JPS587949B2 - シンゴウケンシユツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は共振回路の周波数掃引応答特性を利用したシス
テムに好適な信号検出装置に関する。

一般にそれぞれ共振周波数が異なる複数個の共振回路を
含む応答装置に対して送信装置から周波数掃引信号を送
出し、前記応答装置からの周波数掃引応答波を受信装置
で処理することによって、応答装置を有する対象物に固
有の情報を識別するシステムとしては、第１図のような
識別システムが知られている。

このシステムにおいては、掃引信号発生器１からの信号
を電力増幅器２で増幅し、送受信アンテナ３から応答装
置久に向けて質問電波を発射する。

応答装置４は、例えば高速走行する物体の一部に取りつ
げられており、前記質問電波を応答アンテナ５で受信す
る。

このアンテナ５には、コンデンサ６を介して並列接続さ
れる複数個の共振回路７１， ７２……７ｎを有してい
る。

各共振回路７１，７２……７ｎは、セラミックやクリス
タルのような圧電素子、Ｌ，Ｒ，Ｃによる集中定数回路
、あるいはこれらを含んだ能動素子で構成することがで
きる。

従って、質問信号の周波数が共振周波数になると、共振
素子が直列共振回路であれば、共振回路のインピーダン
スが低下して、応答アンテナ５に大きい電流が流れるこ
とから、応答アンテナ５から共振回路７１，７２……７
ｎに対応して電波の反射が行われる。

その反射電波は送受信アンテナ３に誘導され帯域沢波器
８により所要帯域の信号のみを取り出し第２図ａに示す
如き信号を得る。

なお第２図ａにおいては周波数の低い側に２個の応答信
号があり、周波数の高い側に雑音信号がある場合を示し
ている。

また上記応答アンテナ５かも送受信アンテナ３に対する
電波反射は送受信アンテナ３から応答装置４を見たイン
ピーダンス、あるいは位相の変化とみなせるので、掃引
信号発生器１からの信号を移相器９を介して例えばπ／
２ラジアン移相して、これを基準位相とし送受信アンテ
ナ３の信号を位相検波器１０で比較して前記位相変化を
検出することができる。

この位相検波器１０は、リング変調器のような入力信号
と基準信号の振幅と位相差とに比例する積形式の検波器
が検出感度のうえから好ましいが、レシオ検波器のよう
な位相検波器も使用することができる。

そして位相検波器１０の出力信号はシュミット回路のご
ときレベル検出器１１でバイナリ信号に変換される。

そして、バイナリ信号を処理することにより、応答装置
４を有する対象物の識別が行われる。

しかしながら、例えばセラミックやクリスタルを用いた
良好度（尖鋭度）Ｑのきわめて高い共振回路の周波数掃
引波応答は、共振回路の周波数一振幅特性（静特性）お
よび共振回路に貯えられたエネルギーの放電により、共
振回路の共振周波数において、時間と共に指数函数的に
振幅が減少するリンギング成分が生ずる。

このため、位相検波器１０の出力信号は、前記リンギン
グ成分と共振回路の静特性を掃引方向に圧縮した応答、
すなわち準静特性との成分からなり、第２図ｂのごとく
時間と共に次第に周波数が増加し、また時間と共に指数
函数的に振幅が減少するビート信号が生ずる。

したがって、上記位相検波器１００次段のレベル検出器
１１からの信号は、ビート信号によって第２図Ｃのよう
な誤った信号が形成されることがあり、この信号を処理
したのでは対象物の識別に誤りを生じる恐れがある。

なお上記したような誤動作は、共振回路の周波数掃引波
応答を利用したシステムに共通のものであり、例えば前
記位相検波器１０の代りに直線検波器あるいは二乗検波
器を適用したシステムでも生ずる。

また、前記送受信アンテナ３に衝撃性の雑音信号が誘導
されることが多く、しかも送受信アンテナ３と応答装置
４との間隔が大きくて応答信号が弱いときには、この応
答信号の振幅と前記雑音信号の振幅とがほぼ同程度にま
でなることがある。

そしてこの両信号に対する前記位相検波器１０の検波特
性は大きな違いがないために検波出力には応答成分と共
に雑音成分が含まれる。

そしてこの雑音成分も応答成分と同様に前記レベル検出
器１１でバイナリ信号に変換されるので、応答パルスの
ほかに雑音パルスが生じて信号処理の誤りが生じる欠点
があった。

この衝撃性雑音信号に対しては以下第３図乃至第５図を
参照して説明するように除去できることが知られている
。

即ち例えばセラミックやクリスタルを用いた良好度（尖
鋭度）Ｑの極めて高い共振回路の高速掃引周波数応答信
号を検波して得られた前記ビート信号の特徴を逆に有効
に利用して、雑音との分離を行なうものである。

このビート信号をバイナリ化して得られるパルス列は、
その発生間隔が予め決められた割合で変化するものであ
り、これに対し衝撃性雑音信号を検波した雑音成分をバ
イナリ化して得られるパルス列はその発生間隔はランダ
ムであり特徴がない。

例えばセラミック共振回路に対しては応答成分に対応す
るパルス数は例えば約１〜１．５ｍｓの間に４〜５個で
、更にその発生間隔は掃引波の周波数の時間的変化に対
応して変化するが衝撃性雑音成分に対応するパルス数は
１〜２個で、その発生間隔はランダムである。

そこで共振回路の周波数、掃引波応答を検出するために
前記共振回路の出力信号を検波する検波器２１の検波出
力（第４図ａ参照）を帯域通過沢波器２２に導く。

このＰ波器２２は入力応答信号に含まれるビート信号の
うち所定数番目、例えば４番目の波の周波数付近に通過
帯域中心周波数が設定され、例えば第５図に示すような
周波数特性に設定されている。

従って上記沢波器２２は検波出力中に含まれている比較
的周波数の高い雑音成分を極力減衰させ、また検波出力
中に含まれている応答成分のビート成分を通過させる。

この場合に４番目の波より低周波側の波はその振幅が大
きいので少し減衰されて４番目の波の振幅と同程度にな
り、高周波側の波は大きく減衰され、第４図ｂに示すよ
うなＰ波出力ｂが得られる。

この沢波出力は増幅器２３により増幅されたのち例えば
シュミット回路の如きパルス化回路２４によりバイナリ
化され第４図Ｃに示すようなパルス出力Ｃが得られる。

このパルス出力Ｃは雑音パルス除去回路２５へ供給され
、衝撃性雑音パルスが除去される。

即ち上記雑音パルス除去回路２５においては入力パルス
ｃはアンドゲート２６の一方入力端に供給され、このア
ンドゲート２６の他方入力端にはクロックハルス発生器
２７からのクロツクパルスが供給される。

このクロツクパルス発生器２ ７は前記検，波出力中に
含まれているビート信号のうち所定数番目、例えば４番
目の波が抽出されたのちバイナリ化されて得られたパル
スＣ４の幅より狭い周期を有する例えば第４図ｄに示す
ような高速のクロツクパルスｄを発生する。

而して前記アンドゲート２６からは第４図ｅに示すよう
なアンド出力ｅが導出され、このアンド出力ｅはシフト
レジスタ２８の入力端に供給される。

このシフトレジスタ２８の段数は少くとも、前記検波出
力中に含まれている応答成分が抽出されたのちバイナリ
化されて得られたパルス列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４……
Ｃｎ（本例ではＣ１〜Ｃ４）の時間間隔を前記クロツク
パルスｄの周期で分割した数である。

そして上記シフトレジスタ２８にはクロツクパルスｄが
シフトパルスとして供給されているので前記アンド出力
ｅはシフトレジスタ２８に導入されてシフトされる。

一方前記パルス列Ｃ１〜Ｃ４の発生間隔は良好度Ｑの極
めて高い共振回路よりなる。

図示しない応答装置に対する掃引波の周波数の時間的変
化に対応して変化するものであるが、掃引波の掃引速度
は一定にされているので前記パルス列Ｃ１〜Ｃ４の発生
間隔は予め決められた割合で変化する特徴を有する。

このため上記パルス列Ｃ１〜Ｃ４と前記クロツクパルス
ｄとのアンド出力ｅは、上記パルス列Ｃ１〜Ｃ４の各パ
ルスの幅に対応した数が上記パルス列の各パルスの発生
間隔の変化に対応して予め判明する間隔で発生する。

そして上記アンド出力ｅが導かれるシフトレジスタ２８
の各段出力のうち、上記した如く予め判明している発生
間隔に対応する段数間隔をおいて且つ例えばそれぞれ異
なる所定段数から取り出したタップ出力がそれぞれオア
ゲー｝２９ ，３０ ，３１ ，３２に導かれている。

したがってシフトレジスタ２８内に予め判明している間
隔でパルスが格納した状態が発生すれば前記各オアゲー
ト２９，３０，３１ ，３２に第４図ｆ，ｇ，ｈ，ｉに
示すようにオア出力ｆ，ｇ＋ｈ，ｉが発生する。

そしてこれらのオア出力ｆ〜ｉはアンドゲート３３で論
埋積がとられ、このアンドゲート３３に第４図ｊに示す
ようにアンド出力ｊが得られる。

即ち上記したようにパルス化回路２４の出力パルス列の
各パルスの発生間隔が予め判明した割合で変化している
か否かを雑音パルス除去回路２５で判定して、正規の間
隔変化を有するパルス列を判定したときに応答成分があ
ったものとして１個のパルス出力（アンド出力ｊ）を発
生させ、発生間隔の変化が正規でないパルス列について
は雑音パルスとして除去している。

上述した如く上記信号検出装置によれば、検波器２１の
検波出力のうち応答成分に含まれるビート信号の所定番
目の波の周波数より低周波側を通過させ、これより高周
波側のビート信号及び雑音信号を除去したのち上記通過
信号をバイナリ化している。

そしてこのバイナリ化されたパルス列の発生間隔が予め
判明している割合で変化しているか否かを判定すること
によって応答信号と衝撃性雑音信号との判定を行い、応
答信号毎に１個の出カパルスを得ている。

かくて各応答毎に正確な信号処理を行うことができ、識
別システムあるいは検出システムの信頼性を向上するこ
とができる。

しかし上記信号検出装置によれば、オアゲート２９，３
０，３１のオア出力ｆ，ｇ，ｈのパルス幅がオアゲート
３２のオア出力ｉのパルス幅より大きい必要はなく、単
に上記オア出力ｉの存在する時間に前記オアゲート２９
，３０ ．３１の出力として上記オア出力ｉのパルス
幅に相当するパルスが存在すれば、アンドゲート３３に
アンド出力ｊが現われる。

このことは対象物識別システム等でよくみられるように
応答装置に対する周波数掃引期間（例えば１〜１．５
ｍｓ ）に幅の狭いパルスを数個含むような雑音環境下
においては、雑音パルスの発生間隔がランダムであると
言えどもアンド回路３３に誤った出力信号が現われる確
率が高いことを意味する。

この欠点を改善するため前記オアゲート２９〜３２を省
いてこれらの入力を全てアンドゲート３３に導いてパル
ス幅検定を行えばよい。

しかしシステム全体としての位相ずれ、レベル変動によ
り前記パルス列Ｃ１〜Ｃ４のパルス幅、パルス間隔が変
動し、この変動の許容値を考慮すると上記パルス幅検定
に余裕を持たせなくてはならない。

こうすると応答判定出力パルスｊは、実際の応答信号の
パルス幅に比べて相当狭くなり、やはり前記したような
雑音環境下において誤った出力信号が形成される確率が
高い。

本発明は上記の欠点を除去すべくなされたもので、共振
回路の周波数掃引応答を利用した識別システムあるいは
検出システムにおいて、受信信号中の応答信号と雑音信
号とを一層確実に分離して応答信号のみを抽出し得る信
号検出装置を提供するものである。

即ち本発明においてはＰ波器出力のビート信号の周波数
を検知して予め判明している周波数に相当する場合に出
力を発生させ且つ出力の発生間隔パターンを判定するこ
とを特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する
。

第６図において、検波器２１、帯域通過沢波器２２、増
幅器２３は第３図中のものと同じであるからその説明を
省略する。

上記増幅器２３の出力ビート信号（第７図ａ参照）は周
波数成分を検出する周波数測定回路６１に導かれ、ここ
で各ビート信号の周波数が測定される。

この周波数測定は各信号を零交叉点でパルス化し、この
パルス幅を測定することによって算出可能である。

この測定出力は周波数判定回路６２に導かれ、本来得ら
れるべき複数種のビート周波数のどれに上記測定結果が
該当するか判定される。

そして判定結果に応じて複数の出力端子のうち１個に出
力パルスを発生する。

上記複数の出力端子は、パルス入力時に互いに異なるパ
ルス幅の出力パルス（周波数対応パルス信号）を発生す
るためのパルス発生回路６３１〜６３ｎに各対応して接
続されている。

したがって前記周波数判定結果に応じてパルス幅の異な
る出力パルスが第７図ｂ１〜ｂｎに示すように順次発生
される。

一方、増幅器２３の出力ビート信号は第１、第２のパル
ス化回路６４ ，６５にそれぞれ導かれ、ビート信号が
所定の正レベル以上の間および所定の負レベル以下の間
に第１、第２のパルス化回路６４，６５で各対応してパ
ルス化される。

上記第１、第２のパルス化回路６４，６５０各出力（第
７図ｃ，ｄ参照）は対応してそれぞれ例えばシフトレジ
スタよりなる第１、第２の遅延回路６６，６７に導かれ
る。

そしてこの第１、第２の遅延回路６６，６７に順次導か
れた前記パルス化回路６４，６５の各出力パルス（第７
図Ｃ１，Ｃ２……，ｄ１，ｄ２……）は、それぞれ対応
して前記パルス発生回路６３１〜６３ｎの出力パルスと
タイミングが一致するようにそれぞれ予め定められた時
間Ｔ１〜Ｔｎだけ遅延され、この遅延時間に相当する各
出力端子から導出される。

そしてこの各遅延出力はそれぞれ対応する前記パルス発
生回路６３１〜６３ｎの出力と共に第１の一致回路即ち
、アンドゲート６８１〜６８ｎに導かれてアンドがとら
れる。

したがってアンドゲート６８、〜６８ｎからは各対応し
て第７図ｅ１〜ｅｎに示すようなパルス出力が得られ、
これらのパルス列は前記ビート信号の信号時間列に対応
している。

そしてこのパルス列のパターンを判定するために、上記
アンドゲート６８１〜６８ｎの各出力パルスは対応して
それぞれ例えばシフトレジスタよりなる第３の遅延回路
６９１〜６９ｎに導かれる。

この第３の遅延回路６９１〜６９ｎの各遅延時間は各出
力パルスのタイミングが一致するように予め定められて
いる。

そして上記第３の遅延回路６９１〜６９ｎの各出力は例
えばアンドゲートよりなる第２の一致回路７０に導かれ
て一致がとられ、応答判定出カパルス（第７図ｆ参照）
が得られる。

即ち上述したような信号検出装置によれば、と波器２２
の出力ビート信号の周波数を測定し周波数判定を行って
信号成分を導出し、これと同時に前記出力ビート信号の
レベルを測定して信号成分を導出し、これらの導出出力
の論理積をとったのちその信号発生パターンを判定して
応答判定を行うものである。

したがって受信信号中の応答信号と雑音信号とを一層確
実に分離して応答信号のみを抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の信号検出装置を有する識別システムを示
す構成説明図、第２図ａ乃至ｅは第１図の動作を説明す
るために示す波形図、第３図は従来の信号検出装置を示
す構成説明図、第４図ａ乃至ｊは第３図の動作を説明す
るために示す波形図、第５図は第８図の帯域通過沢波器
の特性を示す図、第６図は本発明に係る信号検出装置の
一実施例を示す構成説明図、第７図ａ乃至ｆは第６図の
動作を説明するために示す波形図である。 ２１……検波器、２２……沢波器、６１……周波数測定
回路、６２……周波数判定回路、６３１〜６３ｎ……パ
ルス発生回路、６９、〜６９ｎ……遅延回路、７０……
一致回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 共振回路の周波数掃引波応答を検出するために前記
   共振回路の出力を検波し、時間の経過と共に周波数が高
   い方へと変化する出力信号を導出する検波器と、この検
   波器出力信号が所定の正レベル以上または所定の負レベ
   ル以下である時間継続するパルス信号を生成する第１、
   第２のパルス化回路と、これら第１、第２のパルス化回
   路より出力されるパルス信号を前記検波器出力信号のレ
   ベルが正側又は負側にある所定時間それぞれ遅延させる
   第１、第２の遅延回路と、前記検波器出力信号が正側又
   は負側にある時間からその周波数を検出し、この周波数
   が本来得られるべき応答信号の周波数と判定される場合
   に、パルス幅が判定結果に対応して異なる周波数対応パ
   ルス信号を導出するパルス発生回路と、このパルス発生
   回路よリ出力される周波数対応パルス信号と対応する前
   記第１、第２の遅延回路の出力パルス信号の一致をとる
   複数の第一の一致回路と、前記検波器出力信号の低い周
   波数成分に対応する周波数対応パルス信号が加えられる
   一致回路出力の方が、高い周波数成分に対応する周波数
   対応パルス信号が加えられる一致回路出力より犬なる遅
   延時間となるように前記第一の一致回路出力をそれぞれ
   遅延させる第三の遅延回路と、この第三の遅延回路出力
   の一致をとる第二の一致回路とを具備した信号検出装置
   。