(57)【要約】【課題】間に障害物があっても距離測定を可能とする距離測定装置を提供する。【解決手段】第１の送受信機１０００から第２の送受信機２０００へ、周波数ｆ1／ＭＮの矩形波ＤTで周波数ｆ1の搬送波をＱＰＳＫ変調し、送信する。第２の送受信機２０００は、コスタスループにより搬送波を再生し、矩形波Ｄ2を復調する。この後周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を生成して、復調した矩形波で周波数ｆ2の搬送波をＱＰＳＫ変調し、第２の送受信機２０００から第１の送受信機１０００へ逆送信する。第１の送受信機１０００はここから周波数ｆ1／ＭＮの矩形波ＤRを復調する。矩形波ＤRをＭ逓倍し、矩形波ＤTを生成する１／Ｍ分周器１５の入力である１／Ｎ分周器１４との位相差を検出する。位相差は、第１の送受信機１０００から第２の送受信機２０００までの距離の２倍を電波が通過した時間差である。【選択図】図１
2008304192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の送受信機（１０００）及び第２の送受信機（２０００）から成る距離測定装置であって、
前記第１の送受信機（１０００）は、
周波数ｆ0／Ｒ（Ｒは自然数）の参照信号を生成する参照信号発振器（１００及び１０６）と、
２入力の一方が、前記参照信号である位相比較器（１１）と、
前記位相比較器（１１）の出力が入力される積分器又は低域濾波器（１２）と、
前記積分器又は低域濾波器（１２）の出力に基づいて、周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波を生成するための電圧制御発振器（１３）と、
前記電圧制御発振器（１３）の出力する周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの前記搬送波から周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号を生成する１／Ｎ分周器（Ｎは２以上の整数）（１４）と、
前記１／Ｎ分周器（１４）の出力に基づき、周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲ（Ｍは１０００以上の整数）の送信データ信号ＤTを生成する１／Ｍ分周器（１５）と、
前記周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波を送信データ信号ＤTで変調する第１変調器（１１０）と、
前記第２の送受信機（２０００）から受信した、周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を変調した受信信号から、同期復調により周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの受信データ信号ＤRを復調する第１同期復調器（１６０）と、
前記第１同期復調器（１６０）の出力する周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの受信データ信号ＤRから周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号を生成するＰＬＬから成る第１周波数変換器（１７０）とを有し、
前記第２の送受信機（２０００）は、
前記第１の送受信機（１０００）から受信した、周波数ｆ1の搬送波を変調した受信信号から、同期復調により周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの折返しデータ信号Ｄ2を復調する第２同期復調器（２６０）と、
当該第２同期復調器（２６０）の出力する周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの折返しデータ信号Ｄ2から、周波数変換された周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を生成するＰＬＬから成る第２周波数変換器（２７０）と、
前記周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を折返しデータ信号Ｄ2で変調する第２変調器（２１０）とを有し、
前記位相比較器（１１）の２入力の他方は、前記第１周波数変換器（１７０）の出力であって、
前記位相比較器（１１）、前記積分器又は低域濾波器（１２）、前記電圧制御発振器（１３）及び前記１／Ｎ分周器（１４）は、第１の送受信機の送信データ信号ＤT、第２の送受信機の折返しデータ信号Ｄ2及び第１の送受信機の受信データ信号ＤRを介して、前記第１周波数変換器（１７０）の出力する周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号の位相と前記参照信号発振器（１００及び１０６）の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号の位相とを一致させるように、ＰＬＬを形成しており、
前記１／Ｎ分周器（１４）の出力と、前記参照信号発振器（１００及び１０６）の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号又は前記第１周波数変換器（１７０）の出力する周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号との位相差を検出することで、前記第１の送受信機と前記第２の送受信機との距離を測定することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記第１変調器（１１０）と前記第２変調器（２１０）は、ＰＳＫ変調器又はＱＰＳＫ変調器であり、
前記第１同期復調器（１６０）と前記第２同期復調器（２６０）は、ＰＳＫ同期復調器又はＱＰＳＫ同期復調器であることを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の距離測定装置において、
前記第１変調器（１１０）と前記第２変調器（２１０）をいずれもＦＭ変調器で、
前記第１同期復調器（１６０）と前記第２同期復調器（２６０）をいずれもＦＭ復調器で置き換えたことを特徴とする距離測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の距離測定装置において、
前記第１変調器（１１０）、前記第２変調器（２１０）、前記第１同期復調器（１６０）、前記第２同期復調器（２６０）は、上記構成と、通常の通信装置との切替を可能としたことを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの送受信機を組み合わせた、当該２つの送受信機間の距離を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波或いは超音波を用い、対象物からの反射波を受信して送信波との位相差等を検知又は調整することで、対象物までの距離を測定する技術としては、下記特許文献１乃至３が挙げられる。
【特許文献１】特開２００４−１９８３０６号公報
【特許文献２】特開２００５−３０８６９４号公報
【特許文献３】特開２００５−０９１２１４号公報
【０００３】
特許文献１の技術は、送受信機と反射物との間にＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）を形成するものである。送信した電波あるいは超音波が測定対象にあたり反射した反射波を分周して、基準信号と比較する。比較結果をループフィルタ（積分器としてのＬＰＦが用いられる）を介して、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御電圧として入力する。また、変復調を用いる例も図示されている。
【０００４】
特許文献２の技術は超音波を用いたＰＬＬ形成による距離センサである。反射波と送信波の位相を比較する構成としている。
【０００５】
特許文献３の技術は、基準信号の４倍の周波数のパルス光の測定対象からの反射光と、基準信号の５倍の周波数のパルス光との論理積と、基準信号とから距離を測定するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１乃至３は、全て、測定対象からの反射波を利用している。すると、電波や超音波を反射しにくい測定対象や、測定対象と測定装置の間に障害物があると測距することが困難になる。この点で、近距離の測定に限定される。
【０００７】
また、送信波と受信波は同じ周波数の波を用いているので、測定対象物以外からの反射がある場合、測定対象物からの反射波を識別できない。また、送信アンテナと受信アンテナが近くに配置された場合（測定装置が小型の場合）、送信した電波（超音波）が直接受信する可能性が懸念される。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するために成されたものであり、間に障害物があっても距離測定を可能とする距離測定装置を提供することを目的とする。また、遠距離の測定も可能とする距離測定装置を提供することも目的とする。更には、法規制により、搬送波に載せる信号の周波数を低いものとしなければならない場合でも、位相比較をそれらの中間周波数で行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、第１の送受信機（１０００）及び第２の送受信機（２０００）から成る距離測定装置であって、
第１の送受信機（１０００）は、
周波数ｆ0／Ｒ（Ｒは自然数）の参照信号を生成する参照信号発振器（１００及び１０６）と、２入力の一方が、参照信号である位相比較器（１１）と、位相比較器（１１）の出力が入力される積分器又は低域濾波器（１２）と、積分器又は低域濾波器（１２）の出力に基づいて、周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波を生成するための電圧制御発振器（１３）と、電圧制御発振器（１３）の出力する周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波から周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号を生成する１／Ｎ分周器（Ｎは２以上の整数）（１４）と、１／Ｎ分周器（１４）の出力に基づき、周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲ（Ｍは１０００以上の整数）の送信データ信号ＤTを生成する１／Ｍ分周器（１５）と、周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波を送信データ信号ＤTで変調する第１変調器（１１０）と、第２の送受信機（２０００）から受信した、周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を変調した受信信号から、同期復調により周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの受信データ信号ＤRを復調する第１同期復調器（１６０）と、第１同期復調器（１６０）の出力する周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの受信データ信号ＤRから周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号を生成するＰＬＬから成る第１周波数変換器（１７０）とを有し、
第２の送受信機（２０００）は、第１の送受信機（１０００）から受信した、周波数ｆ1の搬送波を変調した受信信号から、同期復調により周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの折返しデータ信号Ｄ2を復調する第２同期復調器（２６０）と、当該第２同期復調器（２６０）の出力する周波数ｆ1／ＭＮ＝ｆ0／ＭＲの折返しデータ信号Ｄ2から、周波数変換された周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を生成するＰＬＬから成る第２周波数変換器（２７０）と、周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波を折返しデータ信号Ｄ2で変調する第２変調器（２１０）とを有し、
位相比較器（１１）の２入力の他方は、第１周波数変換器（１７０）の出力であって、
位相比較器（１１）、積分器又は低域濾波器（１２）、電圧制御発振器（１３）及び１／Ｎ分周器（１４）は、第１の送受信機の送信データ信号ＤT、第２の送受信機の折返しデータ信号Ｄ2及び第１の送受信機の受信データ信号ＤRを介して、第１周波数変換器（１７０）の出力する周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号の位相と参照信号発振器（１００及び１０６）の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号の位相とを一致させるように、ＰＬＬを形成しており、
１／Ｎ分周器（１４）の出力と、参照信号発振器（１００及び１０６）の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号又は第１周波数変換器（１７０）の出力する周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号との位相差を検出することで、第１の送受信機と第２の送受信機との距離を測定することを特徴とする距離測定装置である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、第１変調器（１１０）と第２変調器（２１０）は、ＰＳＫ変調器又はＱＰＳＫ変調器であり、
第１同期復調器（１６０）と第２同期復調器（２６０）は、ＰＳＫ同期復調器又はＱＰＳＫ同期復調器であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の距離測定装置において、第１変調器（１１０）と第２変調器（２１０）をいずれもＦＭ変調器で、第１同期復調器（１６０）と第２同期復調器（２６０）をいずれもＦＭ復調器で置き換えたことを特徴とする距離測定装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の距離測定装置において、第１変調器（１１０）、第２変調器（２１０）、第１同期復調器（１６０）、第２同期復調器（２６０）は、上記構成と、通常の通信装置との切替を可能としたことを特徴とする距離測定装置である。
【発明の効果】
【００１１】
第１の送受信機から送信された第１の搬送波を変調したデータ信号を、第２の送受信機で復調し、第２の搬送波をそれで変調して逆送信し、第１の送受信機で復調すると、往復の２度の送受信の間に、送受信距離（第１及び第２の送受信機間の距離の２倍）分の位相差（時間差）が生じることとなる。この際、第１の送受信機と第２の送受信機との間でＰＬＬを形成するようにし、電圧制御発振器（ＶＣＯ）を安定発振させて、ＶＣＯ１３の出力から分周されて生成された送信データ信号と、受信データ信号との位相差を検出すると良いが、この際のデータ信号には国内法その他により規制があり、例えば搬送波１ＧＨｚ程度では、帯域幅の制限のため、データ信号は十数ｋＨｚ程度以下としなければならない。そこで、ＶＣＯの出力（周波数ｆ1）から２段階の分周を行う。第１段階では例えば１〜数十ＭＨｚ程度（ｆ1／Ｎ）に落とし、データ信号としては例えば当該十数ｋＨｚ程度以下（ｆ1／ＭＮ）としたものとする。こうして、データ信号ＤTとしては例えば当該十数ｋＨｚ程度以下（ｆ1／ＭＮ）としたものを送受信することとして、帯域制限の法規制に従い、位相比較の際にはデジタル計算での桁落ちを考慮して前記１〜数十ＭＨｚ程度（ｆ1／Ｎ）のもの同士を比較するようにする。この際、ＶＣＯの出力の第１段の分周信号（周波数ｆ1／Ｎ）と比較する対照は、参照信号発振器の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号と、第１周波数変換器の出力する周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号のいずれでも良い。これは、第１周波数変換器の出力する周波数ｆ1／Ｎ＝ｆ0／Ｒの信号の位相と参照信号発振器の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号の位相とを一致させるように、第１の送受信機の送信データ信号ＤT、第２の送受信機の折返しデータ信号Ｄ2及び第１の送受信機の受信データ信号ＤRを介した、１／Ｎ分周器と第１周波数変換器によるＰＬＬにより制御されているからである。
【００１２】
以上の本発明によれば、より低周波（周波数ｆ1／ＭＮ）のデータ信号の時間差（位相差）を、Ｍ逓倍した信号にて検出し、搬送波にはより高周波（周波数ｆ1）を用いるものであり、当該低周波のデータ信号を復調可能であれば良く、精度よく距離測定が可能である。また、第２の送受信機を装着することにより、電波を反射しないものも、測距対象とすることができる。回折効果が期待できる周波数を搬送波としているため第１及び第２の送受信機の間の障壁やノイズに対し強いので、直接見通すことができない場所に第２の送受信機がしまい込まれているような場合でも距離測定ができる。回折効果の期待できる８００ＭＨｚ以下の高周波を搬送波として用いれば障害物を回折して距離測定も可能である。尚、第１の送受信機から第２の送受信機への送信と、第２の送受信機から第１の送受信機への逆送信では異なる周波数の搬送波を用いるので、混信は無い。即ち反射波を受信する技術のように、測定対象物以外のものからの逆送信はあり得ない。また、データ信号ＤTの周波数（ｆ1／ＭＮ）を変更することで容易に測定距離範囲を設定変更することができる。
距離測定のための位相比較は、搬送波の周波数ｆ1とデータ信号の周波数ｆ1／ＭＮの中間の周波数ｆ1／Ｎで行うことができ、例えば法規制によりデータ信号の周波数ｆ1／ＭＮを極めて低く設定しなければならない場合でも、距離測定のための位相比較に用いる周波数ｆ1／Ｎは測定対象となる距離に併せて自由に設計できる。例えば、搬送波に１ＧＨｚ程度の場合はデータ信号を十数ｋＨｚ程度以下としなければならないが、距離測定のための位相比較には、例えば数ｍの距離の測定のために数ＭＨｚの信号で位相比較することができる。
この際、上記１／Ｍ分周器の設定値Ｍと、上記第１周波数変換器のＰＬＬが有すべき１／Ｍ分周器の設定値Ｍを所望の値に変更することで、測定対象の距離範囲を変更することができる。これは、位相比較可能範囲が０〜３６０度であるので、これを越える位相差（距離）は、より小さい位相差（距離）と判別がつかないことから生じる要請である。
【００１３】
本発明の適用においては、復調に際し、局部発振器（ＬＯ）とミキサ（混合器、乗算器）を用いる場合に、局部発振器（ＬＯ）の位相によってデータ信号（Ｄ2、ＤR）が影響されないことが必要である。マルチパスや第１及び第２送受信機の間の障壁などにより、振幅の変化が想定されるので、ＡＳＫの変復調よりも、位相や周波数変調が適している。また、送受信の際に、位相変化が生じないように、周波数を変える場合もＰＬＬを利用し、復調の際は同期復調を行う（請求項２、３）。また、変復調器は通常の通信機能を兼ねる。第１の送受信機（リーダー）と第２の送受信機（タグ）間で、通信によりＩＤの確認後、測距動作に移行する（請求項４）。
本発明は、屋内での物品の位置の検出、車と歩行者との距離測定、車車間の距離測定に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
データ信号は矩形波が好ましい。但し位相差を検出可能であれば任意の波形のデータ信号を用いることができる。変調方法は任意であるが、位相変調（ＰＳＫ）であれば、差動変復調が容易となる。特にＢＰＳＫやＱＰＳＫが好ましい。同期検波のための搬送波の再生方法としては、公知の任意の技術を採用できる。例えばｎ相ＰＳＫに対し、ｎ逓倍方式、逆変調方式、コスタスループを採用できる。変復調をＦＭ変復調で行う場合も公知の任意の技術を採用できる。例えばクワドラチャ検波やＰＬＬ検波を用いることができる。尚、振幅変調を採用しても本願発明は実施可能である。
以下では、多く市販されているＱＰＳＫｋ同期復調ＩＣ（直交復調器）を利用するために、ＱＰＳＫの同期復調方式であるコスタスループによる復調で記載している。また、同相成分と直交成分を同じ信号で変調する場合は実質的にＢＰＳＫによる変復調と同じとなる。
【００１５】
１〜１０ｍ程度の範囲の距離測定であれば、例えばキャリアを数十ＭＨｚ〜１ＧＨｚ、データ信号ＤTの周波数ｆ1／ＭＮを十数ｋＨｚ以下とし、位相比較信号は周波数ｆ1／Ｎを１〜数十ＭＨｚ程度とすると良い。実際、５（ｋＨｚ）の１波長は６０（ｋｍ）であり、往復１０（ｍ）の２度の送受信間の時間差（位相差）は０．０６（ｄｅｇ）と微小となる。ここで例えばＭ＝１０００とすれば、周波数５（ＭＨｚ）の信号で位相差を比較でき、位相差は６０（ｄｅｇ）と、デジタル演算において、桁落ちしない数値で出力される。これはＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ６７”特定小電力無線局テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無設備”での１２１６ＭＨｚ帯と１２５２ＭＨｚ帯を用いる複信方式での、占有周波数帯域幅は１６ｋＨｚ以下との規制に合致する。
【００１６】
下記に具体的な実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、各ブロック図は、重要な構成要素を示したものであって、例えば所望の箇所に、帯域濾波器（ＢＰＦ）や、ＡＧＣ等の増幅器を追加することは当然本発明に包含される。
【実施例１】
【００１７】
図１．Ａは、本発明の具体的な第１の実施例に係る距離測定装置を構成する第１の送受信機１０００の構成を示すブロック図である。また、図１．Ｂは、第２の送受信機２０００の構成を示すブロック図である。本実施例では、第１の送受信機１０００から第２の送受信機２０００への送信と第２の送受信機２０００から第１の送受信機１０００への逆送信のいずれも直交位相変調方式（ＱＰＳＫ）を用いるものである。またその際の復調においては、コスタスループにより搬送波を再生するものである。
【００１８】
図１．Ａに示す第１の送受信機１０００の構成は次の通りである。参照信号発振器１００、参照信号分周器１０６、位相比較器１１、ＬＰＦ１２、ＶＣＯ１３、１／Ｎ分周器１４、１／Ｍ分周器１５、変調器１１０、デュプレクサ１９０、アンテナＡ1、同期復調器１６０、周波数変換器１７０及び位相比較器（位相差検出器）１１１。周波数変換器１７０は、位相比較器１７１、ＬＰＦ１７２、ＶＣＯ１７３及び１／Ｍ分周器１７５から成り、ＰＬＬを構成している。
【００１９】
図１．Ｂに示す第２の送受信機２０００の構成は次の通りである。アンテナＡ2、デュプレクサ２９０、同期復調器２６０、周波数変換器２７０及び変調器２１０。周波数変換器２７０は、位相比較器２７１、ＬＰＦ２７２、ＶＣＯ２７３及び分周器２７５から成り、ＰＬＬを構成している。
【００２０】
水晶発振器等の、周波数の固定された参照信号発振器１００の出力である周波数ｆ0の矩形波を分周器１０６で分周して周波数ｆ0／Ｒ（Ｒは自然数）の矩形波とし、位相比較器１１、ＬＰＦ１２、ＶＣＯ１３、１／Ｎ分周器１４から成り、以下に示す第２の送受信機２０００を介したＰＬＬを構成して、ＶＣＯ１３は周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒ（Ｎは整数）の搬送波を生成する。周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波はＶＣＯ１３から１／Ｎ分周器１４と変調器１１０に出力される。１／Ｎ分周器１４の出力は１／Ｍ分周器１５に出力され、分周されて周波数ｆ1／ＭＮ（Ｍは整数）の送信データ信号ＤTが生成される。これは変調器１１０に出力される。変調器１１０では、周波数ｆ1／ＭＮの送信データ信号ＤTで周波数ｆ1＝Ｎｆ0／Ｒの搬送波をＱＰＳＫ変調する。ここにおいて、同相成分Ｉと直交成分Ｑは同じ値で変調される。送信信号はデュプレクサ１９０を経てアンテナＡ1から第２の送受信機２０００に送信される。
【００２１】
第２の送受信機２０００では、アンテナＡ2で受信された信号がデュプレクサ２９０を経て同期復調器２６０にて復調される。ここでＱＰＳＫの復調のために、コスタスループにより搬送波が再生され、用いられる。復調された、周波数ｆ1／ＭＮの折返しデータ信号Ｄ2は、周波数変換器２７０と変調器２１０に出力される。周波数変換器２７０では、周波数ｆ1／ＭＮの折返しデータ信号Ｄ2から、ＰＬＬにより、周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波が生成される。ここで、ｆ2はｆ1／ＭＮの整数倍であり、分周器２７５は当該整数分の１の分周を行うものである。この周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波は変調器２１０に出力される。こうして、変調器２１０では、周波数ｆ1／ＭＮの折返しデータ信号Ｄ2で周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波をＱＰＳＫ変調する。ここにおいて、同相成分Ｉと直交成分Ｑは同じ値で変調される。送信信号はデュプレクサ２９０を経てアンテナＡ2から第１の送受信機１０００に送信される。
【００２２】
次に第１の送受信機１０００では、アンテナＡ1で受信された信号がデュプレクサ１９０を経て同期復調器１６０にて復調される。ここでＱＰＳＫの復調のために、コスタスループにより搬送波が再生され、用いられる。復調された、周波数ｆ1／ＭＮの受信データ信号ＤRは、周波数変換器１７０に出力される。周波数変換器１７０では、周波数ｆ1／ＭＮの受信データ信号ＤRから、ＰＬＬにより、周波数ｆ1／Ｎの位相比較信号が生成され、位相比較器１１に出力される。
【００２３】
このように、ＶＣＯ１３の出力を周波数ｆ1＝Ｎｆ0／ＲとするためのＰＬＬは、位相比較器１１、ＬＰＦ１２、ＶＣＯ１３、１／Ｎ分周器１４のみならず、１／Ｍ分周器１５で周波数ｆ1／ＭＮのデータ信号となった後、２度の変復調を経て、周波数変換器１７０で周波数ｆ1／Ｎの位相比較信号とされた後に、分周器１０６の出力する周波数ｆ0／Ｒの参照信号と位相をロックされる仕組みとなっている。
【００２４】
同期復調器１６０にて復調された周波数ｆ1／ＭＮの受信データ信号ＤRは、１／Ｍ分周器１５の出力する周波数ｆ1／ＭＮの送信データ信号ＤTよりも、位相が遅れている。即ち、第１の送受信機１０００と第２の送受信機２０００とが距離Ｌ離れていた場合、双方向通信によりデータ信号は距離２Ｌを伝搬するので、時間遅れΔｔは光速をｃとしてΔｔ＝２Ｌ／ｃとなる。本発明においては、１／Ｎ分周器１４の出力するｆ1／Ｎと、周波数変換器１７０の出力とロックした分周器１０６の出力する周波数ｆ0／Ｒの信号とを位相比較器１１１で比較し、例えばｄｅｇ単位で出力させる。よって時間遅れΔｔが、位相比較器１１１で比較される信号の１周期であるＮ／ｆ1よりも小さければ、位相遅れとして検出可能である（測定可能な距離Ｌの範囲）。一方、Δｔの精度の面では、第１及び第２の搬送波の１波長よりも細かい精度がある。概ね、第１及び第２の搬送波の４分の１波長程度の精度を有すると考えられる。
【００２５】
第１の送受信機１０００は第２の送受信機２０００と双方向通信を行うこととなる。第１の送受信機１０００から第２の送受信機２０００への送信は周波数ｆ1の搬送波で、第２の送受信機２０００から第１の送受信機１０００への逆送信は周波数ｆ2（≠ｆ1）の搬送波で行われるので混信はない。また、それらをデータ信号でＱＰＳＫ変調しているため、強力なベースバンドフィルタを入れることができ、通信環境が悪くてもデータ信号の位相比較が容易である。ノイズに強いので、工場のような電波環境の比較的悪い場所でも利用しやすい。変調回路はミキサを用いるものであるが、ミキサへの入力される全ての信号はＶＣＯ１３からの出力に「同期」したものであり、不確定な位相は入り込まない。復調はコスタス方式を用いた直交復調であり、同期検波である。このため、不確定な位相は入りこまない。第１の送受信機は復調した後、ＰＬＬを用いて位相比較周波数までアップコンバージョンしている。ＰＬＬを用いているため、当該周波数変換時に不確定な位相は入らない。
このように、本発明においては、ミキサを用いることによりデータ信号の位相が影響を受けることが全く無いので、精度の高い位相差を検出でき、精度の高い距離測定を実施できる。
また、本発明においては、各分周器の設定を変更することで、測定可能距離を自在に変更できる。
【００２６】
第１及び第２の送受信機の変調器への搬送波及びデータ信号の入力及び復調器からのデータ信号の出力と、他の搬送波及びデータ信号の入力及びデータ信号の出力を切り替える構成とし、図１の変復調器、デュプレクサ、アンテナを他の通信装置と共有させた、通信機能の付加された距離測定装置を構成しても良い。通信機能を備えると、まず通信機能によって、測距するタグを確定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】１．Ａは、本発明の具体的な実施例に係る距離測定装置を構成する第１の送受信機１０００の構成を示すブロック図、１．Ｂは、第２の送受信機２０００の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２８】
１０００：第１の送受信機
２０００：第２の送受信機
１００：発振器（周波数固定）
１１、１１１、１７１、２７１：位相比較器
１２、１７２、２７２：低域濾波器（ＬＰＦ、積分器）
１３、１７３、２７３：電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１４、１５、１０６、１７５、２７５：分周器
１１０、２１０：変調器
１６０、２６０：同期復調器
１７０、２７０：周波数変換回路（周波数変換部）
１９０、２９０：デュプレクサ
Ａ1、Ａ2：アンテナ
【図１】
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