(57)【要約】【課題】  アンテナ付き無給電センサについて、最適なアンテナ形状のアンテナを提供すること。【解決手段】  インピーダンス変化により生ずる散乱波の変化、つまり微分散乱断面積は、センサ素子のインピーダンスとアンテナのインピーダンス、及びアンテナ利得によって決まる。この微分散乱断面積をセンサ素子およびアンテナの各インピーダンスの実測値より計算し、使用周波数帯域において最大となるアンテナ形状を採用する。【選択図】図３
2012114526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力するセンサ素子をアンテナに設けたアンテナ付き無給電センサにあって、前記アンテナの形状は、前記センサ素子のインピーダンスＺｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ（Ｒｓ：センサ抵抗、Ｘｓ：センサリアクタンス）と、前記アンテナのインピーダンスＺａ＝Ｒａ＋ｊＸａ（Ｒａ：アンテナ抵抗、Ｘａ：アンテナリアクタンス）、アンテナ利得Ｇ、及び定数項αにより定義される微分散乱断面積
2012114526.tif 000007
を使用周波数帯域において最大とすることを特徴とするアンテナ付き無給電センサ。
【請求項２】
前記アンテナは、一定の間隔で同一平面上に並んだ２つの矩形、あるいは角丸矩形導体からなＺる板状ダイポールアンテナで、前記アンテナのアンテナ長Ｌが、０．７λであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ付き無給電センサ。
【請求項３】
前記アンテナは、可視光を透過するフィルム基材と細線からなる、可視光を透過する導電性フィルムより構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ付き無給電センサ。
【請求項４】
前記細線は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｗのすくなくともいずれかを含む材料とすることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ付き無給電センサ。
【請求項５】
前記アンテナは、可視光を透過する導電性物質と可視光を透過する基板により構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ付き無給電センサ。
【請求項６】
前記可視光を透過する導電性物質は、ＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）、ＡＺＯ（アルミニウム添加酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウム添加酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素添加酸化スズ）、ＡＴＯ（アンチモン添加酸化スズ）、ＩＺＯ（亜鉛添加酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＣｄＳｎＯ３（酸化カドミウムスズ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４（酸化カドミウムスズ）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＣｄＯ（酸化カドミウム）のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ付き無給電センサ。
【請求項７】
前記センサ素子は、外部振動の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力する機能を有する振動センサ素子を搭載したガラス破壊センサであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のアンテナ付き無給電センサ。
【請求項８】
外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力するセンサ素子をアンテナに設けたアンテナ付き無給電センサのアンテナ形状設計方法であって、前記センサ素子および前記アンテナの形状の異なるアンテナの各種サンプルを作製して各々インピーダンスの実測値を求めて、前記センサ素子のインピーダンスＺｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ（Ｒｓ：センサ抵抗、Ｘｓ：センサリアクタンス）と、前記アンテナのインピーダンスＺａ＝Ｒａ＋ｊＸａ（Ｒａ：アンテナ抵抗、Ｘａ：アンテナリアクタンス）、アンテナ利得Ｇ、及び定数項αにより定義される微分散乱断面積
2012114526.tif 000008
の式に測定値を代入し、算出値が使用周波数帯域において最大となるアンテナ形状に決定することを特徴とするアンテナ付き無給電センサのアンテナ形状設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信用アンテナを有するアンテナ付き無給電センサおよびそのアンテナ形状設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本体と分離した各種センサが検知した結果を、無線通信用アンテナを用いて本体に情報伝達を行うシステムは、検出センサの小型化を行うのに有利な方式である。
【０００３】
従来の無線通信用アンテナを有するシステムとして、例えば、特許文献１には、質問機と振動センサ部を分離して、振動センサ部での外部振動の検知結果を電磁波により質問機に送信する振動検知装置の例が記載されている。
【０００４】
無線通信用アンテナにより情報伝達を行うシステムの概要を図１１に示す。図１１は、従来発明に係る振動検知装置の構成図である。図１１において、振動検知装置５９は、質問機５１および振動センサ部５４からなり、質問機５１は、質問器５２と質問機側アンテナ５３を備えている。この質問機側アンテナ５３から送信波５５が放射されると、その送信電力のうちの一部は、振動センサ部５４の振動センサ５８が備えるセンサ側アンテナ５７により散乱され、散乱された電磁波のうちの一部の電力は、返信波５６として再び質問器５２の質問機側アンテナ５３により受信される。
【０００５】
振動センサ５８に外部振動が加えられた場合は、この振動により振動センサ５８のインピーダンスが変化する。このインピーダンス変化の大きさは外部振動の強度に関係しているので、インピーダンスと散乱波の関係に従って、振動センサ部５４センサ側アンテナ５７により散乱され、質問器５２の質問機側アンテナ５３により受信される返信波５６の電力強度および周波数成分が変化することとなる。このため、受信したこの返信波５６を解析することで、振動センサ５８に与えられた外部振動についての情報を知ることができる。特許文献１に記載の実施例における振動センサ５８に付属するアンテナは、半波長共振により放射効率が最大となる半波長ダイポールアンテナ（アンテナ長：Ｌ＝０．５λ）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９―０４１９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１に示す従来技術では、振動検知装置５９において、振動センサ部５４の振動センサ５８に付帯するセンサ側アンテナには、半波長共振により放射効率が最大となる半波長ダイポールアンテナの例を用いて説明したが、振動センサ５８が外部振動を検知して、インピーダンス変化により生じる散乱波の変化として出力する場合、検出信号の送受信レベルは振動センサ５８とセンサ側アンテナ５７双方のインピーダンスにより決まる。しかし、前記半波長ダイポールアンテナは、アンテナ放射効率のみを考慮しているので電波は効率良く送受信することが出来るものの、振動センサ５８とセンサ側アンテナ５７のインピーダンスは考慮されていない。
【０００８】
そのため、特許文献１に記載の振動検知装置のように、インピーダンス変化により生ずる散乱波の変化を信号として捉える無給電センサの場合、その散乱波の受信信号レベルは下記式（１）に示される散乱断面積、及び式（２）に示されるその微分により決まる。
【０００９】
【数１】
2012114526.tif 000003
（Ａｓ：散乱断面積、Ｒａ：アンテナ抵抗、Ｚａ：アンテナインピーダンス、Ｚｓ：センサインピーダンス、Ｇ：アンテナ利得、α：定数項）
【００１０】
【数２】
2012114526.tif 000004
（Ａｓ：散乱断面積、Ｒａ：アンテナ抵抗、Ｘａ：アンテナリアクタンス、Ｒｓ：センサ抵抗、Ｒｓ’：微分センサ抵抗値、Ｘｓ：センサリアクタンス、Ｘｓ’：微分センサ抵抗値、Ｇ：アンテナ利得、α：定数項）
【００１１】
前記式（１）と式（２）により、センサ素子８のインピーダンスとセンサ用アンテナ７のインピーダンスの双方が、微分散乱断面積、つまりアンテナ付き無給電センサ全体としての特性に寄与することがいえる。しかし、これら各インピーダンスの寄与は特許文献１等に記載されている従来のアンテナ設計において考慮されておらず、あくまでアンテナ単体としての設計がなされているため、前記センサ素子にとり必ずしも好適なアンテナであるとはいえない。
【００１２】
そこで本発明は、センサ素子に適合して送受信レベルが向上した効率的なアンテナを、アンテナ付き無給電センサおよびそのアンテナ形状設計方法として提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明はセンサ素子のインピーダンスとアンテナのインピーダンスにより定義される微分散乱断面積の値を最大とするアンテナ付き無給電センサおよびそのアンテナ形状設計方法である。つまり、センサ素子にとり好適なアンテナを設計するために、アンテナに設けた、外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力するセンサ素子を測定したセンサ素子のインピーダンス値と、各種サンプルアンテナを測定したアンテナのインピーダンス値より、式（２）を用いて微分散乱断面積を算出し、結果が最大となるようにアンテナ形状を決定する。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力するセンサ素子をアンテナに設けたアンテナ付き無給電センサにあって、前記アンテナの形状は、前記センサ素子のインピーダンスＺｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ（Ｒｓ：センサ抵抗、Ｘｓ：センサリアクタンス）と、前記アンテナのインピーダンスＺａ＝Ｒａ＋ｊＸａ（Ｒａ：アンテナ抵抗、Ｘａ：アンテナリアクタンス）、アンテナ利得Ｇ、及び定数項αにより定義される微分散乱断面積
2012114526.tif 000005
を使用周波数帯域において最大とすることを特徴とするアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記アンテナは、一定の間隔で同一平面上に並んだ２つの矩形、あるいは角丸矩形導体からなる板状ダイポールアンテナで、前記アンテナのアンテナ長Ｌが、０．７λであることを特徴とする上記のアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００１６】
また、本発明によれば、前記アンテナは、可視光を透過するフィルム基材と細線からなる可視光を透過する導電性フィルムより構成されたことを特徴とする上記のアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記細線は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｗの少なくともいずれかを含む材料とすることを特徴とする上記のアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記アンテナは、可視光を透過する導電性物質と可視光を透過する基板により構成されたことを特徴とする上記のアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００１９】
また、本発明によれば、前記可視光を透過する導電性物質は、ＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）、ＡＺＯ（アルミニウム添加酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウム添加酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素添加酸化スズ）、ＡＴＯ（アンチモン添加酸化スズ）、ＩＺＯ（亜鉛添加酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＣｄＳｎＯ３（酸化カドミウムスズ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４（酸化カドミウムスズ）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＣｄＯ（酸化カドミウム）のいずれかであることを特徴とする上記のアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、前記センサ素子は、外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力する機能を有する振動センサ素子を搭載したガラス破壊センサであることを特徴とする上記のアンテナ付き無給電センサが得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力するセンサ素子をアンテナに設けたアンテナ付き無給電センサのアンテナ形状設計方法であって、前記センサ素子および前記アンテナの形状の異なるアンテナの各種サンプルを作製して各々インピーダンスの実測値を求めて、前記センサ素子のインピーダンスＺｓ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ（Ｒｓ：センサ抵抗、Ｘｓ：センサリアクタンス）と、前記アンテナのインピーダンスＺａ＝Ｒａ＋ｊＸａ（Ｒａ：アンテナ抵抗、Ｘａ：アンテナリアクタンス）、アンテナ利得Ｇ、及び定数項αにより定義される微分散乱断面積
2012114526.tif 000006
の式に測定値を代入し、算出値が使用周波数帯域において最大となるアンテナ形状に決定することを特徴とするアンテナ付き無給電センサのアンテナ形状設計方法が得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、アンテナに搭載するセンサ素子と、アンテナ形状の異なるアンテナのサンプルを用意し、各々インピーダンス値を実測し、その値を式（２）に代入し、微分散乱断面積を各アンテナ形状につき算出して、使用周波数帯域において最大となるようにアンテナ形状を決定することにより、センサ素子に適合して送受信レベルが向上した効率的なアンテナを、アンテナ付き無給電センサに提供する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るアンテナ付き無給電センサのシステム構成図。
【図２】本発明に係るアンテナ付き無給電センサの概要図。
【図３】本発明に係るアンテナ付きガラス破壊センサの信号強度測定構成図。
【図４】本発明の実施の形態２に係るアンテナがメッシュ構造の概要図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）はアンテナ断面図、図４（ｃ）は拡大図。
【図５】本発明の実施の形態３に係るアンテナが可視光を透過する構造の概要図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はアンテナ断面図。
【図６】本発明に係るセンサ素子のインピーダンス周波数特性のグラフ。
【図７】本発明に係るアンテナのインピーダンス周波数特性のグラフ。
【図８】本発明に係るアンテナの微分散乱断面積算出結果のグラフ。
【図９】本発明に係るアンテナ付きガラス破壊センサの信号強度測定結果のグラフ。
【図１０】本発明に係るアンテナ付きガラス破壊センサのアンテナ長と信号強度結果のグラフ。
【図１１】従来発明に係る振動検知装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明を、特許文献１の実施例に記載の振動センサを、ガラス破壊センサに適用した場合を例にして説明する。
【００２６】
本発明の無給電センサシステムの構成を図１に示す。図１は、本発明に係るアンテナ付き無給電センサのシステム構成図である。振動検知装置９は、外部信号によるインピーダンス変化を検知するセンサ素子８とセンサ側アンテナ７からなるアンテナ付き無給電センサ４と、前記センサ素子８に質問器２と質問機側アンテナ３から送信波５を送信し、アンテナ付き無給電センサ４からの返信波６を監視する質問機１から構成される。
【００２７】
センサ素子に好適なアンテナ形状を決定する方法について説明する。図２は、本発明に係るアンテナ付き無給電センサの概要図である。図２において、アンテナ基板１２上に、センサ素子１３を中央として左右にアンテナはね１４、１５が設けられアンテナ付き無給電センサ１１を構成している。
【００２８】
まず、アンテナに搭載するセンサ素子と、アンテナ形状の異なるアンテナの各種サンプルを用意し、各々インピーダンス値を実測する。本実施の形態においては、アンテナ形状のパラメータとしてはその長手方向であるアンテナ長のみを扱うこととし、その縦幅は固定とする。図２に示すアンテナはね１４、１５について、アンテナ長を０．３λ、０．４λ、０．５λ、０．６λ、０．７λ、０．８λ、０．９λ、１．０λ、１．１λとして各々につき作製する。ここで、λは通信に用いる電磁波の波長であり、本実施の形態で２．４５ＧＨｚの周波数帯を用いるとすると、Ｌｅ＝λ＝（３０×１０７）ｍ／（２．４５×１０９）Ｈｚ＝０．１２２ｍより、λ＝１２．２ｃｍである。アンテナ基板１２は１００ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍのアクリル、アンテナはね１４、１５には（前記アンテナ長×１／２−２ｍｍ）×５ｍｍ×厚さ０．０７５ｍｍの銅箔を用いる。また、ダイポールアンテナの各アンテナはね１４、１５の間は２ｍｍとする。前記各アンテナのインピーダンスを、ネットワークアナライザにより測定する。また、前記アンテナ基板に搭載するセンサ素子のインピーダンスも同様に測定する。
【００２９】
次に、アンテナ形状の差による効果を確認するために、図３に示すアンテナ付きガラス破壊センサを作製して信号強度を測定する。図３は、本発明に係るアンテナ付きガラス破壊センサの信号強度測定構成図である。アンテナ基板２２はアクリル板であり、アンテナはね２４、２５はそれぞれのアンテナ長に合わせて（アンテナ長×１／２−２ｍｍ）×５ｍｍ×厚さ０．０７５ｍｍの銅箔、その間隔は２ｍｍである。センサ素子２３とアンテナはね２４、２５は、ワイヤーボンドにて電気的に接続されている。アンテナ付きガラス破壊センサ２１を圧電アクチュエータ２６（ＡＳＢ１７０Ｃ８０１ＮＰＯ：ＮＥＣトーキン製）にのせ、圧電アクチュエータ２６による擬似ガラス破壊振動を、本センサにおける検出対象周波数である７０ｋＨｚの信号をデジタルファンクションジェネレータ（ＤＳ１９０６：ＮＦ回路設計ブロック製）より出力して、パワーアンプ（Ｔｙｐｅ２７１８：ブリューエルケアー製）で増幅して印加する。シグナルジェネレータ（ＭＧ３６９１Ｂ：アンリツ製）からの信号を搬送波として質問機側アンテナ２７（ＭＡ５６１２Ｂ４：アンリツ製）から送信波２８を送信し、アンテナ付きガラス破壊センサ２１からの散乱波の返信波２９を搬送波質問機側アンテナ２７で受信し、スペクトルアナライザ（ＲＳＡ３３０８Ａ：テクトロ製）により、各アンテナ長に対する信号強度を測定する。
【００３０】
ガラス破壊センサのように、インピーダンス変化により生ずる散乱波の変化を信号として捉える無給電センサの場合、その散乱波の受信信号レベルは前記式（１）に示される散乱断面積、及び前記式（２）に示されるその微分により決まる。
【００３１】
アンテナ付きガラス破壊センサのセンサ素子とアンテナについて、測定したインピーダンス値を前記式（２）に代入し、微分散乱断面積の周波数特性を各アンテナ形状につき算出する。算出した値が使用周波数帯域において最大となるアンテナ形状に決定すると、センサ信号の送受信レベルが大きく、前記センサに対して好適なアンテナ形状といえる。通常は、算出した値が使用周波数帯域において最大となるようなアンテナ形状としているが、アンテナの用途により、算出した値を参考にして、適宜、最大となるアンテナ形状以外のアンテナの形状を対応させても良い。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明のアンテナを可視光を透過する基材と細線によるメッシュ構造となるように構成した場合について説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係るアンテナがメッシュ構造の概要図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）はアンテナ断面図、図４（ｃ）は拡大図である。
【００３３】
図４に示すように、アンテナ付き無給電センサ３１は、可視光を透過するフィルム基材３７と金属細線３８によるメッシュ構造からなる可視光を透過する導電性フィルム３６で、アンテナはね３４、３５を構成し、センサ素子３３と一緒にアンテナ基材３２に搭載している。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、可視光を透過する導電性フィルム３６は、可視光を透過するフィルム基材３７上に、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｗなどからなる金属細線３８をメッシュ構造にして、貼り付けるなどにより固定して、設計されたアンテナ形状に加工することにより、アンテナはね３４、３５になる。可視光を透過するアンテナ基材３２に、前記作成したアンテナはね３４、３５とセンサ素子３３を、接着等によりアンテナ基材３２の設定位置に固定して、アンテナ付き無給電センサ３１が構成される。
【００３４】
また、アンテナは、一定の間隔で同一平面上に並んだ２つの矩形、あるいは角丸矩形導体からなる板状ダイポールアンテナを構成することを特徴とする可視光を透過するアンテナであってもよい。可視光を透過するアンテナは、その用途により、その可視光を透過する値が、適宜設定されていれば良い。
【００３５】
（実施の形態３）
本発明のアンテナについて可視光を透過するように構成した場合について説明する。図５は、本発明の実施の形態３に係るアンテナが可視光を透過する構造の概要図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）はアンテナ断面図である。
【００３６】
図５に示すように、アンテナ付き無給電センサ４１は、可視光を透過する導電物質４６で、アンテナはね４４、４５を構成し、センサ素子４３と一緒にアンテナ基材４２に搭載している。図５（ｂ）に示すように、可視光を透過する導電物質４６は、具体的にＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）、ＡＺＯ（アルミニウム添加酸化亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウム添加酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素添加酸化スズ）、ＡＴＯ（アンチモン添加酸化スズ）、ＩＺＯ（亜鉛添加酸化インジウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＣｄＳｎＯ３（酸化カドミウムスズ）、Ｃｄ２ＳｎＯ４（酸化カドミウムスズ）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＣｄＯ（酸化カドミウム）などを、設計されたアンテナ形状に加工することにより、アンテナはね４４、４５になる。可視光を透過するアンテナ基材４２に、前記作製したアンテナはね４４、４５とセンサ素子４３を、接着等によりアンテナ基材４２の設定位置に固定して、アンテナ付き無給電センサ４１が構成される。
【００３７】
また、アンテナ部は、一定の間隔で同一平面上に並んだ２つの矩形、あるいは角丸矩形導体からなる板状ダイポールアンテナを構成することを特徴とする可視光を透過するアンテナであってもよい。可視光を透過するアンテナは、その用途により、その可視光を透過する値が、適宜設定されていれば良い。なお、上記で記載した可視光を透過する導電物質の化学式の日本名については、文献によって、例えば同じ物質においても、添加、ドープ、含有などと記載が異なるため一例のみ記載する。
【００３８】
本発明の実施の形態として、ガラス破壊センサに適用した場合について説明してきたが、外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を出力するセンサ素子を搭載するものであればよく、前記ガラス破壊センサに限るものではない。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例を用いて、ガラス破壊センサに適用した例により説明する。
【００４０】
サンプルアンテナ形状のパラメータとしてはその長手方向であるアンテナ長のみを扱うこととし、その縦幅は固定とする。図２に示すアンテナはね１４、１５を、アンテナ長を０．３λ、０．４λ、０．５λ、０．６λ、０．７λ、０．８λ、０．９λ、１．０λ、１．１λとして各々につき作製する。ここで、λは通信に用いる電磁波の波長であり、２．４５ＧＨｚの周波数帯を用いる本実施例においては、Ｌｅ＝λ＝（３０×１０７）ｍ／（２．４５×１０９）Ｈｚ＝０．１２２ｍより、λ＝１２．２ｃｍである。アンテナ基板１２は１００ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ２ｍｍのアクリル、アンテナはね１４、１５には（前記アンテナ長×１／２−２ｍｍ）×５ｍｍ×厚さ０．０７５ｍｍの銅箔を用いる。また、ダイポールアンテナの各アンテナはね１４、１５の間は２ｍｍとする。前記各アンテナのインピーダンスを、ネットワークアナライザ（８７５３ＥＳ：アジレント製）により測定する。また、センサ素子のインピーダンスも同様に測定する。
【００４１】
測定結果を、図６、図７に示す。図６は、本発明に係るセンサ素子のインピーダンス周波数特性のグラフである。図７は、本発明に係るアンテナのインピーダンス周波数特性のグラフである。図６、図７のインピーダンス周波数特性のグラフにおいて、周波数が２．４５ＧＨｚの中心とずれているのは、センサ素子のばらつきに起因するものである。図６に示すように、センサ素子のインピーダンス周波数特性を、センサ素子のインピーダンスを抵抗とリアクタンスに分けて表示したセンサ素子のインピーダンスは、周波数により抵抗とリアクタンスが変化していることが確認できる。図７には、アンテナ長によるインピーダンス周波数特性を、アンテナのインピーダンスを抵抗とリアクタンスに分けて表示した。アンテナのインピーダンスは、周波数による大きな変化は、見られずアンテナ長により決まっていることが確認できる。
【００４２】
上記で測定した各アンテナとセンサ素子のインピーダンスを前記式（２）に代入し、微分散乱断面積の周波数特性をアンテナ長ごとに算出した結果を図８に示す。図８は、本発明に係るアンテナの微分散乱断面積算出結果のグラフである。図８によって、一般的に用いられている従来設計であるアンテナ長０．５λの時に比較して、アンテナ長０．７λの時の微分散乱断面積を算出した値が大きくなることがわかる。これより、本実施の形態におけるガラス破壊センサに対して好適なアンテナ長は０．７λであり、従来技術の０．５λと比較して、使用周波数帯域において＋３ｄＢの受信強度向上が期待されることがわかる。
【００４３】
効果の確認を実施するために、実施の形態で説明した、図３に示すアンテナ付きガラス破壊センサを作製して、測定装置により信号強度を測定する。
【００４４】
アンテナ付きガラス破壊センサの信号強度測定の結果、得られた信号受信強度を図９、図１０に示す。図９は、本発明に係るアンテナ付きガラス破壊センサの信号強度測定結果のグラフである。図１０は、本発明に係るアンテナ付きガラス破壊センサのアンテナ長と信号強度結果のグラフである。センサ素子単体を測定した時と、センサ素子が異なっているために、周波数特性の周波数が異なっている。図９において、アンテナ長により、信号強度が大きく変わっていることが、測定結果から判断できる。これから、アンテナ長が信号強度に大きく影響を与えていることから、センサ素子とアンテナのインピーダンスを求めて、その値からアンテナの微分散乱断面積の周波数特性によりアンテナの形状を決定することによる、効果が明確に現れている。図１０は、図９におけるアンテナ長と各アンテナにおける最大信号強度について、まとめたものである。図１０において、本実施例におけるアンテナ長の好適値である０．７λ品は、従来技術の０．５λ品に対し、＋３ｄＢの受信強度向上が確認できる。また、各アンテナ長に対する受信レベルを検討すると、アンテナ長にして、０．４λ≦Ｌ≦１．０λの範囲で、受信レベル向上効果が見込まれることが分かる。
【００４５】
本発明によれば、特許文献１に記載の振動検知装置に適用されている従来のアンテナ付きセンサと比較し、アンテナ付き無給電センサとしての特性を向上させることができる。従来技術では、無給電センサに付帯するアンテナは、アンテナ単体として特性を考え、放射効率のよい半波長ダイポールが採用されている。本発明では、アンテナとセンサ素子双方のインピーダンス実測値を用いて、数式２に示される微分散乱断面積が最大値をとるアンテナ形状を採用することにより、前記センサ素子にとり好適なアンテナ形状の設計が可能となる。
【００４６】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、防犯用ガラス破壊センサに利用することができる。また、センサが外部の入力に対応した負荷インピーダンスの変化を検知する方式であれば、前記防犯センサに限らず、他のアンテナ付き無給電センサおよびそのアンテナ形状設計方法にも活用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１、５１      質問機
２、５２      質問器
３、２７、５３      質問機側アンテナ
４、１１、３１、４１      アンテナ付き無給電センサ
５、２８、５５      送信波
６、２９、５６      返信波
７  、５７    センサ側アンテナ
８、１３、２３、３３、４３      センサ素子
９、５９      振動検知装置
１２、２２、３２、４２      アンテナ基板
１４、１５、２４、２５、３４、３５、４４、４５      アンテナはね
２１      アンテナ付きガラス破壊センサ
２６      圧電アクチュエータ
３６      可視光を透過する導電性フィルム
３７      フィルム基材
３８      金属細線
４６      可視光を透過する導電物質
５４      振動センサ部
５８      振動センサ
【図１】
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【図２】
2012114526.tif 000010
【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月24日(2010.11.24)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記アンテナは、一定の間隔で同一平面上に並んだ２つの矩形、あるいは角丸矩形導体からなる板状ダイポールアンテナで、前記アンテナのアンテナ長Ｌが、０．７λであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ付き無給電センサ。