(57)【要約】【課題】容易に組み付け可能な、小型かつ廉価な高周波装置を提供する。【解決手段】高周波装置１５０ａは、回路基板１００ａと、平面アンテナ部１２０と、高周波回路部１１０と、回路基板１００ａを収容する収容室１７０が設けられた誘電体ブロック１５２とを備えている。回路基板１００ａは、第１主面１０１および第２主面１０２を有している。平面アンテナ部１２０は、第１主面１０１に設けられている。高周波回路部１１０は、第１主面１０１に設けられ、平面アンテナ部１２０に接続されている。収容室１７０は、第２主面１０２と接し、回路基板が固定された第１内面部１５３、および、平面アンテナ部１２０と間隔をあけて対向する第２内面部１５４を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面および第２主面を有する回路基板と、
前記第１主面に設けられた平面アンテナ部と、
前記第１主面に設けられ、前記平面アンテナ部に接続された高周波回路部と、
前記回路基板を収容する収容室が設けられた誘電体ブロックとを備え、
前記収容室は、前記第２主面と接し、前記回路基板が固定された第１内面部、および、前記平面アンテナ部と間隔をあけて対向する第２内面部を有し、
前記誘電体ブロックは、前記第２内面部に関して収容室側とは反対側に位置する第１誘電体部、および、前記第２内面部に関して前記収容室側に位置する第２誘電体部を含み、
前記第１誘電体部は、柱状の外形を有し、
前記平面アンテナ部の動作波長をλとすると、前記第１主面に略平行な断面における前記第１誘電体部の最大幅の寸法はλ以上である、高周波装置。
【請求項２】
前記第１誘電体部と前記第２誘電体部とは、接続部によって互いに接続されている、請求項１に記載の高周波装置。
【請求項３】
前記第２内面部と前記平面アンテナ部との最短距離が、１ｍｍ以上λ／２以下である、請求項１または請求項２に記載の高周波装置。
【請求項４】
前記平面アンテナ部の中央部が、前記第１誘電体部の中心軸上に位置している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高周波装置。
【請求項５】
前記第１誘電体部は、前記収容室側とは反対側に錐台形部を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高周波装置。
【請求項６】
前記第２内面部は、平面アンテナ部側に凸状のテーパ形状または曲面形状を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高周波装置。
【請求項７】
前記平面アンテナ部が、１つの送受信アンテナで構成されており、
前記送受信アンテナは、給電部を含み、
前記高周波回路部は、送信端子および受信端子を含み、
前記給電部と、前記送信端子および前記受信端子の各々とは、端子間アイソレーションを有する電力分配器、または、方向性を具備した２分岐型結合器を介して、互いに接続されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の高周波装置。
【請求項８】
前記高周波回路部に接続された信号処理部と、
前記信号処理部に接続された入出力コネクタとをさらに備え、
人の動きを検知する人感センサとして機能する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の高周波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波装置である誘電体装荷アンテナを開示した文献として、特開２０１０−１４１５６６号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された誘電体装荷アンテナは、パッチアンテナを構成する基板と、基板における電波放射部位を覆うように基板上に設置される誘電体ブロックとを備えている。
【０００３】
基板は、グランド導体を挟んで積層された一対の誘電体層からなり、一方の誘電体層の表面には電波の放射部位となる放射パッチが形成され、他方の誘電体層の表面には放射パッチへの給電を行う給電ラインが形成されている。
【０００４】
誘電体ブロックは、外形が円柱状に形成され、円形の底面が放射パッチの全体を覆う大きさに形成されている。誘電体ブロックの底面には、基板に取り付けられた時に、基板と共に中空部を形成する凹部が形成されている。
【０００５】
なお、凹部は、誘電体ブロックから該誘電体ブロックと同心かつ円柱状の部位をくり抜いた形状を有しており、その内径は、少なくとも中空部内に配置される放射パッチが誘電体ブロックと接触することのない大きさに形成されている。
【０００６】
そして、誘電体ブロックの外形サイズ(高さＴ、直径φ)、および、凹部が形成する中空部のサイズ(高さＴｈ、直径(内径)φｈ)の各々は、誘電体ブロックの誘電率（比誘電率）εｒに応じて所望の指向性が得られるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の構成を備える高周波装置を機器に組み付ける際には、誘電体ブロックおよび基板の位置合わせをしつつ、これらを一体化する必要がある。誘電体ブロックおよび基板を位置合わせしつつ一体化するためには、誘電体ブロックおよび基板を支持するホルダーなどの支持基材が必要となる。支持基材は３次元構造で複雑な形状となるため、支持基材を備えた高周波装置は外形が大型化する。また、高周波装置を機器に組み付ける際には、高周波装置の筐体への挿入作業、取り付け作業、または設置作業が煩雑になるという問題があった。さらに、高周波装置の量産性向上のためには、上記支持基材を金型を用いて生産可能にする必要がある。このため、高周波装置の開発コストが増大して、高周波装置が高価となってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、容易に組み付け可能な、小型かつ廉価な高周波装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高周波装置は、回路基板と、平面アンテナ部と、高周波回路部と、回路基板を収容する収容室が設けられた誘電体ブロックとを備えている。回路基板は、第１主面および第２主面を有している。平面アンテナ部は、第１主面に設けられている。高周波回路部は、第１主面に設けられ、平面アンテナ部に接続されている。収容室は、第２主面と接し、回路基板が固定された第１内面部、および、平面アンテナ部と間隔をあけて対向する第２内面部を有している。誘電体ブロックは、第２内面部に関して収容室側とは反対側に位置する第１誘電体部、および、第２内面部に関して収容室側に位置する第２誘電体部を含んでいる。第１誘電体部は、柱状の外形を有している。平面アンテナ部の動作波長をλとすると、第１主面に略平行な断面における第１誘電体部の最大幅の寸法はλ以上である。
【００１１】
本発明の一形態においては、第１誘電体部と第２誘電体部とは、接続部によって互いに接続されている。
【００１２】
本発明の一形態においては、第２内面部と平面アンテナ部との最短距離が、１ｍｍ以上λ／２以下である。
【００１３】
本発明の一形態においては、平面アンテナ部の中央部が、第１誘電体部の中心軸上に位置している。
【００１４】
本発明の一形態においては、第１誘電体部は、収容室側とは反対側に錐台形部を有している。
【００１５】
本発明の一形態においては、第２内面部が平面アンテナ部側に凸状のテーパ形状または曲面形状を有している。
【００１６】
本発明の一形態においては、平面アンテナ部が、１つの送受信アンテナで構成されている。送受信アンテナは、給電部を含み、高周波回路部は、送信端子および受信端子を含んでいる。給電部と、送信端子および受信端子の各々とは、端子間アイソレーションを有する電力分配器、または、方向性を具備した２分岐型結合器を介して、互いに接続されている。
【００１７】
本発明の一形態においては、高周波装置は、高周波回路部に接続された信号処理部と、信号処理部に接続された入出力コネクタとをさらに備えており、人の動きを検知する人感センサとして機能している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、容易に組み付け可能な、小型かつ廉価な高周波装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係る高周波装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の高周波装置をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図３】図２の高周波装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る高周波装置において誘電体ブロックを通過する電波の経路を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る高周波装置の回路構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態１の第１変形例に係る高周波装置の構成を示す断面図である。
【図７】図６の高周波装置をＶＩＩ−ＶＩＩ線矢印方向から見た断面図である。
【図８】本発明の実施形態１の第２変形例に係る高周波装置の構成を示す断面図である。
【図９】図８の高周波装置をＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図である。
【図１０】図９の高周波装置の一部をＸ−Ｘ線矢印方向から見た拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る高周波装置の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態１に係る高周波装置が備える誘電体ブロックの側面を透過する電波の経路を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る高周波装置が備える誘電体ブロックの側面で全反射する電波の経路を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る高周波装置の回路構成を示す断面図である。
【図１５】図１４の高周波装置をＸＶ−ＸＶ線矢印方向から見た断面図である。
【図１６】本発明の実施形態３に係る高周波装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施形態４に係る高周波装置を複数備える機器を設置した閉空間を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施形態に係る高周波装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００２１】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る高周波装置の構成を示す断面図である。図２は、図１の高周波装置をＩＩ−ＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図３は、図２の高周波装置をＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た拡大断面図である。図４は、本発明の実施形態１に係る高周波装置において誘電体ブロックを通過する電波の経路を示す模式図である。図５は、本発明の実施形態１に係る高周波装置の回路構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本発明の実施形態１に係る高周波装置１５０ａは、回路基板１００ａと、平面アンテナ部１２０と、高周波回路部１１０と、誘電体ブロック１５２と、信号処理部１１２と、入出力コネクタ１１３とを備えている。
【００２３】
回路基板１００ａは、第１主面１０１および第２主面１０２を有している。本実施形態において、第１主面１０１および第２主面１０２の各々の大きさは、１５ｍｍ×５０ｍｍであり、回路基板１００ａの厚さは、０．５ｍｍである。
【００２４】
第２主面１０２は、グランド導体１０３で構成されており、第１主面１０１の一部の領域は、スルーホール導体によりグランド導体１０３と電気的に接続されている。第２主面１０２の一部の領域は、信号処理部１１２の裏面配線で構成されている。なお、裏面配線は図示していない。
【００２５】
平面アンテナ部１２０は、第１主面１０１に設けられている。図２に示すように、本実施形態における平面アンテナ部１２０は、送信アンテナ部１２５および受信アンテナ部１３０を有している。送信アンテナ部１２５および受信アンテナ部１３０の各々は、パッチ導体で構成される、マイクロストリップパッチアンテナである。
【００２６】
高周波回路部１１０は、第１主面１０１に設けられ、平面アンテナ部１２０に接続されている。本実施形態において、高周波回路部１１０はマイクロ波回路部であり、高周波回路部１１０は、マイクロストリップ線路による回路配線で構成される。なお、高周波回路部１１０の回路構成については後述する。
【００２７】
図１に示すように、誘電体ブロック１５２は、高周波装置１５０ａにおいて蓋体として構成されている。本実施形態においては、送信アンテナ部１２５と受信アンテナ部１３０とを有する平面アンテナ部１２０、および、誘電体ブロック１５２によって、誘電体アンテナが構成される。
【００２８】
誘電体ブロック１５２には、回路基板１００ａを収容する収容室１７０が設けられている。収容室１７０は、誘電体ブロック１５２の側面に開口部を有する。収容室１７０には、開口部から回路基板１００ａが挿入されている。
【００２９】
図１に示すように、収容室１７０は、第２主面１０２と接し、回路基板１００ａが固定された第１内面部１５３、および、平面アンテナ部１２０と間隔をあけて対向する第２内面部１５４を有している。
【００３０】
本実施形態においては、第１主面１０１の垂直方向から見たときに、第２内面部１５４の外形は、一例として、直径３６ｍｍの略円形状であり、第１内面部１５３および第２内面部１５４は、一例として、互いに２．５ｍｍ離れて向き合っている。
【００３１】
図２および図３に示すように、本実施形態において、回路基板１００ａは、２つの嵌合固定部１５８によって、誘電体ブロック１５２に固定されている。図３に示すように、嵌合固定部１５８においては、回路基板１００ａに穴部１５８ｂが設けられており、第２誘電体部１５６上に突起部１５８ａが設けられている。突起部１５８ａを穴部１５８ｂに嵌め込むことによって、回路基板１００ａが誘電体ブロック１５２に固定される。
【００３２】
平面アンテナ部１２０の動作波長をλとすると、回路基板１００ａが誘電体ブロック１５２に固定された状態において、第２内面部１５４と平面アンテナ部１２０との最短距離は、１ｍｍ以上λ／２以下である。本実施形態において、第２内面部１５４は、回路基板１００ａの第１主面１０１と略平行な平面である。
【００３３】
誘電体ブロック１５２は、誘電体で構成されており、たとえば、ポリプロピレンで構成されている。
【００３４】
誘電体ブロック１５２は、第２内面部１５４に関して収容室１７０側とは反対側に位置する第１誘電体部１５５、および、第２内面部１５４に関して収容室１７０側に位置する第２誘電体部１５６を含んでいる。
【００３５】
本実施形態においては、量産性を確保するために、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６は、それぞれ、互いに分離した部品として構成されており、第１誘電体部１５５と第２誘電体部１５６とは、接続部１５７によって互いに接続されている。
【００３６】
なお、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６は、それぞれ、互いに分離した部品として構成されていなくてもよく、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６は、１つの誘電体材料を切削して収容室１７０を形成することにより画定されてもよい。
【００３７】
接続部１５７は、たとえば樹脂材料から構成された、ねじまたはピンであり、接続部１５７によって、第１誘電体部１５５と第２誘電体部１５６とが互いに接続されて一体化される。接続部１５７がねじである場合は、たとえば、第１誘電体部１５５にねじが挿通される貫通孔が設けられており、第２誘電体部１５６に雌ねじが設けられており、第１誘電体部１５５の貫通孔を挿通したねじが第２誘電体部１５６に雌ねじと螺合することにより、第１誘電体部１５５と第２誘電体部１５６とが互いに接続される。接続部１５７がピンである場合は、たとえば、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６の各々に、ピンと嵌合する孔部が設けられており、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６の各々の孔部にピンが嵌入されることにより、第１誘電体部１５５と第２誘電体部１５６とが互いに接続される。
【００３８】
なお、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６は、互いに嵌合することによって一体化されてもよく、接着剤などによって互いに接続されて一体化されてもよい。この場合は、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６の各々の嵌合部、または、接着剤が、接続部に相当する。
【００３９】
図１に示すように、第１誘電体部１５５は、柱状の外形を有している。本実施形態において、第１誘電体部１５５は略円柱状の外形を有しているが、第１誘電体部１５５は略角柱状の外形または略多角柱状の外形を有していてもよい。
【００４０】
第１誘電体部１５５は、収容室１７０側とは反対側に錐台形部１５１を有している。本実施形態において、錐台形部１５１は円錐台形であるが、第１誘電体部が略角柱状の外形を有している場合、錐台形部１５１は角錐台形である。また、第１誘電体部１５５は、収容室１７０側とは反対側に、錐台形部に代えて球面形部を有していてもよい。
【００４１】
なお、図１に示すように、第２内面部１５４から、錐台形部１５１の収容室１７０側の端面までの距離を、基本高さＴとする。本実施形態において、基本高さＴは、一例として、４０ｍｍである。
【００４２】
第１誘電体部１５５は、図１に示すように、中心軸Ｂ上に、細長の中空穴からなる気泡抜き部１６９が形成されていてもよい。厚みが２ｃｍ以上の第１誘電体部１５５を、樹脂を金型に流し込むことで形成する場合において、第１誘電体部１５５に気泡抜き部１６９が形成されていれば、樹脂の冷却速度の不均一な部分が生じにくくなる。また、樹脂の冷却速度の不均一な部分が生じにくくするため、複数回に分けて誘電体ブロックを形成してもよい。
【００４３】
平面アンテナ部１２０の中央部は、第１誘電体部１５５の中心軸Ｂ上に位置している。本実施形態においては、図２に示すように、平面アンテナ部１２０の中央部とは、送信アンテナ部１２５と受信アンテナ部１３０の各々の中央部を結んだ線分の中点１４０である。
【００４４】
すなわち、図１および図２に示すように、送信アンテナ部１２５と受信アンテナ部１３０との中点１４０は、誘電体ブロック１５２の中心軸Ｂ上に位置している。このように、誘電体ブロック１５２と、平面アンテナ部１２０との軸合わせを行うことにより、誘電体アンテナの放射ビームの正面方向の軸の方位角方向および仰角方向を、より正面方向に合わせることができる。
【００４５】
本実施形態においては、送信アンテナ部１２５および受信アンテナ部１３０が共に１つの誘電体ブロック１５２の収容室１７０に配置されている。この１つの誘電体ブロック１５２によって、送信アンテナ利得および受信アンテナ利得を大きくすることができる。
【００４６】
上記のように平面アンテナ部１２０の動作波長をλとすると、本実施形態において、第１主面１０１に略平行な断面における第１誘電体部１５５の最大幅の寸法Ｄはλ以上である。上記寸法Ｄは２λ以上４λ以下程度であることが好ましく、本実施形態における上記寸法Ｄは、およそ３λである。たとえば、動作周波数が２４ＧＨｚ帯の場合において、動作波長λは１２．５ｍｍであり、３λは３７．５ｍｍであり、Ｄは４０ｍｍである。
【００４７】
本実施形態においては、上記基本高さＴおよび上記寸法Ｄの比率(Ｔ／Ｄ)の値は、１以上となるように構成されている。
【００４８】
なお、第１誘電体部１５５が略円柱状の外形を有している場合、上記寸法Ｄは、第１主面１０１に略平行な略円形状断面における第１誘電体部１５５の直径に相当する。また、第１誘電体部１５５が略角柱状の外形を有している場合、上記寸法Ｄは、第１主面１０１に略平行な矩形状断面における第１誘電体部１５５の対角線の長さに相当する。
【００４９】
第２誘電体部１５６は、第１内面部１５３を有している。本実施形態において、第２誘電体部１５６における第１誘電体部１５５側とは反対側の端面と第１内面部１５３との距離は、一例として、５ｍｍとしている。
【００５０】
第２誘電体部１５６には、ねじ穴部１５９ａが少なくとも２つ形成されている。本実施形態に係る高周波装置１５０ａは、高周波装置１５０ａが使用される設備機器の筐体中に、ねじ１５９ｂにより取り付けられる。
【００５１】
図１および図２に示すように、本実施形態に係る高周波装置１５０ａは、収容室１７０を封止する蓋部１６０をさらに備えてもよい。蓋部１６０は、樹脂で構成されている。
【００５２】
本実施形態において、信号処理部１１２は、図１および図２に示すように、回路基板１００ａの第１主面１０１に設けられているが、回路基板１００ａとは異なる基板に設けられていてもよい。
【００５３】
信号処理部１１２は、高周波回路部１１０に電気的に接続されている。本実施形態において、信号処理部１１２は、図示していないオペアンプからなるアナログ増幅部と、アナログフィルタ回路と、デジタル信号処理するマイコン部とを含んでいる。
【００５４】
入出力コネクタ１１３は、図１および図２に示すように、第１主面１０１に設けられており、信号処理部１１２に電気的に接続されている。
【００５５】
本実施形態においては、誘電体ブロック１５２の収容室１７０に、各部品が実装された回路基板１００ａを挿入するが、回路基板１００ａには信号処理部１１２が設けられているため、回路基板１００ａの全部を収容室１７０内に収容することができず、回路基板１００ａの一部は、誘電体ブロック１５２の外側に配置される。しかしながら、図１および図２に示すように、誘電体ブロック１５２の第２誘電体部１５６は、収容室１７０の外側においても回路基板１００ａを支持するように、誘電体ブロック１５２の側面方向に延在する構造を有している。
【００５６】
以下、図４を参照して、誘電体アンテナから放射される電波について説明する。
平面アンテナ部１２０は、第１誘電体部１５５側に放射面を有しており、放射面から電波が放射される。平面アンテナ部１２０の放射面から放射された電波が、第１誘電体部１５５を効率よく透過するようにするために、収容室１７０において第１主面１０１と第２内面部１５４との間に隙間ｈを設けることによりインピーダンス整合がとられる。動作波長をλとすると、上記隙間ｈの長さはλ／８以上λ／４以下程度であり、本実施形態においては、λ＝１２．５ｍｍであるため、上記隙間ｈは２ｍｍ程度である。
【００５７】
第１誘電体部１５５を通過する電波は、大きく分けて下記の５通りの電波からなる。第１の電波は、第１誘電体部１５５の内部を伝わる電波で、反射することなく、第１誘電体部１５５の先端面に平行な平面Ｓに直接達する電波ｉである。第２の電波は、第１誘電体部１５５の内部を伝わる電波で、第１誘電体部１５５の側面で１回反射し、上記平面Ｓに達する電波ｉｉである。第３の電波は、第１誘電体部１５５の内部を伝わる電波で、第１誘電体部１５５の側面で複数回反射し、上記平面Ｓに達する電波ｉｉｉである。第４の電波は、第１誘電体部１５５の側面に沿って伝わる表面波として、上記平面Ｓに達する電波ｉｖである。第５の電波は、第１誘電体部１５５の側面を透過する電波ｖである。
【００５８】
ここで、以上の５通りの電波のうち、上記平面Ｓで同位相になる可能性を有する電波は、電波ｉ、電波ｉｉおよび電波ｉｖの３種類の電波である。図４には、これら３種類の電波の経路を示している。これら３種類の電波が上記平面Ｓで同位相になるか否かは、第１誘電体部１５５の形状に大きく依存する。
【００５９】
電波ｉおよび電波ｉｉの各々の平面Ｓに到達するまでの距離が同等になるためには、図４で示すように、物理的な経路長の観点から、上記比率(Ｔ／Ｄ)は１以上であって、極力大きいことが好ましい。一方で、電波ｉｉｉが生じないようにするためには、上記比率(Ｔ／Ｄ)を１以下とする必要がある。しかしながら、以下に示すように、許容される上記比率(Ｔ／Ｄ)は、実質的には１〜１．３程度である。
【００６０】
たとえば、誘電体ブロック１５２がポリプロピレンで構成されている場合、誘電体ブロック１５２の比誘電率は２．３程度であって、第１誘電体部１５５内において概ね均一である。しかしながら、電波の位相速度を決める実質的な誘電率は、第１誘電体部１５５の側面に近いほど小さく見え、第１誘電体部１５５の中心軸に近いほど大きく見える。したがって、第１誘電体部１５５の内部での電波の位相速度は、第１誘電体部１５５の側面に近いほど速く、第１誘電体部１５５の中心軸に近いほど遅くなる。
【００６１】
すなわち、図４で示すように、誘電体の側面で反射する上記電波ｉｉの経路Ｌｒ１＋経路Ｌｒ２の長さは、上記電波ｉの経路Ｌｄの長さよりも長いように見えるが、位相速度の観点から、経路Ｌｒ１＋経路Ｌｒ２の電気長は、実質的に短縮されて見える。この短縮分を考慮した見た目の比率(Ｔ／Ｄ)を１以下とするためには、許容される上記比率(Ｔ／Ｄ)は、実質的に１〜１．３程度となる。
【００６２】
また、本実施形態においては、第１誘電体部１５５が、収容室１７０側とは反対側に錐台形部１５１を有していることにより、上記電波ｉ、電波ｉｉおよび電波ｉｖは上記平面Ｓで位相が揃いやすくなり、高周波装置１５０ａの先端方向から放射される電波を平面波に近づけることができる。
【００６３】
以下、図５を参照して、本実施形態に係る高周波装置１５０ａの回路構成および動作について説明する。
【００６４】
本実施形態に係る高周波装置１５０ａは、マイクロ波ドップラセンサを構成しており、図５に示すように、生体などの対象物９である被検者にマイクロ波を放射し、反射してきたマイクロ波は、被検者の体の動きなどを反映する信号として、信号処理部１１２で処理される。また、高周波装置１５０ａは、入力された反射波を処理した反射信号から、互いに直交するＩチャネル信号およびＱチャネル信号を生成する。
【００６５】
具体的には、高周波回路部１１０は、発振回路２１と、増幅器２２Ａ，２２Ｂと、ミキサ３２Ｉ，３２Ｑと、ローパスフィルタ(ＬＰＦ)３３Ｉ，３３Ｑと、９０度移相器３８とを含む。図５に示すように、本実施形態における高周波回路部１１０は、ＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated Circuit)として集積化されているが、高周波回路部１１０は、高周波トランジスタおよびダイオードなど個別部品によって構成されてもよい。
【００６６】
発振回路２１から出力されたマイクロ波正弦波信号は、増幅器２２Ａによって増幅され、送信アンテナ部１２５から放射される。空間に放射されたマイクロ波Ｍｔは、対象物、たとえば、生体である被検者の胸部などの体表で反射される。反射されたマイクロ波Ｍｒには被検者の身体の動きと、呼吸動作および心拍動作とに対応したドップラ周波数および位相が生じている。そのため、受信アンテナ部１３０に入力されるマイクロ波Ｍｒの反射信号は、被検者の体動、呼吸および心拍の動きに対応した信号となる。
【００６７】
受信アンテナ部１３０により受信された反射信号は、増幅器２２Ｂによって増幅される。当該増幅後の受信信号Ｄｒは、Ｉチャネル側のミキサ３２ＩおよびＱチャネル側のミキサ３２Ｑの各々に入力される。ここでは、Ｉチャネル側に入力される受信信号Ｄｒを便宜上「Ｄｒｉ」と称し、Ｑチャネル側に入力される受信信号Ｄｒを便宜上「Ｄｒｑ」と称する。
【００６８】
増幅器２２Ａによって増幅された送信信号Ｄｔは、Ｉチャネル側のミキサ３２Ｉと、９０度移相器３８を介してミキサ３２Ｑとに入力される。ここでは、Ｉチャネル側に入力される送信信号Ｄｔを便宜上「Ｄｔｉ」と称し、Ｑチャネル側に入力される送信信号Ｄｔを便宜上「Ｄｔｑ」と称する。なお、本実施形態では、９０度移相器３８を用いることにより、送信信号Ｄｔｉに対する送信信号Ｄｔｑの位相を９０度ずらす構成について説明するが、当該構成に限られない。たとえば、ミキサ３２Ｑの入力側に９０度移相器３８を用いることにより、受信信号Ｄｒｉに対する受信信号Ｄｒｑの位相を９０度ずらす構成であってもよい。
【００６９】
ミキサ３２Ｉにより周波数変換、具体的にはダウンコンバージョンされた信号はＬＰＦ３３Ｉに入力される。ＬＰＦ３３Ｉは、当該信号から比較的高い周波数成分を除去した信号を、Ｉチャネル側のベースバンド信号Ｄｂｉとして信号処理部１１２に出力する。また、ミキサ３２Ｑにより周波数変換された信号は、ＬＰＦ３３Ｑに入力される。ＬＰＦ３３Ｑは、当該信号から比較的高い周波数成分を除去した信号を、Ｑチャネル側のベースバンド信号Ｄｂｑとして信号処理部１１２に出力する。当該ベースバンド信号Ｄｂｉ，Ｄｂｑは、それぞれ、被検者の体動によって、ドップラ周波数および位相を含んだ信号として出力される。
【００７０】
受信アンテナ部１３０に入力される反射信号の速度および振幅は、時間とともに変化する。そのため、Ｉチャネル側の信号およびＱチャネル側の信号は、瞬時的には９０度位相が異なっているものの、信号の伝送速度および伝送方向に応じて、ベースバンド信号Ｄｂｉに対するベースバンド信号Ｄｂｑの位相の進み方は、一定でなく、常に時間変動することになる。
【００７１】
ここで、本発明の実施形態１の変形例について説明する。本発明の実施形態１の第１変形例においては、高周波装置１５０ａが備える回路基板の外形の形状が、実施形態１における回路基板１００ａの外形の形状と異なっているため、実施形態１に係る高周波装置１５０ａと同様の構成については説明を繰り返さない。
【００７２】
図６は、本発明の実施形態１の第１変形例に係る高周波装置の構成を示す断面図である。図７は、図６の高周波装置をＶＩＩ−ＶＩＩ線矢印方向から見た断面図である。本変形例においては、第１主面１０１に垂直な方向から見て、回路基板１００ｃは、収容室１７０の内形に沿う略円形状の部分と、収容室１７０外に延在する矩形状の部分とを有する。
【００７３】
次に、本発明の実施形態１の第２変形例について説明する。本発明の実施形態１の第２変形例においては、金属板をさらに備える点が、実施形態１に係る高周波装置１５０ａと異なっているため、実施形態１に係る高周波装置１５０ａと同様の構成については説明を繰り返さない。
【００７４】
図８は、本発明の実施形態１の第２変形例に係る高周波装置の構成を示す断面図である。図９は、図８の高周波装置をＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図である。図１０は、図９の高周波装置の一部をＸ−Ｘ線矢印方向から見た拡大断面図である。
【００７５】
本変形例において、高周波装置１５０ａは、図８および図９に示すように、収容室１７０の内形に沿う略円形状の金属板１８９をさらに備える。金属板１８９は、回路基板１００ａの第２主面１０２と、誘電体ブロック１５２の第１内面部１５３との間に設けられている。金属板１８９は、第２主面１０２と接触することで回路基板１００ａのグランド面として機能する、グランド板である。
【００７６】
本変形例において、高周波装置１５０ａは、さらに貫通孔１８８を備える。図８に示すように、貫通孔１８８は、第２誘電体部１５６において、収容室１７０側とは反対側の端面から第１内面部１５３にかけて、第２誘電体部１５６を貫通するように形成されている。貫通孔１８８は放熱孔として機能するため、本変形例に係る高周波装置１５０ａは、温度特性に優れ、より安定したアンテナ特性および高周波特性を確保できる。
【００７７】
上記のように、実施形態１に係る高周波装置１５０ａにおいては、誘電体ブロック１５２に、回路基板１００ａを収容する収容室１７０が設けられており、収容室１７０は、第２主面１０２と接し、回路基板１００ａが固定された第１内面部１５３を有している。すなわち、回路基板１００ａの全部分または一部が収容室１７０に挿入されて固定される構成である。したがって、回路基板１００ａおよび誘電体ブロック１５２を支持するホルダーなどの支持基材が不要となるため、高周波装置１５０ａは、容易に組み付け可能で、小型かつ廉価になる。
【００７８】
さらに、第１誘電体部１５５と第２誘電体部１５６とは、接続部１５７によって互いに接続されているため、誘電体ブロック１５２を、２分割された組み合わせ部品として構成でき、回路基板１００ａを、誘電体ブロック１５２に配置して固定しやすくすることができる。また、第１誘電体部１５５と第２誘電体部１５６とを嵌合、または、両者をねじなどの接続部１５７で接続して互いに固定することによって、誘電体ブロック１５２を構成することができる。そのため、高周波装置１５０ａを量産化する際に、誘電体ブロック１５２自体を金型で生産することが可能となり、高周波装置１５０ａを簡易なプロセスで製造することができる。その結果、回路基板１００ａと誘電体ブロック１５２とを支持する支持基材が不要となり、高周波装置１５０ａの量産性を向上することができるとともに、第１誘電体部１５５および第２誘電体部１５６以外に金型を用いて生産する必要がある支持基材が不要となるため、高周波装置１５０ａを、低コストかつ小型でシンプルな形状にすることができる。
【００７９】
さらに、第２内面部１５４と平面アンテナ部１２０との最短距離が、１ｍｍ以上λ／２以下、すなわち、誘電体ブロック１５２中の収容室１７０において、平面アンテナ部１２０と第１誘電体部１５５との間には、少なくとも１ｍｍからλ／２(λ：動作波長)の空間が設けられるため、平面アンテナ部１２０と誘電体ブロック１５２のインピーダンス整合が取りやすくなる。ひいては、誘電体ブロック１５２と平面アンテナ部１２０との間の結合が容易になるとともに不要な損失が生じにくくなるため、本発明の実施形態１に係る高周波装置１５０ａは、アンテナの放射効率が高い。
【００８０】
加えて、誘電体ブロック１５２に１ｍｍからλ／２以下の空間が設けられることから、平面アンテナ部１２０のみならず、ＩＣすなわち一体化した回路モジュールごと、誘電体ブロック１５２中に封入することができる。そのため、誘電体ブロック１５２を、回路モジュールの蓋体または筐体として構成することができ、高周波装置１５０ａをより小型で低コストに構成することができる。
【００８１】
さらに、平面アンテナ部１２０の中央部が、第１誘電体部１５５の中心軸Ｂ上に位置しているため、放射ビームを、正面方向に向かせることができる。
【００８２】
さらに、第１誘電体部１５５は、収容室１７０側とは反対側に錐台形部１５１を有している。仮に、第１誘電体部１５５の収容室１７０側とは反対側に、錐台形部１５１を設けられていない場合で、平面アンテナ部１２０から誘電体ブロック１５２の中心軸Ｂ周辺を通って上記平面Ｓまで直接伝播して、誘電体ブロック１５２の側面で反射することのない電波は、誘電体ブロック１５２の側面で反射して伝搬する電波と比較して伝搬経路が短く、位相が進んでしまう。
【００８３】
そのため、本実施形態に係る高周波装置１５０ａにおいては、誘電体ブロック１５２の第１誘電体部１５５の収容室１７０側とは反対側に、錐台形部を有することよって、誘電体ブロック１５２の先端面に平行な平面Ｓで、誘電体ブロック１５２の内部および誘電体ブロック１５２の外周を伝播する電波の位相を合わせ易くすることができる。
【００８４】
(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る高周波装置について説明する。本発明の実施形態２に係る高周波装置は、第２内面部１５４の形状が主に、本発明の実施形態１に係る高周波装置１５０ａと異なるため、本発明の実施形態１に係る高周波装置１５０ａと同様である構成については説明を繰り返さない。
【００８５】
図１１は、本発明の実施形態２に係る高周波装置の構成を示す断面図である。図１２は、本発明の実施形態１に係る高周波装置が備える誘電体ブロックの側面を透過する電波の経路を示す模式図である。図１３は、本発明の実施形態２に係る高周波装置が備える誘電体ブロックの側面で反射する電波の経路を示す模式図である。
【００８６】
第２内面部１５４は、平面アンテナ部１２０側に凸状のテーパ形状１９９ａまたは曲面形状を有している。図１１に示すように、本実施形態においては、第２内面部１５４が、平面アンテナ部１２０側に凸状のテーパ形状１９９ａを有している。第２内面部１５４が凸状のテーパ形状１９９ａまたは曲面形状を有していることにより、本実施形態における収容室１７０の第１誘電体部１５５側における外形の形状は、実施形態１における収容室１７０の第１誘電体部１５５側における外形の形状と異なっている。テーパ形状１９９ａまたは曲面形状の頂点部は、中心軸Ｂ上に位置している。
【００８７】
回路基板１００ａから、凸状のテーパ形状１９９ａまたは曲面形状を有する第２内面部１５４までの最大隙間ｈｔの長さ、凸状のテーパ形状１９９ａのテーパ角度、および、曲面形状の曲率は、回路基板１００ａの材質および第１誘電体部１５５の大きさに応じて適宜調整される。
【００８８】
次に、図１２および図１３を参照して、実施形態１と本実施形態２との電波の経路の違いについて説明する。実施形態１において、図１２に示すｅ１面よりも上記平面Ｓ側において、誘電体ブロック１５２の側面へ電波が入射した場合、屈折波は生じず、全反射が生じる。実施形態１において、上記のように誘電体ブロック１５２の側面部のうち、平面アンテナ部１２０から放射される電波の全反射が生じる領域を、側面部Ｒ１とする。
【００８９】
そして、図１２に示すように、実施形態１に係る高周波装置１５０ａにおいて、平面アンテナ部１２０から、ある角度で放射される電波は、誘電体ブロック１５２中を進んだのち、誘電体ブロック１５２の側面のうちｄ１面と交差する部分に入射する。上記ｄ１面は、上記側面部Ｒ１よりも第２内面部１５４側に位置しているため、誘電体ブロック１５２の側面のうちｄ１面と交差する部分に入射する上記電波は、誘電体ブロック１５２の側面を透過し、屈折波が生じる。
【００９０】
なお、誘電体ブロック１５２の第２内面部１５４に上記電波が入射した部分における、第２内面部１５４の法線をｃ１とし、上記電波が第２内面部１５４に入射した際の、入射角をαc1、屈折角をβc1とする。また、上記電波が誘電体ブロック１５２の側面に入射した際の、入射角をαd1、屈折角をβd1とする。上記電波は、法線ｃ１上において空気中よりも誘電率が大きい誘電体ブロック１５２へ入射するため、βc1＜αc1となる。
【００９１】
一方、図１３に示すように、実施形態２に係る高周波装置１５０ｂにおいて、平面アンテナ部１２０から、図１２に示した電波と同じ角度で放射される電波は、誘電体ブロック１５２の側面へ入射した際に全反射が生じている。
【００９２】
高周波装置１５０ｂにおいて、誘電体ブロック１５２の第２内面部１５４に上記電波が入射した部分における、第２内面部１５４の法線をｃ２とし、上記電波が第２内面部１５４に入射した際の、入射角をαc2、屈折角をβc2とする。上記電波は、法線ｃ２上において空気中よりも誘電率が大きい誘電体ブロック１５２へ入射するため、βc2＜αc2となる。
【００９３】
平面アンテナ部１２０が設けられている回路基板１００ａの第１主面１０１に対する、上記法線ｃ１の傾きと上記法線ｃ２の傾きとを比較すると、上記法線ｃ２の傾きは、上記法線ｃ１の傾きよりも大きい。上記法線ｃ２の傾きが、上記法線ｃ１の傾きよりも大きいことにより、本実施形態において誘電体ブロック１５２の内部を通過する電波は、実施形態１に係る高周波装置１５０ａと比較して、誘電体ブロック１５２のより内部を進む。
【００９４】
そして、本実施形態における上記電波は、図１３に示すように、誘電体ブロック１５２の側面のうちｄ２面と交差する部分に入射する。本実施形態におけるｄ２面は、実施形態１におけるｄ１面よりも、上記平面Ｓの近くに位置している。
【００９５】
したがって、第２内面部１５４が、平面アンテナ部１２０側に凸状のテーパ形状１９９ａまたは曲面形状を有していることにより、平面アンテナ部１２０から放射された電波が、上記平面Ｓのより近い位置で、誘電体ブロック１５２の側面に入射するため、誘電体ブロック１５２の側面への電波の入射角を大きくすることができ、上記平面Ｓにおいて平面波となる電波の割合をさらに増加させることができる。
【００９６】
さらに、本実施形態において、誘電体ブロック１５２の側面部のうち、平面アンテナ部１２０から放射される電波の全反射が生じる領域は、図１３に示すような側面部Ｒ２である。側面部Ｒ２の長さは、実施形態１の上記側面部Ｒ１の長さよりも長くなっている。本実施形態に係る高周波装置１５０ｂにおいて、誘電体ブロック１５２の側面のある位置に入射する電波の入射角は、実施形態１における誘電体ブロック１５２の側面の同じ位置に入射する電波の入射角よりも大きくなるためである。このことからも、本実施形態においては、上記平面Ｓにおいて平面波となる電波の割合をさらに増加させることができる。
【００９７】
加えて、第２内面部１５４が、平面アンテナ部１２０側に凸状のテーパ形状１９９ａまたは曲面形状を有していることにより、平面アンテナ部１２０から放射された電波のうち、第２内面部１５４を構成する面に垂直に入射する電波の割合を低減できる。よって、誘電体ブロック１５２と平面アンテナ部１２０とのインピーダンス整合が取りやすくなり、誘電体ブロック１５２へ入射する透過波(屈折波)の割合を増やすことができ、電波の伝搬効率が高くなる。
【００９８】
上記のように、平面アンテナ部１２０から、柱状の外形を有する第１誘電体部１５５の側面に向かって進む電波の一部は、この側面で反射し、上記電波の他の一部は、空気中へ透過し屈折する。誘電体ブロック１５２側から誘電体ブロック１５２の側面に入射する電波の入射角が大きいと、空気中への屈折波が生じず、電波が屈折できずに全反射がおこる場合がある。このような場合の入射角のうち最も小さい角度が、臨界角である。一例として、誘電体ブロック１５２が、比誘電率が２．３であるポリプロピレンで構成される場合、電波が誘電体ブロック１５２側から空気中へ透過および屈折する際は、空気の位相速度が速く、入射角(＝反射角)よりも屈折角が大きくなるため、臨界角が存在する。
【００９９】
誘電体アンテナとして、アンテナ利得を上げる、つまりアンテナの主ビームを絞るためには、誘電体ブロック１５２の先端面で、第１誘電体部１５５および第１誘電体部１５５の周辺の波が平面波となるように同相合成される必要がある。このためには、誘電体ブロック１５２の側面から外部へ電波が透過および屈折しないように、誘電体ブロック１５２の側面への入射角を大きくして、全反射が生じる領域を広げることが好ましい。そこで、誘電体ブロック１５２の収容室１７０の上面である第２内面部１５４を、誘電体ブロック１５２の中心軸から下に凸状のテーパ形状１９９ａまたは曲面形状とすることにより、誘電体ブロック１５２側面への入射角が大きくなり、全反射の領域を広げることができる。ひいては、誘電体ブロック１５２先端で、電波をより平面にすることができ、アンテナの利得を上げビーム幅を絞ることができる。
【０１００】
(実施形態３)
以下、本発明の実施形態３に係る高周波装置について説明する。本発明の実施形態３に係る高周波装置は、平面アンテナ部１２０が、１つの送受信アンテナで構成されている点が主に、実施形態２に係る高周波装置１５０ｂと異なるため、実施形態２に係る高周波装置１５０ｂと同様である構成については説明を繰り返さない。
【０１０１】
図１４は、本発明の実施形態３に係る高周波装置の構成を示す断面図である。図１５は、図１４の高周波装置をＸＶ−ＸＶ線矢印方向から見た断面図である。図１６は、本発明の実施形態３に係る高周波装置の回路構成を示すブロック図である。
【０１０２】
図１４〜図１６に示すように、本実施形態における平面アンテナ部は、１つの送受信アンテナ１９５で構成されており、送受信アンテナ１９５は、給電部１２１を含んでいる。送受信アンテナ１９５は１素子のマイクロストリップパッチアンテナであり、実施形態１における送信アンテナ部１２５および受信アンテナ部１３０のそれぞれの機能を有している。
【０１０３】
送受信アンテナ１９５は、図１４に示すように、回路基板１００ａ上に設けられている。図１５に示すように、本実施形態における平面アンテナ部の中央部は、送受信アンテナ１９５の中心点１４０ｂである。中心点１４０ｂは、図１４に示す第１誘電体部１５５の中心軸Ｂ上に位置している。
【０１０４】
本実施形態における高周波回路部１１０は、図１６に示すように、送信端子である送信側出力端子１１０ＴＸ、および、受信端子である受信側入力端子１１０ＲＸを含む。
【０１０５】
給電部１２１と、送信側出力端子１１０ＴＸおよび受信側入力端子１１０ＲＸの各々とは、端子間アイソレーションを有する、たとえばウイルキンソン型電力分配器などの電力分配器１７２ａ、または、方向性を具備した、たとえばブランチラインカプラなどの２分岐型結合器を介して、互いに接続されている。具体的には、送信側出力端子１１０ＴＸは、電力分配器１７２ａまたは２分岐型結合器の送信端子１２２と電気的に接続されている。受信側入力端子１１０ＲＸは、電力分配器１７２ａまたは２分岐型結合器の受信端子１２３と電気的に接続されている。このように接続されていることにより、本実施形態における高周波装置１５０ｃは、１つのアンテナ素子で送受信アンテナ１９５として機能することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態においては、給電部１２１と、送信側出力端子１１０ＴＸおよび受信側入力端子１１０ＲＸの各々とは、端子間アイソレーションを有する電力分配器１７２ａを介して、互いに電気的に接続されている。電力分配器１７２ａは、送受アイソレーション特性を備えており、電力分配器１７２ａは、約１００Ωの吸収抵抗１７５を有している。
【０１０７】
以下、図１６を参照して、高周波装置１５０ｃの動作について説明する。
送信側出力端子１１０ＴＸおよび受信側入力端子１１０ＲＸの各々と、給電部１２１とを、電力分配器１７２ａまたは方向性を具備した２分岐型分配器を介して互いに接続することによって、送信信号Ｄｔと、受信信号Ｄｒは、本アイソレーション特性によって分離され、送信信号Ｄｔの受信端子１２３側へのリーク成分が低減されるので、低雑音アンプである増幅器２２Ｂの歪みを除去することができる。
【０１０８】
ここで、電力分配器１７２ａおよび２分岐型分配器は、それぞれ、ウイルキンソン型電力結合器およびブランチラインカプラとしても動作することができる。従って、送信時は電力結合器(カプラ)として、高周波回路部１１０の送信側出力端子１１０ＴＸから出力された送信信号Ｄｔは、送信端子１２２により上記結合器へ入力され、給電部１２１を介して送信アンテナ部へ供給され、マイクロ波Ｍｔが放出される。
【０１０９】
一方、同時に送受信アンテナ１９５で受信したマイクロ波Ｍｒは、給電部１２１に入力されると、端子間アイソレーションを有する電力分配器１７２ａまたは方向性を具備した２分岐型結合器は、受信端子１２３および送信端子１２２に受信信号を出力する電力分配器として動作する。受信端子１２３からの受信信号Ｄｒは、高周波回路部１１０の受信側入力端子１１０ＲＸから、増幅器２２Ｂへ入力され増幅される。一方、送信端子１２２に出力された送信信号Ｄｔは増幅器２２Ａで終端される。
【０１１０】
実施形態１または実施形態２のように、平面アンテナ部１２０が、１素子の平面アンテナである送信アンテナ部１２５と、１素子の平面アンテナである受信アンテナ部１３０とから構成され、１つの誘電体ブロック１５２を用いてアンテナ利得を大きくする(ビーム幅を絞る)場合、送信アンテナ部１２５と受信アンテナ部１３０はそれぞれ独立しているため、送信アンテナ部１２５および受信アンテナ部１３０の各々の中心部と、誘電体ブロック１５２の中心軸とを完全に一致させることが難しい。一方、本実施形態のように、平面アンテナ部を、１素子の放射素子部である送受信アンテナ１９５で構成することにより、１つの誘電体ブロック１５２で、１素子の送受信アンテナ１９５の中央部と、誘電体ブロック１５２の中心軸とを一致させることができる。このように、アンテナの放射軸を誘電体ブロック１５２の中心軸と一致させることで、アンテナのビーム方向がずれることがなく、アンテナ利得をより上げることができる。
【０１１１】
加えて、１つの送受信アンテナ１９５で高周波装置１５０ｃを動作させることができるため、より小型化した回路を構成することができ、ひいては、高周波装置１５０ｃをより小型で簡易な構成とすることができる。
【０１１２】
(実施形態４)
以下、本発明の実施形態４に係る高周波装置について説明する。本発明の実施形態４に係る高周波装置は、人の動きを検知する人感センサとして機能し、実施形態１〜３のいずれか１つの高周波装置と同様の構成を有している。
【０１１３】
図１７は、本発明の実施形態４に係る高周波装置を複数備える機器を設置した閉空間を示す模式図である。
【０１１４】
本実施形態に係る高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚは、人の動きを検知する人感センサ２５０として機能している。図１７に示すように、本実施形態において、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚは、閉空間２１０(たとえば、リビングルーム)に配置される機器２２０(たとえば、エアコン)中に組み込まれている。
【０１１５】
人感センサ２５０として機能するように、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚは、それぞれ、６０度の間隔で方位角の異なる方向に配置され、異なる動作周波数で、常時、動作している。そして、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚからのそれぞれの電波２６０ｘ，２６０ｙ，２６０ｚの強さと、ドップラーシフトの大きさとを常時モニターして、３種のエリアでの情報を再構成することにより、人がどの方向に、かつ、どのくらいの距離にいて、どの程度動いているのか検知することができる。
【０１１６】
人感センサ２５０として機能するように、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚのそれぞれの仰角方向は、部屋の広さに合わせて適宜設定され、本実施形態において、閉空間２１０が１８畳の広さを有する場合、上記のそれぞれの仰角方向は、下向き３０度程度に設定される。
【０１１７】
なお、本実施形態の変形例として、１つの高周波装置１５０ｘが、方位角方向に、往復１８０度でスキャンする人感センサ２５０として機能していてもよい。本変形例において、高周波装置１５０ｘは、機器２２０(たとえば、エアコン)の運転時に、常時１８０度往復スキャンし、電波の強さとドップラーシフトの大きさを常時モニターしている。これにより、人がどの方向に、かつ、どのくらいの距離にいて、どの程度動いているのか、より正確に検知することができる。
【０１１８】
本実施形態によれば、平面アンテナ部１２０から放射される電波が位相合わせされて平面波となることにより、高周波装置１５０ｘ，１５０ｚ，１５０ｚは、サイドローブが低減され、周囲の不要波を容易に拾わず、かつ、主ビームがより絞られたアンテナ放射特性を有するため、長距離特性に優れる。したがって、高周波回路部１１０に接続された信号処理部１１２と、信号処理部１１２に接続された入出力コネクタ１１３とをさらに備えることで、高周波装置は、人の動きを検知する人感センサとして機能できる。上記形態に係る高周波装置は、具体的には、天井、壁、照明装置の内部もしくは周辺、または、エアコン装置の内部もしくは周辺に、少なくとも一つまたは複数取り付けられることで、室内の人の動きを検知する人感センサ２５０として機能できる。
【０１１９】
加えて、上記形態によれば、平面アンテナ部および高周波回路部１１０が設けられた回路基板１００ａが誘電体ブロック１５２中に配置されるために、誘電体ブロックの底面に、ねじ穴などを形成できる。よって、１つの筐体の中に単体または複数の高周波装置を配置することができ、ひいては、人感センサ２５０として機能させるため、天井、壁、照明装置の内部もしくは周辺、または、エアコン装置の内部もしくは周辺に、簡易に高周波装置を取り付けることができる。
【０１２０】
加えて、上記形態によれば、放射用の窓を高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚとともに取り付ける必要がないため、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚを目立たせることなく設置することができる。加えて、誘電体アンテナとしてビームを絞ることができ、たとえば、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚを天井などに設置することにより、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚを、見守り装置、すなわち、被検者の体の動き、心拍または呼吸などのバイタルセンサーとして機能させることができる。
【０１２１】
加えて、上記形態によれば、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚを照明装置に取り付ける場合に、たとえば、誘電体ブロックがポリカーボネートなどで構成されることにより、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚは、透明の誘電体ブロックを有する誘電体アンテナとして構成されるため、照明装置が発する光を遮って、影を作ることがない。したがって、高周波装置１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚは、照明装置の性能を犠牲にすることなく、人感センサ２５０として機能することができる。
【０１２２】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
２  本実施形態、９  対象物、２１  発振回路、２２Ａ，２２Ｂ  増幅器、３２Ｉ，３２Ｑ  ミキサ、３３Ｉ，３３Ｑ  ローパスフィルタ、３８  ９０度移相器、１００ａ，１００ｃ  回路基板、１０１  第１主面、１０２  第２主面、１０３  グランド導体、１１０  高周波回路部、１１０ＲＸ  受信側入力端子、１１０ＴＸ  送信側出力端子、１１２  信号処理部、１１３  入出力コネクタ、１２０  平面アンテナ部、１２１  給電部、１２２  送信端子、１２３  受信端子、１２５  送信アンテナ部、１３０  受信アンテナ部、１４０  中点、１４０ｂ  中心点、１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｘ，１５０ｙ，１５０ｚ  高周波装置、１５１  錐台形部、１５２  誘電体ブロック、１５３  第１内面部、１５４  第２内面部、１５５  第１誘電体部、１５６  第２誘電体部、１５７  接続部、１５８  嵌合固定部、１５８ａ  突起部、１５８ｂ  穴部、１５９ａ  ねじ穴部、１５９ｂ  ねじ、１６０  蓋部、１６９  気泡抜き部、１７０  収容室、１７２ａ  電力分配器、１７５  吸収抵抗、１８８  貫通孔、１８９  金属板、１９５  送受信アンテナ、１９９ａ  テーパ形状、２１０  閉空間、２２０  機器、２５０  人感センサ、２６０ｘ，２６０ｙ，２６０ｚ，ｉ，ｉｉ，ｉｉｉ，ｉｖ，ｖ  電波、Ｂ  中心軸、Ｄ  寸法、Ｄｂｉ，Ｄｂｑ  ベースバンド信号、Ｄｒ，Ｄｒｉ，Ｄｒｑ  受信信号、Ｄｔ，Ｄｔｉ，Ｄｔｑ  送信信号、Ｌｄ，Ｌｒ１，Ｌｒ２  経路、Ｍｒ，Ｍｔ  マイクロ波、Ｒ１，Ｒ２  側面部、Ｓ  平面、ｃ１，ｃ２  法線、ｈ，ｈｔ  隙間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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