アンテナ装置及びレーダ装置
【課題】サイドローブを低減する小型のアンテナ装置及びレーダ装置を提供する。
提供する。
【解決手段】アンテナ装置１００は、複数の素子を一方向に配列した送信単位１２１を複数個備え、複数個のうち一部の前記送信単位１２１−１〜１２１−Lは、連続して前記一方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置され、残りの前記送信単位１２１−Ｌ＋１〜１２１−２Ｌは、連続して前記一方向と逆方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置されることを特徴とする。
提供する。
【解決手段】アンテナ装置１００は、複数の素子を一方向に配列した送信単位１２１を複数個備え、複数個のうち一部の前記送信単位１２１−１〜１２１−Lは、連続して前記一方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置され、残りの前記送信単位１２１−Ｌ＋１〜１２１−２Ｌは、連続して前記一方向と逆方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射したミリ波に対するターゲット（目標物）からの反射波を用いてターゲットの検出を行うアンテナ装置及びレーダ装置に関する。特に、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ；ディジタルビームフォーミング）レーダ装置に備えるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行の安全性を確保するために、進行方向（前方）の障害物や先行車などのターゲットを検出するための前方監視用車載レーダ装置が開発されている。車載レーダ装置には、複数の受信アンテナを備え、各受信アンテナからの受信信号を移相し合成する処理（ＤＢＦ方式）を採用するものがある。車載レーダ装置が高精度でターゲットを検出するためには、ＤＢＦ方式を実行する際に放射する電波のビーム幅及び反射波の受信特性を細くすることが望ましい。
【０００３】
一般に、ＤＢＦ方式を実行して得られる信号についてのアンテナの指向特性において、ターゲットの方向からの成分が主となる。この方向への指向特性を主ビーム（ｍａｉｎ ｂｅａｍ）という。それ以外の方向に放射される信号の指向特性をサイドローブ（ｓｉｄｅｒｏｂｅ）といい、サイドローブは完全にゼロにならない。一般には、アンテナの素子数を増し、これに加えて素子をずらして配置することによりサイドローブを低減できることが知られている。
例えば、特許文献１記載のアンテナ装置では、多数の素子によって構成されるアレーが複数個のサブアレーに分割され、各サブアレーが一方向、例えばＸ軸方向にずらされ、Ｙ軸方向に対して段差状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３２８３５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のアンテナ装置は、多数の素子からなるサブアレーが一方向にずらされているため、ずれ方向への幅が著しく増加してしまう。従って、特許文献１記載のアンテナ装置では、小型化することが求められる車載レーダアンテナとして実用的ではないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、サイドローブを低減する小型のアンテナ装置及びレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数の素子を一方向に配列した送信単位を複数個備え、複数個のうち一部の前記送信単位は、連続して前記一方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置され、残りの前記送信単位は、連続して前記一方向と逆方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置されること、を特徴とするアンテナ装置である。
【０００８】
（２）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記一部の送信単位の配置と前記残りの送信単位の配置は、前記一方向と垂直な方向に鏡像対称であること、を特徴とするアンテナ装置である。
【０００９】
（３）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記一部の送信単位の前記一方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、又は前記残りの送信単位の前記一方向と逆方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１０】
（４）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位間のずれ量が前記送信単位に備えられた素子間間隔よりも短いこと、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１１】
（５）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、複数の素子を前記一方向に配列した受信単位を複数個備えること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１２】
（６）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位の配置による第１ヌル点が、前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点の中間となる、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１３】
（７）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記受信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１４】
（８）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１５】
（９）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び前記送信単位が備える素子数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１６】
（１０）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置を備えるレーダ装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の一部の送信単位が一方向に連続してずれて配置され、残りの送信単位が逆方向に連続してずれて配置されるため、一方向への幅が著しく増加せず、サイドローブを低減する小型のアンテナ装置及びレーダ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るアンテナ装置１００による指向特性の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。
【図４】本実施形態によらない送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるヌル点θｎｓの分布の一例を示す図である。
【図６】本実施形態のその他の例であるアンテナ装置２００の構成を示す概略図である。
【図７】従来のアンテナ装置の一例であるアンテナ装置３００の構成を示す概略図である。
【図８】従来のアンテナ装置の一例であるアンテナ装置３００による指向特性の一例を示す図である。
【図９】従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００の構成を示す概略図である。
【図１０】従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００による指向特性の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置６００の構成を示す概略図である。
【図１２】本実施形態に係る信号処理部２０の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示す概略図である。アンテナ装置１００は、例えば車載用ＤＢＦレーダ装置である。アンテナ装置１００は、正面パネル１１０、送信部１２０、受信部１３０（１３０−１〜１３０−N；Nは1以上の自然数）及びボルト穴１４０（１４０−１〜１４０−４）を含んで構成される。
【００２０】
正面パネル１１０は、略長方形の平板からなり、その表面に送信部１２０及びＮ個の受信部１３０（１３０−１〜１３０−N）を装着する。
ボルト穴１４０−１〜１４０−４は、それぞれ正面パネル１１０の四隅に配置される。即ち、アンテナ装置１００は正面パネル１１０上に、放射素子が配置されない空きスペースにボルト穴１４０−１〜１４０−４を配置することができ、限られたスペースを有効利用できる。
ボルト穴１４０−１〜１４０−４は、各々ボルトが挿入され、正面パネル１１０をレーダ装置の筐体に圧着させる。このようにボルト穴１４０−１〜１４０−４の位置を、正面パネル１１０の四隅にすることで、外部からの振動に対する機械的強度を確保できる。
レーダ装置の筐体は、その寸法を正面パネル１１０、即ちアンテナ装置１００の最外寸法に合わせるようにすることでレーダ装置が占有する面積を必要最小限とすることができる。
【００２１】
送信部１２０は、２Ｌ個（Ｌは2又は２より大きい自然数、例えば６）の送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌを備える。送信単位の数２Ｌの半値Ｌをずれ配列数と呼ぶ。各送信単位１２１−ｎ（１≦ｎ≦２Ｌ）は、それぞれＩ個（Ｉは２又は２より大きい自然数、例えば２）の放射素子１２２を備え、Ｉ個の放射素子は図１においてＸ方向（左右方向）に素子間間隔Ｑで配置される。従って、各送信単位において、左端の放射素子と右端の放射素子のＸ方向の距離は（Ｉ−１）Ｑとなり、各送信単位のＸ方向の長さは概ねＩ・Ｑとなる。
アンテナ装置１００が良好な指向特性を得るためには、放射素子を密に配置するほうが望ましい。しかし、素子間間隔Ｑが小さすぎると、放射素子間での相互結合が生じるため性能が低下する。適度な素子間間隔Ｑは、例えば約０．９λ（波長）である。
【００２２】
各送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌは、Ｘ方向に素子間間隔Ｑよりも狭いずれ量Ｓで、Ｘ方向とは垂直なＹ方向（奥行方向）に（ずれ量は素子間間隔Ｑ）順次隣接するように配置される。ここで、各送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌの配置は、Ｙ方向に対してその中心座標c（図１では、送信単位１２１−Ｌと１２１−Ｌ＋１の中間）を通過し、Ｘ方向に平行な線を対称軸lとして線対称（鏡像対称）となるようにする。従って、送信単位１２１−１〜１２１−ＬのＸ座標と、線対称な位置に配置されている送信単位１２１−２Ｌ〜１２１−Ｌ＋１のＸ座標は等しい。また、送信単位１２１−１〜１２１−Ｌ−１にＹ方向に対して各々隣接する送信単位１２１−２〜１２１−ＬとのＸ方向へのずれ量は各々Ｓである。これに対し、送信単位１２１−Ｌ＋１〜１２１−２Ｌ−１にＹ方向に対して各々隣接する送信単位１２１−Ｌ＋２〜１２１−２ＬとのＸ方向へのずれ量は各々−Ｓと正負反転、即ちずれ方向が逆方向になる。
【００２３】
各受信部１３０−ｋ（１≦ｋ≦N）は、各々２Ｌ個の受信単位１３１−ｋ−１〜１３１−ｋ−２Ｌを備え、正面パネル１１０上においてＸ方向に順次隣接して配置（間隔はＰ）されている。各受信部１３０−ｋに含まれる、２Ｌ個の受信単位１３１−ｋ−１〜１３１−ｋ−２Ｌは、Ｘ方向の座標を同一とし、Ｙ方向に間隔Qで順次隣接される。各受信単位１３１−ｋ−ｎ（１≦ｎ≦２Ｌ）は、それぞれＪ個（Ｊは２又は２よりも大きい自然数、例えば２）の放射素子１３２を備え、Ｊ個の放射素子１３２は図１においてＸ方向（左右方向）に素子間間隔Ｑで配置される。従って、各受信単位において、左端の放射素子と右端の放射素子のＸ方向の距離は（Ｊ−１）Ｑとなり、各受信単位のＸ方向の長さは概ねＪ・Ｑとなる。
【００２４】
但し、アンテナ装置１００では、受信単位１３１−１−１及び１３１−１−２Ｌは放射素子をそれぞれ１個のみ備え、左端のＸ座標を隣接する受信単位１３１−１−２及び１３１−１−２Ｌ−１と揃えるように配置される。これにより、送信部１２０の左端が受信部１３０の右端よりも左側に配置される。
また、受信単位１３１−Ｎ−１及び１３１−Ｎ−２Ｌも放射素子をそれぞれ１個のみ備え、右側のＸ座標を隣接する受信単位１３１−Ｎ−２及び１３１−Ｎ−２Ｌ−１と揃えるように配置される。これにより、ボルト穴１４０−１及び１４０−３の右端が、受信部の左側よりも右側に配置される。
これにより、アンテナ装置１００の左右の幅が過大になることが回避され、アンテナ装置１００をより小型化できる。
【００２５】
なお、アンテナ装置１００を車載レーダに用いる場合、互いに隣接する受信部１３０−ｋ間の間隔を２λ前後（車載ミリ波レーダに用いられる７６ＧＨｚ帯では、約３．９ｍｍ）とすることが妥当と考えられている。素子間間隔Ｑを約０．９λとすると、Ｊを２とすることに相当する。これは、分解能を確保するために受信部の個数を多くし受信部間の間隔を広げるほど走査ビーム幅を細くする利点と、受信部の増加や受信部間の間隔の増加に伴いハードウェア規模が過大になる欠点を避けることとの均衡を図ったものである。
【００２６】
一般に複数の放射素子からなるアレーアンテナの指向特性Ａ（θ）は、次式で与えられる。
【００２７】
【数１】
【００２８】
θは、正面方向（放射面から垂直方向）からの離角である。Ｆ（θ）は、放射素子１３２の配置による効果を示すアレー効果である。Ｉ（θ）は、放射素子自体の指向特性である。例えば、放射素子１３２が半波長ダイポールであるとき、その電界面の指向性は素子に平行な方向（θ＝０）で最大、素子に垂直な方向（θ＝π／２）で零となる。
Ｉ個の放射素子が一方向（例えばＸ方向に）等間隔Ｑで配列され、すべて等電力、同一位相で電力が供給されているアレーについて、アレー効果Ｆｑ（θ）は、次式で示される。
【００２９】
【数２】
【００３０】
ここで、λは波長である。式（２）より、Ｆ（θ）は、ｓｉｎ（θ）を変数とするフーリエ級数で示されており、λ／Ｑを周期とする周期関数となる。また、Ｆｑ（θ）をゼロとするθ、即ち送信単位によるヌル点θｎｔは近似的に次式で示される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
ｉは、１からＩ−１までの自然数である。つまり、送信単位によるヌル点θｎｔはＩ−１個存在する。このように複数の素子を各々空間的に分散配置させて得られる特性Ｆｑ（θ）をアレー効果と呼ぶ。
従って、Ｘ方向に等間隔Ｑで配列されたＩ個の放射素子を含んで構成される送信単位１２１の各々のアレー効果は、Ｆｑ（θ）となる。
【００３３】
図１の送信部１２０は、送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌのように、各送信単位がＸ方向に各々ずれ量Ｓずつずれ、Ｘ方向へのずれ個数がＬ個のアレーとみることができる。送信単位のずれ配置によるアレー効果Ｆｓ（θ）は、次式で示される。
【００３４】
【数４】
【００３５】
また、ずれ配置によるヌル点θｎｓは近似的に次式で示される。
【００３６】
【数５】
【００３７】
ｌは、１からＬ−１までの自然数である。即ち、ずれ配置によるヌル点θｎｓがＬ−１個存在する。
また、Ｘ方向に等間隔Ｑで配列されたＪ個の放射素子を含んで構成される受信単位１３１−１−１〜１３１−Ｎ−２Ｌによるアレー効果Ｆｒ（θ）は、次式で示される。
【００３８】
【数６】
【００３９】
また、受信単位によるヌル点θｎｒは近似的に次式で示される。
【００４０】
【数７】
【００４１】
ｊは、１からＪ−１までの自然数である。即ち、受信単位によるヌル点θｎｒがＪ−１個存在する。
従って、アンテナ装置１００の送受信間のアレー効果は、Ｆｑ（θ）Ｆｓ（θ）Ｆｒ（θ）となる。
式（２）、（４）及び（６）は、Ｉ（各送信単位の放射素子数）、Ｌ（ずれ配列数）、Ｊ（各受信単位の放射素子数）が多いほど、θ＝０以外の領域におけるアレー効果、即ちサイドローブを低減できることを示す。しかし、その場合、放射素子の数の増加に伴って増加する演算量や、アンテナ装置１００の面積の増加を招くため、現実的ではない。
【００４２】
そこで、送信単位によるヌル点θｎｔ、ずれ配置によるヌル点θｎｓ及び受信単位によるθｎｒができるだけ広い角度範囲で分散するように、Ｉ、Ｌ、Ｊ、Ｑ（素子間間隔）及びＳ（送信単位間のずれ量）の関係を決定すれば、サイドローブを低減することができる。具体的には、送信単位と受信単位との関係において、送信単位による第１ヌル点（θｎｔ＝λ／（Ｉ・Ｑ））と受信単位による第１ヌル点（θｎｒ＝λ／（Ｊ・Ｑ））のうち一方が他方の整数倍となることを避けるようにＩ、Ｊ及びＱとの関係を定める。この２種類のヌル点においてλが共通の乗数となるので、送信単位の放射素子数と素子間間隔の積（送信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｉ・Ｑ）と受信単位の放射素子数と素子間間隔の積（受信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｊ・Ｑ）のうち一方が他方の整数倍ではないようにすればよい。つまり、（Ｊ・Ｑ）／（Ｉ・Ｑ）又は（Ｉ・Ｑ）／（Ｊ・Ｑ）が、整数値になることを避ける。上記の実施態様では、送信単位と受信単位とで素子間間隔はＱと共通であるため、Ｊ／Ｉ又はＩ／Ｊが整数値にならなければよい。これにより、送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるθｎｒの重複を少なくすることができる。例えば、Ｉ＝３、Ｊ＝２とする。
【００４３】
ここで、Ｉ＝３、Ｊ＝２の場合における送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布を図３に示す。図３は、本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。図３において横軸は角度（単位はラジアン）である。また、図３において送信単位によるヌル点θｎｔを○、受信単位によるヌル点θｎｒを×で示す。このとき、送信単位による第１ヌル点はλ／（Ｊ・Ｑ）はλ／２Ｑと、受信単位による第１ヌル点λ／（Ｉ・Ｑ）つまりλ／３Ｑの１．５倍と整数倍にはならない。送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒが重複する角度θはλ／Ｑ、２λ／Ｑ…となり、送信単位によるヌル点θｎｔのうち受信単位によるヌル点θｎｒと重複するヌル点は一部に過ぎず、その他の送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒが分散する。
【００４４】
次に、本実施形態によらずＩ＝４、Ｊ＝２とした場合における送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布を示す図４に示す。図４は、本実施形態によらない送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。図４において横軸は角度（単位はラジアン）である。また、図４において送信単位によるθｎｔを○、受信単位によるθｎｒを×で示す。このとき、送信単位による第１ヌル点λ／（Ｊ・Ｑ）はλ／２Ｑと、受信単位による第１ヌル点λ／（Ｉ・Ｑ）つまりλ／４Ｑの２倍と整数倍になる。送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒが重複する角度θはλ／２Ｑ、λ／Ｑ、…、と受信単位によるヌル点θｎｒ全てが送信単位によるヌル点θｎｔと重複してしまう。この場合、図３の場合よりも多くの放射素子数を用いるにも関わらずヌル点の重複が著しくなる。
【００４５】
送信単位によるヌル点θｎｔ、ずれ配置によるヌル点θｎｓ及び受信単位によるヌル点θｎｒを広い角度範囲で分散させるためには、送信単位並びに受信単位とずれ配置との関係において、ずれ配置による第１ヌル点（θｎｓ＝λ／（Ｌ・Ｓ））が送信単位による第１ヌル点（θｎｔ＝λ／（Ｉ・Ｑ））と受信単位による第１ヌル点（θｎｒ＝λ／（Ｊ・Ｑ））の間の値、好ましくは平均値となるように、Ｉ、Ｊ、Ｌ、Ｑ及びＳの関係を定める。これらのヌル点においてλが共通の乗数となるので、ずれ配列数Ｌとずれ間隔Ｓの積（送信単位の総ずれ量）の逆数１／（Ｌ・Ｓ）が、送信単位における放射素子数と素子間間隔の積（送信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｉ・Ｑ）と受信単位における放射素子数と素子間間隔の積（受信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｊ・Ｑ）の間の値、好ましくは中間値、となるようにする（式（８）参照）。このとき、ずれ配置によるヌル点θｎｓは、送信単位によるヌル点θｎｔ及び受信単位によるヌル点θｎｒとの重複を少なくすることができる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
さらに好ましくは、ずれ配置と送信単位との関係において、ずれ配置による第１ヌル点（θｎｓ＝λ／（Ｌ・Ｓ））と送信単位による第１ヌル点（θｎｔ＝λ／（Ｉ・Ｑ））のうち一方が他方の整数倍となることを避けるようにＩ、Ｌ、Ｓ及びＱとの関係を定める。即ち、ずれ配列数Ｌとずれ間隔Ｓの積の逆数１／（Ｌ・Ｓ）と送信単位における放射素子数と素子間間隔の積の逆数１／（Ｉ・Ｑ）のうち一方が他方の整数倍ではないようにする。これにより、ずれ配置によるヌル点θｎｓと送信単位によるヌル点θｎｔとの重複を少なくすることができる。
【００４８】
また、ずれ配置と受信単位との関係において、ずれ配置による第１ヌル点（θｎｓ＝λ／（Ｌ・Ｓ））と受信単位による第１ヌル点（θｎｒ＝λ／（Ｊ・Ｑ））のうち一方が他方の整数倍となることを避けるようにＪ、Ｌ、Ｓ及びＱとの関係を定める。即ち、ずれ配列数Ｌとずれ間隔Ｓの積の逆数１／（Ｌ・Ｓ）と受信単位における放射素子数と素子間間隔の積の逆数１／（Ｊ・Ｑ）のうち一方が他方の整数倍ではないようにする。これにより、ずれ配置によるヌル点θｎｓは、受信単位によるヌル点θｎｒとの重複が最小限となる。
【００４９】
例えば、Ｉ＝３、Ｊ＝２、Ｌ＝６の場合、式（８）によりＳ＝０．４Ｑとなる。このときの送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるヌル点θｎｓの分布を図５に示す。図５は、本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるヌル点θｎｓの分布の一例を示す図である。図５において横軸は角度（単位はラジアン）である。また、図５において、送信単位によるθｎｔを○、受信単位によるヌル点θｎｒを×、ずれ配置によるヌル点θｎｓを△、で示す。これにより、ずれ配置によるヌル点θｎｓと、送信単位によるヌル点θｎｔや受信単位によるヌル点θｎｒとの重複が回避される。
【００５０】
次に本実施形態のその他の例であるアンテナ装置２００について説明する。図６は、本実施形態のその他の例であるアンテナ装置２００の構成を示す概略図である。アンテナ装置２００は、図６に示すように各送信単位２２１−１〜２２１−２Ｌ−１が隣接する送信単位２２１−２〜２２１−２ＬをＸ方向にずらして配置される方向が、図１に示すアンテナ装置１００とは逆転している点が異なる。即ち、各送信単位２２１−１〜２２１−Ｌ−１は、Ｘの負方向にずれ量ＳでＹ方向に隣接する送信単位２２１−２〜２２１−Ｌを順次配置され、対称軸ｌを越え、各送信単位２２１−Ｌ＋１〜２２１−２Ｌ−１は、Ｘの正方向にずれ量ＳでＹ方向に隣接する送信単位２２１−Ｌ＋２〜２２１−２Ｌが順次配置されている。
但し、図６に示すアンテナ装置２００のその他の構成及び機能は、図１に示すアンテナ装置１００と同様である。
【００５１】
これにより、アンテナ装置２００のアレー効果も、アンテナ装置１００と同様にＦｑ（θ）Ｆｓ（θ）Ｆｒ（θ）となり、その送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるθｎｒ及びずれ配置によるθｎｓも同様となる。従って、送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるθｎｓが分散され、サイドローブが低減する。
【００５２】
アンテナ装置２００は、正面パネル２１０の対称軸ｌ上の左端及び右端にボルト穴２４０−１及び２４０−２を備える。即ち、アンテナ装置２００も正面パネル２１０上に、放射素子が配置されない空きスペースにボルト穴２４０−１、２４０−２を配置することができる。限られたスペースを有効利用して寸法が過大になることを避けられる。
但し、アンテナ装置２００では、受信単位２３１−Ｎ−Ｌ及び２３１−Ｎ−Ｌ＋１は放射素子をそれぞれ１個のみ備え、右端のＸ座標を受信単位２３１−Ｎ−Ｌ−１及び２３１−Ｎ−Ｌ＋２と揃えるように配置される。これにより、ボルト穴２４０−１の右端を受信部２３０の左端よりも右側に配置される。
また、受信単位２３１−１−Ｌ及び２３１−１−Ｌ＋１も放射素子をそれぞれ１個のみ備え、左側のＸ座標を受信単位２３１−１−Ｌ−１及び２３１−１−Ｌ＋２と揃えるように配置される。これにより、送信部２２０の左端を受信部２３０の右端よりも左側に配置される。
よって、アンテナ装置２００の左右の幅が過大になることが避けられ、アンテナ装置２００をより小型化できる。
【００５３】
なお、上述のアンテナ装置１００及び２００における送信単位１２１及び２２１の数が２Ｌと偶数である場合を示したが、本実施形態では２Ｌ−１（Ｌは２又は２よりも大きい自然数）と奇数であってもよい。その場合、送信単位１２１−１〜１２１−Ｌ−１と１２１−Ｌ＋１〜１２１−２Ｌ−１が送信単位１２１−Ｌの上を通る中心軸ｌに対して線対称に配置されていればよい。このとき、送信単位１２１−Ｌに含まれる放射素子からの信号が他の放射素子の2倍になるように電力を供給すれば、アンテナ装置１００と同様なアレー効果Ｆｑ（θ）Ｆｓ（θ）Ｆｒ（θ）、ヌル点θｎｔ、θｎｒ及びθｎｓが得られる。従って、本実施形態によれば多数の送信単位、受信単位を備えなくとも、送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ構造によるθｎｓが分散され、サイドローブが低減する。
【００５４】
上述のアンテナ装置１００及び２００における互いに隣接する送信単位１２１、２２１間のずれ量Ｓを一定であるが、本実施形態では、ずれ量Ｓが互いに隣接する送信単位１２１、２２１間ごとに異なってもよい。
また、上述のアンテナ装置１００及び２００における送信単位１２１、２２１及び受信単位１３１、２３１を各々構成する全ての放射素子へ供給する電力を等しいものとしたが、放射素子ごとに供給する電力が異なってもよい。
このようにしても、本実施形態によれば多数の送信単位、受信単位を備えなくとも、送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ構造によるθｎｓを分散させることで、サイドローブを低減することができる。
【００５５】
比較のために、従来のアンテナ装置３００の構成について図７を用いて説明する。図７は、従来のアンテナ装置の一例であるアンテナ装置３００の構成を示す概略図である。アンテナ装置３００は、図７に示すように受信部３３０の構成は受信部１３０と同様であるが、送信部３２０を構成する送信単位３２１は、Ｘ方向にずらされずにＹ方向に対し順次配置されている。
そこで、アンテナ装置３００による指向特性について図８を用いて説明する。図８は、アンテナ装置３００による指向特性の一例を示す図である。図８において、横軸は離角θ、縦軸はθ＝０のときの値を０ｄＢとする相対レベルである。図８では、送信部３２０の指向特性を２点破線で、受信部３３０の指向特性を１点破線で、アンテナ装置（レーダ送受）３００の指向特性を実線で示す。
【００５６】
図８によれば、送信部３２０の指向特性は、θ＝３２°のとき極大値−１２ｄＢを、θ＝５４°のとき極大値−１３ｄＢをとる。
アンテナ装置３００の指向特性は、θ＝２６°のとき極大値−２６ｄＢを、θ＝３９°のとき極大値−２９ｄＢを、θ＝６０°のとき極大値−２３ｄＢをとる。
【００５７】
従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００の構成について図９を用いて説明する。図９は、従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００の構成を示す概略図である。アンテナ装置４００は、図９に示すように受信部４３０の構成は受信部４３０と同様であるが、送信部４２０を構成する送信単位４２１は、列ごとにＸ方向へのずれ方向を逆転させＹ方向に順次隣接されている。
そこで、アンテナ装置４００による指向特性について図１０を用いて説明する。図１０は、アンテナ装置４００による指向特性の一例を示す図である。図１０において、横軸は離角θ、縦軸はθ＝０のときの値を０ｄＢとする相対レベルである。図１０では、送信部４２０の指向特性を２点破線で、受信部４３０の指向特性を１点破線で、アンテナ装置（レーダ送受）４００の指向特性を実線で示す。
【００５８】
図１０によれば、送信部４２０の指向特性は、θ＝３１°のとき極大値−１５ｄＢを、θ＝５８°のとき極大値−２５ｄＢをとる。
アンテナ装置４００の指向特性は、θ＝２６°のとき極大値−２９ｄＢを、θ＝３９°のとき極大値−３５ｄＢを、θ＝５７°のとき極大値−３４ｄＢをとる。
【００５９】
他方、本実施形態に係るアンテナ装置１００による指向特性を図２に示す。図２は、アンテナ装置１００による指向特性の一例を示す。図２において、横軸は離角θ、縦軸はθ＝０のときの値を０ｄＢとする相対レベルとする。また、図２では、送信部１２０の指向特性を２点破線で、受信部１３０の指向特性を１点破線で、アンテナ装置１００の指向特性を実線で示す。
図２によれば、送信部１２０の指向特性は、θ＝２４°のとき極大値−３７ｄＢを、θ＝３６°のとき極大値−２６ｄＢを、θ＝５４°のとき極大値−３４ｄＢを、θ＝７６°において極大値−３８ｄＢをとる。
また、受信部１３０の指向特性は、θ＝５５°のとき極大値−９ｄＢをとる。
アンテナ装置１００の指向特性は、θ＝３８°のとき極大値−４２ｄＢを、θ＝５４°のとき極大値−４３ｄＢをとる。また、アンテナ装置１００の指向特性は、θが２０°以上の領域では、相対レベルが−４２ｄＢ未満となり、サイドローブが十分に低減していることを示す。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、送受信に用いる素子数等のハードウェア規模の増大を回避しながらサイドローブを低減させることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るレーダ装置６００の構成を示す概略図である。レーダ装置６００は、アンテナ装置１００、ミキサ２−１〜２−Ｎ、分配器４、チャネルフィルタ５−１〜５−Ｎ、ＳＷ（ＳＷｉｔｃｈ；スイッチ）６、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ａ／Ｄ コンバータ）、制御部８、三角波生成部９、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；電圧制御発信器）及び信号処理部２０を含んで構成される。図１１では、アンテナ装置１００の構成要素のうち受信部１３０−１〜１３０−Ｎ及び送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌを示す。
【００６２】
受信部１３０−１〜１３０−Ｎは、送信波がターゲットにて反射し、このターゲットから到来する反射波を受信して受信信号に変換し、変換された受信信号を、増幅器を介してミキサ２−１〜２−Ｎに出力する。各受信部では、各受信単位を構成する放射素子が受信した反射波をそれぞれ受信信号に変換し、各受信単位では変換された受信信号を加算し、加算された受信信号をさらに受信単位間で加算して増幅器に出力する。
ミキサ２−１〜２−Ｎは、増幅器を通じて送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌから送信される送信波と、受信部１３０−１〜１３０−Ｎそれぞれにおいて受信された受信波が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号（チャネルＣｈ１〜ＣｈＮ）を生成する。ミキサ２−１〜２−Ｎは、生成したビート信号をフィルタ５−１〜５−Ｎに出力する。
【００６３】
フィルタ５−１〜５−Ｎは、それぞれミキサ２−１〜２−Ｎから入力されたビート信号に対して帯域制限を行い、ＳＷ６へ帯域制限されたビート信号を出力する。
ＳＷ６は、制御部８から入力されたサンプリング信号に対応して、フィルタ５−１〜５−Ｎにおいて帯域制限されたビート信号を、そのチャネルＣｈ１〜ＣｈＮを順次切り替えながら増幅器を介してＡＤＣ７に出力する。
ＡＤＣ７は、制御部８から入力されたサンプリング信号に同期して、ＳＷ６から入力されたビート信号を、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ；アナログ・ディジタル）変換してディジタル信号を生成し、信号処理部２０におけるメモリ２１の波形記憶領域に順次記憶させる。
【００６４】
制御部８は、マイクロコンピュータやＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央処理装置）などにより構成されており、ＲＯＭ（図示しない）などに格納された制御プログラムに基づき、レーダ装置６００全体の制御を行う。制御部８は、例えば、ＳＷ６、ＡＤＣ７及び三角波生成部８にサンプリング信号を出力する。
三角波生成部９は、制御部８から入力されたサンプリング信号と同期して三角波信号を生成し、生成した三角波信号を、増幅器を介してＶＣＯ１０に出力する。
ＶＣＯ１０は、増幅器を介して三角波生成部９から入力された三角波信号を周波数変調して送信信号を生成し、生成した送信信号を分配器４に出力する。
【００６５】
分配器４は、ＶＣＯ１０から入力された送信信号を、増幅器を介してミキサ２−１〜２−Ｎ及び送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌに分配する。
送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌは、分配器から出力され増幅器を介して入力された送信信号を、ターゲットに対して送信波として送信する。ここで、各送信単位を構成する各放射素子は、入力された送信信号を各々送信波として放射する。
【００６６】
次に、本実施形態に係る信号処理部２０の構成及び処理について図を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る信号処理部２０の構成を示す概略図である。
信号処理部２０は、メモリ２１、周波数分解処理部２２、ピーク検知部２３、ピーク組合せ部２４、距離検出部２５、速度検出部２６、ペア確定部２７、方位検出部３０及びＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ；ディジタルビームフォーミング）処理部４０を含んで構成される。
【００６７】
＜信号処理部２０における受信波に対する信号処理＞
次に、メモリ２１は、ＡＤＣ７から入力されたディジタル信号を波形記憶領域に記憶している。記憶されたディジタル信号は、例えば、受信部１３０−１〜１３０−Ｎに各々対応したチャネルＣｈ１〜ＣｈＮの時系列データ（上昇部分及び下降部分）である。例えば、メモリ２１の波形記憶領域は、上昇部分及び下降部分それぞれにおいて２５６個のデータをサンプリングした場合、２×２５６個×受信部の数２Ｎのデータを記憶する。
【００６８】
周波数分解処理部２２は、メモリ２１から各チャネルの時系列データを読出し、読み出した各チャネルの時系列データを予め設定された分解能で周波数成分データに変換し、変換した周波数成分データを方位検出部３０及びＤＢＦ処理部４０に出力する。周波数成分データに変換するための処理は、例えばフーリエ変換である。ここで、周波数分解処理部２２は、各チャネル毎に上昇部分及び下降部分それぞれが２５６個のサンプリングデータを、各１２８個の周波数成分データ（複素数）（２（上昇部分、下降部分）×１２８個×受信部の数２Ｎのデータ）となる。
ここで、受信部毎の周波数成分データには、受信部の位置に依存した位相差がみられるが、それぞれのデータの絶対値（受信強度あるいは振幅など）はほぼ等しくなる。
【００６９】
ＤＢＦ処理部４０は、入力される各チャネル（受信部）に対応した周波数成分データを、受信部１３０−１〜１３０−Ｎの配列方向にフーリエ変換（即ち空間軸フーリエ変換）し、空間軸データを生成する。
ＤＢＦ処理部４０は、生成した空間軸データに基づき、予め設定された角度分解能で量子化された角度チャネル毎の空間周波数成分データ（複素数）を算出し、周波数毎にピーク検知部２３に対して出力する。
なお、ＤＢＦ処理部４０は、上述した周波数成分データ及び空間周波数成分データともに三角波の上昇領域及び下降領域の各々について算出する。
【００７０】
ＤＢＦ処理部４０から出力される角度チャネル毎の空間周波数成分データが示すスペクトルは、ビーム走査分解能による受信波の到来方向推定に依存したものとなる。従って、レーダ装置６００は、サイドローブが低減されたアンテナ装置１００を用いて信号の送信及び受信を行うため、チャネル数を増大させることなく受信波の到来方向を高精度に推定することができる。
また、受信部の配列方向へのフーリエ変換により、角度チャネル間で周波数成分データが加算されるため、Ｓ／Ｎ比が改善される。従って、後述するピーク値の検出精度を向上させることが可能となる。
【００７１】
ピーク検知部２３は、ＤＢＦ処理部４０から入力された角度チャネル毎の空間周波数成分データに基づき、角度チャネル毎に三角波の上昇領域及び下降領域それぞれ強度（または振幅）のピークを検出する。ピーク検知部２３は、検出したピークから予め設定された数値を超えるピーク値を有するビート周波数を検出し、検出したビート周波数をターゲット周波数として選択する。
したがって、ピーク検知部２３は、いずれかのアンテナにおける周波数成分データ又は、全アンテナにわたる周波数成分データの加算値の周波数スペクトルに基づき、スペクトルがピークをとるビート周波数をもって、距離に依存したターゲットの存在を検出する。また、全アンテナにわたる周波数成分データの加算により、ノイズ成分が平均化されてＳ／Ｎ比が向上する。ピーク検知部２３は、検出された各チャネルのピーク値とそのビート周波数を、ピーク組合せ部２４へ角度チャネル毎に出力する。ここで、角度周波数がＡ個（例えば１６個）の空間軸フーリエ変換の場合、角度チャネルの数はＡ−１個（例えば１５個）となる。
【００７２】
ピーク組合せ部２４は、ピーク検知部２３から入力されたビート周波数とそのピーク値について、上昇領域及び下降領域それぞれのビート周波数とそのピーク値をマトリクス状に総当たりにて組み合わせ、すなわち上昇領域及び下降領域それぞれのビート周波数を全て組み合わせ、順次、ビート周波数とそのピーク値の組み合わせを距離検出部２５及び速度検出部２６へ出力する。即ち、ピーク組合せ部２４は、上昇領域におけるピーク値とそのビート周波数と下降領域におけるピーク値とそのビート周波数を組み合わせ、距離検出部２５、速度検出部２６及びペア確定部２７へ、その組み合わせを角度チャネル毎に出力する。
【００７３】
距離検出部２５は、ピーク組合せ部２４から入力される上昇領域のビート周波数ｆuと、下降領域のビート周波数ｆdとから、次式により距離ｒを算出する。距離検出部２５は、算出した距離ｒをペア確定部２７に出力する。
【００７４】
【数９】
【００７５】
ここで、Cは光速、Δfは三角波の周波数変調幅、Tは上昇領域又は下降領域における変調時間を示す。
速度検出部２６は、ピーク組合せ部２４から入力される上昇領域及び下降領域それぞれの組み合わせのビート周波数の差分に基づきターゲットとの相対速度ｖを算出する。速度検出部２６は、算出した相対速度ｖをペア確定部２７に出力する。
相対速度ｖを算出するには、例えば、次式により、上昇領域のビート周波数ｆuと、下降領域のビート周波数ｆdとから算出する。
【００７６】
【数１０】
【００７７】
ここで、ｆ0は三角波の中心周波数である。
ペア確定部２７は、距離検出部２５から入力された距離ｒ及び速度検出部２６から入力された相対速度ｖと、ピーク組合せ部２４から入力された上昇領域のピーク値及び下降領域のピーク値とを、上昇領域のピークと下降領域のピークとの組み合わせごとに記録したテーブルを角度チャネル毎に生成する。
【００７８】
ペア確定部２４は、生成したテーブルから各ターゲットに対応した上昇領域のピークと下降領域のピークの適切な組み合わせを選択し、各ターゲットに対応して選択された組み合わせの距離ｒ、相対速度ｖ及びピーク値をとる周波数を周波数分解処理部２２に出力する。
ここで、ペア確定部２４は、例えば、上昇領域のビート周波数ｆuと、下降領域のビート周波数ｆdの差分が予め定められた値以下である組み合わせ、又は上昇領域のピーク値と囲う領域のピーク値が予め定められた値以下である組み合わせを、適切な組み合わせとして角度チャネルごとに選択する。ＤＢＦの分解能では、１つのターゲットが複数の角度チャネルに跨ったピークを示すことがあることを鑑み、ペア確定部２４では、隣接する角度チャネルにおける、距離ｒ、相対速度ｖ又はピーク値との差分が各々一定値以下であること、つまり近似性も考慮して、上昇領域のピーク及び下降領域のピークの適切な組み合わせを選択してもよい。
【００７９】
方位検出部３０は、周波数分解処理部２２から入力された周波数成分データに基づき例えば高分解能アルゴリズムであるＡＲ（Ａｕｔｏ−Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ；自己回帰）スペクトル推定法やＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；多重信号分類）法を用いてスペクトル推定処理を行い、推定されたスペクトルに基づいて対応するターゲットの方位を決定する。
方位検出部３０が、ＡＲスペクトル推定法を用いる場合の構成例について示す。
方位検出部３０は、正規方程式生成部３０１、ＡＲ係数算出部３０２、判定部３０３及びパワースペクトル算出部３０４を含んで構成される。
【００８０】
正規方程式生成部３０１は、周波数分解処理部２２から入力された周波数成分データに基づき正規方程式を生成する。ここで、正規方程式生成部３０１は、周波数（上昇領域と下降領域のいずれか又は両方）ごとの周波数成分データの各々から相関行列を生成し、生成された相関行列に基づいて正規方程式を生成する。正規方程式生成部３０１は、生成した正規方程式をＡＲ係数算出部３０２に出力する。なお、正規方程式生成部３０１は、複数通りの次数について正規方程式を生成及び出力する。
ＡＲ係数算出部３０２は、正規方程式生成部３０１から入力された正規方程式を解いてＡＲ係数及び白色雑音の分散σ２を算出し、判定部３０３に出力する。
判定部３０３は、ＡＲ係数算出部３０２からＡＲ係数及び白色雑音の分散σ２を入力される。判定部３０３は、次数の異なる正規方程式からそれぞれ算出されたＡＲ係数と、白色雑音の分散σ２に基づいて、参照すべき次数を判定する。また、判定部３０３は、パワースペクトル算出部３０４へ、判定した次数に対応するＡＲ係数と白色雑音の分散σ２を出力する。
パワースペクトル算出部３０４は、判定部３０３から入力されたＡＲ係数と白色雑音の分散σ２に基づいてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルに基づいて受信波の到来方向を算出する。
【００８１】
上述のように、ＤＢＦ処理部４０は、周波数分解処理部２２から入力された周波数成分データに基づいて、受信波を受信する方向の受信感度を向上させるＤＢＦ法を用いてターゲットの存在及び方位を検出する。これにより、方位検出部３０は自己が行う高精度の方位検出に先立ち、分解能は低いが安定したビームスペクトルが得られるＤＢＦ法を行うことにより、推定精度を向上させることができる。
また、ＤＢＦ処理部４０は、検出したターゲットごとの方位情報を方位検出部３０に出力し、方位検出部３０は自己が推定した方位情報とＤＢＦ処理部４０から入力された方位情報との論理積を用いて、方位情報を推定してもよい。これにより、推定精度や信頼性の向上を図ることができる。
【００８２】
このように、本実施形態によれば、送受信に係るチャネル数等のハードウェア規模の増大を回避しながらターゲットの方向推定精度の向上を図ることができる。
【００８３】
なお、上述した実施形態におけるレーダ装置６００の一部、例えば、制御部８又は信号処理部２０をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、レーダ装置に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態におけるレーダ装置の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。レーダ装置の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【００８４】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１００、２００、３００、４００…アンテナ装置、
１１０、２１０、３１０、４１０…正面パネル、
１２０、２２０、３２０、４２０…送信部、
１２１（１２１−１〜１２１−２Ｌ）、２２１（２２１−１〜２２１−２Ｌ）、３２１、４２１…送信単位、
１２２、２２２、３２２、４２２…放射素子、
１３０（１３０−１〜１３０−N）、２３０（２３０−１〜２３０−N）、３３０（３３０−１〜３３０−N）、４３０（４３０−１〜４３０−N）…受信部、
１３１（１３１−１−１〜１３１−Ｎ−２Ｌ）、２３１（２３１−１−１〜２３１−Ｎ−２Ｌ）、３３１、４３１…送信単位、
１３２、２３２、３３２、４３２…放射素子、
１４０（１４０−１〜１４０−４）、２４０（２４０−１、２４０−２）、３４０（３４０−１〜３４０−４）、４４０（４４０−１〜４４０−４）…ボルト穴、
６００…レーダ装置、２（２−１〜２−Ｎ）…ミキサ、４…分配器、
５（５−１〜５−Ｎ）…フィルタ、６…ＳＷ、７…ＡＤＣ、８…制御部、
９…三角波生成部、１０…ＶＣＯ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射したミリ波に対するターゲット（目標物）からの反射波を用いてターゲットの検出を行うアンテナ装置及びレーダ装置に関する。特に、ＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ；ディジタルビームフォーミング）レーダ装置に備えるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行の安全性を確保するために、進行方向（前方）の障害物や先行車などのターゲットを検出するための前方監視用車載レーダ装置が開発されている。車載レーダ装置には、複数の受信アンテナを備え、各受信アンテナからの受信信号を移相し合成する処理（ＤＢＦ方式）を採用するものがある。車載レーダ装置が高精度でターゲットを検出するためには、ＤＢＦ方式を実行する際に放射する電波のビーム幅及び反射波の受信特性を細くすることが望ましい。
【０００３】
一般に、ＤＢＦ方式を実行して得られる信号についてのアンテナの指向特性において、ターゲットの方向からの成分が主となる。この方向への指向特性を主ビーム（ｍａｉｎ ｂｅａｍ）という。それ以外の方向に放射される信号の指向特性をサイドローブ（ｓｉｄｅｒｏｂｅ）といい、サイドローブは完全にゼロにならない。一般には、アンテナの素子数を増し、これに加えて素子をずらして配置することによりサイドローブを低減できることが知られている。
例えば、特許文献１記載のアンテナ装置では、多数の素子によって構成されるアレーが複数個のサブアレーに分割され、各サブアレーが一方向、例えばＸ軸方向にずらされ、Ｙ軸方向に対して段差状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３２８３５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のアンテナ装置は、多数の素子からなるサブアレーが一方向にずらされているため、ずれ方向への幅が著しく増加してしまう。従って、特許文献１記載のアンテナ装置では、小型化することが求められる車載レーダアンテナとして実用的ではないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、サイドローブを低減する小型のアンテナ装置及びレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数の素子を一方向に配列した送信単位を複数個備え、複数個のうち一部の前記送信単位は、連続して前記一方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置され、残りの前記送信単位は、連続して前記一方向と逆方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置されること、を特徴とするアンテナ装置である。
【０００８】
（２）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記一部の送信単位の配置と前記残りの送信単位の配置は、前記一方向と垂直な方向に鏡像対称であること、を特徴とするアンテナ装置である。
【０００９】
（３）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記一部の送信単位の前記一方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、又は前記残りの送信単位の前記一方向と逆方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１０】
（４）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位間のずれ量が前記送信単位に備えられた素子間間隔よりも短いこと、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１１】
（５）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、複数の素子を前記一方向に配列した受信単位を複数個備えること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１２】
（６）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位の配置による第１ヌル点が、前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点の中間となる、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１３】
（７）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記受信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１４】
（８）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１５】
（９）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置であって、前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び前記送信単位が備える素子数との関係を有すること、を特徴とするアンテナ装置である。
【００１６】
（１０）本発明の一態様は、上述のアンテナ装置を備えるレーダ装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の一部の送信単位が一方向に連続してずれて配置され、残りの送信単位が逆方向に連続してずれて配置されるため、一方向への幅が著しく増加せず、サイドローブを低減する小型のアンテナ装置及びレーダ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るアンテナ装置１００による指向特性の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。
【図４】本実施形態によらない送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるヌル点θｎｓの分布の一例を示す図である。
【図６】本実施形態のその他の例であるアンテナ装置２００の構成を示す概略図である。
【図７】従来のアンテナ装置の一例であるアンテナ装置３００の構成を示す概略図である。
【図８】従来のアンテナ装置の一例であるアンテナ装置３００による指向特性の一例を示す図である。
【図９】従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００の構成を示す概略図である。
【図１０】従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００による指向特性の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置６００の構成を示す概略図である。
【図１２】本実施形態に係る信号処理部２０の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１００の構成を示す概略図である。アンテナ装置１００は、例えば車載用ＤＢＦレーダ装置である。アンテナ装置１００は、正面パネル１１０、送信部１２０、受信部１３０（１３０−１〜１３０−N；Nは1以上の自然数）及びボルト穴１４０（１４０−１〜１４０−４）を含んで構成される。
【００２０】
正面パネル１１０は、略長方形の平板からなり、その表面に送信部１２０及びＮ個の受信部１３０（１３０−１〜１３０−N）を装着する。
ボルト穴１４０−１〜１４０−４は、それぞれ正面パネル１１０の四隅に配置される。即ち、アンテナ装置１００は正面パネル１１０上に、放射素子が配置されない空きスペースにボルト穴１４０−１〜１４０−４を配置することができ、限られたスペースを有効利用できる。
ボルト穴１４０−１〜１４０−４は、各々ボルトが挿入され、正面パネル１１０をレーダ装置の筐体に圧着させる。このようにボルト穴１４０−１〜１４０−４の位置を、正面パネル１１０の四隅にすることで、外部からの振動に対する機械的強度を確保できる。
レーダ装置の筐体は、その寸法を正面パネル１１０、即ちアンテナ装置１００の最外寸法に合わせるようにすることでレーダ装置が占有する面積を必要最小限とすることができる。
【００２１】
送信部１２０は、２Ｌ個（Ｌは2又は２より大きい自然数、例えば６）の送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌを備える。送信単位の数２Ｌの半値Ｌをずれ配列数と呼ぶ。各送信単位１２１−ｎ（１≦ｎ≦２Ｌ）は、それぞれＩ個（Ｉは２又は２より大きい自然数、例えば２）の放射素子１２２を備え、Ｉ個の放射素子は図１においてＸ方向（左右方向）に素子間間隔Ｑで配置される。従って、各送信単位において、左端の放射素子と右端の放射素子のＸ方向の距離は（Ｉ−１）Ｑとなり、各送信単位のＸ方向の長さは概ねＩ・Ｑとなる。
アンテナ装置１００が良好な指向特性を得るためには、放射素子を密に配置するほうが望ましい。しかし、素子間間隔Ｑが小さすぎると、放射素子間での相互結合が生じるため性能が低下する。適度な素子間間隔Ｑは、例えば約０．９λ（波長）である。
【００２２】
各送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌは、Ｘ方向に素子間間隔Ｑよりも狭いずれ量Ｓで、Ｘ方向とは垂直なＹ方向（奥行方向）に（ずれ量は素子間間隔Ｑ）順次隣接するように配置される。ここで、各送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌの配置は、Ｙ方向に対してその中心座標c（図１では、送信単位１２１−Ｌと１２１−Ｌ＋１の中間）を通過し、Ｘ方向に平行な線を対称軸lとして線対称（鏡像対称）となるようにする。従って、送信単位１２１−１〜１２１−ＬのＸ座標と、線対称な位置に配置されている送信単位１２１−２Ｌ〜１２１−Ｌ＋１のＸ座標は等しい。また、送信単位１２１−１〜１２１−Ｌ−１にＹ方向に対して各々隣接する送信単位１２１−２〜１２１−ＬとのＸ方向へのずれ量は各々Ｓである。これに対し、送信単位１２１−Ｌ＋１〜１２１−２Ｌ−１にＹ方向に対して各々隣接する送信単位１２１−Ｌ＋２〜１２１−２ＬとのＸ方向へのずれ量は各々−Ｓと正負反転、即ちずれ方向が逆方向になる。
【００２３】
各受信部１３０−ｋ（１≦ｋ≦N）は、各々２Ｌ個の受信単位１３１−ｋ−１〜１３１−ｋ−２Ｌを備え、正面パネル１１０上においてＸ方向に順次隣接して配置（間隔はＰ）されている。各受信部１３０−ｋに含まれる、２Ｌ個の受信単位１３１−ｋ−１〜１３１−ｋ−２Ｌは、Ｘ方向の座標を同一とし、Ｙ方向に間隔Qで順次隣接される。各受信単位１３１−ｋ−ｎ（１≦ｎ≦２Ｌ）は、それぞれＪ個（Ｊは２又は２よりも大きい自然数、例えば２）の放射素子１３２を備え、Ｊ個の放射素子１３２は図１においてＸ方向（左右方向）に素子間間隔Ｑで配置される。従って、各受信単位において、左端の放射素子と右端の放射素子のＸ方向の距離は（Ｊ−１）Ｑとなり、各受信単位のＸ方向の長さは概ねＪ・Ｑとなる。
【００２４】
但し、アンテナ装置１００では、受信単位１３１−１−１及び１３１−１−２Ｌは放射素子をそれぞれ１個のみ備え、左端のＸ座標を隣接する受信単位１３１−１−２及び１３１−１−２Ｌ−１と揃えるように配置される。これにより、送信部１２０の左端が受信部１３０の右端よりも左側に配置される。
また、受信単位１３１−Ｎ−１及び１３１−Ｎ−２Ｌも放射素子をそれぞれ１個のみ備え、右側のＸ座標を隣接する受信単位１３１−Ｎ−２及び１３１−Ｎ−２Ｌ−１と揃えるように配置される。これにより、ボルト穴１４０−１及び１４０−３の右端が、受信部の左側よりも右側に配置される。
これにより、アンテナ装置１００の左右の幅が過大になることが回避され、アンテナ装置１００をより小型化できる。
【００２５】
なお、アンテナ装置１００を車載レーダに用いる場合、互いに隣接する受信部１３０−ｋ間の間隔を２λ前後（車載ミリ波レーダに用いられる７６ＧＨｚ帯では、約３．９ｍｍ）とすることが妥当と考えられている。素子間間隔Ｑを約０．９λとすると、Ｊを２とすることに相当する。これは、分解能を確保するために受信部の個数を多くし受信部間の間隔を広げるほど走査ビーム幅を細くする利点と、受信部の増加や受信部間の間隔の増加に伴いハードウェア規模が過大になる欠点を避けることとの均衡を図ったものである。
【００２６】
一般に複数の放射素子からなるアレーアンテナの指向特性Ａ（θ）は、次式で与えられる。
【００２７】
【数１】
【００２８】
θは、正面方向（放射面から垂直方向）からの離角である。Ｆ（θ）は、放射素子１３２の配置による効果を示すアレー効果である。Ｉ（θ）は、放射素子自体の指向特性である。例えば、放射素子１３２が半波長ダイポールであるとき、その電界面の指向性は素子に平行な方向（θ＝０）で最大、素子に垂直な方向（θ＝π／２）で零となる。
Ｉ個の放射素子が一方向（例えばＸ方向に）等間隔Ｑで配列され、すべて等電力、同一位相で電力が供給されているアレーについて、アレー効果Ｆｑ（θ）は、次式で示される。
【００２９】
【数２】
【００３０】
ここで、λは波長である。式（２）より、Ｆ（θ）は、ｓｉｎ（θ）を変数とするフーリエ級数で示されており、λ／Ｑを周期とする周期関数となる。また、Ｆｑ（θ）をゼロとするθ、即ち送信単位によるヌル点θｎｔは近似的に次式で示される。
【００３１】
【数３】
【００３２】
ｉは、１からＩ−１までの自然数である。つまり、送信単位によるヌル点θｎｔはＩ−１個存在する。このように複数の素子を各々空間的に分散配置させて得られる特性Ｆｑ（θ）をアレー効果と呼ぶ。
従って、Ｘ方向に等間隔Ｑで配列されたＩ個の放射素子を含んで構成される送信単位１２１の各々のアレー効果は、Ｆｑ（θ）となる。
【００３３】
図１の送信部１２０は、送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌのように、各送信単位がＸ方向に各々ずれ量Ｓずつずれ、Ｘ方向へのずれ個数がＬ個のアレーとみることができる。送信単位のずれ配置によるアレー効果Ｆｓ（θ）は、次式で示される。
【００３４】
【数４】
【００３５】
また、ずれ配置によるヌル点θｎｓは近似的に次式で示される。
【００３６】
【数５】
【００３７】
ｌは、１からＬ−１までの自然数である。即ち、ずれ配置によるヌル点θｎｓがＬ−１個存在する。
また、Ｘ方向に等間隔Ｑで配列されたＪ個の放射素子を含んで構成される受信単位１３１−１−１〜１３１−Ｎ−２Ｌによるアレー効果Ｆｒ（θ）は、次式で示される。
【００３８】
【数６】
【００３９】
また、受信単位によるヌル点θｎｒは近似的に次式で示される。
【００４０】
【数７】
【００４１】
ｊは、１からＪ−１までの自然数である。即ち、受信単位によるヌル点θｎｒがＪ−１個存在する。
従って、アンテナ装置１００の送受信間のアレー効果は、Ｆｑ（θ）Ｆｓ（θ）Ｆｒ（θ）となる。
式（２）、（４）及び（６）は、Ｉ（各送信単位の放射素子数）、Ｌ（ずれ配列数）、Ｊ（各受信単位の放射素子数）が多いほど、θ＝０以外の領域におけるアレー効果、即ちサイドローブを低減できることを示す。しかし、その場合、放射素子の数の増加に伴って増加する演算量や、アンテナ装置１００の面積の増加を招くため、現実的ではない。
【００４２】
そこで、送信単位によるヌル点θｎｔ、ずれ配置によるヌル点θｎｓ及び受信単位によるθｎｒができるだけ広い角度範囲で分散するように、Ｉ、Ｌ、Ｊ、Ｑ（素子間間隔）及びＳ（送信単位間のずれ量）の関係を決定すれば、サイドローブを低減することができる。具体的には、送信単位と受信単位との関係において、送信単位による第１ヌル点（θｎｔ＝λ／（Ｉ・Ｑ））と受信単位による第１ヌル点（θｎｒ＝λ／（Ｊ・Ｑ））のうち一方が他方の整数倍となることを避けるようにＩ、Ｊ及びＱとの関係を定める。この２種類のヌル点においてλが共通の乗数となるので、送信単位の放射素子数と素子間間隔の積（送信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｉ・Ｑ）と受信単位の放射素子数と素子間間隔の積（受信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｊ・Ｑ）のうち一方が他方の整数倍ではないようにすればよい。つまり、（Ｊ・Ｑ）／（Ｉ・Ｑ）又は（Ｉ・Ｑ）／（Ｊ・Ｑ）が、整数値になることを避ける。上記の実施態様では、送信単位と受信単位とで素子間間隔はＱと共通であるため、Ｊ／Ｉ又はＩ／Ｊが整数値にならなければよい。これにより、送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるθｎｒの重複を少なくすることができる。例えば、Ｉ＝３、Ｊ＝２とする。
【００４３】
ここで、Ｉ＝３、Ｊ＝２の場合における送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布を図３に示す。図３は、本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。図３において横軸は角度（単位はラジアン）である。また、図３において送信単位によるヌル点θｎｔを○、受信単位によるヌル点θｎｒを×で示す。このとき、送信単位による第１ヌル点はλ／（Ｊ・Ｑ）はλ／２Ｑと、受信単位による第１ヌル点λ／（Ｉ・Ｑ）つまりλ／３Ｑの１．５倍と整数倍にはならない。送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒが重複する角度θはλ／Ｑ、２λ／Ｑ…となり、送信単位によるヌル点θｎｔのうち受信単位によるヌル点θｎｒと重複するヌル点は一部に過ぎず、その他の送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒが分散する。
【００４４】
次に、本実施形態によらずＩ＝４、Ｊ＝２とした場合における送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布を示す図４に示す。図４は、本実施形態によらない送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒの分布の一例を示す図である。図４において横軸は角度（単位はラジアン）である。また、図４において送信単位によるθｎｔを○、受信単位によるθｎｒを×で示す。このとき、送信単位による第１ヌル点λ／（Ｊ・Ｑ）はλ／２Ｑと、受信単位による第１ヌル点λ／（Ｉ・Ｑ）つまりλ／４Ｑの２倍と整数倍になる。送信単位によるヌル点θｎｔと受信単位によるヌル点θｎｒが重複する角度θはλ／２Ｑ、λ／Ｑ、…、と受信単位によるヌル点θｎｒ全てが送信単位によるヌル点θｎｔと重複してしまう。この場合、図３の場合よりも多くの放射素子数を用いるにも関わらずヌル点の重複が著しくなる。
【００４５】
送信単位によるヌル点θｎｔ、ずれ配置によるヌル点θｎｓ及び受信単位によるヌル点θｎｒを広い角度範囲で分散させるためには、送信単位並びに受信単位とずれ配置との関係において、ずれ配置による第１ヌル点（θｎｓ＝λ／（Ｌ・Ｓ））が送信単位による第１ヌル点（θｎｔ＝λ／（Ｉ・Ｑ））と受信単位による第１ヌル点（θｎｒ＝λ／（Ｊ・Ｑ））の間の値、好ましくは平均値となるように、Ｉ、Ｊ、Ｌ、Ｑ及びＳの関係を定める。これらのヌル点においてλが共通の乗数となるので、ずれ配列数Ｌとずれ間隔Ｓの積（送信単位の総ずれ量）の逆数１／（Ｌ・Ｓ）が、送信単位における放射素子数と素子間間隔の積（送信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｉ・Ｑ）と受信単位における放射素子数と素子間間隔の積（受信単位のＸ方向への長さ）の逆数１／（Ｊ・Ｑ）の間の値、好ましくは中間値、となるようにする（式（８）参照）。このとき、ずれ配置によるヌル点θｎｓは、送信単位によるヌル点θｎｔ及び受信単位によるヌル点θｎｒとの重複を少なくすることができる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
さらに好ましくは、ずれ配置と送信単位との関係において、ずれ配置による第１ヌル点（θｎｓ＝λ／（Ｌ・Ｓ））と送信単位による第１ヌル点（θｎｔ＝λ／（Ｉ・Ｑ））のうち一方が他方の整数倍となることを避けるようにＩ、Ｌ、Ｓ及びＱとの関係を定める。即ち、ずれ配列数Ｌとずれ間隔Ｓの積の逆数１／（Ｌ・Ｓ）と送信単位における放射素子数と素子間間隔の積の逆数１／（Ｉ・Ｑ）のうち一方が他方の整数倍ではないようにする。これにより、ずれ配置によるヌル点θｎｓと送信単位によるヌル点θｎｔとの重複を少なくすることができる。
【００４８】
また、ずれ配置と受信単位との関係において、ずれ配置による第１ヌル点（θｎｓ＝λ／（Ｌ・Ｓ））と受信単位による第１ヌル点（θｎｒ＝λ／（Ｊ・Ｑ））のうち一方が他方の整数倍となることを避けるようにＪ、Ｌ、Ｓ及びＱとの関係を定める。即ち、ずれ配列数Ｌとずれ間隔Ｓの積の逆数１／（Ｌ・Ｓ）と受信単位における放射素子数と素子間間隔の積の逆数１／（Ｊ・Ｑ）のうち一方が他方の整数倍ではないようにする。これにより、ずれ配置によるヌル点θｎｓは、受信単位によるヌル点θｎｒとの重複が最小限となる。
【００４９】
例えば、Ｉ＝３、Ｊ＝２、Ｌ＝６の場合、式（８）によりＳ＝０．４Ｑとなる。このときの送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるヌル点θｎｓの分布を図５に示す。図５は、本実施形態に係る送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるヌル点θｎｓの分布の一例を示す図である。図５において横軸は角度（単位はラジアン）である。また、図５において、送信単位によるθｎｔを○、受信単位によるヌル点θｎｒを×、ずれ配置によるヌル点θｎｓを△、で示す。これにより、ずれ配置によるヌル点θｎｓと、送信単位によるヌル点θｎｔや受信単位によるヌル点θｎｒとの重複が回避される。
【００５０】
次に本実施形態のその他の例であるアンテナ装置２００について説明する。図６は、本実施形態のその他の例であるアンテナ装置２００の構成を示す概略図である。アンテナ装置２００は、図６に示すように各送信単位２２１−１〜２２１−２Ｌ−１が隣接する送信単位２２１−２〜２２１−２ＬをＸ方向にずらして配置される方向が、図１に示すアンテナ装置１００とは逆転している点が異なる。即ち、各送信単位２２１−１〜２２１−Ｌ−１は、Ｘの負方向にずれ量ＳでＹ方向に隣接する送信単位２２１−２〜２２１−Ｌを順次配置され、対称軸ｌを越え、各送信単位２２１−Ｌ＋１〜２２１−２Ｌ−１は、Ｘの正方向にずれ量ＳでＹ方向に隣接する送信単位２２１−Ｌ＋２〜２２１−２Ｌが順次配置されている。
但し、図６に示すアンテナ装置２００のその他の構成及び機能は、図１に示すアンテナ装置１００と同様である。
【００５１】
これにより、アンテナ装置２００のアレー効果も、アンテナ装置１００と同様にＦｑ（θ）Ｆｓ（θ）Ｆｒ（θ）となり、その送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるθｎｒ及びずれ配置によるθｎｓも同様となる。従って、送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ配置によるθｎｓが分散され、サイドローブが低減する。
【００５２】
アンテナ装置２００は、正面パネル２１０の対称軸ｌ上の左端及び右端にボルト穴２４０−１及び２４０−２を備える。即ち、アンテナ装置２００も正面パネル２１０上に、放射素子が配置されない空きスペースにボルト穴２４０−１、２４０−２を配置することができる。限られたスペースを有効利用して寸法が過大になることを避けられる。
但し、アンテナ装置２００では、受信単位２３１−Ｎ−Ｌ及び２３１−Ｎ−Ｌ＋１は放射素子をそれぞれ１個のみ備え、右端のＸ座標を受信単位２３１−Ｎ−Ｌ−１及び２３１−Ｎ−Ｌ＋２と揃えるように配置される。これにより、ボルト穴２４０−１の右端を受信部２３０の左端よりも右側に配置される。
また、受信単位２３１−１−Ｌ及び２３１−１−Ｌ＋１も放射素子をそれぞれ１個のみ備え、左側のＸ座標を受信単位２３１−１−Ｌ−１及び２３１−１−Ｌ＋２と揃えるように配置される。これにより、送信部２２０の左端を受信部２３０の右端よりも左側に配置される。
よって、アンテナ装置２００の左右の幅が過大になることが避けられ、アンテナ装置２００をより小型化できる。
【００５３】
なお、上述のアンテナ装置１００及び２００における送信単位１２１及び２２１の数が２Ｌと偶数である場合を示したが、本実施形態では２Ｌ−１（Ｌは２又は２よりも大きい自然数）と奇数であってもよい。その場合、送信単位１２１−１〜１２１−Ｌ−１と１２１−Ｌ＋１〜１２１−２Ｌ−１が送信単位１２１−Ｌの上を通る中心軸ｌに対して線対称に配置されていればよい。このとき、送信単位１２１−Ｌに含まれる放射素子からの信号が他の放射素子の2倍になるように電力を供給すれば、アンテナ装置１００と同様なアレー効果Ｆｑ（θ）Ｆｓ（θ）Ｆｒ（θ）、ヌル点θｎｔ、θｎｒ及びθｎｓが得られる。従って、本実施形態によれば多数の送信単位、受信単位を備えなくとも、送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ構造によるθｎｓが分散され、サイドローブが低減する。
【００５４】
上述のアンテナ装置１００及び２００における互いに隣接する送信単位１２１、２２１間のずれ量Ｓを一定であるが、本実施形態では、ずれ量Ｓが互いに隣接する送信単位１２１、２２１間ごとに異なってもよい。
また、上述のアンテナ装置１００及び２００における送信単位１２１、２２１及び受信単位１３１、２３１を各々構成する全ての放射素子へ供給する電力を等しいものとしたが、放射素子ごとに供給する電力が異なってもよい。
このようにしても、本実施形態によれば多数の送信単位、受信単位を備えなくとも、送信単位によるヌル点θｎｔ、受信単位によるヌル点θｎｒ及びずれ構造によるθｎｓを分散させることで、サイドローブを低減することができる。
【００５５】
比較のために、従来のアンテナ装置３００の構成について図７を用いて説明する。図７は、従来のアンテナ装置の一例であるアンテナ装置３００の構成を示す概略図である。アンテナ装置３００は、図７に示すように受信部３３０の構成は受信部１３０と同様であるが、送信部３２０を構成する送信単位３２１は、Ｘ方向にずらされずにＹ方向に対し順次配置されている。
そこで、アンテナ装置３００による指向特性について図８を用いて説明する。図８は、アンテナ装置３００による指向特性の一例を示す図である。図８において、横軸は離角θ、縦軸はθ＝０のときの値を０ｄＢとする相対レベルである。図８では、送信部３２０の指向特性を２点破線で、受信部３３０の指向特性を１点破線で、アンテナ装置（レーダ送受）３００の指向特性を実線で示す。
【００５６】
図８によれば、送信部３２０の指向特性は、θ＝３２°のとき極大値−１２ｄＢを、θ＝５４°のとき極大値−１３ｄＢをとる。
アンテナ装置３００の指向特性は、θ＝２６°のとき極大値−２６ｄＢを、θ＝３９°のとき極大値−２９ｄＢを、θ＝６０°のとき極大値−２３ｄＢをとる。
【００５７】
従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００の構成について図９を用いて説明する。図９は、従来のアンテナ装置のその他の例であるアンテナ装置４００の構成を示す概略図である。アンテナ装置４００は、図９に示すように受信部４３０の構成は受信部４３０と同様であるが、送信部４２０を構成する送信単位４２１は、列ごとにＸ方向へのずれ方向を逆転させＹ方向に順次隣接されている。
そこで、アンテナ装置４００による指向特性について図１０を用いて説明する。図１０は、アンテナ装置４００による指向特性の一例を示す図である。図１０において、横軸は離角θ、縦軸はθ＝０のときの値を０ｄＢとする相対レベルである。図１０では、送信部４２０の指向特性を２点破線で、受信部４３０の指向特性を１点破線で、アンテナ装置（レーダ送受）４００の指向特性を実線で示す。
【００５８】
図１０によれば、送信部４２０の指向特性は、θ＝３１°のとき極大値−１５ｄＢを、θ＝５８°のとき極大値−２５ｄＢをとる。
アンテナ装置４００の指向特性は、θ＝２６°のとき極大値−２９ｄＢを、θ＝３９°のとき極大値−３５ｄＢを、θ＝５７°のとき極大値−３４ｄＢをとる。
【００５９】
他方、本実施形態に係るアンテナ装置１００による指向特性を図２に示す。図２は、アンテナ装置１００による指向特性の一例を示す。図２において、横軸は離角θ、縦軸はθ＝０のときの値を０ｄＢとする相対レベルとする。また、図２では、送信部１２０の指向特性を２点破線で、受信部１３０の指向特性を１点破線で、アンテナ装置１００の指向特性を実線で示す。
図２によれば、送信部１２０の指向特性は、θ＝２４°のとき極大値−３７ｄＢを、θ＝３６°のとき極大値−２６ｄＢを、θ＝５４°のとき極大値−３４ｄＢを、θ＝７６°において極大値−３８ｄＢをとる。
また、受信部１３０の指向特性は、θ＝５５°のとき極大値−９ｄＢをとる。
アンテナ装置１００の指向特性は、θ＝３８°のとき極大値−４２ｄＢを、θ＝５４°のとき極大値−４３ｄＢをとる。また、アンテナ装置１００の指向特性は、θが２０°以上の領域では、相対レベルが−４２ｄＢ未満となり、サイドローブが十分に低減していることを示す。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、送受信に用いる素子数等のハードウェア規模の増大を回避しながらサイドローブを低減させることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係るレーダ装置６００の構成を示す概略図である。レーダ装置６００は、アンテナ装置１００、ミキサ２−１〜２−Ｎ、分配器４、チャネルフィルタ５−１〜５−Ｎ、ＳＷ（ＳＷｉｔｃｈ；スイッチ）６、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ａ／Ｄ コンバータ）、制御部８、三角波生成部９、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；電圧制御発信器）及び信号処理部２０を含んで構成される。図１１では、アンテナ装置１００の構成要素のうち受信部１３０−１〜１３０−Ｎ及び送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌを示す。
【００６２】
受信部１３０−１〜１３０−Ｎは、送信波がターゲットにて反射し、このターゲットから到来する反射波を受信して受信信号に変換し、変換された受信信号を、増幅器を介してミキサ２−１〜２−Ｎに出力する。各受信部では、各受信単位を構成する放射素子が受信した反射波をそれぞれ受信信号に変換し、各受信単位では変換された受信信号を加算し、加算された受信信号をさらに受信単位間で加算して増幅器に出力する。
ミキサ２−１〜２−Ｎは、増幅器を通じて送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌから送信される送信波と、受信部１３０−１〜１３０−Ｎそれぞれにおいて受信された受信波が増幅器により増幅された信号とを混合して、それぞれの周波数差に対応したビート信号（チャネルＣｈ１〜ＣｈＮ）を生成する。ミキサ２−１〜２−Ｎは、生成したビート信号をフィルタ５−１〜５−Ｎに出力する。
【００６３】
フィルタ５−１〜５−Ｎは、それぞれミキサ２−１〜２−Ｎから入力されたビート信号に対して帯域制限を行い、ＳＷ６へ帯域制限されたビート信号を出力する。
ＳＷ６は、制御部８から入力されたサンプリング信号に対応して、フィルタ５−１〜５−Ｎにおいて帯域制限されたビート信号を、そのチャネルＣｈ１〜ＣｈＮを順次切り替えながら増幅器を介してＡＤＣ７に出力する。
ＡＤＣ７は、制御部８から入力されたサンプリング信号に同期して、ＳＷ６から入力されたビート信号を、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ；アナログ・ディジタル）変換してディジタル信号を生成し、信号処理部２０におけるメモリ２１の波形記憶領域に順次記憶させる。
【００６４】
制御部８は、マイクロコンピュータやＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央処理装置）などにより構成されており、ＲＯＭ（図示しない）などに格納された制御プログラムに基づき、レーダ装置６００全体の制御を行う。制御部８は、例えば、ＳＷ６、ＡＤＣ７及び三角波生成部８にサンプリング信号を出力する。
三角波生成部９は、制御部８から入力されたサンプリング信号と同期して三角波信号を生成し、生成した三角波信号を、増幅器を介してＶＣＯ１０に出力する。
ＶＣＯ１０は、増幅器を介して三角波生成部９から入力された三角波信号を周波数変調して送信信号を生成し、生成した送信信号を分配器４に出力する。
【００６５】
分配器４は、ＶＣＯ１０から入力された送信信号を、増幅器を介してミキサ２−１〜２−Ｎ及び送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌに分配する。
送信単位１２１−１〜１２１−２Ｌは、分配器から出力され増幅器を介して入力された送信信号を、ターゲットに対して送信波として送信する。ここで、各送信単位を構成する各放射素子は、入力された送信信号を各々送信波として放射する。
【００６６】
次に、本実施形態に係る信号処理部２０の構成及び処理について図を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る信号処理部２０の構成を示す概略図である。
信号処理部２０は、メモリ２１、周波数分解処理部２２、ピーク検知部２３、ピーク組合せ部２４、距離検出部２５、速度検出部２６、ペア確定部２７、方位検出部３０及びＤＢＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ；ディジタルビームフォーミング）処理部４０を含んで構成される。
【００６７】
＜信号処理部２０における受信波に対する信号処理＞
次に、メモリ２１は、ＡＤＣ７から入力されたディジタル信号を波形記憶領域に記憶している。記憶されたディジタル信号は、例えば、受信部１３０−１〜１３０−Ｎに各々対応したチャネルＣｈ１〜ＣｈＮの時系列データ（上昇部分及び下降部分）である。例えば、メモリ２１の波形記憶領域は、上昇部分及び下降部分それぞれにおいて２５６個のデータをサンプリングした場合、２×２５６個×受信部の数２Ｎのデータを記憶する。
【００６８】
周波数分解処理部２２は、メモリ２１から各チャネルの時系列データを読出し、読み出した各チャネルの時系列データを予め設定された分解能で周波数成分データに変換し、変換した周波数成分データを方位検出部３０及びＤＢＦ処理部４０に出力する。周波数成分データに変換するための処理は、例えばフーリエ変換である。ここで、周波数分解処理部２２は、各チャネル毎に上昇部分及び下降部分それぞれが２５６個のサンプリングデータを、各１２８個の周波数成分データ（複素数）（２（上昇部分、下降部分）×１２８個×受信部の数２Ｎのデータ）となる。
ここで、受信部毎の周波数成分データには、受信部の位置に依存した位相差がみられるが、それぞれのデータの絶対値（受信強度あるいは振幅など）はほぼ等しくなる。
【００６９】
ＤＢＦ処理部４０は、入力される各チャネル（受信部）に対応した周波数成分データを、受信部１３０−１〜１３０−Ｎの配列方向にフーリエ変換（即ち空間軸フーリエ変換）し、空間軸データを生成する。
ＤＢＦ処理部４０は、生成した空間軸データに基づき、予め設定された角度分解能で量子化された角度チャネル毎の空間周波数成分データ（複素数）を算出し、周波数毎にピーク検知部２３に対して出力する。
なお、ＤＢＦ処理部４０は、上述した周波数成分データ及び空間周波数成分データともに三角波の上昇領域及び下降領域の各々について算出する。
【００７０】
ＤＢＦ処理部４０から出力される角度チャネル毎の空間周波数成分データが示すスペクトルは、ビーム走査分解能による受信波の到来方向推定に依存したものとなる。従って、レーダ装置６００は、サイドローブが低減されたアンテナ装置１００を用いて信号の送信及び受信を行うため、チャネル数を増大させることなく受信波の到来方向を高精度に推定することができる。
また、受信部の配列方向へのフーリエ変換により、角度チャネル間で周波数成分データが加算されるため、Ｓ／Ｎ比が改善される。従って、後述するピーク値の検出精度を向上させることが可能となる。
【００７１】
ピーク検知部２３は、ＤＢＦ処理部４０から入力された角度チャネル毎の空間周波数成分データに基づき、角度チャネル毎に三角波の上昇領域及び下降領域それぞれ強度（または振幅）のピークを検出する。ピーク検知部２３は、検出したピークから予め設定された数値を超えるピーク値を有するビート周波数を検出し、検出したビート周波数をターゲット周波数として選択する。
したがって、ピーク検知部２３は、いずれかのアンテナにおける周波数成分データ又は、全アンテナにわたる周波数成分データの加算値の周波数スペクトルに基づき、スペクトルがピークをとるビート周波数をもって、距離に依存したターゲットの存在を検出する。また、全アンテナにわたる周波数成分データの加算により、ノイズ成分が平均化されてＳ／Ｎ比が向上する。ピーク検知部２３は、検出された各チャネルのピーク値とそのビート周波数を、ピーク組合せ部２４へ角度チャネル毎に出力する。ここで、角度周波数がＡ個（例えば１６個）の空間軸フーリエ変換の場合、角度チャネルの数はＡ−１個（例えば１５個）となる。
【００７２】
ピーク組合せ部２４は、ピーク検知部２３から入力されたビート周波数とそのピーク値について、上昇領域及び下降領域それぞれのビート周波数とそのピーク値をマトリクス状に総当たりにて組み合わせ、すなわち上昇領域及び下降領域それぞれのビート周波数を全て組み合わせ、順次、ビート周波数とそのピーク値の組み合わせを距離検出部２５及び速度検出部２６へ出力する。即ち、ピーク組合せ部２４は、上昇領域におけるピーク値とそのビート周波数と下降領域におけるピーク値とそのビート周波数を組み合わせ、距離検出部２５、速度検出部２６及びペア確定部２７へ、その組み合わせを角度チャネル毎に出力する。
【００７３】
距離検出部２５は、ピーク組合せ部２４から入力される上昇領域のビート周波数ｆuと、下降領域のビート周波数ｆdとから、次式により距離ｒを算出する。距離検出部２５は、算出した距離ｒをペア確定部２７に出力する。
【００７４】
【数９】
【００７５】
ここで、Cは光速、Δfは三角波の周波数変調幅、Tは上昇領域又は下降領域における変調時間を示す。
速度検出部２６は、ピーク組合せ部２４から入力される上昇領域及び下降領域それぞれの組み合わせのビート周波数の差分に基づきターゲットとの相対速度ｖを算出する。速度検出部２６は、算出した相対速度ｖをペア確定部２７に出力する。
相対速度ｖを算出するには、例えば、次式により、上昇領域のビート周波数ｆuと、下降領域のビート周波数ｆdとから算出する。
【００７６】
【数１０】
【００７７】
ここで、ｆ0は三角波の中心周波数である。
ペア確定部２７は、距離検出部２５から入力された距離ｒ及び速度検出部２６から入力された相対速度ｖと、ピーク組合せ部２４から入力された上昇領域のピーク値及び下降領域のピーク値とを、上昇領域のピークと下降領域のピークとの組み合わせごとに記録したテーブルを角度チャネル毎に生成する。
【００７８】
ペア確定部２４は、生成したテーブルから各ターゲットに対応した上昇領域のピークと下降領域のピークの適切な組み合わせを選択し、各ターゲットに対応して選択された組み合わせの距離ｒ、相対速度ｖ及びピーク値をとる周波数を周波数分解処理部２２に出力する。
ここで、ペア確定部２４は、例えば、上昇領域のビート周波数ｆuと、下降領域のビート周波数ｆdの差分が予め定められた値以下である組み合わせ、又は上昇領域のピーク値と囲う領域のピーク値が予め定められた値以下である組み合わせを、適切な組み合わせとして角度チャネルごとに選択する。ＤＢＦの分解能では、１つのターゲットが複数の角度チャネルに跨ったピークを示すことがあることを鑑み、ペア確定部２４では、隣接する角度チャネルにおける、距離ｒ、相対速度ｖ又はピーク値との差分が各々一定値以下であること、つまり近似性も考慮して、上昇領域のピーク及び下降領域のピークの適切な組み合わせを選択してもよい。
【００７９】
方位検出部３０は、周波数分解処理部２２から入力された周波数成分データに基づき例えば高分解能アルゴリズムであるＡＲ（Ａｕｔｏ−Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ；自己回帰）スペクトル推定法やＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；多重信号分類）法を用いてスペクトル推定処理を行い、推定されたスペクトルに基づいて対応するターゲットの方位を決定する。
方位検出部３０が、ＡＲスペクトル推定法を用いる場合の構成例について示す。
方位検出部３０は、正規方程式生成部３０１、ＡＲ係数算出部３０２、判定部３０３及びパワースペクトル算出部３０４を含んで構成される。
【００８０】
正規方程式生成部３０１は、周波数分解処理部２２から入力された周波数成分データに基づき正規方程式を生成する。ここで、正規方程式生成部３０１は、周波数（上昇領域と下降領域のいずれか又は両方）ごとの周波数成分データの各々から相関行列を生成し、生成された相関行列に基づいて正規方程式を生成する。正規方程式生成部３０１は、生成した正規方程式をＡＲ係数算出部３０２に出力する。なお、正規方程式生成部３０１は、複数通りの次数について正規方程式を生成及び出力する。
ＡＲ係数算出部３０２は、正規方程式生成部３０１から入力された正規方程式を解いてＡＲ係数及び白色雑音の分散σ２を算出し、判定部３０３に出力する。
判定部３０３は、ＡＲ係数算出部３０２からＡＲ係数及び白色雑音の分散σ２を入力される。判定部３０３は、次数の異なる正規方程式からそれぞれ算出されたＡＲ係数と、白色雑音の分散σ２に基づいて、参照すべき次数を判定する。また、判定部３０３は、パワースペクトル算出部３０４へ、判定した次数に対応するＡＲ係数と白色雑音の分散σ２を出力する。
パワースペクトル算出部３０４は、判定部３０３から入力されたＡＲ係数と白色雑音の分散σ２に基づいてパワースペクトルを算出し、算出したパワースペクトルに基づいて受信波の到来方向を算出する。
【００８１】
上述のように、ＤＢＦ処理部４０は、周波数分解処理部２２から入力された周波数成分データに基づいて、受信波を受信する方向の受信感度を向上させるＤＢＦ法を用いてターゲットの存在及び方位を検出する。これにより、方位検出部３０は自己が行う高精度の方位検出に先立ち、分解能は低いが安定したビームスペクトルが得られるＤＢＦ法を行うことにより、推定精度を向上させることができる。
また、ＤＢＦ処理部４０は、検出したターゲットごとの方位情報を方位検出部３０に出力し、方位検出部３０は自己が推定した方位情報とＤＢＦ処理部４０から入力された方位情報との論理積を用いて、方位情報を推定してもよい。これにより、推定精度や信頼性の向上を図ることができる。
【００８２】
このように、本実施形態によれば、送受信に係るチャネル数等のハードウェア規模の増大を回避しながらターゲットの方向推定精度の向上を図ることができる。
【００８３】
なお、上述した実施形態におけるレーダ装置６００の一部、例えば、制御部８又は信号処理部２０をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、レーダ装置に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態におけるレーダ装置の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。レーダ装置の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【００８４】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１００、２００、３００、４００…アンテナ装置、
１１０、２１０、３１０、４１０…正面パネル、
１２０、２２０、３２０、４２０…送信部、
１２１（１２１−１〜１２１−２Ｌ）、２２１（２２１−１〜２２１−２Ｌ）、３２１、４２１…送信単位、
１２２、２２２、３２２、４２２…放射素子、
１３０（１３０−１〜１３０−N）、２３０（２３０−１〜２３０−N）、３３０（３３０−１〜３３０−N）、４３０（４３０−１〜４３０−N）…受信部、
１３１（１３１−１−１〜１３１−Ｎ−２Ｌ）、２３１（２３１−１−１〜２３１−Ｎ−２Ｌ）、３３１、４３１…送信単位、
１３２、２３２、３３２、４３２…放射素子、
１４０（１４０−１〜１４０−４）、２４０（２４０−１、２４０−２）、３４０（３４０−１〜３４０−４）、４４０（４４０−１〜４４０−４）…ボルト穴、
６００…レーダ装置、２（２−１〜２−Ｎ）…ミキサ、４…分配器、
５（５−１〜５−Ｎ）…フィルタ、６…ＳＷ、７…ＡＤＣ、８…制御部、
９…三角波生成部、１０…ＶＣＯ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子を一方向に配列した送信単位を複数個備え、
複数個のうち一部の前記送信単位は、連続して前記一方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置され、残りの前記送信単位は、連続して前記一方向と逆方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置されること、
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記一部の送信単位の配置と前記残りの送信単位の配置は、前記一方向と垂直な方向に鏡像対称であること、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記一部の送信単位の前記一方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、又は前記残りの送信単位の前記一方向と逆方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記送信単位間のずれ量が前記送信単位に備えられた素子間間隔よりも短いこと、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
複数の素子を前記一方向に配列した受信単位を複数個備えること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記送信単位の配置による第１ヌル点が、前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点の中間となる、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記受信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び前記送信単位が備える素子数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のアンテナ装置を備えるレーダ装置。
【請求項１】
複数の素子を一方向に配列した送信単位を複数個備え、
複数個のうち一部の前記送信単位は、連続して前記一方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置され、残りの前記送信単位は、連続して前記一方向と逆方向にずらされ、前記一方向と垂直な方向に順次隣接して配置されること、
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記一部の送信単位の配置と前記残りの送信単位の配置は、前記一方向と垂直な方向に鏡像対称であること、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記一部の送信単位の前記一方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、又は前記残りの送信単位の前記一方向と逆方向への送信単位間のずれ量が等しいこと、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記送信単位間のずれ量が前記送信単位に備えられた素子間間隔よりも短いこと、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
複数の素子を前記一方向に配列した受信単位を複数個備えること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記送信単位の配置による第１ヌル点が、前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点の中間となる、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記受信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記送信単位の配置による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記送信単位間のずれ量、前記素子間間隔、前記送信単位が備える素子数及び送信単位のずれ配列数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記受信単位による第１ヌル点と前記送信単位による第１ヌル点のうち一方が他方の整数倍ではない、前記素子間間隔、前記受信単位が備える素子数及び前記送信単位が備える素子数との関係を有すること
を特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のアンテナ装置を備えるレーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１４７１０５（Ｐ２０１２−１４７１０５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２３（Ｐ２０１１−２１２３）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（３０００５２２４６）株式会社ホンダエレシス (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（３０００５２２４６）株式会社ホンダエレシス (105)
【Ｆターム（参考）】
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