(57)【要約】【課題】本発明は発振素子としてＦＥＴを使用した高周波信号の発振回路の出力を送受信アンテナに送出して，侵入者の存在を検出する侵入者検知センサに関し，ビート信号を取り出すことや，反射波を検出する必要がなく簡易な構成で実現できることを目的とする。【解決手段】発振回路から発振した送信信号を送受信アンテナへ伝送する経路上に送信信号を分岐する方向性結合器を設け，方向性結合器で分岐した信号を検波する検波回路と，検波回路で検波した出力を入力する信号処理回路とを備える。発振回路からの送信信号が侵入者の存在により変動すると，信号処理回路で検出するよう構成する。【選択図】図１
2007333560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振素子としてＦＥＴを使用した高周波信号の発振回路の出力を送受信アンテナに送出して，侵入者の存在を検出する侵入者検知センサにおいて，
前記発振回路から発振した送信信号を送受信アンテナへ伝送する経路上に送信信号を分岐する方向性結合器を設け，
前記方向性結合器で分岐した信号を検波する検波回路と，前記検波回路で検波した出力を入力する信号処理回路とを備え，
前記発振回路からの送信信号が侵入者の存在により変動すると，前記信号処理回路で検出することを特徴とする侵入者検知センサ。
【請求項２】
請求項１において，
前記発振回路で発振により出力される高周波信号が送受信アンテナから出力した時，侵入者の存在による外部擾乱を受けて発振停止になるよう回路素子を設定し，
前記検波回路で検波した出力のオン・オフにより侵入者が無いか有るかを表すことを特徴とする侵入者検知センサ。
【請求項３】
発振素子としてＦＥＴを使用した高周波信号の発振回路の出力を送受信アンテナに送出して，侵入者の存在を検出する侵入者検知センサにおいて，
前記発振回路に流れる電流を検出する電流検出回路を設け，
前記発振回路で発振により出力される高周波信号が送受信アンテナから出力した時，侵入者の存在による外部擾乱を受けて発振停止になるよう回路素子を設定し，
前記電流検出回路の電流値の大・小により侵入者が無いか有るかを表すことを特徴とする侵入者検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，侵入者検知センサに関し，ＧａＡｓＦＥＴ（ガリウム砒素電界効果トランジスタ）またはＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ) を用いたマイクロ・ミリ波センサを用いた侵入者検知センサに関する。
【０００２】
車の盗難や，住居への侵入による窃盗等を防止するための車内・室内用（限られた小空間）の侵入者センサの製品が開発されている。車内・室内における侵入者検知ということで，目立たないようにするため遮蔽可能で小型なマイクロ・ミリ波を用いたセンサの開発が進められている。特に，車載用としては標準装備が可能となるコスト低減が求められている。
【背景技術】
【０００３】
従来の侵入者検知の技術の例として図６に示す従来例１の構成がある（特許文献１参照）。図６において，５０は空洞共振器，５１は発信素子であるＧａＡｓＦＥＴ，ＨＥＭＴ等のＦＥＴ，５２は共振用伝送路，５３は送受信アンテナ，５４は結合点（Ｐ），５５は検波出力である。この構成では，発信素子であるＦＥＴ５１のゲートから発信出力を共振用伝送路５２を介して空洞共振器５０の外側に設けられた送受信アンテナ５３に送り，同じくＦＥＴ５１のゲートで反射波を受け，ＦＥＴ５１の共振用伝送路５２に出力することで，送信部と受信部を発振回路に共用させ，送信波と反射波の位相差によって発生するビート信号を移動体検知信号である検波出力５５として取り出す。この構成により，送受信アンテナ５３の１本を空洞共振器５０の外に設けることができ，回路の素子数を減らすことができるので，サイズを小さくすることができると共に，検知エリアが変更されたときには外部に設けられた送受信アンテナ５３の形状を変更するだけでよいので別の外部アンテナを設ける必要がなくなる。
【０００４】
また，人体検知センサの他の例として図７に示す従来例２の構成がある（特許文献２参照）。図７において，６０は高周波発振器，６１はアンテナ，６２はアンテナ６１からの反射波を検出する反射波センサ，６３は信号増幅器，６４は比較器である。高周波発振器６０から高周波信号を出力するとアンテナ６１から輻射され，人体がアンテナ６１の周辺に存在すると，アンテナ６１側のインピーダンスが変化し，アンテナ６１で反射する高周波信号（反射波）が変化し，反射波センサ６２でこの反射波を検出し，信号増幅器６３で増幅し，比較器６４で反射波の変化の有無を検出し，人体の有無を判別する。
【特許文献１】特開２００４−６１３０９号公報
【特許文献２】特開平１１−２０５１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
(1) ＧａＡｓＦＥＴまたはＨＥＭＴ特有の課題
準ミリ波またはミリ波（おおよそ２０ＧＨ以上）における発振回路の素子はＧａＡｓＦＥＴまたはＨＥＭＴのＦＥＴを用い，それ以下の周波数ではトランジスタが用いられる。図８にＧａＡｓＦＥＴ／ＨＥＭＴ及びトランジスタの設定電圧とＩ−Ｖ特性の関係が示され，図８の(a1)に示すＧａＡｓＦＥＴまたはＨＥＭＴの電圧設定は，通常，図８の (a2) に示すように，ゲート・ソース電圧Ｖｇｓがマイナス電圧（ソース接地の場合）である。
【０００６】
これに対し，図８の(b1)に示すトランジスタの電圧設定は図８の(b2)に示すようにベース（ＧａＡｓＦＥＴまたはＨＥＭＴのゲートに相当）・エミッタ（ＧａＡｓＦＥＴまたはＨＥＭＴのソースに相当）電圧Ｖｂｅがプラス電圧である。そして，ビート信号発生は，このゲート・ソースのダイオード特性が寄与しているが，ダイオード特性の立ち上がりのポイントに入力信号電圧がかかることによって初めてビート信号が発生する。トランジスタの場合はプラス電圧のため，この立ち上がり電圧に近く，ＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴの場合はマイナス電圧のため，この立ち上がり電圧から遠い。従って，上記特許文献１に示す技術を含むＧａＡｓＦＥＴ・ＨＥＭＴ等のＦＥＴを使用する発振回路では入力電圧が大きくなければならないし，立ち上がり特性の変動に影響を受けやすく，ビート信号の変動が大きくなるという問題がある。
【０００７】
(2) 上記特許文献１のように発振器に反射波を入力させてビート信号を発生させる受信回路の働きをも共用させる方式では，発振器は反射波が入力しやすいよう，つまり外部擾乱に弱くなければならない。そのため，発振器の安定性が悪く，ビート信号やノイズの変動が大きくなるという問題がある。
【０００８】
(3) 上記特許文献２のように，アンテナからの反射波を検出して，人体の存在によりアンテナのインピーダンスの変化に応じてアンテナから反射する反射波のレベルが変化することを検出する方式の場合，反射波センサ及び信号増幅器へ入力される反射波のレベルは，アンテナでの反射における低下（反射成分の空間への伝搬分の損失）及び反射波センサにおける低下（分配分の低下）とを合わせたレベルだけ低下して，感度が悪いという問題がある。
【０００９】
本発明は上記した入力電圧を大きくしなければならないという問題や，外部擾乱に敏感にすることによるビート信号やノイズの変動が大きくなるという問題及びアンテナでの反射波を反射波センサで検出する場合の感度という問題を解決し，ビート信号を取り出すことや，反射波を検出する必要がなく簡易な構成で実現できる侵入者検知センサ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】
図１は本発明の第１の原理構成を示す。図中，１は発振素子としてＦＥＴを使用する発振回路，２は発振回路１から出力された送信信号を分配する方向性結合器，３は送受信アンテナ，４は検波回路，５は検波回路４の出力信号を処理して変動を検出する信号処理回路である。
【００１１】
この第１の原理構成では，発振回路１で発生した高周波の送信信号は方向性結合器２で一部の信号が検波回路４へ分岐（分配）され，大部分の送信出力は送受信アンテナ３に送られ，送受信アンテナ３から空間へ出力される。送受信アンテナ３から空間へ出力された送信波出力は，空間内の侵入者（人体）による外部擾乱によって変動する。この送信波出力の変動は，発振回路１の出力を方向性結合器２で分岐した信号が入力される検波回路４の検波信号の変動として検出され，その検波信号の変動が信号処理回路５の処理で外部擾乱を検出し，侵入者検出の警報等の信号を発生することができる。
【００１２】
図１に示す構成において，外部擾乱を利用して発振回路が不安定になることは当然であるが，逆の観点からこの動作原理を利用して，わざと不安定さを増やして，外部擾乱が発生（侵入者を検知）した時に発振停止するようにすれば，検波レベルの変動ではなく，送信出力を方向性結合器２で分岐した信号のオン・オフの区別をすればよいので，信号処理回路５が簡略化することができる。
【００１３】
図２は本発明の第２の原理構成を示す。図中，１は発振回路，３は送受信アンテナ，５は信号処理回路，６は電流検出回路である。
【００１４】
この第２の原理構成では，発振回路１からの高周波信号が送受信アンテナ３へ出力される。この時，発振回路１を流れる電流値は所定の電流値が電流検出回路６で検出される。送受信アンテナ３から高周波信号が空間へ出力された時，空間内に侵入者が存在すると反射波の発生により送受信アンテナ３から発振回路１に外部擾乱が発生する。この時，発振回路１の回路素子の定数を外部擾乱の発生により発振停止となるように設定しておくと，発振回路１の発振が停止すると電流検出回路６の電流値が大きく変化したことを検出する。この検出出力により警報を発生させて，利用者等に侵入者の検出を知らせる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の原理構成により，従来のように発振回路の送信波と反射波のビート信号から検知するのではなく送信出力を分岐して，送信波出力の外部擾乱での変動を検波することで，検波回路を発振回路と別にでき，検波素子の電圧設定を電流−電圧特性の立ち上がり近くにすることができる。また，従来例１のように反射波を分岐させて受信する回路を設ける必要がない。更に従来例２のように反射波センサを用いた構成に比べ，本発明によればアンテナでの反射を利用せず方向性結合器における低下（損失）だけであり，センサ感度の点で有利である。
【００１６】
本発明の第２の原理構成によれば，送信信号を分岐させ検波する必要がないので，方向性結合器と検波回路を除くことができ，もっとも簡略な構成となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図３は実施例１の構成である。この実施例１は上記図１の本発明の第１の原理構成に対応する。図中，１０は発振回路であり内部の構成はＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴを用いた従来と同様の構成である。１１は方向性結合器，１２は送受信アンテナ，１３は検波回路，１４は検波回路１３の信号を入力して変動を検出して侵入者検出の警報出力を発生する従来公知の信号処理回路である。図３の実施例１の構成による動作は上記図１と同様であり，発振回路１０で発生した高周波の送信信号の一部を方向性結合器１１で分岐して，検波回路１３で検波して，検波信号の変動を信号処理回路１４の信号処理により侵入者検出の信号を発生する。
【００１８】
図３に示す構成において，外部擾乱が発生（侵入者を検知）した時に発振停止するように発振回路１０の回路定数を設定することで，検波レベルの変動として信号の検波信号のオン・オフを検出することになり，その構成を実施例２とする。
【００１９】
図４は実施例２の検波回路の検出出力の例であり，それぞれ縦軸が検波電圧，横軸が時間である。図４のＡ．は発振回路（図３の１０）が発振状態（侵入者なし）の場合を示し，検波信号はオン（一定レベル以上）である。図４のＢ．は発振回路が発振停止（侵入者あり）の場合を示し，検波信号はオフ（ノイズレベル）である。この検波信号を入力して識別する信号処理回路１４の構成は入力信号のオン・オフを区別すればよいので簡単な構成にすることができる。
【００２０】
図５は実施例３の説明図であり，上記図２の本発明の第２の原理構成に対応する。図５のＡ．は構成を示し，Ｂ．とＣ．は状態に対応した電流値を示す。図中，１０は発振回路，１２は送受信アンテナ，１５は発振回路１０に流れる電流を検出する電流検出器（Ａで表す）である。
【００２１】
この実施例３の構成では，発振回路１０から出力された高周波信号が送受信アンテナ１２から出力される。侵入者がいない場合，図５のＢ．のように発振回路１０は発振状態で，電流が大きく流れ，侵入者がある場合，図５のＣ．に示すように発振回路１０は停止状態となり，電流が小さくなる。このように電流検出器１５が大きな電流値を検出するか，小さな電流値を検出するかに対応し，侵入者が無いか，侵入者が有るかの出力を発生して，侵入者があることを表す出力により警報を発生させて，利用者等に侵入者の検出を知らせることができる。
【００２２】
（付記１）  発振素子としてＦＥＴを使用した高周波信号の発振回路の出力を送受信アンテナに送出して，侵入者の存在を検出する侵入者検知センサにおいて，前記発振回路から発振した送信信号を送受信アンテナへ伝送する経路上に送信信号を分岐する方向性結合器を設け，前記方向性結合器で分岐した信号を検波する検波回路と，前記検波回路で検波した出力を入力する信号処理回路とを備え，前記発振回路からの送信信号が侵入者の存在により変動すると，前記信号処理回路で検出することを特徴とする侵入者検知センサ。
【００２３】
（付記２）  付記１において，前記発振回路で発振により出力される高周波信号が送受信アンテナから出力した時，侵入者の存在による外部擾乱を受けて発振停止になるよう回路素子を設定し，前記検波回路で検波した出力のオン・オフにより侵入者が無いか有るかを表すことを特徴とする侵入者検知センサ。
【００２４】
（付記３）  発振素子としてＦＥＴを使用した高周波信号の発振回路の出力を送受信アンテナに送出して，侵入者の存在を検出する侵入者検知センサにおいて，前記発振回路に流れる電流を検出する電流検出回路を設け，前記発振回路で発振により出力される高周波信号が送受信アンテナから出力した時，侵入者の存在による外部擾乱を受けて発振停止になるよう回路素子を設定し，前記電流検出回路の電流値の大・小により侵入者が無いか有るかを表すことを特徴とする侵入者検知センサ。
【００２５】
（付記４）  付記３において，前記電流検出回路は発振素子のＦＥＴのソースまたはドレインの一方の端子に直列に設けることを特徴とする侵入者検知センサ。
【００２６】
（付記５）  付記１乃至４の何れか一つにおいて，前記発振素子としてＧａＡｓＦＥＴまたはＨＥＭＴの何れかを使用することを特徴とする侵入者検知センサ。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の原理構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の原理構成を示す図である。
【図３】実施例１の構成を示す図である。
【図４】実施例２の検波回路の例を示す図である。
【図５】実施例３の説明図を示す図である。
【図６】従来例１の構成を示す図である。
【図７】従来例２の構成を示す図である。
【図８】ＧａＡｓＦＥＴ／ＨＥＭＴ及びトランジスタの設定電圧とＩ−Ｖ特性の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１        発振回路
２        方向性結合器
３        送受信アンテナ
４        検波回路
５        信号処理回路
【図１】
2007333560.tif 000003
【図２】
2007333560.tif 000004
【図３】
2007333560.tif 000005
【図４】
2007333560.tif 000006
【図５】
2007333560.tif 000007
【図６】
2007333560.tif 000008
【図７】
2007333560.tif 000009
【図８】
2007333560.tif 000010