JP6555610B2 - アンテナ装置及びそれを備えたドップラセンサ - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置及びそれを備えたドップラセンサに関し、より詳細には、指向性を調整することが可能なアンテナ装置及びそれを備えたドップラセンサに関する。

従来、この種のアンテナ装置としては、接地板と、平板状の放射素子と、平板状の導波素子と、を備え、放射素子の表面と導波素子の表面とを平行に維持しつつ、放射素子の中心と導波素子の中心とを結んだ直線と、接地板への垂線との交角を、調整可能な交角調整手段を有する平板パッチアンテナが知られている（特許文献１）。

また、ドップラセンサとしては、発振器と、送信アンテナと、受信アンテナと、ミキサと、信号処理回路と、を備えた構成が知られている（特許文献２）。

特公平７−９３５３２号公報 特開２０１０−２２３６２３号公報

アンテナ装置の分野では、指向性の調整の自由度が高いアンテナ装置の開発が望まれている。

本発明の目的は、指向性の調整の自由度を高めることが可能なアンテナ装置及びそれを備えたドップラセンサを提供することにある。

本発明のアンテナ装置は、アンテナユニットと、前記アンテナユニットから放射させる電磁波の指向性を調整する指向性調整部と、を備える。前記アンテナユニットは、給電アンテナ素子と、無給電アンテナ素子と、を備える。前記給電アンテナ素子は、第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板の表面に形成された第１導体層と、前記第１誘電体基板の裏面に形成されたグラウンド層と、給電点と、を備え、電気信号を電磁波として空間に放射するように構成されている。前記無給電アンテナ素子は、第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板の表面に形成された第２導体層と、を備え、前記第２導体層が、前記給電アンテナ素子から放射される電磁波の波長で共振するように構成されている。前記指向性調整部は、前記給電アンテナ素子と前記無給電アンテナ素子との間を所定距離に保ち、かつ、前記給電アンテナ素子の厚さ方向に沿った第１中心線と前記無給電アンテナ素子の厚さ方向に沿った第２中心線との交点の位置を保ちながら、前記第１中心線と前記第２中心線とのなす角度を変化できるように構成されている。

本発明のドップラセンサは、電磁波を送信する送信アンテナと、前記送信アンテナから送信され物体で反射された電磁波を捕そくする受信アンテナと、前記送信アンテナから送信した電磁波の周波数と前記受信アンテナで受信した電磁波の周波数との差分に相当する周波数の出力信号を出力するミキサと、前記ミキサの出力信号に基づいて物体を検出する信号処理装置と、を備え、前記送信アンテナは、上述のアンテナ装置により構成されている。

本発明のアンテナ装置においては、指向性の調整の自由度を高めることが可能となる。

本発明のドップラセンサにおいては、送信アンテナの指向性の調整の自由度を高めることが可能となる。

図１Ａは、実施形態のアンテナ装置の正面側から見た要部概略斜視図である。図１Ｂは、実施形態のアンテナ装置の背面側から見た要部概略斜視図である。 図２は、実施形態のアンテナ装置の要部概略側面図である。 図３は、実施形態のアンテナ装置における可動体及び給電アンテナ素子の概略側面図である。 図４Ａは、実施形態のアンテナ装置における可動体及び無給電アンテナ素子の背面側から見た概略斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの要部拡大図である。 図５Ａは、実施形態における給電アンテナ素子の概略正面図である。図５Ｂは、実施形態における給電アンテナ素子の概略側面図である。 図６Ａは、実施形態における無給電アンテナ素子の概略正面図である。図６Ｂは、実施形態における無給電アンテナ素子の概略側面図である。 図７Ａは、給電アンテナ素子の概略断面図である。図７Ｂは、給電アンテナ素子の概略正面図である。図７Ｃは、給電アンテナ素子の指向特性図である。 図８Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第１例を示す概略断面図である。図８Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第１例を示す概略正面図である。図８Ｃは、第１例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図９Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第２例を示す概略断面図である。図９Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第２例を示す概略正面図である。図９Ｃは、第２例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１０Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第３例を示す概略断面図である。図１０Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第３例を示す概略正面図である。図１０Ｃは、第３例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１１Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第４例を示す概略断面図である。図１１Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第４例を示す概略正面図である。図１１Ｃは、第４例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１２Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第５例を示す概略断面図である。図１２Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第５例を示す概略正面図である。図１２Ｃは、第５例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１３Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第６例を示す概略断面図である。図１３Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第６例を示す概略正面図である。図１３Ｃは、第６例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１４Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第７例を示す概略断面図である。図１４Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第７例を示す概略正面図である。図１４Ｃは、第７例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１５Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第８例を示す概略断面図である。図１５Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第８例を示す概略正面図である。図１５Ｃは、第８例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１６Ａは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第９例を示す概略断面図である。図１６Ｂは、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子との相対的な位置関係の第９例を示す概略正面図である。図１６Ｃは、第９例でのアンテナユニットの指向特性図である。 図１７Ａは、実施形態における第２導体層の第１変形例の概略正面図である。図１７Ｂは、実施形態における第２導体層の第２変形例の概略正面図である。図１７Ｃは、実施形態における第２導体層の第３変形例の概略正面図である。図１７Ｄは、実施形態における第２導体層の第４変形例の概略正面図である。図１７Ｅは、実施形態における第２導体層の第５変形例の概略正面図である。図１７Ｆは、実施形態における第２導体層の第６変形例の概略正面図である。 図１８Ａは、第２導体層の長手方向と第２導体層へ入射する電磁波の偏波方向とが同じである場合の動作説明図である。図１８Ｂは、第２導体層の短手方向と第２導体層へ入射する電磁波の偏波方向とが同じである場合の動作説明図である。図１８Ｃは、第２導体層に入射する電磁波の偏波方向に応じて第２導体層に流れる電流の向きの説明図である。図１８Ｄは、第２導体層へ入射する電磁波の偏波方向に応じて第２導体層に流れる電流の向きの説明図である。 図１９は、実施形態におけるドップラセンサの回路ブロック図である。

下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

以下では、本実施形態のアンテナ装置１について図１〜１８に基づいて説明する。

アンテナ装置１は、アンテナユニット２と、アンテナユニット２から放射させる電磁波の指向性を調整する指向性調整部５と、を備える。アンテナユニット２は、給電アンテナ素子３と、無給電アンテナ素子４と、を備える。給電アンテナ素子３は、図５Ａ及５Ｂに示すように、第１誘電体基板３１と、第１誘電体基板３１の表面３１１に形成された第１導体層３２と、第１誘電体基板３１の裏面３１２に形成されたグラウンド層３３と、給電点３４と、を備える。給電アンテナ素子３は、電気信号を電磁波として空間に放射するように構成されている。無給電アンテナ素子４は、図６Ａ及び６Ｂに示すように、第２誘電体基板４１と、第２誘電体基板４１の表面４１１に形成された第２導体層４２と、を備える。第２導体層４２は、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の波長で共振するように構成されている。指向性調整部５は、給電アンテナ素子３の厚さ方向に沿った第１中心線３０（図８Ａ参照）と無給電アンテナ素子４の厚さ方向に第２中心線４０（図８Ａ参照）とのなす角度θ（図８Ａ参照）を変化できるように構成されている。指向性調整部５は、給電アンテナ素子３と無給電アンテナ素子４との間を所定距離Ｌ１（図３参照）に保ち、かつ、第１中心線３０と第２中心線４０との交点の位置を保ちながら、第１中心線３０と第２中心線４０とのなす角度θを変化できるように構成されている。以上の構成のアンテナ装置１では、指向性の調整の自由度を高めることが可能となる。「アンテナユニット２から放射される電磁波の指向性」とは、アンテナユニット２から放射される電磁波の放射方向と放射強度との関係を意味する。なお、図７Ａ、７Ｂ、８Ａ、８Ｂ、９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂそれぞれの右下には、直交座標系を示してある。直交座標系は、第１導体層３２の表面の中心点を原点として、第１導体層３２の表面において互いに直交するｘ軸とｙ軸とを規定し、第１導体層３２の表面に直交するｚ軸を規定してある。図７Ｃ、８Ｃ、９Ｃ、１０Ｃ、１１Ｃ、１２Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃ及び１５Ｃでは、直交座標系におけるｘ軸とｚ軸とを含むｘｚ平面でのアンテナユニット２の指向特性を極座標表示してある。図１６Ｃは、第１導体層３２の１つの対角線（正面視において給電アンテナ素子３と無給電アンテナ素子４との並ぶ方向に沿った対角線）とｚ軸とを含む平面でのアンテナユニット２の指向特性を極座標表示してある。

アンテナ装置１の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。

アンテナユニット２から放射させる電磁波は、給電アンテナ素子３から放射された電磁波と、無給電アンテナ素子４から再放射された電磁波と、の合成波である。よって、アンテナ装置１では、指向性調整部５によって、給電アンテナ素子３と無給電アンテナ素子４との相対的な位置関係を変えることにより、アンテナユニット２から放射される電磁波に関して、放射強度が最大となる放射方向を調整することが可能となる。

給電アンテナ素子３から放射させる電磁波は、例えば、周波数が２４ＧＨｚの電波である。

図５Ａ及び５Ｂに示す給電アンテナ素子３における第１誘電体基板３１の平面形状は、正方形状である。第１誘電体基板３１は、誘電体により形成された基板である。第１誘電体基板３１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板である。ガラスエポキシ樹脂基板は、例えば、ＵＬ７４６Ｅ規格によるＦＲ−４．０のグレードを満たすのが好ましい。第１誘電体基板３１は、一例として、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ、厚さが１ｍｍ、比誘電率が４．２である。

第１導体層３２の平面形状は、正方形状である。第１導体層３２は、銅により形成された金属はくである。要するに、第１導体層３２は、導体により形成されている。第１導体層３２は、一例として、平面サイズを２．７ｍｍ×２．７ｍｍとしてある。

グラウンド層３３の平面形状は、正方形状である。グラウンド層３３は、銅により形成された金属はくである。要するに、グラウンド層３３は、導体により形成されている。

給電アンテナ素子３は、一例として、ＦＲ−４．０のグレードを満たすガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板から形成されている。

給電アンテナ素子３の第１中心線３０は、第１誘電体基板３１の表面３１１の中心点、裏面３１２の中心点及び第１導体層３２の表面の中心点を通る。

給電アンテナ素子３は、給電アンテナ素子３への給電用の高周波同軸ケーブル７の先端に設けられたコネクタ８の内導体を第１導体層３２に電気的に接続でき、かつ、コネクタ８の外導体８１をグラウンド層３３に電気的に接続できるように構成されている。給電アンテナ素子３は、第１誘電体基板３１の中央部に、コネクタ８の内導体を入れることができる孔３３３が形成されている。孔３３３は、第１誘電体基板３１の厚さ方向に貫通している。高周波同軸ケーブル７は、絶縁被覆を剥いで露出させた芯線がコネクタ８の内導体に電気的に接続され、同軸外導体がコネクタ８の外導体８１に電気的に接続されている。

給電点３４は、例えば、第１導体層３２のうち、第１誘電体基板３１の孔３３３により露出した部位である。より詳細には、給電点３４は、給電アンテナ素子３において第１導体層３２へコネクタ８の内導体が接続される点である。

コネクタ８は、高周波同軸コネクタであるのが好ましい。高周波同軸コネクタとしては、例えば、ＳＭＡ型コネクタを採用することができる。ＳＭＡ型コネクタは、例えば、ＪＩＳ Ｃ５４１１やＭＩＬ−ＰＲＦ−３９０１２等の規格を満たすか準拠しているのが好ましい。コネクタ８は、ＳＭＡ型コネクタに限らず、アンテナユニット２から放射させる電磁波の周波数に応じて適宜の高周波同軸コネクタを用いればよい。

図６Ａ及び６Ｂに示す無給電アンテナ素子４における第２誘電体基板４１の平面形状は、正方形状である。第２誘電体基板４１は、誘電体により形成された基板である。第２誘電体基板４１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板である。ガラスエポキシ樹脂基板は、例えば、ＦＲ−４．０のグレードを満たすのが好ましい。第２誘電体基板４１は、一例として、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ、厚さが１ｍｍ、比誘電率が４．２である。

第２導体層４２の平面形状は、正方形状である。無給電アンテナ素子４の第２中心線は、第２誘電体基板４１の表面４１１の中心点、裏面４１２の中心点及び第２導体層４２の表面の中心点を通る。第２導体層４２は、一例として、平面サイズを２．７ｍｍ×２．７ｍｍとしてある。

無給電アンテナ素子４は、一例として、ＦＲ−４．０のグレードを満たすガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板から形成されている。

無給電アンテナ素子４は、給電アンテナ素子３の前方に配置される。無給電アンテナ素子４における第２導体層４２の平面サイズは、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の波長で共振するように設定されている。より詳細には、平面形状が正方形状の第２導体層４２の１辺の長さが、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の波長で共振する長さに設定されている。

無給電アンテナ素子４では、第２導体層４２が、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の波長で共振するように構成されている。したがって、無給電アンテナ素子４は、給電アンテナ素子３から放射された電磁波により第２導体層４２に電流が流れ、第２導体層４２から電磁波が放射される。

図７Ｃは、図７Ａ及び７Ｂに示す給電アンテナ素子３単体の場合の指向特性（放射パターン）を、ＦＤＴＤ法（Finite-Difference Time-Domain method）を利用してシミュレーションした結果である。「ＦＤＴＤ法」は、時間領域差分法又は有限差分時間領域法と呼ばれている。また、図８Ｃ、９Ｃ、１０Ｃ、１１Ｃ、１２Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃ、１５Ｃ及び１６Ｃは、アンテナユニット２の指向特性を、ＦＤＴＤ法を利用してシミュレーションした結果である。以下の説明では、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の真空における波長をλとする。

第１例（図８Ａ及び８Ｂ）は、給電アンテナ素子３の第１中心線３０と無給電アンテナ素子４の第２中心線４０とのなす角度θが１５°、所定距離Ｌ１が３ｍｍ（０．２４λ）であり、図８Ｃに示すような指向特性が得られた。

第２例（図９Ａ及び９Ｂ）は、角度θが３０°、所定距離Ｌ１が３ｍｍ（０．２４λ）であり、図９Ｃに示すような指向特性が得られた。

第３例（図１０Ａ及び１０Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が３ｍｍ（０．２４λ）であり、図１０Ｃに示すような指向特性が得られた。

第４例（図１１Ａ及び１１Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が２ｍｍ（０．１６λ）であり、図１１Ｃに示すような指向特性が得られた。

第５例（図１２Ａ及び１２Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が４ｍｍ（０．３２λ）であり、図１２Ｃに示すような指向特性が得られた。

第６例（図１３Ａ及び１３Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が５ｍｍ（０．４０λ）であり、図１３Ｃに示すような指向特性が得られた。

第７例（図１４Ａ及び１４Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が６ｍｍ（０．４８λ）であり、図１４Ｃに示すような指向特性が得られた。

第８例（図１５Ａ及び１５Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が７ｍｍ（０．５６λ）であり、図１５Ｃに示すような指向特性が得られた。

第９例（図１６Ａ及び１６Ｂ）は、角度θが４５°、所定距離Ｌ１が３ｍｍ（０．２４λ）であり、図１６Ｃに示すような指向特性が得られた。

図７Ｃ、８Ｃ、９Ｃ、１０Ｃ、１１Ｃ、１２Ｃ、１３Ｃ、１４Ｃ及び１６Ｃの結果から、アンテナユニット２では、給電アンテナ素子３と無給電アンテナ素子４との相対的な位置関係を変えることにより、指向特性を調整できると推考される。

図８Ｃ、９Ｃ、１０Ｃ及び１６Ｃの結果から、所定距離Ｌ１を一定として角度θを変えることにより、指向特性を調整できることが分かる。より詳細には、アンテナユニット２では、給電アンテナ素子３から無給電アンテナ素子４の方向への放射強度を高めることが可能となる。要するに、アンテナユニット２は、給電アンテナ素子３を基準位置として無給電アンテナ素子４の方向にメインローブ（main lobe）を形成することが可能となる。また、アンテナユニット２では、角度θを小さくするほど、指向性を強くすることが可能となる。したがって、アンテナ装置１では、給電アンテナ素子３を基準位置としてアンテナユニット２の放射強度を高めたい方向に無給電アンテナ素子４を移動させることで、所望の指向特性を得ることが可能となる。

また、図８Ｃ〜１６Ｃの結果から、所定距離Ｌ１は、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の真空における波長の０．１５倍以上０．４倍以下であるのが好ましい。これにより、アンテナ装置１では、給電アンテナ素子３から無給電アンテナ素子４の方向への放射強度を高めることが可能となる。

無給電アンテナ素子４における第２導体層４２は、ｎ回回転対称性（ｎ≧３）を有する平面形状に形成されているのが好ましい。これにより、アンテナ装置１では、給電アンテナ素子３から放射された電磁波の偏波方向によらず、指向特性を調整することが可能となる。「ｎ回回転対称性」とは、図形を回転軸のまわりで３６０度のｎ分の１だけ回転させたときにはじめの図形と一致する性質を意味する。

第２導体層４２の平面形状が図１８Ａに示すような長方形の場合、第２導体層４２は、２回回転対称性を有する。図１８Ａでは、長方形の長辺の長さが、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の波長で共振する長さに設定されている。したがって、図１８Ａに白抜き矢印で示す偏波方向（第２導体層４２の長手方向と同じ方向）の電磁波が第２導体層４２に入射したとき、第２導体層４２には、一点鎖線の矢印で示す向きに電流が流れる。これにより、アンテナ装置１では、指向特性を調整することができる。これに対し、図１８Ｂに白抜き矢印で示す偏波方向（第２導体層４２の短手方向と同じ方向）の電磁波が第２導体層４２に入射したときには、第２導体層４２には、電流がほとんど流れない。このため、アンテナ装置１では、放射強度を高めたい方向を制御できない。

また、第２導体層４２の平面形状が図１８Ｃに示すような正三角形枠の場合、第２導体層４２は、３回回転対称性を有する。図１８Ｃでは、正三角形枠の１辺の長さが、給電アンテナ素子３から放射される電磁波の波長で共振する長さに設定されている。したがって、図１８Ｃに白抜き矢印で示すように正三角形枠の１辺に平行な偏波方向の電磁波が第２導体層４２に入射したとき、第２導体層４２には、一点鎖線の矢印で示すように３辺それぞれに沿った向きに電流が流れる。これにより、アンテナ装置１では、指向特性を調整することができる。また、図１８Ｄに示す白抜き矢印で示す偏波方向（正面視で３辺のうち底辺となる１つの辺に直交する方向）の電磁波が第２導体層４２に入射したとき、第２導体層４２には、一点鎖線の矢印で示すように２つの辺（斜辺）それぞれに沿った向きに電流が流れる。これにより、アンテナ装置１では、指向特性を調整することができる。

第２導体層４２は、ｎ回回転対称性（ｎ≧３）を有する平面形状に形成されていればよく、正方形に限らない。第２導体層４２は、例えば、図１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅ及び１７Ｆのいずれかの平面形状に形成されていてもよい。

図１７Ａに示した第２導体層４２は、平面形状が正三角形であり、３回回転対称性を有する。図１７Ｂに示した第２導体層４２は、平面形状が円形である。図１７Ｃに示した第２導体層４２は、平面形状が＋字状であり、４回回転対称性を有する。図１７Ｄに示した第２導体層４２は、平面形状が正三角形枠状であり、３回回転対称性を有する。図１７Ｅに示した第２導体層４２は、平面形状が正五角形であり、５回回転対称性を有する。図１７Ｆに示した第２導体層４２は、平面形状が正六角形であり、６回回転対称性を有する。

指向性調整部５は、一例として、図１Ａ及び１Ｂに示すように、半球殻状のドーム５１と、ドーム５１の内側の球面５１２に沿って回転できるように構成された可動体５２と、を備える。ドーム５１及び可動体５２は、誘電体により形成されている。アンテナユニット２は、ドーム５１における球面５１１との距離が一定（所定距離Ｌ１）であるドーム５１の中心に給電アンテナ素子３が配置され、可動体５２に無給電アンテナ素子４が配置されている。これにより、アンテナ装置１では、給電アンテナ素子３の位置を変更することなく無給電アンテナ素子４を動かすことでアンテナユニット２の指向性を調整することが可能となるので、アンテナユニット２の指向性を容易に調整することが可能となる。

可動体５２は、球帽状の第１可動部５２１と、球帽状の第２可動部５２２と、を軸部５２３（図４Ａ及び４Ｂ参照）により連結してある。第１可動部５２１の内側の球面は、ドーム５１の外側の球面５１１と半径が同じであるのが好ましい。第２可動部５２２の外側の球面は、ドーム５１の内側の球面５１２と半径が同じであるのが好ましい。

ドーム５１には、可動体５２の軸部５２３を移動できるように構成された複数のスリット５１３が円周方向において等間隔で形成されている。これにより、指向性調整部５は、可動体５２をドーム５１に沿って回転させることにより、給電アンテナ素子３と無給電アンテナ素子４との距離を所定距離Ｌ１に保ちつつ、無給電アンテナ素子４を動かすことが可能となる。なお、アンテナ装置１では、スリット５１３の幅を適宜設計しておくことにより可動体５２を動かした後にその位置で可動体５２を保持することができる。アンテナ装置１は、ドーム５１に沿って回転させた後のドーム５１と可動体５２との相対的な位置ずれを防止するために、可動体５２を位置決めする部材を別途に備えていてもよい。

アンテナ装置１は、アンテナユニット２と、指向性調整部５と、を収納したケースを備えるのが好ましい。ケースは、ベースと、カバーと、で構成される。ベースとカバーとは、例えば、複数の螺子等により結合すればよい。

ベースは、アンテナユニット２及び指向性調整部５を保持できるように構成されるのが好ましい。ベースは、例えば、円板状のベース本体を備え、ベース本体の第１面に給電アンテナ素子３を保持する第１保持部と、ドーム５１を保持する第２保持部と、を備えるのが好ましい。第２保持部は、例えば、同心円状に配置された２つの円環状リブにより構成することができる。ベースは、ドーム５１の複数のスリット５１３それぞれを所定幅に保つ複数の突起が、２つの円環状リブの間において形成されているのが好ましい。ベースは、ベース本体の第２面を建物の屋内の壁面側として壁面等に設置できるように構成されているのが好ましい。

ベースは、導電性材料により形成されているのが好ましい。導電性材料としては、金属が好ましい。金属としては、例えば、アルミニウム、亜鉛合金等が好ましい。導電性材料がアルミニウムの場合、ベースは、例えば、アルミダイキャスト法により形成することができる。

カバーは、アンテナユニット２及び指向性調整部５を保護するレドーム（radome）である。カバーは、アンテナユニット２から放射させる電磁波を透過する材料により形成されている。より詳細には、カバーは、２４ＧＨｚの電磁波を透過する材料により形成されている。カバーは、２４ＧＨｚの電磁波に対する透過率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８０％以上であるのが更に好ましい。

カバーの材料としては、例えば、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ポリフェニレンオキサイド等を採用することができる。カバーは、例えば、ポリカーボネートに白色顔料を添加した材料の成形品により構成されているのが好ましい。白色顔料としては、無機顔料が好ましい。白色顔料としては、例えば、二酸化チタン、亜鉛華（酸化亜鉛）等を採用することができる。

図１９は、アンテナ装置１を備えたドップラセンサ９の回路ブロック図である。

ドップラセンサ９は、電磁波を送信する送信アンテナ９１と、送信アンテナ９１から送信され物体で反射された電磁波を捕そくする受信アンテナ９２と、発振器９３と、を備える。ドップラセンサ９は、送信アンテナ９１から送信した電磁波の周波数と受信アンテナ９２で受信した電磁波の周波数との差分に相当する周波数の出力信号を出力するミキサ９４と、ミキサ９４の出力信号に基づいて物体を検出する信号処理装置９５と、を備える。送信アンテナ９１は、アンテナ装置１により構成されている。これにより、ドップラセンサ９では、送信アンテナ９１の指向性の調整の自由度を高めることが可能となる。物体は、例えば、人である。

ドップラセンサ９では、送信アンテナ９１から発振器９３から出力される送信信号（電気信号）を電磁波として送信させる（空間へ放射させる）。ミキサ９４は、発振器９３から出力される送信信号の周波数と受信アンテナ９２で受信して電気信号に変換された受信信号の周波数との差分の周波数を持つ出力信号を出力する。

信号処理装置９５は、例えば、コンピュータ（例えば、マイクロコンピュータ）に所定のプログラムを実行させることにより実現することができる。所定のプログラムは、例えば、コンピュータのメモリに記憶されていればよい。信号処理装置９５は、ミキサ９４から出力される出力信号を増幅する増幅回路と、増幅回路によって増幅された出力信号をディジタルの出力信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、を備えるのが好ましい。

実施形態に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。

例えば、第１誘電体基板３１及び第２誘電体基板４１は、ガラスエポキシ樹脂基板に限らず、例えば、フッ素樹脂系基板（例えば、ポリ四フッ化エチレン樹脂基板等）、セラミック基板により形成されていてもよい。また、第１導体層３２、グラウンド層３３及び第２導体層４２は、例えば、銅ペースト、銀ペースト等を利用して形成されていてもよい。

また、アンテナ装置１では、第２可動部５２２が第２誘電体基板４１を兼ねてもよい。

また、給電アンテナ素子３は、第１導体層３２に連続した給電用のマイクロストリップ線路を設けて、マイクロストリップ線路に対してコネクタ８の内導体を半田等により接続してもよい。

また、アンテナ装置１は、ケースを備えていない場合、ドーム５１を、例えば、建築物の壁又は天井、アンテナ装置１を設置する機器内の取付部、アンテナ装置１を設置する水栓カラン内の壁等に固定するようにしてもよい。

また、ドップラセンサは、２周波（多周波）方式のドップラセンサや、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式のドップラセンサ等でもよい。

また、給電アンテナ素子３から放射させる電磁波の周波数は、２４ＧＨｚに限らず、例えば、２．４ＧＨｚでもよい。この場合、給電アンテナ素子３は、電磁波の周波数が２．４ＧＨｚの場合、周波数が２４ＧＨｚの場合に比べて、第１導体層３２の平面サイズを１０倍（つまり、２７ｍｍ×２７ｍｍ）に設定するのが好ましい。

１ アンテナ装置
２ アンテナユニット
３ 給電アンテナ素子
３０ 第１中心線
３１ 第１誘電体基板
３２ 第１導体層
３３ グラウンド層
４ 無給電アンテナ素子
４０ 第２中心線
４１ 第２誘電体基板
４２ 第２導体層
５ 指向性調整部
５１ ドーム
５２ 可動体
５１２ 球面
Ｌ１ 所定距離
θ 角度
９ ドップラセンサ
９１ 送信アンテナ
９２ 受信アンテナ
９３ 発振器
９４ ミキサ
９５ 信号処理装置

Claims (5)

1. アンテナユニットと、前記アンテナユニットから放射させる電磁波の指向性を調整する指向性調整部と、を備え、
   前記アンテナユニットは、給電アンテナ素子と、無給電アンテナ素子と、を備え、
   前記給電アンテナ素子は、第１誘電体基板と、前記第１誘電体基板の表面に形成された第１導体層と、前記第１誘電体基板の裏面に形成されたグラウンド層と、給電点と、を備え、電気信号を電磁波として空間に放射するように構成され、
   前記無給電アンテナ素子は、第２誘電体基板と、前記第２誘電体基板の表面に形成された第２導体層と、を備え、前記第２導体層が、前記給電アンテナ素子から放射される電磁波の波長で共振するように構成され、
   前記指向性調整部は、前記給電アンテナ素子と前記無給電アンテナ素子との間を所定距離に保ち、かつ、前記給電アンテナ素子の厚さ方向に沿った第１中心線と前記無給電アンテナ素子の厚さ方向に沿った第２中心線との交点の位置を保ちながら、前記第１中心線と前記第２中心線とのなす角度を変化できるように構成されている、
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記所定距離は、前記電磁波の真空における波長の０．１５倍以上０．４倍以下である、
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記無給電アンテナ素子における前記第２導体層は、ｎ回回転対称性（ｎ≧３）を有する平面形状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 前記指向性調整部は、半球殻状のドームと、前記ドームの内側の球面に沿って回転できるように構成された可動体と、を備え、
   前記ドーム及び前記可動体は、誘電体により形成され、
   前記アンテナユニットは、前記ドームにおける前記球面との距離が一定である前記ドームの中心に前記給電アンテナ素子が配置され、前記可動体に前記無給電アンテナ素子が配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 電磁波を送信する送信アンテナと、前記送信アンテナから送信され物体で反射された電磁波を捕そくする受信アンテナと、発振器と、前記送信アンテナから送信した電磁波の周波数と前記受信アンテナで受信した電磁波の周波数との差分に相当する周波数の出力信号を出力するミキサと、前記ミキサの出力信号に基づいて物体を検出する信号処理装置と、を備え、
   前記送信アンテナは、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置により構成されている、
   ことを特徴とするドップラセンサ。

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