レーダ装置
【課題】複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能なレーダ装置を実現する。
【解決手段】給電部Ａ、Ｂ及び給電部Ｃ、Ｄをそれぞれ有するアンテナ素子１０５、１０６と、信号の送信を行う送信部１０１と、信号の受信を行う受信部１０２と、アンテナ素子１０５、１０６の各給電部Ａ又はＣと送信部１０１とを選択的に接続するスイッチ素子１０３と、アンテナ素子１０５、１０６の各給電部Ｂ又はＤと受信部１０２とを選択的に接続するスイッチ素子１０４と、スイッチ素子１０３及び１０４の接続を制御する制御部１１０とを備え、アンテナ素子１０５、１０６は互いに異なる指向性を有する、レーダ装置１００。
【解決手段】給電部Ａ、Ｂ及び給電部Ｃ、Ｄをそれぞれ有するアンテナ素子１０５、１０６と、信号の送信を行う送信部１０１と、信号の受信を行う受信部１０２と、アンテナ素子１０５、１０６の各給電部Ａ又はＣと送信部１０１とを選択的に接続するスイッチ素子１０３と、アンテナ素子１０５、１０６の各給電部Ｂ又はＤと受信部１０２とを選択的に接続するスイッチ素子１０４と、スイッチ素子１０３及び１０４の接続を制御する制御部１１０とを備え、アンテナ素子１０５、１０６は互いに異なる指向性を有する、レーダ装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子を用いて選択的に切替励振することで、検知方向を切り替えることができるレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の周囲を監視する車載用レーダシステムにおいて、車両の全方位の障害物を検知するために、複数のレーダ装置を車両の前方や後方に設置する必要があり、システム構成が複雑になるため、コストが高くなるという課題がある。このような課題を改善するために、これまでアンテナの指向性を制御し、１つのレーダ装置で検知できる範囲を広くすることで、車両に搭載するレーダ装置数を削減する検討がなされている。
【０００３】
これまで、この種のレーダシステムとして、フェーズドアレーアンテナを用いた車載用レーダシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車載用レーダシステムに用いられるフェーズドアレーアンテナとは、複数のアンテナ素子及び位相器を用いて各アンテナ素子の位相量を制御することで指向性を切り替えるもので、検知範囲を広くすることができるとともに、障害物の方向を精度良く検知することができる。しかしながら、特許文献１記載の車載用レーダシステムは、アンテナのビーム方向を切り替えるために複数の位相器が必要となり、構造や制御が複雑になるという問題がある。
【０００４】
そこで、位相器を用いることなくアンテナのビーム方向を切り替えることを可能としたレーダシステムとして、複数のアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ）をそれぞれの指向方向が異なるように配置した車載用レーダ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この車載用レーダシステムは、使用するアンテナ素子数を制御することで、アンテナのビーム幅や検知方向を可変させることができるため、検知範囲を広くすることができるとともに、検知距離にかかわらず精度良く障害物を検知することができる。
【特許文献１】特開平２−２８７１８０号公報
【特許文献２】特開平８−３３４５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２記載の車載用レーダ装置は、パッチアンテナ等を用いた複数のアンテナ素子と送受信部との接続を、各アンテナ素子に対応した複数のスイッチのオンオフにより行っており、各アンテナ素子と送受信部との間の接続にはサーキュレータを用いているが、サーキュレータは損失分が増大し、受信感度が劣化するという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、
第１給電部及び第２給電部を有するアンテナ素子と、
信号の送信を行う送信部と、
信号の受信を行う受信部と、
複数の前記アンテナ素子の各前記第１給電部と前記送信部とを選択的に接続する第１アンテナ切替部と、
前記複数のアンテナ素子の各前記第２給電部と前記受信部とを選択的に接続する第２アンテナ切替部と、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の接続を制御する制御部とを備え、
前記複数のアンテナ素子の全部又は一部は互いに異なる指向性を有する、レーダ装置である。
【０００８】
又、第２の本発明は、前記制御部は、いずれか一つの前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に接続されると同時にいずれか他の一つの前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、第１の本発明のレーダ装置である。
【０００９】
又、第３の本発明は、
前記制御部は、
前記複数の前記アンテナ素子の前記第１給電部と前記送信部とを順次接続し、
前記第１給電部と前記送信部との順次接続に追従して前記複数の前記アンテナ素子の前記第２給電部と前記受信部を順次接続し、
前記第２給電部と前記受信部とが接続される前記アンテナ素子が、前記第１給電部と前記送信部との接続が完了した直後の前記アンテナ素子となるよう、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、第２の本発明のレーダ装置である。
【００１０】
又、第４の本発明は、
前記制御部は、すべての前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に順次接続された後、すべての前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に順次接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１１】
又、第５の本発明は、
前記アンテナ素子のそれぞれは、前記第１給電部又は前記第２給電部のいずれから給電されても、同一の指向性を有する、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１２】
又、第６の本発明は、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、同一面上に配置される平面形状のアンテナであり、
前記アンテナ素子の形成された面と平行に所定の間隔を隔てて設けられた反射板を備えた、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１３】
又、第７の本発明は、
前記送信部及び前記受信部はパルス信号を送受信し、
前記制御部は、前記送信部の前記パルス信号の送信のタイミングで前記第１アンテナ切替部又は第２アンテナ切替部の制御を行う、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１４】
又、第８の本発明は、
前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子である、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１５】
又、第９の本発明は、
前記アンテナ素子は、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状素子がひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状素子と前記第２線状素子が接続され、隣接する前記第３線状素子と前記第４線状素子が接続されたひし形アンテナ部と、
対向する一対の前記ひし形アンテナ部の、一方の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と他方の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子とを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナ部の前記第４線状素子と前記他方の前記ひし形アンテナ部の前記第３線状素子とを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナ部を連結する、所定の長さを有する線状連結素子と、
前記連結された複数のひし形アンテナ部の一方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第３線状素子との間、及び前記連結された複数のひし形アンテナ部の他方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と前記第４線状素子との間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回素子とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナ部のいずれか２つのひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第２線状素子の接続部にそれぞれ設けられている、
第６の本発明のレーダ装置である。
【００１６】
又、第１０の本発明は、
前記線状迂回素子の前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、第９の本発明のレーダ装置である。
【００１７】
又、第１１の本発明は、
前記アンテナ素子は、
所定の誘電率を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板上に形成された導体層と、
前記導体層に形成された、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状スロットがひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状スロットと前記第２線状スロットが接続され、隣接する前記第３線状スロットと前記第４線状スロットが接続されたひし形アンテナスロット、
対向する一対の前記ひし形アンテナスロットの、一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットとを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第４線状スロットと前記他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第３線状スロットとを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナスロットを連結する、所定の長さを有する線状連結スロット、
前記連結された複数のひし形アンテナスロットの一方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第３線状スロットとの間、及び前記連結された複数のひし形アンテナスロットの他方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと前記第４線状スロットとの間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回スロット、を有するアレイアンテナスロットと、
前記アレイアンテナスロットの、少なくとも一つの前記ひし形アンテナスロットの前記第１から第４線状スロットをそれぞれ分離するように設けられた接続導体とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナスロットのいずれか２つのひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第２線状スロットの接続部にそれぞれ設けられている、第６の本発明のレーダ装置である。
【００１８】
又、第１２の本発明は、
前記線状迂回スロットの前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００１９】
又、第１３の本発明は、
前記誘電体基板の前記導体層が形成された面の反対側の面に設けられた、前記第１給電部及び前記第２給電部にそれぞれ配置されたマイクロストリップラインを備えた、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００２０】
又、第１４の本発明は、
前記反射板と前記誘電体基板とを接続するように設けられた導体板とを備えた、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００２１】
又、第１５の本発明は、
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの導波素子を備えた、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００２２】
又、第１６の本発明は、
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの反射素子を備えた、第１１にの本発明のレーダ装置である。
【００２３】
以上のような本発明によれば、例えば、２つのアンテナ素子を切り替える実施例としたことで、検知範囲を切り替えることができる平面構造でかつ生産性に優れたレーダ装置を実現することができる。又、それぞれのアンテナ素子に２つの給電点を設け、送受信回路を共用することにより、共用部品が不要となり受信感度を向上させることができる。
【００２４】
又、この構成によれば、送受信回路に接続する給電部が異なっても、１つのアンテナ素子で検知できる検知範囲のロスが少なく、広い範囲で受信感度が良好なレーダ装置を実現することができる。
【００２５】
又、近距離に存在する障害物を検知可能なレーダ装置を実現することができる。
【００２６】
又、平面構造で、検知範囲を切り替えることができ、受信感度が良好なレーダ装置を実現することができる。
【００２７】
又、平面構造で、検知範囲を切り替えることができ、受信感度が良好なレーダ装置を実現することができる。
【００２８】
又、マイクロストリップラインの長さを調節することでインピーダンス整合をとることができ、給電が容易になるとともに、レーダ装置の生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
又、Ｆ／Ｂ比（メインローブとバックローブの比）が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。
【００３０】
又、高利得で、かつＦ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。
【００３１】
又、この構成によれば、高利得で、かつＦ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のような本発明によれば、複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能なレーダ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態に係るレーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成又は機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は省略する。以下、動作周波数を２６ＧＨｚとして説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を図１から図５を用いて説明する。
【００３５】
図１（ａ）（ｂ）は、ビーム切替が可能なレーダ装置１００を示す図である。図１（ａ）に示すように、レーダ装置１００は、送信部１０１、受信部１０２、スイッチ素子１０３及び１０４、アンテナ素子１０５及び１０６、及び上記の送信部１０１、受信部１０２，スイッチ素子１０３及び１０４、アンテナ素子１０５及び１０６が設けられた基板１２０、及び反射板１３０とから構成される。反射板１３０は金属材料で形成されており、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示した各部を配置した基板１２０から−Ｚ方向にアンテナ素子１０５及び１０６が配置された平面と平行に１／４波長から１／２波長隔てて配置されている。
【００３６】
まず、図１のように構成されたレーダ装置１００の詳細な構成及び送受信の基本的な動作について説明する。送信部１０１は、パルス発生器１０７、発振器１０８、方向性結合器１０９から構成されている。パルス発生器１０７では、例えば、１ｎｓのパルス信号を発生する。発生されたパルス信号により発振器１０８は、該パルス信号により駆動され、パルス信号を２６ＧＨｚで発振させる。方向性結合器１０９は、２６ＧＨｚのパルス信号をスイッチ素子１０３へ出力するとともに、受信部１０２のミキサ１１１に分配する。スイッチ素子１０３は、例えば、ＰＩＮダイオード又はＦＥＴで構成されるＳＰＤＴスイッチである。スイッチ素子１０３は、スイッチ制御回路１１０により送信部１０１から出力されたパルス信号をアンテナ素子１０５又は１０６のいずれか一方に出力するように切替動作する。送信部１０１と接続されたアンテナ素子１０５又は１０６からパルス信号が送信される。
【００３７】
受信部１０２に接続されたアンテナ素子１０５又は１０６は、受信アンテナとして動作し、障害物で反射したパルス信号を受信する。受信部１０２のミキサ１１１は、スイッチ素子１０４を介して入力された受信パルス信号と送信部１０１から分配されたパルス信号を混合し、ビート信号として信号処理部１１２に出力する。スイッチ素子１０４は、スイッチ素子１０３と同様にＰＩＮダイオード又はＦＥＴで構成されるＳＰＤＴスイッチである。信号処理部１１２は、入力されたビート信号を演算処理し、パルス信号が送信されてから受信されるまでの時間差から、障害物までの距離を算出する。
【００３８】
さらに、スイッチ素子１０３及び１０４は、送信部１０１及び受信部１０２へのアンテナ素子１０５及び１０６の接続を選択的に切り替える。レーダ装置１００の検知範囲は、アンテナ素子の指向性に応じた範囲となるので、異なる指向性のアンテナ素子を用いることで、自由に検知範囲や検知方向を設定することができる。
【００３９】
次に、アンテナ素子１０５の構成を図２を用いて説明する。アンテナ素子１０６についてはアンテナ素子１０５と同様な構成であるため、説明は省略する。図２において、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄは、長さＬ１が約１／３波長、素子幅が０．２ｍｍの直線形状の導体である。これらの線状素子は、図２に示すように、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、線状素子２０２ａ〜２０２ｄ及び線状素子２０３ａ〜２０３ｄの３組の各組において、長辺同士を等間隔で対向配置することにより正方形状をつくるよう配置される。なお、ここでは正方形状として構成したが、各組の線状素子の配置はひし形形状としてもよい。又、線状素子自体を円弧状の導体として構成することにより、各組を円形形状と構成してもよい。
【００４０】
又、線状素子２０１ｃと２０１ｄの間、及び線状素子２０３ｃと２０３ｄの間は接続せずに、後述する給電部Ａ及びＢを接続できるように解放する。
【００４１】
線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ又は２０５ａ、２０５ｂは、長さＬ２が約２／５波長、素子幅が０．２ｍｍの直線形状の導体である。線状連結素子２０４ａは、線状素子２０１ｂと２０２ａを連結しており、線状連結素子２０４ｂは、線状素子２０１ｄと２０２ｃを連結している。又、線状連結素子２０５ａ及び２０５ｂは、線状素子２０２ｂと２０３ａ及び線状素子２０２ｄと２０３ｃをそれぞれ連結している。
【００４２】
線状迂回素子２０６及び２０７は、長さＬ３が約１／５波長（全長が約２／５波長）、素子幅が０．２ｍｍの折り返し形状の導体である。線状迂回素子２０６は、線状素子２０１ａと２０１ｃとに接続され、線状迂回素子２０７は、線状素子２０３ｂと２０３ｄとの間に接続される。
【００４３】
以上のように構成することにより、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄ、線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、線状迂回素子２０６、２０７は、ひし形形状のアンテナ素子（ひし形アンテナ部）を連結し、アレー構成としたアンテナ素子１０５を構成する。
【００４４】
なお、上記の各構成において、アンテナ素子１０５及び１０６は本発明のアンテナ素子に相当する。又、送信部１０１は本発明の送信部に、受信部１０２は本発明の受信部にそれぞれ相当する。又、スイッチ素子１０３は本発明の第１アンテナ切替部に、スイッチ素子１０４は本発明の第２アンテナ切替部にそれぞれ相当する。又、スイッチ制御回路１１０は本発明の制御部に相当する。
【００４５】
又、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄはそれぞれ本発明の第１〜第４線状素子に相当し、本発明のひし形アンテナ部を構成する。又、線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂは本発明の線状連結素子に相当し、線状迂回素子２０６、２０７は本発明の線状迂回素子に相当する。
【００４６】
又、給電部Ａ及び給電部Ｃは本発明の第１給電部に相当し、又、給電部Ｂ及び給電部Ｄは本発明の第２給電部に相当する。
【００４７】
次に、給電部Ａ及びＢからアンテナ素子１０５を励振する動作について、図１（ａ）及び図２を参照して説明する。
【００４８】
給電部Ａは線状素子２０３ｃと２０３ｄとに接続され、平衡−不平衡変換器１１３ａを介してスイッチ素子１０３に接続され、給電部Ｂは線状素子２０１ｃと２０１ｄとに接続され、スイッチ素子１０４に平衡−不平衡変換器１１３ｂを介して接続される。給電部Ａからアンテナ素子１０５を励振する場合、給電部Ｂは例えば、ＰＩＮダイオードなどのスイッチング素子を用いることで短絡され、線状素子２０１ｃと２０１ｄは接続される。
【００４９】
このとき、アンテナ素子１０５は、ループアンテナ素子として動作し、線状素子２０１ａと２０１ｂ、線状素子２０１ｃと２０１ｄ、線状素子２０２ａと２０２ｂ、線状素子２０２ｃと２０２ｄ、線状素子２０３ａと２０３ｂ、線状素子２０３ｃと２０３ｄのそれぞれの接続部において電流振幅がピーク値をとる。又、線状素子２０１ａと２０１ｂ、線状素子２０２ａと２０２ｂ、線状素子２０３ａと２０３ｂの接続部における電流位相φ１は同位相となり、線状素子２０１ｃと２０１ｄ、線状素子２０２ｃと２０２ｄ、線状素子２０３ｃと２０３ｄの接続部における電流位相φ２が同位相となる。電流位相φ１とφ２は線状迂回素子２０６及び２０７が挿入されていることにより位相差が生じるため、アンテナ素子１０５の主ビーム方向は＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾くことになる。このとき、図１（ｂ）に示すようにアンテナ素子１０５面に対して−Ｚ方向側に所定の間隔を隔てて反射板１３０が配置されているため、主ビームは＋Ｚ側のみに放射するよう形成される。
【００５０】
又、給電部Ｂからアンテナ素子１０５を励振する場合は、上述の給電部Ａから励振する場合と同様に、アンテナ素子１０５の主ビーム方向は＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾くことになる。
【００５１】
一方で、アンテナ素子１０６を給電部Ｃ及びＤから励振する場合は、いずれの場合もアンテナ素子１０６の主ビーム方向は＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾くことになる。
【００５２】
つまり、アンテナ素子１０５および１０６は、２つの給電部のいずれから励振しても主ビーム方向は、同じとなるため、図１（ａ）のように、アンテナ素子１０５と１０６をそれぞれの給電部が対向するように配置すれば、それぞれのアンテナ素子の主ビーム方向は、異なる方向（図１の＋Ｘ方向と−Ｘ方向）に傾くことになる。
【００５３】
以上のように構成されたレーダ装置１００のビーム切替動作について、図３のタイミングチャートを用いてビーム切替動作について説明する。まず、図３において時間Ｔ１からＴ３までの一周期でのレーダ動作について説明する。
【００５４】
送信部１０１のパルス発生器１０７は、時間Ｔ１から、例えば、パルス幅Ｔｐ＝０．５ｎｓ〜１ｎｓのパルス信号を周期Ｔｔ＝１００ｎｓ〜１０μｓの間隔で発生する。ここでの数値は一例であるが、パルス幅Ｔｐを短くすることにより、障害物が複数存在する場合の分解能が向上し、高精度な識別が可能になる。又、周期Ｔｔを短くすることにより、システム更新周期の間に、多くの受信データを蓄積することができるため、信号処理等により受信感度の向上が期待できる。パルス幅Ｔｐと周期Ｔｔは、システムの要求仕様に応じて選択すればよい。
【００５５】
このとき、スイッチ素子１０３は、スイッチ制御回路１１０により制御され、制御電圧が正（＋）のときはアンテナ素子１０５の給電部Ａに接続され、制御電圧が負（−）のときはアンテナ素子１０６の給電部Ｃに接続されるように切替動作する。
【００５６】
スイッチ制御回路１１０の出力は、パルス発生器１０７からパルス幅Ｔｐのパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ２において、正（＋）から負（−）へと制御される。
【００５７】
図３に示すように、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては制御電圧が正（＋）であることから、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１０５の給電部Ａへ出力され、アンテナ素子１０５が励振される。なお、ここでは、パルス発生器１０７からスイッチ素子１０３までの遅延時間については説明簡略化のため無視している。
【００５８】
一方、スイッチ素子１０４もスイッチ素子１０３と同様に、スイッチ制御回路１１０により制御され、制御電圧が負（−）のときはアンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続され、制御電圧が正（＋）のときはアンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続されるように切替動作する。このため、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては制御電圧が正（＋）であることから、アンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続されている。すなわち、アンテナ素子１０６は、受信部１０２と接続される。
【００５９】
ここで、スイッチ素子１０４のアンテナ素子１０５の給電部Ｂ側の端子を、例えば短絡とし、給電部Ｂまでの長さを１／２波長の整数倍に設定することで、給電部Ｂを短絡した状態と等価とすることができる。この結果、アンテナ素子１０５は、スイッチ素子１０４が接続されている場合においてもスイッチ素子１０４の影響を受けずに前述したように主ビーム方向を＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾けることができるようになる。
【００６０】
上述のように、アンテナ素子１０５からパルス信号が送信されたと同時に、つまり時間Ｔ２になると同時に、スイッチ制御回路１１０の制御電圧は負（−）となる。これにより、スイッチ素子１０３はアンテナ素子１０６の給電部Ｃに接続され、スイッチ素子１０４はアンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続される。すなわち、アンテナ素子１０５は、受信部１０２と接続され、アンテナ素子１０６は、送信部１０１と接続される。
【００６１】
このようにアンテナ素子１０５からパルス信号が送信された直後に、アンテナ素子１０５をスイッチ素子１０４を介してミキサ１１１に接続することにより、近距離の障害物から反射する反射波を受信できるようになり、近距離検知が可能となる。このとき、アンテナ素子１０５からパルス信号を送信するときのスイッチ素子１０３のように、スイッチ素子１０３の給電部Ａ側の端子を短絡とし、給電部Ａまでの長さを１／２波長の整数倍に設定すれば、スイッチ素子１０３の影響を低減することができる。
【００６２】
以上のように、アンテナ素子１０５が、時間Ｔ１からＴ２までの期間は送信部１０１に接続され、時間Ｔ２以降の期間は受信部１０２に接続されることにより、送受信動作を時分割で行っていることになる。
【００６３】
図３に示す時間Ｔ３以降に関しても、アンテナ素子１０５と１０６、スイッチ素子１０３と１０４は、上記の動作と同様にスイッチ制御回路１１０により制御される。つまり、スイッチ素子１０３と１０４は、制御電圧が正（＋）のときはアンテナ素子１０５の給電部Ａとアンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続され、制御電圧が負（−）のときはアンテナ素子１０６の給電部Ｃとアンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続されるように切替動作する。
【００６４】
すなわち、アンテナ素子１０５が送信部１０１に接続されているときはアンテナ素子１０６が受信部１０２に接続され、アンテナ素子１０６が送信部１０１に接続されているときはアンテナ素子１０５が受信部１０２に接続されるように切り替えられる。
【００６５】
図３の場合、アンテナ素子１０６は、レーダ装置１００の動作開始時である時間Ｔ１からＴ２までの間は受信部１０２に接続されて動作するためレーダとして機能しないが、時間Ｔ２からＴ４までの間はスイッチ素子１０３によって送信部１０１と給電部Ｃとが接続され、かつ時間Ｔ３からＴ４までの間にパルス発生器１０７からパルス信号の入力を受けるため、周期Ｔｔの時間差をおいてアンテナ素子１０５と同様に、時分割で送受信動作を開始する。
【００６６】
したがって、アンテナ素子１０５と１０６がそれぞれ指向性が異なるように配置されていれば、各アンテナのビーム方向が交互に切替わる送受信動作が行われ、装置全体として検知範囲を広くとることが実現できている。
【００６７】
以上のように、本実施の形態１のレーダ装置１００によれば、互いに指向性が異なるアンテナ素子１０５及び１０６のそれぞれについて、送信用と受信用とで独立した給電部を設けた構成とし、パルス発生器１０７のパルス発生タイミングとスイッチ素子１０３及び１０４の切替タイミングを制御することにより、アンテナ素子１０５及びアンテナ素子１０６のそれぞれについて、送信と受信のタイミングがそれぞれ交互に入れ替わるように時分割した送受信動作を行うようにした。送信用と受信用の独立した給電部を設けたことにより送受信間のアイソレーションを確保することができるため、サーキュレータなどの共用器を用いずにアンテナ素子１０５及びアンテナ素子１０６をそれぞれ送受共用アンテナとして用いることができる。
【００６８】
これにより、従来必要であったサーキュレータでの損失を低減できることになり、検知範囲を広くとりつつ、受信感度を向上することができる。
【００６９】
ここで、図３のタイミングチャートに応じて、ビーム放射方向がどのように変化するかを、図４を用いて説明する。図４は、車両前方にレーダ装置１００を搭載した車両４０１を真上から見た図であり、アンテナビームは前述のタイミングチャートに応じて放射されるものとする。なお、図４中の座標軸は、図１（ｂ）のレーダ装置１００の座標軸と対応しており、アンテナビームはＸ軸方向に放射することとする。
【００７０】
まず、時間Ｔ１からＴ２までのパルス発生タイミングにおいて、レーダ装置１００は、給電部Ａを介して送信部１０１に接続されたアンテナ素子１０５を介してパルス信号の送信を行うため、−Ｘ方向に傾いたビーム４０２が放射される。時間Ｔ２からＴ３までは、スイッチ制御回路１１０の制御電圧が負（−）になり、アンテナ素子１０５は給電部Ｂを介して受信部１０２に接続され、先に送信したパルス信号の反射信号を受信する。
【００７１】
同様に、時間Ｔ３からＴ４までのパルス発生タイミングにおいて、レーダ装置１００は、給電部Ｃを介して送信部１０１に接続されたアンテナ素子１０６を介してパルス信号の送信を行うため、＋Ｘ方向に傾いたビーム４０３が放射される。時間Ｔ４以降、次のパルス発生タイミングまでは、スイッチ制御回路１１０の制御電圧が負（−）になり、アンテナ素子１０６は給電部Ｄを介して受信部１０２に接続され、先に送信したパルス信号の反射信号を受信する。
【００７２】
このように、パルス発生タイミングに応じて、レーダ装置１００のビーム方向を切替ることにより、検知方向を切替えて、広い検知範囲を得ることができる。
【００７３】
次に、アンテナ素子１０５及び１０６の指向性に関して詳しく説明する。図５は、アンテナ素子１０５を給電部Ａから励振した場合の指向性及びアンテナ素子１０６を給電部Ｃから励振した場合の指向性を示す図であり、図５（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図５（ｂ）は仰角θが７０度における円錐面の指向性を示している。図５において、指向性５０１及び５０３は、アンテナ素子１０５を給電部Ａから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１３．２ｄＢｉである。
【００７４】
又、指向性５０２及び５０４は、アンテナ素子１０６を給電部Ｃから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。
【００７５】
このように、アンテナ素子１０５及び１０６を切替励振することにより主ビーム方向が２方向に切り替えられ、検知方向を切り替えることができる。
【００７６】
図６は、アンテナ素子１０５を給電部Ｂから励振した場合の指向性及びアンテナ素子１０６を給電部Ｄから励振した場合の指向性を示す図であり、図６（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図６（ｂ）は仰角θが７０度における円錐面の指向性を示している。
【００７７】
図６において、指向性６０１及び６０３はアンテナ素子１０５を給電部Ｂから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性、指向性６０２及び６０４はアンテナ素子１０６を給電部Ｄから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性を示している。
【００７８】
このように、上記で説明したレーダ装置１００を、例えば、図１における−Ｙ方向を地面側に配置するように自動車のバンパー内に搭載することで、水平方向に主ビームを切り替えることができるため、１つのレーダ装置１００で検知範囲を広くとることができる。
【００７９】
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１００によれば、どちらを用いて励振させた場合でも同一の指向性が得られるような２つの給電部を備えたアンテナ素子１０５及び１０６を、互いに異なる指向性となるよう配置し、スイッチ素子１０３及び１０４の切り替え及びパルス発生のタイミングを調整することで、時分割して送信、受信を行わせることにより、送信部１０１及び受信部１０２が１つのアンテナ素子を共用して動作する構成を実現した。
【００８０】
このため、これまで送信部及び受信部がアンテナ素子を共用するために必要であったサーキュレータなどの共用器が不要となり、共用器での損失を低減できるため受信感度が向上するとともに、低コストで平面構造のレーダ装置１００を実現することができる。
【００８１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るレーダ装置を図７から図９を用いて説明する。
【００８２】
本実施の形態２によるレーダ装置は、送信及び受信の制御のための構成は実施の形態１と同様であり、アンテナ素子の構造を異ならせたことを特徴とする。したがって同一又は相当部には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００８３】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態１と同様に、それぞれレーダ装置の構成を示す図である。各図に示すように、本実施の形態のレーダ装置１５０は、送信部１０１、受信部１０２、スイッチ素子１０３及び１０４、アンテナ素子７０１及び７０２とから構成される。
【００８４】
図７（ａ）において、アンテナ素子７０１及び７０２は、導体層７０４を切削して形成されたスロットアンテナ素子である。実施の形態１のアンテナ素子１０５及び１０６と同様に、ひし形形状のスロットアンテナ素子（以下、ひし形スロットアンテナ部と称する）を連結した構成をしており、７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄは直線形状のスロット素子、７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ及び７２５ｂは直線形状のスロット連結素子、７２６ａ、７２６ｂは折り返し形状のスロット迂回素子である。
【００８５】
スロット素子７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄは実施の形態１のアンテナ素子１０５の線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄに対応した形状を有し、同様に、スロット連結素子７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ及び７２５ｂは線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂに対応した形状を有し、スロット迂回素子７２６ａ、７２６ｂは線状迂回素子２０６及び２０７に対応した形状を有する。
【００８６】
ただし、実施の形態１とは異なり、スロット素子７２１ｃと７２１ｄとの間、スロット素子７２３ｃと７２３ｄとの間はスロットを連通させた構成とする。
【００８７】
基板７０３は、例えば、比誘電率εｒが３．４５で、厚さが０．２６ｍｍの誘電体である。導体層７０４は、基板７０３の＋Ｚ側面に接着された銅箔である。
【００８８】
次に、図７（ｃ）に示すように、導体層７０５には、例えば、マイクロストリップラインで構成された送信部１０１及び受信部１０２、スイッチ素子１０３及び１０４が、アンテナ素子７０１と７０２との間に形成される。又、図７（ｂ）に示すように、反射板７０６は、アンテナ素子７０１及び７０２が配置された面から、例えば０．４３波長だけ−Ｚ側に離れた位置に配置される。
【００８９】
再び図７（ａ）を参照して、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄは、導体層７０４と同一面上に例えば、銅箔により形成され、アンテナ素子７０１及び７０２の中央に配置されているひし形スロットアンテナ部の各辺のほぼ中央に、各スロットを分断するようにアンテナ素子７０１及び７０２の内部の導体層と外部の導体層を接続している。
【００９０】
このように、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄによりスロットを分断することで、スロット上に分布する磁界の振幅と位相を調整し、かつ、スロット迂回素子７２６ａ及び７２６ｂの挿入により位相差を発生させ、アンテナ素子７０１の主ビームは＋Ｚ方向から−Ｘ方向に形成され、アンテナ素子７０２の主ビームは＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に形成されることになる。
【００９１】
なお、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄはアンテナ素子７０１、７０２の列から見て上下対称となる配置であれば個数に限定されない。図７の場合は真ん中のみであるが、給電部Ｆ、Ｅがそれぞれ設けられたひし形スロットアンテナ部に設けるようにしてもよい。
【００９２】
又、接続導体の位置を調整することによって位相差、又は周波数を調整するようにしてもよい。
【００９３】
次に、図７（ｃ）を参照して、マイクロストリップライン７０９〜７１２は、基板７０３の−Ｚ側面に銅箔により形成される。マイクロストリップライン７０９及び７１０は、アンテナ素子７０１の頂点の給電部Ｅ及びＦをそれぞれ通過するようにＸ方向に沿って形成され、スイッチ素子１０３及び１０４にそれぞれ接続される。マイクロストリップライン７１１及び７１２は、アンテナ素子７０２のひし形スロットアンテナ部の給電部Ｇ及びＨをそれぞれ通過するようにＸ方向に沿って形成され、スイッチ素子１０３及び１０４にそれぞれ接続される。マイクロストリップライン７０９〜７１２は、例えば、幅が０．６ｍｍであり、その特性インピーダンスは５０Ωに設定される。又、それぞれのマイクロストリップライン７０９〜７１２の先端と、スロット素子の頂点の給電部Ｅ〜Ｈとのそれぞれの距離Ｌ４は例えば、２ｍｍに設定される。
【００９４】
以上のように構成することにより、マイクロストリップライン７０９及び７１０はアンテナ素子７０１と、マイクロストリップライン７１１及び７１２はアンテナ素子７０２と電磁界的に結合されるため、送信部１０１から出力された送信信号はスイッチ素子１０３を介してアンテナ素子７０１又は７０２に供給され、アンテナ素子７０１又は７０２で受信された受信信号はスイッチ素子１０４を介して受信部１０２に入力される。このとき、距離Ｌ４を適切な長さに設定することで、インピーダンス整合をとることができる。このように、マイクロストリップラインで構成された送信部１０１又は受信部１０２からの給電が容易となり、生産性の向上を図ることができる。
【００９５】
なお、上記の構成において、スロット素子７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄはそれぞれ本発明の第１〜第４線状スロットに相当し、本発明のひし形アンテナスロットを構成する。又、スロット連結素子７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ及び７２５ｂは本発明の線状連結スロットに相当し、スロット迂回素子７２６ａ、７２６ｂは本発明の線状迂回スロットに相当し、これら各スロットは本発明のアレイアンテナスロットを構成する。又、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄは本発明の接続導体に相当し、各スロットが形成された導体層７０４及び誘電体基板７０３を含めたアンテナ素子７０１及び７０２は本発明のアンテナ素子に相当する。
【００９６】
次に、送受信時の動作について説明する。送信部１０１から出力された送信パルス信号がスイッチ素子１０３及びマイクロストリップライン７０９を介してアンテナ素子７０１から送信される。このとき、スイッチ素子１０４に接続されているマイクロストリップライン７１０の影響によりアンテナ素子７０１の特性が劣化しないように、スイッチ素子１０４はマイクロストリップライン７１０に接続しないように動作する。例えば、スイッチ素子１０４のオフ状態におけるインピーダンスがショートである場合、スイッチ素子１０４からマイクロストリップライン７１０までの長さＬ５を１／４波長の奇数倍とすることで、マイクロストリップライン７１０の影響を無くすことができる。又、スイッチ素子１０４のオフ状態におけるインピーダンスがオープンである場合は、長さＬ５を１／２波長の偶数倍とすればよい。
【００９７】
又、スイッチ素子１０３及び１０４は、実施の形態１と同様に図３で示したタイミングチャートのようにスイッチ制御回路１１０により制御され、送信パルス信号の送信直後にスイッチ素子１０３はマイクロストリップライン７０９から７１１に接続するように切り替えられ、またスイッチ素子１０４はマイクロスストリップライン７１２から７１０に接続するように切り替えられる。したがってアンテナ素子７０１は受信状態となる一方、アンテナ素子７０２はパルス発生器１０７のタイミングに応じてパルス信号を送信する。
【００９８】
このとき、送信時と同様に、送信側のマイクロストリップラインがアンテナ素子７０１の特性に影響を与えないように、スイッチ素子１０３からマイクロストリップライン７０９までの長さＬ６は、スイッチ素子１０３のオフ状態におけるインピーダンスがショートである場合、１／４波長の奇数倍に設定される。
【００９９】
上記と同様に、アンテナ素子７０２での送受信時には、マイクロストリップライン７１１及び７１２がアンテナ素子７０２の特性に影響を与えないように、スイッチ素子１０４、１０３からのそれぞれの長さＬ７及びＬ８は上記で示したように設定される。
【０１００】
次に、上記のように構成されたアンテナ素子７０１及び７０２の指向性について説明する。図８は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７０９により給電部Ｅから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１１により給電部Ｇから励振した場合の指向性を示す図であり、図８（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図８（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。ここで、スイッチ素子１０４からのマイクロストリップライン７１０及び７１２のそれぞれの長さＬ５及びＬ７は、１／４波長で、終端はショートに設定されている。
【０１０１】
図８において、指向性８０１及び８０３は、アンテナ素子７０１を給電部Ｅから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１３ｄＢｉである。
【０１０２】
又、指向性８０２及び８０４は、アンテナ素子７０２を給電部Ｇから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。
【０１０３】
このように、アンテナ素子７０１及び７０２を切り替て交互に送信、受信を行うことにより主ビーム方向を２方向に切り替えられ、検知範囲を広くとることができる。
【０１０４】
図９は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７１０により給電部Ｆから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１２により給電部Ｈから励振した場合の指向性を示す図であり、図９（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図９（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。ここで、マイクロストリップライン７０９及び７１１のそれぞれの長さＬ６及びＬ８は、１／４波長で、終端はショートに設定されている。
【０１０５】
図９において、指向性９０１及び９０３はアンテナ素子７０１を給電部Ｆから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性、指向性９０２及び９０４はアンテナ素子７０２を給電部Ｈから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示している。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１５０によれば、誘電体基板７０３の表面にスロット素子を設けることにより構成されたアンテナ素子７０１及び７０２を用いて、実施の形態１と同様、スイッチ素子１０３及び１０４の切り替え及びパルス発生のタイミングを調整することで、時分割して送信、受信を行わせることにより、送信部１０１及び受信部１０２が１つのアンテナ素子を共用して動作する構成を実現し、サーキュレータなどの共用器が不要となり、損失を低減して受信感度が向上するとともに、低コストで平面構造のレーダ装置１５０を実現することができる。
【０１０７】
又、本実施の形態のアンテナ素子７０１及び７０２は、誘電体基板７０３の裏面に配置されたマイクロストリップライン７０９〜７１２を用いて容易にアンテナ素子を励振することができ、かつマイクロストリップライン長を変化させるだけでインピーダンス整合が可能となる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、各スロット素子を誘電体基板７０３上の銅箔パターンによって形成したが、例えば、導体板７０４に空隙を設けて各スロット素子を形成しても同様の効果が得られる。
【０１０９】
又、本実施の形態では、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄを各スロット素子内に銅箔パターンで形成し、スロット素子のほぼ中央で分断するようにスロット素子の内側の導体層と外側の導体層を接続するとして説明したが、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄをマイクロストリップライン７０９〜７１２と同一平面上に形成し、スルーホールを介して内側の導体層と外側の導体層を接続しても同様の効果が得られる。
【０１１０】
又、各スロット素子の形状や配置は、実施の形態１と同様に変更してもよく、各ひし形スロットアンテナ部のスロット素子７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄの配置はひし形形状としてもよい。又、スロット素子自体を円弧状のスロットを有する導体として構成することにより、外形が円形の円形スロットアンテナ部を構成してもよい。
【０１１１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るレーダ装置を図１０から図１２を用いて説明する。ただし、実施の形態１及び２と同一又は相当部には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【０１１２】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２の構成に、導体板１００１及び１００２をさらに追加した構成を有する本実施の形態のレーダ装置１６０を示す図である。導体板１００１は、アンテナ素子７０１から＋Ｘ方向側、つまり主ビーム方向の反対側に距離Ｌ９隔ててアンテナ素子面に対して垂直に基板７０３と反射板７０６の間に配置される。導体板１００２は、アンテナ素子から−Ｘ方向側に距離Ｌ９隔ててアンテナ素子面に対して垂直に基板７０３と反射板７０６の間に配置される。ここで、例えば、距離Ｌ９は２．２ｍｍに設定される。又、導体板１００１及び１００２は、マイクロストリップライン７０９〜７１２の位置では送受信信号に影響がないように切削されている。
【０１１３】
以上のように構成することにより、アンテナ素子７０１から−Ｚ側に放射された電波は、導体板１００１によって遮られることで＋Ｘ方向に伝搬できなくなる。また同様に、アンテナ素子７０２から−Ｚ側に放射された電波は、導体板１００２によって遮られることで−Ｘ方向に伝搬できなくなる。このため、アンテナ素子７０１及び７０２からはそれぞれ−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に主に放射されることになり、Ｆ／Ｂ比が向上することになる。
【０１１４】
図１１は、図１０においてアンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７０９により給電部Ｅから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１１により給電部Ｇから励振した場合の指向性を示す図である。図１１（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性、図１１（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１１５】
図１１において、指向性１１０１及び１１０３は、アンテナ素子７０１を給電部Ｅから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このときの主ビームの指向性利得は１３．３ｄＢｉである。
【０１１６】
又、指向性１１０２及び１１０４は、アンテナ素子７０２を給電部Ｇから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このように、アンテナ素子７０１及び７０２を切替励振することにより主ビーム方向を２方向に切り替えられ、検知範囲を切り替えることができるとともに、図１１（ｂ）と図８（ｂ）に示す指向性を比較すると、導体板１００１及び１００２を挿入することで、バックローブが低減でき、Ｆ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１１７】
図１２は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７１０により給電部Ｆから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１２により給電部Ｈから励振した場合の指向性を示す図であり、図１２（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図１２（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１１８】
図１２において、指向性１２０１及び１２０３はアンテナ素子７０１を給電部Ｆから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性、指向性１２０２及び１２０４はアンテナ素子７０２を給電部Ｈから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、図１１のときと同様に、図９（ｂ）に比べＦ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１６０によれば、導体板１００１、１００２をアンテナ素子７０１及び７０２の主ビーム方向の反対側に所定の間隔を隔てて、誘電体基板７０３と反射板７０６との間にアンテナ素子面と垂直に配置することで、Ｆ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。このため、主ビーム方向以外の障害物から反射してくる電波の受信レベルを低減させることができ、検知精度を向上することができる。
【０１２０】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るレーダ装置を図１３から図１５を用いて説明する。ただし、実施の形態１及び２と同一又は相当部には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【０１２１】
図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２の構成に、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃ、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃをさらに追加した構成を有する本実施の形態のレーダ装置１７０を示す図である。スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃは、アンテナ素子７０１を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から−Ｘ方向側、つまり主ビーム方向側に距離Ｌ１０隔てて、導体層７０４を切削して形成される。同様に、スロット導波素子１３０２ａ〜１３０２ｃは、アンテナ素子７０２を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から主ビーム方向（＋Ｘ方向）側に距離Ｌ１０隔てて、導体層７０４を切削して形成される。ここで、例えば、スロット導波素子長は３．２ｍｍ（１／２波長以下）、スロット導波素子幅は０．２ｍｍ、距離Ｌ１０は１．５ｍｍに設定される。
【０１２２】
スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃは、アンテナ素子７０１を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から＋Ｘ方向側、つまり主ビームの反対方向側に距離Ｌ１１隔てて、導体層７０４を切削して形成される。このとき、スロット反射素子１３０３ａ及び１３０３ｃは、給電ラインであるマイクロストリップライン７１０及び７０９とそれぞれ交わらないように、距離Ｌ１２だけＹ方向にずらして配置される。同様に、スロット反射素子１３０４ａ〜１３０４ｃは、アンテナ素子７０２を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から主ビームの反対方向（−Ｘ方向）側に距離Ｌ１１隔てて形成され、スロット反射素子１３０４ａ及び１３０４ｃは、マイクロストリップライン７１２及び７１１とそれぞれ交わらないように、距離Ｌ１２だけＹ方向にずらして配置される。ここで、例えば、スロット反射素子長は３．６ｍｍ（１／２波長以上）、スロット反射素子幅は０．２ｍｍ、距離Ｌ１１及びＬ１２はそれぞれ１ｍｍ及び３ｍｍに設定される。
【０１２３】
なお、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃは本発明の導波素子に、又、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃは本発明の反射素子にそれぞれ相当する。
【０１２４】
以上のように構成することにより、アンテナ素子７０１及び７０２から放射された電波は、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃ、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃにより、さらに主ビーム方向側へ向けられるため、利得及びＦ／Ｂ比を向上させることができる。
【０１２５】
図１４は、図１３においてアンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７０９により給電部Ｅから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１１により給電部Ｇから励振した場合の指向性を示す図である。図１４（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性、図１４（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１２６】
図１４において、指向性１４０１及び１４０３は、アンテナ素子７０１を給電部Ｅから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このときの主ビームの指向性利得は１４ｄＢｉである。
【０１２７】
又、指向性１４０２及び１４０４は、アンテナ素子７０２を給電部Ｇから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このように、アンテナ素子７０１及び７０２を切替励振することにより主ビーム方向を２方向に切り替えられ、検知範囲を切り替えることができるとともに、図１４（ｂ）と図８（ｂ）に示す指向性を比較すると、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃ、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃを装荷することで、利得とＦ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１２８】
図１５は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７１０により給電部Ｆから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１２により給電部Ｈから励振した場合の指向性を示す図であり、図１５（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図１５（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１２９】
図１５において、指向性１５０１及び１５０３はアンテナ素子７０１を給電部Ｆから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性、指向性１５０２及び１５０４はアンテナ素子７０２を給電部Ｈから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、図９（ｂ）に比べ利得及びＦ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態によれば、スロット導波素子及びスロット反射素子をアンテナ素子７０１及び７０２の主ビーム方向側及び主ビームの反対方向側にそれぞれ所定の間隔を隔てて、アンテナ素子と同一面に配置することで、高利得でＦ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。このため、検知距離を長くすることができるとともに、主ビーム方向以外の障害物から反射してくる電波の受信レベルを低減させることでき、検知精度を向上することができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、スロット素子構成として説明したが、実施の形態１で説明した線状素子構成においても線状導波素子及び線状反射素子を用いることにより、同様の効果が得られる。
【０１３２】
又、本実施の形態では、導波素子と反射素子をそれぞれ複数用いて説明したが、少なくともいずれか１素子以上用いることで、同様の効果が得られる。
【０１３３】
なお、上記の各実施の形態では、一つのアンテナ素子について、ひし形形状のアンテナ素子又はひし形スロットアンテナ部を３素子連結させた構成について説明したが、連結する素子数は２素子以上であれば個数に限定されない。又、給電部を複数備え、互いに指向性の異なる配置が可能なアンテナ素子であれば、検知範囲に合わせて採用することが可能である。
【０１３４】
又、上記の各実施の形態においては、２つのアンテナ素子を備えた構成として説明を行ったが、本発明は、３つ以上のアンテナ素子を備えた構成としてもよい。
【０１３５】
ここで図１６（ａ）（ｂ）は、アンテナ素子１０５とアンテナ素子１０６との間に３番目のアンテナ素子１８１を備えた構成としたレーダ装置１８０の構成図である。ただし図１、２と同一又は相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１３６】
レーダ装置１８０において、アンテナ素子１８１は、アンテナ素子１０５又は１０６と同様に３つのひし形形状のアンテナ素子を縦列接続した構成を有するが、両端部のひし形形状のアンテナ素子にそれぞれ設けられた線状迂回素子の長さはアンテナ素子１０５又は１０６より短いものとする。さらに、図１６（ｂ）に示すように、凹状の反射板１９０を設け、アンテナ素子１８１が配置されている部分Ｒに関してのみ、反射板１９０までの距離を１／２波長以上に設定する。これにより、アンテナ素子１８１の左右両側の位相差は小さくなり、主ビーム方向を、アンテナ素子１０６の主ビーム方向より＋Ｚ方向の近い位置に傾けることができる。なお、図１６（ａ）において給電部Ｊは本発明の第１給電部に相当し、又、給電部Ｉは本発明の第２給電部に相当する。
【０１３７】
このような構成のレーダ装置１８０は、＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾いた主ビーム方向を有するアンテナ素子１０５、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾いた主ビーム方向を有するアンテナ素子１０６、及び＋Ｚ方向に近い方向に傾いた主ビーム方向を有するアンテナ素子１８１とを備えたことにより、図１７に示すように、アンテナ素子１０５及び１０６の主ビーム方向の死角となる正面方向の検知範囲もカバーすることが可能となる。
【０１３８】
又、本実施の形態のレーダ装置１８０はスイッチ素子１０３、１０４に代えてスイッチ素子１８２、１８３を、スイッチ制御回路１１０に代えてスイッチ制御回路１８４をそれぞれ備えている。スイッチ素子１８２は、スイッチ制御回路１８４の制御に基づきアンテナ素子１０５、１０６及び１８１の給電部Ａ、Ｃ及びＪと送信部１０１とを選択的に接続し、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１０５、１０６及び１８１の給電部Ｂ、Ｄ及びＩと受信部１０２とを選択的に接続する。又、スイッチ素子１８２及び１８３は、スイッチ制御回路１８４の制御に基づき動作する。
【０１３９】
次に、図１８のタイミングチャートを参照して、レーダ装置１８０のビーム切替動作について説明する。
【０１４０】
送信部１０１のパルス発生器１０７は、実施の形態１と同様、時間Ｔ１から、例えば、パルス幅Ｔｐ＝０．５ｎｓ〜１ｎｓのパルス信号を周期Ｔｔ＝１００ｎｓ〜１０μｓの間隔で発生する。
【０１４１】
このとき、スイッチ素子１８２は、制御電圧Ａ、Ｂ及びＣがそれぞれ正（＋）から負（−）、又は負（−）から正（＋）に切り替わるタイミングで、アンテナ素子１０５の給電部Ａ、アンテナ素子１８１の給電部Ｊ、及びアンテナ素子１０６の給電部Ｃが逐次切り替えて接続されるように切り替え動作する。このとき、給電部Ｃの次に切り替えられる対象は給電部Ａとなり、次いで給電部Ｊに切り替えられる。
【０１４２】
スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ａは、パルス発生器１０７からパルス幅Ｔｐのパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ２において、正（＋）から負（−）へと制御される。同時に、スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ｂは、負（−）から正（＋）へ制御される。このとき、制御電圧Ｃは負（−）の状態のままである。
【０１４３】
図１８に示すように、上記制御を行うことにより、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１０５の給電部Ａへ出力される状態にあるため、アンテナ素子１０５が励振される。
【０１４４】
次に、時間Ｔ３に発生したパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ４において、スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ｂは、正（＋）から負（−）へと制御され、制御電圧Ｃは、負（−）から正（＋）へと制御される。このとき、制御電圧Ａは負（−）の状態のままである。
【０１４５】
すなわち、２つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ３からＴ４の間においては、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１８１の給電部Ｊへ出力される状態にあるため、アンテナ素子１８１が励振される。
【０１４６】
さらに、時間Ｔ５に発生したパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ６において、スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ｃは、正（＋）から負（−）へと制御され、制御電圧Ａは、負（−）から正（＋）へと制御される。このとき、制御電圧Ｂは負（−）の状態のままである。
【０１４７】
したがって、３つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ５からＴ６の間においては、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１０６の給電部Ｃへ出力される状態にあるため、アンテナ素子１０６が励振される。
【０１４８】
一方、スイッチ素子１８３もスイッチ素子１０３と同様に、スイッチ制御回路１８４により制御され、制御電圧Ａ、Ｂ及びＣがそれぞれ正（＋）から負（−）、又は負（−）から正（＋）に切り替わるタイミングで、アンテナ素子１０５の給電部Ｂ、アンテナ素子１８１の給電部Ｉ、及びアンテナ素子１０６の給電部Ｄが逐次切り替えて接続されるように切り替え動作する。このとき、給電部Ｄの次に切り替えられる対象は給電部Ｂとなり、次いで給電部Ｉに切り替えられる。
【０１４９】
図１８の場合、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続されている。すなわち、アンテナ素子１０６は、受信部１０２と接続され、アンテナ素子１０５は送信部１０１と接続される。
【０１５０】
又、２つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ３からＴ４の間においては、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続されている。すなわち、アンテナ素子１０５は受信部１０２と接続され、アンテナ素子１８１は送信部１０１と接続される。
【０１５１】
さらに、３つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ５からＴ６の間においては、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１８１の給電部Ｉに接続されている。すなわち、アンテナ素子１８１は受信部１０２と接続され、アンテナ素子１０６は送信部１０１と接続される。
【０１５２】
以下、パルス発生器１０７がパルス信号を発生するタイミングでスイッチ制御回路１８４の制御電圧Ａ、Ｂ及びＣが切り替わるたびにスイッチ素子１８２及び１８３が切り替え動作を行い、アンテナ素子１０５、１８１、１０６はそれぞれ周期Ｔｔの時間差をおいて時分割で送受信動作を行う。図１７に示したように、レーダ装置１８０はビーム４０２、４０４、４０３の順番で検知方向を順次切り替えることができ、広範かつ漏れのない検知範囲を得ることができる。
【０１５３】
なお、上記の説明においては、実施の形態１のレーダ装置１００に基づく構成としたが、実施の形態２〜４の構成に基づくものとしてもよい。
【０１５４】
又、上記の説明においては、スイッチ素子１８２及び１８３は、各アンテナ素子と送信部１０１又は受信部１０２との接続が常に隣接したアンテナ素子間で行われるように切り替えを行うとして説明を行ったが、例えば、アンテナ素子１０５、１０６及び１０８の順番で切り替える等、離隔したアンテナ素子間で切り替えを行うようにしてもよい。
【０１５５】
すなわち、各アンテナ素子と送信部１０１との切り替えを追従するように各アンテナ素子と受信部１０２との切り替えが行われ、かつ、送信部１０１に接続された直後のアンテナ素子が次に受信部に接続されるように切り替えが行われれば、各アンテナ素子の切り替えの順序によって本発明は限定されるものではない。
【０１５６】
又、上記の説明においては、アンテナ素子１０５、１０６及び１８１の３つのアンテナ素子を用いるものとしたが、さらにアンテナ素子を増加させる時は、各アンテナ素子を並列に配置し、線状迂回素子の長さ及び反射板までの距離を変更することで、各アンテナ素子の検知方向を分散させて全体として広い検知範囲を得ることが可能となる。
【０１５７】
又、上記の各実施の形態においては、各アンテナ素子の主ビーム方向はいずれも異なるものとして説明を行ったが、少なくとも一部が異なっており、一部は同一方向である構成としても良い。この場合、同一主ビーム方向の複数のアンテナ素子の一部が故障しても、他のアンテナ素子によって検知方向をカバーできる。
【０１５８】
又、上記の各実施の形態においては、図３、１８のタイムチャートに示すように、あるアンテナ素子に対する送信部１０１による送信動作と、他のアンテナ素子に対する受信部１０２による受信動作とは同一時間帯において並行的に行われるものとしたが、回路内の遅延時間等を考慮して、一部時間帯においてのみ平行的に行われるものであってもよい。
【０１５９】
又、上記の各実施の形態においては、同一平面状に配置される平面形状のアンテナとしてのアンテナ素子を用いるものとしたが、本発明は、車載用として十分小型なものであれば、立体形状を有するアンテナを用いて実現してもよい。要するに、アンテナ素子の具体的な形状、構成によって限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明にかかるレーダ装置は、複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能な効果を有し、例えば車載用等のレーダ装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置におけるアンテナ素子の構成図
【図３】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置のパルス発生器、スイッチ制御回路及びスイッチ素子のタイミングチャートを示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置のパルス発生タイミングに応じたビーム放射方向を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが７０度における円錐面の指向性を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが７０度における円錐面の指向性を示す図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図（ｂ）本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図（ｃ）本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図９】本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図（ｂ）本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図（ｃ）本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１３】（ａ）本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図（ｂ）本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図（ｃ）本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図
【図１４】本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１５】本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１６】（ａ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の構成例の構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の構成例の構成を示す図
【図１７】本発明の実施の形態１に係る係るレーダ装置の他の構成例のパルス発生タイミングに応じたビーム放射方向を示す図
【図１８】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の構成例のパルス発生器、スイッチ制御回路及びスイッチ素子のタイミングチャートを示す図
【符号の説明】
【０１６２】
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３、１０４、１８２、１８３ スイッチ素子
１０５、１０６、１８１、７０１、７０２ アンテナ素子
１０７ パルス発生器
１０８ 発振器
１０９ 方向性結合器
１００、１５０、１６０、１７０、１８０ レーダ装置
１１０、１８４ スイッチ制御回路
１１１ ミキサ
１１２ 信号処理部
１１３ａ〜１１３ｄ 平衡−不平衡変換器
１３０、１９０ 反射板
２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄ 線状素子
２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ 線状連結素子
２０６、２０７ 線状迂回素子
４０１ 車両
４０２、４０３、４０４ ビーム
７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ、７２３ａ〜７２３ｄ スロット素子
７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ、７２５ｂ スロット連結素子
７２６ａ、７２６ｂ スロット迂回素子
１３０１ａ〜１３０１ｃ、１３０２ａ〜１３０２ｃ スロット導波素子
１３０３ａ〜１３０３ｃ、１３０４ａ〜１３０４ｃ スロット反射
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ 給電部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のアンテナ素子を用いて選択的に切替励振することで、検知方向を切り替えることができるレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の周囲を監視する車載用レーダシステムにおいて、車両の全方位の障害物を検知するために、複数のレーダ装置を車両の前方や後方に設置する必要があり、システム構成が複雑になるため、コストが高くなるという課題がある。このような課題を改善するために、これまでアンテナの指向性を制御し、１つのレーダ装置で検知できる範囲を広くすることで、車両に搭載するレーダ装置数を削減する検討がなされている。
【０００３】
これまで、この種のレーダシステムとして、フェーズドアレーアンテナを用いた車載用レーダシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車載用レーダシステムに用いられるフェーズドアレーアンテナとは、複数のアンテナ素子及び位相器を用いて各アンテナ素子の位相量を制御することで指向性を切り替えるもので、検知範囲を広くすることができるとともに、障害物の方向を精度良く検知することができる。しかしながら、特許文献１記載の車載用レーダシステムは、アンテナのビーム方向を切り替えるために複数の位相器が必要となり、構造や制御が複雑になるという問題がある。
【０００４】
そこで、位相器を用いることなくアンテナのビーム方向を切り替えることを可能としたレーダシステムとして、複数のアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ）をそれぞれの指向方向が異なるように配置した車載用レーダ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この車載用レーダシステムは、使用するアンテナ素子数を制御することで、アンテナのビーム幅や検知方向を可変させることができるため、検知範囲を広くすることができるとともに、検知距離にかかわらず精度良く障害物を検知することができる。
【特許文献１】特開平２−２８７１８０号公報
【特許文献２】特開平８−３３４５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献２記載の車載用レーダ装置は、パッチアンテナ等を用いた複数のアンテナ素子と送受信部との接続を、各アンテナ素子に対応した複数のスイッチのオンオフにより行っており、各アンテナ素子と送受信部との間の接続にはサーキュレータを用いているが、サーキュレータは損失分が増大し、受信感度が劣化するという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、
第１給電部及び第２給電部を有するアンテナ素子と、
信号の送信を行う送信部と、
信号の受信を行う受信部と、
複数の前記アンテナ素子の各前記第１給電部と前記送信部とを選択的に接続する第１アンテナ切替部と、
前記複数のアンテナ素子の各前記第２給電部と前記受信部とを選択的に接続する第２アンテナ切替部と、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の接続を制御する制御部とを備え、
前記複数のアンテナ素子の全部又は一部は互いに異なる指向性を有する、レーダ装置である。
【０００８】
又、第２の本発明は、前記制御部は、いずれか一つの前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に接続されると同時にいずれか他の一つの前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、第１の本発明のレーダ装置である。
【０００９】
又、第３の本発明は、
前記制御部は、
前記複数の前記アンテナ素子の前記第１給電部と前記送信部とを順次接続し、
前記第１給電部と前記送信部との順次接続に追従して前記複数の前記アンテナ素子の前記第２給電部と前記受信部を順次接続し、
前記第２給電部と前記受信部とが接続される前記アンテナ素子が、前記第１給電部と前記送信部との接続が完了した直後の前記アンテナ素子となるよう、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、第２の本発明のレーダ装置である。
【００１０】
又、第４の本発明は、
前記制御部は、すべての前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に順次接続された後、すべての前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に順次接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１１】
又、第５の本発明は、
前記アンテナ素子のそれぞれは、前記第１給電部又は前記第２給電部のいずれから給電されても、同一の指向性を有する、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１２】
又、第６の本発明は、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、同一面上に配置される平面形状のアンテナであり、
前記アンテナ素子の形成された面と平行に所定の間隔を隔てて設けられた反射板を備えた、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１３】
又、第７の本発明は、
前記送信部及び前記受信部はパルス信号を送受信し、
前記制御部は、前記送信部の前記パルス信号の送信のタイミングで前記第１アンテナ切替部又は第２アンテナ切替部の制御を行う、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１４】
又、第８の本発明は、
前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子である、第１の本発明のレーダ装置である。
【００１５】
又、第９の本発明は、
前記アンテナ素子は、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状素子がひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状素子と前記第２線状素子が接続され、隣接する前記第３線状素子と前記第４線状素子が接続されたひし形アンテナ部と、
対向する一対の前記ひし形アンテナ部の、一方の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と他方の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子とを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナ部の前記第４線状素子と前記他方の前記ひし形アンテナ部の前記第３線状素子とを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナ部を連結する、所定の長さを有する線状連結素子と、
前記連結された複数のひし形アンテナ部の一方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第３線状素子との間、及び前記連結された複数のひし形アンテナ部の他方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と前記第４線状素子との間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回素子とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナ部のいずれか２つのひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第２線状素子の接続部にそれぞれ設けられている、
第６の本発明のレーダ装置である。
【００１６】
又、第１０の本発明は、
前記線状迂回素子の前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、第９の本発明のレーダ装置である。
【００１７】
又、第１１の本発明は、
前記アンテナ素子は、
所定の誘電率を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板上に形成された導体層と、
前記導体層に形成された、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状スロットがひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状スロットと前記第２線状スロットが接続され、隣接する前記第３線状スロットと前記第４線状スロットが接続されたひし形アンテナスロット、
対向する一対の前記ひし形アンテナスロットの、一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットとを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第４線状スロットと前記他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第３線状スロットとを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナスロットを連結する、所定の長さを有する線状連結スロット、
前記連結された複数のひし形アンテナスロットの一方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第３線状スロットとの間、及び前記連結された複数のひし形アンテナスロットの他方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと前記第４線状スロットとの間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回スロット、を有するアレイアンテナスロットと、
前記アレイアンテナスロットの、少なくとも一つの前記ひし形アンテナスロットの前記第１から第４線状スロットをそれぞれ分離するように設けられた接続導体とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナスロットのいずれか２つのひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第２線状スロットの接続部にそれぞれ設けられている、第６の本発明のレーダ装置である。
【００１８】
又、第１２の本発明は、
前記線状迂回スロットの前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００１９】
又、第１３の本発明は、
前記誘電体基板の前記導体層が形成された面の反対側の面に設けられた、前記第１給電部及び前記第２給電部にそれぞれ配置されたマイクロストリップラインを備えた、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００２０】
又、第１４の本発明は、
前記反射板と前記誘電体基板とを接続するように設けられた導体板とを備えた、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００２１】
又、第１５の本発明は、
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの導波素子を備えた、第１１の本発明のレーダ装置である。
【００２２】
又、第１６の本発明は、
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの反射素子を備えた、第１１にの本発明のレーダ装置である。
【００２３】
以上のような本発明によれば、例えば、２つのアンテナ素子を切り替える実施例としたことで、検知範囲を切り替えることができる平面構造でかつ生産性に優れたレーダ装置を実現することができる。又、それぞれのアンテナ素子に２つの給電点を設け、送受信回路を共用することにより、共用部品が不要となり受信感度を向上させることができる。
【００２４】
又、この構成によれば、送受信回路に接続する給電部が異なっても、１つのアンテナ素子で検知できる検知範囲のロスが少なく、広い範囲で受信感度が良好なレーダ装置を実現することができる。
【００２５】
又、近距離に存在する障害物を検知可能なレーダ装置を実現することができる。
【００２６】
又、平面構造で、検知範囲を切り替えることができ、受信感度が良好なレーダ装置を実現することができる。
【００２７】
又、平面構造で、検知範囲を切り替えることができ、受信感度が良好なレーダ装置を実現することができる。
【００２８】
又、マイクロストリップラインの長さを調節することでインピーダンス整合をとることができ、給電が容易になるとともに、レーダ装置の生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
又、Ｆ／Ｂ比（メインローブとバックローブの比）が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。
【００３０】
又、高利得で、かつＦ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。
【００３１】
又、この構成によれば、高利得で、かつＦ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のような本発明によれば、複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能なレーダ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態に係るレーダ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成又は機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は省略する。以下、動作周波数を２６ＧＨｚとして説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るレーダ装置を図１から図５を用いて説明する。
【００３５】
図１（ａ）（ｂ）は、ビーム切替が可能なレーダ装置１００を示す図である。図１（ａ）に示すように、レーダ装置１００は、送信部１０１、受信部１０２、スイッチ素子１０３及び１０４、アンテナ素子１０５及び１０６、及び上記の送信部１０１、受信部１０２，スイッチ素子１０３及び１０４、アンテナ素子１０５及び１０６が設けられた基板１２０、及び反射板１３０とから構成される。反射板１３０は金属材料で形成されており、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示した各部を配置した基板１２０から−Ｚ方向にアンテナ素子１０５及び１０６が配置された平面と平行に１／４波長から１／２波長隔てて配置されている。
【００３６】
まず、図１のように構成されたレーダ装置１００の詳細な構成及び送受信の基本的な動作について説明する。送信部１０１は、パルス発生器１０７、発振器１０８、方向性結合器１０９から構成されている。パルス発生器１０７では、例えば、１ｎｓのパルス信号を発生する。発生されたパルス信号により発振器１０８は、該パルス信号により駆動され、パルス信号を２６ＧＨｚで発振させる。方向性結合器１０９は、２６ＧＨｚのパルス信号をスイッチ素子１０３へ出力するとともに、受信部１０２のミキサ１１１に分配する。スイッチ素子１０３は、例えば、ＰＩＮダイオード又はＦＥＴで構成されるＳＰＤＴスイッチである。スイッチ素子１０３は、スイッチ制御回路１１０により送信部１０１から出力されたパルス信号をアンテナ素子１０５又は１０６のいずれか一方に出力するように切替動作する。送信部１０１と接続されたアンテナ素子１０５又は１０６からパルス信号が送信される。
【００３７】
受信部１０２に接続されたアンテナ素子１０５又は１０６は、受信アンテナとして動作し、障害物で反射したパルス信号を受信する。受信部１０２のミキサ１１１は、スイッチ素子１０４を介して入力された受信パルス信号と送信部１０１から分配されたパルス信号を混合し、ビート信号として信号処理部１１２に出力する。スイッチ素子１０４は、スイッチ素子１０３と同様にＰＩＮダイオード又はＦＥＴで構成されるＳＰＤＴスイッチである。信号処理部１１２は、入力されたビート信号を演算処理し、パルス信号が送信されてから受信されるまでの時間差から、障害物までの距離を算出する。
【００３８】
さらに、スイッチ素子１０３及び１０４は、送信部１０１及び受信部１０２へのアンテナ素子１０５及び１０６の接続を選択的に切り替える。レーダ装置１００の検知範囲は、アンテナ素子の指向性に応じた範囲となるので、異なる指向性のアンテナ素子を用いることで、自由に検知範囲や検知方向を設定することができる。
【００３９】
次に、アンテナ素子１０５の構成を図２を用いて説明する。アンテナ素子１０６についてはアンテナ素子１０５と同様な構成であるため、説明は省略する。図２において、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄは、長さＬ１が約１／３波長、素子幅が０．２ｍｍの直線形状の導体である。これらの線状素子は、図２に示すように、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、線状素子２０２ａ〜２０２ｄ及び線状素子２０３ａ〜２０３ｄの３組の各組において、長辺同士を等間隔で対向配置することにより正方形状をつくるよう配置される。なお、ここでは正方形状として構成したが、各組の線状素子の配置はひし形形状としてもよい。又、線状素子自体を円弧状の導体として構成することにより、各組を円形形状と構成してもよい。
【００４０】
又、線状素子２０１ｃと２０１ｄの間、及び線状素子２０３ｃと２０３ｄの間は接続せずに、後述する給電部Ａ及びＢを接続できるように解放する。
【００４１】
線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ又は２０５ａ、２０５ｂは、長さＬ２が約２／５波長、素子幅が０．２ｍｍの直線形状の導体である。線状連結素子２０４ａは、線状素子２０１ｂと２０２ａを連結しており、線状連結素子２０４ｂは、線状素子２０１ｄと２０２ｃを連結している。又、線状連結素子２０５ａ及び２０５ｂは、線状素子２０２ｂと２０３ａ及び線状素子２０２ｄと２０３ｃをそれぞれ連結している。
【００４２】
線状迂回素子２０６及び２０７は、長さＬ３が約１／５波長（全長が約２／５波長）、素子幅が０．２ｍｍの折り返し形状の導体である。線状迂回素子２０６は、線状素子２０１ａと２０１ｃとに接続され、線状迂回素子２０７は、線状素子２０３ｂと２０３ｄとの間に接続される。
【００４３】
以上のように構成することにより、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄ、線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、線状迂回素子２０６、２０７は、ひし形形状のアンテナ素子（ひし形アンテナ部）を連結し、アレー構成としたアンテナ素子１０５を構成する。
【００４４】
なお、上記の各構成において、アンテナ素子１０５及び１０６は本発明のアンテナ素子に相当する。又、送信部１０１は本発明の送信部に、受信部１０２は本発明の受信部にそれぞれ相当する。又、スイッチ素子１０３は本発明の第１アンテナ切替部に、スイッチ素子１０４は本発明の第２アンテナ切替部にそれぞれ相当する。又、スイッチ制御回路１１０は本発明の制御部に相当する。
【００４５】
又、線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄはそれぞれ本発明の第１〜第４線状素子に相当し、本発明のひし形アンテナ部を構成する。又、線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂは本発明の線状連結素子に相当し、線状迂回素子２０６、２０７は本発明の線状迂回素子に相当する。
【００４６】
又、給電部Ａ及び給電部Ｃは本発明の第１給電部に相当し、又、給電部Ｂ及び給電部Ｄは本発明の第２給電部に相当する。
【００４７】
次に、給電部Ａ及びＢからアンテナ素子１０５を励振する動作について、図１（ａ）及び図２を参照して説明する。
【００４８】
給電部Ａは線状素子２０３ｃと２０３ｄとに接続され、平衡−不平衡変換器１１３ａを介してスイッチ素子１０３に接続され、給電部Ｂは線状素子２０１ｃと２０１ｄとに接続され、スイッチ素子１０４に平衡−不平衡変換器１１３ｂを介して接続される。給電部Ａからアンテナ素子１０５を励振する場合、給電部Ｂは例えば、ＰＩＮダイオードなどのスイッチング素子を用いることで短絡され、線状素子２０１ｃと２０１ｄは接続される。
【００４９】
このとき、アンテナ素子１０５は、ループアンテナ素子として動作し、線状素子２０１ａと２０１ｂ、線状素子２０１ｃと２０１ｄ、線状素子２０２ａと２０２ｂ、線状素子２０２ｃと２０２ｄ、線状素子２０３ａと２０３ｂ、線状素子２０３ｃと２０３ｄのそれぞれの接続部において電流振幅がピーク値をとる。又、線状素子２０１ａと２０１ｂ、線状素子２０２ａと２０２ｂ、線状素子２０３ａと２０３ｂの接続部における電流位相φ１は同位相となり、線状素子２０１ｃと２０１ｄ、線状素子２０２ｃと２０２ｄ、線状素子２０３ｃと２０３ｄの接続部における電流位相φ２が同位相となる。電流位相φ１とφ２は線状迂回素子２０６及び２０７が挿入されていることにより位相差が生じるため、アンテナ素子１０５の主ビーム方向は＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾くことになる。このとき、図１（ｂ）に示すようにアンテナ素子１０５面に対して−Ｚ方向側に所定の間隔を隔てて反射板１３０が配置されているため、主ビームは＋Ｚ側のみに放射するよう形成される。
【００５０】
又、給電部Ｂからアンテナ素子１０５を励振する場合は、上述の給電部Ａから励振する場合と同様に、アンテナ素子１０５の主ビーム方向は＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾くことになる。
【００５１】
一方で、アンテナ素子１０６を給電部Ｃ及びＤから励振する場合は、いずれの場合もアンテナ素子１０６の主ビーム方向は＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾くことになる。
【００５２】
つまり、アンテナ素子１０５および１０６は、２つの給電部のいずれから励振しても主ビーム方向は、同じとなるため、図１（ａ）のように、アンテナ素子１０５と１０６をそれぞれの給電部が対向するように配置すれば、それぞれのアンテナ素子の主ビーム方向は、異なる方向（図１の＋Ｘ方向と−Ｘ方向）に傾くことになる。
【００５３】
以上のように構成されたレーダ装置１００のビーム切替動作について、図３のタイミングチャートを用いてビーム切替動作について説明する。まず、図３において時間Ｔ１からＴ３までの一周期でのレーダ動作について説明する。
【００５４】
送信部１０１のパルス発生器１０７は、時間Ｔ１から、例えば、パルス幅Ｔｐ＝０．５ｎｓ〜１ｎｓのパルス信号を周期Ｔｔ＝１００ｎｓ〜１０μｓの間隔で発生する。ここでの数値は一例であるが、パルス幅Ｔｐを短くすることにより、障害物が複数存在する場合の分解能が向上し、高精度な識別が可能になる。又、周期Ｔｔを短くすることにより、システム更新周期の間に、多くの受信データを蓄積することができるため、信号処理等により受信感度の向上が期待できる。パルス幅Ｔｐと周期Ｔｔは、システムの要求仕様に応じて選択すればよい。
【００５５】
このとき、スイッチ素子１０３は、スイッチ制御回路１１０により制御され、制御電圧が正（＋）のときはアンテナ素子１０５の給電部Ａに接続され、制御電圧が負（−）のときはアンテナ素子１０６の給電部Ｃに接続されるように切替動作する。
【００５６】
スイッチ制御回路１１０の出力は、パルス発生器１０７からパルス幅Ｔｐのパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ２において、正（＋）から負（−）へと制御される。
【００５７】
図３に示すように、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては制御電圧が正（＋）であることから、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１０５の給電部Ａへ出力され、アンテナ素子１０５が励振される。なお、ここでは、パルス発生器１０７からスイッチ素子１０３までの遅延時間については説明簡略化のため無視している。
【００５８】
一方、スイッチ素子１０４もスイッチ素子１０３と同様に、スイッチ制御回路１１０により制御され、制御電圧が負（−）のときはアンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続され、制御電圧が正（＋）のときはアンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続されるように切替動作する。このため、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては制御電圧が正（＋）であることから、アンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続されている。すなわち、アンテナ素子１０６は、受信部１０２と接続される。
【００５９】
ここで、スイッチ素子１０４のアンテナ素子１０５の給電部Ｂ側の端子を、例えば短絡とし、給電部Ｂまでの長さを１／２波長の整数倍に設定することで、給電部Ｂを短絡した状態と等価とすることができる。この結果、アンテナ素子１０５は、スイッチ素子１０４が接続されている場合においてもスイッチ素子１０４の影響を受けずに前述したように主ビーム方向を＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾けることができるようになる。
【００６０】
上述のように、アンテナ素子１０５からパルス信号が送信されたと同時に、つまり時間Ｔ２になると同時に、スイッチ制御回路１１０の制御電圧は負（−）となる。これにより、スイッチ素子１０３はアンテナ素子１０６の給電部Ｃに接続され、スイッチ素子１０４はアンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続される。すなわち、アンテナ素子１０５は、受信部１０２と接続され、アンテナ素子１０６は、送信部１０１と接続される。
【００６１】
このようにアンテナ素子１０５からパルス信号が送信された直後に、アンテナ素子１０５をスイッチ素子１０４を介してミキサ１１１に接続することにより、近距離の障害物から反射する反射波を受信できるようになり、近距離検知が可能となる。このとき、アンテナ素子１０５からパルス信号を送信するときのスイッチ素子１０３のように、スイッチ素子１０３の給電部Ａ側の端子を短絡とし、給電部Ａまでの長さを１／２波長の整数倍に設定すれば、スイッチ素子１０３の影響を低減することができる。
【００６２】
以上のように、アンテナ素子１０５が、時間Ｔ１からＴ２までの期間は送信部１０１に接続され、時間Ｔ２以降の期間は受信部１０２に接続されることにより、送受信動作を時分割で行っていることになる。
【００６３】
図３に示す時間Ｔ３以降に関しても、アンテナ素子１０５と１０６、スイッチ素子１０３と１０４は、上記の動作と同様にスイッチ制御回路１１０により制御される。つまり、スイッチ素子１０３と１０４は、制御電圧が正（＋）のときはアンテナ素子１０５の給電部Ａとアンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続され、制御電圧が負（−）のときはアンテナ素子１０６の給電部Ｃとアンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続されるように切替動作する。
【００６４】
すなわち、アンテナ素子１０５が送信部１０１に接続されているときはアンテナ素子１０６が受信部１０２に接続され、アンテナ素子１０６が送信部１０１に接続されているときはアンテナ素子１０５が受信部１０２に接続されるように切り替えられる。
【００６５】
図３の場合、アンテナ素子１０６は、レーダ装置１００の動作開始時である時間Ｔ１からＴ２までの間は受信部１０２に接続されて動作するためレーダとして機能しないが、時間Ｔ２からＴ４までの間はスイッチ素子１０３によって送信部１０１と給電部Ｃとが接続され、かつ時間Ｔ３からＴ４までの間にパルス発生器１０７からパルス信号の入力を受けるため、周期Ｔｔの時間差をおいてアンテナ素子１０５と同様に、時分割で送受信動作を開始する。
【００６６】
したがって、アンテナ素子１０５と１０６がそれぞれ指向性が異なるように配置されていれば、各アンテナのビーム方向が交互に切替わる送受信動作が行われ、装置全体として検知範囲を広くとることが実現できている。
【００６７】
以上のように、本実施の形態１のレーダ装置１００によれば、互いに指向性が異なるアンテナ素子１０５及び１０６のそれぞれについて、送信用と受信用とで独立した給電部を設けた構成とし、パルス発生器１０７のパルス発生タイミングとスイッチ素子１０３及び１０４の切替タイミングを制御することにより、アンテナ素子１０５及びアンテナ素子１０６のそれぞれについて、送信と受信のタイミングがそれぞれ交互に入れ替わるように時分割した送受信動作を行うようにした。送信用と受信用の独立した給電部を設けたことにより送受信間のアイソレーションを確保することができるため、サーキュレータなどの共用器を用いずにアンテナ素子１０５及びアンテナ素子１０６をそれぞれ送受共用アンテナとして用いることができる。
【００６８】
これにより、従来必要であったサーキュレータでの損失を低減できることになり、検知範囲を広くとりつつ、受信感度を向上することができる。
【００６９】
ここで、図３のタイミングチャートに応じて、ビーム放射方向がどのように変化するかを、図４を用いて説明する。図４は、車両前方にレーダ装置１００を搭載した車両４０１を真上から見た図であり、アンテナビームは前述のタイミングチャートに応じて放射されるものとする。なお、図４中の座標軸は、図１（ｂ）のレーダ装置１００の座標軸と対応しており、アンテナビームはＸ軸方向に放射することとする。
【００７０】
まず、時間Ｔ１からＴ２までのパルス発生タイミングにおいて、レーダ装置１００は、給電部Ａを介して送信部１０１に接続されたアンテナ素子１０５を介してパルス信号の送信を行うため、−Ｘ方向に傾いたビーム４０２が放射される。時間Ｔ２からＴ３までは、スイッチ制御回路１１０の制御電圧が負（−）になり、アンテナ素子１０５は給電部Ｂを介して受信部１０２に接続され、先に送信したパルス信号の反射信号を受信する。
【００７１】
同様に、時間Ｔ３からＴ４までのパルス発生タイミングにおいて、レーダ装置１００は、給電部Ｃを介して送信部１０１に接続されたアンテナ素子１０６を介してパルス信号の送信を行うため、＋Ｘ方向に傾いたビーム４０３が放射される。時間Ｔ４以降、次のパルス発生タイミングまでは、スイッチ制御回路１１０の制御電圧が負（−）になり、アンテナ素子１０６は給電部Ｄを介して受信部１０２に接続され、先に送信したパルス信号の反射信号を受信する。
【００７２】
このように、パルス発生タイミングに応じて、レーダ装置１００のビーム方向を切替ることにより、検知方向を切替えて、広い検知範囲を得ることができる。
【００７３】
次に、アンテナ素子１０５及び１０６の指向性に関して詳しく説明する。図５は、アンテナ素子１０５を給電部Ａから励振した場合の指向性及びアンテナ素子１０６を給電部Ｃから励振した場合の指向性を示す図であり、図５（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図５（ｂ）は仰角θが７０度における円錐面の指向性を示している。図５において、指向性５０１及び５０３は、アンテナ素子１０５を給電部Ａから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１３．２ｄＢｉである。
【００７４】
又、指向性５０２及び５０４は、アンテナ素子１０６を給電部Ｃから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。
【００７５】
このように、アンテナ素子１０５及び１０６を切替励振することにより主ビーム方向が２方向に切り替えられ、検知方向を切り替えることができる。
【００７６】
図６は、アンテナ素子１０５を給電部Ｂから励振した場合の指向性及びアンテナ素子１０６を給電部Ｄから励振した場合の指向性を示す図であり、図６（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図６（ｂ）は仰角θが７０度における円錐面の指向性を示している。
【００７７】
図６において、指向性６０１及び６０３はアンテナ素子１０５を給電部Ｂから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性、指向性６０２及び６０４はアンテナ素子１０６を給電部Ｄから励振した場合の水平偏波Ｅφ成分の指向性を示している。
【００７８】
このように、上記で説明したレーダ装置１００を、例えば、図１における−Ｙ方向を地面側に配置するように自動車のバンパー内に搭載することで、水平方向に主ビームを切り替えることができるため、１つのレーダ装置１００で検知範囲を広くとることができる。
【００７９】
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１００によれば、どちらを用いて励振させた場合でも同一の指向性が得られるような２つの給電部を備えたアンテナ素子１０５及び１０６を、互いに異なる指向性となるよう配置し、スイッチ素子１０３及び１０４の切り替え及びパルス発生のタイミングを調整することで、時分割して送信、受信を行わせることにより、送信部１０１及び受信部１０２が１つのアンテナ素子を共用して動作する構成を実現した。
【００８０】
このため、これまで送信部及び受信部がアンテナ素子を共用するために必要であったサーキュレータなどの共用器が不要となり、共用器での損失を低減できるため受信感度が向上するとともに、低コストで平面構造のレーダ装置１００を実現することができる。
【００８１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るレーダ装置を図７から図９を用いて説明する。
【００８２】
本実施の形態２によるレーダ装置は、送信及び受信の制御のための構成は実施の形態１と同様であり、アンテナ素子の構造を異ならせたことを特徴とする。したがって同一又は相当部には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００８３】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態１と同様に、それぞれレーダ装置の構成を示す図である。各図に示すように、本実施の形態のレーダ装置１５０は、送信部１０１、受信部１０２、スイッチ素子１０３及び１０４、アンテナ素子７０１及び７０２とから構成される。
【００８４】
図７（ａ）において、アンテナ素子７０１及び７０２は、導体層７０４を切削して形成されたスロットアンテナ素子である。実施の形態１のアンテナ素子１０５及び１０６と同様に、ひし形形状のスロットアンテナ素子（以下、ひし形スロットアンテナ部と称する）を連結した構成をしており、７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄは直線形状のスロット素子、７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ及び７２５ｂは直線形状のスロット連結素子、７２６ａ、７２６ｂは折り返し形状のスロット迂回素子である。
【００８５】
スロット素子７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄは実施の形態１のアンテナ素子１０５の線状素子２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄに対応した形状を有し、同様に、スロット連結素子７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ及び７２５ｂは線状連結素子２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂに対応した形状を有し、スロット迂回素子７２６ａ、７２６ｂは線状迂回素子２０６及び２０７に対応した形状を有する。
【００８６】
ただし、実施の形態１とは異なり、スロット素子７２１ｃと７２１ｄとの間、スロット素子７２３ｃと７２３ｄとの間はスロットを連通させた構成とする。
【００８７】
基板７０３は、例えば、比誘電率εｒが３．４５で、厚さが０．２６ｍｍの誘電体である。導体層７０４は、基板７０３の＋Ｚ側面に接着された銅箔である。
【００８８】
次に、図７（ｃ）に示すように、導体層７０５には、例えば、マイクロストリップラインで構成された送信部１０１及び受信部１０２、スイッチ素子１０３及び１０４が、アンテナ素子７０１と７０２との間に形成される。又、図７（ｂ）に示すように、反射板７０６は、アンテナ素子７０１及び７０２が配置された面から、例えば０．４３波長だけ−Ｚ側に離れた位置に配置される。
【００８９】
再び図７（ａ）を参照して、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄは、導体層７０４と同一面上に例えば、銅箔により形成され、アンテナ素子７０１及び７０２の中央に配置されているひし形スロットアンテナ部の各辺のほぼ中央に、各スロットを分断するようにアンテナ素子７０１及び７０２の内部の導体層と外部の導体層を接続している。
【００９０】
このように、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄによりスロットを分断することで、スロット上に分布する磁界の振幅と位相を調整し、かつ、スロット迂回素子７２６ａ及び７２６ｂの挿入により位相差を発生させ、アンテナ素子７０１の主ビームは＋Ｚ方向から−Ｘ方向に形成され、アンテナ素子７０２の主ビームは＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に形成されることになる。
【００９１】
なお、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄはアンテナ素子７０１、７０２の列から見て上下対称となる配置であれば個数に限定されない。図７の場合は真ん中のみであるが、給電部Ｆ、Ｅがそれぞれ設けられたひし形スロットアンテナ部に設けるようにしてもよい。
【００９２】
又、接続導体の位置を調整することによって位相差、又は周波数を調整するようにしてもよい。
【００９３】
次に、図７（ｃ）を参照して、マイクロストリップライン７０９〜７１２は、基板７０３の−Ｚ側面に銅箔により形成される。マイクロストリップライン７０９及び７１０は、アンテナ素子７０１の頂点の給電部Ｅ及びＦをそれぞれ通過するようにＸ方向に沿って形成され、スイッチ素子１０３及び１０４にそれぞれ接続される。マイクロストリップライン７１１及び７１２は、アンテナ素子７０２のひし形スロットアンテナ部の給電部Ｇ及びＨをそれぞれ通過するようにＸ方向に沿って形成され、スイッチ素子１０３及び１０４にそれぞれ接続される。マイクロストリップライン７０９〜７１２は、例えば、幅が０．６ｍｍであり、その特性インピーダンスは５０Ωに設定される。又、それぞれのマイクロストリップライン７０９〜７１２の先端と、スロット素子の頂点の給電部Ｅ〜Ｈとのそれぞれの距離Ｌ４は例えば、２ｍｍに設定される。
【００９４】
以上のように構成することにより、マイクロストリップライン７０９及び７１０はアンテナ素子７０１と、マイクロストリップライン７１１及び７１２はアンテナ素子７０２と電磁界的に結合されるため、送信部１０１から出力された送信信号はスイッチ素子１０３を介してアンテナ素子７０１又は７０２に供給され、アンテナ素子７０１又は７０２で受信された受信信号はスイッチ素子１０４を介して受信部１０２に入力される。このとき、距離Ｌ４を適切な長さに設定することで、インピーダンス整合をとることができる。このように、マイクロストリップラインで構成された送信部１０１又は受信部１０２からの給電が容易となり、生産性の向上を図ることができる。
【００９５】
なお、上記の構成において、スロット素子７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄはそれぞれ本発明の第１〜第４線状スロットに相当し、本発明のひし形アンテナスロットを構成する。又、スロット連結素子７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ及び７２５ｂは本発明の線状連結スロットに相当し、スロット迂回素子７２６ａ、７２６ｂは本発明の線状迂回スロットに相当し、これら各スロットは本発明のアレイアンテナスロットを構成する。又、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄは本発明の接続導体に相当し、各スロットが形成された導体層７０４及び誘電体基板７０３を含めたアンテナ素子７０１及び７０２は本発明のアンテナ素子に相当する。
【００９６】
次に、送受信時の動作について説明する。送信部１０１から出力された送信パルス信号がスイッチ素子１０３及びマイクロストリップライン７０９を介してアンテナ素子７０１から送信される。このとき、スイッチ素子１０４に接続されているマイクロストリップライン７１０の影響によりアンテナ素子７０１の特性が劣化しないように、スイッチ素子１０４はマイクロストリップライン７１０に接続しないように動作する。例えば、スイッチ素子１０４のオフ状態におけるインピーダンスがショートである場合、スイッチ素子１０４からマイクロストリップライン７１０までの長さＬ５を１／４波長の奇数倍とすることで、マイクロストリップライン７１０の影響を無くすことができる。又、スイッチ素子１０４のオフ状態におけるインピーダンスがオープンである場合は、長さＬ５を１／２波長の偶数倍とすればよい。
【００９７】
又、スイッチ素子１０３及び１０４は、実施の形態１と同様に図３で示したタイミングチャートのようにスイッチ制御回路１１０により制御され、送信パルス信号の送信直後にスイッチ素子１０３はマイクロストリップライン７０９から７１１に接続するように切り替えられ、またスイッチ素子１０４はマイクロスストリップライン７１２から７１０に接続するように切り替えられる。したがってアンテナ素子７０１は受信状態となる一方、アンテナ素子７０２はパルス発生器１０７のタイミングに応じてパルス信号を送信する。
【００９８】
このとき、送信時と同様に、送信側のマイクロストリップラインがアンテナ素子７０１の特性に影響を与えないように、スイッチ素子１０３からマイクロストリップライン７０９までの長さＬ６は、スイッチ素子１０３のオフ状態におけるインピーダンスがショートである場合、１／４波長の奇数倍に設定される。
【００９９】
上記と同様に、アンテナ素子７０２での送受信時には、マイクロストリップライン７１１及び７１２がアンテナ素子７０２の特性に影響を与えないように、スイッチ素子１０４、１０３からのそれぞれの長さＬ７及びＬ８は上記で示したように設定される。
【０１００】
次に、上記のように構成されたアンテナ素子７０１及び７０２の指向性について説明する。図８は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７０９により給電部Ｅから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１１により給電部Ｇから励振した場合の指向性を示す図であり、図８（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図８（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。ここで、スイッチ素子１０４からのマイクロストリップライン７１０及び７１２のそれぞれの長さＬ５及びＬ７は、１／４波長で、終端はショートに設定されている。
【０１０１】
図８において、指向性８０１及び８０３は、アンテナ素子７０１を給電部Ｅから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このとき、主ビームの指向性利得は１３ｄＢｉである。
【０１０２】
又、指向性８０２及び８０４は、アンテナ素子７０２を給電部Ｇから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。
【０１０３】
このように、アンテナ素子７０１及び７０２を切り替て交互に送信、受信を行うことにより主ビーム方向を２方向に切り替えられ、検知範囲を広くとることができる。
【０１０４】
図９は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７１０により給電部Ｆから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１２により給電部Ｈから励振した場合の指向性を示す図であり、図９（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図９（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。ここで、マイクロストリップライン７０９及び７１１のそれぞれの長さＬ６及びＬ８は、１／４波長で、終端はショートに設定されている。
【０１０５】
図９において、指向性９０１及び９０３はアンテナ素子７０１を給電部Ｆから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性、指向性９０２及び９０４はアンテナ素子７０２を給電部Ｈから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示している。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１５０によれば、誘電体基板７０３の表面にスロット素子を設けることにより構成されたアンテナ素子７０１及び７０２を用いて、実施の形態１と同様、スイッチ素子１０３及び１０４の切り替え及びパルス発生のタイミングを調整することで、時分割して送信、受信を行わせることにより、送信部１０１及び受信部１０２が１つのアンテナ素子を共用して動作する構成を実現し、サーキュレータなどの共用器が不要となり、損失を低減して受信感度が向上するとともに、低コストで平面構造のレーダ装置１５０を実現することができる。
【０１０７】
又、本実施の形態のアンテナ素子７０１及び７０２は、誘電体基板７０３の裏面に配置されたマイクロストリップライン７０９〜７１２を用いて容易にアンテナ素子を励振することができ、かつマイクロストリップライン長を変化させるだけでインピーダンス整合が可能となる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、各スロット素子を誘電体基板７０３上の銅箔パターンによって形成したが、例えば、導体板７０４に空隙を設けて各スロット素子を形成しても同様の効果が得られる。
【０１０９】
又、本実施の形態では、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄを各スロット素子内に銅箔パターンで形成し、スロット素子のほぼ中央で分断するようにスロット素子の内側の導体層と外側の導体層を接続するとして説明したが、接続導体７０７ａ〜７０７ｄ、７０８ａ〜７０８ｄをマイクロストリップライン７０９〜７１２と同一平面上に形成し、スルーホールを介して内側の導体層と外側の導体層を接続しても同様の効果が得られる。
【０１１０】
又、各スロット素子の形状や配置は、実施の形態１と同様に変更してもよく、各ひし形スロットアンテナ部のスロット素子７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ及び７２３ａ〜７２３ｄの配置はひし形形状としてもよい。又、スロット素子自体を円弧状のスロットを有する導体として構成することにより、外形が円形の円形スロットアンテナ部を構成してもよい。
【０１１１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るレーダ装置を図１０から図１２を用いて説明する。ただし、実施の形態１及び２と同一又は相当部には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【０１１２】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２の構成に、導体板１００１及び１００２をさらに追加した構成を有する本実施の形態のレーダ装置１６０を示す図である。導体板１００１は、アンテナ素子７０１から＋Ｘ方向側、つまり主ビーム方向の反対側に距離Ｌ９隔ててアンテナ素子面に対して垂直に基板７０３と反射板７０６の間に配置される。導体板１００２は、アンテナ素子から−Ｘ方向側に距離Ｌ９隔ててアンテナ素子面に対して垂直に基板７０３と反射板７０６の間に配置される。ここで、例えば、距離Ｌ９は２．２ｍｍに設定される。又、導体板１００１及び１００２は、マイクロストリップライン７０９〜７１２の位置では送受信信号に影響がないように切削されている。
【０１１３】
以上のように構成することにより、アンテナ素子７０１から−Ｚ側に放射された電波は、導体板１００１によって遮られることで＋Ｘ方向に伝搬できなくなる。また同様に、アンテナ素子７０２から−Ｚ側に放射された電波は、導体板１００２によって遮られることで−Ｘ方向に伝搬できなくなる。このため、アンテナ素子７０１及び７０２からはそれぞれ−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に主に放射されることになり、Ｆ／Ｂ比が向上することになる。
【０１１４】
図１１は、図１０においてアンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７０９により給電部Ｅから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１１により給電部Ｇから励振した場合の指向性を示す図である。図１１（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性、図１１（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１１５】
図１１において、指向性１１０１及び１１０３は、アンテナ素子７０１を給電部Ｅから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このときの主ビームの指向性利得は１３．３ｄＢｉである。
【０１１６】
又、指向性１１０２及び１１０４は、アンテナ素子７０２を給電部Ｇから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このように、アンテナ素子７０１及び７０２を切替励振することにより主ビーム方向を２方向に切り替えられ、検知範囲を切り替えることができるとともに、図１１（ｂ）と図８（ｂ）に示す指向性を比較すると、導体板１００１及び１００２を挿入することで、バックローブが低減でき、Ｆ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１１７】
図１２は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７１０により給電部Ｆから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１２により給電部Ｈから励振した場合の指向性を示す図であり、図１２（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図１２（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１１８】
図１２において、指向性１２０１及び１２０３はアンテナ素子７０１を給電部Ｆから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性、指向性１２０２及び１２０４はアンテナ素子７０２を給電部Ｈから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、図１１のときと同様に、図９（ｂ）に比べＦ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態のレーダ装置１６０によれば、導体板１００１、１００２をアンテナ素子７０１及び７０２の主ビーム方向の反対側に所定の間隔を隔てて、誘電体基板７０３と反射板７０６との間にアンテナ素子面と垂直に配置することで、Ｆ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。このため、主ビーム方向以外の障害物から反射してくる電波の受信レベルを低減させることができ、検知精度を向上することができる。
【０１２０】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係るレーダ装置を図１３から図１５を用いて説明する。ただし、実施の形態１及び２と同一又は相当部には、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【０１２１】
図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施の形態２の構成に、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃ、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃをさらに追加した構成を有する本実施の形態のレーダ装置１７０を示す図である。スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃは、アンテナ素子７０１を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から−Ｘ方向側、つまり主ビーム方向側に距離Ｌ１０隔てて、導体層７０４を切削して形成される。同様に、スロット導波素子１３０２ａ〜１３０２ｃは、アンテナ素子７０２を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から主ビーム方向（＋Ｘ方向）側に距離Ｌ１０隔てて、導体層７０４を切削して形成される。ここで、例えば、スロット導波素子長は３．２ｍｍ（１／２波長以下）、スロット導波素子幅は０．２ｍｍ、距離Ｌ１０は１．５ｍｍに設定される。
【０１２２】
スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃは、アンテナ素子７０１を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から＋Ｘ方向側、つまり主ビームの反対方向側に距離Ｌ１１隔てて、導体層７０４を切削して形成される。このとき、スロット反射素子１３０３ａ及び１３０３ｃは、給電ラインであるマイクロストリップライン７１０及び７０９とそれぞれ交わらないように、距離Ｌ１２だけＹ方向にずらして配置される。同様に、スロット反射素子１３０４ａ〜１３０４ｃは、アンテナ素子７０２を構成するひし形形状のアンテナ素子の端部から主ビームの反対方向（−Ｘ方向）側に距離Ｌ１１隔てて形成され、スロット反射素子１３０４ａ及び１３０４ｃは、マイクロストリップライン７１２及び７１１とそれぞれ交わらないように、距離Ｌ１２だけＹ方向にずらして配置される。ここで、例えば、スロット反射素子長は３．６ｍｍ（１／２波長以上）、スロット反射素子幅は０．２ｍｍ、距離Ｌ１１及びＬ１２はそれぞれ１ｍｍ及び３ｍｍに設定される。
【０１２３】
なお、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃは本発明の導波素子に、又、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃは本発明の反射素子にそれぞれ相当する。
【０１２４】
以上のように構成することにより、アンテナ素子７０１及び７０２から放射された電波は、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃ、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃにより、さらに主ビーム方向側へ向けられるため、利得及びＦ／Ｂ比を向上させることができる。
【０１２５】
図１４は、図１３においてアンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７０９により給電部Ｅから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１１により給電部Ｇから励振した場合の指向性を示す図である。図１４（ａ）は、垂直（ＸＺ）面の指向性、図１４（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１２６】
図１４において、指向性１４０１及び１４０３は、アンテナ素子７０１を給電部Ｅから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが−Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このときの主ビームの指向性利得は１４ｄＢｉである。
【０１２７】
又、指向性１４０２及び１４０４は、アンテナ素子７０２を給電部Ｇから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、主ビームが＋Ｘ方向へ向いていることが確認できる。このように、アンテナ素子７０１及び７０２を切替励振することにより主ビーム方向を２方向に切り替えられ、検知範囲を切り替えることができるとともに、図１４（ｂ）と図８（ｂ）に示す指向性を比較すると、スロット導波素子１３０１ａ〜１３０１ｃ及び１３０２ａ〜１３０２ｃ、スロット反射素子１３０３ａ〜１３０３ｃ及び１３０４ａ〜１３０４ｃを装荷することで、利得とＦ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１２８】
図１５は、アンテナ素子７０１をマイクロストリップライン７１０により給電部Ｆから励振した場合の指向性及びアンテナ素子７０２をマイクロストリップライン７１２により給電部Ｈから励振した場合の指向性を示す図であり、図１５（ａ）は垂直（ＸＺ）面の指向性、図１５（ｂ）は仰角θが５０度における円錐面の指向性を示している。
【０１２９】
図１５において、指向性１５０１及び１５０３はアンテナ素子７０１を給電部Ｆから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性、指向性１５０２及び１５０４はアンテナ素子７０２を給電部Ｈから励振した場合の垂直偏波Ｅθ成分の指向性を示しており、図９（ｂ）に比べ利得及びＦ／Ｂ比が向上していることが確認できる。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態によれば、スロット導波素子及びスロット反射素子をアンテナ素子７０１及び７０２の主ビーム方向側及び主ビームの反対方向側にそれぞれ所定の間隔を隔てて、アンテナ素子と同一面に配置することで、高利得でＦ／Ｂ比が良好な指向性を有するレーダ装置を実現することができる。このため、検知距離を長くすることができるとともに、主ビーム方向以外の障害物から反射してくる電波の受信レベルを低減させることでき、検知精度を向上することができる。
【０１３１】
なお、本実施の形態では、スロット素子構成として説明したが、実施の形態１で説明した線状素子構成においても線状導波素子及び線状反射素子を用いることにより、同様の効果が得られる。
【０１３２】
又、本実施の形態では、導波素子と反射素子をそれぞれ複数用いて説明したが、少なくともいずれか１素子以上用いることで、同様の効果が得られる。
【０１３３】
なお、上記の各実施の形態では、一つのアンテナ素子について、ひし形形状のアンテナ素子又はひし形スロットアンテナ部を３素子連結させた構成について説明したが、連結する素子数は２素子以上であれば個数に限定されない。又、給電部を複数備え、互いに指向性の異なる配置が可能なアンテナ素子であれば、検知範囲に合わせて採用することが可能である。
【０１３４】
又、上記の各実施の形態においては、２つのアンテナ素子を備えた構成として説明を行ったが、本発明は、３つ以上のアンテナ素子を備えた構成としてもよい。
【０１３５】
ここで図１６（ａ）（ｂ）は、アンテナ素子１０５とアンテナ素子１０６との間に３番目のアンテナ素子１８１を備えた構成としたレーダ装置１８０の構成図である。ただし図１、２と同一又は相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１３６】
レーダ装置１８０において、アンテナ素子１８１は、アンテナ素子１０５又は１０６と同様に３つのひし形形状のアンテナ素子を縦列接続した構成を有するが、両端部のひし形形状のアンテナ素子にそれぞれ設けられた線状迂回素子の長さはアンテナ素子１０５又は１０６より短いものとする。さらに、図１６（ｂ）に示すように、凹状の反射板１９０を設け、アンテナ素子１８１が配置されている部分Ｒに関してのみ、反射板１９０までの距離を１／２波長以上に設定する。これにより、アンテナ素子１８１の左右両側の位相差は小さくなり、主ビーム方向を、アンテナ素子１０６の主ビーム方向より＋Ｚ方向の近い位置に傾けることができる。なお、図１６（ａ）において給電部Ｊは本発明の第１給電部に相当し、又、給電部Ｉは本発明の第２給電部に相当する。
【０１３７】
このような構成のレーダ装置１８０は、＋Ｚ方向から−Ｘ方向に傾いた主ビーム方向を有するアンテナ素子１０５、＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に傾いた主ビーム方向を有するアンテナ素子１０６、及び＋Ｚ方向に近い方向に傾いた主ビーム方向を有するアンテナ素子１８１とを備えたことにより、図１７に示すように、アンテナ素子１０５及び１０６の主ビーム方向の死角となる正面方向の検知範囲もカバーすることが可能となる。
【０１３８】
又、本実施の形態のレーダ装置１８０はスイッチ素子１０３、１０４に代えてスイッチ素子１８２、１８３を、スイッチ制御回路１１０に代えてスイッチ制御回路１８４をそれぞれ備えている。スイッチ素子１８２は、スイッチ制御回路１８４の制御に基づきアンテナ素子１０５、１０６及び１８１の給電部Ａ、Ｃ及びＪと送信部１０１とを選択的に接続し、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１０５、１０６及び１８１の給電部Ｂ、Ｄ及びＩと受信部１０２とを選択的に接続する。又、スイッチ素子１８２及び１８３は、スイッチ制御回路１８４の制御に基づき動作する。
【０１３９】
次に、図１８のタイミングチャートを参照して、レーダ装置１８０のビーム切替動作について説明する。
【０１４０】
送信部１０１のパルス発生器１０７は、実施の形態１と同様、時間Ｔ１から、例えば、パルス幅Ｔｐ＝０．５ｎｓ〜１ｎｓのパルス信号を周期Ｔｔ＝１００ｎｓ〜１０μｓの間隔で発生する。
【０１４１】
このとき、スイッチ素子１８２は、制御電圧Ａ、Ｂ及びＣがそれぞれ正（＋）から負（−）、又は負（−）から正（＋）に切り替わるタイミングで、アンテナ素子１０５の給電部Ａ、アンテナ素子１８１の給電部Ｊ、及びアンテナ素子１０６の給電部Ｃが逐次切り替えて接続されるように切り替え動作する。このとき、給電部Ｃの次に切り替えられる対象は給電部Ａとなり、次いで給電部Ｊに切り替えられる。
【０１４２】
スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ａは、パルス発生器１０７からパルス幅Ｔｐのパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ２において、正（＋）から負（−）へと制御される。同時に、スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ｂは、負（−）から正（＋）へ制御される。このとき、制御電圧Ｃは負（−）の状態のままである。
【０１４３】
図１８に示すように、上記制御を行うことにより、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１０５の給電部Ａへ出力される状態にあるため、アンテナ素子１０５が励振される。
【０１４４】
次に、時間Ｔ３に発生したパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ４において、スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ｂは、正（＋）から負（−）へと制御され、制御電圧Ｃは、負（−）から正（＋）へと制御される。このとき、制御電圧Ａは負（−）の状態のままである。
【０１４５】
すなわち、２つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ３からＴ４の間においては、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１８１の給電部Ｊへ出力される状態にあるため、アンテナ素子１８１が励振される。
【０１４６】
さらに、時間Ｔ５に発生したパルス信号が送信された直後、すなわち時間Ｔ６において、スイッチ制御回路１８４の制御電圧Ｃは、正（＋）から負（−）へと制御され、制御電圧Ａは、負（−）から正（＋）へと制御される。このとき、制御電圧Ｂは負（−）の状態のままである。
【０１４７】
したがって、３つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ５からＴ６の間においては、送信部１０１から出力された２６ＧＨｚのパルス信号はアンテナ素子１０６の給電部Ｃへ出力される状態にあるため、アンテナ素子１０６が励振される。
【０１４８】
一方、スイッチ素子１８３もスイッチ素子１０３と同様に、スイッチ制御回路１８４により制御され、制御電圧Ａ、Ｂ及びＣがそれぞれ正（＋）から負（−）、又は負（−）から正（＋）に切り替わるタイミングで、アンテナ素子１０５の給電部Ｂ、アンテナ素子１８１の給電部Ｉ、及びアンテナ素子１０６の給電部Ｄが逐次切り替えて接続されるように切り替え動作する。このとき、給電部Ｄの次に切り替えられる対象は給電部Ｂとなり、次いで給電部Ｉに切り替えられる。
【０１４９】
図１８の場合、パルス信号が発生する時間Ｔ１からＴ２の間においては、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１０６の給電部Ｄに接続されている。すなわち、アンテナ素子１０６は、受信部１０２と接続され、アンテナ素子１０５は送信部１０１と接続される。
【０１５０】
又、２つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ３からＴ４の間においては、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１０５の給電部Ｂに接続されている。すなわち、アンテナ素子１０５は受信部１０２と接続され、アンテナ素子１８１は送信部１０１と接続される。
【０１５１】
さらに、３つ目のパルス信号が発生する時間Ｔ５からＴ６の間においては、スイッチ素子１８３は、アンテナ素子１８１の給電部Ｉに接続されている。すなわち、アンテナ素子１８１は受信部１０２と接続され、アンテナ素子１０６は送信部１０１と接続される。
【０１５２】
以下、パルス発生器１０７がパルス信号を発生するタイミングでスイッチ制御回路１８４の制御電圧Ａ、Ｂ及びＣが切り替わるたびにスイッチ素子１８２及び１８３が切り替え動作を行い、アンテナ素子１０５、１８１、１０６はそれぞれ周期Ｔｔの時間差をおいて時分割で送受信動作を行う。図１７に示したように、レーダ装置１８０はビーム４０２、４０４、４０３の順番で検知方向を順次切り替えることができ、広範かつ漏れのない検知範囲を得ることができる。
【０１５３】
なお、上記の説明においては、実施の形態１のレーダ装置１００に基づく構成としたが、実施の形態２〜４の構成に基づくものとしてもよい。
【０１５４】
又、上記の説明においては、スイッチ素子１８２及び１８３は、各アンテナ素子と送信部１０１又は受信部１０２との接続が常に隣接したアンテナ素子間で行われるように切り替えを行うとして説明を行ったが、例えば、アンテナ素子１０５、１０６及び１０８の順番で切り替える等、離隔したアンテナ素子間で切り替えを行うようにしてもよい。
【０１５５】
すなわち、各アンテナ素子と送信部１０１との切り替えを追従するように各アンテナ素子と受信部１０２との切り替えが行われ、かつ、送信部１０１に接続された直後のアンテナ素子が次に受信部に接続されるように切り替えが行われれば、各アンテナ素子の切り替えの順序によって本発明は限定されるものではない。
【０１５６】
又、上記の説明においては、アンテナ素子１０５、１０６及び１８１の３つのアンテナ素子を用いるものとしたが、さらにアンテナ素子を増加させる時は、各アンテナ素子を並列に配置し、線状迂回素子の長さ及び反射板までの距離を変更することで、各アンテナ素子の検知方向を分散させて全体として広い検知範囲を得ることが可能となる。
【０１５７】
又、上記の各実施の形態においては、各アンテナ素子の主ビーム方向はいずれも異なるものとして説明を行ったが、少なくとも一部が異なっており、一部は同一方向である構成としても良い。この場合、同一主ビーム方向の複数のアンテナ素子の一部が故障しても、他のアンテナ素子によって検知方向をカバーできる。
【０１５８】
又、上記の各実施の形態においては、図３、１８のタイムチャートに示すように、あるアンテナ素子に対する送信部１０１による送信動作と、他のアンテナ素子に対する受信部１０２による受信動作とは同一時間帯において並行的に行われるものとしたが、回路内の遅延時間等を考慮して、一部時間帯においてのみ平行的に行われるものであってもよい。
【０１５９】
又、上記の各実施の形態においては、同一平面状に配置される平面形状のアンテナとしてのアンテナ素子を用いるものとしたが、本発明は、車載用として十分小型なものであれば、立体形状を有するアンテナを用いて実現してもよい。要するに、アンテナ素子の具体的な形状、構成によって限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明にかかるレーダ装置は、複数のアンテナ素子を用いて検知範囲を広くとりつつ、受信感度の劣化を防ぐことが可能な効果を有し、例えば車載用等のレーダ装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置におけるアンテナ素子の構成図
【図３】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置のパルス発生器、スイッチ制御回路及びスイッチ素子のタイミングチャートを示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置のパルス発生タイミングに応じたビーム放射方向を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが７０度における円錐面の指向性を示す図
【図６】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが７０度における円錐面の指向性を示す図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図（ｂ）本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図（ｃ）本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図９】本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図（ｂ）本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図（ｃ）本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１３】（ａ）本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図（ｂ）本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図（ｃ）本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成図
【図１４】本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１５】本発明の実施の形態４に係るレーダ装置の、（ａ）垂直（ＸＺ）面の指向性を示す図、（ｂ）仰角θが５０度における円錐面の指向性を示す図
【図１６】（ａ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の構成例の構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の構成例の構成を示す図
【図１７】本発明の実施の形態１に係る係るレーダ装置の他の構成例のパルス発生タイミングに応じたビーム放射方向を示す図
【図１８】本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の他の構成例のパルス発生器、スイッチ制御回路及びスイッチ素子のタイミングチャートを示す図
【符号の説明】
【０１６２】
１０１ 送信部
１０２ 受信部
１０３、１０４、１８２、１８３ スイッチ素子
１０５、１０６、１８１、７０１、７０２ アンテナ素子
１０７ パルス発生器
１０８ 発振器
１０９ 方向性結合器
１００、１５０、１６０、１７０、１８０ レーダ装置
１１０、１８４ スイッチ制御回路
１１１ ミキサ
１１２ 信号処理部
１１３ａ〜１１３ｄ 平衡−不平衡変換器
１３０、１９０ 反射板
２０１ａ〜２０１ｄ、２０２ａ〜２０２ｄ、２０３ａ〜２０３ｄ 線状素子
２０４ａ、２０４ｂ、２０５ａ、２０５ｂ 線状連結素子
２０６、２０７ 線状迂回素子
４０１ 車両
４０２、４０３、４０４ ビーム
７２１ａ〜７２１ｄ、７２２ａ〜７２２ｄ、７２３ａ〜７２３ｄ スロット素子
７２４ａ、７２４ｂ、７２５ａ、７２５ｂ スロット連結素子
７２６ａ、７２６ｂ スロット迂回素子
１３０１ａ〜１３０１ｃ、１３０２ａ〜１３０２ｃ スロット導波素子
１３０３ａ〜１３０３ｃ、１３０４ａ〜１３０４ｃ スロット反射
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ 給電部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１給電部及び第２給電部を有するアンテナ素子と、
信号の送信を行う送信部と、
信号の受信を行う受信部と、
複数の前記アンテナ素子の各前記第１給電部と前記送信部とを選択的に接続する第１アンテナ切替部と、
前記複数のアンテナ素子の各前記第２給電部と前記受信部とを選択的に接続する第２アンテナ切替部と、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の接続を制御する制御部とを備え、
前記複数のアンテナ素子の全部又は一部は互いに異なる指向性を有する、レーダ装置。
【請求項２】
前記制御部は、いずれか一つの前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に接続されると同時にいずれか他の一つの前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記複数の前記アンテナ素子の前記第１給電部と前記送信部とを順次接続し、
前記第１給電部と前記送信部との順次接続に追従して前記複数の前記アンテナ素子の前記第２給電部と前記受信部を順次接続し、
前記第２給電部と前記受信部とが接続される前記アンテナ素子が、前記第１給電部と前記送信部との接続が完了した直後の前記アンテナ素子となるよう、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記制御部は、すべての前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に順次接続された後、すべての前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に順次接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子のそれぞれは、前記第１給電部又は前記第２給電部のいずれから給電されても、同一の指向性を有する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、同一面上に配置される平面形状のアンテナであり、
前記アンテナ素子の形成された面と平行に所定の間隔を隔てて設けられた反射板を備えた、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記送信部及び前記受信部はパルス信号を送受信し、
前記制御部は、前記送信部の前記パルス信号の送信のタイミングで前記第１アンテナ切替部又は第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子である、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子は、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状素子がひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状素子と前記第２線状素子が接続され、隣接する前記第３線状素子と前記第４線状素子が接続されたひし形アンテナ部と、
対向する一対の前記ひし形アンテナ部の、一方の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と他方の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子とを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナ部の前記第４線状素子と前記他方の前記ひし形アンテナ部の前記第３線状素子とを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナ部を連結する、所定の長さを有する線状連結素子と、
前記連結された複数のひし形アンテナ部の一方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第３線状素子との間、及び前記連結された複数のひし形アンテナ部の他方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と前記第４線状素子との間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回素子とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナ部のいずれか２つのひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第２線状素子の接続部にそれぞれ設けられている、
請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記線状迂回素子の前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記アンテナ素子は、
所定の誘電率を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板上に形成された導体層と、
前記導体層に形成された、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状スロットがひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状スロットと前記第２線状スロットが接続され、隣接する前記第３線状スロットと前記第４線状スロットが接続されたひし形アンテナスロット、
対向する一対の前記ひし形アンテナスロットの、一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットとを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第４線状スロットと前記他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第３線状スロットとを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナスロットを連結する、所定の長さを有する線状連結スロット、
前記連結された複数のひし形アンテナスロットの一方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第３線状スロットとの間、及び前記連結された複数のひし形アンテナスロットの他方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと前記第４線状スロットとの間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回スロット、を有するアレイアンテナスロットと、
前記アレイアンテナスロットの、少なくとも一つの前記ひし形アンテナスロットの前記第１から第４線状スロットをそれぞれ分離するように設けられた接続導体とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナスロットのいずれか２つのひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第２線状スロットの接続部にそれぞれ設けられている、請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記線状迂回スロットの前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記誘電体基板の前記導体層が形成された面の反対側の面に設けられた、前記第１給電部及び前記第２給電部にそれぞれ配置されたマイクロストリップラインを備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記反射板と前記誘電体基板とを接続するように設けられた導体板とを備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの導波素子を備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１６】
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの反射素子を備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１】
第１給電部及び第２給電部を有するアンテナ素子と、
信号の送信を行う送信部と、
信号の受信を行う受信部と、
複数の前記アンテナ素子の各前記第１給電部と前記送信部とを選択的に接続する第１アンテナ切替部と、
前記複数のアンテナ素子の各前記第２給電部と前記受信部とを選択的に接続する第２アンテナ切替部と、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の接続を制御する制御部とを備え、
前記複数のアンテナ素子の全部又は一部は互いに異なる指向性を有する、レーダ装置。
【請求項２】
前記制御部は、いずれか一つの前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に接続されると同時にいずれか他の一つの前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記複数の前記アンテナ素子の前記第１給電部と前記送信部とを順次接続し、
前記第１給電部と前記送信部との順次接続に追従して前記複数の前記アンテナ素子の前記第２給電部と前記受信部を順次接続し、
前記第２給電部と前記受信部とが接続される前記アンテナ素子が、前記第１給電部と前記送信部との接続が完了した直後の前記アンテナ素子となるよう、
前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記制御部は、すべての前記アンテナ素子の前記第１給電部が前記送信部に順次接続された後、すべての前記アンテナ素子の前記第２給電部が前記受信部に順次接続されるよう、前記第１アンテナ切替部及び前記第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記アンテナ素子のそれぞれは、前記第１給電部又は前記第２給電部のいずれから給電されても、同一の指向性を有する、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、同一面上に配置される平面形状のアンテナであり、
前記アンテナ素子の形成された面と平行に所定の間隔を隔てて設けられた反射板を備えた、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記送信部及び前記受信部はパルス信号を送受信し、
前記制御部は、前記送信部の前記パルス信号の送信のタイミングで前記第１アンテナ切替部又は第２アンテナ切替部の制御を行う、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記複数のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の２つのアンテナ素子である、請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記アンテナ素子は、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状素子がひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状素子と前記第２線状素子が接続され、隣接する前記第３線状素子と前記第４線状素子が接続されたひし形アンテナ部と、
対向する一対の前記ひし形アンテナ部の、一方の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と他方の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子とを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナ部の前記第４線状素子と前記他方の前記ひし形アンテナ部の前記第３線状素子とを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナ部を連結する、所定の長さを有する線状連結素子と、
前記連結された複数のひし形アンテナ部の一方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第３線状素子との間、及び前記連結された複数のひし形アンテナ部の他方の端部の前記ひし形アンテナ部の前記第２線状素子と前記第４線状素子との間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回素子とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナ部のいずれか２つのひし形アンテナ部の前記第１線状素子と前記第２線状素子の接続部にそれぞれ設けられている、
請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記線状迂回素子の前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記アンテナ素子は、
所定の誘電率を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板上に形成された導体層と、
前記導体層に形成された、
前記送信部及び前記受信部の使用周波数の１／４波長から３／８波長の長さを有する第１から第４の線状スロットがひし形形状に配置され、かつ隣接する前記第１線状スロットと前記第２線状スロットが接続され、隣接する前記第３線状スロットと前記第４線状スロットが接続されたひし形アンテナスロット、
対向する一対の前記ひし形アンテナスロットの、一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットとを接続し、前記一方の前記ひし形アンテナスロットの前記第４線状スロットと前記他方の前記ひし形アンテナスロットの前記第３線状スロットとを接続することにより、複数の前記ひし形アンテナスロットを連結する、所定の長さを有する線状連結スロット、
前記連結された複数のひし形アンテナスロットの一方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第３線状スロットとの間、及び前記連結された複数のひし形アンテナスロットの他方の端部の前記ひし形アンテナスロットの前記第２線状スロットと前記第４線状スロットとの間を、それぞれ接続する、全体が所定の長さを有する折り返し形状の線状迂回スロット、を有するアレイアンテナスロットと、
前記アレイアンテナスロットの、少なくとも一つの前記ひし形アンテナスロットの前記第１から第４線状スロットをそれぞれ分離するように設けられた接続導体とを備え、
前記第１給電部及び第２給電部は、前記複数のひし形アンテナスロットのいずれか２つのひし形アンテナスロットの前記第１線状スロットと前記第２線状スロットの接続部にそれぞれ設けられている、請求項６に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記線状迂回スロットの前記所定の長さ、及び前記アンテナ素子と前記反射板までの所定の間隔は、前記アンテナ素子の指向性に応じて、複数の前記アンテナ素子毎に異なっている、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記誘電体基板の前記導体層が形成された面の反対側の面に設けられた、前記第１給電部及び前記第２給電部にそれぞれ配置されたマイクロストリップラインを備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記反射板と前記誘電体基板とを接続するように設けられた導体板とを備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの導波素子を備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【請求項１６】
前記使用周波数の半波長以下の長さを有し、複数の前記アンテナ素子の同一面上に所定の間隔を隔てて形成された少なくとも１つの反射素子を備えた、請求項１１に記載のレーダ装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−１４５４２３（Ｐ２００８−１４５４２３Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９２５２８（Ｐ２００７−２９２５２８）
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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