(57)【要約】【課題】高周波回路を制御することなく、測定環境に合わせて容易に電波放射のオン・オフが可能なドップラーセンサを提供する。【解決手段】ドップラーセンサ（１）は、電波を送信する送信アンテナ（２）と、電位を付与できる金属層（４）と、送信アンテナ（２）と金属層（４）とを電気的に絶縁する絶縁層（５）とを備え、金属層（４）と送信アンテナ（２）は絶縁層（５）を介し密着して形成された積層構造のセンサユニットを有する。金属層（４）にアース電位を付与すると、送信アンテナ（２）に供給する電力のオン・オフ制御をすることなく、送信アンテナ（２）から放射される電波の放射状態を制御することができる。【選択図】  図１
2005045758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の電波を送信するための層状の送信アンテナと、
金属層と、
前記送信アンテナと前記金属層を電気的に相互に絶縁する絶縁層と、を備えたセンサユニットと、
前記センサユニットが載置される基板と、
前記金属層に電位を付与する電位付与手段と、を備えたことを特徴とする高周波センサ。
【請求項２】
前記センサユニットは、前記送信アンテナを前記金属層よりも前記基板側に配置した構造を有することを特徴とする請求項１記載の高周波センサ。
【請求項３】
前記基板上に、複数の前記センサユニットを載置したことを特徴とする請求項１または２記載の高周波センサ。
【請求項４】
前記絶縁層の厚みは０．５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の高周波センサ。
【請求項５】
前記送信アンテナを前記基板上に載置したときに、前記送信アンテナに前記基板が接触するアンテナ接触面が、前記送信アンテナに前記基板が接触しない非アンテナ接触面よりも当該基板の内側に入り込むように構成したことを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項記載の高周波センサ。
【請求項６】
前記送信アンテナを前記基板上に載置したときに、前記送信アンテナの前記基板に接触する面が、当該基板の内側に埋没するように構成したことを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項記載の高周波センサ。
【請求項７】
前記送信アンテナと前記絶縁層の界面にはアンカー層が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６何れか１項記載の高周波センサ。
【請求項８】
基板と、
この基板の表面に複数個配置された、高周波電波の送受信の少なくとも一方を担う層状のアンテナと、
この複数のアンテナのうちの少なくとも１つのアンテナに対向するように前記基板に設けられた少なくとも１つの金属部材と、
前記複数のアンテナのうちの少なくとも１つのアンテナの全面に対向するように前記基板に設けられた接地部材と、
この接地部材と前記少なくとも１つの金属部材とを電気的に断続可能に導通する導通手段と、
この導通手段の断続状態を前記少なくとも１つの金属部材のそれぞれについて選択的に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの金属部材は、前記アンテナの電波放射側の位置するように前記基板から別の絶縁層を介して配置したことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの金属部材は、前記アンテナの電波放射側とは反対側にて前記基板に配置したことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの金属部材は、前記基板の前記アンテナと前記接地部材との間の位置に配置したことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの金属部材は、前記アンテナの上に別の絶縁層を介して配置した部材と、前記基板の前記アンテナと前記接地部材との間の位置に配置した部材とから成ることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの金属部材は複数の金属部材から成り、この複数の金属部材のうちの少なくとも１つの金属部材は、そのほかの金属部材と比較して、当該金属部材のアンテナ側の界面から当該アンテナの金属部材側の界面までの距離が異なることを特徴とする請求項８〜１２の何れか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの金属部材のそれぞれは、前記アンテナの電波放射側とは反対側にて当該アンテナに直交する方向に層状に分割して配置した金属性の複数の層状部材から成ることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記複数の層状部材は、前記アンテナから遠ざかるにつれて当該層状部材間の間隔が広くなるように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
請求項８〜１５の何れか一項に記載のアンテナ装置と、
このアンテナ装置の複数のアンテナそれぞれに接続され且つ高周波の駆動信号を当該アンテナそれぞれに供給して当該アンテナから電波を放射させる発振手段と、
前記複数のアンテナそれぞれに接続され且つ当該アンテナがそれぞれ受信した高周波の受信信号を受けて検波する検波手段と、を備えたことを特徴とする高周波センサ。
【請求項１７】
請求項２記載に用いられる高周波センサの製造方法において、
基板の両面に導体を製膜し、エッチング法にて前記基板の一方の面には送信アンテナを形成するとともに、もう一方の面には電位付与手段を実装するための線路を形成し、前記送信アンテナに向けてセラミックの微粒子を高速にて噴射、衝突させることにより当該微粒子を堆積させて絶縁層を形成し、その絶縁層の表面に金属層を製膜し、しかる後、前記基板にスルーホールを形成し、このスルーホール内部に導体を付着させて前記金属層と前記線路とを導通させたことを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波の電波を放射して、その電波の反射情報から対象物の移動情報や画像情報を得る高周波センサ、アンテナ装置、及びアンテナ装置の製造方法に関し、とくに、人体などの動きを有する移動体の情報を検知することができるドップラーセンサやその装置として実施する場合に好適な高周波センサ、アンテナ装置、及びアンテナ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波の電波を用いて測定や対象物検知を行なう高周波センサの一例として、ドップラーセンサが知られている。このドップラーセンサは、所定の周波数にて発振させる発振部と、発振部にて得られた高周波信号を電波として送信するための送信アンテナと、被測定物にて反射して戻ってきた電波を受信する受信アンテナと、アンテナから送信した電波と受信した電波の変化量を低周波信号に変換するミキサー部と、発振部と送信アンテナ、発振部とミキサー部、受信アンテナとミキサー部を各々接続する伝送線路とを有して構成され、それらの構成要素が同一基板上に配置されている。また、アンテナは所定の間隔にて複数配置することで、必要とする検知範囲、距離を任意に変えることができる（例えば、特許文献1参照。）。
【０００３】
近年、ドップラーセンサを浴室の壁面や天井に配置し、人体検知用センサとして使用できることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３２６５０５号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００２−２４９５８号公報（第３−４頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数のドップラーセンサ間の電波干渉や他の装置との電波干渉の防止または、機器の省エネルギーの対応によりドップラーセンサから放射される電波のｏｎ，ｏｆｆをする場合、従来のセンサは、送信アンテナに供給する電力をｏｎ，ｏｆｆしなければならないため、その都度高周波の回路をスイッチングすることになる。一般に高周波部品の立ち上がり性能は良くないため、出力が安定するまで所定の時間待たなければならず、高速に電波のｏｎ，ｏｆｆをすることができない。また、高周波回路のスイッチングは、周辺の伝送線路とのインピーダンスのマッチングをとるため、スイッチング素子だけでなく受動素子やマッチング回路が必要になり、回路面積が大きくなるという課題もある。更に高周波回路は、回路の製造バラツキ、電子部品の性能のバラツキの影響を受けやすく、個々のドップラーセンサの出力強度や発振周波数にバラツキがあり、複数のドップラーセンサの信号を同調させることが難しい。従って移動体を同時に複数のセンサで検知できないため、センサに接近、或いは離縁する１方向のデータしか検知できなかったり、センサから遠い距離の移動体を検知できなったりするという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、アンテナ電力をオン・オフ動作させることなく、電波の放射をオン・オフ制御することができる高周波センサ、アンテナ装置、及びアンテナ装置の製造方法を提供することを、その第１の目的とする。
【０００６】
また、本発明は、そのような第１の目的の達成と同時に、複数のドップラーセンサを同調させ電波の放射パターン及び放射角度を自在に変えることができ、小型・高性能で、電波のオン・オフ制御が簡単な高周波センサ、アンテナ装置、及びアンテナ装置の製造方法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】
【０００７】
上述した第１の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る高周波センサによれば、高周波の電波を送信するための層状の送信アンテナと、金属層と、前記送信アンテナと前記金属層を電気的に相互に絶縁する絶縁層と、を備えたセンサユニットと、前記センサユニットが載置される基板と、前記金属層に電位を付与する電位付与手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この高周波センサは、送信アンテナに絶縁層を介して載置された金属層に電位付与手段から電位を供給するため、前記送信アンテナと前記金属層間の電磁界結合が強固になり、前記送信アンテナから移動体に向けて放射される電波の放射強度が著しく低下する。従って、送信アンテナに供給する電力のｏｎ，ｏｆｆをすることなく、電波のｏｎ，ｏｆｆを制御できるため、高周波回路のスイッチングが不要で、簡単な構成になる。また高周波回路のスイッチングに対し、直流または低周波の電位を供給するだけで素子の立ち上がり性能に依存しないため高速に制御できる高周波センサを提供できる。
【０００９】
例えば、前記センサユニットは、前記送信アンテナを前記金属層よりも前記基板側に配置した構造を有する。
【００１０】
即ち、送信アンテナが絶縁層である基板または金属層に挟まれて狭持されているため、電位付与手段により金属層へ電位を付与すると、前記送信アンテナから放射される電波は高周波センサの外側には全く放射されないため、アンテナへの電力の供給を停止することなく、電波のｏｆｆ性能を確実に確保することができる。
【００１１】
さらに例えば、前記基板上に、複数の前記センサユニットを載置してもよい。
【００１２】
送信アンテナから放射される電波の指向角度を狭くし、移動体に対する方向の検知距離を伸ばすには、複数の送信アンテナを配置し、各送信アンテナに電力を供給する伝送線路が同位相になるように構成する。そうすると、同位相の電波は強調され、逆位相の波は打ち消しあうため、ある方向は電波の出力が強くなり、ある方向は弱くなる。この結果、指向角度が狭くなり且つ特定の方向の電波の出力が強くなって、検知距離が伸びる。この原理を利用し、本発明では、あらかじめ各送信アンテナへの伝送線路が同位相になるように構成し、移動体が高周波センサから遠方に存在する場合は、電位付与手段から各ユニットの金属層への電位の付与を停止し、全ての送信アンテナから電波が放射されるようにすると、検知距離が伸び移動体を検知できる。また、移動体が高周波センサから近距離に存在し、高周波センサに対して水平方向に移動する場合は、電位付与手段から各金属層に供給する電位の個数を多くし、電波を放射するアンテナの個数を制限すると、高周波センサの指向角度を広げて検知できる。従って、送信アンテナに供給する電力を制御することなく、電波のｏｎ，ｏｆｆ制御を容易に且つ高速にできるだけでなく、電波の放射パターンも任意に可変することができるため、高性能の高周波センサを実現することができる。
【００１３】
さらに好適には、前記絶縁層の厚みは例えば０．５〜１００μｍである。
【００１４】
絶縁層の厚みが厚くなる程、アンテナから送信される電波の放射強度が低下するため、絶縁層は薄い方が好ましく、本発明では０．５〜１００μｍの厚さに設定している。なお、絶縁層にフッ素樹脂を用いる場合には、形成方法としてスピンコートやスプレーコート、ディッピング等の製造方法が挙げられ、防水性を保持するには、厚みは４０μｍ以上、放射強度の低下を考慮すると１００μｍ以下が好ましい。また、セラミック材料を用いる場合は、セラミック粒子を直接基板に吹き付けて絶縁層を形成するスパッタリング方法や、基板となる未焼結のセラミックシート表面にアンテナパターンをスクリーン印刷し、そのアンテナ表面に絶縁層となる未焼結のセラミックシートを積層した後で焼成し、基板と導体層であるアンテナと絶縁層を一体焼結する等の方法がある。この形成方法により緻密度が異なるものの、０．５〜５０μｍの厚みに設定すれば確実に防水性が得られ、フッ素樹脂よりも放射強度を抑制できる。特に、生産効率（製造時のバラツキによる緻密度の変化）やアンテナ設計の簡素化を考慮すると、誘電正接が低いセラミック材料を使用し、１〜１０μｍの厚みに設定するのが好ましい。
【００１５】
さらに、前記送信アンテナを前記基板上に載置したときに、前記送信アンテナに前記基板が接触するアンテナ接触面が、前記送信アンテナに前記基板が接触しない非アンテナ接触面よりも当該基板の内側に入り込むように構成することができる。
【００１６】
ここで、非アンテナ接触面が基板の内側に入り込むという状態とは、送信アンテナと基板の接触面が基板内部に埋没していることをいう。アンテナの表面に絶縁層を形成する場合、絶縁層の厚みは、導体層である送信アンテナの厚み以上必要になる。従って、本発明のように送信アンテナの一部が非アンテナ接触面よりも下方にあるため、下方に入り込んでいる分、基板上に突出している送信アンテナの膜厚が薄くなり、絶縁層の厚みを薄くできる。その結果、電位付与手段にて金属層に電位を付与すると、送信アンテナと金属層の距離が短くなるので、より電磁界結合度が強固になり、電波の放出がより制限され、電波放射のｏｆｆ性能が向上する。
【００１７】
さらに、前記送信アンテナと前記絶縁層の界面にはアンカー層を形成してもよい。
【００１８】
ここでいうアンカー層とは、アンテナと絶縁層の界面に形成された凹凸を指し、特に、予めアンテナ表面に凹凸を形成させるのではなく、絶縁層を形成する時にアンテナの表面精度を変化させて形成される凹凸部のことを指す。本発明では、アンテナの表面にアンカー層を介して絶縁層を形成することで、アンテナと絶縁層の密着強度が向上して絶縁層の剥離を防止できる。また、アンカー層の凹凸部によりアンテナと絶縁層の界面に水分が浸入することをも防止できる。
【００１９】
また、前述した第２の目的を達成するため、本発明の第２の態様に係るアンテナ装置によれば、基板と、この基板の表面に複数個配置された、高周波電波の送受信の少なくとも一方を担う層状のアンテナと、この複数のアンテナのうちの少なくとも１つのアンテナに対向するように前記基板に設けられた少なくとも１つの金属部材と、前記複数のアンテナのうちの少なくとも１つのアンテナの全面に対向するように前記基板に設けられた接地部材と、この接地部材と前記少なくとも１つの金属部材とを電気的に断続可能に導通する導通手段と、この導通手段の断続状態を前記少なくとも１つの金属部材のそれぞれについて選択的に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
さらに、前述した第１の目的を達成するため、本発明に係るアンテナ装置の製造方法によれば、前述した第１の態様に係る高周波センサにおける、前記送信アンテナを前記金属層よりも前記基板側に配置した構造のアンテナ装置を製造する方法が提供される。この製造方法は、基板の両面に導体を製膜し、エッチング法にて前記基板の一方の面には送信アンテナを形成するとともに、もう一方の面には電位付与手段を実装するための線路を形成し、前記送信アンテナに向けてセラミックの微粒子を高速にて噴射、衝突させることにより当該微粒子を堆積させて絶縁層を形成し、その絶縁層の表面に金属層を製膜し、しかる後、前記基板にスルーホールを形成し、このスルーホール内部に導体を付着させて前記金属層と前記線路とを導通させたことを特徴とする。
【００２１】
ここでいうセラミックとはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料としたセラミック材料である。基板上に送信アンテナである導体、絶縁層、更に金属層である導体を製膜する場合、基板側の導体を完全に絶縁するには導体の厚み＋導体のエッジ部分に必要な絶縁層の厚みが必要である。一般に導体の膜厚を５μｍ前後とすると、絶縁層の厚みは、１０μｍ前後必要となる。
【００２２】
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よいが、成膜時に基板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、形成する絶縁層の厚みが５μｍ前後と厚くなると、引張り方向の残留応力により破壊する恐れがあり、絶縁層の厚みを厚くしたい場合には不向きである。
【００２３】
そこで、２μｍ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、前記基板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。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、送信アンテナに供給する電力を制御することなく、電波の放射状態を制御でき、更に放射される電波の放射パターン及び指向性をも任意に制御できるドップラーセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる高周波センサの実施の形態を図面により詳細に説明する。尚、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。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明にかかる高周波センサとしてのドップラーセンサの第１の実施形態を説明する。
【００２７】
このドップラードップラーセンサの上面図を図１（ａ）に、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図を図１（ｂ）に示す。
【００２８】
ドップラーセンサ１は、基板６と、この基板６上に形成した送信アンテナ２及び受信アンテナ３と、送信アンテナ２上に絶縁層５を介して金属層４を形成して成る１つのセンサユニット８とを備える。
【００２９】
なお、以下の説明では、図１（ｂ）において基板６から絶縁層５を向かう方向、すなわち電波の放射方向に沿った方向を「上方」と呼び、この「上方」と反対の方向を「下方」と呼ぶことにする。また、この説明において、基板６の側から絶縁層５の側を見ることを「上視」と呼ぶことにする。
【００３０】
ここで基板６は、アルミナが主材料であるセラミック材やフッ素系の基板やガラスエポキシ材等の何れを使用しても良いが、使用する周波数が高いほど、また要求する検知性能が高い場合はセラミック材を用いた方が望ましい。
【００３１】
この基板６について更に説明すると、アンテナとして電波を外部に放射するには、ＧＮＤ（接地）との電磁結合が弱い方が良いため、基板の厚みは厚い方がよい。一般に、基板の厚み、すなわちアンテナと基板との界面からＧＮＤのアンテナ側の界面までの距離は、０．５〜１．５ｍｍが好ましく、０．８〜１．０ｍｍがより好ましい。また、基板の厚みが厚くなると損失が大きくなるため、基板には誘電正接（tanδ）が０．００１以下の誘電体を用いることが望ましく、前述した材料を好適に利用できる。
【００３２】
基板６の中間には、接地部材としてのＧＮＤ（接地）層７を配置する一方で、基板６の裏側には、発振器１１と、送信した電波と受信アンテナ３から受信した電波を合成して、その位相差を低周波信号に変換するミキサー１２と、金属層４に電位を付与する電位付与手段１０と、伝送線路（図示せず）と、裏面の全体をシールドするための金属ケース１３とが設けられている。また、基板６には、その表裏を導通させる２本のスルーホールが各アンテナの端部にそれぞれ形成されており、このスルーホールを用いて給電部２ａと結合部３ａが設けられている。給電部２ａは、発振器１１の出力を送信アンテナ２に給電し、結合部３ａは、受信アンテナ３で受けた電波をミキサー１２に電送する。尚、基板６の内部のＧＮＤ層７は、この給電部２ａと結合部３ａを形成するスルーホール部がＧＮＤ層７に接触しないようにパターン設計されている。
【００３３】
以上の構成により、送信アンテナ２から電波を放出させるには、発振器１１で発生した高周波の電力を図示しない伝送線路により基板内を通して給電部２ａから送信アンテナ２へ供給する。これにより、その送信アンテナ２から移動体に向けて電波が放射される。その後、反射してきた電波は受信アンテナ３で受信され、この受信電波に応じた電気信号が結合部３ａから基板内を通過してミキサー１２に送られる。このミキサー１２で送受信波の信号が混合され、その結果、送受信信号間の位相差に応じた信号が出力される。この出力信号は、図示しない処理装置に送られて、所定の倍率で増幅された後、マイクロコンピューターによる移動体の位置及び速度の算出に付される。
【００３４】
この電波の送受信状態において、電位付与手段１０を動作させてＧＮＤ層７の電位を金属層４に付与すると、金属層４は基板６の内部のＧＮＤ層７と同電位になる。この結果、送信アンテナ２と金属層４との間の電磁界結合が強固になり、外部に漏れる電磁力線、即ち電波が減少し、放射量を大幅に制限できる。
【００３５】
従って、送信アンテナ２に供給する電力をオン・オフさせることなく、電波の放射状態を制御できる。つまり、高周波回路の制御を行わずに、ＤＣ回路の制御を行うことで、放射させる電波を簡単に制御することができる。
【００３６】
このように高周波回路を制御しなくても済むことから、様々な利点が得られる。一般に、高周波回路を制御するには、発振器の出力をＦＥＴで制御するか、電源の供給状態を制御することが必要であるが、周波数の上昇に伴い、ＦＥＴのｏｎ，ｏｆｆ性能が低下し、半ｏｎ状態になることが多いことから、確実に動作させるには、高価な部品や周辺部品にインピーダンスの小さなものを使わなければならない課題がある。更に、高周波用の部品は立ち上がり動作が不安定なため、ｏｎ，ｏｆｆを繰り返し使う環境下では、所定の特性を得るために時間を要すことになる。これに対して、本実施形態のドップラーセンサは、高周波回路の制御を不要な構成になっていることから、上述した制約や不利な条件を受けることなく、電波の放射状態を安価で且つ高性能に制御することができる。
【００３７】
またドップラーセンサを設置した空間に他の電波を発生する装置があった場合にも、必要な時だけ電波を放出することができるので、電波干渉の問題も解消でき、高精度なドップラーセンサを提供することができる。
【００３８】
なお、金属層４と送信アンテナ２の位置関係は、必ずしも、図１に示したように、基板側に送信アンテナ２を配置するという構成には限定されない。つまり、本発明の場合、電波の放射状態のｏｎ，ｏｆｆは、金属層４と送信アンテナ２の間の電磁界結合度に起因しているため、図１の構成とは反対に、金属層４が基板側に配置されていても良い。また金属層４は、電位を付与しない場合は、送信アンテナの一部として作用するため、送信アンテナ２よりも小さいサイズにした方が望ましい。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図２を参照して、本発明にかかる高周波センサとしてのドップラーセンサの第２の実施形態を説明する。
【００４０】
このドップラーセンサの外観図を図２（ａ）に示し、図２（ｂ）に図２（ａ）のＢ断面図を示す。本実施形態に係るドップラーセンサは、以下に説明するように、一体アンテナと呼ばれる構造を採用していることを特徴とする。
【００４１】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、このドップラーセンサは、基板６の非アンテナ接触面より下側に位置して、つまり、基板６に一部が埋没した状態で一体アンテナ２を備えている。ここで、一体アンテナとは、送信アンテナと受信アンテナを一つのアンテナで兼用した構造のアンテナを言う。
【００４２】
一体アンテナ２の面上に絶縁層５を形成し、更にこの絶縁層５の面上に金属層４を形成している。また、第１の実施形態の構成と同様に、基板の内部にはＧＮＤ層７を設ける一方で、その裏面にはミキサー１２，発振器１１，及び電位付与手段１０が設置されている。
【００４３】
一体アンテナ２は、放射（送信）した電波の波形と受信した電波の波形をミキサー１２により分離できるため、センサの小型化を考慮すると、本実施形態のように送受信一体の一体アンテナを採用することが望ましい。第１の実施形態と同様に、本実施形態に係るドップラーセンサの場合も、一体アンテナ２への電力供給をオン・オフ制御することなく、金属層４をＧＮＤ層７と同電位にするＤＣ成分をオン・オフ制御するだけで、電波の放射を制御できるため、簡単且つ高速に電波の放射をスイッチングすることができる。
【００４４】
また、本実施形態にあっては、上述した作用効果に加えて、一体アンテナ２の採用に伴う独特な作用効果も得られる。
【００４５】
すなわち、一体アンテナ２の一部が基板の非アンテナ接触面よりも下側に位置しているため、一体アンテナ２を絶縁するには、一体アンテナ２のエッジ部２ｃを完全に絶縁できるように、一体アンテナ２が基板上に突出している厚み以上に絶縁層の厚みを形成すればよい。従って、一体アンテナ２が基板６内に埋没した分絶縁層５の厚みを薄くすることができる。詳細の説明は後述する。その結果、電位付与手段１０から金属層４に電位を付与すると、金属層４と一体アンテナ２間が短くなった分、電磁界結合がより強固になり、外部に放射される電波が抑制され、電波のｏｆｆ性能が向上する。更に金属層４を最外層に配置することでシールド効果もあり、よりｏｆｆ性能が確保される。尚最も電波のｏｆｆ性能が良いのは一体アンテナ２が完全に基板６内に埋没した状態であるが、一体アンテナ２を形成する前の基板６への加工や一体アンテナ形成後の基板の面粗さの調整に費用がかかるため、用途に応じた性能設計が望ましい。一般に絶縁層５の厚みは、１００μm以下であれば、材料特性（誘電正接）に関係なく、損失を抑制できる。また、セラミック粒子を焼成せず直接製膜する方法で絶縁層５を形成する場合は、０．５μm以上、基板と共に同時焼成する場合は２５μm以上、樹脂材をコーティングする場合は４０μm以上あると絶縁性能を確保できる。以上のことから絶縁層５の厚みは、絶縁を保持するため最低０．５μm以上、且つ損失を無視できる１００μm以下に設定するのが望ましい。特に、生産効率（製造時のバラツキによる緻密度の変化）やアンテナ設計の簡素化を考慮すると、誘電正接が低いセラミック材料を使用し、１〜１０μｍの厚みに設定すると損失が無視できて好ましい。本実施形態では、５μmに設定している。
【００４６】
図３は第２の実施形態での基板６と一体アンテナ２と絶縁層５の厚みの関係を示した図であり、図３（ａ）に一体アンテナ２の断面拡大図を示し、図３（ｂ）に一体アンテナ２が全て基板上にあり埋没していない状態の一体アンテナ２及び絶縁層５を積層したときの断面拡大図を示す。
【００４７】
図３（ｂ）の絶縁層５の厚みは、一体アンテナ２の端面のエッジ部２ｃが絶縁層５にて被覆されずに露出して絶縁性能が劣化することが無いよう、一体アンテナ２の厚みａとエッジ部２ｃを被覆するための厚みαをたしたａ＋αとなり、基板６上に構成される。この厚みは一体アンテナ２上にも同様に形成される。
【００４８】
一方図３（ａ）のドップラーセンサ１では、アンテナ接触面６ｃが非アンテナ接触面６ｂよりもｂの深さだけ基板表面６ａよりも内部方向に入り込んでいるため、非アンテナ接触面６ｂから一体アンテナ２表面までの高さはａ−ｂとなる。そのため絶縁層の膜厚は、非アンテナ接触面６ｂから基板の外側に突出している厚みａ−ｂと一体アンテナ２のエッジ部２ｃを被覆するための厚みαをたしたａ−ｂ＋αとなる。この厚みの絶縁層が図３（ｂ）と同様一体アンテナ２上にも積層される。
【００４９】
従って、一体アンテナ２の一部が基板に入り込んだ分、一体アンテナ２上に積層される絶縁層５の厚みを薄くできるため、図２に示す電位付与手段１０から金属層４に電位を付与すると、一体アンテナ２と金属層４との距離が短い分電磁界結合が強固になり、一体アンテナ２から外部に漏れ、放出される電波が抑制され、電波のｏｆｆ性能が向上する。
【００５０】
（第３の実施の形態）
図４〜８を参照して、本発明に係る高周波センサとしてのドップラードップラーセンサの第３の実施の形態を説明する。
【００５１】
図４〜図５にドップラーセンサの構成を示し、図６〜図８に実際の動作に基づく各部位の構成とドップラーセンサが出力する放射パターン及び放射角度とを示す。
【００５２】
図４（ａ）は、ドップラーセンサの第３の実施形態の上面図、図４（ｂ）に図４（ａ）のＤ−Ｄ’断面図、図４（ｃ）に図４（ａ）のＥ−Ｅ’断面図を示す。また、図５にブロック図を示す。
【００５３】
図４のドップラーセンサ２１は、基板２６上に一体アンテナ２２、一体アンテナ２２上に絶縁層２５、更にその上に金属層２４とで構成されるセンサユニット２８が４列、４行のマトリクス状に１６個配置されている。なお、図面の説明上、１列１行目から４列４行目にかけて各センサユニットを区別するためにａ〜ｒの符号を付与する。
【００５４】
例えば図４（ｂ）に示す１列２行目のセンサユニット２８ｅは、一体アンテナ２２ｅの上に絶縁層２５ｅが積層され、更にその上に金属層２４ｅが積層される構成を採っており、４列２行目のセンサユニット２８ｈは、一体アンテナ２２ｈと絶縁層２５ｈと金属層２４ｈで構成されている。基板２６の内部にはＧＮＤ層２７、裏面には発振器３０と、送受信波の位相差を識別するミキサー３１と複数の金属層２４に電位を付与する電位付与手段３４と、伝送線路２９及びコントローラ４０が配置されている。コントローラ４０にはミキサー３１からの出力信号を増幅する増幅部３７と増幅した信号を演算する演算部３８が構成されている。
【００５５】
次に、図５を参照して、高周波センサとしてのドップラーセンサ２１を組み込んだアンテナ装置の説明をする。図５は、かかるアンテナ装置を示すブロック図であり、各金属層２４は電位付与手段３４と結線されており、電位付与手段３４は更にＧＮＤ層２７とも結線されている。また、夫々の一体アンテナ２２は発振器３０とミキサー３１に結線されている。ミキサー３１は、コントローラ４０と接続されており、コントローラ４０内部には前記のように増幅部３７と演算部３８が構成されている。演算部では、夫々の金属層２４の電位の状態を制御するため、電位付与手段３４と接続されている。また、コントローラ４０には外部の切替手段３９の信号を検知する制御部３６が構成されている。
【００５６】
この切替手段３９は、所望の放射パターンに切り替える手段であり、前記切替手段３９の信号を制御部３６で認識し、その結果に基づいて電位付与手段３４から各金属層への電位付与の状態を設定し、各センサユニットから放射される電波のｏｎ，ｏｆｆを制御しているため、それぞれの電波を合成されてできる全電波の放射パターン及び放射角度を制御することができる。詳細な説明は後述する。
【００５７】
以上の構成により、発振器３０で発生した高周波の電力を基板内を通し、一体アンテナ２２へ供給し、前記一体アンテナ２２から移動体に向けて放射する。その後、反射してきた電波を一体アンテナ２２で受信し、送信時と同様給電部，基板内を通過し、ミキサー３１で送受信波を結合し位相差を出力し、増幅部３７で所定の倍率に増幅後演算部３８で移動体の位置、速度を算出する。
【００５８】
外部への電波の放出を制限するには、演算部３８の命令により電位付与手段３４より所定の金属層２４をＧＮＤと同電位にする。これにより、一体アンテナ２２と金属層２４間の電磁界結合が強固になり空間への電波の放出が制限される。
【００５９】
金属層２４及び絶縁層２５の詳細は第１の実施形態と同様につき省略する。
【００６０】
尚それぞれの一体アンテナ２２への給電は、伝送線路２９から基板内部を通り、それぞれの一体アンテナ２２の裏面に直接接合している。そのため、基板２６の表面に給電パターンを設けなくて良いため、小型化が可能である。基板のサイズに制約がない場合は、第１の実施形態のように基板上に給電部を設けても良い。尚複数の一体アンテナから同時に電波を放出する際は、放射される電波が同位相になるように伝送線路長を構成したり、誘電率の異なる材料を伝送線路上に配置してもよい。
【００６１】
次に、図６〜８を参照して、第３の実施形態でのドップラーセンサの動作について説明する。
【００６２】
図６は各センサユニット２８の金属層２４の電位のｏｎ，ｏｆｆの状態を図４（a）のセンサユニット配列に対応させて表した概念図である。例えば、図６の１行１列目のグラフはセンサユニット２８ａの金属層２４ａが常にｏｆｆ状態であることを示し、図６の４列４行目のグラフはセンサユニット２８ｒの金属層２４ｒが時間ｔ１〜ｔ３まではｏｎ状態でｔ４ではｏｆｆ状態にあることを示す。
【００６３】
次に図７を説明する。図７は図６のｔ１〜ｔ４の各時間領域における実際の電波の放射状態を示した状態を示す。例えば、図６において時間ｔ１で金属層２４がｏｆｆ状態にあるのは、金属層２４ａだけであるため、図７（a）に示すように、１行１列目のセンサユニット２８ａだけが電波が放射されている状態でとなっている。ここで電波が放射されている状態は図中白抜きとなり、図中塗りつぶしは電波が放射されていない状態を示す。
【００６４】
図６に示す時間領域ｔ２では、金属層２４ａ，２４ｂ，２４ｅ，２４ｆの４つだけが電位付与手段３４からのｏｆｆ指令によりｏｆｆ状態であるため、図７（ｂ）に示すようにセンサユニット２８ａ，２８ｂ，２８ｅ，２８ｆの４つの一体アンテナからだけ電波が放射状態にある。次に時間領域ｔ３ではセンサユニット２８ｄ，２８ｈ，２８ｍ，２８ｎ，２８ｐ，２８ｑ，２８ｒの７個以外の金属層だけがｏｎ状態になっているため、図７（ｃ）に示すような電波の放射状態となっている。また、時間領域ｔ４では全ての金属層２４がｏｆｆ状態にあるため、図７（ｄ）に示すように全てのセンサユニットから電波が放射されている。図８は図６の時間領域ｔ１〜ｔ４における放射パターンの概念を現したもので、横軸に指向幅，縦軸に放射強度を示す。
【００６５】
一般にアンテナの絶対利得Ｇａは、アンテナ有効面積をＡ、アンテナから送信される電波の波長をλとすると、次式により表され、送信するアンテナの個数が増加するとアンテナ有効面積が増加し、アンテナから放射される電波の放射強度が強くなる。
【００６６】
［数１］
Ｇａ＝Ａ×４π／（λ×λ）
また、アンテナの絶対利得Ｇａと指向性利得Ｇｄとの間には次式の関係があり、損失の無視できるアンテナの絶対利得は指向性利得（無指向性アンテナに対する利得）に等しく、指向性の形状（指向角度）で決まる。
【００６７】
［数２］
Ｇａ＝ηrad×Ｇｄ
従って、図７のように電波を放射しているアンテナ面積がｔ４＞ｔ３＞ｔ２＞ｔ１となっている場合は、図８のようにｔ４，ｔ３，ｔ２，ｔ１の順に放射強度は小さくなり、指向幅即ち指向角度は広がるとともに、後の実施形態（第４の実施形態）で詳述するように、電波の放射方向（角度）が基板に垂直な方向からずれて、電波放射状態（金属層への接地電位の供給：オフ）にあるセンサユニット側に斜めに傾く。この傾き具合は、電波放射状態にあるセンサユニットと電波非放射状態にあるセンサユニットとの数、位置などに関連して決まる。従って、各一体アンテナに供給する電力のｏｎ，ｏｆｆをすることなく、金属層への電位のｏｎ，ｏｆｆを制御することだけで、簡単に放射パターン及び放射方向を変えることができる高機能なセンサを実現できる。
【００６８】
ここでは、経過時間に対する放射パターン及び放射角度が変化するということを説明したが、測定する空間と取り付けるドップラーセンサ２１に必要な放射パターンがあらかじめ決まっている場合に最適な放射パターンを提供するように切り替えても良い。例えば、一体アンテナ２２に対し直交方向の移動物体を検知する際、つまりドップラーセンサ２１に向かって近づく或いは遠ざかる物を検知することが解っている場合は、時間領域ｔ４で行った制御のようにあらかじめ全ての一体アンテナ２２から電波を放出するように電位付与手段３４をｏｆｆ状態にプログラミングしておくと良い。また、一体アンテナ２２に水平方向を移動する物体を検知する場合は、指向角が広い方が望ましいので、時間領域ｔ１で行った制御のように単一の一体アンテナ２２ａからだけ電波が放射されるように、電位付与手段３４の設定をプログラミングしておくと良い。
【００６９】
なお、本構成では説明の便宜上１行１列目のセンサユニット２８ａを選んだが、１６個のセンサユニットのどれを使っても良い。また、ドップラーセンサ２１が想定された空間の設置位置が決まらない場合は、付設の切替手段３９により、ドップラーセンサ２１に垂直方向或いは水平方向の何れの物体を検知するかを切替え、切替手段３９の状態を制御部３６で検出し、あらかじめ設定されたプログラムを選択し、電位付与手段３４を制御すれば、高周波回路である一体アンテナ２２に供給する電源のｏｎ，ｏｆｆを制御することなく電位付与手段３４による電位付与の制御だけで電波のｏｎ，ｏｆｆができ簡単、高速、かつ高精度に制御できる。また複数の一体アンテナ２２から任意の個数を選択して電波を放射することにより、移動体に合わせて所望する放射パターン及び放射角度をも制御できるため、高機能なドップラーセンサを１つのセンサで提供できる。
【００７０】
また、本説明では、一つの電位付与手段３４から全ての金属層２４のｏｎ，ｏｆｆを制御したが、金属層２４のそれぞれに電位付与手段を設けても良い。
【００７１】
なお、上述した実施形態にあっては特に言及しなかったが、金属層（金属部材）とＧＮＤ層の接続、すなわち、金属層の接地構造は重要である。金属部材はアンテナの電界強度の高い箇所に設けて接地手段に接続する。これにより、アンテナから放射される電波がより確実に遮断される（オフ状態）。
【００７２】
本発明者によると、この接地構造を実現するためには、図４の例で説明するとき、センサユニット２８の面に垂直な方向から見た場合（一体アンテナ２２を上視した場合）、金属層２４（金属部材）は一体アンテナ２２（アンテナ）に被さるように位置することが重要である。これは、図４の例のように、層状のアンテナ（一体アンテナ２２）を用いる場合、電界分布はエッジ部分に集中するためである。逆に言えば、金属部材は必ずしも層状のアンテナの全面を被う必要は無い。金属部材は層状のアンテナのエッジ部を少なくとも覆うように（オーバーラップするように）当該金属部材を配置するだけでもよく、この金属部材を、層状のアンテナの周囲における相互に対向する２辺それぞれの中央部に相当する位置で接地することで、より確実な接地効果が得られる。
【００７３】
この例を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。同図（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、前述した図４の１つのセンサユニット２８と同等の積層構造を示しており、それぞれ図のＡ１−Ａ１´線に沿った断面構造を同図（ｄ）に示す。
【００７４】
図９（ｄ）に示すように、上から順に、金属部材２８１Ａ，２８１Ｂ、絶縁層２８２、層状のアンテナとしての送信アンテナ２８３、及び絶縁層で成る基板２８４を備える。基板２８４の上面に送信アンテナ２８３が配置され、これを絶縁層２８２が被うようになっている。基板２８４の途中の位置には、接地手段の一部を成すＧＮＤ層２８５が埋設されている。このＧＮＤ層２８５は、基板２８４の下面に設けたオン・オフスイッチ２８６に接続されており、このオン・オフスイッチ２８６が２本のスルーホールそれぞれに貫通状態で設けた導体２８７Ａ，２８７Ｂを通して金属部材２８１Ａ，２８１Ｂに接続されている。なお、送信アンテナ２８３の導体２８７Ａ，２８７Ｂを貫通させる部分は、この導体２８７Ａ，２８７Ｂを回避するように部分的に切除されている。
【００７５】
この積層構造において、図示しないコントローラからの制御信号に応答してオン・オフスイッチ２８６がオン（続状態）になると、金属部材２８１Ａ，２８１Ｂは電気的にＧＮＤ層２８５に接続されて接地される。
【００７６】
図９（ａ）〜（ｃ）それぞれに示す金属部材２８１Ａ，２８１Ｂは、送信アンテナ２８３の面の全体を被う構造を採用しておらず、この送信アンテナ２８３の対向する２辺のエッジ部分の全体又は一部のみを被うように形成されている。勿論、この金属部材は、アンテナ２８２の全体を被う１枚の層であってもよいのであるが、前述したように、電界分布が送信アンテナ２８３のエッジ部分に集中することを考慮して、このように２辺のみに配置した分割構造になっている。図９（ａ）に示す金属部材２８１Ａ，２８１Ｂは、送信アンテナ２８３の対向する２辺それぞれのエッジ部全体を被うように積層されている。また、図９（ｂ）に示す金属部材２８１Ａ，２８１Ｂは送信アンテナ２８３の対向する２辺それぞれのエッジ部分を部分的に被うように積層されている。さらに、図９（ｃ）に示す金属部材２８１Ａ，２８１Ｂは送信アンテナ２８３の対向する２辺それぞれの中央部のみをスポット的に被うように積層されている。
【００７７】
しかしながら、図９（ａ）〜（ｃ）に示す何れの金属部材２８１Ａ，２８１Ｂも、対向辺に向いた垂直方向において送信アンテナ２８３とオーバーラップするように形成されている。このとき、金属部材がアンテナからはみ出す量Ｄは、設計上、少なくとも０．１ｍｍとすることが望ましい。
【００７８】
上述のオーバーラップが無い場合、金属部材が接地されたとしても、アンテナから放射される電波をオフ状態（電波の放射遮断）にすることはできないことは、本発明者により確認されている。このようにオーバーラップ（被さり部分）が無い場合の例（図１１（ａ），（ｂ））、及び、オーバーラップがあった場合でも、金属部材２８１から外側に一体にパターンを延ばして送信アンテナ２８３の外側にて金属部材２８１及びＧＮＤ層２８５を相互に接続した例（図１１（ｃ））、すなわち放射電波をオフ状態にできない場合の例を図１１（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す。これらの図において、上段に示す平面図のＢ１−Ｂ１´線に沿った断面図を下段にそれぞれ示す。
【００７９】
図９に戻って、金属部材２８１Ａ，２８１ＢをそれぞれＧＮＤ層２８５と接続する接地点の位置（すなわち、導体２８７Ａ，２８７Ｂの位置）は、送信アンテナ２８３の金属部材それぞれにオーバーラップした各対向辺の辺に沿った方向の中央位置であることが望ましい。これは、通常、送信アンテナ２８３の係る対向辺に沿った方向の長さＬは、送信電波の波長λ、基板の誘電率εｒとすると、λ／（２√（εｒ））に設定するため、その中央位置は振幅の最も高いλ／（４√（εｒ））に相当し、この高振幅の位置で接地することが接地上、とくに有効なためである。
【００８０】
このように接地点を決めることで、高周波電波に対して、金属部材２８１Ａ，２８１Ｂをより確実に接地でき、したがって、電波の放射をより確実に遮断できることが検証されている。
【００８１】
なお、送信アンテナ２８３に導体２８７Ａ，２８７Ｂを回避する切除部を形成した場合でも、接地性能は低下しないことも検証されている。
【００８２】
以上説明した金属部材の配置及び接地点の位置に対する要件を満足させる、図９に示した構造以外の様々な例を図１０（ａ）〜（ｆ）に示す。送信アンテナ２８３の配置角度、形状を様々に設定できるとともに、その送信アンテナ２８３の全周囲を金属部材が被っていてもよいし、部分的に被っていてもよい。なお、図９及び図１０において、符号２８８は送信アンテナ２８３に対する給電点を示す。
【００８３】
したがって、上述した金属部材の配置及び接地点の位置の好適な設定に基づく接地構造を加味して、前述した図４及び７を再掲すると、図１２、１３に示すようになる。すなわち、図面上、接地点の位置が相違する。このように、図９及び１０に基づく接地構造を採用することで、高周波電波に対する金属部材の接地をより確実に行なうことができるようになることから、放射電波も、接地電位の供給のオン・オフだけで、一層、確実に遮断することができ、これより、放射パターン及び放射方向の制御をより一層確実に実行させることができる。
【００８４】
ここで前述した第１〜第３の実施形態の特徴を総括すると、以下のようになる。
【００８５】
まず、ドップラーセンサの基本構成としては、電波を送信する薄膜平面状の送信アンテナと、電位を付与できる金属層と、前記送信アンテナと前記金属層を電気的に絶縁する絶縁層と、からなるセンサユニットと、前記センサユニットが載置される基板と、前記金属層へ電位を付与する電位付与手段と、を備える。
【００８６】
前記ドップラーセンサは、送信アンテナに絶縁層を介し載置された金属層に電位付与手段から電位を供給するため、前記送信アンテナと前記金属層間の電磁界結合が強固になり、前記送信アンテナから移動体に向けて放射される電波の放射強度が著しく低下する。従って、送信アンテナに供給する電力のｏｎ，ｏｆｆをすることなく電波のｏｎ，ｏｆｆを制御できるため、高周波回路のスイッチングがいらなく簡単な構成になる。また高周波回路のスイッチングに対し、直流または低周波の電位を供給するだけで素子の立ち上がり性能に依存しないため高速に制御できるドップラーセンサを提供できる。
【００８７】
前記センサユニットの前記送信アンテナが前記基板側へ載置されていてもよい。これにより、送信アンテナが絶縁層である基板または金属層に挟まれ狭持されているため、電位付与手段により金属層へ電位を付与すると前記送信アンテナから放射される電波はセンサの外側には全く放射されない。これがため、アンテナへの電力の供給を停止することなく電波のｏｆｆ性能を確実に確保することができる。
【００８８】
さらに、前記センサユニットが前記基板上に複数載置されていてもよい。これにより、送信アンテナから放射される電波の指向角度を狭くし、移動体に対する方向の検知距離を伸ばすには複数の送信アンテナを配置し、各送信アンテナに電力を供給する伝送線路が同位相になるように構成する。そうすると同位相の電波は強調され逆位相の波は打ち消しあうため、ある方向は電波の出力が強くある方向は弱くなり、その結果、指向角度が狭くなり且つ特定の方向の電波の出力が強くなり検知距離が伸びる。
【００８９】
この原理を利用し、あらかじめ各送信アンテナへの伝送線路が同位相になるように構成し、移動体がドップラーセンサから遠方に存在する場合は、電位付与手段から各センサユニットの金属層への電位の付与を停止し、全ての送信アンテナから電波が放射されるようにすると、検知距離が伸び移動体を検知できる。また、移動体がドップラーセンサから近距離に存在し、ドップラーセンサに対し水平方向に移動する場合は、電位付与手段から各金属層に供給する電位の個数を多くし、電波を放射するアンテナの個数を制限するとドップラーセンサの指向角度を広げることができ、検知できる。従って、送信アンテナに供給する電力を制御することなく、電波のｏｎ，ｏｆｆ制御を容易に且つ高速にできるだけでなく、電波の放射パターンも任意に可変することができるため、高性能のドップラーセンサを実現できる。
【００９０】
前記絶縁層の厚みは、例えば、０．５〜１００μｍである。絶縁層の厚みが厚くなる程、アンテナから送信される電波の放射強度が低下するため、絶縁層は薄い方が好ましく、好適には、０．５〜１００μｍの厚さに設定される。尚、絶縁層にフッ素樹脂を用いる場合には、形成方法としてスピンコートやスプレーコート、ディッピング等の製造方法が挙げられ、防水性を保持するには、厚みは４０μｍ以上、放射強度の低下を考慮すると１００μｍ以下が好ましい。また、セラミック材料を用いる場合は、セラミック粒子を直接基板に吹き付け絶縁層を形成するスパッタリング方法や基板となる未焼結のセラミックシート表面にアンテナパターンをスクリーン印刷し、そのアンテナ表面に絶縁層となる未焼結のセラミックシートを積層した後焼成し、基板と導体層であるアンテナと絶縁層を一体焼結する等の方法があり、形成方法により緻密度が異なるものの、０．５〜５０μｍの厚みに設定すれば確実に防水性が得られ、フッ素樹脂よりも放射強度を抑制できる。特に、生産効率（製造時のバラツキによる緻密度の変化）やアンテナ設計の簡素化を考慮すると、誘電正接が低いセラミック材料を使用し、１〜１０μｍの厚みに設定するのが好ましい。
【００９１】
さらに、前記送信アンテナが前記基板に載置時に接触するアンテナ接触面が、前記送信アンテナが載置時に前記基板と接触しない非アンテナ接触面よりも下方にあることも特徴の一つである。
【００９２】
ここで、非アンテナ接触面よりも下方にあるとは、送信アンテナと金属層の接触面が基板内部に埋没していることをいう。
【００９３】
アンテナの表面に絶縁層を形成する場合、絶縁層の厚みは、導体層である送信アンテナの厚み以上必要になる。従って、送信アンテナの一部が非アンテナ接触面よりも下方にあるため、下方に入り込んでいる分基板上に突出している送信アンテナの膜厚が薄くなり、絶縁層の厚みを薄くできる。その結果電位付与手段にて金属層に電位を付与すると、送信アンテナと金属層の距離が短くなるので、より電磁界結合度が強固になり、電波の放出がより制限され、電波放射のｏｆｆ性能が向上する。
【００９４】
さらに、前記送信アンテナと前記絶縁層の界面にはアンカー層が形成されていることも特徴の一つである。
【００９５】
ここでいうアンカー層とは、アンテナと絶縁層の界面に形成された凹凸を指し、特に、予めアンテナ表面に凹凸を形成させるのではなく、絶縁層を形成する時にアンテナの表面精度を変化させて形成される凹凸部のことを指す。
【００９６】
このように、アンテナの表面にアンカー層を介し絶縁層を形成することで、アンテナと絶縁層の密着強度が向上して絶縁層の剥離を防止できる。また、アンカー層の凹凸部によりアンテナと絶縁層の界面に水分が浸入することを防止できる。
【００９７】
（第４の実施形態）
図１４〜１６を参照して、本発明に係る高周波センサとしてのドップラーセンサの第４の実施の形態を説明する。このドップラーセンサは、前述した第３の実施形態に係るアンテナ装置と同様のアンテナ装置に組み込まれて動作し、それにより、検出対象の空間をスキャンするように電波を放射する機能を備えたことを特徴とする。
【００９８】
図１４（ａ），（ｂ）に、本実施形態に係るドップラーセンサ２００は、前述した第３実施形態に係るドップラーセンサ２１と同様に構成を有するもので、電気的絶縁性を有する基板に形成された、例えば４列４行のマトリクス状配置のセンサユニット２００ａ〜２００ｐを有している。
【００９９】
すなわち、センサユニット２００ａ〜２００ｐのそれぞれは、基板２０１上に配置された送信アンテナ２０２ａ（〜２０２ｐ）と、この送信アンテナ２０２ａ（〜２０２ｐ）の上に形成された絶縁層２０３と、この絶縁層２０３の上に形成された金属層２０４ａ１，２０４ａ２（〜２０４ｐ１，２０４ｐ２）とを備えている。なお、送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐのそれぞれは、前述したように受信アンテナと一体に形成された一体アンテナであってもよい。
【０１００】
この積層構造における金属層２０４ａ１，２０４ａ２〜２０４ｐ１，２０４ｐ２の配置の仕方は、前述した図９（ａ）に示した、対向した両辺部それぞれの全体に沿って配置する手法に基づいている。
【０１０１】
また、基板２０１の内部には、図４（ｂ）に示すように、各センサユニット２００ａ（〜２００ｐ）の金属層２０４ａ１，２０４ａ２（〜２０４ｐ１，２０４ｐ２）を接地するためのＧＮＤ層２０５が形成されている。
【０１０２】
さらに、基板２０１の裏面には、電位付与手段の一部として機能するオン・オフスイッチ２０６ａ（〜２０６ｐ）と伝送線路２０７ａ（〜２０７ｐ）とが形成されている。各センサユニット２００ａ（〜２００ｐ）において、各オン・オフスイッチ２０６ａは伝送線路２０７ａの途中に介在している。この各オン・オフスイッチ２０６ａには、内部導体２０８ａ（〜２０８ｐ）を介して前述したＧＮＤ層２０５が接続されている。これにより、各オン・オフスイッチ２０６ａは、そのオン・オフ動作により、ＧＮＤ層２０５と各内部導体２０８ａ（〜２０８ｐ）との間の電気的な導通を断続制御可能になっている。なお、基板２０１の裏面はカバー２０１１で覆われている。
【０１０３】
この伝送線路２０７ａ〜２０７ｐのそれぞれの両端部は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、基板２０１の厚さ方向に貫通して形成した２本のスルーホールに充填された導体２０９ａ１，２０９ａ２（〜２０９ｐ１，２０９ｐ２）を介して、センサの上面に位置する金属層２０４ａ１，２０４ａ２（〜２０４ｐ１，２０４ｐ２）に電気的に接続されている。このため、図４（ａ）に示すように、金属層２０４ａ１，２０４ａ２（〜２０４ｐ１，２０４ｐ２）の対のそれぞれにおいて、導体２０９ａ１，２０９ａ２（〜２０９ｐ１，２０９ｐ２）の位置（接地点）は、送信アンテナ２０２ａ（〜２０２ｐ）の対向する２辺それぞれの中央部に在る。この中央部の位置は、前述したように、送信電波の波長λの１／４に相当する。
【０１０４】
オン・オフスイッチ２０６ａ〜２０６ｐは、それぞれ、前述した図５の回路構成と同様に、図示しないコントローラから制御信号により選択的にオン・オフされる。このため、コントローラからの制御信号に応答してオン・オフスイッチ２０６ａ〜２０６ｐの何れかがオンになると、そのオンになったオン・オフスイッチ２０６ａ（〜２０６ｐ）に対応したセンサユニット２００ａ（〜２００ｐ）の金属層２０４ａ１，２０４ａ２（〜２０４ｐ１，２０４ｐ２）に接地電位が与えられる（つまり、接地される）。この接地された金属層２０４ａ１，２０４ａ２（〜２０４ｐ１，２０４ｐ２）を有するセンサユニット２００ａ（〜２００ｐ）は、その送信アンテナ２０２ａ（〜２０２ｐ）からの電波放射が止められる（オフ）。このため、コントローラは、オン・オフスイッチ２０６ａ〜２０６ｐにスイッチ：オンの制御信号を選択的に供給することにより、センサユニット２００ａ〜２００ｐからの電波放射を選択的にオフに制御することができる。
【０１０５】
次に、本実施形態に係る、放射電波のスキャン動作を説明する。
【０１０６】
このスキャン動作は、図１５（Ａ）〜（Ｉ）に示すように、アンテナ装置のコントローラからの制御により（図５参照）、電波放射をオフとするセンサユニットを選択的に且つ順次、移動させることで実行される。この例の場合は、４つのセンサユニットのグループを順次、選択的に電波放射：オフとするものである（同図中の斜線部参照）。
【０１０７】
例えば、時刻ｔ＝ｔ１において同図の右下隅の４つのセンサユニット２００ｋ、２００ｌ、２００ｏ，２００ｐが電波放射：オフに制御される（図１５（Ａ）参照）。次いで、一定間隔を置いた次の時刻ｔ＝ｔ２において、その隣の中央部の４つのセンサユニット２００ｊ、２００ｋ、２００ｎ，２００ｏが電波放射：オフに制御される（図１５（Ｂ）参照）。次いで、次の時刻ｔ＝ｔ３において、その隣の左端寄り４つのセンサユニット２００ｉ、２００ｊ、２００ｍ，２００ｎが電波放射：オフに制御される（図１５（Ｃ）参照）。次いで、次の時刻ｔ＝ｔ４において、かかるセンサユニットグループは、基板２０１の中央部右端寄りに移動される。つまり、４つのセンサユニット２００ｇ、２００ｈ、２００ｋ，２００ｌが電波放射：オフに制御される（図１５（Ｄ）参照）。以下、同様にして、電波放射：オフのセンサユニットのグループが時刻と共に移動される（図１５（Ｅ）〜（Ｉ）参照）。
【０１０８】
このように、マトリクス状に近接配置した複数のセンサユニット２００ａ〜２００ｐのうち、一部のセンサユニット（例えば２００ｋ、２００ｌ、２００ｏ，２００ｐ）の金属層（例えば２０４ｋ１、ｋ２；２０４ｌ１、ｌ２；２０４ｏ１、ｏ２；２０４ｐ１、ｐ２）を接地して電波放射：オフに制御した場合、前述したように、ドップラーセンサ２００の合成電波の放射パターン及び放射角度を制御することができる。例えば、センサユニット２００ｋ、２００ｌ、２００ｏ，２００ｐのグループを電波放射：オフとすることで、合成電波は、ある放射パターンを有し、且つ、その放射方向（指向性）が電波放射：オン（つまり、オン・オフスイッチをオフにして金属部材を接地していない）の残りのセンサユニット２００ａ〜２００ｈ、２００ｉ，２００ｊ，２００ｍ，２００ｎのグループ（図１５（Ａ）中の白抜きのユニット）の側にある角度だけ傾く。この傾き角度は、設置される金属層の面積や間隔によるアンテナ相互間の電磁力線の状態や、発信器から各アンテナに供給する電力のバランスが崩れることで生じる位相変化などのパラメータで決まることが分かっている。
【０１０９】
つまり、ドップラーセンサ２００から放射される電波は、その電波放射面（金属層側の前面）に対して傾いて放射される。この様子を図１６に模式的に説明した。このため、コントローラからの制御により、上述したように、電波放射：オフにするセンサユニットのグループを順次移動させることで、ドップラーセンサ２００から放射される電波の方向を順次、移動させることができる。図１５（Ａ）〜（Ｉ）に示す矢印ＡＲ１〜ＡＲ９は、そのように放射電波の方向が時刻ｔ＝ｔ１〜ｔ９それぞれにおいて制御されることを示している。図１５（Ａ）〜（Ｉ）に示すセンサ配列を東西南北の方位にたとえると、ドップラーセンサ２００からの電波放射方向は、時刻ｔ＝ｔ１にて斜め北西方向となり、時刻ｔ＝ｔ２にて斜め北方向となり、時刻ｔ＝ｔ３にて斜め北東方向となり、時刻ｔ＝ｔ４にて斜め西方向となり、といった具合に制御される。電波の放射方向が、最後の時刻ｔ＝ｔ９にて斜め南東方向に制御された後、上述した時刻ｔ１〜ｔ９は再び次のサイクルとして同様に繰り返される。
【０１１０】
このため、ドップラーセンサ２００から放射される電波は、その電波放射面に対して、全方位の斜め方向に順次放射されて、電波による物体のスキャンが実行される。このスキャンにより物体から反射されてきた電波は、一体アンテナを形成する送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐ、または、近接して別体装備した受信アンテナにより受信される。これにより、アンテナ装置では、前述した図５に示した受信回路と同様のドップラー受信処理に付されるので、移動する物体の位置及び速度を検知することができる。したがって、放射電波の方向を一定間隔で変更して好適に電波スキャンをすることができ、このドップラーセンサ２００の壁面などに対する取付け姿勢は変化させなくても、対象空間内のターゲットの移動状態を広範囲に検知することができる。
【０１１１】
（第３及び第４の実施形態の変形例）
ここで、前述した第３及び第４の実施形態に係るドップラーセンサの送信アンテナ（又は、一体アンテナ）、金属部材（金属層）、及びＧＮＤ（接地）層の位置関係に関わる種々の変形例を示す。なお、センサユニットの数は複数であることを代表する２個、４、及び１６個の場合について説明するとともに、構造に若干の差異はあるが、対比及び理解の容易さを優先して、第４の実施形態で採用した参照符号を用いる。
【０１１２】
＜第１の変形例＞
図１７（ａ）、（ｂ）に、第１の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。このドップラーセンサ２００は、複数のセンサユニット２００ａ，２００ｂのうち、一部のセンサユニット２００ｂに対してのみ電波放射のオン・オフを制御する手段を設けたものである。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ´線に沿った断面構造を模式的に示している。
【０１１３】
同図から分かるように、絶縁層２０３の上面に、センサユニット２００ｂについてのみ、１枚の金属部材（金属層）２０４を配置し、この金属部材２０４を、オン・オフスイッチ２０６を介して、基板２０１に埋設してあるＧＮＤ層２０５に接続するようにしている。このため、オン・オフスイッチ２０６をコントローラからの制御信号でオン・オフさせることで、金属部材２０４を選択的に接地し、その結果、センサユニット２００ｂからの電波放射をオフ又はオンさせることができる。この結果、ドップラーセンサ２００から放射される電波の放射パターン及び放射方向を、選択的に、所定のパターン及び方向に設定できる。放射方向は、放射電波：オフの構造を持たないもう一方のセンサユニット２００ａの側に傾いたオブリーク方向となる。
【０１１４】
＜第２の変形例＞
図１８（ａ）〜（ｃ）に、第２の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。このドップラーセンサ２００は、第１の変形例と同様に、複数のセンサユニット２００ａ，２００ｂのうち、一部のセンサユニット２００ｂに対してのみ電波放射のオン・オフを制御する手段を設けたものである。同図（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面構造を、同図（ｃ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ´線に沿った断面構造を夫々模式的に示している。第１の変形例の積層構造との主な違いは、金属部材２０４を基板２０１の中であって、ＧＮＤ層２０５の下方における一方のセンサユニット２００ｂのアンテナ２０２ｂを上視する位置に設けていることである。この金属部材２０４は、オン・オフスイッチ２０６を介してＧＮＤ層２０５に接続されている。これによっても、前述した第１の変形例と同様の動作を発揮させることができる。
【０１１５】
＜第３の変形例＞
図１９（ａ）、（ｂ）に、第３の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。このドップラーセンサ２００は、第１及び第２の変形例と同様に、複数のセンサユニット２００ａ，２００ｂのうち、一部のセンサユニット２００ｂに対してのみ電波放射のオン・オフを制御する手段を設けたものである。同図（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ´線に沿った断面構造を模式的に示している。第２の変形例の積層構造との主な違いは、金属部材２０４を基板２０１の中であって、ＧＮＤ層２０５の上方における一方のセンサユニット２００ｂのアンテナ２０２ｂを上視する位置に設けていることである。この金属部材２０４は、オン・オフスイッチ２０６を介してＧＮＤ層２０５に接続されている。これによっても、前述した第１及び第２の変形例と同様の動作を発揮させることができる。
【０１１６】
＜第４の変形例＞
図２０（ａ）〜（ｃ）に、第４の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。このドップラーセンサ２００は、複数のセンサユニット２００ａ，２００ｂのうち、全てのセンサユニット２００ａ，２００ｂに対して電波放射のオン・オフを制御する手段を設けたものである。同図（ｂ）は同図（ａ）のＧ−Ｇ´線に沿った断面構造を、同図（ｃ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面構造を夫々模式的に示している。第３の変形例に係る積層構造との主な違いは、金属部材２０４ａ，２０４ｂを、両方のセンサユニット２００ａ、２００ｂのアンテナ２０２ａ，２０２ｂをそれぞれ上視する位置に設けていることである。この金属部材２０４ａ，２０４ｂは、オン・オフスイッチ２０６を介してＧＮＤ層２０５に接続されている。このオン・オフスイッチ２０６は、金属部材２０４ａ，２０４ｂの一方を選択的に、又は、両方をＧＮＤ層２０５を介して接地できるようになっている。これによっても、前述した第１〜第３の変形例と同様の動作を発揮させることができる。
【０１１７】
また、金属部材２０４ａ，２０４ｂの大きさ、すなわち、送信アンテナ（一体アンテナ）２０２ａ、２０２ｂを夫々、上視したときのアンテナ面に対するサイズが金属部材相互間で異なるように形成している。これにより、放射される電波の方向などの制御に関する設計の自由度を一層高めることができるという更なる作用効果を得ることもできる。
【０１１８】
＜第５の変形例＞
図２１（ａ），（ｂ）に、第５の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。このドップラーセンサ２００は、第４の変形例と同様に、複数のセンサユニット２００ａ，２００ｂのうち、全てのセンサユニット２００ａ，２００ｂに対して電波放射のオン・オフを制御する手段を設けたものである。同図（ｂ）は同図（ａ）のＪ−Ｊ´線に沿った断面構造を模式的に示している。第４の変形例に係る積層構造との主な違いは、金属部材２０４ａ，２０４ｂを、基板２０１の内部の、相互に異なる厚さ方向の位置に設けていることである。これによっても、前述した第１〜第４の変形例と同様の動作を発揮させることができる。
【０１１９】
とくに、一方の金属部材２０４ａに対して、もう一方の金属部材２０４ｂの基板厚さ方向の位置は、距離ｄだけ深くなっている。これにより、放射される電波の方向などの制御に関する設計の自由度を一層高めるという更なる作用効果を得ることができる。
【０１２０】
＜第６の変形例＞
図２２（ａ），（ｂ）に、第６の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＫ−Ｋ´線に沿った断面構造を模式的に示す。
【０１２１】
このドップラーセンサ２００は、その基本構造としては、前述した第２の変形例に記載のもの同等であるが、複数のセンサユニット２００ａ〜２００ｄのうちの全センサユニット２００ａ〜２００ｄに対して電波放射のオン・オフを制御する手段を設けること、及び、そのオン・オフ制御の手段の一部を成す金属部材を各ユニットについて複数層、距離を変えて設けている点が相違する。
【０１２２】
すなわち、複数のセンサユニット２００ａ〜２００ｄのそれぞれに対して、送信アンテナ２０２ａ（〜２００ｄ）の下側に、ＧＮＤ層２０５ａ（〜２０５ｄ）及び４枚の金属部材２０４ａ１〜２０４ａ４（…２０４ｄ１〜２０４ｄ４）がこの順に位置するとともに、オン・オフスイッチ２０６に接続している。ＧＮＤ層２０５ａ（〜２０５ｄ）及び４枚の金属部材２０４ａ１〜２０４ａ４（…２０４ｄ１〜２０４ｄ４）は、センサユニット２００ａ（〜２００ｄ）毎に、基板２０１内に配置されている。また、各センサユニット２００ａにおいて、４枚の金属部材２０４ａ１〜２０４ａ４の各相互間の距離ｄはｄ＝ｄ´の等間隔（均等ピッチ）になっている。
【０１２３】
このため、オン・オフスイッチ２０６を図示しないコントローラからの制御信号に応じて適宜に切り換えさせることで、センサユニット２００ａ（〜２００ｄ）毎に、４枚の金属層２０４ａ１〜２０４ａ４（…２０４ｄ１〜２０４ｄ４）のうちの何れかの金属層を接地して電波放射：オフ状態に制御することができる。
【０１２４】
各送信アンテナ２０２ａとその接地された金属部材２０４ａ１（〜２０４ａ４）との電磁界強度は、その両者の距離の二乗に反比例するため、かかる距離が短いほど、金属部材の影響を受け易くなり、放射される電波の傾きも大きくなる。このため、図２２の例で言えば、送信アンテナ２０２ａに近い金属部材２０４ａ１（〜２０４ａ４）を接地するほど、放射電波の傾きは大きくなる。
【０１２５】
したがって、本変形例に係る金属部材の多段構造によれば、前述した各変形例と同等の作用効果に加えて、オン・オフスイッチ２０６の切換状態を所望の電波放射角度及び方向に応じて適宜に制御することで、基板２０１の電波放射面に対する全方位の様々な角度に電波を確実に放射させることができる。
【０１２６】
一般に、基板の誘電率εｒが大きくなるほど、アンテナとＧＮＤ（接地）との間の電磁結合は強くなることから、基板の誘電率が大きいほど、上述した、電波の様々な角度への確実な放射制御に関する作用効果も顕著になる。このため、一般にセラミック基板の誘電率の方が樹脂基板のそれよりも大きいので、基板にはセラミック材を使用する方が好ましい。
【０１２７】
したがって、このドップラーセンサ２００の取付け姿勢は変化させなくても、対象空間内のターゲットの移動状態を広範囲に検知することができる。
【０１２８】
＜第７の変形例＞
図２３（ａ），（ｂ）に、第７の変形例に係る高周波センサとしてのドップラーセンサ２００を示す。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＬ−Ｌ´線に沿った断面構造を模式的に示す。
【０１２９】
このドップラーセンサ２００は、その基本構造としては、前述した第６の変形例に記載のもの同等であるが、複数のセンサユニット２００ａ〜２００ｄに夫々設ける複数の金属部材（金属層）を不均等ピッチにする点が相違する。
【０１３０】
詳しくは、図２３（ｂ）から分かるように、各センサユニット２００ａ（〜２００ｄ）に夫々設ける複数の金属部材２０４ａ１〜２０４ａ４（…２０４ｄ１〜２０４ｄ４）は、基板厚さ方向における互いの間隔が不均等になっている。具体的には、一番目のセンサユニット２００ａについて説明すれば、送信アンテナ２０２ａに最も近い最上段の金属部材２０４ａ１と次段の金属部材２０４ａ２との間の間隔ｄはｄ＝ｄ１、２段目と３段目の金属部材２０４ａ２，２０４ａ３の間の間隔ｄはｄ＝ｄ２（＞ｄ１）、及び、３段目と４段目の金属部材２０４ａ３，２０４ａ４の間の間隔ｄはｄ＝ｄ３（＞ｄ２）となっており、不均等ピッチになっている。このように不均等ピッチとし、且つ、送信アンテナから遠ざかるほど間隔が広くなる金属部材の積層構造としているため、これらの金属部材を順に接地電位に接続することで、放射させる電波の傾斜角度を例えば５度、１０度、１５度などと、一定値毎のステップ状に一定範囲で変化させることができる。これにより、電波の放射方向を所望方向に且つより高精度にコントロールした状態で電波スキャンを実行することができる。
【０１３１】
また、一般に、基板の誘電率εｒが大きくなるほど、アンテナとＧＮＤ（接地）との間の電磁結合は強くなることから、基板の誘電率が大きいほど、上述した、電波の様々な角度への確実な放射制御に関する作用効果も顕著になる。このため、一般にセラミック基板の誘電率の方が樹脂基板のそれよりも大きいので、本変形例においても前述した第６の変形例と同様に、基板にはセラミック材を使用する方が好ましい。
【０１３２】
＜第８の変形例＞
図２４，２５を参照して第８の変形例を説明する。
【０１３３】
なお、図２４（ａ）のＭ−Ｍ´線に沿った断面を同図（ｂ）に、Ｎ−Ｎ´線に沿った断面を同図（ｃ）に、Ｐ−Ｐ´線に沿った断面を同図（ｄ）に、Ｑ−Ｑ´線に沿った断面を同図（ｅ）に夫々示す。また、図２４（ｃ）のＳ−Ｓ´線に沿った断面を図２５（ａ）に、図２４（ｄ）のＴ−Ｔ´線に沿った断面を図２５（ａ）に、さらには、図２４（ｂ）のＲ−Ｒ´線に沿った断面を図２５（ｃ）に夫々示す。
【０１３４】
この変形例に係るドップラーセンサ２００は、１６個のセンサユニット２００ａ〜２００ｐを備える一方で、それらの全センサユニット２００ａ〜２００ｐについて送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐの電波放射面側に設けた金属部材による電波放射のオン・オフ制御の手段（図２４（ｂ）参照）と、送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐの電波放射面とは反対の裏面側、すなわち基板２０１内部に設けた多段の金属部材による電波放射のオン・オフ制御の手段（図２４（ｅ）参照）とを備えている。
【０１３５】
これを１つのセンサユニット２００ａについて説明すると、基板２０１の上面に送信アンテナ（又は、一体アンテナ）２０２ａが形成され、その上に、絶縁層２０３を介して金属部材（金属層）２０４ａが形成されている。この金属部材２０４ａは、前述した図１４に記載の接地構造と同様に、スルーホールに充填した導体２０９ａ１，２０９ａ２及び基板２０１の裏面に形成した伝送線路２０７を介してオン・スイッチ２０６Ａに接続され、このオン・スイッチ２０６Ａが基板２０１の内部に埋設された共通の第１のＧＮＤ層２０５Ａに接続されている。このため、オン・スイッチ２０６Ａのオン・オフ動作に応じて金属部材２０４ａは第１のＧＮＤ層２０５Ａを介して接地状態又は非接地状態となる。
【０１３６】
一方、基板２０１における送信アンテナ２０２ａ寄りの所定深さの位置には、アンテナユニット別に第２のＧＮＤ層２０５Ｂが埋設されており、この第２のＧＮＤ層２０５Ｂの下側、すなわち、送信アンテナから離れる方向（基板の厚さ方向）に沿って金属部材２１０ａ１〜２１０ａ４が順次、不均等ピッチで配設されている。この複数の金属部材２１０ａ１〜２１０ａ４の不等ピッチの配設構造は、前述した図２３のものと同様である。この金属部材２１０ａ１〜２１０ａ４は、図２４（ｅ）に示すように、スルーホールに配置した導体２１１ａ１〜２１１ａ４を介して別のオン・オフスイッチ２０６Ｂにそれぞれ接続される。このオン・オフスイッチ２０６Ｂは、第１のＧＮＤ層２０５Ａに接続されている。このため、オン・スイッチ２０６Ｂのオン・オフ動作に応じて金属部材２１０ａ１〜２１０ａ４の何れかが第１のＧＮＤ層２０５Ａを介して接地状態又は非接地状態となる。
【０１３７】
送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐのそれぞれは、基板２０１の内部を、図２４（ｃ）に示すように（同図は、断面の取り方の都合によって、センサユニット２００ｅ〜２００ｈについて示している）、第２のＧＮＤ層２０５Ｂ、金属部材２１０ｅ１〜２１０ｅ４、及び第１のＧＮＤ層２０５Ａを遊挿状態で貫通するスルーホールに配置された導体２１２ｅを介して、基板２０１の裏面に配置した発振器、混合器、及びコントローラなどの回路部２１３に接続されている。
【０１３８】
さらに、センサユニット２００ａ〜２００ｐそれぞれの第２のＧＮＤ層２０５は、図２４（ｄ）に示すように（同図は、断面の取り方の都合によって、センサユニット２００ｉ〜２００ｌについて示している）、金属部材２１０ｉ１〜２１０ｉ４を基板厚さ方向に遊挿状態で貫通するスルーホールに配置した導体２１４ｉを介して第１のＧＮＤ部材２０５Ａに固定的に接続されており、互いに接地電位に保持される。
【０１３９】
センサユニット２００ａ〜２００ｐそれぞれにおいて、上述した積層構造が構成されている。
【０１４０】
このように、全センサユニット２００ａ〜２００ｐについて送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐの電波放射面側に設けた金属部材による電波放射のオン・オフ制御の手段と、送信アンテナ２０２ａ〜２０２ｐの電波放射面とは反対の裏面側、すなわち基板２０１内部に設けた多段の金属部材による電波放射のオン・オフ制御の手段とを備えることで、放射する電波のパターン及び角度を可変制御するパラメータが増加することから、より高精度に、より広角に、且つより多様な態様で電波によるスキャンを実行することができる。
【０１４１】
なお、上述した各実施形態及びその変形例において実施可能なＧＮＤ層は、必ずしも上述した構造に限定されるものではなく、例えば図２６又は図２７に示すように構成してもよい。図２６に示すドップラーセンサ２００のように、基板２０１の裏面の、一部のセンサユニット２００ｂに対応する領域のみにＧＮＤ層２０５を形成してもよいし、図２７に示すドップラーセンサ２００のように、基板２０１の裏面に段差を設け、この段差を越えて一部又は全部のセンサユニット２００ａ、２００ｂに対応する領域にＧＮＤ層２０５を形成してもよい。このように、同一のセンサにおいて、送信アンテナ２０２ａ、２０２ｂからのＧＮＤ層２０５までの距離を相違させることで、２枚の送信アンテナとＧＮＤ間の電磁結合強度が変わり、放射される電波の強度が異なるため、合成された電波が所定の角度に傾くという作用効果を得ることもできる。
【０１４２】
（第５の実施の形態）
本発明にかかる高周波センサとしてのドップラーセンサの第５の実施の形態を説明する。
【０１４３】
図２８に、実際の寸法とは異なるが、このドップラーセンサの第４の実施形態のユニットの要部拡大図を示し、また図２９（ａ）にドップラーセンサの製法図を示し、図２９（ｂ）にエアロゾル発生装置１１３の詳細図を示す。
【０１４４】
ドップラーセンサ１０１は、基板１０６上に一体アンテナ１０２、一体アンテナ１０２上に絶縁層１０５、更にその上に金属層１０４とで構成されるユニット１００が配置されている。絶縁層１０５は、後述するエアロゾル発生装置から噴射されたセラミック粒子の衝突エネルギーにより絶縁性を有するセラミック膜が形成されているため、基板１０５或いは一体アンテナ１０２上の接合面にアンカー層１０５ａ，１０５ｂが形成され強固に密着されている。従って、境界層に全く空気が存在しないため、絶縁性能が確保されやすい。従って絶縁層１０５は他の製法より薄膜に形成できることから金属層１０４と一体アンテナ１０２との距離を最小限に構成でき、電波のｏｆｆ性能を向上させることができる。
【０１４５】
以下、本発明にかかるドップラーセンサの製造方法について、図面により詳細に説明する。
【０１４６】
本発明を実施して絶縁層１０５を形成する基板には、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１０６を使用し、その表面及び基板の裏面にイオンブレーティング成膜方法を用いて、銅からなる５μｍ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研磨した面の所定の位置に一体アンテナ１０２、裏面には電位付与手段，発振器，ミキサー，コントローラを実装するパターンが構成されている。更に絶縁層１０５上にイオンプレーティング法にて一体アンテナ１０２よりも小さな形状で且つ透過視するとアンテナ上に配置するように金属層１０４を形成し、金属層１０４と電位付与手段が導通するようにスルーホール加工し、更にスルーホール内部にメッキ加工をしている。尚、送信アンテナ１０２及び金属層１０４の導体の製膜方法としてイオンプレーティング法を採用したが、スパッタリング法でもメッキ方でも良い。但し、あらかじめ研磨した基板が製膜中に荒れたり、後工程で積層できるよう膜の密着強度が保有できるよう注意が必要である。
【０１４７】
次に絶縁層１０５を形成する絶縁層作製装置について概略を説明する。
【０１４８】
図２９（ａ）は、絶縁層作製装置の装置図であり、ヘリウムを内蔵するガスボンベ１１１は、搬送管１１２を介してエアロゾル発生器１１３に連結され、さらに搬送管を通じて製膜室１１４内に５ｍｍ×０．５ｍｍの長方形の開口を持つノズル１１５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１１７に基板１０１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。製膜室１１４は排気ポンプ１１８に接続している。 
図２９（ｂ）はエアロゾル発生器１１３の詳細図である。エアロゾル発生器１１３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２９（ｂ）では図示しない搬送管１１２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２９（ｂ）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。 
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１１２を通じてエアロゾル発生器１１３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。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。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１１２を通じてノズル１１５より基板１０６に向けて２００〜３００ｍ／ｓの音速、亜音速で噴射される。エアロゾル１３６の噴射速度は、ノズル１１５の形状、搬送管１１２の長さ、内径、ガスボンベ１１１のガス圧、排気ポンプ１１８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１１３の内圧を数万Ｐａ、製膜室１１４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。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１０６および送受信アンテナ１０２表面に衝突し、図２８に示すような基板１０６および送受信アンテナ１０２表面に凹凸部の高低差が５０〜３００ｎｍ程度のアンカー層１０５ａ，１０５ｂ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１０６および送受信アンテナ１０２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１０５を５μｍ程度形成している。本実施形態の絶縁層は、多結晶であり、前記絶縁層を構成する結晶は実質的に結晶配向性がなく、また前記結晶同士の界面にはガラス層からなる粒界層が実質的に存在しないため、その緻密度は９９％以上となり空隙はほとんど存在しない。
【０１４９】
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１０１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１０５を送受信アンテナ１０２の表面に形成すると、絶縁層１０５内に残留応力は生じる。図３０は製法別の残留応力の生じ方を示した図である。図３０（ａ）は本方式による製膜法であり、図３０（ｂ）はスパッタリング法又はイオンプレーティング法等の他方式である。本方式では、粒子の物理的な衝撃力で製膜していくため、セラミック粒子１０８が既に膜状になった絶縁層１０５上に食い込むように衝突するため、その衝突のエネルギーにより粒子は基板の左右方向に広がる力が掛かる。従って基板１０６はｎ−ｎ方向に伸ばされる力が働き、絶縁層１０５には戻ろうとする力即ち圧縮力がｐ−ｐ方向にかかる。一方、図３０（ｂ）に示すように他方式は、セラミック粒子１０９が基板１０６に製膜される際、粒子間または分子間の結合力により引き寄せられ、基板１０６はｑ−ｑ方向に力が掛かる。その為基板が元に戻るようなｒ−ｒ方向の力が作用し、絶縁層１０５には引っ張り力がかかる。一般に構造物は、引っ張り力よりも圧縮力の方が耐えることができるため、本方式では、１０μｍ程度の膜厚にしても、破壊することなく形成することができる。
【０１５０】
また、上記方法により形成された絶縁層１０５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１０６および送受信アンテナ１０２の表面に絶縁層１０５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。そして、送受信アンテナ１０２の表面にアンカー層１０５ｂを介し絶縁層１０５を形成することで、凹凸部に絶縁層１０５を形成するセラミック材料が食い込み送受信アンテナ１０２と絶縁層１０５の密着強度が向上し絶縁層の剥離防止を防止できる。
【０１５１】
以上の説明を総括すると、ドップラーセンサの製造方法において、基板の両面に導体を製膜し、エッチング方にて片側は送信アンテナを形成し、他側は電位付与手段を実装するための線路を形成し、次に前記送信アンテナに向かいセラミックの微粒子を高速にて噴射、衝突させ、堆積させ絶縁層を形成し、その表面に金属層を製膜した後、前記基板にスルーホールを形成し、前記スルーホール内部に導体を付着させ前記金属層と前記線路を導通させたことを特徴とする。
【０１５２】
ここでいうセラミックとはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や石英ガラス（ＳｉＯ２）を主材料としたセラミック材料である。
【０１５３】
基板上に送信アンテナである導体、絶縁層更に金属層である導体を製膜する場合、基板側の導体を完全に絶縁するには導体の厚み＋導体のエッジ部分に必要な絶縁層の厚みが必要である。一般に導体の膜厚を５μｍ前後とすると、絶縁層の厚みは、１０μｍ前後必要となる。
【０１５４】
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、成膜時に基板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、形成する絶縁層の厚みが５μｍ前後と厚くなると、引張り方向の残留応力により破壊する恐れがあり、絶縁層の厚みを厚くしたい場合には不向きである。
【０１５５】
そこで、２μｍ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、前記基板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。
【０１５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態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。本実施形態においては、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良く同様の効果を得ることができる、など様々な形態が考えられる。
【０１５７】
また、前述した実施形態及びその変形例に係るドップラーセンサを成す高周波センサでは、図４〜５に示したように、センサユニット２８ａ,２８ｂ,…を形成した積層体、発振器３０、ミキサ３１、電位付与手段３４、及びコントローラ４０を一体に形成していたが、本発明に係る高周波センサは必ずしもこの構造に限定されるものではない。例えば、それらの構成要素の少なくとも一部とその残りの構成要素とを互いに別々に形成し、電気信号を相互に送受可能なように構成することもできる。
【０１５８】
さらに、本実施形態においては、基板形状を平板状として説明しているが、その形状は曲面状でも円筒状でも良い。そして、基材の表面に平滑層を介して配置されるアンテナの形状も、基材の形状に応じて曲面状や円筒状にすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明に係る高周波センサとしてのドップラーセンサの第１の実施形態の概略構成を示す平面図及び断面図。
【図２】本発明に係る高周波センサとしてのドップラーセンサの第２の実施形態の概略構成を示す外観斜視図及び断面図。
【図３】第２の実施形態で用いる一体アンテナの拡大断面図。
【図４】本発明に係る高周波センサとしてのドップラーセンサの第３の実施形態の概略構成を示す平面図及び断面図。
【図５】第３の実施形態のドップラーセンサの電気的な構成を示すブロック図。
【図６】第３の実施形態においてドップラーセンサを駆動させるタイミングを示すタイミングチャート図。
【図７】図６に示す各タイミングチャートの各時刻に応じてセンサユニットを放射電波：オフに制御した状態を示す状態図。
【図８】図６に示す各タイミングチャートの各時刻に応じた放射パターンを説明する図。
【図９】金属層（金属部材）の接地構造の好適な態様を説明する図。
【図１０】金属層（金属部材）の接地構造の好適な例を説明する図。
【図１１】金属層（金属部材）の接地構造として不適な例を参考のために説明する図。
【図１２】第３の実施形態に係るドップラーセンサの変形例を示す平面図及び断面図。
【図１３】図１２に示すセンサユニットを放射電波：オフに制御した状態を、図７に対応させて示す状態図。
【図１４】本発明に係る高周波センサとしてのドップラーセンサの第４の実施形態の概略構成を示す平面図及び断面図。
【図１５】第４の実施形態に係るドップラーセンサを用いたスキャンを説明する図。
【図１６】ドップラーセンサの電波放射面から傾いて放射される電波の状態を模式的に説明する図。
【図１７】ドップラーセンサとして実施可能な、基板、送信アンテナ（一体アンテナ）、金属部材（金属層）、ＧＮＤ層、及びオン・オフスイッチの積層構造の第１の変形例を模式的に説明する図。
【図１８】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第２の変形例を模式的に説明する図。
【図１９】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第３の変形例を模式的に説明する図。
【図２０】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第４の変形例を模式的に説明する図。
【図２１】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第５の変形例を模式的に説明する図。
【図２２】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第６の変形例を模式的に説明する図。
【図２３】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第７の変形例を模式的に説明する図。
【図２４】ドップラーセンサとして実施可能な上述した積層構造の第８の変形例を模式的に説明する図。
【図２５】第８の変形例をさらに説明する断面図。
【図２６】ドップラーセンサとして実施可能なＧＮＤ層の配置の別の例を模式的に説明する図。
【図２７】ドップラーセンサとして実施可能なＧＮＤ層の配置のさらに別の例を模式的に説明する図。
【図２８】ドップラーセンサの第４の実施形態の外観図。
【図２９】エアロゾルデポジション法により絶縁層を形成する製造方法の概念図。
【図３０】セラミック粒子を製膜したときの基板の状態図。
【符号の説明】
【０１６０】
１，２１，１０１，２００  ドップラーセンサ
２，３２，１０２，２８３，２０２ａ  送信アンテナ（一体アンテナ）
３  受信アンテナ
４，２８１Ａ，２８１Ｂ，２０４ａ，２１０ａ，２１０ｅ，２１０ｉ  金属層（金属部材）
５，２５，１０５，２８２，２０３  絶縁層
６，２６，１０１，１０６，２８４，２０１  基板
６ｂ  非アンテナ接触面
６ｃ  アンテナ接触面
７，２７，１０７，２８５，２０５，２０５Ａ，２０５Ｂ  ＧＮＤ層（接地部材）
８，２８，１００，２００ａ〜２００ｐ  センサユニット
１０，３４，１２３，２８６  電位付与手段
２０６ａ，２０６Ａ  オン・オフスイッチ（電位付与手段）、
２０７ａ，２０７  伝送線路
２０８ａ、２０９ａ，２０９  導体
１１，３０，１２１  発振器
１２，３１，１２２  ミキサー
１３，３３，１２４  金属ケース
１４  給電部
２９  伝送線路
３６  制御部
３７  増幅部
３８  演算部
３９  切替手段
４０  コントローラ
１０５ａ，１０５ｂ  アンカー層
１０８，１０９  セラミック粒子
１１１  搬送ガス
１１２  搬送路
１１３  エアロゾル発生装置
１１４  製膜室
１１５  吹き出しノズル
１１７  基板固定台
１１８  排気弁
１３２  粉体
１３５  振動器
【図１】
2005045758.tif 000003
【図２】
2005045758.tif 000004
【図３】
2005045758.tif 000005
【図４】
2005045758.tif 000006
【図５】
2005045758.tif 000007
【図６】
2005045758.tif 000008
【図７】
2005045758.tif 000009
【図８】
2005045758.tif 000010
【図９】
2005045758.tif 000011
【図１０】
2005045758.tif 000012
【図１１】
2005045758.tif 000013
【図１２】
2005045758.tif 000014
【図１３】
2005045758.tif 000015
【図１４】
2005045758.tif 000016
【図１５】
2005045758.tif 000017
【図１６】
2005045758.tif 000018
【図１７】
2005045758.tif 000019
【図１８】
2005045758.tif 000020
【図１９】
2005045758.tif 000021
【図２０】
2005045758.tif 000022
【図２１】
2005045758.tif 000023
【図２２】
2005045758.tif 000024
【図２３】
2005045758.tif 000025
【図２４】
2005045758.tif 000026
【図２５】
2005045758.tif 000027
【図２６】
2005045758.tif 000028
【図２７】
2005045758.tif 000029
【図２８】
2005045758.tif 000030
【図２９】
2005045758.tif 000031
【図３０】
2005045758.tif 000032