JP4829271B2 - マイクロ波検出器用アンテナ及びモジュール及びマイクロ波検出器 - Google Patents

Description

本発明は、車両速度測定装置から送出されるマイクロ波を検知して報知するマイクロ波検出器に用いられるマイクロ波検出器用アンテナ及びモジュール及びマイクロ波検出器に関するものである。

車両速度測定装置から送出されるマイクロ波を検知して報知するマイクロ波検出器が知られている。このマイクロ波検出器は、当該マイクロ波を受信するためのアンテナが必須の構成となり、例えば特許文献１に開示されたようにホーンアンテナからなる立体アンテナが用いられている。

特開平１０−３４１１１３号公報

上述した従来のホーンアンテナの場合、垂直方向のアンテナ利得は７ｄＢあるのに対し、水平方向のアンテナ利得は−１６ｄＢ程度となる（数値はいずれも一例である）。従って、従来のホーンアンテナは、垂直偏波を受信するのに適しているが、水平偏波を十分に受信することできない。

一方、車両速度測定装置から放射されるマイクロ波は、従来は垂直偏波のものが主流であったので、上記のホーンアンテナにより確実に目的のマイクロ波を受信することができた。しかし、最近では、水平偏波のマイクロ波を利用した車両速度測定装置も出現しており、従来のホーンアンテナのままでは、マイクロ波の受信に基づいて当該車両速度測定装置を検出できないおそれがある。

そこで、係る問題を解決するため、たとえば、図１（ａ）に示すように、ホーンアンテナ１の開口部に、整波板２を配置した構成を採り、水平偏波のマイクロ波も受信できるようにすることが考えられる。この整波板２は、図１（ｂ）に示すように、帯板状のプリント基板２ａを用い、その表面に斜め４５度に傾斜する導電性のストリップ２ｂを形成したパターンとする。

係る構成を採ると、上記のホーンアンテナ１（垂直利得：７ｄＢ，水平利得：−１６ｄＢ）を用いた場合のアンテナ利得は、例えば、垂直方向が６ｄＢで水平方向が−３ｄＢ程度に改善され、水平偏波のマイクロ波も受信可能となる。

しかしながら、上記の構成では、ホーンアンテナ１と、整波板２の２つの部材が必要となり、部品点数の増加を招くと共に、整波板２をホーンアンテナ１に対して位置あわせをしつつ取り付ける作業が繁雑となる。

本発明は、検出対象物（目標物）が、車両速度測定装置のように垂直偏波を出射するタイプと水平偏波を出射するタイプが混在するような特殊なものを、簡易で小型な構成のもので検出することができるマイクロ波検出器用アンテナ及びモジュール及びマイクロ波検出器を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係るマイクロ波検出器用アンテナは（１）車両速度測定装置から送出されるマイクロ波を検知して報知するマイクロ波検出器に用いられるマイクロ波検出器用アンテナであって、裏面がグランドとなる導体パターンが形成された基板の表面に、矩形状のパッチアンテナ放射素子を設け、そのパッチアンテナ放射素子を構成する各辺が、アンテナの設置時における垂直或いは水平方向に対して、傾斜配置するパターンとし、前記パッチアンテナ放射素子の前記傾斜配置させる角度は、２７度±１０度とした。

係る構成を採ることで、水平偏波と垂直偏波のいずれに対しても適度な利得を発揮でき、水平偏波のマイクロ波を出射する車両速度測定装置と、垂直偏波のマイクロ波を出射する車両速度測定装置のいずれに対しても検出することができるアンテナとなる。よって、整波板を用いる必要が無く、１枚のアンテナ素子で構成できるので、小型・薄型化が図れる。

種々の速度測定装置で実測した結果、２７度±１０度の範囲では、垂直偏波・水平偏波の双方のマイクロ波を発するいずれの速度測定装置においても、速度測定装置に車両の速度が測定される以前の適切な警報距離での警報が可能な感度が得られる。特に、２６度以上２８度以下では、垂直偏波・水平偏波の双方の速度測定装置について感度のバランスがよく、好適な警報距離での警報が可能な感度を得られる。さらに上記傾斜配置させる際の角度は、最も望ましいのは２７度である。
（２）前記パッチアンテナ放射素子は、２個を横一列に配置するとよい。
（３）上記の（２）の発明を前提とし前記横一列に配置された２個のパッチアンテナ放射素子のうちの一方のパッチアンテナ放射素子に対しては上側の辺から給電し、他方のパッチアンテナ放射素子に対しては下側の辺から給電するようにし、その給電を行なうためのマイクロストリップラインは、共通マイクロストリップラインの先端から分岐して形成されるとともに、それぞれのマイクロストリップラインの先端位置において、位相が１８０度反転するような長さに設定されるようにするとよい。
（４）前記パッチアンテナ放射素子の給電側の辺に中心に向けて切込部を設け、そのパッチアンテナ放射素子に給電するためのマイクロストリップラインは、前記切込部内に入り込むとともにその切込部の最深部の給電点で接続されるようパターンに形成するとよい。
（５）本発明のモジュールは、（１）から（４）のいずれかに記載のマイクロ波検出器用アンテナにおけるパッチアンテナ放射素子を配置し当該パッチアンテナ放射素子で受信した信号を伝える端子を設けた基板と、当該基板の当該端子と接続される高周波回路と、当該高周波回路を内蔵する扁平な箱状のシールド部とを備え、前記基板が前記シールド部に取り付けられるようにした。

（６）本発明のマイクロ波検出器は、（１）から（４）のいずれかに記載のマイクロ波検出器用アンテナと、そのマイクロ波検出器用アンテナで受信した受信信号に基づき、警報の有無を判断する判断手段と、その判断手段の判断結果に基づき警報を発する警報手段と、を備えて構成できる。
（７）前記パッチアンテナ放射素子は、前記判断手段を備えた基板とは別の基板に導体膜をパターンニングして形成するとよい。
（８）前記パッチアンテナ放射素子が形成された基板に設けた当該パッチアンテナ放射素子で受信した信号を伝える端子を介して箱状のシールド部に内蔵された高周波回路と前記パッチアンテナ放射素子との接続を図るようにするとよい。

本発明では、矩形状のパッチアンテナ放射素子を傾斜配置（２７度±１０度）させたことで、垂直偏波と水平偏波のいずれにも適度な利得を発揮することができ、検出対象物が、車両速度測定装置のように垂直偏波を出射するタイプと水平偏波を出射するタイプが混在するような特殊なものを、１枚のパッチアンテナという簡易で小型な構成のもので確実に検出することができるようになる。

図２は、本発明の好適な一実施の形態を示している。図２に示すように、車両速度測定装置を検出するためのマイクロ波検出器用のアンテナ１０は、矩形状の基板１１（両面プリント基板）の表面に所定形状の導体膜がパターンニングされ、裏面の全面に導体膜が成膜されてグランドが構成された構造からなる。そして、表面の所定形状のパターンが、以下に示すようにしている。

まず、基板１１の長手方向に沿って、正方形のパッチアンテナ放射素子１２を２個形成する。このパッチアンテナ放射素子１２を、傾斜配置する。具体的には、アンテナの設置時における垂直方向（水平方向）に対して、その傾斜角度を２７度とした。ここでは、基板１１の長手方向が、設置時の水平方向になるようにしたので、図示するように、基板１１の短手方向（長手方向）の軸から、パッチアンテナ放射素子１２の縦横の各辺が２７度傾くように形成される。この傾斜角度であるが、本実施形態のように、最も望ましいのは２７度である。ただし、２７度±１０までは、垂直偏波・水平偏波の双方の速度測定装置についての受信に好適であるので、当該範囲内とするのがよい。もちろん、アンテナ１０で受信した信号を処理する高周波回路の感度や、要求される仕様等に伴い、上記の範囲を超えた角度でも対応可能な場合もある。

さらに、パッチアンテナ放射素子１２に対する給電は、それぞれ上下逆側から行なうようにした。すなわち、図中左側のパッチアンテナ放射素子１２に対しては、上側の辺から給電し、右側のパッチアンテナ放射素子１２に対しては、下側の辺から給電する。そして、それぞれに対して給電を行なうためのマイクロストリップライン１３，１４は、共通マイクロストリップライン１５の先端から分岐され、その長さが、マイクロストリップライン１３の先端１３ａとマイクロストリップライン１４の先端１４ａとの位置において、位相が１８０度反転するような長さに設定されている。そして、それら両先端１３ａ，１４ａが、それぞれのパッチアンテナ放射素子１２における給電点Ｘに接続される。

また、図から明らかなように、本実施形態では、パッチアンテナ放射素子１２の給電側の辺１２ａの中央付近から中心に向けて凹状（スリット状）の切込部１２ｂを設け、マイクロストリップライン１３，１４は、それぞれその切込み部１２ｂ内に入り込み、その切込部１２ｂの最深部の給電点Ｘで接続される。このようにすることで、マイクロストリップライン１３，１４とパッチアンテナ放射素子１２の接続部位でのインピーダンスを低くし、マッチングを採りやすくしている。

共通マイクロストリップライン１５の一端（マイクロストリップライン１３，１４との非接続側）は、基板１１を貫通するスルーホール１６に接続され、そのスルーホール１６の図示省略する基板１１の裏面側に設けられた端子（裏面のグランドとは非導通）と導通する。これにより、両パッチアンテナ放射素子１２で受信した信号は、それぞれのマイクロストリップライン１３，１４から共通マイクロストリップライン１５を経由してスルーホール１６に至り、基板１１の裏面側の端子に伝えられる。

上記の傾斜角度を２７度にしたアンテナパターンとしたパッチアンテナでは、垂直利得が６ｄＢで水平利得が−３ｄＢ程度となり、整波板を用いた従来構成のものと同等の性能が得られる。その結果、１枚の基板からなるパッチアンテナを用いつつ、垂直偏波はもちろん水平偏波のマイクロ波も受信可能となる。

また、この実施形態では、パッチアンテナ放射素子１２を２個横並びに配置するパターン・レイアウトとしたが、本発明はこれに限ることはなく、たとえば上下・左右に２個ずつ配置した４個（２行・２列）としたり、その他任意の個数を設定できる。

さらに、本実施形態では、高周波回路を内蔵する扁平な箱状のシールド部１７に取り付ける。このとき、上記の端子を介して高周波回路と接続を図り、アンテナ１０と高周波回路（受信回路）を備えたモジュールを構成する。

そして、図示の例では、当該モジュールを、メイン基板１８に実装する。このメイン基板１８には、アンテナ１０で受信したマイクロ波が、検出対象である速度測定装置（目標物）から出射されたものであるか否かを判断し、目標物からのマイクロ波であると判断した場合に、警報を発するような制御を行なう制御部や、実際の警報を行なう報知部の動作を制御する駆動回路等が実装される。

図３は、このアンテナ１０を用いたマイクロ波検出器の概略の基本構成を示している。図示するように、アンテナ１０と、そのアンテナ１０からの出力信号（受信信号／検波信号）を受け、警報の有無の判断処理を行う制御部２０と、制御部２０からの指令に従い、警報を行なう警報部２１と、を備えている。もちろん、実際には、他の入力手段（センサ・受信機等）を備え、より高精度な検出，多岐にわたる目標物の検出等を行なうことができるようになる。制御部２０や、報知部２１の機能は、基本的に従来のこの種のマイクロ波検出器（目標物検出装置）と同様のものとすることができる。

そして、この例では、アンテナ１０が、従来のホーンアンテナのような立体アンテナから、平面アンテナ（パッチアンテナ）に変更されると共に、水平偏波のマイクロ波を受信するための整波板も不要になるので、アンテナ部分がきわめて薄くて小型化される。その結果、マイクロ波を受信・検波するための高周波回路や、制御部２０，報知部２１を実装したマイクロ波検出器自体を全体的に薄くする（前後方向に短くする）ことができ、コンパクトに形成できる。

従来例を示す図である。 本発明のアンテナの好適な一実施形態を示す図である。 マイクロ波検出器の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ アンテナ
１１ 基板
１２ パッチアンテナ放射素子
１３ マイクロストリップライン
１４ マイクロストリップライン
１５ 共通マイクロストリップライン
１６ スルーホール

Claims (8)

1. 車両速度測定装置から送出されるマイクロ波を検知して報知するマイクロ波検出器に用いられるマイクロ波検出器用アンテナであって、
   裏面がグランドとなる導体パターンが形成された基板の表面に、矩形状のパッチアンテナ放射素子を設け、
   そのパッチアンテナ放射素子を構成する各辺が、アンテナの設置時における垂直或いは水平方向に対して、傾斜配置するパターンとし、
   前記パッチアンテナ放射素子の前記傾斜配置させる角度は、２７度±１０度としたことを特徴とするマイクロ波検出器用アンテナ。
2. 前記パッチアンテナ放射素子は、２個を横一列に配置したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波検出器用アンテナ。
3. 前記横一列に配置された２個のパッチアンテナ放射素子のうちの一方のパッチアンテナ放射素子に対しては上側の辺から給電し、他方のパッチアンテナ放射素子に対しては下側の辺から給電するようにし、その給電を行なうためのマイクロストリップラインは、共通マイクロストリップラインの先端から分岐して形成されるとともに、それぞれのマイクロストリップラインの先端位置において、位相が１８０度反転するような長さに設定されていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ波検出器用アンテナ。
4. 前記パッチアンテナ放射素子の給電側の辺に中心に向けて切込部を設け、そのパッチアンテナ放射素子に給電するためのマイクロストリップラインは、前記切込部内に入り込むとともにその切込部の最深部の給電点で接続されるようパターンに形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロ波検出器用アンテナ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ波検出器用アンテナにおけるパッチアンテナ放射素子を配置し当該パッチアンテナ放射素子で受信した信号を伝える端子を設けた基板と、当該基板の当該端子と接続される高周波回路と、当該高周波回路を内蔵する扁平な箱状のシールド部とを備え、前記基板が前記シールド部に取り付けられたこと
   を特徴とするモジュール。
6. 請求項１から４のいずれかに記載のマイクロ波検出器用アンテナと、
   そのマイクロ波検出器用アンテナで受信した受信信号に基づき、警報の有無を判断する判断手段と、
   その判断手段の判断結果に基づき警報を発する警報手段と、
   を備えたことを特徴とするマイクロ波検出器。
7. 前記パッチアンテナ放射素子は、前記判断手段を備えた基板とは別の基板に導体膜をパターンニングして形成したこと
   を特徴とする請求項６に記載のマイクロ波検出器。
8. 前記パッチアンテナ放射素子が形成された基板に設けた当該パッチアンテナ放射素子で受信した信号を伝える端子を介して箱状のシールド部に内蔵された高周波回路と前記パッチアンテナ放射素子との接続を図るようにしたこと
   を特徴とする請求項６または７に記載のマイクロ波検出器。

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