不重叠。因此，能够在多个天线之 间使无线电波互不干扰地确保天线之间的隔离，而且也没有必要拉开天线之间的距离，因 此能够实现无线传感器装置的小型化。而且，从信号发生电路以不同的定时向第1以及第 2天线馈送脉冲信号，因此与以往的无线传感器装置相比，能够减半振荡器需达到的峰值功 率。在上述无线传感器装置中，上述控制机构具有定时电路和开关元件，该定时电路 设定上述脉冲信号的生成定时，该开关元件在上述第1天线和上述第2天线之间切换成为 从上述信号发生电路输出的上述脉冲信号的馈送目的地的天线，而且与上述定时电路所设 定的生成定时同步，控制上述开关元件，是最为理想的。根据上述结构，与定时电路所设定的脉冲信号生成定时同步切换成为馈送目的地 的第1或者第2天线，所以可切换给脉冲信号向各天线的供给定时。因此，各天线的无线电 波放射定时不会重叠，从而能够防止各天线放射的无线电波之间的干扰。在上述无线传感器装置中，上述控制机构的与上述之前的脉冲信号的脉宽不重复 的接近定时为从上述之前的脉冲信号的上升起经过了脉宽2倍的时间的定时，是最为理想 的。根据上述结构，接近定时为从之前的脉冲信号的上升起经过了脉宽2倍的时间的 定时，所以只要是反复生成两个脉冲信号，就能从各天线连续放射无线电波。因此，通过分 析连续反射的反射波，能够检测出高速移动的对象物的运动。在上述无线传感器装置中，上述第1以及第2天线兼用发射天线和接收天线也可 以。而且，在上述第1以及第2天线分别设置被馈送上述脉冲信号并放射无线电波的天线、 和接收对象物反射的反射波并输出上述第1或者第2接收信号的天线，采用这种结构也可 以。根据本发明，能够在多个天线之间使无线电波互不干扰地确保天线之间的隔离， 而且能够实现装置小型化，还能够减半振荡器需达到的峰值功率。
图1为本发明的实施方式所涉及到的无线传感器装置的功能框图。图2为表示在本实施方式所涉及到的无线传感器装置的发送接收天线所发送接 收的发送信号以及接收信号之间关系的图。
图3为说明本实施方式所涉及到的定时电路的脉冲信号生成定时控制的图。图4为表示以往无线传感器装置的图。图中标记10无线传感器装置，IlRF振荡电路(信号发生电路)，12控制机构，13定时电路， 14开关元件，15a混频电路(第1混频电路)，15b混频电路(第2混频电路)，16积分差动 放大电路，17LPF, 18信号处理电路，All发送接收天线，A12发送接收天线，0对象物
具体实施例方式下面将参照附图详细说明本发明的实施方式。本发明的实施方式所涉及到的无 线传感器装置具备多个用于发送接收的天线，并且将RF振荡电路生成的脉冲信号馈送给 各天线并放射无线电波，而且通过该无线电波在对象物反射的反射波检测出对象物的运动寸。图1为本发明的实施方式所涉及到的无线传感器装置的功能框图。如图1所示， 无线传感器装置10具备2个发送接收天线A11、A12 ；RF振荡电路11，生成向发送接收天线 A11、A12供给的脉冲信号；以及控制机构12，控制RF振荡电路11的脉冲信号生成定时。在 本实施方式所涉及到的无线传感器装置10中，控制生成定时以使向各发送接收天线All、 A12供给的脉冲信号的脉宽(放射定时)不重叠，并且收到生成定时不同的脉冲信号的各发 送接收天线All、A12放射无线电波。另外，在下面的说明中将对发送接收天线All供给的 脉冲信号作为第1脉冲信号、对发送接收天线A12供给的脉冲信号作为第2脉冲信号来进 行说明，但是为了简化说明，不做特别区分时只称为脉冲信号。RF振荡电路11按照控制机构12进行的脉冲信号生成定时控制，生成具有指定脉 宽Pw的第1以及第2脉冲信号。生成的各脉冲信号被送到开关元件14。在这里，如果脉冲 信号为具有与对象物0的反射波(延迟波)互相重叠的宽度的信号，就能够适用例如矩形 波形状或三角波形状的信号。下面将举例说明矩形波形状的脉冲信号。控制机构12为了使向发送接收天线All、A12馈送的第1以及第2脉冲信号的脉 宽不重叠，控制RF振荡电路11的脉冲信号生成定时以及从RF振荡电路11到发送接收天线 All、A12的路径。该控制机构12由定时电路13以及开关元件14来构成。在定时电路13 中将脉冲信号的生成定时设定为，从第1脉冲信号的上升起经过2个脉宽时间的时刻使第 2脉冲信号上升。另外，只要是第1以及第2脉冲信号的脉宽不重叠的接近定时，则不将第 1脉冲信号和第2脉冲信号的间隔限定于在从第1脉冲信号的上升起经过2个脉宽时间的 时刻使第2脉冲信号上升的情况。S卩，只要是第1以及第2脉冲信号的宽度不重叠的定时， 就可根据对象物0的运动等来改变该脉冲信号的生成定时的设定。定时电路13将指示该 脉冲信号的生成定时的控制信号送给RF振动电路11，而且将与该控制信号同步的切换信 号送到开关元件14。开关元件14按照从定时电路13接受的切换信号，将RF振动电路11 供给的脉冲信号的供给目的地切换到发送接收天线All侧或者A12侧。如上所述，根据来 自定时电路13的控制信号在RF振荡电路11生成脉冲信号，并与其同步地通过开关元件14 将脉冲信号的供给目的地切换到发送接收天线All侧或者A12侧。由此，与定时电路13所 设定的脉冲信号生成定时同步，放射脉冲信号的天线被切换到第1或者第2发送天线All、 A12。通过切换脉冲信号向各发射天线A11、A12的供给定时，各发射天线A11、A12的无线电波放射定时不会重叠，从而能够防止各发射天线A11、A12放射的无线电波之间的干扰。在这里，利用图2来说明发送接收天线Al 1 (A12)发送接收的发送信号以及接收信 号。图2为表示发送接收天线All (A12)发送接收的发送信号以及接收信号之间关系的图。 在图2中，纵轴表示信号强度、横轴表示时刻t。如图2(a)所示，经由开关元件14的来自RF振荡电路11的脉冲信号被馈送到发 送接收天线A11(A12)并作为无线电波(发送信号Si)来放射。在图2(a)中，例如表示供 给占空比大约为1/100的脉冲信号时的发射信号Si。此时，向发送接收天线All (A12)馈送 的脉冲信号的一部分被作为局部信号Ll送到混频电路15a(15b)(图2(b))。在这里表示， RF振荡电路11将指定脉宽tn(例如，90ns)的局部信号Ll以指定间隔Tp (例如，8. 8 μ s) 供给的状态。另一方面，在发送接收天线All(AU)接收到的对象物0的反射波，被信号检 波(包络线检波)之后作为接收信号S2被送到混频电路15a (15b)。该接收信号S2比局部 信号Ll只延迟指定时间ts之后被输入到混频电路15a (15b)。图2 (c)表示被输入到混频 电路15a(15b)的局部信号Ll以及接收信号S2。其次，利用图3说明定时电路13的脉冲信号生成定时控制。图3为，用于说明本 实施方式所涉及到的定时电路13的脉冲信号生成定时控制的图。在图3中，纵轴表示信号 强度、横轴表示时刻t。另外，在图3中，将左CH作为向发送接收天线All (混频电路15a) 供给的第1脉冲信号(局部信号LO1)、将右CH作为向发送接收天线A12(混频电路15b)供 给的第2脉冲信号(局部信号LO2)来说明。另外，在图3中，用点划线表示的信号DS表示 在各发送接收天线All以及A12接收到的对象物0的反射波(第1以及地2接收信号)。如图3(a)所示，在定时电路13上将生成定时设定为在时刻tl第1脉冲信号上 升。当指示该生成定时tl的控制信号被送到RF振荡电路11时，在RF振荡电路11生成脉 宽Pw的第1脉冲信号。而且，在定时电路13还将生成定时设定为，从该第1脉冲信号的上 升时刻tl起在2个脉宽量的时间经过之后的时刻t3第2脉冲信号上升。指示该生成定时 t3的控制信号被送到RF振荡电路11时，在RF振荡电路11生成脉宽Pw的第2脉冲信号。 即，在定时电路13中，对2个发送接收天线All、A12的脉冲信号生成开始定时的间隔被设 定为，至少相隔2个脉宽以上的时间(δ T (彡2Pw))。而且，当对象物0高速移动的情况下，根据对象物的运动等来设定定时电路13的 脉冲信号生成定时，是最为理想的。在图3(b)中将脉冲信号生成定时设定为，在从第1脉 冲信号的上升时刻tl起在2个脉宽量的时间经过后的时刻(t3)第2脉冲信号上升。艮口， 在定时电路13中，对2个发送接收天线A11、A12的脉冲信号的生成开始定时的间隔被设定 为，相隔2个脉宽量的时间(δ T( = 2Pw))。由此，第1脉冲信号和第2脉冲信号以更短的 间隔被生成，所以只要反复生成两个脉冲信号而向各发送接收天线All、A12供给，就能够 从各发送接收天线A11、A12连续放射无线电波。而且，只要分析连续被反射的反射波，就能 够检测出高速移动的对象物的运动。本实施方式所涉及到的无线传感器装置10，作为接收侧的结构要素具备2个混频 电路15a和15b、积分差动放大电路16、低通滤波器(LPF) 17以及信号处理电路18。通过开 关元件14将向发送接收天线All根据的第1脉冲信号(图3所示的局部信号LO1)的一部 分作为局部信号输入给成为第1混频电路的混频电路15a。而且从成为接收侧的发送接收 天线All将接收到对象物0的反射波后的第1接收信号(图3所示的延迟信号DS1)输入混频电路15a。同样，从发送接收天线A12通过开关元件14将第2脉冲信号(图3所示的 局部信号LO2)的一部分输入成为第2混频电路的混频电路15b。而且，从成为接收侧的发 送接收天线A12将接收到对象物0的反射波后的第2接收信号(图3所示的延迟信号DS2) 输入混频电路15b。此时，在2个混频电路15a、15b，如果存在对象物0的运动，则局部信号 和接收信号之间的相位差就不同，而输出互相不同的低频信号。另一方面，如果不存在对象 物0的运动，则2个混频电路15a、15b就输出相同的信号。混频电路15a、15b分别输出的 信号被输入到积分差动放大电路16。在积分差动放大电路16，从混频电路15a、15b在相同定时被输入的各信号被积分 差动放大，并在LPF17被取出低频成分。通过了 LPF17的低频信号，通过附图中没有显示的 A/D转换器而作为数字信号被输入到信号处理电路18。当对象物0在移动时，通过分析该 低频信号含有的发送信号和接收信号之间的相位差以及振幅差，来检测出对象物0的运动寸。其次，说明无线传感器装置10的动作。在这里，作为例子说明在图3(a)所示的定 时生成脉冲信号的情形。当从定时电路13收到生成第1脉冲信号的控制信号时，在时刻tl，RF振荡电路11 生成向发送接收天线All供给的第1脉冲信号。与从定时电路13向RF振荡电路11送出 控制信号的定时同步，脉冲信号的供给目的地被切换到发送接收天线All侧。所生成的第 1脉冲信号通过开关元件14同时被送到发送接收天线All和混频电路15a。被馈送了第1 脉冲信号的发送接收天线All放射无线电波，而且将放射的无线电波被对象物0反射的反 射波作为电接收信号DS1接收。此时，未从另一个发送接收天线A12放射无线电波，所以不 存在来自发送接收天线A12的干扰波。该接收信号DS1被输入到混频电路15a。另一方面，在时刻t3，从定时电路13收到生成第2脉冲信号的控制信号的RF振荡 电路11，生成向发送接收天线A12供给的第2脉冲信号。与该控制信号的发送定时同步，脉 冲信号的供给目的地被切换到发送接收天线A12侧。所生成的第2脉冲信号通过开关元件 14同时被送到发送接收天线A12和混频电路15b。被馈送了第2脉冲信号的发送接收天线 A12放射无线电波，而且将放射的无线电波被对象物0反射的反射波作为电接收信号接 收。此时，未从另一个发送接收天线All放射无线电波，所以不存在来自发送接收天线All 的干扰波。该接收信号被输入到混频电路15b。在混频电路15a，从RF振荡电路输入的脉冲信号LO1的一部分和接收信号DS1被混 合；在混频电路15b，从RF振荡电路输入的脉冲信号ID2的一部分和接收信号被混合。 混频电路1 输出的信号与从混频电路1 输出的信号一起，在被视为大致相同定时的定 时被输入到积分差动放大电路16。如果对象物0在移动，则混频电路15a的输出信号和混 频电路15b的输出信号就不同，所以其差在积分差动放大电路16被积分差动放大。而且， 如果对象物0停止，则混频电路1 和混频电路15b的输出就几乎成为0，所以积分差动放 大电路16的输出也成为0。积分差动放大电路16的输出信号在LPF17被取出低频信号之 后被输入到信号处理电路18。在LPF17被取出的低频信号含有关于对象物0的运动或者位 置的信息，所以通过分析该低频信号来检测出对象物0的运动等。如上所述，根据本实施方式，在之前的脉冲信号在被向第1天线All馈送的同时向 第1混频电路1 供给之后，在与向该第1天线All以及第1混频电路1 赋予的之前的脉冲信号的脉宽不重复的接近定时，将之后的脉冲信号在向第2天线A12馈送的同时向第2 混频电路1 供给，因此脉冲信号向第1天线All的供给定时和脉冲信号向第2发射天线 A12的供给定时不会重叠。因此，能够在多个天线A11、A12之间使无线电波互不干扰地确保 天线之间的隔离，并且无需拉开天线之间的距离，因此能够实现无线传感器装置的小型化。 而且，从RF振荡电路11在不同的定时向第1以及第2天线A11、A12馈送脉冲信号，所以与 以往的无线传感器装置相比，能够减半RF振荡电路11需达到的峰值功率。另外，在上述实施方式中，作为例子说明了通过1个天线兼用(共用)为发送天线 和接收天线的结构，但是以不同的天线分别构成发射天线和接收天线也可以。而且，通过将 发送接收天线Al 1、A12用正交极化天线(例如，发送接收天线Al 1采用垂直极化天线，发送 接收天线A12采用水平极化天线)来构成，进一步抑制天线之间的干扰，也可以。而且，在上述实施方式中，采用了定时电路13直接控制RF振荡电路11的脉冲信 号生成定时的结构，但是并不仅受限于上述结构。例如，将定时电路13设在RF振荡电路11 的后级，控制从RF振荡电路11输出的脉冲信号向各天线的供给定时(输出定时)，也可以。而且，这次公开的实施方式在所有方面均为例示，并不受限于该实施方式。本发明 的范围并不仅根据上述实施方式的说明，而是通过专利请求的范围表示，意图包含与专利 请求的范围同等的意思以及在其范围内的所有变更。本发明可适用于利用无线电波通过对象物的反射波检测出对象物运动等的无线 传感器装置。
权利要求
1.一种无线传感器装置，其特征在于，具备第1以及第2天线；第1混频电路，连接于上述第1天线并输入在该第1天线接收的第1接收信号；第2混频电路，连接于上述第2天线并输入在该第2天线接收的第2接收信号；信号发生电路，生成向上述第1以及第2天线馈送并向上述第1以及第2混频电路供 给的脉冲信号；积分差动放大电路，被输入上述第1混频电路混合上述第1接收信号和上述脉冲信号 而输出的信号、以及上述第2混频电路混合上述第2接收信号和上述脉冲信号而输出的信 号；以及控制机构，控制上述信号发生电路的工作定时以及从该信号发生电路到上述第1以及 第2天线的路径，以便在向上述第1以及第2天线馈送上述脉冲信号而放射无线电波时，在 之前的脉冲信号在被向上述第1天线馈送的同时向上述第1混频电路供给之后，在与向该 第1天线以及第1混频电路赋予的上述之前的脉冲信号的脉宽不重复的接近定时，之后的 脉冲信号在被向上述第2天线馈送的同时向上述第2混频电路供给。
2.根据权利要求1所述的无线传感器装置，其特征在于，上述控制机构具有定时电路，设定上述脉冲信号的生成定时；以及开关元件，在上述第1天线和上述第2天线之间切换成为从上述信号发生电路输出的 上述脉冲信号的馈送目的地的天线，而且，上述控制机构与上述定时电路所设定的生成定时同步，控制上述开关元件。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的无线传感器装置，其特征在于，上述控制机构的与上述之前的脉冲信号的脉宽不重复的接近定时为，从上述之前的脉 冲信号的上升起经过了脉宽2倍的时间的定时。
4.根据权利要求1至3中任意一个所述的无线传感器装置，其特征在于，上述第1以及第2天线兼用为发送天线和接收天线。
5.根据权利要求1至3中任意一个所述的无线传感器装置，其特征在于，上述第1以及第2天线，分别设有被馈送上述脉冲信号并放射无线电波的天线、和接收 对象物反射的反射波并输出上述第1或者第2接收信号的天线。
全文摘要
一种无线传感器装置，在多个天线之间使无线电波互不干扰地确保天线之间的隔离，实现装置小型化，减半振荡器需达到的峰值功率。无线传感器装置(10)控制信号发生电路(11)的工作定时以及从该信号发生电路(11)到天线(A11、A12)的路径，以便当向天线(A11、A12)馈送在信号发生电路(11)生成的脉冲信号而放射无线电波时，在将之前的脉冲信号被向天线(A11)馈送的同时向混频电路(15a)供给之后，在与向该天线(A11)以及混频电路(15a)赋予的之前的脉冲信号的脉宽不重叠的接近定时，在之后的脉冲信号被向天线(A12)馈送的同时向混频电路(15b)供给。
文档编号G01S13/34GK102053246SQ20101050563
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月11日 优先权日2009年10月27日
发明者窦元珠 申请人:阿尔卑斯电气株式会社