(57)【要約】【課題】  高湿度環境下においても電波の送受信性能に優れた高周波センサーを提供する。【解決手段】  本発明では、誘電体と、電波を送受信する平面状のアンテナと、前記基板を介し前記アンテナとマイクロストリップ構造を成すグランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備え、その各々が相互に接続されてなる高周波センサーであって、該基板の表面または内部に通電して発熱する平面状の抵抗体と、該抵抗体に通電する複数の導体と、を備え、該抵抗体を前記アンテナとの電磁界結合度が零となる部位に配置した。【選択図】  図１
2005110025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信するアンテナと、グランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備えその各々が相互に接続され、該アンテナと該グランドは、誘電体を介してマイクロストリップラインを構成する高周波センサーであって、
該誘電体の表面または内部には、通電して発熱する抵抗体と、
該抵抗体に通電する複数の導体と、を備え、
該抵抗体を、前記アンテナとの電磁界結合度が零となる部位に配置したことを特徴とする高周波センサー。
【請求項２】
前記グランドと前記抵抗体はそれぞれ面状であり、各々の面が向き合うように誘電体を介して平行に配置したことを特徴とする請求項１に記載の高周波センサー。
【請求項３】
前記誘電体の内部にグランドが埋設され、前記グランドの一方の面側に位置する前記誘電体表面に前記アンテナが、前記グランドの他方の面側に位置する前記誘電体表面に前記抵抗体が、各々配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波センサー。
【請求項４】
前記誘電体の内部にグランドが埋設され、前記グランドの一方の面側に位置する前記誘電体表面に前記アンテナが、前記グランドの他方の面側に位置する前記誘電体の内部に前記抵抗体が、各々配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波センサー。
【請求項５】
前記誘電体の内部にグランドが埋設され、該グランドを２層に分離した間に前記抵抗体を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波センサー。
【請求項６】
電波を送受信するアンテナと、グランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備えその各々が相互に接続され、該アンテナと該グランドは、誘電体を介してマイクロストリップラインを構成する高周波センサーであって、
該グランドは抵抗成分を含有し、
該グランドに通電する導体と、
該導体に接続され、前記グランドへの通電をＯＮ／ＯＦＦする通電切替手段と、
を備えたことを特徴とする高周波センサー。
【請求項７】
電波を送受信するアンテナと、グランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備えその各々が相互に接続され、該アンテナと該グランドは、誘電体を介してマイクロストリップラインを構成する高周波センサーであって、
該アンテナの表面には、該アンテナを被覆する絶縁層と、
該絶縁層の表面に配置され、通電して発熱する面状の抵抗体と、
該抵抗体に通電する複数の導体と、
前記抵抗体および前記導体の表面を被覆する保護層と、
該導体に接続され、前記抵抗体への通電をＯＮ／ＯＦＦする複数の通電切替手段と、
を備えたことを特徴とする高周波センサー。
【請求項８】
前記アンテナと前記抵抗体を略同形状にしたことを特徴とする請求項７に記載の高周波センサー。
【請求項９】
前記絶縁層および前記保護層の厚みは０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜１０μｍであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の高周波センサー。
【請求項１０】
前記抵抗体へ通電している時、前記アンテナから電波を送受信して得られたドップラー信号を無効と認識する制御部を備えたことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の高周波センサー。
【請求項１１】
請求項７に記載の高周波センサーの製造方法であって、セラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、誘電体の表面にある薄膜平面状アンテナの表面に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によって前記セラミック微粒子の構成材料からなる絶縁層を、前記アンテナの表面に密着させて形成する高周波センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体等の被測定物を検知する高周波センサーに係り、特に浴室やトイレ等の高湿度環境下の使用に好適な高周波センサーに関する発明である。 
【背景技術】
【０００２】
ドップラーセンサーは、誘電体と、高周波信号を電波として前方へ放射するための送信アンテナと、送信アンテナから放射された電波が被測定物に到達し被測定物から反射して戻ってきた電波を受信する受信アンテナと、送信アンテナおよび受信アンテナとマイクロストリップ構造を成すグランドと、所定の周波数にて高周波信号を発振させる発振回路と、発振回路から伝播される高周波信号と受信アンテナから電波として受信し伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ、変復調操作を行うミキサー回路と、から構成される。
【０００３】
一般的に人体等の被測定物を検知するドップラーセンサーとして使用される高周波信号の周波数は１ＧＨｚ以上と高いため、アンテナ、発振回路およびミキサー回路の下方に誘電体を介しグランドを形成したマイクロストリップ構造を成し、アンテナから電波を効率良く送受信している。
【０００４】
近年、ドップラーセンサーから送受信される電波が樹脂材料やセラミック材料を透過する性質を利用し、このドップラーセンサーを化粧室の洗面ボールや便器、浴室の壁面や天井の外部に露出しない裏側部分に隠蔽されるよう設置し、ミキサー回路から出力されたドップラー信号の状態を識別して人体の有無を検知する人体検知用センサーとして使用できることが提案されている。
【０００５】
ドップラーセンサーを隠蔽することにより、直接、ドップラーセンサーに水が飛散することなく安全に使用できるとともに、意匠性に優れ、使用者に気づかれることなく人体などを検知することができる。
（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、ドップラーセンサーのアンテナ表面を洗面ボールや便器、壁面や天井の表面に隙間なく密着させて設置することは実質的に困難であり、アンテナ表面の前方には空気層が必ず介在する。従って、湯気などの水蒸気化した水分が洗面ボールや便器、壁面や天井の裏側に入り込み、アンテナ表面に水分が付着する恐れがある。
すると、アンテナから送信される電波の放射強度が低下し所定の方向、距離まで電波を送信できなくなり、受信感度も低下する。
【０００７】
そこで、温風装置をセンサー付近に配置しアンテナ表面に向けて温風を送風しアンテナ表面の水分を蒸発させることが考えられるが、温風装置からアンテナまでの距離に応じて温風装置から送風した温風がアンテナ表面に到達するまでに温風温度が低下するため熱効率が悪い。
また、温風装置の設置スペースが必要となるが、狭い場所には設置できない。
【特許文献１】特開２００３−６４７４１号公報（第３−４頁、第２図）
【特許文献２】特開２０００−２５４３９８号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、高湿度環境下において電波の送受信性能に優れた高周波センサーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、電波を送受信するアンテナと、グランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備えその各々が相互に接続され、該アンテナと該グランドは、誘電体を介してマイクロストリップラインを構成する高周波センサーであって、該誘電体の表面または内部には、通電して発熱する抵抗体と、該抵抗体に通電する複数の導体と、を備え、該抵抗体を、前記アンテナとの電磁界結合度が零となる部位に配置したことを特徴とする高周波センサーである。
【００１０】
ヒータとなる抵抗体を誘電体に配置してアンテナ表面の水分を蒸発させようとすると、抵抗体を設置する場所によっては、アンテナとグランド間での電磁界結合の状態が変化し、アンテナから送信する電波の放射強度や受信感度が低下し検知性能が低下する。そこで、抵抗体とアンテナとの電磁界結合度が零となる誘電体の表面または内部に抵抗体を配置することにより、アンテナとグランド間での電磁界結合状態が変化してアンテナから送受信する電波の放射強度や受信感度が低下すること無くアンテナを暖めることができる。
【００１１】
従って、低消費電力にて常時または定期的に、誘電体を加熱することでアンテナの表面に水分が付着することを防止でき、常に良好な検知性能を得ることができる。
【００１２】
また、経済性を考慮し、アンテナ表面に水分が付着した時のみ、瞬時に誘電体を加熱して付着した水分を短時間で蒸発させることもできる。
【００１３】
そして、誘電体に抵抗体を配置し加熱するため、センサー自体が極端に大型化することなく狭い場所にも設置できる。
【００１４】
なお、電磁界結合度とは、アンテナとグランドに挟まれた誘電体内部に発生する電界および磁界の状態のことを言い、電界および磁界の大きさから電磁界結合度の変化を認識することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、前記グランドと前記抵抗体はそれぞれ面状であり、各々の面が向き合うように誘電体を介して平行に配置したことを特徴とする請求項１に記載の高周波センサーである。
【００１６】
グランドは金属材料にて形成されているため、グランドと抵抗体がそれぞれ面状であり、各々の面が向き合うように誘電体を介して平行に配置することにより、抵抗体から発生した熱をアンテナまで効率良く伝達することができる。
従って、誘電体の同一表面上にアンテナと抵抗体が配置された場合でも、効率良くアンテナを暖めることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、前記誘電体の内部にグランドが埋設され、前記グランドの一方の面側に位置する前記誘電体表面に前記アンテナが、前記グランドの他方の面側に位置する前記誘電体表面に前記抵抗体が、各々配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波センサーである。
【００１８】
グランドの他方の面側に位置する誘電体表面に抵抗体を配置することにより、抵抗体から発生した熱がグランドにて均一化される。
従って、抵抗体の形状や製造上の膜厚のバラツキにより発熱分布が多少偏っても、アンテナ全体を均一に暖めることができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、前記誘電体の内部にグランドが埋設され、前記グランドの一方の面側に位置する前記誘電体表面に前記アンテナが、前記グランドの他方の面側に位置する前記誘電体の内部に前記抵抗体が、各々配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波センサーである。
【００２０】
誘電体の内部に抵抗体を埋設することにより、抵抗体からアンテナまでの熱伝達距離が短くなるとともに、誘電体外部への放熱を抑制できる。
従って、熱効率が向上し、さらに少ない電力にてアンテナを暖め、常に良好な検知性能得ることができる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、前記誘電体の内部にグランドが埋設され、該グランドを２層に分離した間に前記抵抗体を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波センサーである。
【００２２】
誘電体の内部に２層に分離し埋設されたグランドの間に抵抗体を配置することにより、誘電体の両表面にアンテナや発振回路、ミキサー回路および各々を接続する伝送線路を高密度に集約して配置することができる。
従って、センサー形状の小型化を図ることができる。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、電波を送受信するアンテナと、グランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備えその各々が相互に接続され、該アンテナと該グランドは、誘電体を介してマイクロストリップラインを構成する高周波センサーであって、該グランドは抵抗成分を含有し、該グランドに通電する導体と、該導体に接続され、前記グランドへの通電をＯＮ／ＯＦＦする通電切替手段と、を備えたことを特徴とする高周波センサーである。
【００２４】
通常、グランドはシート抵抗値（Ω／□）が極めて小さい銅や銀の導体材料にて形成され接地して使用するが、導体材料に抵抗成分（例えば、酸化物）を混合したグランドを接地して使用しても、誘電体の表面に配置されたアンテナとグランド間での電磁界結合は同じ状態となる。
【００２５】
また、グランドに印加する電圧が交流電圧になると通電切替手段を複数設ける必要性が生じるが、直流電圧を印加する場合、通常、グランドは接地して使用するので通電切替手段を１つ備えれば良く、通電切替手段は誘電体上でも誘電体外部でも配置する場所は限定されない。
【００２６】
かかる構成により、アンテナの表面に付着した水分を蒸発させたい時は通電切替手段をＯＮ（短絡）しグランドに導体を介し正電圧を印加してグランドを発熱させ誘電体を介しアンテナを暖め、アンテナから電波を送受信したい時は通電切替手段をＯＦＦ（開放）しグランドを接地状態にすれば良い。
【００２７】
通電切替手段は、アンテナ表面に水分が付着・停滞しないよう定期的にＯＮ／ＯＦＦさせても良いし、別途アンテナ近傍に水分を検知するセンサーを備え、水分検知信号に応じてＯＮ／ＯＦＦさせても良い。
【００２８】
このように、抵抗成分を有したグランドは抵抗体の役割を果たすため、別途、抵抗体を誘電体に配置する必要が無いため、センサー形状の小型・薄型化を図ることができる。
【００２９】
請求項７記載の発明によれば、電波を送受信するアンテナと、グランドと、発振回路と、ミキサー回路とを備えその各々が相互に接続され、該アンテナと該グランドは、誘電体を介してマイクロストリップラインを構成する高周波センサーであって、該アンテナの表面には、該アンテナを被覆する絶縁層と、該絶縁層の表面に配置され、通電して発熱する面状の抵抗体と、該抵抗体に通電する複数の導体と、前記抵抗体および前記導体の表面を被覆する保護層と、該導体に接続され、前記抵抗体への通電をＯＮ／ＯＦＦする複数の通電切替手段と、を備えたことを特徴とする高周波センサーである。
【００３０】
アンテナの表面に絶縁層を介し面状の抵抗体を配置した時、抵抗体に電位があると、例えば、抵抗体の電位が０Ｖの場合、アンテナと抵抗体との間で電磁界結合が発生し、アンテナから放射される電波の放射強度が極端に低下する。そこで、導体に接続された複数の通電切替手段を開放し抵抗体を無給電（電位が無い）の状態にすると、抵抗体がアンテナとして作用し、アンテナから所定の放射強度にて電波を送信することができる。
【００３１】
アンテナ前方に配置された保護層の表面に付着した水分を蒸発させたい時は、複数の通電切替手段を短絡し抵抗体に導体を介し電圧を印加して保護層を加熱すれば良い。
【００３２】
こうして、アンテナ前方に付着した水分を効率良く、さらに短時間で蒸発させることができる。
【００３３】
また、アンテナの表面に絶縁層を密着させて被覆することで、アンテナと絶縁層の間には空気層が介在しないため、直接、水分がアンテナの表面に付着せずアンテナの劣化を防止できる。
【００３４】
絶縁層を形成する材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料としたセラミック材料が好ましい。
すなわち、高周波帯域において誘電正接が小さく伝送損失が少ないセラミック材料を用いて、アンテナの表面に絶縁層を形成することにより、アンテナから放射される電波の放射強度の低下を抑制することができる。
【００３５】
請求項８記載の発明によれば、前記アンテナと前記抵抗体を略同形状にしたことを特徴とする請求項７記載の高周波センサーである。
【００３６】
アンテナの前方に形成される抵抗体の形状がアンテナの形状よりも極端に大きいと、アンテナから放射される電波の放射強度が低下し、逆に、アンテナ形状と略同形状かそれよりも小さければ放射強度はほとんど変化しない。但し、抵抗体の形状がアンテナの形状よりも著しく小さいと、発熱面積が小さくなるため、絶縁層表面に付着した水分の蒸発に偏りが発生する。
従って、抵抗体はアンテナと略同形状で略同じ大きさであることが好ましく、例えば誘電体表面に複数のアンテナを配置する時は、各アンテナ毎に抵抗体を配置する。
【００３７】
請求項９記載の発明によれば、前記絶縁層および前記保護層の厚みは０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜１０μｍであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の高周波センサーである。
【００３８】
アンテナ前方の絶縁層および保護層の厚みが厚くなる程、アンテナから送受信される電波の放射強度、受信感度が低下するため、絶縁層や保護層は薄い方が好ましい。
絶縁層や保護層をセラミック材料で形成する場合、その厚みは絶縁耐圧を考慮すると０．５μｍ以上、放射強度の低下を考慮すると２０μｍ以下が好ましい。
特に、製造のバラツキにより絶縁層の緻密度が変化し絶縁耐圧が低下する可能性を考慮すると１μｍ以上、生産性を考慮すると１０μｍ以下が好ましい。
【００３９】
請求項１０記載の発明によれば、前記抵抗体へ通電している時、前記アンテナから電波を送受信して得られたドップラー信号を無効と認識する制御部を備えたことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の高周波センサー記載の高周波センサーである。
【００４０】
アンテナから電波を送受信している時に抵抗体へ通電すると、アンテナと抵抗体の間に絶縁層を介し電磁界結合が生じるため、アンテナから送受信する電波の放射強度や受信感度が変化し、所定の検知精度が得られにくくなり誤検知する可能性がある。そこで、抵抗体に通電している時は、アンテナから電波を送受信して得られたドップラー信号を無効と認識する制御部を備え、抵抗体に通電していない時だけドップラー信号を有効にすることで、誤検知を防止できる。
【００４１】
請求項１１記載の発明によれば、請求項７に記載の高周波センサーの製造方法であって、セラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、誘電体の表面にある薄膜平面状アンテナの表面に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によって前記セラミック微粒子の構成材料からなる絶縁層を、前記アンテナの表面に密着させて形成する高周波センサーの製造方法である。
【００４２】
ここでいうセラミック微粒子とはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料としている。
【００４３】
スパッタリングやイオンブレーティングなどの成膜方法により絶縁層を緻密に形成しても良いが、成膜時に誘電体に衝突するセラミック粒子の大きさが原子レベルのため、絶縁層を厚く形成した時に引張り方向の残留応力により破壊する恐れがあり、形成できる絶縁層の厚みは５μｍ程度が限界である。そこで、１μｍ以下のセラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、前記誘電体に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によってセラミック微粒子からなる絶縁層を形成した場合、絶縁層内に残留応力は生じるが圧縮方向に働くため、１０μｍ程度の膜厚でも破壊することなく形成できる。
【００４４】
また、すでに焼成体と同程度の硬度を保有しているため、その後の加熱操作などによる焼き締めは必要がなく、アンテナの表面に絶縁層を物理的に形成しているため、焼結させて得た絶縁層に比べて緻密であり、５μｍの厚みがあればアンテナと抵抗体間において十分な絶縁性能が得られる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、高湿度環境下においても電波の送受信性能に優れ、良好な検知性能を維持する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
（第１実施例）
図１は本発明のドップラーセンサー１ａを示す正面図、図２は図１でのＡ−Ａ’断面図である。
尚、以下実施例における図面の各層の厚みやパターン寸法は説明の都合上、実際の形状とは異なる。
【００４７】
ドップラーセンサー１ａは、誘電体として作用するセラミック基板２と、高周波信号を電波として前方へ放射するための送信アンテナ３と、送信アンテナ３から放射された電波が被測定物に到達し被測定物から反射して戻ってきた電波を受信するための受信アンテナ４と、送信アンテナ３および受信アンテナ４とマイクロストリップ構造を成すグランド５と、通電して発熱する平面状の抵抗体６と、抵抗体６に通電する複数の導体７と、所定の周波数にて高周波信号を発振させる発振回路８と、発振回路８から伝播された高周波信号と受信アンテナ４から伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ変復調操作を行うミキサー回路９と、から構成されている。
【００４８】
基板２は、比誘電率が４〜１０のセラミック基板を使用する。セラミックの材質としてはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２が挙げられ、焼結して平板状に形成されたＡｌ２Ｏ３基板、ＳｉＯ２基板は誘電正接が小さいため高周波信号の伝送損失を少なく効率良く伝播することができるため好適に利用できる。
以下の実施例においても共通して言えるが、本実施例では誘電体として平板状のセラミック基板を用いて説明しているが、誘電体は耐熱性を有する樹脂材料、例えば、ポリイミド樹脂やフッ素系樹脂でも良いし、その形状は曲面状でも円筒状でも良い。
そして、誘電体に配置される抵抗体の形状も、誘電体の形状に応じて曲面状や円筒状にすれば良い。
【００４９】
基板２の内部には、略全面にグランド５が埋設され、一方の基板２表面には送信アンテナ３と受信アンテナ４および抵抗体６と導体７が形成され、複数のスルーホール３１によりグランド５に接続されたグランドライン２５が受信アンテナ４と抵抗体６を分離するよう配置されている。
【００５０】
他方の基板２表面には発振回路８とミキサー回路９が配置され、発振回路８にて発振させた高周波信号をインピーダンス整合が取れた図示しない伝送線路からビアホール３１を介し送信アンテナ３まで伝播し、送信アンテナ３の前方に電波として放射する。
また、被測定物から反射して戻ってきた電波を受信アンテナ４にて受信し、ビアホール３１から図示しない伝送線路を介しミキサー回路に伝播する。
【００５１】
抵抗体６を発熱させるための電源は、ＡＣ１００Ｖの交流電圧を使用すれば直接、導体７に接続できて基板２の小型化を図ることができる。
直流電圧を使用する場合は、基板２の大型化を避けるため、直流電圧を供給する電源部と基板２とは別体に配置し電線を介して導体７に接続することが好ましい。
【００５２】
このように、送信アンテナ３および受信アンテナ４との電磁界結合度が零となる基板２の表面に抵抗体６を配置することにより、送信アンテナ３および受信アンテナ４の電磁界結合はグランド５およびグランドライン２５との間のみで発生し、抵抗体６へ通電し発熱させている時も、送信アンテナ３および受信アンテナ４とグランド５間での電磁界結合状態が変化して送信アンテナ３および受信アンテナ４から送受信する電波の放射強度や受信感度が低下することは無い。
【００５３】
そして、通常は送信アンテナ３および受信アンテナ４の下方だけに配置すれば良いグランド５を基板２内部の略全面に形成し、グランド５と抵抗体６の各々の面が向き合うように基板２を介して平行に配置しているため、基板２の同一表面上に送信アンテナ３および受信アンテナ４と抵抗体６が配置された場合でも、抵抗体６から発生した熱がグランド５を介し送信アンテナ３および受信アンテナ４まで効率良く伝達され、暖める。
【００５４】
従って、低消費電力にて常時または定期的に抵抗体６へ通電し、基板２を加熱することで送信アンテナ３および受信アンテナ４の表面に水分が付着することを防止でき、常に良好な検知性能得ることができる。
【００５５】
また、経済性を考慮し、送信アンテナ３および受信アンテナ４の表面に水分が付着した時のみ、瞬時に基板２を加熱して付着した水分を短時間で蒸発させることもできる。
【００５６】
そして、基板２に平面状の抵抗体６を配置し加熱するため、センサー自体が極端に大型化することなく狭い場所にも設置できる。
【００５７】
（第２実施例）
以下、本発明の実施例について説明するが、前記実施例と重複する部分については説明を省略する。
図３は、本発明のドップラーセンサー１ｂを示す正面図、図４は図３でのＢ−Ｂ’断面図、図５は背面図である。
【００５８】
本実施例のドップラーセンサー1ｂは第１実施例と異なり、一方の基板２表面には送信アンテナ３と受信アンテナ４および発振回路８とミキサー回路９が配置され、他方の基板２表面には送信アンテナ３および受信アンテナ４の下方に相当する位置、すなわち送信アンテナ３および受信アンテナ４と抵抗体６の各々の面が基板２介して向き合う位置に抵抗体６が配置され、複数の導体７が接続されている。
【００５９】
このように、基板２の内部にグランド５を埋設し、一方の基板２表面には送信アンテナ３と受信アンテナ４を配置し、他方の基板２表面には抵抗体６を配置することにより、送信アンテナ３および受信アンテナ４の電磁界結合はグランド５との間のみで発生し、抵抗体６へ通電し発熱させている時も、送信アンテナ３および受信アンテナ４とグランド５間での電磁界結合状態が変化して送信アンテナ３および受信アンテナ４から送受信する電波の放射強度や受信感度が低下することは無い。
【００６０】
そして、抵抗体６を送信アンテナ３および受信アンテナ４の下方に配置しているため、少ない電力にて短時間で暖めることができる。
【００６１】
さらに、抵抗体６から発生した熱がグランド５にて均一化されるため、抵抗体６の形状や製造上の膜厚のバラツキにより発熱分布が多少偏っても、送信アンテナ３および受信アンテナ４全体を均一に暖めることができる。
【００６２】
（第３実施例）
図６は、本発明のドップラーセンサー１ｃを示す断面図、図７は基板内部に埋設された抵抗体および導体のパターン図である。
【００６３】
本実施例のドップラーセンサー１ｃは第２実施例と異なり、送信アンテナ３および受信アンテナ４の下方に相当する基板２の内部に複数に屈曲させた抵抗体６と複数の導体７が埋設され、送信アンテナ３および受信アンテナ４と抵抗体６の間に位置する基板２の内部にグランド５が埋設されている。
【００６４】
このように、基板２の内部に抵抗体６を埋設することにより、抵抗体６から送信アンテナ３および受信アンテナ４までの熱伝達距離が短くなるとともに、基板２外部への放熱を抑制できる。
【００６５】
従って、熱効率が向上しさらに少ない電力、短時間にて送信アンテナ３および受信アンテナ４を暖めることができる。
【００６６】
また、抵抗体６を形成する材料のシート抵抗値（Ω／□）が小さく、ラインを細くし複数屈曲させた抵抗体６を用いても、抵抗体６から発生した熱がグランド５にて均一化されるため、送信アンテナ３および受信アンテナ４全体を均一に暖めることができる。
【００６７】
なお、本発明の高周波センサーの他の態様として、発振回路８およびミキサー回路９を本体と別構成とし、本体をアンテナ装置とすることもできる。
【００６８】
上記の第１実施例から第３実施例で言えば、一方の基板２表面に送信アンテナ３と受信アンテナ４および発振回路８とミキサー回路９が配置されているが、発振回路８とミキサー回路９を別基板に配置し、送信アンテナ３および受信アンテナ４と発振回路８およびミキサー回路９をインピーダンス整合が取れた同軸ケーブルにて接続すれば良く、送信アンテナ３と受信アンテナ４および抵抗体が配置された基板はアンテナ装置として、小型で薄くすることができる。
【００６９】
（第４実施例）
図８は、本発明のドップラーセンサー１ｄを示す正面図、図９は図８でのＤ−Ｄ’断面図、図１０は基板内部に埋設された抵抗体および導体のパターン図である。
【００７０】
ドップラーセンサー１ｄは、誘電体として作用するセラミック基板２と、電波の送信と受信を１枚のアンテナで兼用させた送受信アンテナ２１と、送受信アンテナ２１とマイクロストリップ構造を成す第１のグランド５と、通電して発熱する平面状の抵抗体６と、抵抗体６に通電する複数の導体７と、所定の周波数にて高周波信号を発振させる発振回路８と、発振回路８から伝播された高周波信号と送受信アンテナ２１から伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ変復調操作を行うミキサー回路９と、発振回路８およびミキサー回路９とマイクロストリップ構造を成す第２のグランド５と、から構成されている。
【００７１】
基板２の内部には、略全面に形成された第１のグランド５と第２のグランド５層が埋設され、第１のグランド５と第２グランド５の間に抵抗体６と複数の導体７が埋設されている。
【００７２】
そして、第１のグランド５とマイクロストリップ構造を成す様に一方の基板２表面には送受信アンテナ２１が、第２のグランド５とマイクロストリップ構造を成す様に他方の基板２表面には発振回路８とミキサー回路９が配置され、発振回路８にて発振させた高周波信号をビアホール３１と伝送線路３３を介し送受信アンテナ２１まで伝播し、送受信アンテナ２１の前方に電波として放射する。
【００７３】
また、被測定物から反射して戻ってきた電波を送受信アンテナ２１にて受信し、伝送線路３３とビアホール３１を介しミキサー回路９に伝播する。
【００７４】
このように、抵抗体６を第１のグランド５と第２のグランド５の間に配置することにより、送受信アンテナ２１の電磁界結合は第１のグランド５と、発振回路８およびミキサー回路９の電磁界結合は第２のグランド５との間のみで発生し、抵抗体６へ通電し発熱させている時も、送受信アンテナ２１と第１のグランド５間、発振回路８およびミキサー回路９と第２のグランド５とでの電磁界結合状態が変化して送受信アンテナ２１から送受信する電波の放射強度や受信感度が低下することは無い。
【００７５】
そして、抵抗体６と第１のグランド５の各々の面が向き合うように基板２を介して平行に配置されているため、抵抗体６から発生した熱が第１のグランド５を介し送受信アンテナ２１まで効率良く伝達されて、アンテナを暖める。
【００７６】
従って、低消費電力にて常時または定期的に抵抗体６へ通電し、基板２を加熱することで送受信アンテナ２１の表面に水分が付着することを防止でき、常に良好な検知性能得ることができる。
【００７７】
また、経済性を考慮し、送受信アンテナ２１の表面に水分が付着した時のみ、瞬時に基板２を加熱して付着した水分を短時間で蒸発させることもできる。
【００７８】
そして、基板２の両表面に送受信アンテナ２１や発振回路８、ミキサー回路９および各々を接続する伝送線路３３を高密度に集約して配置することができるため、センサー形状の小型化を図ることができる。
【００７９】
本実施例では、送受信アンテナ２１を基板２表面に複数配置しているが、前記実施例と同様に送信アンテナと受信アンテナに分けて基板２表面に配置しても同様の効果を得ることができる。
【００８０】
（第５実施例）
図１１は、本発明のドップラーセンサー１ｅを示す正面図、図１２は図１１でのＥ−Ｅ’断面図である。
【００８１】
ドップラーセンサー１ｅは、誘電体として作用するセラミック基板２と、電波を送受信する送受信アンテナ２１と、送受信アンテナ２１とマイクロストリップ構造を成し導体材料に抵抗成分（例えば、酸化物）を混合したグランド５と、グランド５に通電する複数の導体７と、グランド５への通電をＯＮ／ＯＦＦするため導体７に接続された通電切替手段２２と、所定の周波数にて高周波信号を発振させる発振回路８と、発振回路８から伝播された高周波信号と送受信アンテナ２１から伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ変復調操作を行うミキサー回路９と、から構成されている。
【００８２】
基板２の内部には、略全面に形成されたグランド５が埋設され両端には導体７が接続され、一方の導体７はグランドとして接地され、他方の導体７には通電切替手段２２が接続されている。
【００８３】
そして、一方の基板２表面には送受信アンテナ２１が、他方の基板２表面には発振回路８とミキサー回路９が配置されている。
【００８４】
送受信アンテナ２１の表面に付着した水分を蒸発させたい時は通電切替手段２２をＯＮ（短絡）してグランド５に導体７を介し正電圧を印加して基板２を加熱する。
【００８５】
送受信アンテナ２１から電波を送受信したい時は通電切替手段２２をＯＦＦ（開放）してグランド５を接地状態にすれば、発振回路８にて発振させた高周波信号を図示しない伝送線路からビアホール３１を介し送受信アンテナ２１まで伝播し、送受信アンテナ２１の前方に電波として放射し、また、被測定物から反射して戻ってきた電波を送受信アンテナ２１にて受信し、ビアホール３１から図示しない伝送線路を介しミキサー回路９に伝播する。
【００８６】
通電切替手段２２は、トランジスタ等の半導体素子やリレーを用いて、送受信アンテナ２１の表面に水分が付着・停滞しないよう定期的にＯＮ／ＯＦＦさせても良いし、別途、送受信アンテナ２１の近傍に水分を検知するセンサーを備え、その水分検知信号に応じてＯＮ／ＯＦＦさせても良い。
【００８７】
このように、導体材料に抵抗成分を混合したグランド５を基板２に配置することにより、グランド５が抵抗体の役割を果たすため、別途、抵抗体を基板２に配置する必要が無い。
従って、センサー形状の小型・薄型化を図ることができる。
【００８８】
（第６実施例）
図１３は、本発明のドップラーセンサー１ｆを示す正面図、図１４は図１３でのＦ−Ｆ’断面図、図１５はドップラーセンサー１ｆの動作状態を示すタイミングチャートである。
【００８９】
図１３は、絶縁層２３および保護層２５を透視した図である。
ドップラーセンサー１ｆは、誘電体として作用するセラミック基板２と、電波を送受信する送受信アンテナ２１と、送受信アンテナ２１の表面を被服する絶縁層２３と、通電して発熱する平面状の抵抗体５と、抵抗体５に通電する複数の導体７と、抵抗体５および導体の表面を被覆する保護層２５と、送受信アンテナ２１とマイクロストリップ構造を成すグランド５と、所定の周波数にて高周波信号を発振させる発振回路８と、発振回路８から伝播された高周波信号と送受信アンテナ２１から伝播された高周波信号を低周波数にて利得を稼ぎ変復調操作を行うミキサー回路９と、抵抗体５への通電をＯＮ／ＯＦＦするため導体７に接続された複数の通電切替手段２２と、抵抗体６へ通電している時に送受信アンテナ２１から電波を送受信して得られたドップラー信号を無効と認識する制御部２４と、から構成されている。
【００９０】
基板２の内部には、略全面に形成されたグランド５が埋設され、一方の基板２表面には送受信アンテナ２１が複数配置され、その表面は酸化アルミニウムからなる絶縁層２３で被覆されている。
【００９１】
そして、送受信アンテナ２１前方の絶縁層２３の表面には送受信アンテナ２１と略同形状の抵抗体６が複数配置され、各々の抵抗体６に複数の導体７が接続され、さらに抵抗体６および導体７の表面を保護層２５にて被覆している。
そして、各々の導体７には通電切替手段２２が接続されている。
【００９２】
他方の基板２表面には発振回路８とミキサー回路９が配置され、ミキサー回路９から出力されたドップラー信号は出力端子を介して制御部２４に接続されている。
【００９３】
送受信アンテナ２１の前方に配置された保護層２３の表面に付着した水分を蒸発させたい時は、複数の通電切替手段２２をＯＮ（短絡）し抵抗体６に導体７を介し電圧を印加して保護層２３を加熱する。
【００９４】
送受信アンテナ２１から電波を送受信したい時は複数の通電切替手段２２をＯＦＦ（開放）し、抵抗体６を無給電の状態にすれば、発振回路８にて発振させた高周波信号を図示しない伝送線路からビアホール３１を介し送受信アンテナ２１まで伝播し、送受信アンテナ２１前方に電波として放射し、また、被測定物から反射して戻ってきた電波を送受信アンテナ２１にて受信し、ビアホール３１から図示しない伝送線路を介しミキサー回路９に伝播する。
【００９５】
かかる構成により、送受信アンテナ２１前方の保護層２５表面に付着した水分を効率良く、さらに短時間で蒸発させることができる。
【００９６】
また、送受信アンテナ２１の表面に絶縁層２３を密着させて被覆することで、送受信アンテナ２１と絶縁層２３の間には空気層が介在しないため、直接、水分が送受信アンテナ２１の表面に付着せず送受信アンテナ２１の劣化を防止できる。
【００９７】
絶縁層は、絶縁耐圧、耐熱性が求められるので、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２で形成することが好ましく、絶縁抵抗を考慮するとＡｌ２Ｏ３が、より好適に用いられる。
【００９８】
保護層は絶縁層２３や抵抗体５との密着性を考慮すると、樹脂材料よりも絶縁層２３と同材料のＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２にて形成することが好ましい。
【００９９】
送受信アンテナ２１の前方に配置される抵抗体６の形状が、送受信アンテナ２１と略同形状をなしているため、通電切替手段２２を開放し抵抗体６が無給電の状態の時は放射強度がほとんど変化すること無くアンテナとして作用し、通電切替手段２２を短絡し抵抗体６に通電している時は送受信アンテナ２１前方の保護層２５表面に付着した水分を均一に蒸発させることができる。
【０１００】
絶縁層をセラミック材料で形成する場合、その厚みは絶縁耐圧を考慮すると０．５μｍ以上、放射強度の低下を考慮すると２０μｍ以下が好ましい。
特に、製造のバラツキにより絶縁層の緻密度が変化し絶縁耐圧が低下する可能性を考慮すると１μｍ以上、製造工数を考慮すると１０μｍ以下が好ましい。
本実施例では、送受信アンテナの膜厚は４μｍ、絶縁層の膜厚は６μｍ、抵抗体の膜厚は８μｍ、保護層２５の膜厚は１０μｍである。
従って、送受信アンテナ２１の前方に形成される絶縁層２３と保護層２５の総厚みが１６μｍ程度であるため、送受信アンテナ２１から送受信される電波の放射強度、受信感度の低下がほとんど無い。
【０１０１】
送受信アンテナ２１から電波を送受信している時に抵抗体６へ通電すると、送受信アンテナ２１と抵抗体６の間に絶縁層２３を介し電磁界結合が生じるため、送受信アンテナ２１から送受信する電波の放射強度や受信感度が変化し、所定の検知精度が得られにくくなり誤検知する可能性がある。
【０１０２】
本実施例では、抵抗体６に通電している時は、送受信アンテナ２１から電波を送受信して得られたドップラー信号を無効と認識する制御部２４を備えている。
【０１０３】
図１５のタイミングチャートに示すように、制御部２４では抵抗体６へ通電していないｔ１期間では、人体を検知して得られたドップラー信号出力は正確であるから有効と判断し人体検知信号出力をＯＮしている。
【０１０４】
そして、定期的に抵抗体６へ通電しているｔ２期間では、抵抗体６に通電している時のみ人体を検知して得られたドップラー信号出力は曖昧であるから無効と判断し人体検知信号出力をＯＦＦしている。
【０１０５】
このように、人体を検知しても抵抗体６に通電していない時だけドップラー信号を有効にする制御部２４を備えることで、誤検知を防止できる。
【０１０６】
抵抗体６への通電は連続的に通電しても良いが、人体検知を目的として使用する場合、できるだけ検知時間を長くする必要があるため、抵抗体６へは断続的に通電することが好ましい。但し、抵抗体に電圧を印加してから所定の発熱量に至るまでの時間を考慮すると、１回当たりの電圧印加時間は１０秒以上が好ましい。
【０１０７】
（第７実施例）
以下、本発明にかかるドップラーセンサーの製造方法について、図面により詳細に説明する。
図１６は、絶縁層２３を形成する絶縁層作製装置の装置図、図１７はエアロゾル発生器１３の断面模式図、図１８は要部のみを拡大したドップラーセンサー１ｆの拡大図である。
【０１０８】
本発明にて絶縁層２３を形成する誘電体には、予め、表面粗さＲａが０．０５μｍ以下となるよう研磨したセラミック基板２を使用し、その表面にスパッタリングやイオンブレーティング等の成膜方法を用いて、銅からなる２μｍの金属層を略全面に形成した後、エッチング処理を行ない所定の位置に送受信アンテナ２１が配置されている。
【０１０９】
ここで、絶縁層２３を形成する絶縁層作製装置について概略を説明する。
図１６に示す絶縁層作製装置は、ヘリウムを内蔵するガスボンベ１１が、搬送管１２を介してエアロゾル発生器１３に連結され、さらに搬送管を通じて構造物形成室１４内に５ｍｍ×０．５ｍｍの長方形の開口を持つノズル１５が設置される。コンピュータにより上下、前後左右に制動できる基板ホルダ１７に基板２ｃの送受信アンテナ２１ｃが形成された面がノズルに対向して１０ｍｍの間隔をあけて配置される。構造物形成室１４は排気ポンプ１８に接続している。 
【０１１０】
図１７に示すエアロゾル発生器１３は、容器１３１内にあらかじめ真空乾燥により十分に吸着水分を除去した、平均一次粒子径が０．６μｍ以下のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のセラミック超微粒子粉体１３２を内蔵し、図１７では図示しない搬送管１２に接続された導入部１３３がセラミック超微粒子粉体１３２に埋没するように設置される。容器１３１の上方には上下にスライドできる導出部１３４が配置され、図１７では図示しない搬送管１２に接続される。容器１３１には、機械的振動作用を与える振動器１３５が接続される。なお、図中の矢印は、ヘリウムガスおよびヘリウムガスにセラミック超微粒子粉体１３２が混合されたエアロゾル１３６の流れる向きを示す。 
【０１１１】
以上の構成からなる絶縁層作製装置の作用を次に述べる。ガスボンベ１１を開き、ヘリウムガスを流量２．５リットル／分で搬送管１２を通じてエアロゾル発生器１３の導入部１３３から導入し、セラミック超微粒子粉体１３２を容器１３１内に巻き上げ、エアロゾル１３６を発生させる。このとき振動器１３５の機械的振動作用によりセラミック超微粒子粉体１３２は、次々と導入部１３３の開口近傍に供給されるため、安定的にエアロゾル１３６が発生可能である。
【０１１２】
エアロゾル１３６中のセラミック超微粒子のうち、凝集して二次粒子を形成しているものは、その重量が比較的大きいため高く舞い上がることができない。これに対して、重量の小さい一次粒子あるいはそれに準じた比較的小さい粒子は、容器内の上方まで舞い上がることができる。そのため導出部１３４は高さ方向の位置をスライドさせて適当に設定すれば分級器として働き、所望の粒径のセラミック超微粒子を選抜して導出させることができる。
【０１１３】
本発明では、１個当りの径が５０〜１００ｎｍの結晶子が凝縮され径が０．６μｍ以下となったセラミック超微粒子をガス中に分散させて導出したエアロゾル１３６が、搬送管１２を通じてノズル１５より基板２ｃに向けて２００〜３００ｍ／ｓの音速、亜音速で噴射される。
【０１１４】
エアロゾル１３６の噴射速度は、ノズル１５の形状、搬送管１２の長さ、内径、ガスボンベ１１のガス圧、排気ポンプ１８の排気量などにより制御される。これらの制御によりたとえばエアロゾル発生器１３の内圧を数万Ｐａ、構造物形成室１４の内圧を数百Ｐａにしてこれらの間に差圧をつけることにより、噴射速度は亜音速から超音速の領域まで加速できる。
【０１１５】
十分に加速されて運動エネルギーを得たエアロゾル１３６中のセラミック超微粒子は、基板２および送受信アンテナ２１表面に衝突し、図１８に示すような基板２および送受信アンテナ２１表面に凹凸部の高低差が５０〜３００ｎｍ程度のアンカー層３３を形成するとともに、その衝撃のエネルギーで細かく破砕され平均結晶子径が１０ｎｍ以下となった微細断片粒子が基板２および送受信アンテナ２１の表面に物理的に接着したり、また互いが接着接合して緻密質な絶縁層２３を５μｍ程度形成し、その緻密度は９９％以上となり空隙はほとんど存在しない。
【０１１６】
このように、粒子径が０．６μｍ以下のセラミック微粒子をガス中に分散させたエアロゾルを、基板２に向けて噴射して衝突させ、この衝撃によってセラミック微粒子からなる絶縁層２３を送受信アンテナ２１の表面に形成することで、絶縁層２３内に残留応力は生じるが圧縮方向に働くため、５μｍ程度の膜厚でも破壊することなく形成できる。
【０１１７】
また、上記方法により形成された絶縁層２３は、すでに焼成体と同程度の硬度を保有しているため、その後の加熱操作などによる焼き締めは必要なく、また、基板２および送受信アンテナ２１の表面に絶縁層２３を物理的に形成しているため、焼結させて得た絶縁層に比べて緻密である。
【０１１８】
そして、送受信アンテナ２１の表面にアンカー層３３を介し絶縁層２３を形成することで、凹凸部に絶縁層２３を形成するセラミック材料が食い込み送受信アンテナ２１と絶縁層２３の密着強度が向上し絶縁層２３の剥離を防止できる。
【０１１９】
上記方法を用いて抵抗体５の表面に保護層２５を形成することもできる。
【０１２０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
本実施例においては、アンテナ形状を四角形として説明しているが、その形状は菱形でも円形でも同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施例にかかるドップラーセンサー１ａ示す、正面図である。
【図２】同、図１でのＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかるドップラーセンサー１ｂ示す、正面図である。
【図４】同、図３でのＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】同、背面図である。
【図６】本発明の第３実施例にかかるドップラーセンサー１ｃ示す、断面図である。
【図７】同、基板内部に埋設された抵抗体および導体のパターン図である。
【図８】本発明の第４実施例にかかるドップラーセンサー１ｄ示す、正面図である。
【図９】同、図８でのＤ−Ｄ’断面図である。
【図１０】同、基板内部に埋設された抵抗体および導体のパターン図である。
【図１１】本発明の第５実施例にかかるドップラーセンサー１ｅ示す、正面図である。
【図１２】同、図１１でのＥ−Ｅ’断面図である。
【図１３】本発明の第６実施例にかかるドップラーセンサー１ｆ示す、正面図である。
【図１４】同、図１３でのＦ−Ｆ’断面図である。
【図１５】同、タイミングチャートである。
【図１６】本発明のドップラーセンサー製造方法に使用する絶縁層作製装置を示す、装置図である。
【図１７】同、エアロゾル発生器の断面模式図である。
【図１８】要部のみを拡大したドップラーセンサーの拡大図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１…ドップラーセンサー
２…誘電体（セラミック基板）
３…送信アンテナ
４…受信アンテナ
５…グランド
６…抵抗体
７…導体
８…発振海路
９…ミキサー回路
１１…ガスボンベ
１２…搬送管
１３…エアロゾル発生器
１４…容器
１５…ノズル
１７…基板ホルダ
１８…排気ポンプ
２１…送受信アンテナ
２２…通電切替手段
２３…絶縁層
２４…制御部
２５…保護層
３１…ビアホール
３２…グランドライン
３３…伝送線路
３３…アンカー層
【図１】
2005110025.tif 000003
【図２】
2005110025.tif 000004
【図３】
2005110025.tif 000005
【図４】
2005110025.tif 000006
【図５】
2005110025.tif 000007
【図６】
2005110025.tif 000008
【図７】
2005110025.tif 000009
【図８】
2005110025.tif 000010
【図９】
2005110025.tif 000011
【図１０】
2005110025.tif 000012
【図１１】
2005110025.tif 000013
【図１２】
2005110025.tif 000014
【図１３】
2005110025.tif 000015
【図１４】
2005110025.tif 000016
【図１５】
2005110025.tif 000017
【図１６】
2005110025.tif 000018
【図１７】
2005110025.tif 000019
【図１８】
2005110025.tif 000020