(57)【要約】【課題】  簡単な構成で物体の侵入探知および方向探知を行う物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置を提供する。【解決手段】  ダイポールアンテナである放射器１１ａ、この放射器１１ａの両側に離れて平行配置された導波器１１ｂおよび反射器１１ｃを放射器１１ａの周りで回転且つ昇降可能にする昇降・回転機構１８によりアンテナ装置１１を構成し、この昇降・回転機構１８の動作に応じて物体３０の侵入探知モードおよび物体３０の方向探知モードで動作する。【選択図】図１
2007036949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に向けて放射された電波の反射波を受信して物体の侵入を探知すると共にその方向を探知する物体侵入センサにおいて、
放射器、該放射器の両側に配置された導波器および反射器を含むアンテナと、該アンテナの前記導波器および反射器に連結され、前記放射器を中心に回転すると共に昇降する昇降・回転機構とよりなるアンテナ装置を備え、前記昇降・回転機構の昇降および回転動作により前記物体の侵入探知および方向探知を行うことを特徴とする物体侵入センサ。
【請求項２】
前記アンテナの放射器は、無指向性のダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の物体侵入センサ。
【請求項３】
前記物体からの反射信号に基づき、前記物体までの距離を測定する測距部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の物体侵入センサ。
【請求項４】
前記測距部の測定結果に基づき、前記物体が所定距離内に接近したとき警報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項３に記載の物体侵入センサ。
【請求項５】
放射器、導波器および反射器よりなるアンテナと、外部からの指令により侵入探知の場合には前記放射器から前記導波器および前記反射器を外してダイポールアンテナを構成し、方向探知の場合には前記導波器および前記反射器を前記放射器と同一直線状に配置して八木アンテナを構成して捜索信号により前記導波器および前記反射器を回転させる昇降・回転手段と、該昇降・回転手段に捜索信号を出力して前記導波器および前記反射器を回転させ前記アンテナの指向性を変えさせて物体の捜索動作をさせる捜索信号発生手段と、前記アンテナが放射する電波を発生する送信手段と、前記アンテナが捕らえた電波を受信する受信手段と、該受信手段の受信出力が予め設定している値以上であると探知信号を出力する探知手段と、前記電波を送信してから前記探知信号が出力されるまでの時間から物体の距離を求める測距手段と、前記探知信号が得られると前記昇降・回転手段にピーク検出信号を出力して前記導波器および前記反射器を微小回転させ前記受信手段の受信出力が極大となる方向に前記アンテナの指向方向を変えるピーク検出手段と、前記探知信号が得られるとき前記昇降・回転手段に供給する捜索信号からピーク検出信号に切り替える切替手段と、前記測距手段からの距離信号および前記昇降・回転手段からの方位信号が得られると侵入探知の場合には前記距離信号が予め設定している値以上であると警報を表示し方向探知の場合には距離および方向を表示する表示手段とを備えることを特徴とする物体侵入センサ。
【請求項６】
放射器と、該放射器の両側に離れて配置された導波器および反射器と、該導波器および反射器を前記放射器に対して軸方向および回転方向へ移動させる昇降・回転機構とを備え、該昇降・回転機構の昇降および回転により前記放射器を選択的に無指向性又は指向性アンテナとして動作させる物体侵入センサに使用するアンテナ装置。
【請求項７】
前記放射器はダイポールアンテナであり、前記昇降・回転機構により前記放射器を前記導波器および前記反射器と整列させて八木アンテナとすることを特徴とする請求項６に記載の物体侵入センサに使用するアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電波を使用するセンサに関し、特に物体の侵入探知および方向探知を行う物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機や船舶等の移動体（物体）は、一般に電波反射体であるので、レーダの如く送信機から電波を発射し、その反射波を受信機で受信することにより、物体探知センサにより物体の侵入を探知することが可能である。防衛機器等では、斯かる物体が自己の守備範囲に侵入する場合に、これを早期に探知すると共にその侵入方向をも検知して、迅速に対抗策を講じる必要がある。
【０００３】
斯かる技術分野における又は関連する従来技術は、幾つかの技術文献に開示されている。３個の無指向性アンテナを所定関係に配置し且つ回転させることにより電波の到来方向を測定する簡易型方向探知装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、特定方向へ指向性を持つ第１のアンテナおよび複数の放射器からなる第２のアンテナを使用する低消費電力のアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。更に、中央に配置した放射器と、この放射器の前後に配置され電気長がスイッチで可変できる導波器又は反射器により構成される指向性切替アンテナが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。更にまた、導波器および反射器となる金属板を、放射器と平行に並べて指向性を得るアンテナ装置が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６‐２８１７１８号公報（第３‐４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００４‐３０４７５３号公報（第９頁、第１図）
【特許文献３】特開２００４‐１２８５５７号公報（第４‐６頁、第１図）
【特許文献４】特開２００５‐２６９４３号公報（第８‐９頁、第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如き従来技術は、幾つかの課題を有する。先ず、電波を用いて侵入探知センサおよび方向探知センサを実現するために、それぞれ特性の異なる無指向性アンテナおよび指向性アンテナの２組のアンテナおよびそれぞれのアンテナに関連する送受信装置が必要である。また、物体を捜索するためにアンテナ全体を回転させる必要がある。
【０００６】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、１組のアンテナを使用することにより斯かる課題を克服又は軽減する物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ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】
【０００７】
前述の課題を解決するため、本発明による物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置は、次のような特徴的な構成を採用している。
【０００８】
（１）物体に向けて放射された電波の反射波を受信して物体の侵入を探知すると共にその方向を探知する物体侵入センサにおいて、
放射器、該放射器の両側に配置された導波器および反射器を含むアンテナと、該アンテナの前記導波器および反射器に連結され、前記放射器を中心に回転すると共に昇降する昇降・回転機構とよりなるアンテナ装置を備え、前記昇降・回転機構の昇降および回転動作により前記物体の侵入探知および方向探知を行うことを特徴とする物体侵入センサ。
（２）前記アンテナの放射器は、無指向性のダイポールアンテナである上記（１）の物体侵入センサ。
（３）前記物体からの反射信号に基づき、前記物体までの距離を測定する測距部を備える上記（１）又は（２）の物体侵入センサ。
（４）前記測距部の測定結果に基づき、前記物体が所定距離内に接近したとき警報を表示する表示部を備える上記（３）の物体侵入センサ。
（５）放射器、導波器および反射器よりなるアンテナと、外部からの指令により侵入探知の場合には前記放射器から前記導波器および前記反射器を外してダイポールアンテナを構成し、方向探知の場合には前記導波器および前記反射器を前記放射器と同一直線状に配置して八木アンテナを構成して捜索信号により前記導波器および前記反射器を回転させる昇降・回転手段と、該昇降・回転手段に捜索信号を出力して前記導波器および前記反射器を回転させ前記アンテナの指向性を変えさせて物体の捜索動作をさせる捜索信号発生手段と、前記アンテナが放射する電波を発生する送信手段と、前記アンテナが捕らえた電波を受信する受信手段と、該受信手段の受信出力が予め設定している値以上であると探知信号を出力する探知手段と、前記電波を送信してから前記探知信号が出力されるまでの時間から物体の距離を求める測距手段と、前記探知信号が得られると前記昇降・回転手段にピーク検出信号を出力して前記導波器および前記反射器を微小回転させ前記受信手段の受信出力が極大となる方向に前記アンテナの指向方向を変えるピーク検出手段と、前記探知信号が得られるとき前記昇降・回転手段に供給する捜索信号からピーク検出信号に切り替える切替手段と、前記測距手段からの距離信号および前記昇降・回転手段からの方位信号が得られると侵入探知の場合には前記距離信号が予め設定している値以上であると警報を表示し方向探知の場合には距離および方向を表示する表示手段とを備えることを特徴とする物体侵入センサ。
（６）放射器と、該放射器の両側に離れて配置された導波器および反射器と、該導波器および反射器を前記放射器に対して軸方向および回転方向へ移動させる昇降・回転機構とを備え、該昇降・回転機構の昇降および回転により前記放射器を選択的に無指向性又は指向性アンテナとして動作させる物体侵入センサに使用するアンテナ装置。
（７）前記放射器はダイポールアンテナであり、前記昇降・回転機構により前記放射器を前記導波器および前記反射器と整列させて八木アンテナとする上記（６）の物体侵入センサに使用するアンテナ装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、放射器、導波器および反射器よりなる１組のアンテナを使用して無指向性のダイポールアンテナとして物体探知モードとし、また指向性を有する八木アンテナとして方向探知モードとして使用可能であるので、構成を簡単にすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
先ず、図１は、本発明による物体侵入センサの好適実施例の全体構成を示すブロック図である。この物体侵入センサ１０は、アンテナ１１、デュープレクサ１２、送信機１３、受信機１４、探知部１５、測距部１６、表示部１７、昇降・回転機構１８、スイッチ（切替器）１９、ピーク検出部２０および捜索信号発生部２１により構成されている。そして、アンテナ１１は、放射器１１ａ、導波器１１ｂおよび反射器１１ｃを含んでいる。
【００１２】
この本発明による物体侵入センサ１０は、本発明によるアンテナ装置を使用する。本発明によるアンテナ装置は、アンテナ１１および昇降・回転機構１８により構成され、後述する如く、物体侵入センサ１０を侵入探知モード又は方向探知モードに切り替えて、それぞれ侵入探知センサ又は方向探知センサとして動作可能にする。アンテナ１１は、探知される物体３０の接近方向に対して直交、即ち図１中では垂直方向に配置されたダイポールアンテナである放射器１１ａおよびこの放射器１１ａの両側に所定間隔で平行配置されると共に昇降・回転機構１８に取り付けられた導波器１１ｂおよび反射器１１ｃにより構成される。従って、導波器１１ｂおよび反射器１１ｃは、放射器１１ａを中心軸としてその周りを回転可能であると共に昇降して上下方向へ移動可能に構成されている。
【００１３】
図１に示す物体侵入センサ１０おいて、外部から侵入探知の指令が入力されると、昇降・回転機構１８は、アンテナ１１を構成する放射器１１ａから導波器１１ｂおよび反射器１ｃを外して、図２に示す如き放射パターンを有するダイポールアンテナを構成する。尚、図２において、（Ａ）は水平面の放射パターン又は指向性であり、（Ｂ）は垂直面の放射パターンである。ダイポールアンテナの放射パターン（無指向性）である。
【００１４】
送信機１３で発生した送信電波は、送受信の切り替えを行うデュープレクサ１２を介してアンテナ１１から放射される。そして、接近してくる物体３０で反射した反射電波の一部がアンテナ１１で捕らえられ、再度デュープレクサ１２を介して受信機１４に出力される。受信機１４に入力された、物体からの反射電波は検波され、電力に対応した直流電圧信号に変換される。探知部１５は、受信機１４から入力される直流電圧信号のレベルが予め設定された値以上になると、探知信号を出力する。
【００１５】
そこで、測距部１６は、送信機１３から送信電波に同期して出力されるトリガ信号を受けて、送信電波が放射されてから探知信号が入力されるまでの時間から物体３０までの距離を計算して距離に対応する信号を表示部１７に出力（又は表示）する。この表示部１７は、物体３０の距離が予め設定してある値以下になると、物体３０の異常接近を知らせる警報を表示する。
【００１６】
一方、外部から方向探知の指令が入力されると、昇降・回転機構１８は、導波器１１ｂおよび反射器１１ｃを放射器１１ａと同一直線状に設置して、図３に示す如き放射パターンを有する八木アンテナを構成する。初めは捜索信号発生部２１から捜索信号がスイッチ１９を介して昇降・回転機構１８に出力される。次に、昇降・回転機構１８は、導波器１１ｂおよび反射器１１ｃの角度を変えて物体の捜索動作を行う。尚、図３において、（Ａ）水平面の放射パターンであり、（Ｂ）は垂直面の放射パターンである。八木アンテナの放射パターン（指向性）である。
【００１７】
次に、この物体侵入センサ１０の動作を詳細に説明する。物体を捜索中に、物体３０で反射した反射電波の一部がアンテナ１１で捕らえられ、デュープレクサ１２を介して受信機１４に出力される。受信機１４に入力された反射電波は検波され、電力に対応した直流電圧信号に変換される。探知部１５は、この直流電圧信号のレベルが予め設定された値以上になると探知信号を出力する。
【００１８】
スイッチ１９は、探知信号が入力されると昇降・回転機構１８に出力する信号を捜索信号からピーク検出信号に切り替える。ピーク検出信号が入力された昇降・回転機構１８は、導波器１１ｂおよび反射器１１ｃを微小回転させ受信機１４の受信出力が極大（ピーク）となる方向にアンテナ１１の指向方向を変え、その方向に対応する信号を表示部１７に出力する。
【００１９】
測距部１６は、送信機１３から送信電波に同期して出力されるトリガ信号を受け、この送信電波が放射されてから探知信号が入力されるまでの時間から物体３０までの距離を計算する。そして、この計算で求めた距離に対応する信号を表示部１７に出力する。表示部１７は、物体３０の方向と距離を表示する。
【００２０】
次に、図１に示す物体侵入センサ１０の動作を、アンテナ１１の指向パターンおよび物体の位置関係を示す図４および図５を参照して説明する。
【００２１】
先ず、図４は、本発明の物体侵入センサ１０が侵入探知センサとして侵入探知モードで動作している場合の、アンテナ１１の水平面放射パターンと接近する物体３０の位置関係（図４（Ａ）参照）および物体３０からの反射信号のレベルと距離の関係（図４（Ｂ）参照）を表している。
【００２２】
アンテナ１１は、無指向性のダイポールアンテナ放射パターンを示し、全方位に対して等しい利得を有するため、どの方位から物体３０が接近しても探知することが可能である。このアンテナ１１に物体が接近すると、物体３０の距離に応じた時間に予め設定された「レベル設定値」を超える反射信号が受信される。更にこの物体３０が距離設定値まで接近すると、表示部１７に「警報」が表示される。
【００２３】
次に、図５は、本発明の物体侵入センサ１０が方向探知センサとして方向探知モードで動作している場合の、アンテナ１１の水平面放射パターンと物体３０の関係（図５（Ａ）参照）および物体３０からの反射信号のレベルと方向の関係（図５（Ｂ）参照）を示す。アンテナ１１は、指向性の八木アンテナ放射パターンを示し、特定の方向に高い利得を有するので、その方向に物体３０が接近した場合に探知することが可能である。このアンテナ１１において、導波器１１ｂおよび反射器１１ｃが放射器１１ａの周りを回転すると、それに応じてアンテナ１１の指向方向も回転するので物体３０の捜索動作を可能にする。
【００２４】
物体３０が存在する方向にアンテナ１１の指向方向が向くと、物体３０の距離に応じた時間に上述した「レベル設定値」を超える反射信号が受信される。そこで物体３０の捜索動作を停止し、反射信号のレベルが設定値を超えている範囲で導波器１１ｂおよび反射器１１ｃを微小回転させ、受信機１４の受信出力が極大（ピーク）となる方向にアンテナ１１の指向方向を向ける。表示部１７には、その物体３０の方向と距離が表示される。
【００２５】
以上、本発明による電波を用いた物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨および精神を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。例えば、昇降・回転機構は、放射器と導波器および反射器との相対移動を行うよう構成すればよいので、種々の構成が可能である。
【００２６】
上述の如く構成され、動作し且つ効果を有する本発明の物体侵入センサおよびそれに使用するアンテナ装置は、防衛用途又はセキュリティ用途で自分に接近する物体（航空機等）を検知する自己防御センサに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による物体侵入センサの好適実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す物体侵入センサの侵入探知モードにおけるアンテナ装置のアンテナの特性を示し、（Ａ）は水平面における放射パターン特性、（Ｂ）は垂直面における放射パターン特性である。
【図３】図１に示す物体侵入センサの方向探知モードにおけるアンテナ装置の特性を示し、（Ａ）は水平面における放射パターン特性、（Ｂ）は垂直面における放射パターン特性である。
【図４】図１に示す物体侵入センサの侵入探知モードにおける動作説明図であり、（Ａ）はアンテナの水平面における放射パターン、（Ｂ）は接近する物体の距離と反射信号の関係を示す。
【図５】図１に示す物体侵入センサの方向探知モードにおける動作説明図であり、（Ａ）はアンテナの水平面における放射パターン、（Ｂ）は接近する物体の距離と反射信号の関係を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１０  物体侵入センサ
１１  アンテナ
１２  デュープレクサ
１３  送信機
１４  受信機
１５  探知部
１６  測距部
１７  表示部
１８  昇降・回転機構
１９  スイッチ
２０  ピーク検出部
２１  捜索信号発生部
３０  物体
【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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