特開 2024-111566 送受信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111566

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】送受信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/40 20150101AFI20240809BHJP

【ＦＩ】

H04B1/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016150

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】照元 幸次

【テーマコード（参考）】

5K011

【Ｆターム（参考）】

5K011BA04

5K011DA02

5K011DA12

5K011DA27

5K011KA04

(57)【要約】

【課題】回路規模を抑制しつつ、受信側でＳＮ比の高い信号を得ることができる送受信装置を提供する。
【解決手段】送受信装置（１０１）は、変調信号（Ｔｘ）を生成するように構成される変調信号生成部（９Ａ）と、前記変調信号によって駆動されるように構成される送信部（１）と、前記送信部から送信される送信信号（Ｗｔ）を受信するように構成される受信部（２）と、前記受信部から出力される受信信号（Ｒｘ）が入力されるように構成され、水晶振動子を有する水晶フィルタ（５）と、を備え、前記変調信号は、前記水晶フィルタの共振周波数（ｆｒ）よりも高い所定の第１周波数（ｆ１）と前記共振周波数よりも低い所定の第２周波数（ｆ２）との間を変化するスイープ信号である。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

変調信号を生成するように構成される変調信号生成部と、
前記変調信号によって駆動されるように構成される送信部と、
前記送信部から送信される送信信号を受信するように構成される受信部と、
前記受信部から出力される受信信号が入力されるように構成され、水晶振動子を有する水晶フィルタと、
を備え、
前記変調信号は、前記水晶フィルタの共振周波数よりも高い所定の第１周波数と前記共振周波数よりも低い所定の第２周波数との間を変化するスイープ信号である、送受信装置。

【請求項2】

前記第１周波数と前記第２周波数との間の中心周波数は、前記共振周波数である、請求項１に記載の送受信装置。

【請求項3】

前記変調信号は、サイン波の信号、または矩形波の信号である、請求項１に記載の送受信装置。

【請求項4】

前記水晶フィルタの出力に基づく信号を周波数解析するように構成される周波数解析部をさらに備え、
前記周波数解析部により得られる前記変調信号の周波数のパワースペクトル値を信号強度として扱う、請求項１に記載の送受信装置。

【請求項5】

所定のスイープ範囲の前記変調信号を用いて送受信を行った場合に前記周波数解析部により得られたパワースペクトル値がピークとなる周波数に基づき、前記スイープ範囲における中心周波数からのずれを検出し、検出された前記ずれに基づいて前記中心周波数を調整するように構成される周波数調整部をさらに備え、
前記変調信号生成部は、調整された前記中心周波数で前記スイープ範囲よりも狭めた範囲での前記変調信号を生成する、請求項４に記載の送受信装置。

【請求項6】

前記スイープ範囲よりも狭めた範囲での前記変調信号は、固定周波数の信号である、請求項５に記載の送受信装置。

【請求項7】

前記変調信号生成部は、前記変調信号をオンオフさせるように構成される、請求項１に記載の送受信装置。

【請求項8】

前記水晶フィルタの出力に基づく信号を周波数解析するように構成される周波数解析部と、差分取得部と、をさらに備え、
前記変調信号のオン部に相当する前記受信信号の部分について前記周波数解析部により周波数解析して第１周波数解析結果が得られ、
前記変調信号のオフ部に相当する前記受信信号の部分について前記周波数解析部により周波数解析して第２周波数解析結果が得られ、
前記差分取得部は、前記第１周波数解析結果による前記変調信号の周波数のパワースペクトル値と、前記第２周波数解析結果による前記変調信号の周波数のパワースペクトル値と、の差分を信号強度として取得する、請求項７に記載の送受信装置。

【請求項9】

前記水晶フィルタの出力に基づく信号に基づいて包絡線を検波するように構成される包絡線検波回路をさらに備え、前記包絡線に基づいて信号強度が得られる、請求項１に記載の送受信装置。

【請求項10】

差分取得部をさらに備え、
記変調信号生成部は、前記変調信号をオンオフさせるように構成され、
前記差分取得部は、前記変調信号のオン部に対応する前記受信信号の部分について前記包絡線検波回路により得られる第１包絡線と、前記変調信号のオフ部に対応する前記受信信号の部分について前記包絡線検波回路により得られる第２包絡線との差分を取得する、請求項９に記載の送受信装置。

【請求項11】

前記送信部および前記受信部は、それぞれ共鳴トンネルダイオードを有し、
前記変調信号において、下限電圧はテラヘルツ波が発信しない電圧、上限電圧はテラヘルツ波が発信する電圧に設定される、請求項１に記載の送受信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、送受信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、周波数が０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚであるテラヘルツ帯と呼ばれる周波数領域の電磁波を利用して大容量通信、情報処理、あるいはイメージング、計測などを行う試みが行われている。この周波数領域は、光と電波との両方の特性を兼ね備えており、この周波数帯で動作するデバイスが実現されれば、上述したイメージング、大容量通信・情報処理のほか、物性、天文、生物などのさまざまな分野における計測など、多くの用途に利用されうる。

【0003】

テラヘルツ帯の周波数の電磁波を発生または受信する素子としては、例えばＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード）と微細スロットアンテナを集積する構造のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１１１５４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、上記のＲＴＤなどを利用した送受信装置において、回路規模を抑制しつつ、受信側でＳＮ比の高い信号を得ることが要求されている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

例えば、本開示に係る送受信装置は、
変調信号を生成するように構成される変調信号生成部と、
前記変調信号によって駆動されるように構成される送信部と、
前記送信部から送信される送信信号を受信するように構成される受信部と、
前記受信部から出力される受信信号が入力されるように構成され、水晶振動子を有する水晶フィルタと、
を備え、
前記変調信号は、前記水晶フィルタの共振周波数よりも高い所定の第１周波数と前記共振周波数よりも低い所定の第２周波数との間を変化するスイープ信号である構成としている。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る送受信装置によれば、回路規模を抑制しつつ、受信側でＳＮ比の高い信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、比較例に係る送受信装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、１／ｆノイズを説明するための図である。

【図3】図３は、変調信号の一例を示す図である。

【図4】図４は、バイアスティー回路の構成例を示す図である。

【図5】図５は、バンドパスフィルタの特例の一例を示す図である。

【図6】図６は、本開示の第１実施形態に係る送受信装置の構成を示す図である。

【図7】図７は、水晶フィルタの特性の一例を示す図である。

【図8】図８は、変調信号の周波数変動の一例を示す図である。

【図9】図９は、比較例と本開示の実施形態における受信側の信号の波形例を示す図である。

【図10】図１０は、本開示の実施形態における効果を説明するための図である。

【図11】図１１は、本開示の第２実施形態に係る送受信装置の構成例を示す図である。

【図12】図１２は、本開示の第３実施形態に係る送受信装置の構成例を示す図である。

【図13】図１３は、本開示の第３実施形態における変調信号および受信信号の概略的な波形例を示す図である。

【図14】図１４は、本開示の第４実施形態に係る送受信装置の構成例を示す図である。

【図15】図１５は、包絡線検波回路の構成例を示す図である。

【図16】図１６は、包絡線検波の一例を示す図である。

【図17】図１７は、本開示の第４実施形態に係る送受信装置の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。

【0010】

＜１．比較例＞
ここでは、本開示の実施形態について説明する前に、比較例について説明する。比較例を説明することで、課題がより明らかになる。

【0011】

図１は、比較例に係る送受信装置３０の構成を示す図である。図１に示す送受信装置３０は、送信側において送信部２１を備え、受信側において受信部２２、バイアスティー回路２３、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２４、アンプ２５、およびＭＰＵ（マイクロプロセッサ）２６を備える。なお、送受信装置３０は、例えば、送信部２１から出力された送信信号Ｗｔが対象物で反射して受信部２２により受信される反射型の構成としてもよいし、送信部２１から出力された送信信号Ｗｔが対象物を透過して受信部２２により受信される透過型の構成としてもよい。

【0012】

送信部２１は、ＲＴＤおよび微細スロットアンテナを基板上に形成したチップをパッケージ化したものである。上記ＲＴＤに変調信号Ｔｘが印加される。変調信号Ｔｘは、サイン波の信号または矩形波の信号であり、図２に示すような１／ｆノイズを考慮して変調信号Ｔｘの周波数（変調周波数）は、例えば１ＭＨｚと比較的高めに設定される。

【0013】

また、図３に示すように、変調信号Ｔｘでは、バイアス電圧Ｖ０を中心として下限電圧Ｖ１はテラヘルツ波が発信しない電圧、上限電圧Ｖ２はテラヘルツ波が発信する電圧に設定される。変調信号Ｔｘの印加によって送信部２１はオンオフ駆動され、送信部２１からテラヘルツ帯の送信信号（送信波）Ｗｔが出力される。

【0014】

受信部２２は、送信部２１と同様、ＲＴＤおよび微細スロットアンテナを基板上に形成したチップをパッケージ化したものである。送信信号Ｗｔは、上記微細スロットアンテナにより受波される。受信部２２とＢＰＦ２４の間には、バイアスティー回路２３が接続される。バイアスティー回路２３は、図４に示すように、インダクタＬとコンデンサＣとを有する。直流電圧ＶｃｃがインダクタＬを介して受信部２２におけるＲＴＤに供給される。受信部２２から出力される交流信号は、コンデンサＣを通過して受信信号ＲｘとしてＢＰＦ２４へ出力される。コンデンサＣは、直流電圧Ｖｃｃをカットする。

【0015】

ＢＰＦ２４は、例えば図５に示す周波数ｆとゲインＧの関係であるフィルタ特性を有し、特定の周波数帯域の信号を通過させるフィルタであり、変調信号Ｔｘの周波数の信号を通過させ、ノイズを除去する。ＢＰＦ２４は、ＬＣＲあるいはオペアンプなどで構成されたアナログ回路である。

【0016】

ＢＰＦ２４を通過した信号はアンプ２５で増幅され、ＭＰＵ２６に出力される。ＭＰＵ２６は、アンプ２５からの出力をＡＤ変換するＡＤＣ（ＡＤコンバータ）２６Ａと、ＡＤ変換後の信号に対してＦＦＴなどの周波数解析を行う周波数解析部２６Ｂと、を有する。周波数解析部２６により得られる変調信号Ｔｘの周波数でのパワースペクトル値が受信側での信号強度（センサ感度信号の強度）として扱われる。

【0017】

しかしながら、このような比較例の構成では、次のような課題が生じる。まず、受信側での信号のＳＮ比を向上させるために、ＢＰＦ２４において信号を通過させる周波数帯域を狭めた急峻な特性を得るには、ＢＰＦ２４を高次数のフィルタとして構成する必要があり、部品点数が増加して回路規模が増加してしまう。また、先述したように１／ｆノイズの影響を抑えるために変調信号Ｔｘの周波数を例えば１ＭＨｚと比較的高く設定するため、ＭＰＵ２６における信号処理の負荷（消費電流、メモリ容量）が大きくなる。

【0018】

＜２．第１実施形態＞
図６は、本開示の第１実施形態に係る送受信装置１０１の構成を示す図である。送受信装置１０１は、送信側において送信部１と、受信側において受信部２、バイアスティー回路３、アンプ４、水晶フィルタ（クリスタルフィルタ）５、アンプ６、ＢＰＦ７、およびアンプ８を備える。また、送受信装置１０１は、ＭＰＵ９を備える。ＭＰＵ９は、変調信号生成部９Ａと、ＡＤＣ９Ｂと、周波数解析部９と、を有する。送受信装置１０１は、先述した比較例と同様に、例えば反射型または透過型に構成される。

【0019】

変調信号生成部９Ａは、変調信号Ｔｘを生成する。生成された変調信号Ｔｘは、送信部１に印加される。送信部１、受信部２、およびバイアスティー回路３については、先述した比較例と同様に構成される。変調信号Ｔｘは、サイン波の信号または矩形波の信号である。また、先述した比較例と同様、図３に示すように、変調信号Ｔｘでは、バイアス電圧Ｖ０を中心として下限電圧Ｖ１はテラヘルツ波が発信しない電圧、上限電圧Ｖ２はテラヘルツ波が発信する電圧に設定される。変調信号Ｔｘの印加によって送信部１はオンオフ駆動され、送信部１からテラヘルツ帯の送信信号（送信波）Ｗｔが出力される。

【0020】

先述した比較例と同様、送信信号Ｗｔが受信部２により受信され、受信部２から出力された受信信号Ｒｘがバイアスティー回路３を介してアンプ４に入力される。受信信号Ｒｘは、アンプ４で増幅されて水晶フィルタ５に入力される。

【0021】

水晶フィルタ５は、例えば単一の水晶振動子のみで構成される。水晶フィルタ５は、例えば図７に示すような周波数ｆとゲインＧとの関係であるフィルタ特性を有する。図７に示すように、水晶フィルタ５は、共振周波数ｆｒを有し、Ｑ値が高く、通過する信号の周波数帯域が狭い。これにより、水晶フィルタ５は、構成する部品点数を少なくしつつも、不要な周波数成分を除去する特性に優れる。

【0022】

水晶フィルタ５を通過した信号は、アンプ６で増幅され、ＢＰＦ７に入力される。ＢＰＦ７は、アンチエイリアスのために設けられるローパスフィルタである。ＢＰＦ７を通過した信号は、アンプ８で増幅されてＡＤＣ９Ｂに入力される。ＡＤＣ９Ｂに入力された信号は、ＡＤＣ９ＢでＡＤ変換され、周波数解析部９Ｃで周波数解析される。

【0023】

ここで、水晶フィルタ５は先述したような急峻なフィルタ特定を有するため、仮に変調信号Ｔｘの周波数を固定周波数とした場合、送信部１の周波数特性がばらついたり、温度特性による周波数シフトが発生すると、水晶フィルタ５を通過させたい信号が減衰してしまい、ＳＮ比の低下につながる。そこで、本実施形態では、変調信号生成部９Ａは、変調信号Ｔｘを周波数が変化するスイープ信号として生成する。

【0024】

図８は、変調信号Ｔｘの周波数の変化の一例を示す図である。図８の例では、１周期Ｔｆにおいて、変調信号Ｔｘの周波数は、中心周波数ｆ０から中心周波数ｆ０より高い第１周波数ｆ１に向けてリニアに変化し、その後、中心周波数ｆ０を介して中心周波数ｆ０より低い第２周波数ｆ２に向けてリニアに変化し、その後、中心周波数ｆ０に向けてリニアに変化する。中心周波数ｆ０＝水晶フィルタ５の共振周波数ｆｒとする。共振周波数ｆｒは、例えば６０ｋＨｚである。変調信号Ｔｘが例えばｆ０＝６０ｋＨｚとしてスイープ範囲６０ｋＨｚ±１％で変動する場合は、ｆ１＝６０．６ｋＨｚ、ｆ２＝５９．４ｋＨｚとなる。ｆ０＝６０ｋＨｚとして、Ｔｆは、おおよそｆ０の１／１００、例えば１ｋＨｚに相当する周期に設定される。ＭＰＵ９においては、周波数解析部９Ｃにより得られる変調信号Ｔｘの周波数のパワースペクトル値を受信側での信号強度として扱う。具体的には、例えば、ｆ０でのパワースペクトル値を信号強度として扱ってもよいし、パワースペクトル値のピークを信号強度として扱ってもよい。

【0025】

このようにすることで、本実施形態では、受信側において水晶フィルタ５を用いることで部品点数を少なくしつつも急峻なフィルタ特性を実現でき、かつ送信側での特性ばらつきが発生しても受信側でのＳＮ比を向上させることができる。また、変調信号Ｔｘの周波数を比較的に低く設定することが可能であり、ＭＰＵ９における処理負荷を抑えることができる。

【0026】

なお、中心周波数ｆ０は必ずしも共振周波数ｆｒでなくてもよく、スイープ範囲内に共振周波数ｆｒが含まれていればよい。

【0027】

ここで、図９の左方は、比較例（図１）におけるアンプ２５の出力波形の例を示しており、サイン波形が歪んでおり、変調信号Ｔｘの周波数以外の周波数成分が含まれている。一方、図９の右方は、本実施形態におけるアンプ８の出力波形の例を示しており、サイン波形のひずみが少なく、変調信号Ｔｘの周波数の成分が主体の波形が得られている。これにより、ＳＮ比が本実施形態では比較例と比べて向上している。

【0028】

また、図１０の上方には、本実施形態の構成において、変調信号Ｔｘの周波数を固定周波数とした場合の信号強度ＳＶ１およびノイズ強度ＮＶ１の所定周波数（＝水晶フィルタ５の共振周波数ｆｒ、ここでは例として６０ｋＨｚ）からの誤差との関係の一例を示している。また、図１０の上方には、本実施形態の構成において、変調信号Ｔｘをスイープ信号とした場合の信号強度ＳＶ２およびノイズ強度ＮＶ２のスイープ範囲との関係の一例を示している。なお、スイープ範囲をｆ０±α％（ｆ０＝ｆｒ、ここでは６０ｋＨｚ）とした場合、図１０の横軸は、±α％を示す。また、図１０において、信号強度は、反射型の構成において金属の対象物を配置した場合であり、ノイズ強度は、反射型の構成において対象物を配置しない、すなわち反射波がない場合である。

【0029】

さらに、図１０の下方においては、変調信号Ｔｘの周波数を固定周波数とした場合のＳＮ比ＳＮ１、変調信号Ｔｘをスイープ信号とした場合のＳＮ比ＳＮ２を示す。図１０の下方は、図１０の上方に対応する結果である。

【0030】

このように、変調信号Ｔｘの周波数を固定周波数とした場合は、水晶フィルタ５の共振周波数ｆｒから少しでもずれると信号強度が大きく減衰し、ＳＮ比が大きく低下する。これに対し、変調信号Ｔｘをスイープ信号とした場合は、スイープ範囲を広くするほど信号強度が減衰し、ＳＮ比は低下するが、ＳＮ比の低下の程度は大幅に抑えられている。

【0031】

＜３．第２実施形態＞
図１１は、本開示の第２実施形態に係る送受信装置１０２の構成を示す図である。本実施形態に係る送受信装置１０２の第１実施形態（図６）との相違点は、ＭＰＵ９の構成である。具体的には、ＭＰＵ９において、周波数調整部９Ｄを設けている。

【0032】

図１１の構成では、まず変調信号生成部９Ａがｆ０±α％のスイープ信号として変調信号Ｔｘを生成して送信部１を駆動し、受信側においてアンプ８の出力がＡＤＣ９ＢによりＡＤ変換され、周波数解析部９Ｃにより周波数解析される。ここで、周波数調整部９Ｄは、周波数解析により得られたパワースペクトル値がピークとなる周波数のｆ０からのずれを検出し、このずれに基づいてｆ０を調整する。次に、変調信号生成部９Ａは、調整されたｆ０に基づいてｆ０±β％のスイープ信号として変調信号Ｔｘを生成して送信部１を駆動する。ただし、β＜αとして、スイープ範囲を狭める。これにより、受信側において周波数解析部９Ｃにより得られた変調信号Ｔｘの周波数におけるパワースペクトル値が信号強度として扱われる。

【0033】

例えば、１回目の測定（送受信）においてｆ０＝６０ｋＨｚ（水晶フィルタ５の共振周波数ｆｒ）である場合に、周波数解析により得られたパワースペクトル値がピークとなる周波数が６１ｋＨｚであった場合、ずれが１ｋＨｚであるので、２回目の測定においてｆ０＝５９ｋＨｚとする。

【0034】

これにより、本測定である２回目の測定において、ＳＮ比を向上させた測定を行うことができる。なお、β＝０とすれば、変調信号Ｔｘの周波数を固定周波数とした場合に相当し、ＳＮ比をより向上させることができる。

【0035】

＜４．第３実施形態＞
図１２は、本開示の第３実施形態に係る送受信装置１０３の構成を示す図である。本実施形態に係る送受信装置１０３の第１実施形態（図６）との相違点は、ＭＰＵ９の構成である。具体的には、ＭＰＵ９において、差分取得部９Ｅを設けている。

【0036】

本実施形態では、図１３に概略的な波形例を示すように、変調信号生成部９Ａは、変調信号Ｔｘをオンオフさせる。そして、変調信号Ｔｘのオン部に対応する受信信号Ｒｘの部分について周波数解析部９Ｃにより周波数解析を行い、第１周波数解析結果を得る。一方、変調信号Ｔｘのオフ部に対応する受信信号Ｒｘの部分について周波数解析部９Ｃにより周波数解析を行い、第２周波数解析結果を得る。そして、差分取得部９Ｅは、第１周波数解析結果による変調信号Ｔｘの周波数のパワースペクトル値と、第２周波数解析結果による変調信号Ｔｘの周波数のパワースペクトル値と、の差分を信号強度として取得する。

【0037】

これにより、ノイズを除去した状態での信号強度を得ることができる。

【0038】

＜５．第４実施形態＞
図１４は、本開示の第４実施形態に係る送受信装置１０４の構成を示す図である。本実施形態に係る送受信装置１０４の第１実施形態（図６）との相違点は、包絡線検波回路１０を設けていることと、ＭＰＵ９において周波数解析部を設けていないことである。

【0039】

包絡線検波回路１０は、例えば図１５に示す構成である。図１５に示す構成例では、包絡線検波回路１０は、ダイオード１０Ａ、コンデンサ１０Ｂ、および抵抗１０Ｃを有する。ダイオード１０Ａのカソードに対して、コンデンサ１０Ｂと抵抗１０Ｃの並列回路が接続される。ダイオード１０Ａのアノードが入力側となり、ダイオード１０Ａのカソードが出力側となる。

【0040】

このような包絡線検波回路１０により、図１６に波形例を示すように、アンプ８の出力波形Ａｓにおける包絡線Ｅｖが検波されてＡＤＣ９Ｂへ出力される。すなわち、包絡線Ｅｖは、アンプ８の出力信号をＤＣ信号に変換したものであり、このＤＣ信号レベルが信号強度として扱われる。これにより、ＭＰＵ９において周波数解析部が不要となる。

【0041】

なお、本実施形態において第３実施形態のように変調信号Ｔｘをオンオフさせる場合は、図１７に示すようにＭＰＵ９において差分取得部９Ｆを設ければよい。この場合、変調信号Ｔｘのオン部に対応する受信信号Ｒｘの部分について包絡線検波回路１０により包絡線Ｅｖを検波して第１包絡線を取得し、変調信号Ｔｘのオフ部に対応する受信信号Ｒｘの部分について包絡線検波回路１０により包絡線Ｅｖを検波して第２包絡線を取得し、差分取得部９Ｆにより第１包絡線と第２包絡線との差分を取得する。この差分が信号強度として扱われる。

【0042】

＜６．その他＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【0043】

＜７．付記＞
以上のように、例えば、本開示に係る送受信装置（１０１）は、
変調信号（Ｔｘ）を生成するように構成される変調信号生成部（９Ａ）と、
前記変調信号によって駆動されるように構成される送信部（１）と、
前記送信部から送信される送信信号（Ｗｔ）を受信するように構成される受信部（２）と、
前記受信部から出力される受信信号（Ｒｘ）が入力されるように構成され、水晶振動子を有する水晶フィルタ（５）と、
を備え、
前記変調信号は、前記水晶フィルタの共振周波数（ｆｒ）よりも高い所定の第１周波数（ｆ１）と前記共振周波数よりも低い所定の第２周波数（ｆ２）との間を変化するスイープ信号である構成としている（第１の構成、図６）。

【0044】

また、上記第１の構成において、前記第１周波数（ｆ１）と前記第２周波数（ｆ２）との間の中心周波数（ｆ０）は、前記共振周波数（ｆｒ）である構成としてもよい（第２の構成）。

【0045】

また、上記第１または第２の構成において、前記変調信号（Ｔｘ）は、サイン波の信号、または矩形波の信号である構成としてもよい（第３の構成）。

【0046】

また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記水晶フィルタ（５）の出力に基づく信号を周波数解析するように構成される周波数解析部（９Ｃ）をさらに備え、
前記周波数解析部により得られる前記変調信号の周波数のパワースペクトル値を信号強度として扱う構成としてもよい（第４の構成）。

【0047】

また、上記第４の構成において、所定のスイープ範囲の前記変調信号を用いて送受信を行った場合に前記周波数解析部により得られたパワースペクトル値がピークとなる周波数に基づき、前記スイープ範囲における中心周波数からのずれを検出し、検出された前記ずれに基づいて前記中心周波数を調整するように構成される周波数調整部（９Ｄ）をさらに備え、
前記変調信号生成部は、調整された前記中心周波数で前記スイープ範囲よりも狭めた範囲での前記変調信号を生成する構成としてもよい（第５の構成、図１１）。

【0048】

また、上記第５の構成において、前記スイープ範囲よりも狭めた範囲での前記変調信号は、固定周波数の信号である構成としてもよい（第６の構成）。

【0049】

また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記変調信号生成部（９Ａ）は、前記変調信号をオンオフさせるように構成されることとしてもよい（第７の構成、図１２）。

【0050】

また、上記第７の構成において、前記水晶フィルタ（５）の出力に基づく信号を周波数解析するように構成される周波数解析部（９Ｃ）と、差分取得部（９Ｅ）と、をさらに備え、
前記変調信号のオン部に相当する前記受信信号の部分について前記周波数解析部により周波数解析して第１周波数解析結果が得られ、
前記変調信号のオフ部に相当する前記受信信号の部分について前記周波数解析部により周波数解析して第２周波数解析結果が得られ、
前記差分取得部は、前記第１周波数解析結果による前記変調信号の周波数のパワースペクトル値と、前記第２周波数解析結果による前記変調信号の周波数のパワースペクトル値と、の差分を信号強度として取得する構成としてもよい（第８の構成）。

【0051】

また、上記第１から第３のいずれかの構成において、前記水晶フィルタ（５）の出力に基づく信号に基づいて包絡線を検波するように構成される包絡線検波回路（１０）をさらに備え、前記包絡線に基づいて信号強度が得られる構成としてもよい（第９の構成、図１４）。

【0052】

また、上記第９の構成において、差分取得部（９Ｆ）をさらに備え、
記変調信号生成部（９Ａ）は、前記変調信号をオンオフさせるように構成され、
前記差分取得部は、前記変調信号のオン部に対応する前記受信信号の部分について前記包絡線検波回路（１０）により得られる第１包絡線と、前記変調信号のオフ部に対応する前記受信信号の部分について前記包絡線検波回路により得られる第２包絡線との差分を取得する構成としてもよい（第１０の構成、図１７）。

【0053】

また、上記第１から第１０のいずれかの構成において、前記送信部（１）および前記受信部（２）は、それぞれ共鳴トンネルダイオードを有し、
前記変調信号（Ｔｘ）において、下限電圧（Ｖ１）はテラヘルツ波が発信しない電圧、上限電圧（Ｖ２）はテラヘルツ波が発信する電圧に設定されることとしてもよい（第１１の構成、図３）。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本開示は、例えば、各種用途のセンサに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0055】

１ 送信部
２ 受信部
３ バイアスティー回路
４ アンプ
５ 水晶フィルタ
６ アンプ
７ バンドパスフィルタ
８ アンプ
９ ＭＰＵ
９Ａ 変調信号生成部
９Ｂ ＡＤコンバータ
９Ｃ 周波数解析部
９Ｄ 周波数調整部
９Ｅ 差分取得部
９Ｆ 差分取得部
１０ 包絡線検波回路
１０Ａ ダイオード
１０Ｂ コンデンサ
１０Ｃ 抵抗
２１ 送信部
２２ 受信部
２３ バイアスティー回路
２４ バンドパスフィルタ
２５ アンプ
２６ ＭＰＵ
２６Ａ ＡＤコンバータ
２６Ｂ 周波数解析部
３０ 送受信装置
１０１～１０４ 送受信装置
Ｃ コンデンサ
Ｌ インダクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】