反射型侵入監視装置
【課題】電子機器から発生するスイッチングノイズ等の影響を受けることなく、侵入者を確実に検知することができる反射型侵入監視装置を提供する。
【解決手段】送信部１０は送信アンテナ２１からマイクロ波を検知エリア２０へ送信する。受信部３０は検知エリア２０に侵入した対象物２２からの反射波を受信アンテナ２３で受信し、周波数変換回路４０にて受信信号ｆｒをローカル信号ｆlo、ｆｔと混合して中間周波数ｆifに変換する。周波数検波回路５０は、中間周波数ｆifを中間周波信号ＩＦ２に変換して周波数検波する。ＡＦＣ電圧生成回路５４は、反転直流増幅器６１で増幅された検波電圧ｂと予め設定したしきい値と比較し、検波電圧ｂがしきい値を超えない範囲では周波数検波部５１内の周波数変換部の周波数制御を行い、検波電圧ｂがしきい値を超えると上記周波数変換部の周波数制御を停止する。
【解決手段】送信部１０は送信アンテナ２１からマイクロ波を検知エリア２０へ送信する。受信部３０は検知エリア２０に侵入した対象物２２からの反射波を受信アンテナ２３で受信し、周波数変換回路４０にて受信信号ｆｒをローカル信号ｆlo、ｆｔと混合して中間周波数ｆifに変換する。周波数検波回路５０は、中間周波数ｆifを中間周波信号ＩＦ２に変換して周波数検波する。ＡＦＣ電圧生成回路５４は、反転直流増幅器６１で増幅された検波電圧ｂと予め設定したしきい値と比較し、検波電圧ｂがしきい値を超えない範囲では周波数検波部５１内の周波数変換部の周波数制御を行い、検波電圧ｂがしきい値を超えると上記周波数変換部の周波数制御を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警備システムに用いられる、侵入者を検知する侵入監視装置に関し、特にマイクロ波帯の無線電波を利用した反射型侵入監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、デパ−トや工場等では、夜間の強盗や侵入者の警備に多数の警備員を配置する代わりに、無人の複数の出入口、門、フェンスなど侵入される恐れのある個所に侵入監視装置を配置し、該侵入監視装置からの侵入警報を監視する警備システムが種々実用化されている。
【０００３】
上述のような警備システムに用いられる侵入監視装置の一つとして、検知エリアに対してマイクロ波帯の電波を常時送出し、検知エリアに侵入した人や車両等の反射波を受信することにより、該反射波周波数の乱れを検出して侵入警報を送出するようにした反射型ドップラーセンサによる侵入監視装置がある。
【０００４】
従来のマイクロ波を使用した反射型ドップラーセンサによる侵入監視装置は、侵入者を検知した場合に発生させるビート信号周波数が直流〜数ｋＨｚと非常に低く、このため自然界に存在する外来ノイズや電子機器から発生するスイッチングノイズが多数重畳している約２ＭＨｚの周波数帯域内に埋もれて検出することが困難であった。マイクロ波を使用した侵入者監視に関する技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のマイクロ波を使用した反射型ドップラーセンサによる侵入監視装置は、上記したように検知する周波数が低く、自然界に存在するノイズや電子機器から発生するスイッチングノイズ等の区別が困難である等の問題があった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、自然界に存在するノイズや電子機器から発生するスイッチングノイズ等の影響を受けることなく、侵入者を確実に検知することができる反射型侵入監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る反射型侵入監視装置は、マイクロ波を発生して送信する送信部と、該送信部からの信号を検知エリアへ送出する送信アンテナ部と、前記検知エリアにおける対象物からの反射波を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部により受信された反射波信号をドップラー信号を含む中間周波信号に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部により変換された中間周波信号を周波数検波し、前記ドップラー信号に対する周波数検波電圧を出力する周波数検波部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて侵入警報を出力する出力部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて前記周波数変換部の周波数制御を行う周波数制御手段とを具備し、前記周波数制御手段は、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えない範囲では前記周波数変換部の周波数制御を行い、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えると前記周波数変換部の周波数制御を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信部は受信アンテナで受信した検知エリアからの反射波信号を中間周波数帯の信号に変換して侵入者の有無を検知することにより、電子機器から発生するスイッチングノイズや自然界に存在するノイズなど低い周波数帯で発生するノイズの影響を抑制して侵入者の有無を確実に検知することができる。
【０００９】
また、周波数変換部に周波数制御手段を設け、周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えない範囲、すなわち検知エリアへの対象物の侵入を検知していない状態では周波数変換部の周波数制御を行うことにより、周辺環境ノイズによる周波数変換部の周波数変動を抑制して安定な警戒状態を維持することができる。また、ドップラー周波数が急激に変化して周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えた場合に周波数変換部の周波数制御を停止することにより、侵入者によるドップラー周波数の変化にリニアに追従した動作を確保して検知エリアへの侵入者を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る反射型侵入監視装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】同実施例１における周波数検波回路の詳細な回路構成図である。
【図３】同実施例１における周波数検波回路の周波数検波特性を示す図である。
【図４】同実施例１における各部の信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る反射型ドップラーセンサを用いた反射型侵入監視装置の回路構成を示すブロック図である。
上記反射型侵入監視装置は、図１に示すようにマイクロ波を発生する送信部１０、この送信部１０から出力されるマイクロ波を検知エリア２０へ送信する送信アンテナ２１、上記検知エリア２０における例えば人や車両等の対象物２２からの反射波を受信する受信アンテナ２３及び受信部３０を備えている。上記送信アンテナ２１は、マイクロ波を検知エリア２０へ送信し、受信アンテナ２３は検知エリア２０に侵入した対象物２２により反射してドップラーシフトされた反射波信号を受信する。このとき受信信号の周波数ｆｒと送信信号の周波数ｆｔとの差の周波数「ｆｒ−ｆｔ」がビート周波数（ドップラー周波数）ｆｂとなる。ドップラー周波数ｆｂは、数Ｈｚ〜数十ｋＨｚの周波数成分を持ち、検知エリア２０の周囲環境の影響を受けて変動する。
【００１３】
上記送信部１０は、周波数ｆｔが例えば２４．１５ＧＨｚの高周波信号を発生する高周波発振器１１、高周波増幅器１２、２分配器１３及び高周波増幅器１４により構成される。上記高周波発振器１１から出力される高周波信号は、高周波増幅器１２で増幅された後、２分配器１３で２分配される。この２分配器１３で２分配された一方の高周波信号は、高周波増幅器１４で増幅された後、送信アンテナ２１へ送られ、この送信アンテナ２１からマイクロ波ビームとして検知エリア２０へ送信される。また、上記２分配器１３で２分配された他方の高周波信号は、詳細を後述する受信部３０の周波数変換回路４０へローカル信号として送られる。
【００１４】
上記受信部３０は、周波数変換回路４０、周波数検波回路５０及び警報出力回路６０により構成される。
周波数変換回路４０は、低雑音増幅器４１、混合器４２、中間周波増幅器４３、及びローカル発振器４４により構成される。低雑音増幅器４１は、例えば３段の増幅器により構成され、受信アンテナ２３により受信された周波数ｆｒの信号を増幅して混合器４２へ出力する。この混合器４２は、２つのローカル信号入力端子を備え、一方のローカル信号入力端子にはローカル発振器４４から出力される周波数ｆloのローカル信号が入力され、他方のローカル信号入力端子には送信部１０の２分配器１３から送られてくる周波数ｆｔの信号が入力される。
【００１５】
混合器４２は、低雑音増幅器４１で増幅された受信信号（周波数ｆｒ）と２つのローカル信号（周波数ｆlo、ｆｔ）とを混合し、ドップラー信号（周波数ｆｂ）を含む「ｆif±ｆｂ」の中間周波信号に変換する。上記中間周波数ｆifは、電子機器から発生するスイッチングノイズや自然界に存在する周辺環境ノイズ等が多数重畳している約２ＭＨｚの帯域より高い周波数、例えば１４ＭＨｚに設定される。この場合、高周波発振器１１の発振周波数ｆｔを２４．１５ＧＨｚとすると、ローカル発振器４４の発振周波数ｆloは、
ｆlo＝２４．１５ＧＨｚ−１４ＭＨｚ
に設定する。
【００１６】
上記混合器４２から出力される中間周波信号は、中間周波増幅器４３に入力される。中間周波増幅器４３は、２つの増幅器４３ａ、４３ｃ間にｆif±ｆｂの中間周波信号を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４３ｂを設けた構成となっており、混合器４２から出力される中間周波信号を増幅して周波数検波回路５０へ出力する。
【００１７】
周波数検波回路５０は、周波数検波部５１、該周波数検波部５１で周波数検波された信号を増幅する直流増幅器５２、電圧制御発振器５３、電圧制御発振器５３の発振周波数を制御するためのＡＦＣ（自動周波数制御）電圧を生成するＡＦＣ電圧生成回路５４により構成される。上記ＡＦＣ電圧生成回路５４は、直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａ及び警報出力回路６０からフィードバックされる信号に基づいてＡＦＣ電圧ｇを生成し、電圧制御発振器５３の発振周波数を制御する。
【００１８】
上記周波数検波回路５０は、詳細を後述するようにＰＬＬを用いた周波数検波回路であり、周波数検波部５１において、周波数変換回路４０の出力信号と電圧制御発振器５３から出力されるローカル信号を混合して例えば４５５ｋＨｚの第２中間周波信号ＩＦ２を生成し、この第２中間周波信号ＩＦ２を周波数検波して検波電圧を作成し、直流増幅器５２により所要電圧まで増幅し、周波数検波電圧ａとして出力する。
【００１９】
警報出力回路６０は、反転直流増幅器６１、比較器６２、リレー回路６３、リレー接点６４により構成される。反転直流増幅器６１は、周波数検波回路５０の直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａを反転増幅し、周波数検波電圧ｂとして比較器６２の（＋）端子に入力すると共に周波数検波回路５０のＡＦＣ電圧生成回路５４にフィードバックする。上記比較器６２の（−）端子には、検知基準電圧Ｅ０が与えられる。比較器６２は、（＋）端子に入力される検波電圧ｂと（−）端子に入力される検知基準電圧Ｅ０と比較し、検知エリア２０への人や車両等の侵入者の有無に応じて変化する検波電圧ｂの変化に対応した比較結果をリレー回路６３へ出力する。リレー回路６３は、比較器６２の出力に従ってリレー接点６４を切替え、監視ライン７１に送出する侵入警報出力をオン／オフする。
【００２０】
次に、上記周波数検波回路５０の詳細について図２を参照して説明する。周波数検波回路５０の周波数検波部５１は、周波数変換部を構成する混合器５１１、周波数検波器５１２、−１８０°の移相器５１３からなり、混合器５１１の一方の入力端子に周波数変換回路４０から出力される「ｆif±ｆｂ」の信号が入力され、他方の入力端子に電圧制御発振器５３の出力信号がローカル信号として入力される。この電圧制御発振器５３は、「ｆif−４５５ｋＨｚ」のローカル信号を発生するもので、ＡＦＣ電圧生成回路５４から与えられるＡＦＣ電圧ｇによって発振周波数が制御される。上記電圧制御発振器５３は、通常は中間周波数ｆifに同期している。
【００２１】
上記混合器５１１は、周波数変換回路４０から出力される「ｆif±ｆｂ」の中間周波信号と電圧制御発振器５３から与えられる周波数「ｆif−４５５ｋＨｚ」のローカル信号（Ｌｏ）とを混合し、第２中間周波信号ＩＦ２「４５５ｋＨｚ±ｆｂ」に変換する。上記混合器５１１から出力される第２中間周波信号ＩＦ２は、周波数検波器５１２に入力されると共に移相器５１３を介して周波数検波器５１２に入力される。
【００２２】
また、ＡＦＣ電圧生成回路５４は、基準電圧Ｅ１を出力する基準電圧源５４０、パルス発生器５４１、比較器５４２、アナログスイッチ５４３、積分回路５４４及び直流増幅器５４５からなり、直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａがアナログスイッチ５４３を介して積分回路５４４に入力され、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１で増幅された周波数検波電圧ｂが比較器５４２の（＋）端子に入力される。この比較器５４２の（−）端子にはパルス発生器５４１で発生したパルス信号が基準電圧源５４０から与えられる基準電圧Ｅ１に重畳して入力される。上記パルス発生器５４１で発生するパルス信号の周波数は、例えば１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で設定される。このパルス発生器５４１で発生するパルス信号の周波数・デューティサイクルと積分回路５４４の時定数は互いに相関があり、検知速度に対応して決められる。通常時、ＡＦＣ電圧生成回路５４によるＡＦＣは“制御”状態となっており、積分回路５４４の時定数は、比較器５４２から出力される短期間のＡＦＣ制御パルスｄの繰り返し周期と等しくなる。
【００２３】
上記比較器５４２から出力されるＡＦＣ制御パルスｄは、アナログスイッチ５４３の制御端子に入力され、アナログスイッチ５４３をオン／オフ制御する。積分回路５４４は、抵抗Ｒ及びコンデンサＣからなり、直流増幅器５２からアナログスイッチ５４３を介して入力される検波電圧ａを積分する。積分回路５４４で積分された信号は、直流増幅器５４５で増幅され、ＡＦＣ電圧ｇとして電圧制御発振器５３の制御端子に入力される。
【００２４】
次に、上記のように構成された反射型侵入監視装置の動作を説明する。
送信部１０は、高周波発振器１１で発生した周波数ｆｔ例えば２４．１５ＧＨｚの高周波信号を高周波増幅器１２で増幅し、２分配器１３で２分配した一方の信号を高周波増幅器１４で増幅した後、送信アンテナ２１へ出力し、この送信アンテナ２１から周波数ｆｔのマイクロ波を検知エリア２０へ送信する。
【００２５】
検知エリア２０に侵入者がいない通常状態では、反射波によるドップラー周波数偏移は、周囲環境変動による緩やかなものである。検知エリア２０に対象物２２が侵入した場合には、対象物２２からの反射波によるドップラー周波数偏移が急激で且つ大きくなる。
【００２６】
上記検知エリア２０において生じる対象物２２からの反射波は、受信アンテナ２３で受信され、受信部３０へ送られて周波数変換回路４０に入力される。周波数変換回路４０に入力された反射波は、低雑音増幅器４１で増幅された後、混合器４２に入力される。混合器４２は、低雑音増幅器４１で増幅された受信信号（ｆｒ）とローカル発振器４４からのローカル信号（ｆlo）及び送信部１０の２分配器１３から送られてくるローカル信号（ｆｔ）とを混合し、例えば１４ＭＨｚの中間周波信号（ｆif）に変換する。この場合、混合器４２は、受信信号（ｆｒ）とローカル信号（ｆlo）との混合によりｆmix１を得ると共に、受信信号（ｆｒ）とローカル信号（ｆｔ）との混合によりｆmix２を得、下式に示す
ｆｒ−ｆlo＝ｆmix１
ｆｒ−ｆｔ＝ｆmix２
ｆmix１±ｆmix２＝ｆif
の処理により、中間周波信号（ｆif）を得ている。
【００２７】
上記混合器４２から出力される中間周波信号は、中間周波増幅器４３で増幅され、中間周波信号「ｆif±ｆｂ」として取り出され、周波数検波回路５０へ送られる。
上記周波数検波回路５０は、上記中間周波信号「ｆif±ｆｂ」を電圧制御発振器５３で生成したローカル信号「ｆif−４５５ｋＨｚ」と混合し、４５５ｋＨｚの第２中間周波信号ＩＦ２に変換して周波数検波し、その検波電圧を直流増幅器５２で増幅して周波数検波電圧ａとして警報出力回路６０へ出力する。
【００２８】
警報出力回路６０は、周波数検波回路５０から出力される周波数検波電圧ａを反転増幅して周波数検波電圧ｂとし、周波数検波回路５０のＡＦＣ電圧生成回路５４へ制御信号として出力すると共に、比較器６２にて検知基準電圧Ｅ０と比較し、その比較結果をリレー回路６３へ出力してリレー接点６４を切替え、監視ライン７１に送出する侵入警報出力をオン／オフする。
【００２９】
上記周波数検波回路５０のＡＦＣ電圧生成回路５４は、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１から出力されるに周波数検波電圧ｂよって動作が制御されるもので、検知エリア２０に侵入者がいない通常状態では、直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａに対応したＡＦＣ電圧ｇを出力して電圧制御発振器５３の発振周波数を制御し、混合器５１１から出力される第２中間周波信号ＩＦ２が常に４５５ｋＨｚに保たれるように制御する。また、ＡＦＣ電圧生成回路５４は、検知エリア２０に対象物２２が侵入した場合には、アナログスイッチ５４３をオフしてＡＦＣ電圧ｇを一定値、すなわち反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂが最も大きく変化するような値に固定し、電圧制御発振器５３の周波数制御は行わない。
【００３０】
図３は周波数検波部５１の周波数検波特性であり、横軸に周波数（ｋＨｚ）をとり、縦軸に検波電圧（Ｖ）をとって示した。図中、実線で示す特性Ａが周波数検波器５１２の周波数検波特性である。通常時、すなわち検知エリア２０に対象物２２が侵入していない状態では、混合器５１１から４５５ｋＨｚの信号が出力されて周波数検波器５１２に入力され、該周波数検波器５１２からＶ０の電圧が出力されている。対象物２２が検知エリア２０を通過すると、ドップラー周波数ｆｂによって混合器５１１から「４５５ｋＨｚ±ｆｂ」の信号、すなわち「４５５ｋＨｚ±ΔＦ」が出力される。対象物２２が検知エリア２０に侵入した際、ドップラー周波数ｆｂが高い方向に変化し、混合器５１１から出力される第２中間周波信号ＩＦ２が「４５５ｋＨｚ＋ΔＦ」になったとすると、周波数検波器５１２から出力される検波電圧は、図３における一点鎖線の囲みＢ内の破線Ｃ１に示すように周波数検波特性に応じてＶ０電圧からＶ１電圧に上昇する。
【００３１】
そして、検知エリア２０に侵入した対象物２２が検知エリア２０から抜けるときは、ドップラー周波数ｆｂが低い方向に変化し、周波数検波器５１２から出力される検波電圧は、一点鎖線の囲みＢ内の破線Ｃ２に示すように上記Ｖ１電圧から順次低下する。この実施例１では、周波数検波器５１２から出力される検波電圧は、上記Ｖ０〜Ｖ１間の電圧変化を対象物２２の侵入検出に使用する。
【００３２】
図４は、警報出力回路６０の比較器６２及び図２に詳細を示すＡＦＣ電圧生成回路５４の各部の信号波形図である。
図４（ａ）は反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂと比較器５４２の（−）端子に入力される基準信号ｃとの関係を示している。比較器５４２に入力する基準信号ｃは、基準電圧（直流電圧）Ｅ１にパルス発生器５４１から出力されるパルス信号を重畳させた信号であり、該パルスの下限値をしきい値とするものである。
【００３３】
図４（ｂ）は警報出力回路６０の比較器６２の出力波形、同図（ｃ）は比較器５４２から出力されるＡＦＣ制御パルスｄの波形を示している。
検知エリア２０への侵入者がない通常時のＡＦＣ制御パルスｄは、比較器５４２で周波数検波電圧ｂと基準信号ｃのしきい値と比較されて図４（ｃ）に示すような信号波形となる。このＡＦＣ制御パルスｄはアナログスイッチ５４３の制御信号であり、アナログスイッチ５４３はＡＦＣ制御パルスｄに従ってオン／オフを繰り返す。その結果、アナログスイッチ５４３を介して出力される周波数検波電圧ａはパルス状となって積分回路５４４に入力され、直流増幅器５４５で増幅され、周波数検波電圧ａの変動分に従ってＡＦＣ電圧ｇが出力される。従って、パルス周期が一定であれば、周波数検波電圧ａの増減によってＡＦＣ電圧ｇも増減し、電圧制御発振器５３の周波数調整が行われる。
【００３４】
図４（ｄ）はＡＦＣ電圧生成回路５４で生成されたＡＦＣ電圧ｇの波形を示している。
検知エリア２０に対象物２２が入ると、侵入者によるドップラー周波数ｆｂが発生し、周波数検波回路５０から出力される周波数検波電圧ａが大きくなり、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂの電圧が図４（ａ）に示すように急激に低下する。
【００３５】
そして、比較器５４２への入力である周波数検波電圧ｂの電圧が、比較器５４２の下限しきい値より低い電圧となった時、ＡＦＣ制御パルスｄも一定値“Ｌｏｗ”となってパルスは消滅しアナログスイッチ５４３はオフとなる。この結果、ＡＦＣが“非制御”状態になり、積分回路５４４のコンデンサＣに充電された電圧が保持されて一定電圧となり、直流増幅器５４５から出力されるＡＦＣ電圧ｇも周波数検波電圧ｂの電圧が最も大きく変化するような所定値に固定され、電圧制御発振器５３の周波数制御は行われない。上記ＡＦＣが“非制御”の状態は、反転直流増幅器６１から比較器５４２の（＋）端子に入力された周波数検波電圧ｂが比較器５４２の（−）端子に与えられている基準信号ｃ（しきい値）下回っている時刻ｔ１〜ｔ２間において継続される。
【００３６】
上記のようにＡＦＣ電圧生成回路５４におけるＡＦＣ“非制御”によって周波数制御が行われなくなった受信部３０は、検知エリア２０における反射波の周波数の変動に直接追従して周波数検波電圧ｂが変化するようになる。従って、侵入者による急激な受信入力の変化が警報出力回路６０の比較器６２に入力されることになり、確実に侵入警報を行うことができる。
【００３７】
上記警報出力回路６０の比較器６２は、反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂと検知基準電圧Ｅ０と比較し、図４（ｂ）に示すように周波数検波電圧ｂが検知基準電圧Ｅ０より低くなると出力が“Ｌｏｗ”レベルとなり、リレー回路６３によりリレー接点６４が切替えられて監視ライン７１から侵入警報が出力される。
【００３８】
また、侵入者が検知エリア２０に極めてゆっくり入った場合でも、侵入者によって生じる反射波は、周囲環境変動などに比べ急激な周波数の変動を引き起こすので、反転直流増幅器６１からＡＦＣ電圧生成回路５４の比較器５４２へ入力される周波数検波電圧ｂの変化も周囲環境変動に比べ急激である。更に、侵入者に起因する反射波の周波数変動は、周囲環境変動によるものと比べて大きく周波数検波電圧ｂの電圧も急激に低くなる。このため、侵入者“あり”の時は、周波数検波電圧ｂの電圧変動がパルス発生器５４１が発生するパルス周期より早い急激な変動となるので、比較器５４２から出力されるＡＦＣ制御パルスｄは図４（ｃ）に示すように“Ｌｏｗ”レベルを維持し、周波数検波電圧ａが積分回路５４４に出力されず、周波数制御も行われなくなる。
【００３９】
一方、ゆっくりした周囲環境変動の場合は、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂが、ＡＦＣ電圧生成回路５４のパルス発生器５４１が発生するパルス周期より遅い変動で、該変動による電圧変化がパルスの下限電圧値を下回ることがないため、周波数検波回路５０の直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａが、そのままＡＦＣ制御パルスｄに従って積分回路５４４に送出され、電圧制御発振器５３の周波数制御が行われる。例え雨滴の大きい豪雨、あるいは吹雪などの急激な周囲環境変動が起こったとしても、これらに起因した検知エリア２０における反射波の周波数の変動は一過性であるから、極めて一時的に周波数制御が行われなくなっても、周波数検波電圧ｂが比較器６２の検知基準電圧Ｅ０を下回るまでは周波数制御が行われるので、誤って侵入警報が出力されることはない。
【００４０】
上記実施例で示したように受信部３０に周波数変換回路４０を設け、受信アンテナ２３で受信した検知エリア２０からの反射波を電子機器から発生するスイッチングノイズや外来ノイズが多数重畳している約２ＭＨｚの帯域よりも高い周波数帯域に変換して侵入者の有無を検知することにより、電子機器から発生するスイッチングノイズや自然界に存在する周辺環境ノイズなど低い周波数帯で発生するノイズの影響を抑制して侵入者の有無を確実に検知することができる。
【００４１】
また、周波数検波回路５０にＡＦＣ電圧生成回路５４を設け、周囲温度や周辺環境の変動による侵入監視装置の周波数温度変化、検知エリア２０の降雪、降雨、霧などによる極めて緩やかな周波数変動等も含めた検知エリア２０への侵入者“なし”に対応したドップラー周波数ｆｂの変動に対しては、ＡＦＣ電圧生成回路５４によって生成したＡＦＣ電圧ｇにより電圧制御発振器５３の発振周波数を可変制御してＡＦＣを“制御”状態とすることにより、周波数変換部である混合器５１１を中間周波信号（ｆif）に同期させることができ、周辺環境ノイズ等による周波数変動を抑制して安定な警戒状態を維持することができる。
【００４２】
また、侵入者によるマイクロ波ビームの反射・吸収等急激な周波数の変動も含めた検知エリア２０への侵入者“あり”に対応したドップラー周波数ｆｂの変動に対しては、ＡＦＣ制御パルスｄを停止してＡＦＣを“非制御”状態とし、ＡＦＣ電圧ｇを一定として電圧制御発振器５３の周波数制御は行わずに、周波数検波回路５０から出力されるドップラー周波数ｆｂに対する周波数検波電圧ａを検知エリア２０の電界変動に直線的に追従して変動させることにより、検知エリア２０への侵入者を確実に検知して侵入警報を出力することができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…送信部、１１…高周波発振器、１２…高周波増幅器、１３…２分配器、１４…高周波増幅器、２０…検知エリア、２１…送信アンテナ、２２…対象物、２３…受信アンテナ、３０…受信部、４０…周波数変換回路、４１…低雑音増幅器、４２…混合器、４３…中間周波増幅器、４３ａ、４３ｃ…増幅器、４３ｂ…バンドパスフィルタ、４４…ローカル発振器、５４４…積分回路、５０…周波数検波回路、５１…周波数検波部、５１１…混合器、５１２…周波数検波器、５１３…移相器、５２…直流増幅器、５３…電圧制御発振器、５４…ＡＦＣ電圧生成回路、５４０…基準電圧源、５４１…パルス発生器、５４２…比較器、５４３…アナログスイッチ、５４４…積分回路、５４５…直流増幅器、６０…警報出力回路、６１…反転直流増幅器、６２…比較器、６３…リレー回路、６４…リレー接点、７１…監視ライン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警備システムに用いられる、侵入者を検知する侵入監視装置に関し、特にマイクロ波帯の無線電波を利用した反射型侵入監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、デパ−トや工場等では、夜間の強盗や侵入者の警備に多数の警備員を配置する代わりに、無人の複数の出入口、門、フェンスなど侵入される恐れのある個所に侵入監視装置を配置し、該侵入監視装置からの侵入警報を監視する警備システムが種々実用化されている。
【０００３】
上述のような警備システムに用いられる侵入監視装置の一つとして、検知エリアに対してマイクロ波帯の電波を常時送出し、検知エリアに侵入した人や車両等の反射波を受信することにより、該反射波周波数の乱れを検出して侵入警報を送出するようにした反射型ドップラーセンサによる侵入監視装置がある。
【０００４】
従来のマイクロ波を使用した反射型ドップラーセンサによる侵入監視装置は、侵入者を検知した場合に発生させるビート信号周波数が直流〜数ｋＨｚと非常に低く、このため自然界に存在する外来ノイズや電子機器から発生するスイッチングノイズが多数重畳している約２ＭＨｚの周波数帯域内に埋もれて検出することが困難であった。マイクロ波を使用した侵入者監視に関する技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のマイクロ波を使用した反射型ドップラーセンサによる侵入監視装置は、上記したように検知する周波数が低く、自然界に存在するノイズや電子機器から発生するスイッチングノイズ等の区別が困難である等の問題があった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、自然界に存在するノイズや電子機器から発生するスイッチングノイズ等の影響を受けることなく、侵入者を確実に検知することができる反射型侵入監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る反射型侵入監視装置は、マイクロ波を発生して送信する送信部と、該送信部からの信号を検知エリアへ送出する送信アンテナ部と、前記検知エリアにおける対象物からの反射波を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部により受信された反射波信号をドップラー信号を含む中間周波信号に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部により変換された中間周波信号を周波数検波し、前記ドップラー信号に対する周波数検波電圧を出力する周波数検波部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて侵入警報を出力する出力部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて前記周波数変換部の周波数制御を行う周波数制御手段とを具備し、前記周波数制御手段は、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えない範囲では前記周波数変換部の周波数制御を行い、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えると前記周波数変換部の周波数制御を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信部は受信アンテナで受信した検知エリアからの反射波信号を中間周波数帯の信号に変換して侵入者の有無を検知することにより、電子機器から発生するスイッチングノイズや自然界に存在するノイズなど低い周波数帯で発生するノイズの影響を抑制して侵入者の有無を確実に検知することができる。
【０００９】
また、周波数変換部に周波数制御手段を設け、周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えない範囲、すなわち検知エリアへの対象物の侵入を検知していない状態では周波数変換部の周波数制御を行うことにより、周辺環境ノイズによる周波数変換部の周波数変動を抑制して安定な警戒状態を維持することができる。また、ドップラー周波数が急激に変化して周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えた場合に周波数変換部の周波数制御を停止することにより、侵入者によるドップラー周波数の変化にリニアに追従した動作を確保して検知エリアへの侵入者を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る反射型侵入監視装置の回路構成を示すブロック図である。
【図２】同実施例１における周波数検波回路の詳細な回路構成図である。
【図３】同実施例１における周波数検波回路の周波数検波特性を示す図である。
【図４】同実施例１における各部の信号波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る反射型ドップラーセンサを用いた反射型侵入監視装置の回路構成を示すブロック図である。
上記反射型侵入監視装置は、図１に示すようにマイクロ波を発生する送信部１０、この送信部１０から出力されるマイクロ波を検知エリア２０へ送信する送信アンテナ２１、上記検知エリア２０における例えば人や車両等の対象物２２からの反射波を受信する受信アンテナ２３及び受信部３０を備えている。上記送信アンテナ２１は、マイクロ波を検知エリア２０へ送信し、受信アンテナ２３は検知エリア２０に侵入した対象物２２により反射してドップラーシフトされた反射波信号を受信する。このとき受信信号の周波数ｆｒと送信信号の周波数ｆｔとの差の周波数「ｆｒ−ｆｔ」がビート周波数（ドップラー周波数）ｆｂとなる。ドップラー周波数ｆｂは、数Ｈｚ〜数十ｋＨｚの周波数成分を持ち、検知エリア２０の周囲環境の影響を受けて変動する。
【００１３】
上記送信部１０は、周波数ｆｔが例えば２４．１５ＧＨｚの高周波信号を発生する高周波発振器１１、高周波増幅器１２、２分配器１３及び高周波増幅器１４により構成される。上記高周波発振器１１から出力される高周波信号は、高周波増幅器１２で増幅された後、２分配器１３で２分配される。この２分配器１３で２分配された一方の高周波信号は、高周波増幅器１４で増幅された後、送信アンテナ２１へ送られ、この送信アンテナ２１からマイクロ波ビームとして検知エリア２０へ送信される。また、上記２分配器１３で２分配された他方の高周波信号は、詳細を後述する受信部３０の周波数変換回路４０へローカル信号として送られる。
【００１４】
上記受信部３０は、周波数変換回路４０、周波数検波回路５０及び警報出力回路６０により構成される。
周波数変換回路４０は、低雑音増幅器４１、混合器４２、中間周波増幅器４３、及びローカル発振器４４により構成される。低雑音増幅器４１は、例えば３段の増幅器により構成され、受信アンテナ２３により受信された周波数ｆｒの信号を増幅して混合器４２へ出力する。この混合器４２は、２つのローカル信号入力端子を備え、一方のローカル信号入力端子にはローカル発振器４４から出力される周波数ｆloのローカル信号が入力され、他方のローカル信号入力端子には送信部１０の２分配器１３から送られてくる周波数ｆｔの信号が入力される。
【００１５】
混合器４２は、低雑音増幅器４１で増幅された受信信号（周波数ｆｒ）と２つのローカル信号（周波数ｆlo、ｆｔ）とを混合し、ドップラー信号（周波数ｆｂ）を含む「ｆif±ｆｂ」の中間周波信号に変換する。上記中間周波数ｆifは、電子機器から発生するスイッチングノイズや自然界に存在する周辺環境ノイズ等が多数重畳している約２ＭＨｚの帯域より高い周波数、例えば１４ＭＨｚに設定される。この場合、高周波発振器１１の発振周波数ｆｔを２４．１５ＧＨｚとすると、ローカル発振器４４の発振周波数ｆloは、
ｆlo＝２４．１５ＧＨｚ−１４ＭＨｚ
に設定する。
【００１６】
上記混合器４２から出力される中間周波信号は、中間周波増幅器４３に入力される。中間周波増幅器４３は、２つの増幅器４３ａ、４３ｃ間にｆif±ｆｂの中間周波信号を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４３ｂを設けた構成となっており、混合器４２から出力される中間周波信号を増幅して周波数検波回路５０へ出力する。
【００１７】
周波数検波回路５０は、周波数検波部５１、該周波数検波部５１で周波数検波された信号を増幅する直流増幅器５２、電圧制御発振器５３、電圧制御発振器５３の発振周波数を制御するためのＡＦＣ（自動周波数制御）電圧を生成するＡＦＣ電圧生成回路５４により構成される。上記ＡＦＣ電圧生成回路５４は、直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａ及び警報出力回路６０からフィードバックされる信号に基づいてＡＦＣ電圧ｇを生成し、電圧制御発振器５３の発振周波数を制御する。
【００１８】
上記周波数検波回路５０は、詳細を後述するようにＰＬＬを用いた周波数検波回路であり、周波数検波部５１において、周波数変換回路４０の出力信号と電圧制御発振器５３から出力されるローカル信号を混合して例えば４５５ｋＨｚの第２中間周波信号ＩＦ２を生成し、この第２中間周波信号ＩＦ２を周波数検波して検波電圧を作成し、直流増幅器５２により所要電圧まで増幅し、周波数検波電圧ａとして出力する。
【００１９】
警報出力回路６０は、反転直流増幅器６１、比較器６２、リレー回路６３、リレー接点６４により構成される。反転直流増幅器６１は、周波数検波回路５０の直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａを反転増幅し、周波数検波電圧ｂとして比較器６２の（＋）端子に入力すると共に周波数検波回路５０のＡＦＣ電圧生成回路５４にフィードバックする。上記比較器６２の（−）端子には、検知基準電圧Ｅ０が与えられる。比較器６２は、（＋）端子に入力される検波電圧ｂと（−）端子に入力される検知基準電圧Ｅ０と比較し、検知エリア２０への人や車両等の侵入者の有無に応じて変化する検波電圧ｂの変化に対応した比較結果をリレー回路６３へ出力する。リレー回路６３は、比較器６２の出力に従ってリレー接点６４を切替え、監視ライン７１に送出する侵入警報出力をオン／オフする。
【００２０】
次に、上記周波数検波回路５０の詳細について図２を参照して説明する。周波数検波回路５０の周波数検波部５１は、周波数変換部を構成する混合器５１１、周波数検波器５１２、−１８０°の移相器５１３からなり、混合器５１１の一方の入力端子に周波数変換回路４０から出力される「ｆif±ｆｂ」の信号が入力され、他方の入力端子に電圧制御発振器５３の出力信号がローカル信号として入力される。この電圧制御発振器５３は、「ｆif−４５５ｋＨｚ」のローカル信号を発生するもので、ＡＦＣ電圧生成回路５４から与えられるＡＦＣ電圧ｇによって発振周波数が制御される。上記電圧制御発振器５３は、通常は中間周波数ｆifに同期している。
【００２１】
上記混合器５１１は、周波数変換回路４０から出力される「ｆif±ｆｂ」の中間周波信号と電圧制御発振器５３から与えられる周波数「ｆif−４５５ｋＨｚ」のローカル信号（Ｌｏ）とを混合し、第２中間周波信号ＩＦ２「４５５ｋＨｚ±ｆｂ」に変換する。上記混合器５１１から出力される第２中間周波信号ＩＦ２は、周波数検波器５１２に入力されると共に移相器５１３を介して周波数検波器５１２に入力される。
【００２２】
また、ＡＦＣ電圧生成回路５４は、基準電圧Ｅ１を出力する基準電圧源５４０、パルス発生器５４１、比較器５４２、アナログスイッチ５４３、積分回路５４４及び直流増幅器５４５からなり、直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａがアナログスイッチ５４３を介して積分回路５４４に入力され、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１で増幅された周波数検波電圧ｂが比較器５４２の（＋）端子に入力される。この比較器５４２の（−）端子にはパルス発生器５４１で発生したパルス信号が基準電圧源５４０から与えられる基準電圧Ｅ１に重畳して入力される。上記パルス発生器５４１で発生するパルス信号の周波数は、例えば１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で設定される。このパルス発生器５４１で発生するパルス信号の周波数・デューティサイクルと積分回路５４４の時定数は互いに相関があり、検知速度に対応して決められる。通常時、ＡＦＣ電圧生成回路５４によるＡＦＣは“制御”状態となっており、積分回路５４４の時定数は、比較器５４２から出力される短期間のＡＦＣ制御パルスｄの繰り返し周期と等しくなる。
【００２３】
上記比較器５４２から出力されるＡＦＣ制御パルスｄは、アナログスイッチ５４３の制御端子に入力され、アナログスイッチ５４３をオン／オフ制御する。積分回路５４４は、抵抗Ｒ及びコンデンサＣからなり、直流増幅器５２からアナログスイッチ５４３を介して入力される検波電圧ａを積分する。積分回路５４４で積分された信号は、直流増幅器５４５で増幅され、ＡＦＣ電圧ｇとして電圧制御発振器５３の制御端子に入力される。
【００２４】
次に、上記のように構成された反射型侵入監視装置の動作を説明する。
送信部１０は、高周波発振器１１で発生した周波数ｆｔ例えば２４．１５ＧＨｚの高周波信号を高周波増幅器１２で増幅し、２分配器１３で２分配した一方の信号を高周波増幅器１４で増幅した後、送信アンテナ２１へ出力し、この送信アンテナ２１から周波数ｆｔのマイクロ波を検知エリア２０へ送信する。
【００２５】
検知エリア２０に侵入者がいない通常状態では、反射波によるドップラー周波数偏移は、周囲環境変動による緩やかなものである。検知エリア２０に対象物２２が侵入した場合には、対象物２２からの反射波によるドップラー周波数偏移が急激で且つ大きくなる。
【００２６】
上記検知エリア２０において生じる対象物２２からの反射波は、受信アンテナ２３で受信され、受信部３０へ送られて周波数変換回路４０に入力される。周波数変換回路４０に入力された反射波は、低雑音増幅器４１で増幅された後、混合器４２に入力される。混合器４２は、低雑音増幅器４１で増幅された受信信号（ｆｒ）とローカル発振器４４からのローカル信号（ｆlo）及び送信部１０の２分配器１３から送られてくるローカル信号（ｆｔ）とを混合し、例えば１４ＭＨｚの中間周波信号（ｆif）に変換する。この場合、混合器４２は、受信信号（ｆｒ）とローカル信号（ｆlo）との混合によりｆmix１を得ると共に、受信信号（ｆｒ）とローカル信号（ｆｔ）との混合によりｆmix２を得、下式に示す
ｆｒ−ｆlo＝ｆmix１
ｆｒ−ｆｔ＝ｆmix２
ｆmix１±ｆmix２＝ｆif
の処理により、中間周波信号（ｆif）を得ている。
【００２７】
上記混合器４２から出力される中間周波信号は、中間周波増幅器４３で増幅され、中間周波信号「ｆif±ｆｂ」として取り出され、周波数検波回路５０へ送られる。
上記周波数検波回路５０は、上記中間周波信号「ｆif±ｆｂ」を電圧制御発振器５３で生成したローカル信号「ｆif−４５５ｋＨｚ」と混合し、４５５ｋＨｚの第２中間周波信号ＩＦ２に変換して周波数検波し、その検波電圧を直流増幅器５２で増幅して周波数検波電圧ａとして警報出力回路６０へ出力する。
【００２８】
警報出力回路６０は、周波数検波回路５０から出力される周波数検波電圧ａを反転増幅して周波数検波電圧ｂとし、周波数検波回路５０のＡＦＣ電圧生成回路５４へ制御信号として出力すると共に、比較器６２にて検知基準電圧Ｅ０と比較し、その比較結果をリレー回路６３へ出力してリレー接点６４を切替え、監視ライン７１に送出する侵入警報出力をオン／オフする。
【００２９】
上記周波数検波回路５０のＡＦＣ電圧生成回路５４は、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１から出力されるに周波数検波電圧ｂよって動作が制御されるもので、検知エリア２０に侵入者がいない通常状態では、直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａに対応したＡＦＣ電圧ｇを出力して電圧制御発振器５３の発振周波数を制御し、混合器５１１から出力される第２中間周波信号ＩＦ２が常に４５５ｋＨｚに保たれるように制御する。また、ＡＦＣ電圧生成回路５４は、検知エリア２０に対象物２２が侵入した場合には、アナログスイッチ５４３をオフしてＡＦＣ電圧ｇを一定値、すなわち反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂが最も大きく変化するような値に固定し、電圧制御発振器５３の周波数制御は行わない。
【００３０】
図３は周波数検波部５１の周波数検波特性であり、横軸に周波数（ｋＨｚ）をとり、縦軸に検波電圧（Ｖ）をとって示した。図中、実線で示す特性Ａが周波数検波器５１２の周波数検波特性である。通常時、すなわち検知エリア２０に対象物２２が侵入していない状態では、混合器５１１から４５５ｋＨｚの信号が出力されて周波数検波器５１２に入力され、該周波数検波器５１２からＶ０の電圧が出力されている。対象物２２が検知エリア２０を通過すると、ドップラー周波数ｆｂによって混合器５１１から「４５５ｋＨｚ±ｆｂ」の信号、すなわち「４５５ｋＨｚ±ΔＦ」が出力される。対象物２２が検知エリア２０に侵入した際、ドップラー周波数ｆｂが高い方向に変化し、混合器５１１から出力される第２中間周波信号ＩＦ２が「４５５ｋＨｚ＋ΔＦ」になったとすると、周波数検波器５１２から出力される検波電圧は、図３における一点鎖線の囲みＢ内の破線Ｃ１に示すように周波数検波特性に応じてＶ０電圧からＶ１電圧に上昇する。
【００３１】
そして、検知エリア２０に侵入した対象物２２が検知エリア２０から抜けるときは、ドップラー周波数ｆｂが低い方向に変化し、周波数検波器５１２から出力される検波電圧は、一点鎖線の囲みＢ内の破線Ｃ２に示すように上記Ｖ１電圧から順次低下する。この実施例１では、周波数検波器５１２から出力される検波電圧は、上記Ｖ０〜Ｖ１間の電圧変化を対象物２２の侵入検出に使用する。
【００３２】
図４は、警報出力回路６０の比較器６２及び図２に詳細を示すＡＦＣ電圧生成回路５４の各部の信号波形図である。
図４（ａ）は反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂと比較器５４２の（−）端子に入力される基準信号ｃとの関係を示している。比較器５４２に入力する基準信号ｃは、基準電圧（直流電圧）Ｅ１にパルス発生器５４１から出力されるパルス信号を重畳させた信号であり、該パルスの下限値をしきい値とするものである。
【００３３】
図４（ｂ）は警報出力回路６０の比較器６２の出力波形、同図（ｃ）は比較器５４２から出力されるＡＦＣ制御パルスｄの波形を示している。
検知エリア２０への侵入者がない通常時のＡＦＣ制御パルスｄは、比較器５４２で周波数検波電圧ｂと基準信号ｃのしきい値と比較されて図４（ｃ）に示すような信号波形となる。このＡＦＣ制御パルスｄはアナログスイッチ５４３の制御信号であり、アナログスイッチ５４３はＡＦＣ制御パルスｄに従ってオン／オフを繰り返す。その結果、アナログスイッチ５４３を介して出力される周波数検波電圧ａはパルス状となって積分回路５４４に入力され、直流増幅器５４５で増幅され、周波数検波電圧ａの変動分に従ってＡＦＣ電圧ｇが出力される。従って、パルス周期が一定であれば、周波数検波電圧ａの増減によってＡＦＣ電圧ｇも増減し、電圧制御発振器５３の周波数調整が行われる。
【００３４】
図４（ｄ）はＡＦＣ電圧生成回路５４で生成されたＡＦＣ電圧ｇの波形を示している。
検知エリア２０に対象物２２が入ると、侵入者によるドップラー周波数ｆｂが発生し、周波数検波回路５０から出力される周波数検波電圧ａが大きくなり、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂの電圧が図４（ａ）に示すように急激に低下する。
【００３５】
そして、比較器５４２への入力である周波数検波電圧ｂの電圧が、比較器５４２の下限しきい値より低い電圧となった時、ＡＦＣ制御パルスｄも一定値“Ｌｏｗ”となってパルスは消滅しアナログスイッチ５４３はオフとなる。この結果、ＡＦＣが“非制御”状態になり、積分回路５４４のコンデンサＣに充電された電圧が保持されて一定電圧となり、直流増幅器５４５から出力されるＡＦＣ電圧ｇも周波数検波電圧ｂの電圧が最も大きく変化するような所定値に固定され、電圧制御発振器５３の周波数制御は行われない。上記ＡＦＣが“非制御”の状態は、反転直流増幅器６１から比較器５４２の（＋）端子に入力された周波数検波電圧ｂが比較器５４２の（−）端子に与えられている基準信号ｃ（しきい値）下回っている時刻ｔ１〜ｔ２間において継続される。
【００３６】
上記のようにＡＦＣ電圧生成回路５４におけるＡＦＣ“非制御”によって周波数制御が行われなくなった受信部３０は、検知エリア２０における反射波の周波数の変動に直接追従して周波数検波電圧ｂが変化するようになる。従って、侵入者による急激な受信入力の変化が警報出力回路６０の比較器６２に入力されることになり、確実に侵入警報を行うことができる。
【００３７】
上記警報出力回路６０の比較器６２は、反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂと検知基準電圧Ｅ０と比較し、図４（ｂ）に示すように周波数検波電圧ｂが検知基準電圧Ｅ０より低くなると出力が“Ｌｏｗ”レベルとなり、リレー回路６３によりリレー接点６４が切替えられて監視ライン７１から侵入警報が出力される。
【００３８】
また、侵入者が検知エリア２０に極めてゆっくり入った場合でも、侵入者によって生じる反射波は、周囲環境変動などに比べ急激な周波数の変動を引き起こすので、反転直流増幅器６１からＡＦＣ電圧生成回路５４の比較器５４２へ入力される周波数検波電圧ｂの変化も周囲環境変動に比べ急激である。更に、侵入者に起因する反射波の周波数変動は、周囲環境変動によるものと比べて大きく周波数検波電圧ｂの電圧も急激に低くなる。このため、侵入者“あり”の時は、周波数検波電圧ｂの電圧変動がパルス発生器５４１が発生するパルス周期より早い急激な変動となるので、比較器５４２から出力されるＡＦＣ制御パルスｄは図４（ｃ）に示すように“Ｌｏｗ”レベルを維持し、周波数検波電圧ａが積分回路５４４に出力されず、周波数制御も行われなくなる。
【００３９】
一方、ゆっくりした周囲環境変動の場合は、警報出力回路６０の反転直流増幅器６１から出力される周波数検波電圧ｂが、ＡＦＣ電圧生成回路５４のパルス発生器５４１が発生するパルス周期より遅い変動で、該変動による電圧変化がパルスの下限電圧値を下回ることがないため、周波数検波回路５０の直流増幅器５２から出力される周波数検波電圧ａが、そのままＡＦＣ制御パルスｄに従って積分回路５４４に送出され、電圧制御発振器５３の周波数制御が行われる。例え雨滴の大きい豪雨、あるいは吹雪などの急激な周囲環境変動が起こったとしても、これらに起因した検知エリア２０における反射波の周波数の変動は一過性であるから、極めて一時的に周波数制御が行われなくなっても、周波数検波電圧ｂが比較器６２の検知基準電圧Ｅ０を下回るまでは周波数制御が行われるので、誤って侵入警報が出力されることはない。
【００４０】
上記実施例で示したように受信部３０に周波数変換回路４０を設け、受信アンテナ２３で受信した検知エリア２０からの反射波を電子機器から発生するスイッチングノイズや外来ノイズが多数重畳している約２ＭＨｚの帯域よりも高い周波数帯域に変換して侵入者の有無を検知することにより、電子機器から発生するスイッチングノイズや自然界に存在する周辺環境ノイズなど低い周波数帯で発生するノイズの影響を抑制して侵入者の有無を確実に検知することができる。
【００４１】
また、周波数検波回路５０にＡＦＣ電圧生成回路５４を設け、周囲温度や周辺環境の変動による侵入監視装置の周波数温度変化、検知エリア２０の降雪、降雨、霧などによる極めて緩やかな周波数変動等も含めた検知エリア２０への侵入者“なし”に対応したドップラー周波数ｆｂの変動に対しては、ＡＦＣ電圧生成回路５４によって生成したＡＦＣ電圧ｇにより電圧制御発振器５３の発振周波数を可変制御してＡＦＣを“制御”状態とすることにより、周波数変換部である混合器５１１を中間周波信号（ｆif）に同期させることができ、周辺環境ノイズ等による周波数変動を抑制して安定な警戒状態を維持することができる。
【００４２】
また、侵入者によるマイクロ波ビームの反射・吸収等急激な周波数の変動も含めた検知エリア２０への侵入者“あり”に対応したドップラー周波数ｆｂの変動に対しては、ＡＦＣ制御パルスｄを停止してＡＦＣを“非制御”状態とし、ＡＦＣ電圧ｇを一定として電圧制御発振器５３の周波数制御は行わずに、周波数検波回路５０から出力されるドップラー周波数ｆｂに対する周波数検波電圧ａを検知エリア２０の電界変動に直線的に追従して変動させることにより、検知エリア２０への侵入者を確実に検知して侵入警報を出力することができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１０…送信部、１１…高周波発振器、１２…高周波増幅器、１３…２分配器、１４…高周波増幅器、２０…検知エリア、２１…送信アンテナ、２２…対象物、２３…受信アンテナ、３０…受信部、４０…周波数変換回路、４１…低雑音増幅器、４２…混合器、４３…中間周波増幅器、４３ａ、４３ｃ…増幅器、４３ｂ…バンドパスフィルタ、４４…ローカル発振器、５４４…積分回路、５０…周波数検波回路、５１…周波数検波部、５１１…混合器、５１２…周波数検波器、５１３…移相器、５２…直流増幅器、５３…電圧制御発振器、５４…ＡＦＣ電圧生成回路、５４０…基準電圧源、５４１…パルス発生器、５４２…比較器、５４３…アナログスイッチ、５４４…積分回路、５４５…直流増幅器、６０…警報出力回路、６１…反転直流増幅器、６２…比較器、６３…リレー回路、６４…リレー接点、７１…監視ライン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を発生して送信する送信部と、該送信部からの信号を検知エリアへ送出する送信アンテナ部と、前記検知エリアにおける対象物からの反射波を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部により受信された反射波信号をドップラー信号を含む中間周波信号に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部により変換された中間周波信号を周波数検波し、前記ドップラー信号に対する周波数検波電圧を出力する周波数検波部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて侵入警報を出力する出力部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて前記周波数変換部の周波数制御を行う周波数制御手段とを具備し、
前記周波数制御手段は、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えない範囲では前記周波数変換部の周波数制御を行い、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えると前記周波数変換部の周波数制御を停止することを特徴とする反射型侵入監視装置。
【請求項１】
マイクロ波を発生して送信する送信部と、該送信部からの信号を検知エリアへ送出する送信アンテナ部と、前記検知エリアにおける対象物からの反射波を受信する受信アンテナ部と、前記受信アンテナ部により受信された反射波信号をドップラー信号を含む中間周波信号に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部により変換された中間周波信号を周波数検波し、前記ドップラー信号に対する周波数検波電圧を出力する周波数検波部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて侵入警報を出力する出力部と、前記周波数検波部から出力される周波数検波電圧に基づいて前記周波数変換部の周波数制御を行う周波数制御手段とを具備し、
前記周波数制御手段は、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えない範囲では前記周波数変換部の周波数制御を行い、前記周波数検波電圧が予め設定したしきい値を超えると前記周波数変換部の周波数制御を停止することを特徴とする反射型侵入監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１８０７１８（Ｐ２０１１−１８０７１８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２６４８（Ｐ２０１０−４２６４８）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００１６６６５０）株式会社日立国際電気エンジニアリング (100)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００１６６６５０）株式会社日立国際電気エンジニアリング (100)
【Ｆターム（参考）】
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