高周波センサ装置
【課題】放射パターンの制御が容易なアンテナを備えた高周波センサ装置を提供すること。
【解決手段】送信波を発生する送信部と、前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する受信部と、を備え、前記アンテナは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置を提供する。
【解決手段】送信波を発生する送信部と、前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する受信部と、を備え、前記アンテナは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波を用いた高周波センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば水洗便器などの洗浄を自動化する場合、赤外線センサなどを用いる方法がある。この場合、一定時間以上使用者が便器の前に留まっていることを検知し、その後に使用者が便器を離れたことを検知して、一定量の洗浄水を流すようにする。しかしながら、この方法では用足しの有無や小便の量にかかわらず一定の洗浄水を流すことになり無駄が生ずる場合もある。
【０００３】
便器を実際に使用していることを検知して洗浄水を流すには、ドップラー効果を利用することが考えられる。すなわち、電波や音波が移動物体に当り反射すると、反射波の周波数がドップラーシフトする。この反射波と送信波の周波数の差分周波数スペクトラムを求めることにより移動物体が検知される。さらに、この差分に相当するドップラー周波数は物体の移動速度に比例する。従って、尿や洗浄水といったボール面を流れる液流などに向けて送信波を放射することにより、使用状態に応じて適切に洗浄水を供給できる。
【０００４】
送信波として電波を用いる場合、センサを構成するアンテナの放射方向を液流に向けて精度よく制御することが重要である。すなわち、液流以外の移動物体を検知して洗浄水を流すことなどを防止することが好ましい。
【０００５】
本発明者らは、マイクロ波を利用したドップラーセンサを搭載した便器洗浄装置を開示した（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３７４０６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、放射パターンの制御が容易なアンテナを備えた高周波センサ装置を提供する。すなわち、給電素子の回りに併設する全ての無給電素子に接続する伝送線路をそのスイッチの先の分岐路まで含めて、アンテナの励振方向に対していずれも平行に配置することが可能となり、対称性にすぐれたアンテナを備えた高周波センサ装置を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、送信波を発生する送信部と、前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する受信部と、を備え、前記アンテナは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、送信波を発生する送信部と、前記送信波を放射するアンテナと、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する受信部と、を備え、前記送信するアンテナと前記受信するアンテナの少なくともいずれかは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、放射パターンの制御が容易なアンテナを備えた高周波センサ装置が提供される。すなわち、無給電素子に接続された伝送線を分岐させてスイッチで分岐路に分岐させることによりインダクタンスを可変としたアンテナの対称性を良好にした高周波センサ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる高周波センサ２０を説明するための模式図であり、同図（ａ）及び（ｂ）はそのブロック図、同図（ｃ）は水平放射パターンにおける等ゲイン線、同図（ｄ）は放射パターンを表す模式図である。
図１（ａ）に表した具体例の場合、送信部１２に接続されたアンテナ１０からは、例えば、１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する送信波Ｔ１が放射される。移動物体からの反射波Ｔ２は、アンテナ１０を経由して受信部１４に入力される。アンテナ１０は、図１（ａ）に表したように送信側と受信側とを共通としてもよく、または、図１（ｂ）に表したように、送信部１２にはアンテナ１０ａを接続し、受信部１４にはアンテナ１０ｂを接続してもよい。
【００１１】
送信波の一部と受信波とは、差分検出部１６にそれぞれ入力されその差分のドップラー周波数近傍の出力信号が出力される。すなわち、ドップラー周波数ΔＦ（Ｈｚ）は、下記の式（１）により表すことができる。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ 式（１）
但し、Ｆｓ：送信周波数（Ｈｚ）
Ｆｂ：反射周波数（Ｈｚ）
ｖ：物体の移動速度（ｍ／ｓ）
ｃ：光速（＝３００×１０６ｍ／ｓ）
高周波センサ２０を液流に向けると、式（１）で表されるように、その流速ｖに比例した周波数ΔＦを含む出力信号を得ることができる。出力信号は周波数スペクトラムを有し、スペクトラムのピークに対応するピーク周波数と液流の流速ｖとの間には相関関係がある。従って、ドップラー周波数ΔＦを測定することにより流速ｖを求めることができる。なお、日本においては、人体を検知する目的には１０．５２５ＧＨｚまたは２４．１５ＧＨｚの周波数が使用できる。
【００１２】
本発明の具体例にかかる高周波センサ２０を構成するアンテナ１０からの水平放射パターンは、例えば、図１（ｃ）のようになる。アンテナの給電点を通るＺ軸と直交するＸＹ面内において、アンテナ１０のゲイン（利得）の最大点をＱとする。図１（ｃ）においては、ゲインが最大値から３ｄＢ低下する領域を実線で表し、１０ｄＢ低下する領域を破線で表している。Ｙ軸はアンテナ１０の給電点を通り励振方向と平行であるが、３ｄＢゲイン低下領域をＹ軸に関して走査すべき一方の側（図では左側）に位置制御すると、液流を正確に検知することができる。図１（ｄ）は、アンテナの水平放射パターンである。アンテナに関しては、後に詳細に説明する。
【００１３】
図２は、本発明の具体例にかかる高周波センサ２０を備えた小便器の構成を例示する模式図である。
小便器２２の内部には、高周波センサ２０と、機能部２４が収められている。小便器２２の上方には、小便器２２のボール部内空間を洗浄するための水を供給する給水部３０及び洗浄水吐出口３２が設けられている。ボール部内空間の下方には排水口３４が設けられている。
【００１４】
図３は、機能部２４の構成を例示するブロック図である。
差分検出部１６の出力信号はアンプ４０により増幅され、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算部４２に入力される。FFT演算部４２により、差分検出部１６の出力信号の周波数スペクトラムをリアルタイムで得ることができる。FFT演算部４２の出力は、流量演算部４４に入力され、周波数スペクトラムから流量に換算されることもできる。
【００１５】
コントローラ４６は、流量演算部４４で演算された流量などをもとに、他の装置を作動させる。洗浄水供給バルブ３６はコントローラ４６の指示により開閉する。電解水生成部６０は、コントローラ４６により、例えば、１日に１回電解水を流すことにより排水管における尿石形成を防止する。外部インタフェース５２は、尿量などの情報を外部に伝送する。
【００１６】
以下、高周波センサ２０の構成要素であるアンテナ１０について詳細に説明する。
【００１７】
図４は、本発明の高周波センサ２０を構成するアンテナ１０にかかる第１具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式斜視図である。
本具体例において、パッチ電極を有する給電素子６０の励振方向に対して横方向に、パッチ電極を有する無給電素子６２が配置されている。このアンテナ１０は、給電素子６０及び無給電素子６２がそれぞれ平面パターンを有するパッチアンテナに属する。アンテナ１０の主面はＸＹ座標で表され、水平面内においてＸ軸からの角度をφで表す。また、この主面と垂直な方向をＺ軸とし、垂直面において、Ｚ軸からの角度をθで表す。Ｙ軸は、励振方向に対して平行であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、φ及びθに関するこれらの定義は、本願明細書においてすべて同一とする。
【００１８】
給電素子６０の中心を通り、Ｙ軸の負方向における位置Ｐが送信波の励振部と接続される給電点とされる。給電素子６０は矩形であり励振方向の一辺の長さＤは約λｇ／２（但しλｇは波長）とする。また、無給電素子６２の中心線上で、励振方向に平行かつＹ軸正方向には伝送線路６４が設けられており、その終端は導通孔６６を介して接地６８へ接続されている。すなわち、伝送線路６４は終端短絡とされている。
【００１９】
図５は、無給電素子６２をより詳細に表し、同図（ａ）はその模式平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡＡ’に沿った模式断面図である。
無給電素子６２と給電素子６０との形状は伝送線路６４以外の領域においてほぼ等しい。この具体例の場合、給電点Ｐの横方向、かつＹ軸負方向の位置が整合点Ｐ’となる。伝送線路６４の終端から０．３ｍｍの位置にφ０．３ｍｍの導通孔６６が設けられており、また伝送線路６４の長さをＬとする。
【００２０】
このアンテナは、例えば、誘電体の両面を銅板で挟んだガラスエポキシ基板などを用いて形成できる。図５（ｂ）においては、比誘電率（εｒ）が３．５、ｔａｎδが０．００４、誘電体厚みが０．７５ｍｍの場合を表した。このような基板により構成される伝送線路、すなわちマイクロストリップラインの波長及び特性インピーダンスはεｒ、誘電体厚み、マイクロストリップラインの導体幅及び厚みの関数となる。
【００２１】
図６は、伝送線路６４の長さＬを変化させた場合、無給電素子６２の整合点Ｐ’における振幅（Magnitude：ｄB）, 位相（度）及び無給電素子６２のアンテナゲイン（アンテナ利得：ｄＢ）のシミュレーション結果を表すグラフ図である。
Ｌが伝送線路の４分の１波長である４．８ｍｍ近傍において、整合点Ｐ’における振幅 が最小となり、位相がプラスからマイナスに急激に変化する。アンテナゲインは約６ｄＢと最大となっている。また、位相はLが約８．１ｍｍにおいてマイナスからプラスへと転じる。これよりLが大きい８．３ｍｍ近傍においてアンテナゲインはマイナス１０ｄBとなり最低となる。なお、位相がプラスである場合は無給電素子６２は導波器として作用し、マイナスである場合は反射器として作用する。
【００２２】
図７は、アンテナ整合点Ｐ’において高周波回路パラメータであるSパラメータのうち、反射係数であるＳ１１をシミュレーションで求めた結果を表し、同図（ａ）はＳ１１の振幅（Ｍａｇ．；ｄＢ）、同図（ｂ）はＳ１１の位相（ｄｅｇ）の周波数特性をそれぞれ表す。
周波数１１．０５ＧＨｚにおいて、伝送線路長が４．７ｍｍの場合に位相は０度となり、３．７７ｍｍの場合に位相は１１０度、５．３２ｍｍの場合に位相はマイナス１１０度となる。
【００２３】
図８は、整合点Ｐ’の位相が０乃至１４０度である無給電素子６６を、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ（ｍｍ）に配置したゲイン（ｄＢ）と、最大放射強度が得られる放射角度θ（度）との関係を表すグラフ図である。
例えば、整合点Ｐ’の位相が１１０度の場合、素子間スペースＳが２．２ｍｍにおいて全体アンテナゲインが最大である７．１５ｄＢとなることを示している。このとき、角度θはほぼ２７度となる。
【００２４】
図９は、Ｈ面（φが０−１８０°である垂直断面）におけるアンテナゲインのθ依存性を、それぞれの整合点Ｐ’の位相に対して求めたシミュレーション結果を表すグラフ図である。
放射パターンは、メインビームと、これよりゲインの小さいサイドローブ（不要電波）とを含む。ここで、メインビームのゲインのピークより３ｄＢ低下した角度領域を半値角と呼ぶことにする。液流を精度よく検知するためには、メインビームのゲインが高く、メインビームとサイドローブとのゲイン差が大きく、かつ３ｄＢ利得低下する半値角範囲が０度よりも走査方向側に局在することが好ましい。
【００２５】
すなわち、アンテナのゲインが最大ゲインから３ｄＢ以内となる半値角範囲が、パッチ電極を含む平面に対して垂直であり給電素子と交差する垂直面により区切られる２つの空間のいずれか一方のみに局在するように無給電素子が配置されていることが特徴とされる。
【００２６】
整合点位相Ｐ’が大きくなるに従い、ゲインは増加するが、半値角が０度を越えるようになる。従って、整合点位相は１２０度以下、９０度以上が好ましい。例えば、整合点位相が１１０度の場合、アンテナゲインは約マイナス１９ｄＢ，半値角範囲はマイナス６５乃至マイナス５度、メインビームとサイドローブとのゲイン差が１１ｄＢとなり、高周波センサとしての機能を備えることが可能となる。
【００２７】
図１０は、位相を０乃至１４０度と変化させ、素子間スペースＳを１乃至５ｍｍと変化させた場合の水平放射パターン（ＸＹ面）を表している。整合点Ｐ’のそれぞれの位相に対してアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ、最大放射強度となる放射角度θが図１０の右端の１列の例示するように得られる。３ｄＢ利得低下領域が、給電点Ｐを含む水平面（ＸＹ面）内の軸に関して、走査したい一方の側（図１０においては左側とする）に位置制御される様に、素子間スペースＳ，整合点Ｐ’位相を選択決定することができる。この結果、検知したい液流の領域に応じて高周波センサを動作させることが可能となる。
【００２８】
図１１は、第１具体例において、整合点Ｐ’の位相が９０乃至１３０度である無給電素子６２を、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ（ｍｍ）で配置したゲイン（ｄＢ）と、最大放射強度が得られる放射角度θ（度）との関係を表すグラフ図である。
【００２９】
この変形例のアンテナ１０は、例えば、アルミナのようなセラミック材料を用いることにより形成できる。この場合、比誘電率を９．５、ｔａｎδを０．００１、厚みを１ｍｍとしてシミュレーションを行っている。Ｌが４．４ｍｍの場合、アンテナゲインは５．５ｄＢと最大となり、このとき最大放射強度が得られる角度は３０度である。
【００３０】
図１２は、この具体例において、Ｈ面におけるアンテナゲイン（ｄＢ）のθ（度）依存性を、それぞれの整合点Ｐ’の位相に対して求めたシミュレーション結果を表すグラフ図である。
整合点位相Ｐ’が大きくなるに従い、ゲインは増加するが、半値角が０度を越えるようになる。従って、整合点位相は１２０度以下、９０度以上が好ましい。例えば、整合点位相が１２０度の場合、アンテナゲインは約マイナス２１ｄＢ，半値角範囲はマイナス６２乃至マイナス２度、メインビームとサイドローブとのゲイン差が１１ｄＢとなり、高周波センサとしての機能を満たす。
【００３１】
図１３は、アンテナ１０の第２具体例の模式平面図である。なお、以下のアンテナの具体例において図４と同様の構成要素には同一番号、同一記号を伏して詳細な説明を省略する。
第２具体例においては、無給電素子６２は励振方向に沿って給電素子６０と隣り合って配置されている。このアンテナ１０は、図５（ｂ）と同様の材料を用いて形成することができる。終端短絡の伝送線路は、励振方向と平行な部分を有している。
図１４は、整合点Ｐ’の位相が６０乃至１１０度である無給電素子６６を、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ（ｍｍ）に配置したゲイン（ｄＢ）と、最大放射強度が得られる放射角度θ（度）との関係を表すグラフ図である。
素子間スペースＳが１．０ｍｍの場合、アンテナゲインが６．９２ｄＢと最大となり、最大放射角度が約４２度となる。
【００３２】
図１５は、Ｅ面（φが９０−２７０°である断面）におけるアンテナゲインのθ依存性を、それぞれの整合点Ｐ’の位相に対して求めたシミュレーション結果を表すグラフ図である。
整合点位相Ｐ’が大きくなるに従い、ゲインは増加するが、半値角が０度を越えるようになる。従って、整合点位相は１１０度以下、９０度以上が好ましい。例えば、整合点位相が１１０度の場合、アンテナゲインはほぼマイナス１９ｄＢ，半値角範囲はプラス２乃至プラス８０度、メインビームとサイドローブとのゲイン差が１０ｄＢとなり、高周波センサとしての機能を備えることが可能となる。
【００３３】
図１６は、整合点の位相を０乃至１５０度と変化させ、素子間スペースＳを変化させた場合の水平放射パターンを表す。
それぞれの位相においてアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳと、最大放射強度が得られる放射角度θが本図の右端のように得られる。３ｄＢ利得低下領域が、給電点Ｐを含む水平面のＸ軸に関して、走査したい一方の側（図１６においては上側とする）に位置制御される様に、素子間スペースＳ，整合点Ｐ’位相を選択決定することができる。この結果、検知したい液流の領域に応じて高周波センサを動作させることが可能となる。
【００３４】
図１７は、アンテナ１０の第３具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式斜視図である。
本具体例においては、給電素子６０と隣り合い励振方向に対して横方向の位置に無給電素子６２及び６３が配置されている。かつ、無給電素子６２の終端短絡伝送線路６４の電気長はλｇ／４より短いので整合点の位相はプラス、無給電素子６３の終端短絡伝送線路６５の電気長はλｇ／４より長いので整合点の位相はマイナスである。
【００３５】
図１８は、無給電素子６２における整合点位相を１１０度に固定し、無給電素子６３の位相をマイナス１８０度から０度と変化した場合、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳとゲイン、最大放射強度が得られる放射角度θとの関係を表すグラフ図である。素子間スペースが３．４ｍｍの場合、アンテナゲインは７．５ｄＢの最大値となる。また、このとき最大放射強度となる角度は３９度である。
【００３６】
図１９は、本具体例において無給電素子６２を１１０度、無給電素子６３の位相を０度、マイナス９０度、マイナス１８０度とした場合のＨ面におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
０度とマイナス９０度において、メインビームの放射パターンに大きな変化を生じていない。マイナス９０度からマイナス１８０に変化すると、メインビームのピーク位置がサイドローブに少し接近し、サイドローブゲインを約３ｄＢ抑圧できる。
【００３７】
図２０は、無給電素子６２の位相を１１０度と固定し、無給電素子の位相をマイナス１８０乃至０度と変化させ、かつ素子間スペースＳを変化させた場合の水平放射パターンを表す。アンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ、最大放射強度となる角度θが本図右端のように得られる。本図において、３ｄＢ利得低下領域が一方の側（左側）に制御され、液流が走査したい側で検知できる。
【００３８】
図２１は、無給電素子６２の位相を８０乃至１３０度と変化させ、無給電素子６３の位相を０度またはマイナス１８０度とした場合の、Ｈ面におけるゲインのθ依存性である。無給電素子６３の位相は、マイナス１８０度のほうがサイドローブを４乃至６ｄＢ抑圧できるので好ましい。また無給電素子６２の位相を１２０度以下とすると半値角を０度よりも走査方向側とできる。
【００３９】
図２２は、図２１のように位相を変化させた場合の水平放射パターンである。アンテナゲインが最大となる素子間スペースＳと、最大放射強度となる放射角度θが本図右端の様に得られ、３ｄＢ利得低下領域を一方の側（左側）に制御し液流を走査したい側で検知できることを表している、
図２３は、無給電素子６２の位相を０度とし、無給電素子６３の位相をマイナス１８０度とした場合のＨ面における電波ビームのゲインのθ依存性を表す。メインビームとサイドローブとのゲイン差が約４ｄＢと小さいが、半値角を０度より離して走査方向側とするのが容易である。
【００４０】
図２４は、無給電素子６２の位相を１４０、１５０、１６０度とし、無給電素子６３の位相を０度とした場合のＨ面におけるゲインのθ依存性を表す。無給電素子６２の位相を１４０及び１５０度とすることにより、３ｄＢ利得低下領域を一方の側（左側）に制御し液流を走査したい側で検知できる。この場合、サイドローブとメインビームが連続し広がった放射パターンとなる。
【００４１】
図２５は、図１７に例示された第３具体例の第１変形例であり、同図（ａ）は伝送線路６４の特性インピーダンスが８０オームであり、かつ無給電素子６２の位相は１１０度（伝送線路の長さＬは３．８ｍｍ）、無給電素子６３の位相はマイナス１１０度（伝送線路の長さＬは５．３ｍｍ）であるアンテナ１０の模式平面図、同図（ｂ）はゲインのθ依存性を表す。
また、図２６は、第３具体例の第２変形例であり、同図（ａ）は伝送線路６４の特性インピーダンスが５０オームであり、かつ無給電素子６２の位相は１１０度、６３の位相はマイナス１１０度であるアンテナ１０の模式平面図、同図（ｂ）はゲインのθ依存性を表す。メインビームのゲインは共にマイナス１９ｄＢ，ゲインが最大となる角度θは共にマイナス３５度である。第２変形例の方がサイドローブを約１ｄＢ抑圧できている。
【００４２】
図２７は、第３具体例の第３変形例である。特性インピーダンスを８０オームとし、無給電素子の励振方向と直交する一方の辺と整合点Ｐ’との距離２．３ｍｍと等しい切り込みを他方の辺に設け、伝送線路６４を長くする。図２７（ｂ）に例示されるゲインのθ依存性は図２０に例示された第１変形例とほぼ同様となる。
【００４３】
図２８は、アンテナ１０の第４具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）はゲインのφ依存性である。第３具体例において無給電素子６２及び６３における伝送線路６４は、Ｘ軸に関して給電素子６０の給電点Ｐとは反対側に設けられている。本第４具体例において、伝送線路６４はＸ軸に関して給電点Ｐと同一側に配置される。図２８（ｂ）において、太線で著す本第４具体例と細線で表す第３具体例とのゲインのφ依存性における相違は小さい。
【００４４】
次に、終端解放伝送線路を用いた場合について説明する。
【００４５】
図２９は、アンテナ１０の第５具体例であり、伝送線路７４の終端を開放としたアンテナ１０の模式平面図である。終端開放の伝送線路は電気長がλｇ／２で位相が０度である。本図において、無給電素子７２における伝送線路７４の電気長をλｇ／２より短く、無給電素子７３における伝送線路７４の電気長をλｇ／２より長く設定する。無給電素子７２，７３及び給電素子６０の励振方向に沿う長さＤをλｇ／２とする。
【００４６】
図３０は、無給電素子７２，７３を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）はＢＢ’に沿った模式断面図である。深さが０．７４ｍｍである導通孔７７の先端は接地６８とは接続されずに開放（オープン）とする。なお、アンテナ１０を構成する基板は第１具体例と同様とできるので説明を省略する。
【００４７】
図３１は、終端開放の伝送線路の長さＬＯを変化させた場合、無給電素子７２及び７３の整合点Ｐ’における振幅（ｄＢ）、位相（度）、無給電素子のアンテナゲイン（ｄＢ）をシミュレーションにより求めたグラフ図である。ＬＯが７．６ｍｍにおいて位相が０度となり、破線で表すアンテナゲインはＬＯが２．４乃至４．３ｍｍの範囲でマイナスとなり、３．４ｍｍ近傍において最小値となる。
【００４８】
図３２は、整合点Ｐ’における反射係数Ｓ１１のシミュレーション結果を表し、同図（ａ）はＳ１１振幅、同図（ｂ）は位相の周波数特性を表す。１１．０５ＧＨｚにおいて、終端開放の伝送線路長が７．５５ｍｍで位相は０度となり、６．６４ｍｍで位相が１１０度、８．１４ｍｍで位相がマイナス１１０度となる。
【００４９】
図３３は、最大放射強度が得られる放射角度θにおけるゲインの角度φ依存性を表すグラフ図である。無給電素子に接続される伝送線路が終端短絡（ショート）である場合を細線で、終端開放（オープン）である場合を太線でそれぞれ表す。細線で表す終端短絡伝送線路のほうが角度φに対して対称とできる。
【００５０】
図３４は、終端短絡または終端開放の伝送線路を有する無給電素子を、給電素子と隣り合うように励振方向に対して横方向に配置したアンテナ１０の水平放射パターンを表す図である。
【００５１】
図３５は、位相が１１０度及びマイナス１１０度となる終端短絡及び終端開放伝送線路の構成を表す模式平面図である。
また、図３６は、図３５に表したそれぞれの伝送線路を備えた無給電素子のＥ面におけるゲインのθ依存性を表す。終端短絡且つ位相マイナス１１０度の伝送線路を有する無給電素子が一番高いゲインを有する。終端開放かつ位相１１０度の伝送線路を有する無給電素子のゲインが最も低い。
【００５２】
また図３３に例示されるように終端開放伝送線路を用いるとφが２４０乃至３３０度の間の範囲でゲインが充分には低下しない。また、図３４に例示されるように、終端開放伝送線路を用いると放射パターンがこの角度（φ）近傍で曲がり（すなわち膨らみ）を生じている。この曲がりが生じると、３ｄＢ利得低下領域の制御が十分にできない場合がある。しかし、この曲がりは給電素子と無給電素子との励振方向に沿う相対位置をずらすことにより改善できる。
【００５３】
図３７は、アンテナ１０の第６具体例の模式平面図である。終端開放伝送線路７４を有する無給電素子７２及び７３は、給電素子６０に対して励振方向かつ給電点とは反対方向に距離Ｇだけずらして配置されている。この場合は、無給電素子７２と７３とを同一にＧだけずらしているが、同一でなくとも良い。図３８に例示されるゲインの角度φ依存性は、図３３の終端短絡伝送線路と同様にゲインを減衰させることができる。
【００５４】
図３９は、水平放射パターンの回転を説明するための模式図である。図３９（ａ）に表した具体例の場合、終端開放伝送線路を有する無給電素子７４は、給電素子６０に対してずらして配置されておらず、両者の中心をむすぶ直線は、励振方向に対して垂直とされている。その場合の水平放射パターンを見ると、最大ゲインはθ＝３０度、φ＝２１０度である。つまり、φ＝１８０度の方向からみて３０度も回転している。
【００５５】
これに対して、図３９（ｂ）に表した具体例の場合、終端開放伝送線路を有する無給電素子７４は、給電素子６０に対してずらして配置されている。すなわち、無給電素子７４は、その伝送線路が接続されている方向に向かってずらされている。このようにすると、放射パターンのφ方向の回転を抑制できる。具体的には、図３９（ｂ）に表した具体例の場合、最大ゲインはθ＝２７度、φ＝１８０度であり、図３９（ａ）において見られた水平放射パターンの回転が抑制されている。この場合、無給電素子７４をずらし量は、λｇ／４以内に抑えることが望ましい。
【００５６】
一方、水平放射パターンの回転を抑制するもうひとつの方法として、伝送線路を短絡する方法を挙げることができる。
図３９（ｃ）は、無給電素子７４を給電素子６０に対してずらすことなく、その伝送線路の終端を接地した具体例を表す。その結果、放射パターンの最大ゲインはθ＝３６度、φ＝１８６度となり、図３９（ａ）に表した具体例（φ＝２１０度）と比べて、φ＝１８０度の方向に２４度も戻ったことが分かる。
【００５７】
図４０は、アンテナ１０の第７具体例の模式平面図であり、同図（ａ）は給電点Ｐと同方向に２個の終端開放伝送線路７４が延在する場合、同図（ｂ）は互いに反対方向に延在する場合を表す模式平面図である。また、図４０（ｃ）は、ゲインの角度φ依存性を表すグラフ図であり、実線は図４０（ａ）、破線は同図（ｂ）であり、共にφ依存性を変化させることができている。これは、放射パターンの回転を制御できることを表している。
【００５８】
図４１は、第８具体例を表す模式平面図である。励振方向に沿って、給電素子６０をはさんで対称位置に無給電素子６２及び６３が配置されている。本具体例においては、無給電素子６２及び６３に、終端短絡伝送線路６４が設けられている。
【００５９】
図４２は、一方の無給電素子６２の位相を１１０度に固定し、他方の無給電素子６３の位相を０乃至マイナス１８０度と変化させた場合におけるアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ、及び最大放射強度となる角度θを表すグラフ図である。
素子間スペースＳが１．３ｍｍの時アンテナゲインが最大となり、最大放射強度となる角度θは６３度となることが分かる。
【００６０】
図４３は、一方の無給電素子６２の位相を１１０度とし、他方の無給電素子６３の位相を０、マイナス９０、マイナス１８０度とした場合のＥ面におけるゲインのθ依存性である。
図４４は、素子間スペースＳを変化させた場合の水平放射パターンを表す。
無給電素子６３の位相を０からマイナス１８０度まで変化させるにしたがって、サイドローブが低下することが分かる。ただし、メインローブの半値幅はやや拡がる傾向にあり、無給電素子６３の位相がマイナス９０度付近においてもっとも良好な特性が得られているといえる。
【００６１】
次に、伝送線路に高周波スイッチを接続することにより、放射パターンを切り替える具体例について説明する。
図４５は、第９具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式底面図である。
本具体例においては、終端短絡伝送線路６４と接地６８との間に高周波スイッチ１００を設けることにより電波ビームの放射パターンを切り替えることができる。伝送線路６４は、導通孔６６を介して高周波スイッチ１００に接続される。高周波スイッチ１００は、例えば、ＧａＡｓからなるダイオードまたはＦＥＴとする。本図はＦＥＴを用いた具体例を表し、ゲート電極を伝送線路６４から分離できるのでＦＥＴ電源回路が容易になる。ゲート電極は基板裏面の引き出し電極１０２に接続され、供給電圧によりオン−オフを制御を行う。
【００６２】
図４６及び図４７は、無給電素子から伝送線路への接続構造の２つの具体例を表す。
すなわち、図４６に表した具体例においては、無給電素子６２に終端短絡伝送線路６４の一方の端部が接続されており、他方の端部が導通孔６６へと接続される。この場合には、伝送線路６４はマイクロストリップラインとなる。一方、図４７に表した具体例においては、無給電素子６２のパターン内部に導通孔６６が設けられ、基板の裏面において伝送線路６４に接続される。この場合には、伝送線路６４は厳密にはマイクロストリップラインではないが、その形状パラメータによってはマイクロストリップラインに近似して取り扱うことができる場合もある。
図４８は、高周波スイッチ１００の位置精度を改善する構造を例示する模式図であり、同図（ａ）は基板の裏面側を表し、同図（ｂ）は高周波スイッチのインダクタンス成分を説明するための概念図である。
アンテナ１０の励振周波数は高いので、高周波スイッチ１００の位置決めには高精度が必要であり、このためにはマーカ１０４などを設けると良い。また、高周波スイッチ１００は、寄生インダクタンスＬ２，Ｌ３を有し、その切替状態により寄生インダクタンスが変化する。
【００６３】
図４９は、高周波スイッチ１００のオン−オフに伴うインダクタンスの変化を説明する模式図である。
ここで、Ｌ１は伝送線路のインダクタンスを表す。また、図４９において、ＣＡＳＥ１とＣＡＳＥ１'は、それぞれ高周波スイッチ１００がオフ状態とオン状態の寄生インダクタンスを表す。またここでは、高周波スイッチ１００がオン状態においても接地されない。このように、高周波スイッチ１００のオン−オフにより寄生容量が変化する。このような場合、例えば、ＣＡＳＥ１（Ｌ１＋Ｌ２）の状態においてアンテナ特性が最適となるように設計することができる。また、これとは逆に、ＣＡＳＥ２（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）の状態においてアンテナ特性が最適となるように設計してもよい。
【００６４】
また、高周波スイッチ１００がオン状態において接地される場合（ＣＡＳＥ３’とＣＡＳＥ４）にも同様に、高周波スイッチ１００がオフ状態（ＣＡＳＥ３）においてアンテナ特性が最適となるように設計してもよく、または、高周波スイッチ１００がオン状態（ＣＡＳＥ４）においてアンテナ特性が最適となるように設計してもよい。
【００６５】
これらいずれの場合も、高周波スイッチ１００のオン−オフの切替に伴って寄生インダクタンスが変化するので、アンテナ特性を切り替えることができる。
図５０は、図４５に例示したアンテナ１０のＨ面における電波ビームのゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
高周波スイッチ１００がオン状態においては、マイナス３０度付近をピークとしたメインローブと、プラス５０度付近をピークとしたサイドローブが表れるが、高周波スイッチ１００がオフ状態に遷移すると、０度付近をピークとした単峰性のアンテナ特性が得られる。このように、高周波スイッチ１００を切り替えることにより、アンテナ特性を変化させることができる。
【００６６】
図５１は、第１０具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式断面図である。
本具体例においては、伝送線路６４をＲにおいて分岐し、一方は導通孔６７、高周波スイッチ１００ａ（または１００ｂ）を介し接地６８と接続し、他方は導通孔６６を介して接地６８へ直接接続する。
【００６７】
図５２は、図５１のアンテナの回路構成を表す図であり、整合点Ｐ’の位相を１１０度とする時は高周波スイッチ１００ａ（または１００ｂ）をオンとし、マイナス９０度とする時は高周波スイッチをオフとすればよいことを表す。従って、高周波スイッチ１００ａ（または１００ｂ）のオン−オフを切り替えることにより接地への接続経路を切り替えて、アンテナ特性を変化させることができる。
図５３は、図５１のアンテナのＨ面におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。 同図において、例えば（１１０、−９０）とは、無給電素子６２の整合点Ｐ’における位相が１１０度で、無給電素子６３の整合点Ｐ’における位相がマイナス９０度であることを表す。すなわち、この時、高周波スイッチ１００ａはオン状態で、高周波スイッチ１００ｂはオフ状態である。
【００６８】
図５３から、高周波スイッチ１００ａ、１００ｂがいずれもオン状態（１１０、１１０）またはオフ状態（−９０、−９０）においては、放射パターンは０度を中心として左右対称であるが、高周波スイッチ１００ａ、１００ｂの一方をオン状態、他方をオフ状態として切り替えると、放射パターンは０度を中心として反転することが分かる。すなわち、（１１０、−９０）と（−９０、１１０）とは、放射パターンの角度分布が反転している。従って、高周波スイッチ１００ａ、１００ｂを切り替えることにより、例えば、（１１０、１１０）あるいは（−９０、−９０）のように幅広い放射パターンを得たり、あるいは（１１０、−９０）や（−９０、１１０）のように局在的な放射パターンを選択することが可能となる。
図５４は、第１０具体例の第１変形例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式底面図、同図（ｃ）はＨ面におけるゲインのθ依存性である。
導通孔６６は、無給電素子６２及び６３のパターン領域内に設けられ、基板の裏面において伝送線路６４が設けられる。伝送線路６４と高周波スイッチ１００との接続点近傍には終端短絡の伝送線路が分岐されており、高周波スイッチ１００のオン−オフ切り替えにより伝送線路長を変化させ、図５４（ｃ）のようにゲインのθ依存性を制御できる。なお、図５４（ｃ）は、無給電素子６２、６３の位相がそれぞれ１１０度、マイナス９０度の状態を表す。図５３に表した（１１０、−９０）の具体例と同様に、角度θのマイナス側にメインローブ、プラス側にサイドローブが表れていることが分かる。
【００６９】
図５５は、第１０具体例の第２変形例を表し、同図（ａ）はその模式平面図、同図(ｂ)はその底面拡大図である。無給電素子６２及び６３の裏面において、伝送線路６４は導通孔６６を介して高周波スイッチ１００へ接続される。この接続点からは終端短絡の伝送線路が分岐されており、高周波スイッチ１００のオン−オフにより伝送線路長を変化させる。
図５６は、第１０具体例の第１及び第２変形例の回路構成を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）に表した具体例の場合には、高周波スイッチ１００がオンであると無給電素子は導波器となり、オフであると反射器となるようにインダクタンスが変化する。一方、同図（ｂ）に表した具体例の場合には、高周波スイッチ１００がオフの時に無給電素子は導波器となり、オンの時は反射器となるようにインダクタンスが変化する。
【００７０】
図５７は、第１１具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）はゲインのθ依存性である。伝送線路６４は分岐されており、一方は高周波スイッチを介して接地され、他方は直接接地される。この結果、無給電素子６２、６３における位相の組み合わせは、（１１０度、−１８０度）、（−１８０度、１１０度）、（−１８０度、-１８０度）、及び（１１０度、１１０度）の４通りとなる。
図５７（ｂ）はこれらの組み合わせに対応する放射パターンをそれぞれに表すグラフ図である。例えば、（１１０度、１１０度）及び（−１８０度、-１８０度）においてはθ＝０°においてゲインが最大となる左右対称の放射パターンが得られる。また、（１１０度、−１８０度）と（−１８０度、１１０度）とは、それぞれ左右非対称で０度を中心に反転した放射パターンとなる。
【００７１】
図５８は、第１２具体例を表し、同図（ａ）はその模式平面図、同図（ｂ）はその模式底面図である。
伝送線路６４の終端が導通孔６６を介して接地６８に短絡され、伝送線路６４の中間に分岐点が設けられ導通孔６７を介して高周波スイッチ１００と接続されている。無給電素子６２と６３は、給電素子６０をはさんで励振方向に対して横方向に配置されている。また、無給電素子１６２と１６３は、給電素子６０をはさんで励振方向に配置されている。
【００７２】
このようにすると、伝送線路からスイッチ１００を介して分岐した線路もすべて励振方向に対して平行に配置することができる。線路が励振方向に対して垂直になる場合には、それらの線路を給電素子６０を中心として対称に形成することが望ましいが、スイッチ１００の接続端子の形状に制限があるため、これが難しい場合が多い。これに対して、本具体例においては、スイッチ１００において分岐した部分も含めて、全ての無給電素子の伝送線路を励振方向に対して平行に形成することができるので、対称性に優れたアンテナを実現できる。
【００７３】
図５９は、高周波スイッチ１００ａ，１００ｂ、１００ｃ、１００ｄをそれぞれにオン−オフした場合におけるゲインのθ依存性を表し、それぞれ左側はＨ面、右側はＥ面である。
これらいずれも、高周波スイッチをオンにした時の無給電素子の位相は１１０度であり、一方、高周波スイッチをオフにした時の無給電素子の位相はマイナス１８０度（図５９（ａ））、マイナス９０度（図５９（ｂ））、または０度（図５９（ｃ））とされている。サイドローブを抑制する観点からは、高周波スイッチをオフにした時に無給電素子の位相がマイナス１８０度のものが有利である。
【００７４】
図６０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とそれぞれに対応したＨ面及びＥ面における垂直放射パターンを表しており、Ｈ面はＸＺ平面、Ｅ面はＹＺ平面である。
一方、図６１は、第１２具体例において無給電素子の一方を１１０度、他方を１７０度とした場合のゲインのシータ依存性を表す。図５９（ａ）、図６０（ａ）に表したように、無給電素子の他方の位相をマイナス１８０度にした場合と近似した特性が得られることが分かる。
【００７５】
図６２は、アンテナ１０の第１３具体例を表す模式図である。
導通孔６６を介して高周波スイッチ１００が基板裏面の終端短絡伝送線路に接続される。本図において、基板裏面には励振方向に対して横方向に延在する終端短絡伝送線路が設けられている。このようにするとアンテナ１０を全体として小型化できる。
【００７６】
次に、位相が同一の複数の無給電素子を設けた具体例について説明する。
図６３は、アンテナ１０の第１４具体例の模式平面図である。本具体例においては、無給電素子６２及び６３は同一位相とする。無給電素子６２及び６３の位相が同一であり、１６０乃至マイナス１６０度まで変化させた場合、各給電素子−無給電素子間スペースＳに対するゲイン変化率を（表１）に、最大放射強度方向（θ、φ）を（表２）に表す。
【表１】
【表２】
無給電素子の位相が１７０度から１８０度までの範囲は、図６に例示されるようにアンテナゲインがマイナスとなる領域である。本具体例におけるように、導波器−導波器として作用する無給電素子６２及び６３によっても放射パターンが制御可能である。
図６４は、本具体例の放射パターンを表す模式図である。
【００７７】
図６５は、第１５具体例の模式平面図である。
また、図６６は、本具体例の放射パターンを表す模式図である。
【００７８】
本具体例においては、無給電素子６２及び６３の位相を同一とし、給電素子６０をはさんで励振方向に沿って配置されている。無給電素子６２及び６３の位相を変化させた場合、給電素子−無給電素子間スペースにおけるゲイン変化率を（表３）に、最大放射強度方向（θ、φ）を（表４）に表す。
【００７９】
【表３】
【００８０】
【表４】
【００８１】
本具体例におけるように、導波器−導波器として作用する無給電素子６２及び６３によっても放射パターンが制御可能である。
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態につき説明した。しかし、本発明は、これらに限定されない。高周波センサを構成するアンテナ、送信部、受信部、差分検出器、給電素子、無給電素子、伝送線路、高周波スイッチなどの材質、形状、サイズに関して各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【００８２】
また、本実施形態の高周波センサは、図２に例示したような小用便器のみならず、腰掛便器や、その他、トイレ、洗面所、浴室、キッチンをはじめとして、各種の用途において設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の具体例にかかる高周波センサを説明する図である。
【図２】本具体例にかかる高周波センサを備えた小便器の構成を表す図である。
【図３】図２の小便器の機能図である。
【図４】高周波センサを構成するアンテナの第１具体例である。
【図５】無給電素子の構造を表す図である。
【図６】無給電素子の特性を表すグラフ図である。
【図７】無給電素子の整合点におけるＳ１１を表すグラフ図である。
【図８】素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図９】第１具体例のゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
【図１０】第１具体例の放射パターンである。
【図１１】第１具体例の変形例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図１２】変形例におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
【図１３】アンテナの第２具体例の模式平面図である。
【図１４】第２具体例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図１５】第２具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図１６】第２具体例における水平放射パターンである。
【図１７】アンテナの第３具体例である。
【図１８】第３具体例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図１９】第３具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図２０】第３具体例における水平放射パターンである。
【図２１】ゲインのθ依存性である。
【図２２】図２１に対応する水平放射パターンである。
【図２３】ゲインのθ依存性の他の例である。
【図２４】ゲインのθ依存性の他の例である。
【図２５】第３具体例の第１変形例である。
【図２６】第３具体例の第２変形例である。
【図２７】第３具体例の第３変形例である。
【図２８】アンテナの第４具体例である。
【図２９】アンテナの第５具体例である。
【図３０】終端開放伝送線路を有する無給電素子の構造を表す図である。
【図３１】終端開放伝送線路を有する無給電素子の特性を表すグラフ図である。
【図３２】終端開放伝送線路を有する無給電素子の整合点におけるＳ１１を表すグラフ図である。
【図３３】ゲインのφ依存性を表すグラフ図である。
【図３４】水平放射パターンの比較を表す図である。
【図３５】終端開放または短絡線路の構成の比較を表す図である。
【図３６】図３５の構成におけるゲインのθ依存性を比較するグラフ図である。
【図３７】アンテナの第６具体例の模式平面図である。
【図３８】第６具体例のゲインのφ依存性である。
【図３９】水平放射パターンである。
【図４０】アンテナの第７具体例である。
【図４１】アンテナの第８具体例である。
【図４２】第８具体例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図４３】第８具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図４４】第８具体例における水平放射パターンである
【図４５】第９具体例である。
【図４６】伝送線路の接続構造である。
【図４７】伝送線路の他の接続構造である。
【図４８】高周波スイッチの固定方法を表す図である。
【図４９】高周波スイッチのインダクタンスを説明する図である。
【図５０】ゲインのθ依存性である。
【図５１】アンテナの第１０具体例である。
【図５２】分岐点を設けた回路の構成を表す図である。
【図５３】図５２におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
【図５４】第１０具体例の第１変形例である。
【図５５】第１０具体例の第２変形例である。
【図５６】回路構成の例である。
【図５７】アンテナの第１１具体例である。
【図５８】アンテナの第１２具体例である。
【図５９】第１２具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図６０】図５９に対応する垂直放射パターンである。
【図６１】ゲインのθ依存性の他の例である。
【図６２】アンテナの第１３具体例である。
【図６３】アンテナの第１４具体例である。
【図６４】第１４具体例の水平放射パターンである。
【図６５】アンテナの第１５具体例である。
【図６６】第１５具体例の水平放射パターンである。
【符号の説明】
【００８４】
１０ アンテナ、１２ 送信部、１４ 受信部、１６ 差分検出器、２０ 高周波センサ装置、６０ 給電素子、６２、６３、７２、７３ 無給電素子、６４、７４ 伝送線路、６６、６７、７７ 導通孔、１００ 高周波スイッチ、１０２ 引き出し電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波を用いた高周波センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば水洗便器などの洗浄を自動化する場合、赤外線センサなどを用いる方法がある。この場合、一定時間以上使用者が便器の前に留まっていることを検知し、その後に使用者が便器を離れたことを検知して、一定量の洗浄水を流すようにする。しかしながら、この方法では用足しの有無や小便の量にかかわらず一定の洗浄水を流すことになり無駄が生ずる場合もある。
【０００３】
便器を実際に使用していることを検知して洗浄水を流すには、ドップラー効果を利用することが考えられる。すなわち、電波や音波が移動物体に当り反射すると、反射波の周波数がドップラーシフトする。この反射波と送信波の周波数の差分周波数スペクトラムを求めることにより移動物体が検知される。さらに、この差分に相当するドップラー周波数は物体の移動速度に比例する。従って、尿や洗浄水といったボール面を流れる液流などに向けて送信波を放射することにより、使用状態に応じて適切に洗浄水を供給できる。
【０００４】
送信波として電波を用いる場合、センサを構成するアンテナの放射方向を液流に向けて精度よく制御することが重要である。すなわち、液流以外の移動物体を検知して洗浄水を流すことなどを防止することが好ましい。
【０００５】
本発明者らは、マイクロ波を利用したドップラーセンサを搭載した便器洗浄装置を開示した（特許文献１）。
【特許文献１】特許第３７４０６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、放射パターンの制御が容易なアンテナを備えた高周波センサ装置を提供する。すなわち、給電素子の回りに併設する全ての無給電素子に接続する伝送線路をそのスイッチの先の分岐路まで含めて、アンテナの励振方向に対していずれも平行に配置することが可能となり、対称性にすぐれたアンテナを備えた高周波センサ装置を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、送信波を発生する送信部と、前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する受信部と、を備え、前記アンテナは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、送信波を発生する送信部と、前記送信波を放射するアンテナと、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、前記受信波を検知する受信部と、を備え、前記送信するアンテナと前記受信するアンテナの少なくともいずれかは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、放射パターンの制御が容易なアンテナを備えた高周波センサ装置が提供される。すなわち、無給電素子に接続された伝送線を分岐させてスイッチで分岐路に分岐させることによりインダクタンスを可変としたアンテナの対称性を良好にした高周波センサ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる高周波センサ２０を説明するための模式図であり、同図（ａ）及び（ｂ）はそのブロック図、同図（ｃ）は水平放射パターンにおける等ゲイン線、同図（ｄ）は放射パターンを表す模式図である。
図１（ａ）に表した具体例の場合、送信部１２に接続されたアンテナ１０からは、例えば、１０．５２５ＧＨｚの周波数を有する送信波Ｔ１が放射される。移動物体からの反射波Ｔ２は、アンテナ１０を経由して受信部１４に入力される。アンテナ１０は、図１（ａ）に表したように送信側と受信側とを共通としてもよく、または、図１（ｂ）に表したように、送信部１２にはアンテナ１０ａを接続し、受信部１４にはアンテナ１０ｂを接続してもよい。
【００１１】
送信波の一部と受信波とは、差分検出部１６にそれぞれ入力されその差分のドップラー周波数近傍の出力信号が出力される。すなわち、ドップラー周波数ΔＦ（Ｈｚ）は、下記の式（１）により表すことができる。
ΔＦ＝Ｆｓ−Ｆｂ＝２×Ｆｓ×ｖ／ｃ 式（１）
但し、Ｆｓ：送信周波数（Ｈｚ）
Ｆｂ：反射周波数（Ｈｚ）
ｖ：物体の移動速度（ｍ／ｓ）
ｃ：光速（＝３００×１０６ｍ／ｓ）
高周波センサ２０を液流に向けると、式（１）で表されるように、その流速ｖに比例した周波数ΔＦを含む出力信号を得ることができる。出力信号は周波数スペクトラムを有し、スペクトラムのピークに対応するピーク周波数と液流の流速ｖとの間には相関関係がある。従って、ドップラー周波数ΔＦを測定することにより流速ｖを求めることができる。なお、日本においては、人体を検知する目的には１０．５２５ＧＨｚまたは２４．１５ＧＨｚの周波数が使用できる。
【００１２】
本発明の具体例にかかる高周波センサ２０を構成するアンテナ１０からの水平放射パターンは、例えば、図１（ｃ）のようになる。アンテナの給電点を通るＺ軸と直交するＸＹ面内において、アンテナ１０のゲイン（利得）の最大点をＱとする。図１（ｃ）においては、ゲインが最大値から３ｄＢ低下する領域を実線で表し、１０ｄＢ低下する領域を破線で表している。Ｙ軸はアンテナ１０の給電点を通り励振方向と平行であるが、３ｄＢゲイン低下領域をＹ軸に関して走査すべき一方の側（図では左側）に位置制御すると、液流を正確に検知することができる。図１（ｄ）は、アンテナの水平放射パターンである。アンテナに関しては、後に詳細に説明する。
【００１３】
図２は、本発明の具体例にかかる高周波センサ２０を備えた小便器の構成を例示する模式図である。
小便器２２の内部には、高周波センサ２０と、機能部２４が収められている。小便器２２の上方には、小便器２２のボール部内空間を洗浄するための水を供給する給水部３０及び洗浄水吐出口３２が設けられている。ボール部内空間の下方には排水口３４が設けられている。
【００１４】
図３は、機能部２４の構成を例示するブロック図である。
差分検出部１６の出力信号はアンプ４０により増幅され、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算部４２に入力される。FFT演算部４２により、差分検出部１６の出力信号の周波数スペクトラムをリアルタイムで得ることができる。FFT演算部４２の出力は、流量演算部４４に入力され、周波数スペクトラムから流量に換算されることもできる。
【００１５】
コントローラ４６は、流量演算部４４で演算された流量などをもとに、他の装置を作動させる。洗浄水供給バルブ３６はコントローラ４６の指示により開閉する。電解水生成部６０は、コントローラ４６により、例えば、１日に１回電解水を流すことにより排水管における尿石形成を防止する。外部インタフェース５２は、尿量などの情報を外部に伝送する。
【００１６】
以下、高周波センサ２０の構成要素であるアンテナ１０について詳細に説明する。
【００１７】
図４は、本発明の高周波センサ２０を構成するアンテナ１０にかかる第１具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式斜視図である。
本具体例において、パッチ電極を有する給電素子６０の励振方向に対して横方向に、パッチ電極を有する無給電素子６２が配置されている。このアンテナ１０は、給電素子６０及び無給電素子６２がそれぞれ平面パターンを有するパッチアンテナに属する。アンテナ１０の主面はＸＹ座標で表され、水平面内においてＸ軸からの角度をφで表す。また、この主面と垂直な方向をＺ軸とし、垂直面において、Ｚ軸からの角度をθで表す。Ｙ軸は、励振方向に対して平行であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、φ及びθに関するこれらの定義は、本願明細書においてすべて同一とする。
【００１８】
給電素子６０の中心を通り、Ｙ軸の負方向における位置Ｐが送信波の励振部と接続される給電点とされる。給電素子６０は矩形であり励振方向の一辺の長さＤは約λｇ／２（但しλｇは波長）とする。また、無給電素子６２の中心線上で、励振方向に平行かつＹ軸正方向には伝送線路６４が設けられており、その終端は導通孔６６を介して接地６８へ接続されている。すなわち、伝送線路６４は終端短絡とされている。
【００１９】
図５は、無給電素子６２をより詳細に表し、同図（ａ）はその模式平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡＡ’に沿った模式断面図である。
無給電素子６２と給電素子６０との形状は伝送線路６４以外の領域においてほぼ等しい。この具体例の場合、給電点Ｐの横方向、かつＹ軸負方向の位置が整合点Ｐ’となる。伝送線路６４の終端から０．３ｍｍの位置にφ０．３ｍｍの導通孔６６が設けられており、また伝送線路６４の長さをＬとする。
【００２０】
このアンテナは、例えば、誘電体の両面を銅板で挟んだガラスエポキシ基板などを用いて形成できる。図５（ｂ）においては、比誘電率（εｒ）が３．５、ｔａｎδが０．００４、誘電体厚みが０．７５ｍｍの場合を表した。このような基板により構成される伝送線路、すなわちマイクロストリップラインの波長及び特性インピーダンスはεｒ、誘電体厚み、マイクロストリップラインの導体幅及び厚みの関数となる。
【００２１】
図６は、伝送線路６４の長さＬを変化させた場合、無給電素子６２の整合点Ｐ’における振幅（Magnitude：ｄB）, 位相（度）及び無給電素子６２のアンテナゲイン（アンテナ利得：ｄＢ）のシミュレーション結果を表すグラフ図である。
Ｌが伝送線路の４分の１波長である４．８ｍｍ近傍において、整合点Ｐ’における振幅 が最小となり、位相がプラスからマイナスに急激に変化する。アンテナゲインは約６ｄＢと最大となっている。また、位相はLが約８．１ｍｍにおいてマイナスからプラスへと転じる。これよりLが大きい８．３ｍｍ近傍においてアンテナゲインはマイナス１０ｄBとなり最低となる。なお、位相がプラスである場合は無給電素子６２は導波器として作用し、マイナスである場合は反射器として作用する。
【００２２】
図７は、アンテナ整合点Ｐ’において高周波回路パラメータであるSパラメータのうち、反射係数であるＳ１１をシミュレーションで求めた結果を表し、同図（ａ）はＳ１１の振幅（Ｍａｇ．；ｄＢ）、同図（ｂ）はＳ１１の位相（ｄｅｇ）の周波数特性をそれぞれ表す。
周波数１１．０５ＧＨｚにおいて、伝送線路長が４．７ｍｍの場合に位相は０度となり、３．７７ｍｍの場合に位相は１１０度、５．３２ｍｍの場合に位相はマイナス１１０度となる。
【００２３】
図８は、整合点Ｐ’の位相が０乃至１４０度である無給電素子６６を、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ（ｍｍ）に配置したゲイン（ｄＢ）と、最大放射強度が得られる放射角度θ（度）との関係を表すグラフ図である。
例えば、整合点Ｐ’の位相が１１０度の場合、素子間スペースＳが２．２ｍｍにおいて全体アンテナゲインが最大である７．１５ｄＢとなることを示している。このとき、角度θはほぼ２７度となる。
【００２４】
図９は、Ｈ面（φが０−１８０°である垂直断面）におけるアンテナゲインのθ依存性を、それぞれの整合点Ｐ’の位相に対して求めたシミュレーション結果を表すグラフ図である。
放射パターンは、メインビームと、これよりゲインの小さいサイドローブ（不要電波）とを含む。ここで、メインビームのゲインのピークより３ｄＢ低下した角度領域を半値角と呼ぶことにする。液流を精度よく検知するためには、メインビームのゲインが高く、メインビームとサイドローブとのゲイン差が大きく、かつ３ｄＢ利得低下する半値角範囲が０度よりも走査方向側に局在することが好ましい。
【００２５】
すなわち、アンテナのゲインが最大ゲインから３ｄＢ以内となる半値角範囲が、パッチ電極を含む平面に対して垂直であり給電素子と交差する垂直面により区切られる２つの空間のいずれか一方のみに局在するように無給電素子が配置されていることが特徴とされる。
【００２６】
整合点位相Ｐ’が大きくなるに従い、ゲインは増加するが、半値角が０度を越えるようになる。従って、整合点位相は１２０度以下、９０度以上が好ましい。例えば、整合点位相が１１０度の場合、アンテナゲインは約マイナス１９ｄＢ，半値角範囲はマイナス６５乃至マイナス５度、メインビームとサイドローブとのゲイン差が１１ｄＢとなり、高周波センサとしての機能を備えることが可能となる。
【００２７】
図１０は、位相を０乃至１４０度と変化させ、素子間スペースＳを１乃至５ｍｍと変化させた場合の水平放射パターン（ＸＹ面）を表している。整合点Ｐ’のそれぞれの位相に対してアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ、最大放射強度となる放射角度θが図１０の右端の１列の例示するように得られる。３ｄＢ利得低下領域が、給電点Ｐを含む水平面（ＸＹ面）内の軸に関して、走査したい一方の側（図１０においては左側とする）に位置制御される様に、素子間スペースＳ，整合点Ｐ’位相を選択決定することができる。この結果、検知したい液流の領域に応じて高周波センサを動作させることが可能となる。
【００２８】
図１１は、第１具体例において、整合点Ｐ’の位相が９０乃至１３０度である無給電素子６２を、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ（ｍｍ）で配置したゲイン（ｄＢ）と、最大放射強度が得られる放射角度θ（度）との関係を表すグラフ図である。
【００２９】
この変形例のアンテナ１０は、例えば、アルミナのようなセラミック材料を用いることにより形成できる。この場合、比誘電率を９．５、ｔａｎδを０．００１、厚みを１ｍｍとしてシミュレーションを行っている。Ｌが４．４ｍｍの場合、アンテナゲインは５．５ｄＢと最大となり、このとき最大放射強度が得られる角度は３０度である。
【００３０】
図１２は、この具体例において、Ｈ面におけるアンテナゲイン（ｄＢ）のθ（度）依存性を、それぞれの整合点Ｐ’の位相に対して求めたシミュレーション結果を表すグラフ図である。
整合点位相Ｐ’が大きくなるに従い、ゲインは増加するが、半値角が０度を越えるようになる。従って、整合点位相は１２０度以下、９０度以上が好ましい。例えば、整合点位相が１２０度の場合、アンテナゲインは約マイナス２１ｄＢ，半値角範囲はマイナス６２乃至マイナス２度、メインビームとサイドローブとのゲイン差が１１ｄＢとなり、高周波センサとしての機能を満たす。
【００３１】
図１３は、アンテナ１０の第２具体例の模式平面図である。なお、以下のアンテナの具体例において図４と同様の構成要素には同一番号、同一記号を伏して詳細な説明を省略する。
第２具体例においては、無給電素子６２は励振方向に沿って給電素子６０と隣り合って配置されている。このアンテナ１０は、図５（ｂ）と同様の材料を用いて形成することができる。終端短絡の伝送線路は、励振方向と平行な部分を有している。
図１４は、整合点Ｐ’の位相が６０乃至１１０度である無給電素子６６を、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ（ｍｍ）に配置したゲイン（ｄＢ）と、最大放射強度が得られる放射角度θ（度）との関係を表すグラフ図である。
素子間スペースＳが１．０ｍｍの場合、アンテナゲインが６．９２ｄＢと最大となり、最大放射角度が約４２度となる。
【００３２】
図１５は、Ｅ面（φが９０−２７０°である断面）におけるアンテナゲインのθ依存性を、それぞれの整合点Ｐ’の位相に対して求めたシミュレーション結果を表すグラフ図である。
整合点位相Ｐ’が大きくなるに従い、ゲインは増加するが、半値角が０度を越えるようになる。従って、整合点位相は１１０度以下、９０度以上が好ましい。例えば、整合点位相が１１０度の場合、アンテナゲインはほぼマイナス１９ｄＢ，半値角範囲はプラス２乃至プラス８０度、メインビームとサイドローブとのゲイン差が１０ｄＢとなり、高周波センサとしての機能を備えることが可能となる。
【００３３】
図１６は、整合点の位相を０乃至１５０度と変化させ、素子間スペースＳを変化させた場合の水平放射パターンを表す。
それぞれの位相においてアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳと、最大放射強度が得られる放射角度θが本図の右端のように得られる。３ｄＢ利得低下領域が、給電点Ｐを含む水平面のＸ軸に関して、走査したい一方の側（図１６においては上側とする）に位置制御される様に、素子間スペースＳ，整合点Ｐ’位相を選択決定することができる。この結果、検知したい液流の領域に応じて高周波センサを動作させることが可能となる。
【００３４】
図１７は、アンテナ１０の第３具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式斜視図である。
本具体例においては、給電素子６０と隣り合い励振方向に対して横方向の位置に無給電素子６２及び６３が配置されている。かつ、無給電素子６２の終端短絡伝送線路６４の電気長はλｇ／４より短いので整合点の位相はプラス、無給電素子６３の終端短絡伝送線路６５の電気長はλｇ／４より長いので整合点の位相はマイナスである。
【００３５】
図１８は、無給電素子６２における整合点位相を１１０度に固定し、無給電素子６３の位相をマイナス１８０度から０度と変化した場合、全体のアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳとゲイン、最大放射強度が得られる放射角度θとの関係を表すグラフ図である。素子間スペースが３．４ｍｍの場合、アンテナゲインは７．５ｄＢの最大値となる。また、このとき最大放射強度となる角度は３９度である。
【００３６】
図１９は、本具体例において無給電素子６２を１１０度、無給電素子６３の位相を０度、マイナス９０度、マイナス１８０度とした場合のＨ面におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
０度とマイナス９０度において、メインビームの放射パターンに大きな変化を生じていない。マイナス９０度からマイナス１８０に変化すると、メインビームのピーク位置がサイドローブに少し接近し、サイドローブゲインを約３ｄＢ抑圧できる。
【００３７】
図２０は、無給電素子６２の位相を１１０度と固定し、無給電素子の位相をマイナス１８０乃至０度と変化させ、かつ素子間スペースＳを変化させた場合の水平放射パターンを表す。アンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ、最大放射強度となる角度θが本図右端のように得られる。本図において、３ｄＢ利得低下領域が一方の側（左側）に制御され、液流が走査したい側で検知できる。
【００３８】
図２１は、無給電素子６２の位相を８０乃至１３０度と変化させ、無給電素子６３の位相を０度またはマイナス１８０度とした場合の、Ｈ面におけるゲインのθ依存性である。無給電素子６３の位相は、マイナス１８０度のほうがサイドローブを４乃至６ｄＢ抑圧できるので好ましい。また無給電素子６２の位相を１２０度以下とすると半値角を０度よりも走査方向側とできる。
【００３９】
図２２は、図２１のように位相を変化させた場合の水平放射パターンである。アンテナゲインが最大となる素子間スペースＳと、最大放射強度となる放射角度θが本図右端の様に得られ、３ｄＢ利得低下領域を一方の側（左側）に制御し液流を走査したい側で検知できることを表している、
図２３は、無給電素子６２の位相を０度とし、無給電素子６３の位相をマイナス１８０度とした場合のＨ面における電波ビームのゲインのθ依存性を表す。メインビームとサイドローブとのゲイン差が約４ｄＢと小さいが、半値角を０度より離して走査方向側とするのが容易である。
【００４０】
図２４は、無給電素子６２の位相を１４０、１５０、１６０度とし、無給電素子６３の位相を０度とした場合のＨ面におけるゲインのθ依存性を表す。無給電素子６２の位相を１４０及び１５０度とすることにより、３ｄＢ利得低下領域を一方の側（左側）に制御し液流を走査したい側で検知できる。この場合、サイドローブとメインビームが連続し広がった放射パターンとなる。
【００４１】
図２５は、図１７に例示された第３具体例の第１変形例であり、同図（ａ）は伝送線路６４の特性インピーダンスが８０オームであり、かつ無給電素子６２の位相は１１０度（伝送線路の長さＬは３．８ｍｍ）、無給電素子６３の位相はマイナス１１０度（伝送線路の長さＬは５．３ｍｍ）であるアンテナ１０の模式平面図、同図（ｂ）はゲインのθ依存性を表す。
また、図２６は、第３具体例の第２変形例であり、同図（ａ）は伝送線路６４の特性インピーダンスが５０オームであり、かつ無給電素子６２の位相は１１０度、６３の位相はマイナス１１０度であるアンテナ１０の模式平面図、同図（ｂ）はゲインのθ依存性を表す。メインビームのゲインは共にマイナス１９ｄＢ，ゲインが最大となる角度θは共にマイナス３５度である。第２変形例の方がサイドローブを約１ｄＢ抑圧できている。
【００４２】
図２７は、第３具体例の第３変形例である。特性インピーダンスを８０オームとし、無給電素子の励振方向と直交する一方の辺と整合点Ｐ’との距離２．３ｍｍと等しい切り込みを他方の辺に設け、伝送線路６４を長くする。図２７（ｂ）に例示されるゲインのθ依存性は図２０に例示された第１変形例とほぼ同様となる。
【００４３】
図２８は、アンテナ１０の第４具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）はゲインのφ依存性である。第３具体例において無給電素子６２及び６３における伝送線路６４は、Ｘ軸に関して給電素子６０の給電点Ｐとは反対側に設けられている。本第４具体例において、伝送線路６４はＸ軸に関して給電点Ｐと同一側に配置される。図２８（ｂ）において、太線で著す本第４具体例と細線で表す第３具体例とのゲインのφ依存性における相違は小さい。
【００４４】
次に、終端解放伝送線路を用いた場合について説明する。
【００４５】
図２９は、アンテナ１０の第５具体例であり、伝送線路７４の終端を開放としたアンテナ１０の模式平面図である。終端開放の伝送線路は電気長がλｇ／２で位相が０度である。本図において、無給電素子７２における伝送線路７４の電気長をλｇ／２より短く、無給電素子７３における伝送線路７４の電気長をλｇ／２より長く設定する。無給電素子７２，７３及び給電素子６０の励振方向に沿う長さＤをλｇ／２とする。
【００４６】
図３０は、無給電素子７２，７３を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）はＢＢ’に沿った模式断面図である。深さが０．７４ｍｍである導通孔７７の先端は接地６８とは接続されずに開放（オープン）とする。なお、アンテナ１０を構成する基板は第１具体例と同様とできるので説明を省略する。
【００４７】
図３１は、終端開放の伝送線路の長さＬＯを変化させた場合、無給電素子７２及び７３の整合点Ｐ’における振幅（ｄＢ）、位相（度）、無給電素子のアンテナゲイン（ｄＢ）をシミュレーションにより求めたグラフ図である。ＬＯが７．６ｍｍにおいて位相が０度となり、破線で表すアンテナゲインはＬＯが２．４乃至４．３ｍｍの範囲でマイナスとなり、３．４ｍｍ近傍において最小値となる。
【００４８】
図３２は、整合点Ｐ’における反射係数Ｓ１１のシミュレーション結果を表し、同図（ａ）はＳ１１振幅、同図（ｂ）は位相の周波数特性を表す。１１．０５ＧＨｚにおいて、終端開放の伝送線路長が７．５５ｍｍで位相は０度となり、６．６４ｍｍで位相が１１０度、８．１４ｍｍで位相がマイナス１１０度となる。
【００４９】
図３３は、最大放射強度が得られる放射角度θにおけるゲインの角度φ依存性を表すグラフ図である。無給電素子に接続される伝送線路が終端短絡（ショート）である場合を細線で、終端開放（オープン）である場合を太線でそれぞれ表す。細線で表す終端短絡伝送線路のほうが角度φに対して対称とできる。
【００５０】
図３４は、終端短絡または終端開放の伝送線路を有する無給電素子を、給電素子と隣り合うように励振方向に対して横方向に配置したアンテナ１０の水平放射パターンを表す図である。
【００５１】
図３５は、位相が１１０度及びマイナス１１０度となる終端短絡及び終端開放伝送線路の構成を表す模式平面図である。
また、図３６は、図３５に表したそれぞれの伝送線路を備えた無給電素子のＥ面におけるゲインのθ依存性を表す。終端短絡且つ位相マイナス１１０度の伝送線路を有する無給電素子が一番高いゲインを有する。終端開放かつ位相１１０度の伝送線路を有する無給電素子のゲインが最も低い。
【００５２】
また図３３に例示されるように終端開放伝送線路を用いるとφが２４０乃至３３０度の間の範囲でゲインが充分には低下しない。また、図３４に例示されるように、終端開放伝送線路を用いると放射パターンがこの角度（φ）近傍で曲がり（すなわち膨らみ）を生じている。この曲がりが生じると、３ｄＢ利得低下領域の制御が十分にできない場合がある。しかし、この曲がりは給電素子と無給電素子との励振方向に沿う相対位置をずらすことにより改善できる。
【００５３】
図３７は、アンテナ１０の第６具体例の模式平面図である。終端開放伝送線路７４を有する無給電素子７２及び７３は、給電素子６０に対して励振方向かつ給電点とは反対方向に距離Ｇだけずらして配置されている。この場合は、無給電素子７２と７３とを同一にＧだけずらしているが、同一でなくとも良い。図３８に例示されるゲインの角度φ依存性は、図３３の終端短絡伝送線路と同様にゲインを減衰させることができる。
【００５４】
図３９は、水平放射パターンの回転を説明するための模式図である。図３９（ａ）に表した具体例の場合、終端開放伝送線路を有する無給電素子７４は、給電素子６０に対してずらして配置されておらず、両者の中心をむすぶ直線は、励振方向に対して垂直とされている。その場合の水平放射パターンを見ると、最大ゲインはθ＝３０度、φ＝２１０度である。つまり、φ＝１８０度の方向からみて３０度も回転している。
【００５５】
これに対して、図３９（ｂ）に表した具体例の場合、終端開放伝送線路を有する無給電素子７４は、給電素子６０に対してずらして配置されている。すなわち、無給電素子７４は、その伝送線路が接続されている方向に向かってずらされている。このようにすると、放射パターンのφ方向の回転を抑制できる。具体的には、図３９（ｂ）に表した具体例の場合、最大ゲインはθ＝２７度、φ＝１８０度であり、図３９（ａ）において見られた水平放射パターンの回転が抑制されている。この場合、無給電素子７４をずらし量は、λｇ／４以内に抑えることが望ましい。
【００５６】
一方、水平放射パターンの回転を抑制するもうひとつの方法として、伝送線路を短絡する方法を挙げることができる。
図３９（ｃ）は、無給電素子７４を給電素子６０に対してずらすことなく、その伝送線路の終端を接地した具体例を表す。その結果、放射パターンの最大ゲインはθ＝３６度、φ＝１８６度となり、図３９（ａ）に表した具体例（φ＝２１０度）と比べて、φ＝１８０度の方向に２４度も戻ったことが分かる。
【００５７】
図４０は、アンテナ１０の第７具体例の模式平面図であり、同図（ａ）は給電点Ｐと同方向に２個の終端開放伝送線路７４が延在する場合、同図（ｂ）は互いに反対方向に延在する場合を表す模式平面図である。また、図４０（ｃ）は、ゲインの角度φ依存性を表すグラフ図であり、実線は図４０（ａ）、破線は同図（ｂ）であり、共にφ依存性を変化させることができている。これは、放射パターンの回転を制御できることを表している。
【００５８】
図４１は、第８具体例を表す模式平面図である。励振方向に沿って、給電素子６０をはさんで対称位置に無給電素子６２及び６３が配置されている。本具体例においては、無給電素子６２及び６３に、終端短絡伝送線路６４が設けられている。
【００５９】
図４２は、一方の無給電素子６２の位相を１１０度に固定し、他方の無給電素子６３の位相を０乃至マイナス１８０度と変化させた場合におけるアンテナゲインが最大となる素子間スペースＳ、及び最大放射強度となる角度θを表すグラフ図である。
素子間スペースＳが１．３ｍｍの時アンテナゲインが最大となり、最大放射強度となる角度θは６３度となることが分かる。
【００６０】
図４３は、一方の無給電素子６２の位相を１１０度とし、他方の無給電素子６３の位相を０、マイナス９０、マイナス１８０度とした場合のＥ面におけるゲインのθ依存性である。
図４４は、素子間スペースＳを変化させた場合の水平放射パターンを表す。
無給電素子６３の位相を０からマイナス１８０度まで変化させるにしたがって、サイドローブが低下することが分かる。ただし、メインローブの半値幅はやや拡がる傾向にあり、無給電素子６３の位相がマイナス９０度付近においてもっとも良好な特性が得られているといえる。
【００６１】
次に、伝送線路に高周波スイッチを接続することにより、放射パターンを切り替える具体例について説明する。
図４５は、第９具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式底面図である。
本具体例においては、終端短絡伝送線路６４と接地６８との間に高周波スイッチ１００を設けることにより電波ビームの放射パターンを切り替えることができる。伝送線路６４は、導通孔６６を介して高周波スイッチ１００に接続される。高周波スイッチ１００は、例えば、ＧａＡｓからなるダイオードまたはＦＥＴとする。本図はＦＥＴを用いた具体例を表し、ゲート電極を伝送線路６４から分離できるのでＦＥＴ電源回路が容易になる。ゲート電極は基板裏面の引き出し電極１０２に接続され、供給電圧によりオン−オフを制御を行う。
【００６２】
図４６及び図４７は、無給電素子から伝送線路への接続構造の２つの具体例を表す。
すなわち、図４６に表した具体例においては、無給電素子６２に終端短絡伝送線路６４の一方の端部が接続されており、他方の端部が導通孔６６へと接続される。この場合には、伝送線路６４はマイクロストリップラインとなる。一方、図４７に表した具体例においては、無給電素子６２のパターン内部に導通孔６６が設けられ、基板の裏面において伝送線路６４に接続される。この場合には、伝送線路６４は厳密にはマイクロストリップラインではないが、その形状パラメータによってはマイクロストリップラインに近似して取り扱うことができる場合もある。
図４８は、高周波スイッチ１００の位置精度を改善する構造を例示する模式図であり、同図（ａ）は基板の裏面側を表し、同図（ｂ）は高周波スイッチのインダクタンス成分を説明するための概念図である。
アンテナ１０の励振周波数は高いので、高周波スイッチ１００の位置決めには高精度が必要であり、このためにはマーカ１０４などを設けると良い。また、高周波スイッチ１００は、寄生インダクタンスＬ２，Ｌ３を有し、その切替状態により寄生インダクタンスが変化する。
【００６３】
図４９は、高周波スイッチ１００のオン−オフに伴うインダクタンスの変化を説明する模式図である。
ここで、Ｌ１は伝送線路のインダクタンスを表す。また、図４９において、ＣＡＳＥ１とＣＡＳＥ１'は、それぞれ高周波スイッチ１００がオフ状態とオン状態の寄生インダクタンスを表す。またここでは、高周波スイッチ１００がオン状態においても接地されない。このように、高周波スイッチ１００のオン−オフにより寄生容量が変化する。このような場合、例えば、ＣＡＳＥ１（Ｌ１＋Ｌ２）の状態においてアンテナ特性が最適となるように設計することができる。また、これとは逆に、ＣＡＳＥ２（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）の状態においてアンテナ特性が最適となるように設計してもよい。
【００６４】
また、高周波スイッチ１００がオン状態において接地される場合（ＣＡＳＥ３’とＣＡＳＥ４）にも同様に、高周波スイッチ１００がオフ状態（ＣＡＳＥ３）においてアンテナ特性が最適となるように設計してもよく、または、高周波スイッチ１００がオン状態（ＣＡＳＥ４）においてアンテナ特性が最適となるように設計してもよい。
【００６５】
これらいずれの場合も、高周波スイッチ１００のオン−オフの切替に伴って寄生インダクタンスが変化するので、アンテナ特性を切り替えることができる。
図５０は、図４５に例示したアンテナ１０のＨ面における電波ビームのゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
高周波スイッチ１００がオン状態においては、マイナス３０度付近をピークとしたメインローブと、プラス５０度付近をピークとしたサイドローブが表れるが、高周波スイッチ１００がオフ状態に遷移すると、０度付近をピークとした単峰性のアンテナ特性が得られる。このように、高周波スイッチ１００を切り替えることにより、アンテナ特性を変化させることができる。
【００６６】
図５１は、第１０具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式断面図である。
本具体例においては、伝送線路６４をＲにおいて分岐し、一方は導通孔６７、高周波スイッチ１００ａ（または１００ｂ）を介し接地６８と接続し、他方は導通孔６６を介して接地６８へ直接接続する。
【００６７】
図５２は、図５１のアンテナの回路構成を表す図であり、整合点Ｐ’の位相を１１０度とする時は高周波スイッチ１００ａ（または１００ｂ）をオンとし、マイナス９０度とする時は高周波スイッチをオフとすればよいことを表す。従って、高周波スイッチ１００ａ（または１００ｂ）のオン−オフを切り替えることにより接地への接続経路を切り替えて、アンテナ特性を変化させることができる。
図５３は、図５１のアンテナのＨ面におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。 同図において、例えば（１１０、−９０）とは、無給電素子６２の整合点Ｐ’における位相が１１０度で、無給電素子６３の整合点Ｐ’における位相がマイナス９０度であることを表す。すなわち、この時、高周波スイッチ１００ａはオン状態で、高周波スイッチ１００ｂはオフ状態である。
【００６８】
図５３から、高周波スイッチ１００ａ、１００ｂがいずれもオン状態（１１０、１１０）またはオフ状態（−９０、−９０）においては、放射パターンは０度を中心として左右対称であるが、高周波スイッチ１００ａ、１００ｂの一方をオン状態、他方をオフ状態として切り替えると、放射パターンは０度を中心として反転することが分かる。すなわち、（１１０、−９０）と（−９０、１１０）とは、放射パターンの角度分布が反転している。従って、高周波スイッチ１００ａ、１００ｂを切り替えることにより、例えば、（１１０、１１０）あるいは（−９０、−９０）のように幅広い放射パターンを得たり、あるいは（１１０、−９０）や（−９０、１１０）のように局在的な放射パターンを選択することが可能となる。
図５４は、第１０具体例の第１変形例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）は模式底面図、同図（ｃ）はＨ面におけるゲインのθ依存性である。
導通孔６６は、無給電素子６２及び６３のパターン領域内に設けられ、基板の裏面において伝送線路６４が設けられる。伝送線路６４と高周波スイッチ１００との接続点近傍には終端短絡の伝送線路が分岐されており、高周波スイッチ１００のオン−オフ切り替えにより伝送線路長を変化させ、図５４（ｃ）のようにゲインのθ依存性を制御できる。なお、図５４（ｃ）は、無給電素子６２、６３の位相がそれぞれ１１０度、マイナス９０度の状態を表す。図５３に表した（１１０、−９０）の具体例と同様に、角度θのマイナス側にメインローブ、プラス側にサイドローブが表れていることが分かる。
【００６９】
図５５は、第１０具体例の第２変形例を表し、同図（ａ）はその模式平面図、同図(ｂ)はその底面拡大図である。無給電素子６２及び６３の裏面において、伝送線路６４は導通孔６６を介して高周波スイッチ１００へ接続される。この接続点からは終端短絡の伝送線路が分岐されており、高周波スイッチ１００のオン−オフにより伝送線路長を変化させる。
図５６は、第１０具体例の第１及び第２変形例の回路構成を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）に表した具体例の場合には、高周波スイッチ１００がオンであると無給電素子は導波器となり、オフであると反射器となるようにインダクタンスが変化する。一方、同図（ｂ）に表した具体例の場合には、高周波スイッチ１００がオフの時に無給電素子は導波器となり、オンの時は反射器となるようにインダクタンスが変化する。
【００７０】
図５７は、第１１具体例を表し、同図（ａ）は模式平面図、同図（ｂ）はゲインのθ依存性である。伝送線路６４は分岐されており、一方は高周波スイッチを介して接地され、他方は直接接地される。この結果、無給電素子６２、６３における位相の組み合わせは、（１１０度、−１８０度）、（−１８０度、１１０度）、（−１８０度、-１８０度）、及び（１１０度、１１０度）の４通りとなる。
図５７（ｂ）はこれらの組み合わせに対応する放射パターンをそれぞれに表すグラフ図である。例えば、（１１０度、１１０度）及び（−１８０度、-１８０度）においてはθ＝０°においてゲインが最大となる左右対称の放射パターンが得られる。また、（１１０度、−１８０度）と（−１８０度、１１０度）とは、それぞれ左右非対称で０度を中心に反転した放射パターンとなる。
【００７１】
図５８は、第１２具体例を表し、同図（ａ）はその模式平面図、同図（ｂ）はその模式底面図である。
伝送線路６４の終端が導通孔６６を介して接地６８に短絡され、伝送線路６４の中間に分岐点が設けられ導通孔６７を介して高周波スイッチ１００と接続されている。無給電素子６２と６３は、給電素子６０をはさんで励振方向に対して横方向に配置されている。また、無給電素子１６２と１６３は、給電素子６０をはさんで励振方向に配置されている。
【００７２】
このようにすると、伝送線路からスイッチ１００を介して分岐した線路もすべて励振方向に対して平行に配置することができる。線路が励振方向に対して垂直になる場合には、それらの線路を給電素子６０を中心として対称に形成することが望ましいが、スイッチ１００の接続端子の形状に制限があるため、これが難しい場合が多い。これに対して、本具体例においては、スイッチ１００において分岐した部分も含めて、全ての無給電素子の伝送線路を励振方向に対して平行に形成することができるので、対称性に優れたアンテナを実現できる。
【００７３】
図５９は、高周波スイッチ１００ａ，１００ｂ、１００ｃ、１００ｄをそれぞれにオン−オフした場合におけるゲインのθ依存性を表し、それぞれ左側はＨ面、右側はＥ面である。
これらいずれも、高周波スイッチをオンにした時の無給電素子の位相は１１０度であり、一方、高周波スイッチをオフにした時の無給電素子の位相はマイナス１８０度（図５９（ａ））、マイナス９０度（図５９（ｂ））、または０度（図５９（ｃ））とされている。サイドローブを抑制する観点からは、高周波スイッチをオフにした時に無給電素子の位相がマイナス１８０度のものが有利である。
【００７４】
図６０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）とそれぞれに対応したＨ面及びＥ面における垂直放射パターンを表しており、Ｈ面はＸＺ平面、Ｅ面はＹＺ平面である。
一方、図６１は、第１２具体例において無給電素子の一方を１１０度、他方を１７０度とした場合のゲインのシータ依存性を表す。図５９（ａ）、図６０（ａ）に表したように、無給電素子の他方の位相をマイナス１８０度にした場合と近似した特性が得られることが分かる。
【００７５】
図６２は、アンテナ１０の第１３具体例を表す模式図である。
導通孔６６を介して高周波スイッチ１００が基板裏面の終端短絡伝送線路に接続される。本図において、基板裏面には励振方向に対して横方向に延在する終端短絡伝送線路が設けられている。このようにするとアンテナ１０を全体として小型化できる。
【００７６】
次に、位相が同一の複数の無給電素子を設けた具体例について説明する。
図６３は、アンテナ１０の第１４具体例の模式平面図である。本具体例においては、無給電素子６２及び６３は同一位相とする。無給電素子６２及び６３の位相が同一であり、１６０乃至マイナス１６０度まで変化させた場合、各給電素子−無給電素子間スペースＳに対するゲイン変化率を（表１）に、最大放射強度方向（θ、φ）を（表２）に表す。
【表１】
【表２】
無給電素子の位相が１７０度から１８０度までの範囲は、図６に例示されるようにアンテナゲインがマイナスとなる領域である。本具体例におけるように、導波器−導波器として作用する無給電素子６２及び６３によっても放射パターンが制御可能である。
図６４は、本具体例の放射パターンを表す模式図である。
【００７７】
図６５は、第１５具体例の模式平面図である。
また、図６６は、本具体例の放射パターンを表す模式図である。
【００７８】
本具体例においては、無給電素子６２及び６３の位相を同一とし、給電素子６０をはさんで励振方向に沿って配置されている。無給電素子６２及び６３の位相を変化させた場合、給電素子−無給電素子間スペースにおけるゲイン変化率を（表３）に、最大放射強度方向（θ、φ）を（表４）に表す。
【００７９】
【表３】
【００８０】
【表４】
【００８１】
本具体例におけるように、導波器−導波器として作用する無給電素子６２及び６３によっても放射パターンが制御可能である。
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態につき説明した。しかし、本発明は、これらに限定されない。高周波センサを構成するアンテナ、送信部、受信部、差分検出器、給電素子、無給電素子、伝送線路、高周波スイッチなどの材質、形状、サイズに関して各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【００８２】
また、本実施形態の高周波センサは、図２に例示したような小用便器のみならず、腰掛便器や、その他、トイレ、洗面所、浴室、キッチンをはじめとして、各種の用途において設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の具体例にかかる高周波センサを説明する図である。
【図２】本具体例にかかる高周波センサを備えた小便器の構成を表す図である。
【図３】図２の小便器の機能図である。
【図４】高周波センサを構成するアンテナの第１具体例である。
【図５】無給電素子の構造を表す図である。
【図６】無給電素子の特性を表すグラフ図である。
【図７】無給電素子の整合点におけるＳ１１を表すグラフ図である。
【図８】素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図９】第１具体例のゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
【図１０】第１具体例の放射パターンである。
【図１１】第１具体例の変形例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図１２】変形例におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
【図１３】アンテナの第２具体例の模式平面図である。
【図１４】第２具体例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図１５】第２具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図１６】第２具体例における水平放射パターンである。
【図１７】アンテナの第３具体例である。
【図１８】第３具体例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図１９】第３具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図２０】第３具体例における水平放射パターンである。
【図２１】ゲインのθ依存性である。
【図２２】図２１に対応する水平放射パターンである。
【図２３】ゲインのθ依存性の他の例である。
【図２４】ゲインのθ依存性の他の例である。
【図２５】第３具体例の第１変形例である。
【図２６】第３具体例の第２変形例である。
【図２７】第３具体例の第３変形例である。
【図２８】アンテナの第４具体例である。
【図２９】アンテナの第５具体例である。
【図３０】終端開放伝送線路を有する無給電素子の構造を表す図である。
【図３１】終端開放伝送線路を有する無給電素子の特性を表すグラフ図である。
【図３２】終端開放伝送線路を有する無給電素子の整合点におけるＳ１１を表すグラフ図である。
【図３３】ゲインのφ依存性を表すグラフ図である。
【図３４】水平放射パターンの比較を表す図である。
【図３５】終端開放または短絡線路の構成の比較を表す図である。
【図３６】図３５の構成におけるゲインのθ依存性を比較するグラフ図である。
【図３７】アンテナの第６具体例の模式平面図である。
【図３８】第６具体例のゲインのφ依存性である。
【図３９】水平放射パターンである。
【図４０】アンテナの第７具体例である。
【図４１】アンテナの第８具体例である。
【図４２】第８具体例における素子間スペースと、最大ゲイン及びθとの関係を表すグラフ図である。
【図４３】第８具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図４４】第８具体例における水平放射パターンである
【図４５】第９具体例である。
【図４６】伝送線路の接続構造である。
【図４７】伝送線路の他の接続構造である。
【図４８】高周波スイッチの固定方法を表す図である。
【図４９】高周波スイッチのインダクタンスを説明する図である。
【図５０】ゲインのθ依存性である。
【図５１】アンテナの第１０具体例である。
【図５２】分岐点を設けた回路の構成を表す図である。
【図５３】図５２におけるゲインのθ依存性を表すグラフ図である。
【図５４】第１０具体例の第１変形例である。
【図５５】第１０具体例の第２変形例である。
【図５６】回路構成の例である。
【図５７】アンテナの第１１具体例である。
【図５８】アンテナの第１２具体例である。
【図５９】第１２具体例におけるゲインのθ依存性である。
【図６０】図５９に対応する垂直放射パターンである。
【図６１】ゲインのθ依存性の他の例である。
【図６２】アンテナの第１３具体例である。
【図６３】アンテナの第１４具体例である。
【図６４】第１４具体例の水平放射パターンである。
【図６５】アンテナの第１５具体例である。
【図６６】第１５具体例の水平放射パターンである。
【符号の説明】
【００８４】
１０ アンテナ、１２ 送信部、１４ 受信部、１６ 差分検出器、２０ 高周波センサ装置、６０ 給電素子、６２、６３、７２、７３ 無給電素子、６４、７４ 伝送線路、６６、６７、７７ 導通孔、１００ 高周波スイッチ、１０２ 引き出し電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信波を発生する送信部と、
前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する受信部と、
を備え、
前記アンテナは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、
前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項２】
送信波を発生する送信部と、
前記送信波を放射するアンテナと、
前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する受信部と、
を備え、
前記送信するアンテナと前記受信するアンテナの少なくともいずれかは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、
前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項３】
前記高周波スイッチをオン状態とオフ状態との間で遷移させることにより前記アンテナの放射パターンを可変としたことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波センサ装置。
【請求項４】
前記伝送線及び前記分岐路は、前記励振方向に対して略平行に延在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項５】
前記無給電素子は、前記給電素子と隣り合い、且つ前記励振方向に対して平行な方向に併設されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載に高周波センサ装置。
【請求項６】
前記無給電素子は、前記給電素子と隣り合い、且つ前記励振方向に対して垂直な方向に併設されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項７】
前記スイッチは、ＦＥＴであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項１】
送信波を発生する送信部と、
前記送信波を放射し、前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する受信部と、
を備え、
前記アンテナは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、
前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項２】
送信波を発生する送信部と、
前記送信波を放射するアンテナと、
前記送信波の物体による反射波及び透過波の少なくともいずれかを受信波として受信するアンテナと、
前記受信波を検知する受信部と、
を備え、
前記送信するアンテナと前記受信するアンテナの少なくともいずれかは、パッチ電極を有する給電素子と、パッチ電極を有する無給電素子と、を含み、
前記無給電素子の前記パッチ電極の辺のうち、前記アンテナの励振方向と直交する一辺の中央近傍から前記励振方向に平行に延在する伝送線を設け、前記伝送線を途中で裏面側に分岐させスイッチを介して分岐路に接続可能としたことを特徴とする高周波センサ装置。
【請求項３】
前記高周波スイッチをオン状態とオフ状態との間で遷移させることにより前記アンテナの放射パターンを可変としたことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波センサ装置。
【請求項４】
前記伝送線及び前記分岐路は、前記励振方向に対して略平行に延在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項５】
前記無給電素子は、前記給電素子と隣り合い、且つ前記励振方向に対して平行な方向に併設されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載に高周波センサ装置。
【請求項６】
前記無給電素子は、前記給電素子と隣り合い、且つ前記励振方向に対して垂直な方向に併設されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【請求項７】
前記スイッチは、ＦＥＴであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の高周波センサ装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４９】
【図５０】
【図５２】
【図５３】
【図５６】
【図５９】
【図６１】
【図１】
【図１０】
【図１２】
【図１６】
【図２０】
【図２２】
【図３４】
【図３９】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図５１】
【図５４】
【図５５】
【図５７】
【図５８】
【図６０】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４９】
【図５０】
【図５２】
【図５３】
【図５６】
【図５９】
【図６１】
【図１】
【図１０】
【図１２】
【図１６】
【図２０】
【図２２】
【図３４】
【図３９】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図５１】
【図５４】
【図５５】
【図５７】
【図５８】
【図６０】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【公開番号】特開２００８−２２２８９（Ｐ２００８−２２２８９Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９２２３７（Ｐ２００６−１９２２３７）
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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