JPH0239835B2 - - Google Patents

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JPH0239835B2
JPH0239835B2 JP59211195A JP21119584A JPH0239835B2 JP H0239835 B2 JPH0239835 B2 JP H0239835B2 JP 59211195 A JP59211195 A JP 59211195A JP 21119584 A JP21119584 A JP 21119584A JP H0239835 B2 JPH0239835 B2 JP H0239835B2
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JP
Japan
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antenna
microwave
barrier device
microwave barrier
ground
Prior art date
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Application number
JP59211195A
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Japanese (ja)
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JPS6097285A (en
Inventor
Teii Shinpuson Ian
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HERUMAN JITSUHYAHAITSUTEHINIKU GmbH
Original Assignee
HERUMAN JITSUHYAHAITSUTEHINIKU GmbH
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Publication date
Application filed by HERUMAN JITSUHYAHAITSUTEHINIKU GmbH filed Critical HERUMAN JITSUHYAHAITSUTEHINIKU GmbH
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Publication of JPH0239835B2 publication Critical patent/JPH0239835B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/22Electrical actuation
    • G08B13/24Electrical actuation by interference with electromagnetic field distribution
    • G08B13/2491Intrusion detection systems, i.e. where the body of an intruder causes the interference with the electromagnetic field

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、送信用アンテナをもつマイクロ波送
信機と受信用アンテナをもつマイクロ波受信機と
を有するマイクロ波防壁装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a microwave barrier device having a microwave transmitter having a transmitting antenna and a microwave receiver having a receiving antenna.

〔従来技術の問題点〕[Problems with conventional technology]

マイクロ波防壁装置は、侵入者に対し地域すな
わち防護地帯への侵入を防止するために使用さ
れ、マイクロ波送信機及びマイクロ波受信機が監
視区域の両端に配置されている。マイクロ波アン
テナ・ビームが侵入者より完全に又は部分的に遮
られると、受信機に設けられた回路が警報信号を
発する。
Microwave barrier devices are used to prevent intruders from entering an area or protected zone, with microwave transmitters and microwave receivers located at either end of the monitored area. When the microwave antenna beam is completely or partially obstructed by an intruder, a circuit provided in the receiver issues an alarm signal.

このようなマイクロ波防壁装置によりカバーさ
れる範囲は、一方において地面にまで達しなけれ
ばならず(侵入者がビームの下をくぐり抜けられ
ないように)、他方において充分な高さに達しな
ければならない(侵入者がビームの上を飛び越せ
ないように)。
The area covered by such a microwave barrier device must reach to the ground on the one hand (so that intruders cannot crawl under the beam) and on the other hand must reach a sufficient height. (Prevent intruders from jumping over the beam).

従来のマイクロ波防壁装置(英国特許第
1475111号)は、ただ1つのアンテナ・ビームを
使用するか又はただ1つのビーム伝搬角を決定す
る複数のアンテナ素子を使用している。これは、
以下詳細に説明するように、地面の近く(ビーム
の下のくぐり抜け防止)及び高所(ビームの上の
飛び越え防止)の良好な監視に対する要求を充分
に満足させることができない。
Conventional microwave barrier device (UK patent no.
No. 1475111) uses only one antenna beam or multiple antenna elements that determine only one beam propagation angle. this is,
As will be explained in more detail below, the need for good monitoring near the ground (prevention of passing under the beam) and at height (prevention of jumping over the beam) cannot be fully satisfied.

マイクロ波防壁装置は、一般に10〜200mの範
囲(防護区域の長さ)をもたねばならない。警報
は、侵入者がマイクロ波防壁ビームの下をくぐる
か又は防護ビームを通過すなわちそれを飛び越え
ようとするときに発せられるべきである。これら
の要求を満たすため、監視区域は、一方において
地面にまで伸び、他方において2m以上の高さに
達しなければならない。
Microwave barrier devices must generally have a range (length of protected area) of 10 to 200 m. An alarm should be sounded when an intruder attempts to pass under the microwave barrier beam or pass through or jump over the guard beam. To meet these requirements, the monitoring area must extend to the ground on the one hand and reach a height of more than 2 m on the other hand.

両方の要求を満たすには、送信機と受信機の動
作領域内で比較的大きな垂直距離にわたつて伸び
るアンテナ・ビームを使用するのがよい。ビーム
幅、マイクロ波アンテナの幾何学的寸法及び輻射
波長の間には、次のような関係がある。
To meet both requirements, it is advantageous to use an antenna beam that extends over a relatively large vertical distance within the operating area of the transmitter and receiver. The following relationship exists between the beam width, the geometric dimensions of the microwave antenna, and the radiation wavelength.

ビーム幅(度)λ/a ただし、 λ=波長 a=アンテナの開口。Beam width (degrees) λ/a however, λ = wavelength a = antenna aperture.

したがつて、大きいビーム幅を得るには、アン
テナ開口が小さいことが必要である。ビーム幅
は、アンテナからの輻射波の伝搬角に対応する。
それは、数字的にはマイクロ波信号の大部分が集
束される角度範囲に一致する。
Therefore, a small antenna aperture is required to obtain a large beamwidth. The beam width corresponds to the propagation angle of the radiation waves from the antenna.
It corresponds numerically to the angular range in which most of the microwave signal is focused.

開口20cmのアンテナが地上1mの高さに配置さ
れた場合(第1図参照)、3cmの波長でビーム幅
は8.6゜となる。したがつて、アンテナ・ビームは
上方と下方に4.3゜だけ広がる。送信機又は受信機
から12cmの距離で、このアンテナ・ビームは地面
及び2mの高さの線と交叉する。
If an antenna with an aperture of 20 cm is placed at a height of 1 m above the ground (see Figure 1), the beam width will be 8.6° at a wavelength of 3 cm. The antenna beam therefore extends upward and downward by 4.3°. At a distance of 12 cm from the transmitter or receiver, this antenna beam intersects the ground and a line at a height of 2 m.

アンテナ開口が減ると、アンテナ・ビームの広
がりは大きくなる。すなわち、アンテナ・ビーム
が地面又は2mの高さに達する点が送信機又は受
信機にもつと近くなる。これは監視に有利である
が、地面反射という重大問題に直面する。
As the antenna aperture is reduced, the antenna beam spread increases. That is, the point at which the antenna beam reaches the ground or a height of 2 meters is closer to the transmitter or receiver. Although this is advantageous for surveillance, it faces the serious problem of ground reflections.

侵入者がいないときは、受信機に受信される信
号は2つの主成分より成る。すなわち、直接信号
と地面の射信号である(第2図参照)。
When there is no intruder, the signal received by the receiver consists of two main components. namely, the direct signal and the ground radiation signal (see Figure 2).

受信電界強度Erは、次の式で与えられる。 The received electric field strength Er is given by the following formula.

Er=E1(1+αej〓) ただし、 E1=直線信号による電界強度 α=地面反射信号の割合 λ=波長 h=装置の取付け高度 R=送信機及び受信機からの距離。 Er=E 1 (1+αe j 〓) However, E 1 = Electric field strength due to linear signal α = Ratio of ground reflected signal λ = Wavelength h = Mounting altitude of the device R = Distance from transmitter and receiver.

このように、受信信号の2成分は位相差φを有
する。受信信号の大きさは、地面反射成分(α)
の大きさと位相差(φ)とによつて決まる。
In this way, the two components of the received signal have a phase difference φ. The magnitude of the received signal is the ground reflection component (α)
It is determined by the magnitude of and the phase difference (φ).

アンテナ・ビームが地面となす角θ′(第2図参
照)が非常に小さい場合、地面反射成分の大きさ
は直接成分に等しい。地面反射波が反射の際に受
ける180゜の位相シフトは、水平偏波及び垂直偏
波、したがつて円偏波にも生ずる。ゆえに、マイ
クロ波防壁装置において、地面反射成分が或る距
離と或る取付け高度で直線成分を消してしまうこ
とになり、大問題となつている。
If the angle θ' (see FIG. 2) that the antenna beam makes with the ground is very small, the magnitude of the ground reflected component is equal to the direct component. The 180° phase shift that the ground-reflected wave undergoes upon reflection also occurs in horizontally and vertically polarized waves, and therefore also in circularly polarized waves. Therefore, in the microwave barrier device, the ground reflection component erases the linear component at a certain distance and a certain installation height, which is a big problem.

実際のマイクロ波アンテナは、輻射電波を1つ
のビームに集束する。地面反射信号の大きさは、
アンテナのビーム幅に影響される。ビーム幅が大
きくなると、地面反射信号も大きくなる。
A practical microwave antenna focuses radiated radio waves into a single beam. The magnitude of the ground reflection signal is
Affected by antenna beam width. As the beam width increases, the ground reflection signal also increases.

第3図は、開口が20cm取付け高度が地上100cm
の垂直アンテナに対する地面反射効果を示すもの
である。この図は、受信信号レベルと送・受信機
間距離との関係を示している。縦軸には、受信信
号レベルの対数目盛が付けてある。送・受信機間
の距離は、横軸に同じく対数目盛で付けてある。
この図から、或る距離、特に68mでは、受信信号
が著しく、減衰していることが分かる。この理由
は、これらの点で地面反射成分が直接成分と逆位
相になることにある。アンテナのビーム幅によ
り、非常に短い距離ではこれらの効果(現象)が
起こらないようにすることができる。第1図の例
では、両端から12mの距離(全体で24m)までは
ビームが地面にぶつからない。
Figure 3 shows an opening of 20cm and an installation height of 100cm above ground.
This figure shows the ground reflection effect for a vertical antenna. This figure shows the relationship between the received signal level and the distance between the transmitter and receiver. The vertical axis has a logarithmic scale of the received signal level. The distance between the transmitter and receiver is also plotted on a logarithmic scale on the horizontal axis.
From this figure, it can be seen that at a certain distance, especially 68 m, the received signal is significantly attenuated. The reason for this is that the ground reflection component is in opposite phase to the direct component at these points. The beamwidth of the antenna can prevent these effects from occurring over very short distances. In the example shown in Figure 1, the beam does not hit the ground until a distance of 12 m from both ends (24 m in total).

第3図の破線の曲線は、アンテナの取付け高度
を10cmだけ下げた場合の影響を示す。その曲線の
全体の形状は類似しているが、最小位置が変わつ
ている。したがつて、実際の場合、植物の成長や
積雪による実効取付け高度の変化が問題となる。
このようにして実効取付け高度が下がると、受信
信号の最小位置が低くなりすぎて機能の信頼性が
損なわれる。その結果、誤警報その他動作上の問
題を生じる。
The dashed curve in Figure 3 shows the effect of lowering the antenna mounting height by 10 cm. The overall shape of the curves is similar, but the minimum position has changed. Therefore, in actual cases, changes in the effective mounting height due to plant growth or snow accumulation pose a problem.
If the effective mounting height is lowered in this way, the minimum position of the received signal will be too low and the reliability of the function will be compromised. As a result, false alarms and other operational problems occur.

この問題に対する1つの解決策は、地面反射波
を減らすためのアンテナのビーム幅を減らすこと
である。しかし、アンテナ・ビーム幅を狭くする
と、侵入者のマイクロ波防壁のくぐり抜けや飛び
越えを充分に監視することができない。仮に、開
口2mの非常に大きいアンテナを用いたとする
と、地面及び2mの高さで充分な防護は可能であ
ろう。しかし、アンテナの開口が大きいと、非常
に狭い(約0.86゜)アンテナ・ビームの整列
(alignment)や、強風下での安定性を確保する
のに必要な機械的取付けが難しくなる。
One solution to this problem is to reduce the beamwidth of the antenna to reduce ground reflections. However, if the antenna beam width is narrowed, it is not possible to sufficiently monitor intruders passing through or jumping over the microwave barrier. If we were to use a very large antenna with an aperture of 2 m, sufficient protection would be possible from the ground and at a height of 2 m. However, the large antenna aperture complicates the very narrow (approximately 0.86°) antenna beam alignment and mechanical mounting required to ensure stability in high wind conditions.

上述の問題に対する他の解決策は、地面反射成
分が10〜200mの設置範囲内で直接成分を決して
完全には消さないようにすることである。このた
めには、アンテナの取付け高度を下げなければな
らない。第4図における実線は、取付け高度が30
cmのアンテナの場合の特性を示す。これを第3図
と比べると、相対受信信号振幅が送・受信機間距
離の増加と共に連続的に減少し、第3図のような
打消し効果が所要距離範囲内で起こつていないこ
とが認められる。アンテナの取付け高度を減らす
と、第3図の状態と比べて地面反射信号は増加す
るが、直接信号に対する完全な位相逆転は回避で
きる。実際には、第1の打消し効果が6mの送・
受信機間距離で起こるが、この距離は実用上必要
できない距離である。
Another solution to the above-mentioned problem is to ensure that the ground reflected component never completely cancels out the direct component within the installation range of 10 to 200 m. For this purpose, the installation height of the antenna must be lowered. The solid line in Figure 4 indicates the installation height is 30
The characteristics for a cm antenna are shown. Comparing this with Figure 3, it can be seen that the relative received signal amplitude continuously decreases as the distance between the transmitter and receiver increases, and that the cancellation effect shown in Figure 3 does not occur within the required distance range. Is recognized. Reducing the mounting height of the antenna will increase the ground reflected signal compared to the situation in FIG. 3, but a complete phase reversal with respect to the direct signal can be avoided. In reality, the first cancellation effect is
This occurs due to the distance between the receivers, but this distance is not practically necessary.

第4図の破線の曲線は、取付高度が20cmの場合
の特性を示す。この場合も、相対受信信号振幅は
距離の増加と共に次第に減少し、図示の距離範囲
で直接信号の打ち消しは起こつていない。
The broken line curve in Figure 4 shows the characteristics when the installation height is 20 cm. Again, the relative received signal amplitude gradually decreases with increasing distance, and no direct signal cancellation occurs over the distance range shown.

しかし、これらの構成の主な欠点は、取付け高
度を減少するため、高い所の保護を不充分とし、
侵入者がマイクロ波防壁装置を飛び越える危険が
あることである。
However, the main drawbacks of these configurations are that they reduce the mounting height, resulting in insufficient protection at height;
There is a danger that an intruder may jump over the microwave barrier device.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

したがつて、本発明の目的は、上述の欠点を回
避して地上及び高所両方の充分な防護を確実に
し、また、直接成分が地面反射成分によつて大き
く消される欠点の回避を比較的小さい寸法のアン
テナ、特に小さいアンテナ開口で行いうるマイク
ロ波防壁装置を得ることにある。
It is therefore an object of the present invention to avoid the above-mentioned disadvantages and ensure sufficient protection both on the ground and at heights, and also to avoid the disadvantage that the direct component is largely erased by the ground reflected component in a relatively The object is to obtain a microwave barrier device which can be implemented with antennas of small dimensions, in particular with small antenna apertures.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため、本発明においては、
少なくとも2つのアンテナ・ビームを設け、一方
は地面まで伸びて防護地帯を形成し、他方はこの
ビーム幅の半分より大きい角度だけ水平線に対し
上方に傾斜するようにした。
In order to achieve the above object, in the present invention,
At least two antenna beams were provided, one extending to the ground to form a protected zone and the other inclined upwards with respect to the horizon by an angle greater than half the width of this beam.

本発明では、送信機及び受信機に、地面反射に
よる打消し効果が起こらない程度に充分に地面に
近接して配置した1つ以上のアンテナを設ける。
こうすれば、あらゆる地上条件の下で確実に充分
な装置信号レベルが得られる。更に、本発明にお
いては、ビームの大部分が地上にぶつからないよ
うな角度で上方に輻射される少なくとももう1つ
のアンテナ・ビームを設ける。これらの条件の下
では、この上方に指向するビームについて地面反
射信号は生じない。したがつて、送・受信機間距
離による信号レベルの変化は滑らかであり、いか
なる打消し効果も発生しない。
In the present invention, the transmitter and receiver are provided with one or more antennas located close enough to the ground that canceling effects due to ground reflections do not occur.
This ensures that sufficient device signal levels are available under all ground conditions. Additionally, the invention provides at least one more antenna beam that is radiated upwardly at an angle such that the majority of the beam does not strike the ground. Under these conditions, no ground reflected signal occurs for this upwardly directed beam. Therefore, the change in signal level due to the distance between the transmitter and receiver is smooth, and no cancellation effect occurs.

しかし、この又はこれらの上方ビーム内に起こ
るどんな動きも、受信機において信号レベルの変
化として現われる。これは、装置の高さに対する
著しい改良となる。第5図は、本発明による2重
ビーム方式の基本図である。図の例では、開口20
cmのただ1つ送信及び受信アンテナが設けられ、
ビーム幅8.6゜の2つのアンテナ・ビームが作られ
ている。下方のアンテナ・ビームのビーム軸は、
地面と平行である。上方のアンテナ・ビームのビ
ーム軸は、水平線に対し上方に8.6゜だけ傾斜して
いる。
However, any movement that occurs within this or these upper beams will appear as a change in signal level at the receiver. This is a significant improvement to the height of the device. FIG. 5 is a basic diagram of the dual beam system according to the invention. In the example shown, aperture 20
Only one transmitting and receiving antenna of cm is provided,
Two antenna beams with a beam width of 8.6° are created. The beam axis of the lower antenna beam is
parallel to the ground. The beam axis of the upper antenna beam is tilted upward by 8.6° with respect to the horizon.

取付高度が30cmで送・受信機間距離が100mの
場合、下方のアンテナ・ビームは、監視区域の両
端より4mの距離で地面とぶつかり、上記両端よ
り21mの距離で2mの高さに達する。上方のアン
テナ・ビームは地面とぶつからないので、受信信
号レベルには地面反射による変化は生じない。上
方のアンテナ・ビームは、上記両端より7mの距
離で2mの高さに達する。
If the mounting height is 30 cm and the transmitter-receiver distance is 100 m, the lower antenna beam will strike the ground at a distance of 4 m from either end of the surveillance area and reach a height of 2 m at a distance of 21 m from said ends. Since the upper antenna beam does not strike the ground, there are no changes in the received signal level due to ground reflections. The upper antenna beam reaches a height of 2 m at a distance of 7 m from the ends.

必要に応じて、防護高度を増すため更にアンテ
ナ・ビームを設けることができる。受信機には、
1つ以上のアンテナ・ビームが完全に又は部分的
に遮られると警報を発する回路を設ける。
If desired, further antenna beams can be provided to increase the degree of protection. The receiver has
Circuitry is provided to provide an alarm when one or more antenna beams are completely or partially obstructed.

以下、図示の実施例により本発明を具体的に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to illustrated embodiments.

〔実施例〕〔Example〕

第6図は、本発明によるマイクロ波防壁装置の
完全実施例を示すブロツク図である。本装置に
は、離れたマイクロ波送信機とマイクロ波受信機
があり、どちらも金属基板に配置されている。
FIG. 6 is a block diagram showing a complete embodiment of a microwave barrier device according to the present invention. The device has a separate microwave transmitter and microwave receiver, both located on a metal substrate.

マイクロ波送信機には、Ga−As電界効果トラ
ンジスタを用いるマイクロ波発振器がある。発振
器1は、励振器2より電流を受けると、所望のマ
イクロ波周波数の発振を起こす。発生されたマイ
クロ波信号は、分割器3を介して2つのアンテナ
4,5に送られる。下方アンテナ5は直接受信器
に向けられるが、上方アンテナ4は、ビームの大
部分が地面と接触しないような角度で上方に輻射
される。このように、マイクロ波送信機は、互い
に独立したビーム方向をもつ比較的小さな2つの
アンテナを有する。
Microwave transmitters include microwave oscillators that use Ga-As field effect transistors. When the oscillator 1 receives a current from the exciter 2, it generates oscillation at a desired microwave frequency. The generated microwave signal is sent to two antennas 4, 5 via a splitter 3. The lower antenna 5 is aimed directly at the receiver, while the upper antenna 4 is radiated upward at an angle such that the majority of the beam does not touch the ground. Thus, the microwave transmitter has two relatively small antennas with mutually independent beam directions.

受信機は、監視区域の他端に配置される。輻射
された入来マイクロ波は、2つのアンテナ6及び
7によつて受信される。これらのうち、下方アン
テナ7は、地面反射ビームが送信機から直接入来
するビームを消さないように地面近くに配置され
る。上方アンテナ6は、その最大感度の軸が上方
に傾斜するように配置され、地面反射信号に対し
ては極めて低い感度しかもたない。これらの2つ
の別個の送信及び受信ビームを用いると、完全な
地面反射効果の回避と同時に高所の良好な監視が
達成できる。アンテナ6及び7により受信された
信号は、マイクロ波混合器8で混合される。混合
器8は、2つのアンテナから供給される入力信号
のベクトル和に相当する出力信号を供給する。
A receiver is placed at the other end of the surveillance area. The radiated incoming microwaves are received by two antennas 6 and 7. Of these, the lower antenna 7 is placed close to the ground so that ground reflected beams do not erase the beam coming directly from the transmitter. The upper antenna 6 is arranged so that its axis of maximum sensitivity is tilted upward, and has extremely low sensitivity to ground reflected signals. With these two separate transmit and receive beams, good monitoring of high altitudes can be achieved while avoiding complete ground reflection effects. The signals received by antennas 6 and 7 are mixed in a microwave mixer 8. Mixer 8 provides an output signal corresponding to the vector sum of the input signals provided by the two antennas.

合成された全信号は、例えばシヨツトキー障壁
検波ダイオードより成るマイクロ波検波器9にお
いて整流される。この回路は、全信号の大きさに
比例する小さな出力電圧を供給する。
The total combined signal is rectified in a microwave detector 9, which consists of, for example, a Schottky barrier detection diode. This circuit provides a small output voltage that is proportional to the total signal magnitude.

その整流された信号は、増幅器により増幅され
る。その増幅率は可変であり、自動増幅制御付き
回路10は自動的に調整される。この回路10
は、緩やかに増幅を加減して、植物の成長や降雪
による環境の変化のような設備の有効範囲の変化
及び長期の現象に対する補正をする。侵入者によ
つて起こる如き短期の変化に対しては、回路10
は増幅率の変化を行わない。かような受信信号レ
ベル変化は、モニタホールド回路11に送られ
る。
The rectified signal is amplified by an amplifier. The amplification factor is variable and automatically adjusted by the circuit 10 with automatic amplification control. This circuit 10
Gently adjusts the amplification to compensate for changes in the effective range of the equipment and for long-term phenomena such as environmental changes due to plant growth or snowfall. For short-term changes, such as those caused by an intruder, circuit 10
does not change the amplification factor. Such received signal level changes are sent to the monitor hold circuit 11.

送信機は、消費電力を節約するためマイクロ波
インパルスを送信するよう構成される。したがつ
て、受信機により受信される信号もインパルスの
形である。送信機を動作させる制御信号は、受信
機におけるトリガ発生器14により接続線を介し
て送信機へ送信される。このトリガ信号はまた、
受信機におけるモニタホールド回路11を動作さ
せる。この回路は、回路10のインパルス出力を
出力インパルスの大きさに比例する連続信号に変
換する。侵入者がマイクロ波防壁装置の有効範囲
に入ると、モニタホールド回路の出力信号に低周
波変化が起こる。スレツシヨールド検出器12
は、この低周波信号を処理し侵入者の大きさと速
度を決定する。その振幅変化が予め定めたスレツ
シヨールドを越すと、警報出力手段13が動作す
る。本装置の動作は、侵入がどこで試みられたか
によつて異なる。
The transmitter is configured to transmit microwave impulses to save power consumption. The signal received by the receiver is therefore also in the form of an impulse. Control signals for operating the transmitter are transmitted to the transmitter via a connection line by a trigger generator 14 in the receiver. This trigger signal also
The monitor hold circuit 11 in the receiver is operated. This circuit converts the impulse output of circuit 10 into a continuous signal that is proportional to the magnitude of the output impulse. When an intruder enters the effective range of the microwave barrier device, a low frequency change occurs in the output signal of the monitor and hold circuit. Threshold detector 12
processes this low-frequency signal to determine the size and speed of the intruder. When the amplitude change exceeds a predetermined threshold, the alarm output means 13 is activated. The operation of the device differs depending on where the intrusion is attempted.

地面を這う侵入者は、下方アンテナ7により受
信される信号に変化を起こす。送信機の近くのマ
イクロ波防壁装置を飛び越そうとする侵入者は、
上方アンテナ4で送信されるビームを遮る。その
結果、この信号の一部が受信機に向かつて反射さ
れ、侵入者の相対位置により、上方又は下方アン
テナ6又は7のいずれかによつて検出される。受
信機近くでマイクロ波防壁装置を飛び越そうとす
る侵入者は、送信信号の一部を上方受信アンテナ
6に向かつて反射しその信号に変化を起こす。
An intruder crawling on the ground causes a change in the signal received by the lower antenna 7. An intruder attempting to jump the microwave barrier near the transmitter may
The beam transmitted by the upper antenna 4 is blocked. As a result, a portion of this signal is reflected towards the receiver and is detected by either the upper or lower antenna 6 or 7, depending on the relative position of the intruder. An intruder attempting to jump the microwave barrier near the receiver will reflect a portion of the transmitted signal towards the upper receiving antenna 6, causing a change in the signal.

いずれの場合も、侵入者の試みは一方又は両方
の受信アンテナの受信信号に変化を起こす。この
信号における変化は、付属する回路によつて処理
される。
In either case, an intruder's attempt causes a change in the received signal at one or both receive antennas. Changes in this signal are processed by associated circuitry.

第7及び第8図は、送信及び受信機を示す。ア
ンテナ4,5,6及び7は、平面状に作られてい
る。アンテナ4及び6は同じビーム指向角を有す
るが、これはアンテナ5及び7(これらは互いに
同一である)とは異なるビーム指向角である。発
振器1、分割器3及び励振器2は、機械的取付け
部と共にマイクロ波回路の作用に必要な導電板
(アース)を形成する基板15a上に配置される。
Figures 7 and 8 show the transmitter and receiver. The antennas 4, 5, 6 and 7 are made in a planar shape. Although antennas 4 and 6 have the same beam pointing angle, this is a different beam pointing angle than antennas 5 and 7 (which are identical to each other). The oscillator 1, the divider 3 and the exciter 2 are arranged on a substrate 15a which together with the mechanical mountings forms the conductive plate (earth) necessary for the operation of the microwave circuit.

受信器においては、全部品は同じ様に導電基板
15b上に配置される。アンテナ6及び7は、送
信機の場合と同様に取付けられる。混合器8及び
検出器9の機能は、マイクロ波受信モジユール3
0に組込まれている。この受信モジユール30の
出力は、自動増幅制御付き回路10、モニタホー
ルド回路11、スレツシヨールド検出器12、警
報出力手段13及びトリガ発生器14の機能を果
たす受信回路31の入力に接続される。
In the receiver, all components are similarly placed on the conductive substrate 15b. Antennas 6 and 7 are mounted in the same way as for the transmitter. The functions of the mixer 8 and the detector 9 are the same as those of the microwave receiving module 3.
Built into 0. The output of this receiving module 30 is connected to the input of a receiving circuit 31 which functions as the automatic amplification control circuit 10, the monitor hold circuit 11, the threshold detector 12, the alarm output means 13, and the trigger generator 14.

平面状アンテナの作用については後述するが、
本発明においては、基本的には指向性アンテナ・
ビームを発生するアンテナであればどんなアンテ
ナでもよい。
The action of the planar antenna will be discussed later, but
In the present invention, basically the directional antenna
Any antenna may be used as long as it generates a beam.

第9図は、平面状アンテナの詳細を示す斜視図
である。平面アンテナには、絶縁誘電基質16上
にエツチングされた金属ストリツプ19のパター
ンが形成されている。これらのストリツプ19
は、導電金属基板17から一定の距離に配置され
る。金属ストリツプ19のパターンは、供給線に
接続された複数のダイポール18(半波長)を有
する。マイクロ波信号は、入力接続線20に供給
され、供給線を形成する8つのストリツプ19に
分配される。これらの供給線に分配されたマイク
ロ波信号は、ストリツプに沿つて端部21に到
り、ダイポール18を励振する。各ダイポール
は、平面アンテナ上の空間にマイクロ波信号を輻
射する。各ダイポールの間隔を選択することによ
り、各ダイポールからの各ビームの大きさと位相
を合成して、特定の指向角を有する一定のビーム
を作ることができる。第10図は、供給線19及
びそれに付属するダイポール18を示す。
FIG. 9 is a perspective view showing details of the planar antenna. The planar antenna is formed with a pattern of metal strips 19 etched onto an insulating dielectric substrate 16. These strips19
are arranged at a constant distance from the conductive metal substrate 17. The pattern of metal strips 19 has a plurality of dipoles 18 (half wavelengths) connected to the supply lines. The microwave signal is fed to an input connection line 20 and distributed to eight strips 19 forming a supply line. The microwave signals distributed on these feed lines reach the end 21 along the strip and excite the dipole 18. Each dipole radiates a microwave signal into the space above the planar antenna. By selecting the spacing of each dipole, the magnitude and phase of each beam from each dipole can be combined to create a constant beam with a particular pointing angle. FIG. 10 shows the supply line 19 and the dipole 18 attached thereto.

第9図は水平方向において、マイクロ波信号は
あらゆる瞬間において同一の大きさ及び位相を有
する。これは、最大ビーム方向が基質の水平軸と
90゜の角をなすのを確実にする。
In FIG. 9, in the horizontal direction, the microwave signal has the same magnitude and phase at every instant. This means that the maximum beam direction is aligned with the horizontal axis of the substrate.
Make sure to form a 90° angle.

垂直面において、ダイポール18の距離は所望
のビーム指向方向を得るように選定される。これ
は、次式により決定しうる。
In the vertical plane, the distance of the dipoles 18 is selected to obtain the desired beam pointing direction. This can be determined by the following equation.

α=sin-1(√−λ/D) ただし、 α=基質面に垂直な方向に対するビーム指向方
向、 εr=基質材料の実効相対誘電常数、 λ=マイクロ波信号の波長 D=供給線の同じ側における隣接ダイポール間の
距離(第10図参照)。
α=sin -1 (√−λ/D) where, α=beam direction perpendicular to the substrate surface, εr=effective relative dielectric constant of the substrate material, λ=wavelength of microwave signal D=same supply line distance between adjacent dipoles on the sides (see Figure 10).

第11図は、基質面に対する最大ビーム指向方
向を示す。
FIG. 11 shows the maximum beam pointing direction relative to the substrate plane.

各アンテナのビーム幅θ、輻射開口の幾何学的
寸法及び既に与えられた式によるビーム指向方向
の間には、次の関係がある。
The following relationship exists between the beam width θ of each antenna, the geometrical dimension of the radiation aperture, and the beam direction according to the formula given above.

θλ/a ただし、 λ=マイクロ波信号の波長、 a=ビーム伝搬方向における実効開口。 θλ/a however, λ = wavelength of microwave signal, a = effective aperture in the direction of beam propagation.

α角のビームをもつ平面アンテナでは、開口の
実効寸法はa・cosαに等しい。
For a planar antenna with a beam at an α angle, the effective size of the aperture is equal to a·cosα.

アンテナにより輻射されるエネルギの大部分
は、α±θ/2の角度範囲内にある。上方ビーム
が大きな地面反射を受けないのを確実にするに
は、角αは、上方に傾斜すると共に上方アンテナ
のビーム幅の半分(θ/2)より大きくなければ
ならない。すなわち、次の式が適用される。
Most of the energy radiated by the antenna is within the angular range α±θ/2. To ensure that the upper beam does not experience significant ground reflections, the angle α must slope upward and be greater than half the beam width (θ/2) of the upper antenna. That is, the following formula is applied.

α>θ/2 下方アンテナ5及び7は、受信機に最大の信号
を供給する寸法とする。これらの2アンテナ・ビ
ームのビーム角は、この目的のため0とすべきで
ある。第12図は、これらの点を考慮した配置を
示す。
α>θ/2 The lower antennas 5 and 7 are dimensioned to provide the maximum signal to the receiver. The beam angle of these two antenna beams should be zero for this purpose. FIG. 12 shows an arrangement that takes these points into consideration.

使用する上方アンテナは34.5cmの垂直輻射開口
を有し、下方アンテナは32.5cmのそれを有する。
したがつて、上方アンテナ・ビームのビーム幅は
5.0゜、下方アンテナ・ビームのビーム幅は5.3゜と
なる。上方アンテナは、5.0゜の角度で上方に伝搬
するビームを発生する。アンテナは、正確な相対
位置を保持すると共に導電金属台を形成し電子部
品の取付け板を構成する堅固な基板の上に配置す
る。上述の実施例におけるアンテナの地上取付け
高度は、第13図に示される。
The upper antenna used has a vertical radiating aperture of 34.5 cm and the lower antenna has one of 32.5 cm.
Therefore, the beamwidth of the upper antenna beam is
5.0°, and the beam width of the lower antenna beam is 5.3°. The upper antenna produces a beam that propagates upward at a 5.0° angle. The antenna is placed on a rigid substrate that maintains its precise relative position and forms a conductive metal platform and a mounting plate for the electronic components. The ground mounting height of the antenna in the above embodiment is shown in FIG.

この配置においては、下方アンテナ・ビームは
4mの距離で地面にぶつかる。上方アンテナ・ビ
ームは、6mの距離で2mの高度に達する。かよ
うな配置は、一方で地上の監視をよくし、他方で
マイクロ波防壁の飛び越しを防止する。
In this arrangement, the lower antenna beam hits the ground at a distance of 4 m. The upper antenna beam reaches an altitude of 2 m at a distance of 6 m. Such an arrangement, on the one hand, provides good monitoring of the ground and, on the other hand, prevents the microwave barrier from being bypassed.

上述の実施例では2つのアンテナ・ビームを生
ずるのに使用するアンテナを互いに垂直方向に配
置したが、第14および第15図に示すようにア
ンテナを互いに隣接して水平方向に並べてもよ
い。
Although in the embodiments described above the antennas used to generate the two antenna beams are arranged vertically relative to each other, the antennas may be arranged horizontally adjacent to each other as shown in FIGS. 14 and 15.

第14図に示す送信機は、送信機の他の部分が
配置される基板40を有する。発振器43、分割
器44及び励振器45は、互いに水平に並べたア
ンテナ41及び42の間に配置される。アンテナ
は、平面アンテナとして構成される。アンテナ4
1は、ビーム軸が0゜の傾斜をもつ下方アンテナ・
ビームを発生する。アンテナ42は、地面に全く
接触しない上方に指向するアンテナ・ビームを発
生する。
The transmitter shown in FIG. 14 has a substrate 40 on which other parts of the transmitter are placed. The oscillator 43, the divider 44 and the exciter 45 are arranged between the antennas 41 and 42 which are arranged horizontally to each other. The antenna is configured as a planar antenna. antenna 4
1 is a downward antenna with a beam axis tilted at 0°.
Generates a beam. Antenna 42 produces an upwardly directed antenna beam that makes no contact with the ground.

第15図に示す受信機は、送信機の場合と似た
2つの平面アンテナ46,47、受信モジユール
48及び受信回路50を有する。これらの部品
は、金属基板49の上に設けられる。アンテナ4
6は最大感度が水平線に対し0の角にある下方ア
ンテナ・ビームを発生し、アンテナ47は実際上
地面反射を受けない上方に指向するアンテナ・ビ
ームを発生する。
The receiver shown in FIG. 15 has two planar antennas 46, 47, a receiving module 48 and a receiving circuit 50 similar to that of the transmitter. These components are provided on a metal substrate 49. antenna 4
6 produces a downward antenna beam whose maximum sensitivity is at an angle of zero to the horizon, and antenna 47 produces an upwardly directed antenna beam which is virtually free from ground reflections.

この実施例の作用は、互いに垂直方向に配置さ
れたアンテナの場合と同じである。また、この場
合も、2つの受信アンテナの出力信号がベクトル
的に合成され受信モジユールで整流される。下方
又は上方アンテナ・ビームが遮られると、警報信
号が発せられる。
The operation of this embodiment is the same as for antennas arranged perpendicular to each other. Also in this case, the output signals of the two receiving antennas are vectorially combined and rectified by the receiving module. If the lower or upper antenna beam is obstructed, an alarm signal is generated.

この実施例のアンテナの構成は、前の構成とは
やや異なる。第16図は、下方アンテナ・ビーム
を作るアンテナの配置を示す。分割器の出力51
から来る信号は、8本の送信線52に分配され
る。複数の半波長ダイポール54は、送信線52
に沿つて通過するマイクロ波によつて励振され
る。その配置は、いかなる時点においても、互い
に対応する各点(例えば線55に沿う点)におい
て送信線52上の信号の位相と大きさが等しくな
るようにする。ダイポール54は、合成ビームが
水平線に対し角度0のビーム軸をもち且つ主とし
て垂直方向に偏波されたアンテナ・ビームとなる
ように、配置される。そのアンテナ配置は、上述
した実施例と同様に絶縁材料より成る基質53の
上に形成される。
The configuration of the antenna in this example is slightly different from the previous configuration. FIG. 16 shows the arrangement of the antennas that create the downward antenna beam. Divider output 51
The signals coming from are distributed to eight transmission lines 52. The plurality of half-wavelength dipoles 54 are connected to the transmission line 52.
excited by microwaves passing along the The arrangement is such that the signal on transmission line 52 is equal in phase and magnitude at each corresponding point (eg, along line 55) at any given time. Dipole 54 is positioned such that the combined beam is a primarily vertically polarized antenna beam with a beam axis at zero angle to the horizontal. The antenna arrangement is formed on a substrate 53 of insulating material, similar to the embodiments described above.

そのビーム特性は、第17図に示される。アン
テナ53は、地面56の近くに配置される。ビー
ム軸は、0゜の仰角を有する。受信側における下方
アンテナ・ビーム用アンテナの構成及び作用も、
本質的に同じである。
Its beam characteristics are shown in FIG. Antenna 53 is placed near the ground 56. The beam axis has an elevation angle of 0°. The structure and operation of the downward antenna and beam antenna on the receiving side are also as follows:
essentially the same.

第18図は、上方アンテナ・ビーム用アンテナ
の構成を示す。これは第16図に示した下方アン
テナ・ビーム用アンテナと大体同じであるが、送
信線57が各送信線57に接続されたダイポール
58に対し異なる位相を生じるように配置され
る。各送信線のダイポールに対する位相は、入力
部59と関係送信線57の最初のダイポールとの
間の路長を選んで選定される。第19図はそのビ
ーム特性を示す。
FIG. 18 shows the configuration of the upper antenna beam antenna. This is generally the same as the lower antenna beam antenna shown in FIG. 16, but the transmission lines 57 are arranged to produce a different phase with respect to the dipoles 58 connected to each transmission line 57. The phase of each transmission line relative to the dipole is chosen by choosing the path length between the input 59 and the first dipole of the associated transmission line 57. FIG. 19 shows the beam characteristics.

ビーム軸(すなわち、最大ビーム強度方向)の
傾斜角αは、次式によつて決定される。
The inclination angle α of the beam axis (ie, the maximum beam intensity direction) is determined by the following equation.

α=sin-1(l√/d) ここに、l及びdは第18図に示す寸法であ
り、εrは基質の実効相対誘電率である。
α=sin −1 (l√/d) where l and d are the dimensions shown in FIG. 18, and εr is the effective relative dielectric constant of the substrate.

水平面において、アンテナ41,42,46及
び47は、基板49の面に直角の方向に最大をも
つ。これは、同一送信機57上の個々のダイポー
ルの距離を正確に同相になるように選択すること
により、達成される。このため、距離Dは次式に
より決定される(第10図参照)。
In the horizontal plane, antennas 41 , 42 , 46 and 47 have their maximum in a direction perpendicular to the plane of substrate 49 . This is accomplished by choosing the distances of the individual dipoles on the same transmitter 57 to be exactly in phase. Therefore, the distance D is determined by the following equation (see FIG. 10).

D=λ/√ ただし、 λ=波長 εr=基質の実効相対誘電率。 D=λ/√ however, λ = wavelength εr = effective relative permittivity of the substrate.

第20及び第21図は、上方及び下方アンテ
ナ・ビームを発生(又は受信)するアンテナがた
だ1つ複合アンテナより成る本発明の他の実施例
を示すものである。
Figures 20 and 21 illustrate another embodiment of the invention in which the antenna generating (or receiving) the upper and lower antenna beams comprises a single composite antenna.

第20図に示す送信機は、2つの別のアンテ
ナ・ビームを発生する1つの平面アンテナ60を
有する。それは、励振器62により供給される発
振器61によつて励振される。装置全体は、導電
基板63の上に配置される。
The transmitter shown in Figure 20 has one planar antenna 60 that generates two separate antenna beams. It is excited by an oscillator 61 supplied by an exciter 62. The entire device is placed on a conductive substrate 63.

同様に、第21図に示す受信機は、アンテナ6
0と同一構成の平面アンテナ64を有する。アン
テナからの出力信号は、マイクロ波受信モジユー
ル65に供給されそこで復調される。その結果得
られる低周波信号の増幅及びその後の処理は、印
刷受信回路66で行われる。この回路66は、侵
入者があると警報信号を供給する。
Similarly, the receiver shown in FIG.
It has a planar antenna 64 having the same configuration as that of 0. The output signal from the antenna is supplied to a microwave receiving module 65 and demodulated there. Amplification and subsequent processing of the resulting low frequency signal takes place in print receiver circuit 66. This circuit 66 provides an alarm signal in the presence of an intruder.

2つのアンテナ60及び64の構成は、第22
図に示される。アンテナは、絶縁材料より成る基
質68の上に配置され、エツチング技法により導
電ストリツプのパターンが形成される。8つのス
トリツプ状アンテナ素子70,71は、複数のダ
イポール69を所望のビーム特性が得られるよう
に励振する。
The configuration of the two antennas 60 and 64 is
As shown in the figure. The antenna is placed on a substrate 68 of insulating material, and a pattern of conductive strips is formed by etching techniques. The eight strip antenna elements 70, 71 excite the plurality of dipoles 69 so as to obtain desired beam characteristics.

アンテナ素子70は、これらのアンテナ素子の
ダイポールからの輻射部分が合成されて、その最
大が基質68の面と直角の方向にあるアンテナ・
ビームを作り出すような寸法とする。
The antenna element 70 is an antenna in which the radiation portions from the dipoles of these antenna elements are combined and the maximum thereof is in a direction perpendicular to the plane of the substrate 68.
Dimensions should be such as to create a beam.

他方、アンテナ素子71は、各ダイポールから
の輻射波が上方に伝搬するアンテナ・ビームを形
成し、そのアンテナ・ビームの大部分が地面に接
触しないような寸法とする。
On the other hand, the antenna elements 71 are dimensioned so that the radiation waves from each dipole form an upwardly propagating antenna beam, with a large portion of the antenna beam not touching the ground.

分割回路72は、送信機に入来する信号をアン
テナ素子70及び71を励振する8つの等しい部
分に分割する。受信機では、72は、アンテナ素
子70,71より供給される信号のベクトル和を
作る結合回路となる。すなわち、回路72は、受
信機においては2つのアンテナ・ビーム信号を加
算する。
Splitting circuit 72 splits the signal entering the transmitter into eight equal parts that excite antenna elements 70 and 71. In the receiver, 72 is a coupling circuit that creates a vector sum of the signals supplied from the antenna elements 70 and 71. That is, circuit 72 sums the two antenna beam signals at the receiver.

第23図は、合成アンテナ特性を示す。アンテ
ナ装置73は、地面74に近く配置される。下方
アンテナ・ビーム75は、仰角0(すなわち、地
面と平行なビーム軸)で伝搬される。その結果、
地面近くの侵入者のどんな動きも、この下方アン
テナ・ビームの受信信号における変化となつて現
われる。
FIG. 23 shows the composite antenna characteristics. Antenna device 73 is placed close to ground 74. Lower antenna beam 75 is propagated at zero elevation (ie, beam axis parallel to the ground). the result,
Any movement of the intruder near the ground will result in a change in the received signal on this lower antenna beam.

上方アンテナ・ビーム76は、ビーム幅の半分
より大きな大きな仰角で伝搬される。その結果、
この上方アンテナ・ビームは地面と接触しない。
それは大きな地面反射を受けないので、受信信号
の強さは距離に応じてなだらかに連続的に変化す
る。
Upper antenna beam 76 is propagated at a large elevation angle, greater than half the beam width. the result,
This upper antenna beam does not touch the ground.
Since it is not subject to significant ground reflections, the strength of the received signal varies smoothly and continuously with distance.

第24及び第24a図は、本発明の更に他の実
施例を示すものである。本例では、下方アンテ
ナ・ビームの一部を上方に偏向させるため受動反
射板を用い、上方アンテナ・ビームを発生してい
る。
Figures 24 and 24a show still another embodiment of the invention. In this example, a passive reflector is used to deflect a portion of the lower antenna beam upward, producing an upper antenna beam.

送信及び受信機は、それぞれ、平面アンテナ、
パラボラ・アンテナ又はその他のアンテナとして
構成され受信アンテナ方向に伝搬されるアンテ
ナ・ビーム78を生じるマイクロ波アンテナ77
を有する。金属材料より成る受動反射板79は、
ビーム路の一部に配置されてアンテナ・ビームの
一部を上方に反射し、上方に指向するアンテナ・
ビーム80を発生させる。侵入者が下方アンテ
ナ・ビーム78か上方アンテナ・ビーム80を通
過すると、受信信号に変化を生じて警報を発す
る。
The transmitter and receiver are respectively planar antennas,
Microwave antenna 77 configured as a parabolic antenna or other antenna and producing an antenna beam 78 that is propagated in the direction of the receiving antenna.
has. The passive reflection plate 79 made of metal material is
An antenna that is placed in a portion of the beam path and reflects a portion of the antenna beam upward and is directed upward.
A beam 80 is generated. If an intruder passes through either the lower antenna beam 78 or the upper antenna beam 80, this will cause a change in the received signal and cause an alarm.

第25及び第26図は、上記の変形として、ビ
ーム路にマイクロ波プリズムを設けたものを示
す。プリズム81は、誘電絶縁材料より作られ
る。その寸法は、マイクロ波ビームが遮られる
と、伝搬方向がプリズム内で上方に偏向されるよ
うに選定される。第25図に示すように、プリズ
ム81は、ビーム軸が対応する受信アンテナの方
向を指す送信アンテナ82の前方に配置される。
プリズム81に入射する輻射波は上方に偏向され
地面に当たらない上方アンテナ・ビームを生じる
が、下方アンテナ・ビーム84は上述のように地
面85にぶつかる。
25 and 26 show a modification of the above in which a microwave prism is provided in the beam path. Prism 81 is made of dielectric insulating material. Its dimensions are chosen such that when the microwave beam is interrupted, the direction of propagation is deflected upwards within the prism. As shown in FIG. 25, prism 81 is placed in front of transmitting antenna 82 whose beam axis points in the direction of the corresponding receiving antenna.
The radiated waves incident on prism 81 are deflected upward to produce an upper antenna beam that does not strike the ground, while lower antenna beam 84 strikes ground 85 as described above.

第26図は、プリズム81の作用を明瞭に示し
ている。送信アンテナからの輻射波86は、プリ
ズム81により屈折角αだけ上方に偏向され、上
方アンテナ・ビーム87となる。
FIG. 26 clearly shows the action of prism 81. The radiation wave 86 from the transmitting antenna is deflected upward by a refraction angle α by the prism 81 into an upper antenna beam 87 .

1つ以上の上方アンテナ・ビームを作る手段と
して、下方アンテナ・ビームにフレネル・レンズ
を使用することが考えられる。フレネル・レンズ
は、誘導絶縁媒体に複数の段を有するものであ
る。入来マイクロがこのフレネル・レンズを通過
すると、多くの異なる角度で輻射される。この角
度は、そのスロツト部分を通過する波とスロツト
のない主領域を通過する波との間の干渉パターン
によつて決定される。
A possible means of creating one or more upper antenna beams is to use a Fresnel lens in the lower antenna beam. A Fresnel lens has multiple steps in an insulating medium. As the incoming micros pass through this Fresnel lens, they are radiated at many different angles. This angle is determined by the interference pattern between the waves passing through the slotted portion and the waves passing through the main area without slots.

第27図に示すように、フレネル・レンズ88
は送信アンテナ89の主ビーム91内に配置され
る。レンズ88は、複数の上方に指向するアンテ
ナ・ビーム90を生じ、本発明によるマイクロ波
防壁装置の付加的な高所防護区域を形成する。
As shown in FIG. 27, a Fresnel lens 88
is located within the main beam 91 of the transmitting antenna 89. Lens 88 produces a plurality of upwardly directed antenna beams 90, forming an additional height protection zone of the microwave barrier device according to the invention.

フレネル・レンズ88は、第28図に詳細に示
されている。それは、複数のスロツト92を有す
る誘電絶縁材料のブロツクより成る。スロツト9
2の深さ、誘電材料の相対誘電率及びスロツトの
間隔は、所定の周波数に対しそれより発する輻射
波の伝搬角を決定する。レンズ88は、楔状構造
を有し、入来輻射波がスロツト92を通過する前
にまず上方に屈折される。これにより、フレネ
ル・レンズから輻射されるアンテナ・ビームは、
確実に或る角度で上方に伝搬される。
Fresnel lens 88 is shown in detail in FIG. It consists of a block of dielectric insulating material having a plurality of slots 92. slot 9
The depth of the slot 2, the relative permittivity of the dielectric material, and the spacing of the slots determine the propagation angle of the radiation waves emanating from it for a given frequency. Lens 88 has a wedge-like structure such that the incoming radiation wave is first refracted upwardly before passing through slot 92. As a result, the antenna beam radiated from the Fresnel lens is
It is definitely propagated upwards at an angle.

最後に、第29図は、ただ1つの入来アンテ
ナ・ビームから異なる角度で複数のアンテナ・ビ
ームを作るため回折スクリーンを使用した例を示
す。その原理は、上述のフレネル・レンズと本質
的に同じである。回折スクリーンは、下方アンテ
ナ・ビームを送信又は受信するアンテナの前方に
配置される。入来輻射波は、複数のアンテナ・ビ
ームに分割され、主として或る角度で上方に伝搬
し、高所の防護が改善される。
Finally, FIG. 29 shows an example of using a diffractive screen to create multiple antenna beams at different angles from a single incoming antenna beam. Its principle is essentially the same as the Fresnel lens described above. A diffractive screen is placed in front of the antenna that transmits or receives the lower antenna beam. The incoming radiated waves are split into multiple antenna beams and propagate primarily upwards at an angle, improving protection at heights.

第29図に示す回折スクリーンは、誘電絶縁材
料のブロツク93を有し、その上に複数のメタラ
イズされたストリツプ94が設けられる。これら
のストリツプの位置及び幅は、出てゆくアンテ
ナ・ビームの方向を決定する。回折スクリーン
は、入来輻射波が金属のストリツプ94上で分散
される前にまず上方に屈折されるように、楔形に
作られる。
The diffraction screen shown in FIG. 29 has a block 93 of dielectric insulating material on which a plurality of metallized strips 94 are provided. The position and width of these strips determine the direction of the outgoing antenna beam. The diffractive screen is made wedge-shaped so that the incoming radiation wave is first refracted upwards before being dispersed onto the metal strip 94.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したとおり、本発明によれば、比較的
小さい寸法のアンテナで直接成分が地面反射成分
によつて消されるのを防止し、地上及び高所両方
の監視を良好とし充分な防護を保証するマイクロ
波防壁装置を得ることができる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to prevent the direct component from being erased by the ground reflection component with an antenna of relatively small size, and to ensure good monitoring both on the ground and in high places, and to ensure sufficient protection. A microwave barrier device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は通常のアンテナ配置とアンテナ・ビー
ムを示す図、第2図は直接信号と反射信号の関係
を示す図、第3図は地面反射効果の例を示す曲線
図、第4図はアンテ取付け高度を低くした場合に
地面反射効果が起こらないことを示す曲線図、第
5図は本発明による2重ビーム方式の基本図、第
6図は本発明マイクロ波防壁装置の完全実施例を
示すブロツク図、第7図は送信機の例を示す正面
図、第8図は受信機の例を示す正面図、第9図は
平面アンテナの詳細を示す斜視図、第10図は供
給線及びそれに付属するダイポールを示す図、第
11図は基質面に対する最大ビーム指向方向を示
す図、第12図はビーム幅θとビーム角αとの関
係を示す図、第13図は上記実施例におけるアン
テナ取付け高度の例を示す図、第14図は送信機
の他の例を示す正面図、第15図は受信機の他の
例を示す正面図、第16図は下方アンテナ・ビー
ムを作るアンテナ配置を示す図、第17図はその
ビーム特性を示す図、第18図は上方アンテナ・
ビーム用アンテナの構成を示す図、第19図はそ
のビーム特性を示す図、第20及び第21図は上
方及び下方アンテナ・ビームを発生(又は受信)
するのにただ1つの複合アンテナを用いる本発明
の他の実施例を示す正面図、第22図はそのアン
テナの構成を示す図、第23図はその合成アンテ
ナ特性を示す図、第24図は本発明の更に他の実
施例を示す図、第24a図はその反射板を示す
図、第25図はプリズムを用いた変形例を示す
図、第26図はプリズムの作用を示す図、第27
図はフレネル・レンズを用いる変形例を示す図、
第28図はフレネル・レンズの詳細を示す斜視
図、第29図は回折スクリーンを用いる変形例を
示す図である。 1〜5……マイクロ波送信機、4,5……送信
アンテナ装置、6〜14……マイクロ波受信機、
6,7……受信アンテナ装置、11,12,13
……受信信号の変化に応答する回路。
Figure 1 is a diagram showing the usual antenna arrangement and antenna beam, Figure 2 is a diagram showing the relationship between direct signal and reflected signal, Figure 3 is a curve diagram showing an example of ground reflection effect, and Figure 4 is a diagram showing the antenna beam. A curve diagram showing that the ground reflection effect does not occur when the installation height is lowered, Figure 5 is a basic diagram of the double beam system according to the present invention, and Figure 6 is a complete embodiment of the microwave barrier device of the present invention. 7 is a front view showing an example of a transmitter, FIG. 8 is a front view showing an example of a receiver, FIG. 9 is a perspective view showing details of a planar antenna, and FIG. 10 is a front view showing an example of a transmitter. Figure 11 shows the attached dipole, Figure 11 shows the maximum beam direction with respect to the substrate surface, Figure 12 shows the relationship between beam width θ and beam angle α, and Figure 13 shows the antenna installation in the above embodiment. Fig. 14 is a front view showing another example of the transmitter, Fig. 15 is a front view showing another example of the receiver, and Fig. 16 shows the antenna arrangement for creating a downward antenna beam. Figure 17 is a diagram showing the beam characteristics, and Figure 18 is a diagram showing the upper antenna.
Figure 19 shows the configuration of the beam antenna, Figure 19 shows its beam characteristics, Figures 20 and 21 generate (or receive) the upper and lower antenna beams.
22 is a diagram showing the configuration of the antenna, FIG. 23 is a diagram showing the composite antenna characteristics, and FIG. 24 is a diagram showing the composite antenna characteristics. 24a is a diagram showing a reflection plate thereof, FIG. 25 is a diagram showing a modification using a prism, FIG. 26 is a diagram showing the action of the prism, and FIG. 27 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
The figure shows a modification using a Fresnel lens.
FIG. 28 is a perspective view showing details of the Fresnel lens, and FIG. 29 is a view showing a modification using a diffraction screen. 1-5...Microwave transmitter, 4,5...Transmission antenna device, 6-14...Microwave receiver,
6, 7...Receiving antenna device, 11, 12, 13
...A circuit that responds to changes in the received signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 送信アンテナ装置をもつマイクロ波送信機と
受信アンテナ装置をもつマイクロ波受信機とを有
し、これら送信機及び受信機が監視区域の両端に
配置され、上記受信機が侵入者によつて生じる受
信信号の変化に応答する回路を有するマイクロ波
防壁装置において、少なくとも2つのアンテナ・
ビームが形成され、そのうちの一方は地面に向か
つて伸びて防護区域を形成し、他方はこのビーム
幅の半分より大きい角度だけ水平線に対し上方に
傾斜していることを特徴とするマイクロ波防壁装
置。 2 互いに独立した2つのアンテナ・ビームを形
成するため、2つの別個のアンテナが設けられた
特許請求の範囲1項記載のマイクロ波防壁装置。 3 2つのアンテナは互いに垂直方向においてず
れている特許請求の範囲2項記載のマイクロ波防
壁装置。 4 2つのアンテナは互いに水平方向においてず
れている特許請求の範囲2項記載のマイクロ波防
壁装置。 5 2つのアンテナ・ビーム形成のため、1つの
アンテナとそのアンテナ・ビームを分割するため
の装置が設けられた特許請求の範囲1項記載のマ
イクロ波防壁装置。 6 アンテナ・ビームを分割するための装置が反
射体より成る特許請求の範囲5項記載のマイクロ
波防壁装置。 7 アンテナ・ビームを分割するための装置がプ
リズムより成る特許請求の範囲5項記載のマイク
ロ波防壁装置。 8 アンテナ・ビームを分割するための装置がフ
レネル・レンズより成る特許請求の範囲5項記載
のマイクロ波防壁装置。 9 アンテナ・ビームを分割するための装置が回
折スクリーンより成る特許請求の範囲5項記載の
マイクロ波防壁装置。 10 2つのアンテナ・ビーム形成のため、1つ
の複合アンテナが設けられた特許請求の範囲1項
記載のマイクロ波防壁装置。 11 2つのアンテナが分割器(スプリツタ)を
介して同じマイクロ波発振器に接続された特許請
求の範囲2項記載のマイクロ波防壁装置。 12 2つのアンテナ・ビームから取出された信
号をベクトル加算する回路を有する特許請求の範
囲1項記載のマイクロ波防壁装置。 13 受信側に設けられた回路が2つのアンテ
ナ・ビームにより生じる信号の侵入者による変化
に応答する特許請求の範囲1項記載のマイクロ波
防壁装置。
[Claims] 1. A microwave transmitter having a transmitting antenna device and a microwave receiver having a receiving antenna device, these transmitters and receivers are arranged at both ends of a monitoring area, and the receiver is arranged at both ends of a monitoring area. In a microwave barrier device having circuitry responsive to changes in the received signal caused by an intruder, at least two antennas
Microwave barrier device, characterized in that beams are formed, one of which extends towards the ground and forms a protected area, the other of which is inclined upwardly with respect to the horizontal by an angle greater than half the width of this beam. . 2. The microwave barrier device of claim 1, wherein two separate antennas are provided to form two mutually independent antenna beams. 3. The microwave barrier device according to claim 2, wherein the two antennas are vertically shifted from each other. 4. The microwave barrier device according to claim 2, wherein the two antennas are shifted from each other in the horizontal direction. 5. The microwave barrier device according to claim 1, further comprising one antenna and a device for splitting the antenna beam to form two antenna beams. 6. The microwave barrier device according to claim 5, wherein the device for splitting the antenna beam comprises a reflector. 7. The microwave barrier device according to claim 5, wherein the device for splitting the antenna beam comprises a prism. 8. The microwave barrier device according to claim 5, wherein the device for splitting the antenna beam comprises a Fresnel lens. 9. The microwave barrier device of claim 5, wherein the device for splitting the antenna beam comprises a diffraction screen. 10. The microwave barrier device according to claim 1, wherein one composite antenna is provided for forming two antenna beams. 11. The microwave barrier device according to claim 2, wherein the two antennas are connected to the same microwave oscillator via a splitter. 12. The microwave barrier device according to claim 1, comprising a circuit for vector-adding signals extracted from two antenna beams. 13. The microwave barrier device of claim 1, wherein the circuit provided on the receiving side is responsive to intruder-induced changes in the signals produced by the two antenna beams.
JP59211195A 1983-10-07 1984-10-08 Microwave protective wall device Granted JPS6097285A (en)

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Publication Number Publication Date
JPS6097285A JPS6097285A (en) 1985-05-31
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EP0139920A1 (en) 1985-05-08
EP0139920B1 (en) 1987-11-19
DE3467647D1 (en) 1987-12-23
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