JP3502945B2 - 電波式センサ - Google Patents

電波式センサ

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JP3502945B2 JP2001309368A JP2001309368A JP3502945B2 JP 3502945 B2 JP3502945 B2 JP 3502945B2 JP 2001309368 A JP2001309368 A JP 2001309368A JP 2001309368 A JP2001309368 A JP 2001309368A JP 3502945 B2 JP3502945 B2 JP 3502945B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パルスレーダに
関する技術の応用であり、パルスレーダを近接センサと
して使えるように、小型化する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】パルスレーダは送信アンテナからパルス
状の電波を放射し、物体からの反射パルスを受信アンテ
ナで検出し、物体までの距離や物体の大きさを測定す
る。至近距離の物体を測定するパルスレーダとして、地
中探査パルスレーダが知られている。このパルスレーダ
に使用される送信アンテナ及び受信アンテナには、それ
ぞれ数十センチメートルの大きさが必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】パルスレーダには広帯
域のアンテナが必要であり、その一つとしてボウタイア
ンテナが知られている。パルスレーダとボウタイアンテ
ナに関する公知技術としては特開2000−17156
9があげられ、ボウタイアンテナは広帯域、高感度、指
向性が良好とされている。しかし、ボウタイアンテナは
平面状アンテナであり、設置面積を必要とし、センサに
組み込むには適さないという課題がある。
【0004】他にも広帯域のアンテナとして、ログペリ
オディックアンテナ、バイコニカルアンテナ、ダブルリ
ジッドアンテナ、ログスパイラルアンテナが知られてい
るが、いずれも大きさが問題となり、センサに組み込む
には適さない。
【0005】本発明は上記問題点に着目し、パルスレー
ダのアンテナを小型化して、パルスレーダを近接センサ
のように使える電波式センサを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決する請求
項1の発明は、不平衡型のボウタイアンテナである送信
アンテナと、不平衡型のボウタイアンテナである受信ア
ンテナと、接地した導体とからなり、前記送信アンテナ
を前記導体によって鏡像得られる位置に配置し、また
前記受信アンテナを前記導体によって鏡像得られる位
置に配置し、且つ、前記導体を挟んで両側に、前記送信
アンテナと前記受信アンテナとを配置したことを特徴と
している。
【0007】通常、ボウタイアンテナは平衡型で使用す
るが、本発明ではボウタイアンテナを不平衡型としてい
る。不平衡型のアンテナを、平衡型と同じように機能さ
せるために、不平衡型のアンテナの給電点を基準電位に
接地した導体の側に配置し、アンテナの中心線を接地し
た導体にほぼ垂直になるように配置する。この配置によ
り導体を挟んで線対称の位置に不平衡型のアンテナの鏡
像が現れ、平衡型のアンテナのように機能させることが
できる。この原理により、ボウタイアンテナを送信アン
テナ、受信アンテナともに不平衡型として設置面積を通
常のパルスレーダで使用する平衡型の半分にすることが
でき、広帯域、高感度のボウタイアンテナを電波式セン
サに適用できる大きさに小型化できる。
【0008】 また、送信アンテナと受信アンテナを接
地した導体で分離することにより、相互干渉を最小限と
しつつ、送信アンテナと受信アンテナを近くに配置する
ことができ、電波式センサを小型化できる
【0009】 請求項2の発明は、前記送信アンテナの
終端と前記受信アンテナの終端の少なくとも一方を、抵
抗を通して接地したことを特徴としている
【0010】 アンテナの終端を抵抗を通して基準電位
に接地することにより、アンテナの効率は低下するもの
の、アンテナ長を短縮しても、周波数帯域を広げること
ができる
【0011】 請求項3の発明は、前記導体と、前記送
信アンテナと、前記受信アンテナの少なくとも一つを基
板にパターンとして形成したことを特徴としている。
【0012】 ボウタイアンテナを基本とする送信アン
テナ及び受信アンテナは平面アンテナであり、基板にパ
ターンとして形成することによって、量産性に優れたア
ンテナにすることができる。
【0013】 請求項の発明は、前記送信アンテナか
ら前記受信アンテナへの漏洩波を低減する位置に、接地
したシールド板を、配置したことを特徴としている。
【0014】シールド板は導体でできており、これを基
準電位に接地し、送信アンテナから受信アンテナへの直
接的な電波の回り込み(漏洩波)を防止する位置に配置
する。電波式センサは物体からの電波の反射を検出する
ので、送信アンテナから受信アンテナへ回り込む電波は
不要となる。この不要な電波のパワーを低減するため、
シールド板は送信アンテナと受信アンテナの間に配置す
るのがよく、さらには物体を検出する側と反対のアンテ
ナの面の電波の回りこみを防止するように配置するのが
望ましい。
【0015】 請求項の発明は、前記送信アンテナか
ら前記受信アンテナへの漏洩波を低減する位置に、接地
したシールドパターンを少なくとも1層含む回路基板
を、配置したことを特徴としている。
【0016】シールドパターンは前記シールド板と同じ
電波のシールド機能を発揮する位置に配置するのがよ
く、シールド板を置き換えることができる。またシール
ドパターンはシールド板と同じ効果を有する。さらに、
シールドパターンを含む回路基板には、電波式センサに
必要な回路を構成することができ、電波式センサを一体
に小型化できる。
【0017】 請求項の発明は、接地した導体からな
る筐体であり、前記筐体は一端に開口部を有し、前記開
口部から電波の送信及び受信ができるように、前記送信
アンテナと前記受信アンテナを前記開口部に配置したこ
とを特徴としている。
【0018】筐体をシールド板またはシールドパターン
と組み合わせるにより、送信アンテナと受信アンテナの
キャビティを個別に形成することができる。キャビティ
は電波式センサの電波を目的の方向に放射する役目を果
たし、電波式センサの精度を向上させる効果がある。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る電波式セン
サの具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図1は第1の実施形態でありアンテナの正面図であ
る。送信アンテナ10と受信アンテナ11と接地した導
体12は図1のように配置される。またアンテナの給電
点13は送信アンテナ10の給電点13aと受信アンテ
ナ11の給電点13bとを示し、給電点13は接地した
導体12の側に配置される。このような配置にすること
により、アンテナの鏡像14は送信アンテナ10の鏡像
14a及び受信アンテナ11の鏡像14bのように個別
に得られ、不平衡型のアンテナは平衡型のアンテナと同
様に機能する。
【0020】なお、接地した導体12の接地とは電源の
基準電位に接続されていることを意味し、以下同じであ
る。
【0021】図2は第2の実施形態でありアンテナの正
面図である。送信アンテナ10、受信アンテナ11及び
接地した導体12はアンテナ基板16にパターンとして
形成されている。接地した導体12を挟んで、送信アン
テナ10と受信アンテナ11とを線対称に配置している
が、この配置によっても接地した導体12により図1に
示すような送信、受信の各アンテナの鏡像が個別に得ら
れ、相互干渉しない位置に配置でき、かつアンテナ基板
16を最小にできる。
【0022】実施形態として送信アンテナ10、受信ア
ンテナ11及び接地した導体12はアンテナ基板16に
パターンとして示したが、アンテナは薄い板状が好まし
い。接地した導体12は不平衡型のアンテナの鏡像を引
き出す機能をすればよく、アンテナ基板が薄ければ、ア
ンテナのパターンと反対の面に配置することも可能であ
り、また板状や棒状の導体でもかまわない。
【0023】抵抗15はアンテナの終端に取り付け、抵
抗15の他端は接地する。抵抗15aは送信アンテナに
接続する抵抗であり、抵抗15bは受信アンテナに接続
する抵抗である。図2には三角で示すアンテナの終端の
辺の中心に抵抗15を接続しているが、終端の辺の任意
の点に複数個の抵抗15を接続してもよい。
【0024】図1及び図2に示す送信アンテナ10及び
受信アンテナ11はボウタイアンテナの基本形状である
三角形で示したが、三角形に限らず図3の第3の実施形
態に示すような5角形やその他の形状でもよく、アンテ
ナの形状は必要とする周波数特性による。
【0025】また、送信アンテナ10と受信アンテナ1
1は図3に示すように同一形状である必要はない。
【0026】図4は第2の実施形態のアンテナを有する
電波式センサの全体斜視図である。筒型の導体製の筐体
17の一端の開口部からはアンテナを出し、筐体17の
アンテナの反対側は導体により閉じられている構造をし
ている。送信アンテナ10からアンテナが出ている面の
側に電波を放射し、同方向にある物体で反射された反射
を受信アンテナ11で受信する。
【0027】実際に製作した電波式センサは、アンテナ
基板16の直径40mm、筐体17の長さ40mmであ
り、後に示す実験結果を得た。従来技術からすると、ア
ンテナの小型化が実現できており電波式センサとして使
用できる形態となっている。
【0028】図5は図4に示す電波式センサの筐体17
をはずした内部構造である。回路基板19はアンテナ基
板16の導体12に沿って配置してある。回路基板19
は多層基板であり、少なくとも一層をシールドパターン
として積層してある。シールドパターンは接地してお
り、筐体17内部で送信アンテナ10から受信アンテナ
11への電波の回り込みを防止するとともに、筐体17
と組み合わせることによって、送信アンテナ10と受信
アンテナ11のキャビティを構成する。
【0029】回路基板19には電波の送信、受信のため
の高周波回路、反射信号を処理して判定する信号処理回
路を搭載することができる。物体を検出した信号は電源
/出力信号線18を通して電波式センサの外部に伝えら
れる。
【0030】図6は第2の実施形態のアンテナを有する
アンテナ分離型の電波式センサの全体斜視図である。ア
ンテナ分離型の電波式センサはアンテナ部30と回路部
31から構成されており、さらにアンテナ部30はアン
テナ基板、筐体、シールド板から構成されており、回路
部31は電波式センサに必要な回路が搭載されている。
アンテナ部30と回路部31との間は高周波信号を通せ
る同軸線32で接続してある。センサとしての機能は前
記電波式センサと同じである。アンテナ部30を分離す
ることにより、設置場所の自由度が増える利点がある。
【0031】図7は電波式センサの機能ブロック図であ
る。まず、送信ブロックにあるクロック発生回路とパル
ス生成回路によってクロックのタイミングにあわせたパ
ルスを生成し、電波を送信アンテナから放射する。電波
は空中を伝播し、物体に反射して受信アンテナへ到達す
る。受信した電波は検波回路で検波され、波形整形回路
で処理され、次に物体の有無を判定する判定回路により
信号が出力される。
【0032】図8は物体があるときと、無いときの受信
信号波形を示している。時間軸の初期に現れる大きな振
幅は送信アンテナから受信アンテナへ直接回り込む信号
であり、物体なしのときも物体ありのときも同様に受信
される。物体がある場合には、電波は物体から反射して
来るため、直接回り込むの信号を受信した後に、物体と
の距離に応じて時間T後に物体からの反射パルスを受信
する。この反射パルスを検出することにより、物体まで
の距離を測定できる。さらに反射パルスの大きさから物
体の大きさや誘電率を測定することもできる。
【0033】図9は実際に製作した電波式センサにおけ
る使用周波数と電界強度を示すグラフである。本発明に
よるアンテナからパルスを放射すると、500MHzか
ら3GHzまでの広帯域の電波として放射することがで
きる。しかも周波数の広がりとともに電界強度が拡散す
るので、電波法における微弱規定よりも低い電界強度に
することができ、他の機器に影響を及ぼさない効果が得
られる。
【0034】図10は検知領域を示す実験結果のグラフ
である。原点に電波式センサのアンテナがあり、200
mm角の金属板を検出できる範囲を示している。この結
果から、本発明による電波式センサは近接センサのよう
な使い方ができ、さらに近接センサでは検出できない長
距離の物体も検知可能となる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ボ
ウタイアンテナを不平衡型とし、給電点を基準電位に接
地した導体の側に配置することにより、導体側に不平衡
型のボウタイアンテナの鏡像が現れ、平衡型のボウタイ
アンテナのように使用することができる。本発明では送
信アンテナ及び受信アンテナを不平衡型として設置面積
を通常のパルスレーダで使用する平衡型の半分にするこ
とができ、広帯域、高感度のボウタイアンテナを電波式
センサに適用できる大きさにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アンテナの正面図(第1の実施形態)
【図2】アンテナの正面図(第2の実施形態)
【図3】アンテナの正面図(第3の実施形態)
【図4】電波式センサの全体斜視図
【図5】筐体を取り除いた斜視図
【図6】アンテナ分離型の電波式センサの全体斜視図
【図7】電波式センサの機能ブロック図
【図8】(1)受信信号波形(対象物なし) (2)受信信号波形(対象物あり)
【図9】周波数スペクトラム
【図10】検知領域特性
【符号の説明】
10 送信アンテナ 11 受信アンテナ 12 導体 13,13a,13b 給電点 14,14a,14b 鏡像 15,15a,15b 抵抗 16 アンテナ基板 17 筐体 18 電源/出力信号線 19 回路基板 30 アンテナ部 31 回路部 32 同軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 9/28 H01Q 1/38 H01Q 9/38

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不平衡型のボウタイアンテナである送信
    アンテナと、 不平衡型のボウタイアンテナである受信アンテナと、 接地した導体とからなり、 前記送信アンテナを前記導体によって鏡像得られる位
    置に配置し、また前記受信アンテナを前記導体によって
    鏡像得られる位置に配置し 且つ、前記導体を挟んで両側に、前記送信アンテナと前
    記受信アンテナとを配置し たことを特徴とする電波式セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 前記送信アンテナの終端と前記受信アン
    テナの終端の少なくとも一方を、抵抗を通して接地した
    ことを特徴とする請求項1に記載の電波式センサ。
  3. 【請求項3】 前記導体と、前記送信アンテナと、前記
    受信アンテナの少なくとも一つを基板にパターンとして
    形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の電波
    式センサ。
  4. 【請求項4】 前記送信アンテナから前記受信アンテナ
    への漏洩波を低減する位置に、接地したシールド板を、
    配置したことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一
    に記載の電波式センサ。
  5. 【請求項5】 前記送信アンテナから前記受信アンテナ
    への漏洩波を低減する位置に、接地したシールドパター
    ンを少なくとも1層含む回路基板を、配置したことを特
    徴とする請求項1乃至のいずれか一に記載の電波式セ
    ンサ。
  6. 【請求項6】 接地した導体からなる筐体であり、前記
    筐体は一端に開口部を有し、前記開口部から電波の送信
    及び受信ができるように、前記送信アンテナと前記受信
    アンテナを前記開口部に配置したことを特徴とする請求
    4又は5に記載の電波式センサ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1786064A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-16 Sony Deutschland GmbH Planar antenna apparatus for ultra wide band applications
WO2007101343A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Wireless 2000 Rf & Uwb Technologies Ltd. Ultra wideband monitoring systems and antennas
CN112072285B (zh) * 2020-08-27 2023-09-12 北京无线电测量研究所 一种天线装置及其使用方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7123207B2 (en) 2003-09-09 2006-10-17 National Institute Of Information And Communications Technology Ultra wideband bow-tie printed antenna
US7193576B2 (en) 2004-02-19 2007-03-20 National Institute Of Information And Communications Technology Ultra wideband bow-tie slot antenna

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