電波式距離計の開発香川高等専門学校通信ネットワーク工学科谷口浩平指導教員真鍋克也研究の背景 ◆ 本研究ではマイクロ波を用いて距離，変位を検出するための装置の開発を行なっている ◆ 測定距離が短い ◆ 距離測定値にばらつきが生じる研究の目的 ◆ 距離測定の正確性の向上 ◆ 安定性を上げ実用性の向上距離計測装置の構成図 Measuring Computer Frequency Counter power supply 1/10 Prescaler Polarization Tx.Horrn converter Antenna Vt Directional Coupler VCO Splitter E1 GL220 Data Logger MagicT Crystal Mount Vo E1+E2 Terminator E2 Amp Rx.Horrn Antenna D[m] 図1 距離計測装置の構成図 Reflector 装置の紹介１図2 GDP2303S パワーサプライ ◆ 最小電圧分解能 1[mV] ◆ VCO に入力する VT 電圧の制御図3 GL220 Data Logger ◆ クリスタルマウント出力電圧 ◆ VT 電圧装置の紹介２電圧制御発振器 VCO ◆ 入力する VT 電圧により発振周波数が変化図4 53220A Frequency Counter ◆ 測定可能最大周波数 15GHz 距離測定の原理 V A2+B2+2AB A2+B2 ∆f D f 図6 図5 距離スペクトルクリスタルマウント出力電圧周波数差 ∆f ，周波数 f ，波長 λ とすると距離 D は， c D= 2∆f となり距離を求めることができる。偏波変換板 ◆ 直線偏波円偏波の相互変換が可能作成理由 ◆ 対象物からの反射と他の反射の判別 ◆ 測定距離の向上原理 ◆ 金属板に垂直な成分を持つ電界と平行な成分を持つ電界とでは位相速度が異なることを利用している。 ◆ 電界の位相差が位相差が π 2 π 2 となる場合、円偏波となる。になるように D[cm] を設定 D[cm] E1 E1 E2 E2 図7 変換板原理図図8 変換板構造図偏波変換板特性測定ベクトルネットワークアナライザを使用 1/4 波長板は右旋円偏波を受信する角度へ傾けている VNA Port1 Port2 S21 Adapter λ/4 plate S12 Tx.Pyramidal Horn Antenna Polarization converter 図9 Rx.conical Horn Antenna 特性測定構成図 Adapter 偏波変換板 S パラメータ特性表1 直線偏波から円偏波への変換時 S パラメータ周波数 (GHz) A(dB) S21 B(dB) S21 C(dB) S21 9.5 -29.63 -25.91 -42.75 10.0 -29.90 -25.90 -42.27 表2 円偏波から直線偏波への変換時 S パラメータ周波数 (GHz) A(dB) S12 B(dB) S12 C(dB) S12 9.5 -30.57 -26.56 -42.62 *A:変換板無し B:変換板有り (右回り） C:変換板有り（左回り）まとめ ◆ 偏波変換板の理解，作成 ◆ 偏波変換板の特性を測定し，効果の検証 ◦ 右旋円偏波になるように変換板を設置した場合基準（変換板無し）より約 +3∼4(dB) ◦ 左旋円偏波になるように変換板を設置した場合基準（変換板無し）より約-13∼-12(dB) 今後の課題 ◆ 偏波変換板を用いた距離測定を実際に行い，誤差の修正 ◆ 距離計内部の伝搬路の距離の調査