CN108736145A - 缝隙阵列天线和雷达装置 - Google Patents

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加茂宏幸
之濑威
一之濑威
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Abstract

本发明提供缝隙阵列天线和雷达装置。能够自由地设定相邻的2个缝隙的间隔。缝隙阵列天线具有：具有第1导电性表面的第1导电部件；具有与所述第1导电性表面对置的第2导电性表面的第2导电部件；位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间的波导部件；在所述第1导电部件与所述第2导电部件之间位于所述波导部件的两侧的人工磁导体。第1导电部件或第2导电部件具有多个缝隙。波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面。所述多个缝隙包含与所述波导面耦合的至少2个缝隙。所述波导面在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部。

Description

缝隙阵列天线和雷达装置
技术领域
本公开涉及缝隙阵列天线和雷达装置。
背景技术
具有1个或多个天线元件(有时被称作“辐射元件”。)的天线装置例如以各种用途被用于雷达和通信系统。为了从天线装置辐射电磁波，需要从生成电磁波的电路向各天线元件提供电磁波(例如高频的信号波)(供电)。这种供电是经由波导路而进行的。波导路还用于将通过天线元件接收到的电磁波发送到接收电路。
以往，大多数情况下使用微带线，以向天线装置供电。但是，在通过天线装置发送或接收的电磁波的频率例如毫米波段那样是超过30千兆赫(GHz)的较高的频率的情况下，微带线的电介质损失变大，天线的效率降低。因此，在这样的高频区域中，需要代替微带线的波导路。
已知如果代替微带线而使用中空波导管(hollow waveguide)进行对各天线元件的供电，则例如即使在毫米波段那样超过30GHz的频率区域也能够降低损失。中空波导管也被称作hollow metallic waveguide(中空金属波导管)，是具有圆形或方形的截面的金属制的管。在波导管的内部，形成与管的形状和尺寸对应的电磁场模式。因此，电磁波能够在特定的电磁场模式下在管内传播。由于管的内部是中空的，因此，即使要传播的电磁波的频率变高，也不会产生电介质损失的问题。然而，使用中空波导管高密度地配置天线元件是困难的。原因在于，中空波导管的中空部分需要具有要传播电磁波的半波长以上的宽度，并且，需要确保中空波导管的管(金属壁)本身的厚度。
作为代替微带线和中空波导管的波导路构造，专利文献1至3以及非专利文献1 和2中公开了如下构造：利用在脊型波导路的两侧配置的人工磁导体(AMC:ArtificialMagnetic Conductor)来进行电磁波的导波。在本说明书中，有时将这种导波构造称作WRG(Waffle-iron Ridge waveGuide)。专利文献1和非专利文献1公开了将WRG 和多个缝隙进行组合从而作为天线发挥功能的构造。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】国际公开第2010/050122号
【专利文献2】美国专利第8803638号说明书
【专利文献3】欧洲专利申请公开第1331688号说明书
非专利文献
【非专利文献1】Kirino et al.,"A 76GHz Multi-Layered Phased ArrayAntenna Using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide",IEEE Transaction onAntennas and Propagation,Vol.60,No.2,February 2012,pp 840-853
【非专利文献2】Kildal et al.,"Local Metamaterial-Based Waveguides inGaps Between Parallel Metal Plates",IEEE Antennas and Wireless PropagationLetters,Vol.8, 2009,pp84-87
【非专利文献3】Kildal et al.,“Ku Band Linear Slot-Array in RidgeGapwaveguide Technology",EUCAP 2013,7th European Conference on Antenna andPropagation
发明内容
发明要解决的问题
在组合了WRG和缝隙的现有的缝隙天线中，当决定了沿着脊的方向相邻的2个缝隙之间的相位的关系时，需要将该2个缝隙配置成分开与该相位的关系对应的距离。例如，为了以相同的相位对2个缝隙进行激励，需要将2个缝隙配置成分开与脊上的波导路内的电磁波的波长相等的距离。因此，相邻的2个缝隙的配置间隔存在限制。特别是难以将2个缝隙接近配置。
本公开提供缝隙阵列天线，该缝隙阵列天线能够与相邻的2个缝隙之间的相位关系无关地，灵活设定该2个缝隙的间隔。
用于解决问题的手段
本公开的一个方式的缝隙阵列天线与发送机或接收机连接来使用。所述缝隙阵列天线具有：第1导电部件，其具有第1导电性表面；第2导电部件，其具有与所述第 1导电性表面对置的第2导电性表面；波导部件，其位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及人工磁导体，其在所述第1导电部件与所述第2 导电部件之间，位于所述波导部件的两侧。所述第1导电部件和所述第2导电部件中的至少一方具有沿着所述第1导电性表面或所述第2导电性表面排列的多个缝隙。所述多个缝隙包含与所述波导面耦合并沿着所述波导面而相邻的2个缝隙。所述波导面在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸方向发生变化的至少1个转向部。所述波导面包含延长部，在从所述波导面的法线方向观察的情况下，该延长部在从所述转向部离开的方向上超过所述2个缝隙中的至少一方而延伸。沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距为所述2个缝隙中的至少一方的长度的一半以上。所述2个缝隙的中心间的直线距离小于所述2个缝隙中的任意缝隙的长度的4倍。所述发送机或所述接收机在所述延长部侧与所述波导面耦合。
本公开的其他方式的缝隙阵列天线与发送机或接收机连接来使用。所述缝隙阵列天线具有：第1导电部件，其具有第1导电性表面；第2导电部件，其具有与所述第 1导电性表面对置的第2导电性表面；波导部件，其位于所述第1导电部件与所述第 2导电部件之间，具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及人工磁导体，其在所述第1导电部件与所述第2 导电部件之间，位于所述波导部件的两侧。所述第1导电部件和所述第2导电部件中的至少一方具有沿着所述第1导电性表面或所述第2导电性表面排列的多个缝隙。所述多个缝隙包含与所述波导面耦合并沿着所述波导面而相邻的2个缝隙。所述波导面包含延伸的方向发生变化的至少2个转向部。所述2个缝隙与所述2个转向部耦合。沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距为所述2个缝隙中的至少一方的长度的一半以上。所述2个缝隙的中心间的直线距离小于所述2个缝隙中的任意缝隙的长度的4倍。所述发送机或所述接收机与所述波导面耦合。
发明的效果
根据本公开的实施方式，能够与相邻的2个缝隙之间的相位关系无关地设定该2个缝隙的间隔。
附图说明
图1是示意地示出不限定波导路装置所具有的基本结构的例子的立体图。
图2A是示意地示出波导路装置100的与XZ面平行的截面的结构例的图。
图2B是示意地示出波导路装置100的与XZ面平行的截面的结构的其他例子的图。
图3是示意地示出处于使第1导电部件110和第2导电部件120之间的间隔极端地增大的状态下的波导路装置100的立体图。
图4是示出图2A所示的构造中的各部件的尺寸的范围的例子的图。
图5A示意地示出在波导部件122的波导面122a与第1导电部件110的导电性表面110a之间的间隙中的宽度狭窄的空间内传播的电磁波。
图5B为了参考而示意地示出中空波导管130的截面。
图5C是示出在第2导电部件120上设有2个波导部件122的形态的截面图。
图5D为了参考而示意地示出并排配置2个中空波导管130的波导路装置的截面。
图6A是示意地示出缝隙天线200的结构例(比较例)的立体图。
图6B是示意地示出图6A所示的缝隙天线200的通过1个缝隙112的中心的与 XZ面平行的截面的图。
图6C是示出比较例中的多个缝隙112与波导部件122及多个导电性棒124之间的配置关系的俯视图。
图7A是示意地示出本公开的例示的实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的一部分的俯视图。
图7B是示意地示出缝隙阵列天线300的其他结构例的俯视图。
图8是示意地示出缝隙阵列天线300的又一结构例的俯视图。
图9是示出非专利文献3所公开的缝隙天线的构造的立体图。
图10A示出I形状的缝隙112的例子。
图10B示出沿着U字型的曲线(该例中为3个线段的组合)定义长度的缝隙112 的一例。
图10C示出沿着3个线段的组合定义长度的其他的缝隙112的例子。
图10D示出具有与字母“H”相似的形状的缝隙112的一例。
图10E示出沿着圆弧状的曲线规定长度的缝隙112的一例。
图11A示出沿着波导面122a配置了缝隙112的缝隙阵列天线300的一例。
图11B示出与图11A所示的结构相比，使2个缝隙112更接近的结构例。
图11C是示出仅各缝隙112的一部分与第2导电性表面120a对置的例子的俯视图。
图11D是示出仅各缝隙112的一部分与第2导电性表面120a对置的其他例子的俯视图。
图12A示出缝隙112为U型、缝隙112的开口的一部分与波导面122a对置的例子。
图12B示出缝隙112为U型、缝隙112的开口的整体未与波导面122a对置的例子。
图12C示出缝隙112为曲线状缝隙、缝隙112的开口的一部分与波导面122a对置的例子。
图12D示出缝隙112为Z型缝隙、仅缝隙112的开口的端部与波导面122a对置的例子。
图12E示出缝隙112为H型缝隙、缝隙112的开口跨波导面122a的2个缘而配置的例子。
图13A是示出波导部件122具有2个转向部122t的例子的图。
图13B示出在转向部122t中波导部件122以缓和地描绘弧的方式弯曲的例子。
图13C示出波导部件122的波导面122a不具有直线的部分、整体具有蜿蜒形状的例子。
图13D示出波导面122a具有位于1个直线上的2个线状部分122c、以及连接这些线状部分122c的曲线状的转向部122t的例子。
图14是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的一例的俯视图。
图15是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的其他例子的俯视图。
图16是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图17是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图18是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图19是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图20是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的例子的俯视图。
图21是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的其他例子的俯视图。
图22是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图23是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图24是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图25是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图26是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图27是示出波导部件122具有曲线状的转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图28是示意地示出具有3个以上的缝隙112的缝隙阵列天线300的结构例的俯视图。
图29是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的一例的俯视图。
图30是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的其他例子的俯视图。
图31是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图32是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图33是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图34是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图35是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图36是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。
图37A是示出具有喇叭114的第1导电部件110的结构例的立体图。
图37B是从Z方向观察图37A所示的构造的俯视图。
图37C是示出具有喇叭114的第1导电部件110的其他结构例的俯视图。
图38A是从Z方向观察阵列天线装置300的俯视图。
图38B是图38A的C-C线截面图。
图38C是示出第1波导路装置100a中的波导部件122U的平面布局的图。
图38D是示出第2波导路装置100b中的波导部件122L的平面布局的图。
图39是示出第2导电部件120具有多个缝隙112的例子的立体图。
图40A是示出缝隙112与转向部122t耦合的例子的俯视图。
图40B是示出缝隙112与转向部122t耦合的其他例子的俯视图。
图40C是示出缝隙112与转向部122t耦合的又一例的俯视图。
图41A是示出仅波导部件122的上表面即波导面122a具有导电性、波导部件122 的波导面122a以外的部分不具有导电性的构造的例子的截面图。
图41B是示出波导部件122未形成在导电部件120上的变形例的图。
图41C是示出导电部件120、波导部件122和多个导电性棒124分别在电介质的表面涂布了金属等导电性材料的构造的例子的图。
图41D示出通过电介质的层覆盖了作为导体的金属制的导电部件的表面的构造的例子。
图41E示出导电部件120具有通过金属等导体覆盖树脂等电介质制的部件的表面并通过电介质的层覆盖该金属的层的构造的例子。
图41F示出波导部件122的高度小于导电性棒124的高度、导电部件110的导电性表面110a中的与波导面122a对置的部分向波导部件122的一侧突出的例子的图。
图41G是示出在图41F的构造中，导电性表面110a中的与导电性棒124对置的部分向导电性棒124的一侧突出的例子的图。
图41H是示出导电部件110的导电性表面110a具有曲面形状的例子的图。
图41I是进一步示出导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例子的图。
图42是示出本车辆500和在与本车辆500相同的车道行驶的先行车辆502的图。
图43是示出本车辆500的车载雷达系统510的图。
图44A是示出车载雷达系统510的阵列天线AA与多个到来波k之间的关系的图。
图44B是示出接收第k个到来波的阵列天线AA的图。
图45是示出本公开的车辆行驶控制装置600的基本结构的一例的框图。
图46是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例子的框图。
图47是示出车辆行驶控制装置600的更具体的结构的例子的框图。
图48是示出应用例中的雷达系统510的更详细的结构例的框图。
图49是示出根据三角波生成电路581生成的信号而被调制的发送信号的频率变化的图。
图50是示出“上行”的期间中的拍频fu和“下行”的期间中的拍频fd的图。
图51是示出信号处理电路560通过具有处理器PR和存储器装置MD的硬件来实现的方式的例子的图。
图52是示出3个频率f1、f2、f3之间的关系的图。
图53是示出复平面上的合成频谱F1～F3之间的关系的图。
图54是示出求出相对速度和距离的处理的步骤的流程图。
图55是涉及具有雷达系统510和车载摄像头系统700的融合(fusion)装置的图，该雷达系统510具有缝隙阵列天线。
图56是示出通过将毫米波雷达510和摄像头置于车室内的大致相同位置而使各自的视野/视线一致并使核对处理变得容易的图。
图57是示出基于毫米波雷达实现的监视系统1500的结构例的图。
图58是示出数字式通信系统800A的结构的框图。
图59是示出包含发送机810B的通信系统800B的例子的框图，发送机810B能够使电波的辐射图案变化。
图60是示出安装了MIMO功能的通信系统800C的例子的框图。
具体实施方式
在说明本公开的实施方式之前，对作为本公开的基础的知识进行说明。
前述的专利文献1至3、以及非专利文献1和2所公开的脊型波导路被设置在作为人工磁导体而发挥功能的华夫饼干烤模(Waffle iron)构造中。基于本公开而对这种人工磁导体进行利用的脊型波导路(WRG)在微波或毫米波段中实现损失较低的天线供电路。此外，通过利用这种脊型波导路，能够高密度地配置天线元件。以下，说明这种波导路构造的基本的结构和动作的例子。
人工磁导体是人工实现自然界不存在的理想磁导体(PMC:Perfect MagneticConductor)的性质的构造体。理想磁导体具有“表面处的磁场的切线成分为零”这样的性质。这是与理想导体(PEC:Perfect Electric Conductor)的性质、即“表面处的电场的切线成分为零”这样的性质相反的性质。理想磁导体虽然在自然界中不存在，但是，例如可以通过多个导电性棒的排列这样的人工构造来实现。人工磁导体在由其构造决定的特定的频带中作为理想磁导体而发挥功能。人工磁导体抑制或阻止具有特定频带(传播阻止频带)所包含的频率的电磁波沿着人工磁导体的表面进行传播。因此，人工磁导体的表面有时被称作高阻抗面。
在专利文献1至3、以及非专利文献1和2所公开的波导路装置中，通过在行和列方向上排列的多个导电性棒而实现了人工磁导体。这种棒是还被称作柱或销的突出部。这些波导路装置分别在整体上具有对置的一对导电板。一个导电板具有向另一个导电板的一侧突出的脊、以及位于脊的两侧的人工磁导体。脊的上表面(具有导电性的面)隔着间隙而与另一个导电板的导电性表面对置。具有人工磁导体的传播阻止频带所包含的波长的电磁波(信号波)沿着脊在该导电性表面与脊的上表面之间的空间 (间隙)内传播。
图1是示意地示出不限定这种波导路装置所具有的基本结构的例子的立体图。在图1中示出XYZ坐标，该XYZ坐标示出彼此垂直的X、Y、Z方向。图示的波导路装置100具有对置地平行配置的板状的第1导电部件110和第2导电部件120。第2 导电部件120上排列有多个导电性棒124。
另外，关于本申请的附图所示的构造物的朝向，考虑为了便于理解说明而进行了设定，但是，本公开的实施方式不对实际实施时的朝向进行任何限制。此外，附图所示的构造物的整体或一部分的形状和大小也不限制实际的形状和大小。
图2A是示意地示出波导路装置100的与XZ面平行的截面的结构的图。如图2A 所示，第1导电部件110在与第2导电部件120对置的一侧具有导电性表面110a。导电性表面(第1导电性表面)110a沿着与导电性棒124的轴向(Z方向)垂直的平面(与XY面平行的平面)二维地扩展。该例中的导电性表面110a是平滑的平面，但是，如后所述，导电性表面110a不需要是平面。
图3是为了便于理解而示意地示出处于使第1导电部件110与第2导电部件120 之间的间隔极端地增大的状态下的波导路装置100的立体图。在实际的波导路装置 100中，如图1和图2A所示，第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔较窄，第1导电部件110被配置成覆盖第2导电部件120的全部导电性棒124。
再次参照图2A。第2导电部件120上排列的多个导电性棒124分别具有与导电性表面110a对置的前端部124a。在图示的例中，多个导电性棒124的前端部124a 在同一平面上。该平面形成人工磁导体的表面125。导电性棒124的整体不需要具有导电性，只要具有沿着棒状构造物的至少上表面和侧面扩展的导电层即可。该导电层可以位于棒状构造物的表层，但也可以是，表层由绝缘涂装或树脂层构成，在棒状构造物的表面不具有导电层。此外，第2导电部件120只要支承多个导电性棒124而能够实现人工磁导体即可，其整体不需要具有导电性。第2导电部件120的表面中的排列有多个导电性棒124的一侧的面(第2导电性表面)120a具有导电性，相邻的多个导电性棒124的表面通过导电体而电连接即可。第2导电部件120的具有导电性的层可以由绝缘涂装或树脂层覆盖。换言之，第2导电部件120和多个导电性棒124 的组合的整体具有与第1导电部件110的导电性表面110a对置的凹凸状的导电层即可。
在第2导电部件120上，在多个导电性棒124之间配置有脊状的波导部件122。更详细地讲，人工磁导体位于波导部件122的两侧，波导部件122被两侧的人工磁导体夹着。根据图3可知，该例中的波导部件122被第2导电部件120支承，并在Y 方向上呈直线延伸。在图示的例中，波导部件122具有与导电性棒124的高度和宽度相同的高度和宽度。如后所述，波导部件122的高度和宽度也可以分别与导电性棒 124的高度和宽度不同。波导部件122与导电性棒124不同，在沿着导电性表面110a 引导电磁波的方向(该例中为Y方向)上延伸。波导部件122也是整体不需要具有导电性，只要具有与第1导电部件110的导电性表面110a对置的导电性的波导面122a 即可。第2导电部件120、多个导电性棒124和波导部件122可以是连续的单一构造体的一部分。进而，第1导电部件110也可以是该单一构造体的一部分。
在波导部件122的两侧，在各人工磁导体的表面125与第1导电部件110的导电性表面110a之间的空间不传播具有特定频带内的频率的电磁波。这种频带被称作“禁止频带”。人工磁导体被设计成使得在波导路装置100内传播的信号波的频率(以下，有时称作“动作频率”。)包含于禁止频带中。禁止频带可以通过导电性棒124的高度即相邻的多个导电性棒124之间形成的缝隙的深度、导电性棒124的宽度、配置间隔和导电性棒124的前端部124a与导电性表面110a之间的间隙的大小来调整。
接着，参照图4来说明各部件的尺寸、形状、配置等的例子。
图4是示出图2A所示的构造中的各部件的尺寸的范围的例子的图。波导路装置用于规定的频带(称作“动作频带”。)的电磁波的发送和接收中的至少一方。在本说明书中，设在第1导电部件110的导电性表面110a与波导部件122的波导面122a之间的波导路上传播的电磁波(信号波)的自由空间中的波长的代表值(例如，与动作频带的中心频率对应的中心波长)为λo。此外，设动作频带中的最高频率的电磁波的自由空间中的波长为λm。在各导电性棒124中，将与第2导电部件120相接的一端的部分称作“基部”。如图4所示，各导电性棒124具有前端部124a和基部124b。各部件的尺寸、形状、配置等的例子如下。
(1)导电性棒的宽度
导电性棒124的宽度(X方向和Y方向的尺寸)可以设定为小于λm/2。如果在该范围内，则能够防止X方向和Y方向上的最低次的谐振的产生。另外，由于不仅是X和Y方向，还可能在XY截面的对角方向产生谐振，因此，优选导电性棒124 的XY截面的对角线的长度也小于λm/2。棒的宽度和对角线的长度的下限值是加工方法上能够制作的最小的长度，没有特别限定。
(2)从导电性棒的基部起到第1导电部件的导电性表面为止的距离
从导电性棒124的基部124b起到第1导电部件110的导电性表面110a为止的距离可以设定为比导电性棒124的高度长，并且小于λm/2。在该距离为λm/2以上的情况下，在导电性棒124的基部124b与导电性表面110a之间产生谐振，失去信号波的封闭效果。
从导电性棒124的基部124b起到第1导电部件110的导电性表面110a为止的距离相当于第1导电部件110与第2导电部件120的间隔。例如在波导路传播毫米波段即76.5±0.5GHz的信号波的情况下，信号波的波长在3.8934mm至3.9446mm的范围内。因此，该情况下，λm成为3.8934mm，因此，第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔被设定成小于3.8934mm的一半。如果第1导电部件110和第2导电部件120对置配置以实现这种较窄的间隔，则第1导电部件110和第2导电部件 120不需要是严格地平行。此外，如果第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隔小于λm/2，则第1导电部件110和/或第2导电部件120的整体或一部分也可以具有曲面形状。另一方面，第1和第2导电部件110、120的平面形状(与XY面垂直地投影的区域的形状)和平面尺寸(与XY面垂直地投影的区域的尺寸)可以根据用途而任意设计。
在图2A所示的例中，导电性表面120a是平面，但是，本公开的实施方式不限于此。例如，如图2B所示，导电性表面120a可以是截面为接近U字或V字的形状的面的底部。在导电性棒124或波导部件122具有宽度朝向基部扩大的形状的情况下，导电性表面120a成为这种构造。即使是这种的构造，只要导电性表面110a与导电性表面120a之间的距离小于波长λm的一半，则图2B所示的装置就能够作为本公开的实施方式中的波导路装置而发挥功能。
(3)从导电性棒的前端部到导电性表面的距离L2
从导电性棒124的前端部124a到导电性表面110a的距离L2被设定为小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，产生电磁波在导电性棒124的前端部124a 与导电性表面110a之间往返的传播模式，无法封闭电磁波。另外，关于多个导电性棒124中的至少与波导部件122相邻的导电性棒124，处于前端与导电性表面110a 未电接触的状态。这里，导电性棒的前端与导电性表面未电接触的状态是指以下状态中的任意状态：前端与导电性表面之间存在空隙的状态；导电性棒的前端和导电性表面中的任意一方存在绝缘层，导电性棒的前端与导电性表面之间隔着绝缘层而接触的状态。
(4)导电性棒的排列和形状
多个导电性棒124中的相邻的2个导电性棒124之间的间隙具有小于λm/2的宽度。相邻的2个导电性棒124之间的间隙的宽度通过从该2个导电性棒124的一方的表面(侧面)到另一方的表面(侧面)的最短距离而定义。该棒间的间隙的宽度被决定为使得在棒间的区域中不会产生最低次的谐振。产生谐振的条件由导电性棒124 的高度、相邻的2个导电性棒间的距离、以及导电性棒124的前端部124a与导电性表面110a之间的空隙的容量的组合而决定。因此，棒间的间隙的宽度依赖于其他的设计参数而适当被决定。棒间的间隙的宽度虽然不存在明确的下限，但是，为了确保制造的容易度，在传播毫米波段的电磁波的情况下，例如可以是λm/16以上。另外，间隙的宽度不需要是固定的。只要小于λm/2即可，导电性棒124之间的间隙可以具有各种宽度。
关于多个导电性棒124的排列，只要能够发挥作为人工磁导体的功能即可，不限定于图示的例子。多个导电性棒124不需要排列成垂直的行和列状，行和列也可以以 90度以外的角度交叉。多个导电性棒124不需要沿着行或列而在直线上排列，也可以不示出简单的规则性而是分散配置。各导电性棒124的形状和尺寸也可以根据第2 导电部件120上的位置而变化。
多个导电性棒124的前端部124a所形成的人工磁导体的表面125不需要严格地是平面，可以是具有细微的凹凸的平面或曲面。即，各导电性棒124的高度不需要是一样的，在导电性棒124的排列在能够作为人工磁导体而发挥功能的范围内，各个导电性棒124可以具有多样性。
导电性棒124不限于图示的棱柱形状，例如也可以具有圆筒状的形状。进而，导电性棒124不需要具有简单的柱状的形状。人工磁导体也可以通过导电性棒124的排列以外的构造来实现，能够将多样的人工磁导体利用于本公开的波导路装置。另外，在导电性棒124的前端部124a的形状是棱柱形状的情况下，优选其对角线的长度小于λm/2。当是椭圆形状时，优选长轴的长度小于λm/2。在前端部124a进一步取其他形状的情况下，优选其跨越尺寸的最长的部分也小于λm/2。
(5)波导面的宽度
波导部件122的波导面122a的宽度、即与波导部件122延伸的方向垂直的方向上的波导面122a的尺寸可以设定为小于λm/2(例如λo/8)。这是因为，当波导面122a 的宽度为λm/2以上时，在宽度方向上产生谐振，当产生谐振时，WRG不再作为简单的传送线路而进行动作。
(6)波导部件的高度
波导部件122的高度(图示的例中为Z方向的尺寸)被设定为小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，导电性棒124的基部124b与导电性表面110a 的距离成为λm/2以上。同样，将导电性棒124(特别是与波导部件122相邻的导电性棒124)的高度也设定为小于λm/2。
(7)波导面与导电性表面之间的距离L1
波导部件122的波导面122a与导电性表面110a之间的距离L1被设定为小于λ m/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，在波导面122a与导电性表面110a 之间产生谐振，无法再作为波导路发挥功能。在一个例子中，该距离L1是λm/4以下。为了确保制造的容易度，在传播毫米波段的电磁波的情况下，优选将距离L1例如设为λm/16以上。
导电性表面110a与波导面122a之间的距离L1的下限、和导电性表面110a与导电性棒124的前端部124a的距离L2的下限依赖于机械工作的精度、以及以保持固定距离的方式组装上下2个导电部件110、120时的精度。在使用冲压加工方法或注射加工方法的情况下，上述距离的实际的下限是50微米(μm)左右。在使用MEMS (Micro-Electro-MechanicalSystem：微机电系统)技术例如制作太赫兹区域的产品的情况下，上述距离的下限是2～3μm左右。
根据具有上述的结构的波导路装置100，动作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与第1导电部件110的导电性表面110a之间的空间传播，而是在波导部件 122的波导面122a与第1导电部件110的导电性表面110a之间的空间传播。这种波导路构造中的波导部件122的宽度与中空波导管不同，不需要具有要传播的电磁波的半波长以上的宽度。此外，也不需要通过在厚度方向(与YZ面平行)上延伸的金属壁而将第1导电部件110与第2导电部件120连接。
图5A示意地示出在波导部件122的波导面122a与第1导电部件110的导电性表面110a的间隙中的宽度较窄的空间传播的电磁波。图5A中的3根箭头示意地示出进行传播的电磁波的电场的朝向。进行传播的电磁波的电场与第1导电部件110的导电性表面110a和波导面122a垂直。
在波导部件122的两侧配置有通过多个导电性棒124形成的人工磁导体。电磁波在波导部件122的波导面122a与第1导电部件110的导电性表面110a的间隙中传播。图5A是示意图，未准确示出电磁波实际产生的电磁场的大小。在波导面122a上的空间中传播的电磁波(电磁场)的一部分也可以从由波导面122a的宽度划分的空间向外侧(人工磁导体所在的一侧)沿横向扩展。在该例中，电磁波在与图5A的纸面垂直的方向(Y方向)上传播。这种波导部件122不需要在Y方向上呈直线地延伸，可以具有未图示的弯曲部和/或分支部。电磁波沿着波导部件122的波导面122a传播，因此，如果是弯曲部，则传播方向改变，如果是分支部，则传播方向分支为多个方向。
在图5A的波导路构造中，进行传播的电磁波的两侧不存在在中空波导管中不可欠缺的金属壁(电壁)。因此，在该例中的波导路构造中，进行传播的电磁波所产生的电磁场模式的边界条件中不包含“金属壁(电壁)的约束条件”，波导面122a的宽度(X方向的尺寸)小于电磁波的波长的一半。
图5B示意地示出中空波导管130的截面以用于参考。图5B中通过箭头示意地表示中空波导管130的内部空间132所形成的电磁场模式(TE10)的电场的朝向。箭头的长度对应于电场的强度。中空波导管130的内部空间132的宽度必须被设定为大于波长的一半。即，中空波导管130的内部空间132的宽度无法设定为小于进行传播的电磁波的波长的一半。
图5C是示出第2导电部件120上设有2个波导部件122的形态的截面图。这样，在相邻的2个波导部件122之间配置有通过多个导电性棒124形成的人工磁导体。更准确地讲，在各波导部件122的两侧配置有通过多个导电性棒124形成的人工磁导体，各波导部件122能够实现独立的电磁波的传播。
图5D示意地示出并排配置有2个中空波导管130的波导路装置的截面以用于参考。2个中空波导管130相互电绝缘。电磁波进行传播的空间的周围需要由构成中空波导管130的金属壁覆盖。因此，无法将电磁波进行传播的内部空间132的间隔缩短为小于2片金属壁的厚度的合计。2片金属壁的厚度的合计通常大于进行传播的电磁波的波长的一半。因此，难以使中空波导管130的排列间隔(中心间隔)比进行传播的电磁波的波长短。特别地，在对电磁波的波长为10mm以下的毫米波段或其以下的波长的电磁波进行处理的情况下，难以形成与波长相比足够薄的金属壁。因此，以商业上现实的成本来实现是困难的。
与此相对，具有人工磁导体的波导路装置100能够容易地实现接近多个波导部件122的构造。因此，能够适合用于针对以接近的方式配置多个天线元件的阵列天线的供电。
接着，说明利用上述这样的波导路构造的缝隙天线的结构例。“缝隙天线”意味着具有1个以上的缝隙(贯通孔)作为天线元件的天线装置。特别地，将具有多个缝隙作为天线元件的缝隙天线称作“缝隙阵列天线”或“缝隙天线阵列”。有时将具有缝隙天线的装置称作“天线装置”。
图6A是示意地示出缝隙天线200的结构例(比较例)的立体图。该缝隙天线200 与前述的波导路装置同样，具有第1导电部件110、第2导电部件120、波导部件122、多个导电性棒124。缝隙天线200与前述的波导路装置的不同之处在于，第1导电部件110具有Y方向上排列的3个缝隙112。在图6A的例中，波导部件122的数量是 1个，但是，也可以在X方向上排列多个波导部件122。在这种结构中，分别与多个波导部件122对置的多个缝隙被设于第1导电部件110，实现二维的缝隙阵列天线。
图6B是示意地示出图6A所示的缝隙天线200的通过1个缝隙112的中心的与 XZ面平行的截面的图。在该缝隙天线200中，第1导电部件110具有Y方向上排列的3个缝隙112。波导部件122位于第1导电部件110与第2导电部件120之间，沿着第1导电部件110的导电性表面110a在Y方向上延伸。在波导部件122的两侧设于作为人工磁导体发挥功能的多个导电性棒124。
波导部件122具有与导电性表面110a对置的条纹形状的导电性的波导面122a。在本说明书中“条纹形状”不是意味着条纹(stripes)的形状，而是意味着单一的条纹(astripe)的形状。不仅是在一个方向上呈直线地延伸的形状，在中途弯曲或分支的形状也包含于“条纹形状”。另外，可以在波导面122a上设有高度或宽度变化的部分。该情况下，只要具有从波导面122a的法线方向观察时沿着一个方向延伸的部分，就符合“条纹形状”。有时也将“条纹形状”称作“条形状”。在图6A所示的比较例中，波导部件122的波导面122a与3个缝隙112对置。在本比较例中，各缝隙112 的中心的X方向上的位置与波导面122a的中心的X方向上的位置一致。
图6C是示出多个缝隙112与波导部件122及多个导电性棒124之间的配置关系的例的俯视图。图6C示出从第2导电部件120的法线方向(Z方向)观察第2导电部件120、波导部件122和多个导电性棒124时的状况。在图6C中，波导部件122 和多个导电性棒124由实线表示，多个缝隙112由虚线表示。
缝隙天线200与未图示的电子电路(例如毫米波集成电路)连接。在发送时，从该电子电路向波导部件122的波导面122a与第1导电部件110的导电性表面110a之间的波导路供给电磁波(信号波)。Y方向上排列的多个缝隙112中的相邻的2个中心间的距离(图6C中的箭头的长度)例如被设定为与在该波导路中传播时的信号波的波长λg相同的长度。由此，从Y方向上排列的多个缝隙112辐射相位一致的电磁波。
在图6A至图6C所示的比较例中，各缝隙112具有在X方向上较长、在Y方向上较短的平面形状。这种形状与字母“I”相似，因此，在本说明书中有时称作“I 形状”。有时将I形状的缝隙称作“I型缝隙”。缝隙112的形状不限于这样的I形状，如后所述，也可以是其他形状。图6C所示的各缝隙112的X方向的尺寸(长度)L 和Y方向的尺寸(宽度)W被设定为不会引起高阶模式的振动、并且缝隙的阻抗不会过小的值。长度L例如被设定为λo/2＜L＜λo的范围内。宽度W可以是小于λ o/2。另外，以积极地利用高阶模式为目的，可以是使L大于λo的情况。具有这种缝隙112的缝隙天线200能够发送或接收电场在波导部件122延伸的方向(Y方向) 上振动的电磁波(直线极化波)。通过使缝隙112的长度方向成为与X方向不同的方向，还能够使极化波面倾斜。
在该比较例中，波导部件122的波导面122a在沿着缝隙112的列的方向(Y方向)上呈直线地延伸。因此，在从在Y方向上相邻的2个缝隙112辐射相同相位的电磁波的情况下，需要将2个缝隙112的中心间的距离(以下，有时称作“缝隙间隔”。) 设定为λg或其整数倍。由于这种制约，无法使缝隙间隔小于λg。此外，在从相邻的2个缝隙112辐射以规定量(例如半波长的量)使相位不同的电磁波的情况下，必须将缝隙间隔确保为与该相位差对应的距离。无法使缝隙间隔比该距离长或比该距离短。即，在比较例的结构中，当预先决定了相邻的2个缝隙的相位关系时，需要将该 2个缝隙分开与该相位关系对应的距离而进行配置。由于该制约，无法使缝隙间隔小于由2个缝隙的相位关系决定的距离。
本发明者们找出采用比较例的结构的情况下产生的上述课题，研究了用于解决该课题的结构。本发明者们通过将波导部件122的构造设为以往不存在的特殊构造，成功解决了该课题。本公开的实施方式中的波导部件122的波导面122a在相邻的2个缝隙之间的区域中，具有延伸方向发生变化的部分(转向部)。通过导入这样的转向部，能够将2个缝隙的间隔设定为与所要求的天线性能对应的任意的长度。
以下，说明本公开的实施方式。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已经公知的事项的详细说明和对实质上同一结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地冗长，便于本领域技术人员容易进行理解。另外，发明者们为了让本领域技术人员重复理解本公开而提供了附图和以下的说明，但是，不意图通过这些附图和说明来限定权利要求书所记载的主题。在本说明书中，对相同或类似的结构要素标注相同的参照标号。
(实施方式)
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线与前述的比较例同样，具有：第1导电部件，其具有第1导电性表面；第2导电部件，其具有与第1导电性表面对置的第2导电性表面；波导部件，其在第1导电部件和第2导电部件之间沿着第1导电性表面延伸；以及人工磁导体，其位于波导部件的两侧。本实施方式中的人工磁导体通过多个导电性棒的排列而构成。第1导电部件和第2导电部件中的至少一方具有沿着第1导电性表面或第2导电性表面排列的多个缝隙。波导部件具有与第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面。多个缝隙包含与波导部件的波导面耦合的至少2个缝隙。这些缝隙包含沿着波导面而相邻的2个缝隙。
本实施方式的缝隙阵列天线用于规定的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方。当设该规定的频带的电磁波中的频率最高的电磁波的自由空间中的波长为λm 时，波导部件的宽度、各导电性棒的宽度、相邻的2个导电性棒之间的空间的宽度、第1导电性表面与第2导电性表面之间的距离、以及与波导部件相邻的导电性棒与波导部件之间的空间的宽度小于λm/2。关于各导电部件、波导部件和各导电性棒的构造，与已经说明的构造相同，省略详细说明。
缝隙阵列天线与发送机或接收机连接来使用。发送机是向缝隙阵列天线中的波导路供电而从多个缝隙辐射信号波的装置或电路。接收机是接收从缝隙阵列天线中的多个缝隙入射并在波导路中传播来的信号波的装置或电路。发送机和接收机可以分别例如由毫米波集成电路实现。缝隙阵列天线可以与具有发送机和接收机双方的功能的装置连接。
本公开的实施方式与前述的比较例之间的主要不同点在于，波导部件的波导面在分别与2个缝隙耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部。这里“转向部”意味着波导面上的不分支而弯曲的部分。由于在波导部件的两侧配置有人工磁导体，因此，沿着波导面传播并到达转向部的电磁波不能直接前进，而是通过转向部使传播方向变化而继续传播。通过设置这种转向部，能够使相邻的2个缝隙的中心间的直线距离(缝隙间隔)小于沿着波导面测量出的该2个缝隙的中心间的距离(间距)。并且，通过调整转向部的构造(数量和转向角度等)，能够与2个缝隙的位置的电磁波的相位关系无关地，将缝隙间隔设定为任意的距离。
在本说明书中，缝隙与波导面“耦合”意味着，处于波导面与缝隙之间能够进行电磁波的传送的物理关系。例如，在电磁波沿着波导面传播的情况下，在该电磁波的至少一部分通过缝隙而辐射到外部空间的情况下，缝隙与波导面处于耦合的关系。相反，在电磁波从外部空间入射到缝隙中的情况下，在通过缝隙后，电磁波沿着波导面传播时，缝隙与波导面也处于耦合的关系。缝隙与波导面“耦合”的情况的典型例是与波导面对置地设有缝隙的情况。但是，如后所述，有时缝隙从与波导面对置的位置偏离地配置。并且，还考虑如下形态：并非第1导电部件而是第2导电部件具有缝隙，该缝隙将第2导电部件上的波导部件分断。即使在这种情况下，只要在波导部件的波导面与缝隙之间能够传送电磁波，则缝隙与波导面处于“耦合”关系。在波导面中“与缝隙耦合的位置”典型地是与缝隙对置的位置。但是，在缝隙从与波导面对置的位置偏离地配置的形态中，波导面上的与该缝隙最近的位置成为“与缝隙耦合的位置”。在第2导电部件具有缝隙，该缝隙将第2导电部件上的波导部件分断的形态中，波导面上的与该缝隙最近的缘的位置成为“与缝隙耦合的位置”。在第1导电部件的一侧存在缝隙的形态中，当波导面与缝隙过于分开时，在波导面与缝隙之间不能传送电磁波。在这种状态下，波导面与缝隙不耦合。
图7A是示意地示出本公开的例示的实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的一部分的俯视图。图7A示出从Z方向观察第2导电部件120上的波导部件122和多个导电性棒124(人工磁导体)时的配置。图7A中，为了便于理解，由虚线示出多个缝隙112的位置。与前述的比较例不同，该缝隙阵列天线300具有延伸方向曲折地变化的波导部件122。波导部件122的波导面122a具有延伸方向发生变化的多个转向部122t。在各转向部122t中，波导面122a的延伸方向变化了90度。某个转向部122t 的转向方向与下一个转向部122t的转向方向相反。即，在某个转向部122t中电磁波向右转弯的情况下，在下一个转向部122t中电磁波向左转弯。在波导面122a中被多个转向部122t夹着的各个部分呈直线延伸。在本说明书中，将这样的呈直线延伸的部分称作“线状部分”。在本实施方式中，所有的线状部分都具有与波导路内的信号波的中心波长λg基本相等的长度。由于具有这种构造，沿着波导面122a传播的电磁波一边使传播方向曲折地变化，一边整体上沿着Y方向传播。
多个缝隙112分别与通过多个转向部122t而连接的多个线状部分的中央部对置地配置。与前述的比较例同样，多个缝隙112在沿着Y方向的直线上排列。但是，多个缝隙112的相互的间隔小于前述的比较例中的间隔λg。其理由是，波导面122a 在Y方向上相邻的2个缝隙112之间的区域中具有转向部122t。在从相邻的2个缝隙112辐射相同相位的电磁波的情况下，沿着波导面122a测量出的2个缝隙112的中心间的间距(图7A中的虚线箭头的长度)被设定为与波导路内的信号波的波长λ g相等。其结果是，相邻的2个缝隙112的中心间的直线距离(图7A中的实线箭头的长度)小于λg。
沿着波导面122a测量的2个缝隙112的中心间的间距也可以与λg不同。针对从各缝隙辐射的电磁波，在有意地在缝隙间赋予相位差的情况下，可以将该间距设定为λg的整数倍以外的值。该间距可以根据用途而被设定为例如λg/2的奇数倍或λ g/4的奇数倍等各种值。在某实施方式中，该间距与λg、λg/2的奇数倍和λg/4的奇数倍中的任意一方之差可以小于2个缝隙112的宽度之和。在其他实施方式中，设 0.5λo以上且小于1.5λo的某个距离为a，则该间距与a、a/2的奇数倍和a/4的奇数倍中任意一方之差可以小于所述2个缝隙的宽度之和。
图7A中示出5个缝隙112，但这仅是一例。缝隙112的数量只要是2个以上即可，可以是任意个。各缝隙112的形状不限于I形状，能够应用各种形状的缝隙。关于缝隙112与波导面122a之间的配置关系，根据所要求的天线特性而适当决定。
相邻的2个缝隙112之间的转向部122t的数量、转向角度和转向部122t的形状可以根据使用目的而适当决定。这里“转向角度”是表示转向部122t前后的电磁波的传播方向的变化的角度。在图7A所示的例中，转向角度是90度，但也可以是其他角度。通过调整转向角度，能够自由调整缝隙间隔。转向角度越小则缝隙间隔越长，转向角度越大则缝隙间隔越短。
图7A所示的缝隙阵列天线300具有多个导电性棒124。这些导电性棒124的一部分与波导部件122相邻，并且，沿着波导部件122排成列。该列包含位于转向部 122t的外侧的外侧棒列124O和位于转向部122t的内侧的内侧棒列124I。外侧棒列 124O和内侧棒列124I在与波导部件122的转向部122t相邻的位置处，向与转向部 122t相同的方向转向。在波导部件122的转向角度较小的情况下，导电性棒124的列不是必须转向。但是，在本实施方式的缝隙阵列天线300中，目的在于缩短缝隙122 的配置间隔，因此，波导部件122的转向角度在某种程度上变大。这样，在转向角度较大的情况下，至少与波导部件122相邻的导电性棒124的列在与转向部122t相邻的位置处，将朝向改变为与波导部件122的转向方向相同的方向。这样，即使采用在波导部件122和导电性棒124的列大幅转向的部位的前后配置缝隙112的结构，缝隙阵列天线300也可以正常发挥功能。
在对从与相邻的2个缝隙112一方相邻的部位到与另一方相邻的部位进行了测量的情况下，外侧棒列124O的长度大于内侧棒列124I。该情况下，作为对长度的不同进行调节的手段，存在调节棒122的数量、尺寸和间隔中的至少1方的方法。采用哪个调整方法都可以。典型地，外侧棒列124O所包含的导电性棒124的数量大于内侧棒列124I所包含的导电性棒124的数量。在从与相邻的2个缝隙112中的一方相邻的部位到与另一方相邻的部位的范围内，构成外侧棒列124O的导电性棒124的配置间隔不需要与构成内侧棒列124I的导电性棒124的配置间隔相同。例如，构成外侧棒列124O的导电性棒124的配置间隔可以较大。
图7B是示意地示出缝隙阵列天线300的其他结构例的俯视图。在图7B中，为了便于理解，仅示出波导部件122的一部分、多个导电性棒124的一部分和2个缝隙 112。该例中的转向部122t的转向角度θ小于90度。转向角度θ例如可以设定为10 度以上且150度以下，在某个例中为30度以上且120度以下。转向角度θ可以根据所需要的缝隙间隔而设定为最佳值。
在图7B的例中，与图7A的例子不同，各缝隙112的长度方向与Y方向一致。通过配置这种缝隙112，能够发送或接收电场在X方向上振动的极化波。
在图7B的例中，多个导电性棒124也与波导部件122相邻，并且沿着波导部件 122排成列。该列包含位于转向部122t的外侧的外侧棒列124O和位于内侧的内侧棒列124I。这些棒列124O和124I在与波导部件122的转向部122t相邻的位置处，向与转向部122t的转向方向相同的方向转向。此外，在从与相邻的2个缝隙112中的一方的中心相邻的位置到与该2个缝隙112中的另一方相邻的位置沿着波导部件122 进行了测量的情况下，构成外侧棒列124O的导电性棒124的数量大于构成内侧棒列 124I的导电性棒124的数量。图7B中，用虚线示出通过相邻的2个缝隙112中的一方的中心并包含波导面122a的宽度方向的平面、以及通过该2个缝隙112中的另一方的中心并包含波导面122a的宽度方向的平面，以用于参考。在这2个平面之间，外侧棒列124O所包含的导电性棒124的数量大于内侧棒列124I所包含的导电性棒124的数量。
这样，多个导电性棒124可以包含与波导部件122相邻并沿着波导部件122排列的1列以上的导电性棒124的列。该导电性棒124的列在与转向部122t相邻的位置处，沿着转向部122t所转向的方向进行转向。
图8是示意地示出缝隙阵列天线300的又一结构例的俯视图。在该例中，为了抑制转向部122t中的电磁波的反射，在转向部122t设有凹部。即，转向部122t处的第 1导电部件110的导电性表面110a与波导部件122的波导面122a之间的距离大于与转向部122t相邻的部位处的第1导电部件110的导电性表面110a与波导部件122的波导面122a之间的距离。通过这种结构，能够降低转向部122t中的伴随电磁波的反射的能量损失。在后述的图30、图31、图32、图33、图39所示的例中也设有同样的凹部。也可以代替凹部而在转向部122t的外侧的角上设置倒角。也可以设置凹部和倒角双方。在图8、图7A和图7B的例中，倒角后的表面是平面，但是，不限于平面的形状。也可以如后述图13A的例子那样，对转向部122t的外侧的角以曲面的方式进行倒角。本公开的阵列天线在串联供电中进行使用。因此，特别在采用多个转向部122t相连的结构的情况下，转向部122t中的反射也多次发生，其不良影响会叠加。通过在转向部122t设置凹部而充分抑制各个转向部122t中的反射，由此，即使存在多个转向部，也能够确保作为阵列天线的特性。
凹部可以不位于波导面122a而是位于第1导电性表面110a。或者，凹部也可以位于波导面122a和第1导电性表面110a双方。进而，也可以是，在波导面122a和第1导电性表面110a中的一方存在凸部，在另一方存在比凸部深的凹部。无论是哪种结构，在转向部122t中，只要成为相比于沿着波导面122a的前后的区域，波导面 122a与第1导电性表面110a之间的间隙局部地扩大的间隙扩大部，则就能够抑制转向部122t中的电磁波的反射。
图8的例中的各缝隙112具有与图7A、7B中的缝隙112不同的形状。该缝隙112 的两端部折弯。通过使用这种形状的缝隙112，能够使相邻的2个缝隙112更接近。
本公开的实施方式中的波导部件122的波导面122a具有延长部122e，在从波导面122a的法线方向观察时，该延长部122e超过相邻的2个缝隙112中的至少一方而在从转向部122t离开的方向上延伸。由此，波导面122a能够超过该2个缝隙112，进一步与其他的缝隙耦合，或者与生成信号波的发送机或接收信号波的接收机耦合。发送机或接收机在延长部侧与波导面122a耦合。发送机或接收机与波导面122a“耦合”意味着，处于在发送机或接收机与波导面122a上的波导路之间可以进行电磁波的传送的关系。发送机或接收机不需要与波导面122a上的波导路直接连接，例如可以经由中空波导管等其他波导路而连接。即，本公开的实施方式中的缝隙阵列天线是所谓的串联供电天线阵列(series-fed antenna array)。在本公开中，“发送机或接收机在延长部侧与波导面耦合的缝隙阵列天线”的情况下，能够将其改写为“串联供电缝隙阵列天线”。由于前述的各种结构，在本公开的实施方式中的缝隙阵列天线中，在沿着波导路排列的多个缝隙与发送机或接收机之间的、沿着波导路的距离根据缝隙的不同而不同。
如本公开的实施方式那样，在2个缝隙112之间，波导部件122具有转向部122t，并且，波导部件122超过至少1个缝隙112而进步一向前延伸，这样的构造是以往不为人知的。如果非要举出与本公开的实施方式比较接近的构造的话，可举出非专利文献3的Fig.4所公开的构造。为了参考，引用非专利文献3的Fig.4作为图9。图9是示出非专利文献3中公开的缝隙天线的构造的立体图。由图9可知，非专利文献3 所公开的构造与本公开的实施方式的构造大不相同。在非专利文献3的构造中，4个缝隙分别与分支为4个的脊的末端对置。在这种结构中，与本公开的实施方式不同，对某个缝隙进行激励后的电磁波不会超出该缝隙而进一步对其他缝隙进行激励。
在本公开的实施方式中，沿着波导面122a测量的相邻的2个缝隙112之间的间距可以被设定为该2个缝隙112中的至少一个缝隙的长度的一半以上的任意长度。在该2个缝隙112具有同一长度的情况下，该间距为各缝隙的长度的一半以上。在该2 个缝隙112具有不同长度的情况下，该间距为较短一方的缝隙的长度的一半以上。如前所述，各缝隙112的长度被设定为λo/2以上。因此，沿着波导面122a测量的2个缝隙112之间的间距可以是λo/4以上。
在本公开的实施方式中，相邻的2个缝隙112的中心间的直线距离(缝隙间隔) 小于2个缝隙112中的任意缝隙的长度的4倍(≧2λo)。在该2个缝隙112具有同一长度的情况下，缝隙间隔小于各缝隙的长度的4倍。在该2个缝隙112的长度不同的情况下，缝隙间隔小于较短一方的缝隙的长度的4倍。缝隙间隔典型地被设计为比λo短的值。但是，有时有意地增大缝隙间隔。例如，在有意地产生栅瓣这样的用途中，可以将缝隙间隔设为接近2λo的较大的值。
接着，详细说明本公开的实施方式中可使用的缝隙112。
缝隙112是在第1导电部件110上形成的贯通孔，是被第1导电部件110或第2 导电部件120中的导电性的内周面包围的区域。缝隙112具有贯通第1导电部件110 或第2导电部件120而在第1导电性表面110a进行开口的开口。开口是指在缝隙112 中视为位于与第1导电性表面110a或第2导电性表面120a相同的平面内的部分。缝隙112的开口具有由直线(或者线段)或曲线(包含多个线段的组合)规定的长度、与长度方向垂直的方向的尺寸即宽度。规定开口的长度的直线或曲线不是指开口112a 的缘的直线部分或曲线部分，而是指从开口的一端到另一端将开口的宽度方向的中央部彼此连接的虚拟的直线或曲线(包含折线)。如上述的例子那样，在呈直线延伸的 I型的缝隙112中，开口的长度与该直线的长度相等。
图10A至图10E示出可在缝隙天线300中使用的缝隙112的开口的形状的若干例子。在这些图中，箭头表示缝隙112的开口的长度方向。箭头的长度表示缝隙112 的开口的长度。各例中的缝隙112的开口具有由直线(或者线段)或曲线(包含多个线段的组合。)规定的长度、以及与长度方向垂直的方向的尺寸即宽度。在本说明书中，有时将缝隙112的开口简称为缝隙112。无论在哪个例子中，缝隙112的长度都被设定为不会产生高阶谐振、并且缝隙阻抗不会过小的值。典型地，设缝隙天线300 的动作频带的中心频率中的电磁波的自由空间中的波长为λo，缝隙112的长度被设定为大于λo/2且小于λo的值。
图10A示出目前为止说明的I形状的缝隙112的例子。在I形状的缝隙112中，由连接缝隙112的两端的线段来规定长度。无论在长度方向的哪个位置，宽度方向都是固定的方向。缝隙112的两端可以是圆的，也可以是平的。即，可以使用与椭圆相似的形状或矩形形状中的某个I型缝隙。
图10B示出沿着U字型的曲线(该例中为3个线段的组合)定义了长度的缝隙 112的一例。该例中的缝隙112包含平行的一对直线状部分和连接一对直线部分的端部的其他直线状部分。图10B所示的缝隙112的形状与字母“U”相似。因此，在本说明书中，有时将这种缝隙112称作“U型缝隙”。
图10C示出沿着3个线段的组合定义了长度的其他的缝隙112的例子。如果使图10C所示的缝隙112旋转90度，则成为使字母“Z”反转的形状。在本说明书中，有时将这种缝隙112和具有与字母“Z”相似的形状的缝隙称作“Z型缝隙”。Z型缝隙也包含平行的一对直线状部分和连接一对直线状部分的端部的其他直线状部分。
图10D示出具有与字母“H”相似的形状的缝隙112的一例子。这种缝隙112包含平行的一对直线状部分(也称作“纵部”。)、以及将一对直线状部分的中央部彼此连接的其他直线状部分(也称作“横部”。)。有时将这种缝隙112称作“H型缝隙”。 H型缝隙112的长度由平行的一对直线状部分的长度之和的一半与该一对直线状部分的中心间的距离之和定义。
图10E示出由圆弧状的曲线规定长度的缝隙112的一例。也可以使用通过圆弧以外的曲线规定长度的缝隙。有时将这种缝隙112称作“曲线状缝隙”。在不包含直线的部分的曲线状缝隙中，宽度方向沿着长度方向而连续变化。
这样，可在本公开的实施方式中使用的缝隙112的形状是多样的。在使用图10B 至图10E所示的缝隙112的情况下，与使用图10A所示的I形状的缝隙112的情况相比，能够减小图中的横向的尺寸。另一方面，在使用图10A所示的缝隙112的情况下，能够减小图中的纵向的尺寸。根据多个缝隙112和与多个缝隙112耦合的波导部件122的配置布局，选择最佳的缝隙112的形状。
缝隙阵列天线300中的多个缝隙112不需要全部具有同一形状和尺寸。为了得到所期望的天线特性，可以使多个缝隙112的形状和尺寸根据场所而不同。
缝隙112与波导面122a之间的配置关系也是多样的。当正在进行发送或接收时，在缝隙112的内部(特别是中央部)产生在宽度方向上振动的电场。例如，在图7A 所示的例中，在各缝隙112的中央部产生在Y方向上强烈振动的电场。如果将缝隙 112配置成绕通过其中心且与Z方向平行的轴旋转，则能够使极化波方向变化。例如，在图7B所示的例中，在各缝隙112的中央部产生在X方向上强烈振动的电场。假如设X方向为水平方向，设Y方向为垂直方向，则在图7A的例中能够发送或接收垂直极化波，在图7B的例中能够发送或接收水平极化波。
本公开的实施方式不限于如目前为止说明的例子那样在波导面122a的正上方设置缝隙112的形态。也可以使缝隙112的中心从波导面122a的中心线偏离。通过这样偏离、并且缩小缝隙112的宽度方向与波导面122a的宽度方向所成的角度，能够辐射在波导面122a的宽度方向上电场强烈振动的极化波。
图11A是示出这种结构的例子的图。图11A示出沿着波导面122a配置了缝隙112 的缝隙阵列天线300的一例。波导面122a具有规定波导面122a的宽度的2个缘122b1、122b2。在图11A所示的例中，在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，缝隙112的开口的宽度方向与波导面122a的宽度方向一致。图11A所示的下侧的缝隙112的开口的整体在波导面122a的一个缘122b1的外侧与第2导电性表面120a对置。在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，该缝隙112的开口与波导面122a的2个缘122b1、122b2均不交叉，与一个缘122b1接近。另一方面，图 11A所示的上侧的缝隙112的开口的整体在波导面122a的另一个缘122b2的外侧与第2导电性表面120a对置。在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，该缝隙112的开口与波导面122a的2个缘122b1、122b2均不交叉，接近该另一个缘122b2。
图11A中示意地示出在各缝隙112的内部形成的电场的例子。在该例中，图11A 所示的2个缝隙的中心间的、沿着波导面122a测量的距离与波导路内的信号波的中心波长λg一致。该例中的缝隙112具有在沿着波导面122a的方向上延伸的I形状，各缝隙112的中心的位置从波导面122a的中心线的位置偏离。因此，在各缝隙112 的中央部附近，形成在波导面122a的宽度方向上振动的电场。图11A所示的各缝隙 112的内部的箭头表示在某个瞬间在缝隙112内产生的电场。箭头的长度表示电场的强度。在2个缝隙112的内部形成的电场的合成相当于从缝隙阵列天线300辐射的电磁波的电场。因此，在图11A的例中，能够辐射具有在Y方向上振动的电场成分的极化波。假如设X方向为水平方向，设Y方向为铅直方向，则在图11A的结构中，能够发送或接收铅直方向的极化波。
图11B示出与图11A所示的结构相比、使2个缝隙112更接近的结构的例子。在该例中，沿着波导面122a测量的2个缝隙112的中心间的距离与λg/2一致。因此，在波导面122a中，与2个缝隙112的中央接近的2个位置处的信号波的相位差成为图11A的例中的相位差的一半。其结果是，在某个瞬间，在2个缝隙112的内部产生图11B中箭头所示的电场。这些电场的合成相当于从缝隙阵列天线300辐射的电磁波的电场。因此，在该例中，能够辐射电场在X方向上振动的极化波。设X方向为水平方向，设Y方向为铅直方向，则在图11B的结构中，能够发送或接收水平方向的极化波。
这样，通过调节波导面122a与2个缝隙112的配置关系，能够发送或接收电场在所期望的方向上振动的极化波。
在图11A和图11B所示的例中，各缝隙112的开口的整体与第2导电性表面120a 对置，未与波导面122a和导电性棒112对置。不限于这种结构，也可以是，针对至少1个缝隙112，仅开口的一部分与第2导电性表面120a对置。即，当从导电性表面110a、120a的法线方向观察时，缝隙112可以与波导面122a和导电性棒124中的至少一方重合。
图11C是示出仅各缝隙112的一部分与第2导电性表面120a对置的例子的俯视图。在该结构中，各缝隙112与图11A所示的结构相比，更接近波导面122a的中心线。其结果是，缝隙112的一部分与第2导电性表面120a对置，缝隙112的其他一部分与波导面122a对置。这种缝隙112的配置也能够发送或接收与前面的例子同样的电磁波。
图11D是示出仅各缝隙112的一部分与第2导电性表面120a对置的其他例子的俯视图。在该例中，在俯视时，各缝隙112的长度方向与该缝隙所耦合的波导面122a 延伸的方向交叉。缝隙112的长度方向与波导面122a延伸的方向所成的角度小于45 度。缝隙112在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，具有与导电性表面120a重合的部分、与波导面122a重合的部分、与导电性棒124重合的部分。该情况下，能够发送或接收如下的电磁波，该电磁波相比于波导面122a延伸的方向而在波导面122a的宽度方向上具有较强的电场成分。
如以上那样，在图11A至图11D所示的例中，在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，各缝隙112的长度方向与和该缝隙耦合的波导面122a延伸的方向以小于45度的角度交叉，并且，缝隙112的开口的中心从波导面122a的中心线偏离。通过这种结构，能够发送或接收波导面122a的宽度方向的电场成分大于沿着波导面122a的方向的电场成分的电磁波。
在图11A至图11D所示的例中，缝隙112的形状是I形状，但是，缝隙112例如也可以是图10B至图10E中例示的其他形状。只要至少1个缝隙112满足以下的必要条件(1)～(3)，就能够得到与参照图11A至图11D说明的效果同样的效果。
(1)在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，缝隙112的开口至少在开口的长度方向上的中央部包含开口的宽度方向与波导面122a的宽度方向所成的角小于45度的部分(称作“小角度部”。)。
(2)在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，小角度部的至少一部分在波导面122a的2个缘中的一方的外侧与第2导电性表面120a重合。
(3)在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，小角度部与波导面 122a的2个缘中的该一方交叉并且与2个缘中的另一方不交叉，或者，定位成与2 个缘中的该一方隔开比波导面122a的宽度短的距离。
在图11A至图11D所示的例中，相邻的2个缝隙112的一方位于波导面122a的一方的缘的一侧，另一方位于波导面122a的另一方的缘的一侧。更详细地讲，设2 个缝隙112的一方的开口为第1开口，设另一方的开口为第2开口时，针对第1开口，满足上述的必要条件(1)～(3)，针对第2开口，满足下面的必要条件(1’)～(3’)。
(1’)在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，第2开口至少在第 2开口的长度方向上的中央部包含第2开口的宽度方向与波导面122a的宽度方向所成的角小于45度的第2小角度部。
(2’)在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，第2小角度部的至少一部分在波导面122a的2个缘的另一方的外侧与第2导电性表面120a重合。
(3’)在从第1导电性表面110a的法线方向观察的情况下，第2小角度部与波导面122a的2个缘中的另一方交叉并且与2个缘中的一方不交叉，或者，定位成与 2个缘中的该另一方隔开比波导面122a的宽度短的距离。
通过这样的结构，能够在空间上充裕地配置2个缝隙112。
接着，参照图12A至图12E对缝隙112与波导面122a之间的配置关系的若干例子进行说明。在图12A至图12E中，通过阴影示出缝隙112的开口的小角度部。图 12A至图12E都是从导电性表面110a、120a的法线方向观察到的图，仅示出1个缝隙112和与其接近的波导面122a的部分。为了便于观察，省略了缝隙112和波导面 122a以外的要素的图示。
图12A示出缝隙112为U型、缝隙112的开口的一部分与波导面122a对置的例子。该例中的缝隙112的小角度部112s在从导电性表面110a、120a的法线方向(与波导面122a的法线方向相同)观察的情况下，与波导面122a的2个缘中的一方交叉，并且与另一方的缘不交叉。小角度部112s的一部分与波导面122a对置，其他的一部分与第2导电性表面120a对置。在该例中，在缝隙112的中央部内产生的电场在从波导面122a的宽度方向倾斜了小于45度的角度的方向上振动。
图12B示出缝隙112为U型、缝隙112的开口的整体未与波导面122a对置的例子。该例中的缝隙112的小角度部112s在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，与波导面122a的2个缘均不交叉，与2个缘中的一方相接。小角度部112s 的整体与第2导电性表面120a与对置。小角度部112s的宽度方向与波导面122a的宽度方向一致。因此，在缝隙112的中央部内产生的电场在波导面122a的宽度方向上振动。
图12C示出缝隙112为曲线状缝隙、缝隙112的开口的一部分与波导面122a对置的例子。该例中的缝隙112的小角度部112s在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，与波导面122a的2个缘中的一方交叉，与另一方不交叉。小角度部112s的一部分与波导面122a对置，其他的一部分与第2导电性表面120a对置。在该例中，在缝隙112的中央部附近，感应在与波导面122a的宽度方向接近的方向上振动的电场。
图12D示出缝隙112为Z型缝隙、仅缝隙112的开口的端部与波导面122a对置的例子。在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，小角度部112s在波导面122a的2个缘中的一方的外侧与第2导电性表面120a重合。小角度部112s被定位成与2个缘中的该一方隔开比波导面122a的宽度W短的距离D。这样，在俯视状态下，小角度部112s可以定位成从波导面122a离开。但是，如果离开过远，则在缝隙112内无法形成足够强度的电磁场。因此，在图12D的例中，在俯视状态下，使小角度部112s与波导面122a的较近一方的缘之间的距离D小于波导面122a的宽度W。如果满足这种条件，则能够避免缝隙112内的电磁场的强度变得极小。在本说明书中，小角度部112s与波导面122a的一方的缘之间的距离D意味着，小角度部 112s的区域中的与该缘之间的距离最短的部位与该缘之间的距离。在使用图12D所示的缝隙112的情况下，在小角度部112s的中央部附近，感应在以小于45度的角度与波导面122a的宽度方向交叉的方向上振动的电场。
图12E示出缝隙112为H型缝隙、缝隙112的开口跨波导面122a的2个缘而配置的例子。在从导电性表面110a、120a的法线方向观察的情况下，小角度部112s与波导面122a的2个缘中的一方交叉，与另一方不交叉。但是，缝隙112的开口的小角度部112s以外的部分(2个端部)与波导面122a的2个缘双方交叉。通过这种结构，也能够在缝隙112的中央部产生在波导面122a的宽度方向上振动的电场。
这样，不仅是在波导面122a的正上方配置缝隙112，沿着波导面122a配置缝隙112的形态是多样的。通过沿着波导面122a配置缝隙112，并使缝隙的中央部的宽度方向接近波导面122a的宽度方向，从而能够实现在波导面122a的正上方配置缝隙112 时无法实现的极化波。
接着，说明波导部件122的其他结构例。在以上的例中，波导部件122的上表面 (波导面122a)是平坦的，但是，也可以设置1个以上的凹部或凸部。这样的凹部或凸部对沿着波导面122a传播的电磁波的相位进行调制，使波导路内的波长局部地变化。通过在第1导电部件110的导电性表面110a中的与波导面122a对置的部位设置1个以上的凹部或凸部，并使波导面122a的宽度局部地变化，也能够得到同样的作用。换言之，波导面122a与导电性表面110a之间的间隔，和/或波导面122a的宽度可以沿着波导面122a延伸的方向变化。关于该变化，可以是沿着波导面122a延伸的方向周期性地变化，也可以是非周期地变化。
在以上的例中，波导面122a在与相邻的2个缝隙112耦合的2个位置之间(以下，有时表达为“2个缝隙112之间”。)具有1个转向部122t。转向部122t不限于这样的例子，可以取各种构造。例如，波导面122a可以在相邻的2个缝隙112之间包含多个转向部122t。通过设置多个转向部122t，能够使电磁波的传播方向更大地转弯。此外，转向部122t也可以呈曲线地弯曲。通过使用呈曲线弯曲的转向部122t，能够缓和阻抗的不匹配，能够抑制信号波的反射。
图13A是示出波导部件122具有2个转向部122t的例子的图。在该例中，波导面122a包含与2个缝隙112耦合的2个线状部分，该2个线状部分经由2个转向部 122t而连接。各转向部122t向相同的角度方向弯曲90度。因此，电磁波的传播路径在第1个转向部122t弯曲90度，在第2个转向部122t由弯曲90度，实现合计180 度的转向。2个缝隙112分别沿着平行的2个线状部分配置。因此，能够发送或接收电场在图13A所示的上下方向上振动的极化波。在该例中，转向部122t的数量是2 个，但也可以是3个以上。通过设置多个转向部122t，能够增大整体的转向角度。
图13B示出在转向部122t中，波导部件122以缓和地描绘弧的方式弯曲的例子。该例中的转向部122t具有在较大的范围内呈曲线延伸的构造。波导面122a包含直线状延伸的2个线状部分，该2个线状部分经由曲线形状的转向部122t而连接。2个缝隙112分别沿着该2个线状部分配置。在该例中，该2个线状部分也是平行的，整体上实现180度的转向。通过这样将转向部122t设为曲线状，能够增大整体的转向角度、并且抑制电磁波的反射。
图13C和图13D是示出波导部件122的其他结构例的图。图13C示出波导部件 122的波导面122a不具有直线的部分，整体具有蜿蜒形状的例子。转向部122t具有圆弧状(曲线状)的构造。2个缝隙112以与波导面122a中的曲线状的部分(转向部122t的两端部)对置的方式对置。图13D示出波导面122a具有位于1个直线上的 2个线状部分122c、以及连接这些线状部分122c的曲线状的转向部122t的例子。2 个缝隙112分别与转向部122t的两侧的2个线状部分122c对置。在该例中，在一方的线状部分122c传播的电磁波在转向部122t中例如向左转弯，接着向右缓和地转弯，最后再次向左转弯而到达另一方的线状部分122c。在该例中，可以说在2个缝隙112 之间发生多次转向。因此，可以说在2个缝隙112之间存在多个转向部122t。
在以上的说明中，假定了将多个缝隙112配置成1列的一维的缝隙阵列天线300。但是，本公开不限于这种结构。也可以将一维结构中的多个缝隙112、波导部件122 和多个导电性棒124的组合在与缝隙112的排列方向交叉的方向上排列。由此，还能够构成二维的缝隙阵列天线300。
如以上那样，本公开的实施方式假定非常多样的变型。这些变型例如能够根据以下的(A)～(H)的观点进行分类。在以下的记载中，在没有特别说明的情况下，“2个缝隙”意味着与1个波导部件的波导面耦合的相邻的2个缝隙。
(A)沿着波导面实现的2个缝隙的中心间的距离
·λg的整数倍(在与2个缝隙耦合的位置处为同相位)
·λg的半整数倍(在与2个缝隙耦合的位置处为相反相位)
·其他
(B)在2个缝隙的位置处的电磁波的传播方向的变化(波导面的方向变化)
·发生变化
··以小于180度的角度变化
··以180度变化(反方向)
·不变化
(C)缝隙与波导面之间的耦合的方式(耦合方式)
·缝隙配置在波导面的正上方
··垂直(电场在与波导路的方向相同的方向上振动)
··斜交(电场在与波导路的方向不同的方向上振动)
·沿着波导面配置缝隙(从波导面的中心线偏离)
··平行(电场在与波导路的方向垂直的方向上振动)
··斜交(电场在与波导路的方向垂直的方向不同的方向上振动)
(D)2个缝隙之间的转向部的整体的转向角度
·90度
·180度
·其他
(E)转向部的构造
·1个转向部(弯曲部)
·2个转向部(弯曲部)
·3个以上的转向部(弯曲部)
·曲线形状
(F)缝隙的形状
·直线
·H字
·Z字
·コ字
·其他
(G)每个波导面的缝隙数
·2个
·3个以上
(H)波导面(波导部件)的数量
·1个(一维阵列)
·2个以上(二维阵列)
(I)极化波方向
·水平
·垂直
·倾斜
以下，根据上述的(A)～(H)的观点进一步说明本公开的例示的实施方式。
＜(1)具有2个缝隙的结构(一维阵列)＞
首先，说明具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的结构例。
图14是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表1所示的特征。
【表1】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 斜交
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 角1个
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 垂直
这里，关于极化波方向，设图14中的纵向和横向分别为垂直方向和水平方向。在以后的图中也同样。波导面122a的宽度和导电性棒124的宽度是(1/8)λo。在以后的例中，如果没有特别说明，这些尺寸是相同的。在该例中，能够将2个缝隙112之间的直线距离缩短为0.707λg。
图15是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的其他例子的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表2所示的特征。
【表2】
在该例中，沿着波导面的缝隙间距离被设定为λg/2。因此，2个缝隙112的中心间的直线距离缩短为0.354λg。在该例中，虽然不是等相位供电，但是，能够使用于在2个缝隙112的位置处使相位相差π而进行供电的特殊用途中。
图16是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表3所示的特征。
【表3】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg/4
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 斜交
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 其他
在该例中，沿着波导面的缝隙间距离被设定为λg/4。因此，2个缝隙112的中心间的直线距离被缩短为0.177λg。另外，在图16的例中，使用了圆柱状的导电性棒 124。波导面122a和棒124的宽度是(1/16)λo，比前述的例子窄。在该例中，也不是等相位供电，但是，能够使用于在2个缝隙112的位置处使相位相差π/4而进行供电的特殊用途中。
图17是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表4所示的特征。在该例中，也能够得到与图14同样的特性。
【表4】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 垂直
图18是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表5所示的特征。
【表5】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 60度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 水平
在该例中，转向角度是60度，因此缝隙间隔为0.866λg。与目前为止的例子不同，能够发送或接收水平极化波。
图19是示出具有2个缝隙112的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表6所示的特征。缝隙间隔缩短为0.433λg。
【表6】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg/2
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 60度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 水平
接着，举出波导部件122具有多个转向部122t的例子。
图20是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的例子的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表7所示的特征。
【表7】
A.沿着波导面的缝隙间距离 3/2λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 垂直
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 2个角
F.缝隙的形状 H字
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 水平
图21是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的其他例子的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表8所示的特征。
【表8】
A.沿着波导面的缝隙间距离 3/2λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 垂直
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 2个角
F.缝隙的形状 H字
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 水平
图22是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表9所示的特征。
【表9】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 斜交
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 2个角
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 垂直
图23是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表10所示的特征。
【表10】
图24是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表11所示的特征。
【表11】
A.沿着波导面的缝隙间距离 3/2λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 2个角
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 垂直
图25是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表12所示的特征。
【表12】
图26是示出波导部件122具有多个转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表13所示的特征。
【表13】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 2个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 2个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 垂直
图27是示出波导部件122具有曲线状的转向部122t的缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表14所示的特征。
【表14】
在该例中，转向部122t具有曲线形状，因此与在转向部122t急剧地弯曲的构造相比，能够抑制信号波的反射。
＜(2)具有3个以上的缝隙的结构(一维阵列)＞
接着，说明具有在一个方向上排列的3个以上的缝隙112的缝隙阵列天线300的结构例。
图28是示意地示出具有3个以上的缝隙112的缝隙阵列天线300的结构例的俯视图。该例中的缝隙阵列天线300具有以下的表15所示的特征。
【表15】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 2个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 1个
I.极化波方向 垂直
该缝隙阵列天线300具有在1个方向上排列的4个缝隙112。在波导部件122中，与相邻的任意2个缝隙112耦合的部分以及其之间的构造与图26中的构造相同。不限于图26的构造，还可以使用前述的任意的构造。如该例子那样，在具有3个以上的缝隙112的缝隙阵列天线300中，波导面122a在与相邻的任意2个缝隙112分别耦合的2个位置之间，包含延伸方向发生变化的至少1个转向部。当多个缝隙112包含相邻而依次排列的第1缝隙、第2缝隙和第3缝隙时，位于第1缝隙与第2缝隙之间的转向部的转向方向(例如顺时针)和位于第2缝隙与所述第3缝隙之间的转向部的转向方向(例如逆时针)是相反的。在该例中，沿着波导面测量的相邻的任意2 个缝隙之间的间距是该2个缝隙中的较短一方的缝隙的长度的一半以上。此外，该2 个缝隙的中心间的直线距离小于较短一方的缝隙的长度的4倍。
＜(3)具有2个以上的波导部件的结构(二维阵列)＞
在以上的例中，波导部件122的数量是1个，但是，波导部件122的数量也可以是2个以上。通过设置与多个波导部件122分别耦合的多个缝隙列，能够实现二维地排列天线元件而成的缝隙阵列天线300。
图29是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表16】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg/2
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着
D.转向部的转向角度 60度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 水平
该例中的缝隙阵列天线300具有2个波导部件122。2个波导部件122具有相同的构造。4个缝隙112与各波导部件122的波导面122a耦合。在4个缝隙112中的相邻的任意2个缝隙112之间，波导面122a具有至少1个转向部112t。缝隙阵列天线300也可以具有3个以上的波导部件122。与1个波导面122a耦合的缝隙112不限于4个，至少是2个即可。图29中未示出，但是，在排列多个波导部件122的区域的外侧配置有人工磁导体。人工磁导体还可以配置在多个波导部件122中的相邻的至少2个波导部件122之间。在即使如多个缝隙112以相同的相位被激励的情况那样，在波导路间发生电磁波的混合也没有问题的情况下，可以省略多个波导部件122之间的人工磁导体。在本公开中，在排列多个波导部件122的区域的两侧配置有人工磁导体的情况下，解释为人工磁导体位于多个波导部件122各自的两侧。
在图29的例中，线段(第1线段)S1与线段(第2线段)S2平行，其中，该线段(第1线段)S1连接与1个波导面122a(第1波导面)耦合的相邻的2个缝隙112 的中心，该线段(第2线段)S2连接与其他的波导面122a(第2波导面)耦合的相邻的2个其他缝隙112的中心。这里“平行”不限于严格地平行的情况，只要两者所成的角度为15度以下，就认为是平行。在该例中，通过使第1线段S1在与第1线段 S1延伸的方向垂直的方向上偏离规定距离，能够使第1线段S1的至少一部分与第2 线段S2重合。在这种例中，在位于第1线段S1的两端的2个缝隙112之间设置的至少1个转向部122t1的转向方向(图29的例中为逆时针)与在位于第2线段S2的两端的2个其他缝隙112之间配置的至少1个转向部122t2的转向的方向相同。连接位于第1线段S1的两端的2个缝隙112各自的中心和位于第2线段S2的两端的2个其他缝隙112各自的中心的线描绘凸四角形。在图29的例中，这4个缝隙112各自的中心形成将线段S1、S2作为对置的2个边的平行四边形。
接着，说明二维地排列多个缝隙112的缝隙阵列天线300的其他例子。
图30是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的其他例子的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表17】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 斜交
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 垂直
图31是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表18】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 垂直
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 垂直
图32是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表19】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg/2
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 斜交
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 Z字
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 水平
如该例那样，作为水平极化波(横极化波)用天线，在波导部件122上将2个缝隙112分开波长λg的一半(λg/2)来配置的情况下，难以配置I形状的缝隙112。因此，在该例中，使用了缝隙112的前端弯曲的Z形状的缝隙112。
图33是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表20】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg/2
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 垂直
D.转向部的转向角度 90度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 Z字
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 水平
图34是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表21】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 不变
C.缝隙的耦合方式 垂直
D.转向部的转向角度 大约165度
E.转向部的形状 曲线
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 垂直
另外，关于转向部的转向角度(大约165度)，示出除了图34所示的转向部122t 的两端部以外的曲线状的部分的合计的转向角度。
图35示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表22】
A.沿着波导面的缝隙间距离 λg
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 沿着(倾斜)
D.转向部的转向角度 60度
E.转向部的形状 1个角
F.缝隙的形状 U字
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 水平
图36是示意地示出具有多个波导部件122的缝隙缝隙阵列天线300的又一例的俯视图。该缝隙阵列天线300具有以下的特征。
【表23】
A.沿着波导面的缝隙间距离 <λr
B.波导面的方向变化 发生变化
C.缝隙的耦合方式 斜交
D.转向部的转向角度 180度
E.转向部的形状 曲线
F.缝隙的形状 直线
G.缝隙数/波导面 4个
H.波导面的数量 2个
I.极化波方向 垂直
在该例中，在各波导部件122的波导面122a设有多个凹部122d。多个凹部122d 带来与缩短波导路内的电磁波的波长同样的效果。设假定不存在这种凹部122d时(波导面122a平坦时)的波长为λr，相邻的2个缝隙的中心间的直线距离被设定为λr/2。在该例中，沿着波导面122a的2个缝隙112的中心间的距离是直径λr/2的半圆的周长，因此是0.79λr左右。通过设置多个凹部122d，能够使相邻的2个缝隙122的沿着波导面122a的距离小于λr。
＜(4)具有喇叭的结构＞
图37A是示出缝隙阵列天线300中的第1导电部件110的其他结构例的立体图。图37B是从Z方向观察图37A所示的构造的俯视图。该例中的第1导电部件110在 Y方向上排列的多个缝隙112的外侧具有喇叭114。该例中的喇叭114是通过向第1 导电部件110的正面侧(+Z侧)突出并在Y方向上延伸的多个三棱柱状的导电性的构造物而实现的。通过设置喇叭114，能够提高指向性和阻抗的整合性，增益得到提高。在图37A和图37B所示的例中，能够从各缝隙112辐射电场在X方向上振动的极化波。
图37C是示出具有喇叭114的第1导电部件110的其他结构例的俯视图。在该例中，喇叭114是通过向第1导电部件110的正面侧突出并在X方向上延伸的多个三棱柱状的导电性的构造物而实现的。在该例中，能够从各缝隙112辐射电场在Y方向上振动的极化波。
接着，说明具有这种喇叭114的缝隙阵列天线300(也称作阵列天线装置300。) 的更具体的结构例。
图38A是从Z方向观察阵列天线装置300的俯视图。图38B是图38A的C-C线截面图。在图示的阵列天线装置300中，层叠有第1波导路装置100a和第2波导路装置100b，其中，该第1波导路装置100a具有与缝隙112直接耦合的波导部件122U，该第2波导路装置100b具有与第1波导路装置100a的波导部件122U耦合的其他波导部件122L。第2波导路装置100b的波导部件122L和导电性棒124L配置在第3 导电部件140上。第2波导路装置100b基本上具有与第1波导路装置100a的结构同样的结构。
如图38A所示，导电部件110具有在第1方向(Y方向)和与第1方向垂直的第2方向(X方向)上排列的多个缝隙112。多个波导部件122U的波导面122a曲折地沿着Y方向延伸。各波导部件122U的波导面122a与由Y方向上排列的4个缝隙 112构成的缝隙列对置(耦合)。在该例中，导电部件110具有16个缝隙112，但是，缝隙112的数量不限于该例。此外，各缝隙112的形状和位置不限于该例。相邻的2 个波导面122a的中心间的距离例如被设定为比波长λo短，更优选的是，被设定为比波长λo/2短。
图38C是示出第1波导路装置100a中的波导部件122U的平面布局的图。图38D 是示出第2波导路装置100b中的波导部件122L的平面布局的图。由这些图可知，第 1波导路装置100a中的波导部件122U曲折地整体上沿着Y方向延伸。各波导部件 122U具有3个转向部122t。各缝隙112在波导面122a中与2个转向部122t之间的直线状的部分对置。另一方面，第2波导路装置100b中的波导部件122L具有多个分支部和多个弯曲部。第2波导路装置100b中的“第2导电部件120”与“第3导电部件140”的组合相当于第1波导路装置100a中的“第1导电部件110”与“第2导电部件120”的组合。
第1波导路装置100a中的波导部件122U通过第2导电部件120所具有的端口 (开口部)145U而与第2波导路装置100b中的波导部件122L耦合的。换言之，在第2波导路装置100b的波导部件122L中传播来的电磁波能够通过端口145U而到达第1波导路装置100a的波导部件122U，并在第1波导路装置100a的波导部件122U 中传播。此时，各缝隙112作为能够向空间辐射在波导路中传播来的电磁波的天线元件(辐射元件)而发挥功能。相反，当在空间传播来的电磁波入射到缝隙112时，其电磁波与位于缝隙112的正下方的第1波导路装置100a的波导部件122U耦合，在第1波导路装置100a的波导部件122U中传播。在第1波导路装置100a的波导部件 122U中传播来的电磁波还能够通过端口145U而到达第2波导路装置100b的波导部件122L，在第2波导路装置100b的波导部件122L中传播。第2波导路装置100b的波导部件122L可经由第3导电部件140的端口145L而与位于外部的波导路装置或高频电路(电子电路)耦合。在图38D中，作为一例，示出与端口145L连接的电子电路310。电子电路310不限于特定的位置，可以配置在任意的位置。电子电路310 例如可以配置在第3导电部件140的背面侧(图38B中的下侧)的电路基板。这样的电子电路是微波集成电路，例如可以是生成或接收毫米波的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit：单片微波集成电路)。
能够将图38A所示的第1导电部件110称作“辐射层”。此外，可以将图38C所示的第2导电部件120、波导部件122U和导电性棒124U的整体称作“激励层”，将图38D所示的第3导电部件140、波导部件122L和导电性棒124L的整体称作“分配层”。此外，也可以将“激励层”和“分配层”总称为“供电层”。“辐射层”、“激励层”和“分配层”分别可以通过对一片金属板进行加工而量产。辐射层、激励层、分配层和分配层的背面侧所设置的电子电路可以被制造成被模块化的1个产品。
在该例中的阵列天线装置中，由图38B可知，板状的辐射层、激励层和分配层被层叠。因此，整体实现了平且低姿态(low profile)的平板天线。例如，能够将具有图38B所示的截面结构的层叠构造体的高度(厚度)设为10mm以下。
根据图38D所示的波导部件122L，从第3导电部件140的端口145L到第2导电部件120的各端口145U(参照图38C)为止的沿着波导路的距离全部相等。因此，从第3导电部件140的端口145L输入到波导部件122L的信号波以相同相位分别到达在第2波导部件122U的Y方向上的中央处配置的4个端口145U。其结果是，在第2导电部件120上配置的4个波导部件122U能够以同相位被激励。
另外，根据用途不同，不需要作为天线元件而发挥功能的全部的缝隙112以同相位辐射电磁波。从图38D所示的第3导电部件140的端口145L到第2导电部件120 的多个端口145U(参照图38C)为止的沿着波导路的距离也可以各自不同。激励层和分配层(供电层所包含的各层)中的波导部件122的网络图案是任意的，不限于图示的形态。
电子电路310经由图38C和图38D所示的端口145U、145L而与各波导部件122U 上的波导路连接。从电子电路310输出的信号波在分配层进行分支后，在多个波导部件122U上传播，到达多个缝隙112。为了使在X方向上相邻的2个缝隙112的位置处的信号波的相位相同，例如可以设计成使得从电子电路310到X方向上相邻的2 个缝隙112为止的波导路的长度的合计实质相等。
根据以上的结构，缝隙阵列天线300能够使用多个缝隙112发送或接收电磁波。在本实施方式中，在各波导部件的波导面中，在与相邻的2个缝隙对置的2个位置之间，具有至少1个转向部。因此，能够相比于以往而缩短相邻的2个缝隙的间隔。图 38A至38D所示的结构仅是一例，还可以组合已经说明的各种实施方式的构造来构成同样的缝隙阵列天线300。
＜(5)第2导电部件具有多个缝隙的例子＞
接着，说明并非第1导电部件110而是第2导电部件120具有多个缝隙112的结构例。
图39是示出具有具备多个缝隙112的第2导电部件120的缝隙阵列天线300的结构例的立体图。第2导电部件120具有2列的缝隙阵列，在各列中包含4个缝隙 112。在第2导电部件120上配置有2个波导部件122、以及其周围的大量导电性棒 124。多个缝隙112各自将波导部件122分断。波导部件122的被分断处的对置的一对端面与缝隙112的内壁面连接。
在该例中，第2导电部件120中的多个缝隙112向外部空间开放。各缝隙112作为天线元件发挥功能。从发送机输出并在第1导电部件110与波导部件122之间的波导路传播的信号波从各缝隙112辐射。相反，从多个缝隙112入射的信号波在该波导路传播而被接收机接收。另外，作为缝隙112向外部空间开放的结构，能够采用各种方式。例如，可以是，缝隙在喇叭的底部开口，缝隙通过喇叭而向外部空间开放。在这种结构中，图39所示的第2导电部件120的图中下侧的导电性表面具有规定喇叭的形状。或者，也可以是缝隙112先在谐振器开口，该谐振器向外部空间开放。这些也是缝隙向外部空间开放的方式的例子。
波导部件122的数量、缝隙112的数量和各缝隙112的朝向不限于图39所示的例子。前述的各种变形例也能够应用于第2导电部件120具有多个缝隙112的结构。
在前述的实施方式中的缝隙阵列天线300中，在板形状的第2导电部件120中设有多个波导部件122和人工磁导体(多个导电性棒124)，并设有覆盖它们的板形状的第1导电部件110。不限于这种结构，例如，也可以组合(例如接合)多个缝隙阵列天线而构成具有与本实施方式同样的功能的天线装置。该情况下的各缝隙阵列天线具有与前述任意实施方式中的具有1列缝隙的缝隙阵列天线同等的构造。即，各缝隙天线具有第1导电部件、第2导电部件、第1导电部件与第2导电部件之间的波导部件、波导部件的两侧的人工磁导体。多个缝隙天线中的多个波导部件被配置成相邻地排列。各缝隙天线中的第1导电部件和第2导电部件分别可以是1个板形状的导电部件的一部分。
＜(6)缝隙与转向部耦合的例子＞
在以上的各例中，各缝隙112与波导部件122中直线延伸的部位耦合。但是，本公开的缝隙阵列天线不限于这样的构造。缝隙阵列天线可以具有与波导部件122的转向部122t耦合的至少1个缝隙112。
图40A是示出多个缝隙112分别与波导部件122的转向部122t耦合的例子的俯视图。图40A所示的缝隙阵列天线具有沿着Y方向曲折地延伸的2个波导部件122。第1导电部件具有排列成2列的8个缝隙112。沿着Y方向排列的4个缝隙112与1 个波导部件122耦合。各缝隙112在从Z方向观察时位于与波导部件122的转向部 122t重合的位置。各缝隙112的中央部与转向部122t的一部分对置。各缝隙112具有沿着Y方向延伸的I形状。各缝隙112也可以是具有与转向部122t中的波导面的缘所成的角度较小的小角度部的其他形状。波导部件122的波导面在分别与Y方向上相邻的2个缝隙112耦合的2个位置之间具有1个转向部122t。沿着波导部件122 的波导面测量的相邻的2个缝隙112的中心间的距离是λr左右。相邻的2个缝隙112 的中心间的直线距离在X方向、Y方向上例如均是0.707λr。图40A所示的缝隙阵列天线能够发送或接收具有X方向的电场成分的电波。
图40B是示出多个缝隙112分别与波导部件122的转向部122t耦合的其他例子的俯视图。该缝隙阵列天线具有对图40A所示的结构进一步追加了6个缝隙112的结构。追加的6个缝隙112分别与转向部122t耦合。在图40B的例中，波导部件122 的波导面在与相邻的2个缝隙112分别耦合的2个位置之间不具有转向部122t。沿着波导部件122的波导面测量的相邻的2个缝隙112的中心间的距离是λr/2左右。沿着波导部件122传播的信号波的相位在相邻的2个缝隙112的位置处相差π。相邻的 2个缝隙112中的一方位于波导面的缘的一方侧，另一方的缝隙位于波导面的缘的另一方侧。因此，在沿着波导部件122传播的信号波的相位在相邻的2个缝隙112的位置处相等的情况下，2个缝隙112辐射的电波的相位相差π。在该例中，由于信号波的相位相差π，因此，2个缝隙112发送、接收的电磁波的相位一致。缝隙112的配置密度是图40A的例中的配置密度的2倍。图41B所示的缝隙阵列天线能够发送或接收具有X方向的电场成分的电波。
图40C是示出多个缝隙112分别与波导部件122的转向部122t耦合的又一例的俯视图。在该缝隙阵列天线中，各缝隙112延伸的方向与X方向一致。各波导部件 122与Y方向上排列的4个缝隙112耦合。各缝隙112在转向部112t中与波导面交叉。波导部件122的波导面在与相邻的2个缝隙112分别耦合的2个位置之间具有转向部122t。相邻的2个缝隙112的中心间的直线距离在X方向、Y方向上例如均为0.707λr。图40C所示的缝隙阵列天线能够发送、接收具有Y方向的电场成分的电波。
如图40A至40C所示的例子那样，波导部件122的波导面可以包含与2个缝隙112分别耦合的至少2个转向部122t。
另外，在本说明书中，尊重作为本发明者之一的桐野的论文(非专利文献1)和在同时期发表了相关联的内容的研究的Kildal等人的论文的记载，使用“人工磁导体”这样的用语来记载了本公开的技术。但是，本发明者们的研究结果是，在本公开的发明中，不是必须具有以往定义中的“人工磁导体”，这是显而易见的。即，认为人工磁导体必须是周期构造，但是，为了实施本公开的发明，并不是必须具有周期构造。
在本公开中，人工磁导体由导电性棒的列而实现。因此，认为必须在波导部件的单侧至少具有沿着波导部件(脊)排列的导电性棒的2个列，以阻止在从波导面远离的方向上漏出的电磁波。这是因为，如果没有最低限度的2个列，则不存在导电性棒列的配置“周期”。但是，根据本发明者的研究，即使在平行延伸的2个波导部件之间仅配置有1列导电性棒的情况下，也能够将从一方的波导部件向另一方的波导部件漏出的信号的强度抑制到-10dB以下。这在很多用途中都是实用上足够的值。在仅具有不完整的周期构造的状态能够达成这样的足够级别的分离的理由目前还不明确。但是，考虑到该事实，在本公开中，对“人工磁导体”的概念进行扩展，“人工磁导体”的用语为了方便也包含仅配置有1列导电性棒的构造。
＜其他变形例＞
接着，说明具有波导部件122、导电部件110、120和多个导电性棒124的波导路构造的变形例。以下的变形例也可以应用于前述的各实施方式中任意部位的WRG 构造。
图41A是示出仅波导部件122的上表面即波导面122a具有导电性，波导部件122 的波导面122a以外的部分不具有导电性的构造的例子的截面图。导电部件110和导电部件120也同样，仅波导部件122所位于的一侧的表面(导电性表面110a、120a) 具有导电性，其他的部分不具有导电性。这样，波导部件122、导电部件110、120 各自可以整体不具有导电性。
图41B是示出波导部件122未形成在导电部件120上的变形例的图。在该例中，波导部件122被固定在对导电部件110和导电部件进行支承的支承部件(例如，框体的内壁等)上。在波导部件122与导电部件120之间存在间隙。这样，波导部件122 可以不与导电部件120连接。
图41C是示出导电部件120、波导部件122和多个导电性棒124分别在电介质的表面涂布了金属等导电性材料的构造的例子的图。导电部件120、波导部件122和多个导电性棒124相互通过导电体来连接。另一方面，导电部件110由金属等导电性材料构成。
图41D和图41E是示出在导电部件110、120、波导部件122和导电性棒124各自的最表面具有电介质的层110c、120c的构造的例子的图。图41D示出作为导体的金属制的导电部件的表面被电介质的层覆盖的构造的例子。图41E示出导电部件120 具有通过金属等导体覆盖树脂等电介质制的部件的表面并通过电介质的层覆盖该金属的层的构造的例子。覆盖金属表面的电介质的层可以是树脂等的涂膜，也可以是该金属氧化而生成的钝态皮膜等氧化皮膜。
最表面的电介质层增大通过WRG波导路而传播的电磁波的损失。但是，能够防止具有导电性的导电性表面110a、120a受到腐蚀。此外，即使如下的导线被配置在可能与导电性棒124接触的场所，也能够防止短路，其中，该导线被施加了直流电压、或者频率低至根据WRG波导路而不被传播的程度的交流电压。
图41F是示出波导部件122的高度小于导电性棒124的高度、导电部件110的导电性表面110a中的与波导面122a对置的部分向波导部件122的一侧突出的例子的图。即使是这样的构造，只要满足图4所示的尺寸的范围，就能够与前述的实施方式同样地动作。
图41G是示出在图41F的构造中，导电性表面110a中的与导电性棒124对置的部分向导电性棒124的一侧突出的例子的图。即使是这样的构造，如果满足图4所示的尺寸的范围，则就能够与前述的实施方式同样地动作。另外，代替导电性表面110a 的一部分突出的构造，也可以是一部分凹下的构造。
图41H是示出导电部件110的导电性表面110a具有曲面形状的例子的图。图41I 是示出导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例子的图。如这些例子那样，导电性表面110a、120a不限于平面形状，也可以具有曲面形状。
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线或天线装置例如适合用于车辆、船舶、航空机、机器人等移动体上搭载的雷达装置(以下，简称为“雷达”。)或雷达系统。雷达具有上述任意实施方式中的缝隙阵列天线以及与该缝隙阵列天线连接的微波集成电路。雷达系统具有该雷达装置、以及与该雷达装置的微波集成电路连接的信号处理电路。本公开的实施方式的天线阵列具有可小型化的WRG构造，因此，与现有的使用中空波导管的结构相比，能够显著减小天线元件所排列的面的面积。因此，能够容易地将搭载了该天线装置的雷达系统例如搭载于车辆的后视镜的镜面的相反侧的面这样的狭小的场所、或UAV(UnmannedAerial Vehicle，所谓无人机)这样的小型移动体。另外，雷达系统不限于搭载于车辆的形态的例子，例如可以固定在道路或建筑物上而进行使用。
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线还能够利用于无线通信系统。这样的无线通信系统具有上述任意实施方式中的缝隙阵列天线、以及通信电路(发送电路或接收电路)。后面详细叙述对无线通信系统的应用例。
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线还能够作为室内测位系统(IPS：IndoorPositioning System)的天线来使用。在室内测位系统中，能够确定位于建筑物内的人或无人运输车(AGV：Automated Guided Vehicle)等移动体的位置。阵列天线还能够用于电波发信机(信标发射机)，该电波发信机用于向来到店铺或施设的人所具有的信息终端(智能手机等)提供信息的系统。在这样的系统中，信标发射机例如以数秒 1次的频率发出重合了ID等信息的电磁波。当信息终端接收到该电磁波时，信息终端经由通信回线向远程的服务器计算机发送所接收到的信息。服务器计算机根据从信息终端得到的信息来确定该信息终端的位置，将与该位置对应的信息(例如，商品引导或优惠劵)提供给该信息终端。
＜应用例1：车载雷达系统＞
接着，作为利用上述的缝隙阵列天线的应用例，说明具有缝隙阵列天线的车载雷达系统的一例。车载雷达系统中利用的发送波例如具有76千兆赫(GHz)频带的频率，其自由空间中的波长λo约为4mm。
在汽车的防碰撞系统和自动驾驶等安全技术中，对在本车辆前方行驶的1个或多个车辆(物标)的识别是不可欠缺的。作为车辆的识别方法，以往，开发了使用雷达系统来估计到来波的方向的技术。
图42示出本车辆500、正在与本车辆500相同的车道上行驶的先行车辆502。本车辆500具有具备上述任意实施方式中的缝隙阵列天线的车载雷达系统。当本车辆 500的车载雷达系统辐射高频的发送信号时，该发送信号到达先行车辆502并在先行车辆502反射，其一部分再次返回本车辆500。车载雷达系统接收该信号，计算先行车辆502的位置、到先行车辆502的距离、速度等。
图43示出本车辆500的车载雷达系统510。车载雷达系统510配置在车内。更具体而言，车载雷达系统510配置在与后视镜的镜面相反的一侧的面上。车载雷达系统510从车内朝向车辆500的行进方向辐射高频的发送信号，接收从行进方向到来的信号。
本应用例的车载雷达系统510具有本公开的实施方式中的缝隙阵列天线。缝隙阵列天线可以具有彼此平行的多个波导部件。配置成使得多个波导部件各自延伸的方向与铅直方向一致，并且多个波导部件的排列方向与水平方向一致。因此，能够进一步缩小从正面观察多个缝隙时的横向和纵向的尺寸。
包含上述的阵列天线的天线装置的尺寸的一例是横×纵×纵深为60×30×10mm。作为76GHz频带的毫米波雷达系统的尺寸，被理解为是非常小型的。
另外，现有大多数车载雷达系统被设置在车外例如前鼻翼(front nose)的前端部。其理由是，车载雷达系统的尺寸比较大，难以如本公开那样设置在车内。本应用例中的车载雷达系统510如前所述能够设置在车内，但是也可以搭载于前鼻翼的前端。在前鼻翼中，由于能够减小车载雷达系统所占的区域，因此容易配置其他部件。
根据本应用例，由于能够缩小发送天线中所使用的多个波导部件(脊)的间隔，因此，还能够缩小与相邻的多个波导部件对置地设置的多个缝隙的间隔。由此，能够抑制栅瓣的影响。例如，使在横向上相邻的2个缝隙的中心间隔小于发送波的自由空间波长λo(大约小于4mm)的情况下，不会在前方发生栅瓣。由此，能够抑制栅瓣的影响。另外，当天线元件的排列间隔大于电磁波的波长的一半时出现栅瓣。但是，如果排列间隔小于波长，则不会在前方出现栅瓣。因此，在不进行对从构成阵列天线的各天线元件辐射的电波赋予相位差的波束转向的情况下，如果天线元件的配置间隔小于波长，则栅瓣实质上不会影响。通过调整发送天线的阵列因子，能够调整发送天线的指向性。也可以设置相位器，以能够单独对在多个波导部件上传送的电磁波的相位进行调整。该情况下，为了避免栅瓣的影响，即使在使天线元件的配置间隔小于发送波的自由空间波长λo的情况下，如果增加相位的偏移量，则也会出现栅瓣。但是，在使天线元件的配置间隔缩短至小于发送波的自由空间波长λo的一半的情况下，与相位的偏移量无关地，不会出现栅瓣。通过设置相位器，能够将发送天线的指向性变更为任意的方向。相位器的结构是公知的，因此省略其结构的说明。
本应用例中的接收天线能够降低由于栅瓣引起的反射波的接收，因此能够提高以下说明的处理的精度。以下，对接收处理的一例进行说明。
图44A示出车载雷达系统510的阵列天线AA与多个到来波k(k：1～K的整数；以下相同。K为存在于不同的方位的物标的数量。)之间的关系。阵列天线AA具有呈直线状排列的M个天线元件。理论上，天线可以用于发送和接收双方，因此，阵列天线AA可以包含发送天线和接收天线的双方。以下，说明对接收天线接收到的到来波进行处理的方法的例子。
阵列天线AA接收从各种角度同时入射的多个到来波。在多个到来波中包含从相同的车载雷达系统510的发送天线辐射并被物标反射的到来波。进而，在多个到来波中还包含从其他车辆辐射的直接或间接的到来波。
到来波的入射角度(即表示到来方向的角度)表示以阵列天线AA的宽边B为基准的角度。到来波的入射角度表示相对于与天线元件群排列的直线方向垂直的方向的角度。
现在，关注第k个到来波。“第k个到来波”意味着，从存在于不同方位的K个物标向阵列天线入射K个到来波时的、通过入射角θk而识别的到来波。
图44B示出接收第k个到来波的阵列天线AA。阵列天线AA接收到的信号作为具有M个要素的“矢量”，能够如数学式1那样表现。
(数学式1)
S＝[s1，s2，…，sM]T
这里，sm(m：1～M的整数；以下相同。)是第m个天线元件接收到的信号的值。上标T意味着转置。S是列矢量。列矢量S是通过由阵列天线的结构决定的方向矢量 (称作转向矢量或模式矢量。)与表示物标(也称作波源或信号源。)的信号的复矢量这两者之积而给出的。当波源的个数是K时，从各波源来到各个天线元件的信号的波线性地重合。此时，sm能够如数学式2那样表达。
【数学式2】
数学式2中的ak、θk和φk分别是第k个到来波的振幅、到来波的入射角度和初始相位。λ表示到来波的波长，j是虚数单位。
根据数学式2可知，sm表达为由实部(Re)和虚部(Im)构成的复数。
如果考虑噪声(内部噪声或热噪声)而进一步一般化，则阵列接收信号X能够如数学式3那样表现。
(数学式3)
X＝S+N
N是噪声的矢量表达。
信号处理电路使用数学式3所示的阵列接收信号X求出到来波的自相关矩阵Rxx(数学式4)，进而求出自相关矩阵Rxx的各固有值。
【数学式4】
这里，上标的H表示复共轭转置(厄米共轭)。
所求出的多个固有值中的、具有由热噪声决定的规定值以上的值的固有值(信号空间固有值)的个数对应于到来波的个数。而且，通过计算反射波的到来方向的似然度最大(成为最大似然度)的角度，能够确定物标的数量和各物标存在的角度。该处理作为最大似然估计法是公知的。
接着，参照图45。图45是示出本公开的车辆行驶控制装置600的基本结构的一例的框图。图45所示的车辆行驶控制装置600具有车辆上安装的雷达系统510和与雷达系统510连接的行驶辅助电子控制装置520。雷达系统510具有阵列天线AA、雷达信号处理装置530。
阵列天线AA具有多个天线元件，多个天线元件分别响应1个或多个到来波而输出接收信号。如上所述，阵列天线AA还能够辐射高频的毫米波。
在雷达系统510中，阵列天线AA需要安装于车辆。然而，雷达信号处理装置 530的至少一部分的功能也可以通过在车辆行驶控制装置600的外部(例如本车辆的外)设置的计算机550和数据库552来实现。该情况下，雷达信号处理装置530中的位于车辆内的部分能够始终或随时与车辆的外部设置的计算机550和数据库552连接，以能够进行信号或数据的双向通信。通信是经由车辆所具有的通信设备540和一般的通信网络而进行的。
数据库552可以存储有规定各种信号处理算法的程序。雷达系统510的动作所需要的数据和程序的内容可以经由通信设备540而从外部进行更新。这样，雷达系统 510的至少一部分的功能可以通过云计算的技术而在本车辆的外部(包括其他车辆的内部)实现。因此，本公开中的“车载”的雷达系统不需要将全部结构要素搭载于车辆。但是，在本申请中，为了简单，如果没有特别说明，对本公开的全部结构要素搭载于1台车辆(本车辆)的形态进行说明。
雷达信号处理装置530具有信号处理电路560。该信号处理电路560从阵列天线 AA直接或间接地接收接收信号，将接收信号或根据接收信号生成的二次信号输入到到来波估计单元AU。根据接收信号生成二次信号的电路(未图示)的一部分或全部不需要设置于信号处理电路560的内部。这种电路(预处理电路)的一部分或全部可以设于阵列天线AA与雷达信号处理装置530之间。
信号处理电路560构成为使用接收信号或二次信号进行运算，输出表示到来波的个数的信号。这里，“表示到来波的个数的信号”可以说是表示在本车辆的前方行驶的1个或多个先行车辆的数量的信号。
该信号处理电路560可以构成为执行由公知的雷达信号处理装置执行的各种信号处理。例如，信号处理电路560可以构成为执行MUSIC法、ESPRIT法和SAGE 法等“超分辨率算法”(超分辨率法)，或分辨率相对较低的其他的到来方向估计算法。
图45所示的到来波估计单元AU通过任意的到来方向估计算法来估计表示到来波的方位的角度，输出表示估计结果的信号。信号处理电路560通过由到来波估计单元AU执行的公知的算法，估计到作为到来波的波源的物标的距离、物标的相对速度、物标的方位，输出表示估计结果的信号。
本公开中的“信号处理电路”的用语不限于单一的电路，还包含概念性地将多个电路的组合捕捉为1个功能部件的方式。信号处理电路560可以通过1个或多个系统片状(SoC)来实现。例如，信号处理电路560的一部分或全部可以是作为可编程逻辑设备(PLD)的FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)。该情况下，信号处理电路560包含多个运算元件(例如通用逻辑和乘法器)和多个存储器元件(例如查找表或存储块)。或者，信号处理电路560也可以是通用处理器和主存储器装置的集合。信号处理电路560也可以是包含处理器核心和存储器的电路。它们可以作为信号处理电路560发挥功能。
行驶辅助电子控制装置520构成为根据从雷达信号处理装置530输出的各种信号来进行车辆的行驶辅助。行驶辅助电子控制装置520对各种电子控制单元进行指示，以发挥规定的功能。规定的功能例如包含：当到先行车辆为止的距离(车间距离)小于超过预先设定的值时发出报警而催促驾驶员进行制动操作的功能；控制致动器的功能；以及控制加速的功能。例如，当进行本车辆的自适应巡航控制的动作模式时，行驶辅助电子控制装置520向各种电子控制单元(未图示)和致动器发送规定的信号，将从本车辆到先行车辆的距离维持在预先设定的值，或将本车辆的行驶速度维持在预先设定的值。
在基于MUSIC法的情况下，信号处理电路560求出自相关矩阵的各固有值，输出表示其中的比由热噪声决定的规定值(热噪声电力)大的固有值(信号空间固有值) 的个数的信号，作为表示到来波的个数的信号。
接着，参照图46。图46是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例子的框图。图46的车辆行驶控制装置600中的雷达系统510具有：阵列天线AA，其包含接收专用的阵列天线(也称作接收天线。)Rx和发送专用的阵列天线(也称作发送天线。) Tx；以及物体检测装置570。
发送天线Tx和接收天线Rx中的至少一方可以具有上述的波导路构造。发送天线Tx例如辐射作为毫米波的发送波。接收专用的接收天线Rx响应于1个或多个到来波(例如毫米波)而输出接收信号。
发送接收电路580将发送波用的发送信号发送到发送天线Tx，此外，基于由接收天线Rx接收到的接收波进行接收信号的“预处理”。预处理的一部分或全部可以由雷达信号处理装置530的信号处理电路560执行。发送接收电路580进行的预处理的典型的例子可以包含：根据接收信号生成差拍信号；以及将模拟形式的接收信号转换为数字形式的接收信号。
在本说明书中，将具有发送天线、接收天线、发送接收电路、以及使电磁波在发送天线和接收天线与发送接收电路之间传播的波导路装置的装置称作“雷达装置”。此外，将除了具有雷达装置，还具有物体检测装置等的信号处理装置(包含信号处理电路)的装置称作“雷达系统”。
另外，本公开的雷达系统不限于搭载于车辆的形态的例子，也可以固定于道路或建筑物而进行使用。
接着，说明车辆行驶控制装置600的更具体的结构的例子。
图47是示出车辆行驶控制装置600的更具体的结构的例子的框图。图47所示的车辆行驶控制装置600具有雷达系统510和车载摄像头系统700。雷达系统510具有阵列天线AA、与阵列天线AA连接的发送接收电路580、信号处理电路560。
车载摄像头系统700具有搭载于车辆的车载摄像头710、以及对由车载摄像头710取得的图像或影像进行处理的图像处理电路720。
本应用例中的车辆行驶控制装置600具有：与阵列天线AA和车载摄像头710连接的物体检测装置570；与物体检测装置570连接的行驶辅助电子控制装置520。该物体检测装置570除了包含前述的雷达信号处理装置530(包含信号处理电路560) 以外，还包含发送接收电路580和图像处理电路720。物体检测装置570不仅能够利用由雷达系统510得到的信息，还能够利用由图像处理电路720得到的信息，来检测道路上或道路附近的物标。例如当本车辆正在同一方向的2个以上的车道中的任意车道进行行驶时，通过图像处理电路720判别本车辆正在行驶的车道是哪个车道，将该判别的结果提供给信号处理电路560。信号处理电路560当通过规定的到来方向估计算法(例如MUSIC法)识别先行车辆的数量和方位时，通过参照来自图像处理电路 720的信息，可以针对先行车辆的配置提供可靠度更高的信息。
另外，车载摄像头系统700是确定本车辆正在行驶的车道是哪个车道的手段的一例。可以利用其他的手段来确定本车辆的车道位置。例如，可以利用超宽带无线 (UWB：Ultra Wide Band)来确定本车辆正在多个车道中的哪个车道行驶。超宽带无线可以作为位置测定和/或雷达而利用是众所周知的。如果利用超宽带无线，则雷达的距离分辨率提高，因此，即使在前方存在大量车辆的情况下，也能够根据距离的差来区分各个物标。因此，能够高精度地确定与路崖的护栏、或中央分离带之间的距离。各车道的宽度是由各国的法律等预先决定的。能够利用这些信息来确定本车辆当前正在行驶的车道的位置。另外，超宽带无线是一例。可以利用其他的无线的电波。此外，可以将光雷达(LIDAR：Light Detectionand Ranging)与雷达组合使用。LIDAR有时被称作激光雷达。
阵列天线AA可以是一般的车载用毫米波阵列天线。本应用例中的发送天线Tx 将毫米波作为发送波向车辆的前方辐射。发送波的一部分典型地被作为先行车辆的物标反射。由此，产生将物标作为波源的反射波。反射波的一部分作为到来波而到达阵列天线(接收天线)AA。构成阵列天线AA的多个天线元件分别响应于1个或多个到来波而输出接收信号。在作为反射波的波源发挥功能的物标的个数是K个(K为1 以上的整数)的情况下，虽然到来波的个数是K个，但是到来波的个数K不是已知的。
在图45的例中，雷达系统510包含阵列天线AA而一体地配置于后视镜。然而，阵列天线AA的个数和位置不限于特定的个数和特定的位置。阵列天线AA也可以配置在车辆的后表面，以能够检测位于车辆后方的物标。此外，也可以在车辆的前表面或后表面配置有多个阵列天线AA。阵列天线AA也可以配置在车辆的室内。作为阵列天线AA，在各天线元件采用具有上述的喇叭的喇叭天线的情况下，也可以将具有这样的天线元件的阵列天线配置在车辆的室内。
信号处理电路560接收并处理由接收天线Rx接收并由发送接收电路580预处理后接收信号。该处理包含：将接收信号输入到到来波估计单元AU；或根据接收信号生成二次信号并将二次信号输入到到来波估计单元AU。
在图47的例中，在物体检测装置570内设有选择电路596，该选择电路596接收从信号处理电路560输出的信号和从图像处理电路720输出的信号。选择电路596 将从信号处理电路560输出的信号和图像处理电路720输出的信号中的一方或双方提供给行驶辅助电子控制装置520。
图48是示出本应用例中的雷达系统510的更详细的结构例的框图。
如图48所示，阵列天线AA具有进行毫米波的发送的发送天线Tx、以及接收由物标反射的到来波的接收天线Rx。在附图上，发送天线Tx是1个，但是，也可以设置特性不同的2种以上的发送天线。阵列天线AA具有M个(M为3以上的整数) 天线元件111、112、······、11M。多个天线元件111、112、···、11M分别响应到来波而输出接收信号s1、s2、······、sM(图44B)。
在阵列天线AA中，天线元件111～11M例如隔开固定的间隔而呈直线状或面状排列。到来波从相对于天线元件111～11M所排列的面的法线的角度θ的方向入射到阵列天线AA。因此，到来波的到来方向由该角度θ规定。
当来自1个物标的到来波入射到阵列天线AA时，能够与平面波从同一角度θ的方位入射到天线元件111～11M近似。当K个到来波从位于不同方位的K个物标入射到阵列天线AA时，能够根据相互不同的角度θ1～θK来识别各个到来波。
如图48所示，物体检测装置570包含发送接收电路580、信号处理电路560。
发送接收电路580具有三角波生成电路581、VCO(Voltage-Controlled-Oscillator：电压控制可变振荡器)582、分配器583、混合器584、滤波器585、开关586、A/D转换器587、控制器588。本应用例中的雷达系统构成为能够以FMCW方式进行毫米波的发送接收，但是，本公开的雷达系统不限于该方式。发送接收电路580构成为根据来自阵列天线AA的接收信号和发送天线Tx用的发送信号来生成差拍信号。
信号处理电路560具有距离检测部533、速度检测部534、方位检测部536。信号处理电路560构成为对来自发送接收电路580的A/D转换器587的信号进行处理，分别输出表示到所检测到的物标为止的距离、物标的相对速度、物标的方位的信号。
首先，详细说明发送接收电路580的结构和动作。
三角波生成电路581生成三角波信号并提供给VCO582。VCO582输出具有根据三角波信号调制的频率的发送信号。图49示出根据三角波生成电路581生成的信号而调制的发送信号的频率变化。该波形的调制宽度为Δf，中心频率为f0。这样，将调整了频率后的发送信号提供给分配器583。分配器583将从VCO582得到的发送信号分配给各混合器584和发送天线Tx。这样，如图49所示，发送天线辐射具有被调制为三角波状的频率的毫米波。
图49记载了发送信号、以及基于由单一先行车辆反射的到来波的接收信号的例子。接收信号比发送信号延迟。该延迟与本车辆和先行车辆之间的距离成比例。此外，接收信号的频率根据多普勒效应而与先行车辆的相对速度对应地增减。
当混合接收信号和发送信号时，根据频率的差异而生成差拍信号。该差拍信号的频率(拍频)在发送信号的频率增加的期间(上行)和发送信号的频率减小的期间(下行)不同。在求出各期间内的拍频后，根据这些拍频来计算到物标为止的距离以及物标的相对速度。
图50示出“上行”的期间内的拍频fu和“下行”的期间内的拍频fd。在图50 的曲线图中，横轴为频率，纵轴为信号强度。这种曲线图是通过进行差拍信号的时间 -频率转换而得到的。得到拍频fu、fd后，根据公知的式，计算到物标为止的距离以及物标的相对速度。在本应用例中，通过以下说明的结构和动作，能够求出与阵列天线AA的各天线元件对应的拍频，根据该拍频来估计物标的位置信息。
在图48所示的例中，来自与各天线元件111～11M对应的信道Ch1～ChM的接收信号被放大器放大，并输入到对应的混合器584。各个混合器584将放大后的接收信号与发送信号混合。通过该混合，生成与接收信号和发送信号之间的频率差对应的差拍信号。生成的差拍信号被提供给对应的滤波器585。滤波器585进行信道Ch1～ChM的差拍信号的频带限制，将进行了频带限制后的差拍信号提供给开关586。
开关586响应于从控制器588输入的取样信号而执行开关。控制器588例如可以由微计算机构成。控制器588根据ROM等存储器中存储的计算机程序来对发送接收电路580的整体进行控制。控制器588不需要设于发送接收电路580的内部，也可以设于信号处理电路560的内部。即，发送接收电路580可以按照来自信号处理电路 560的控制信号而进行动作。或者，也可以通过对发送接收电路580和信号处理电路 560的整体进行控制的中央运算单元等来实现控制器588的功能的一部分或全部。
通过各个滤波器585后的信道Ch1～ChM的差拍信号经由开关586依次提供给 A/D转换器587。A/D转换器587将从开关586输入的信道Ch1～ChM的差拍信号与取样信号同步地转换为数字信号。
以下，详细说明信号处理电路560的结构和动作。在本应用例中，通过FMCW 方式来估计到物标的距离和物标的相对速度。雷达系统不限于以下说明的FMCW方式，也可以使用双频CW或频谱扩散等其他方式来实施。
在图48所示的例中，信号处理电路560具有存储器531、接收强度计算部532、距离检测部533、速度检测部534、DBF(数字波束成形)处理部535、方位检测部 536、物标接管处理部537、相关矩阵生成部538、物标输出处理部539和到来波估计单元AU。如前所述，信号处理电路560的一部分或全部可以通过FPGA实现，也可以通过通用处理器和主存储器装置的集合来实现。存储器531、接收强度计算部532、 DBF处理部535、距离检测部533、速度检测部534、方位检测部536、物标接管处理部537和到来波估计单元AU可以分别是由个别硬件实现各个部件，也可以是1个信号处理电路中的功能上的模块。
图51示出信号处理电路560通过具有处理器PR和存储器装置MD的硬件来实现的形态的例子。具有这种结构的信号处理电路560也通过存储器装置MD所存储的计算机程序的动作来实现图48所示的接收强度计算部532、DBF处理部535、距离检测部533、速度检测部534、方位检测部536、物标接管处理部537、相关矩阵生成部538、到来波估计单元AU的功能。
本应用例中的信号处理电路560构成为，将转换为数字信号的各差拍信号作为接收信号的二次信号，估计先行车辆的位置信息，输出表示估计结果的信号。以下，详细说明本应用例中的信号处理电路560的结构和动作。
信号处理电路560内的存储器531按照信道Ch1～ChM来存储从A/D转换器587 输出的数字信号。存储器531例如可以通过半导体存储器、硬盘和/或光盘等一般的存储介质构成。
接收强度计算部532对存储器531所存储的信道Ch1～ChM中的每个信道的差拍信号(图49的下图)进行傅里叶转换。在本说明书中，将傅里叶转换后的复数数据的振幅称作“信号强度”。接收强度计算部532将多个天线元件中的任意天线元件的接收信号的复数数据、或多个天线元件的全部的接收信号的复数数据的相加值转换为频率频谱。能够检测与这样得到的频谱的各峰值对应的拍频、即依赖于距离的物标(先行车辆)的存在。如果将全部天线元件的接收信号的复数数据相加，则噪声成分被平均化，因此S/N比提高。
在物标即先行车辆是1个的情况下，傅里叶转换的结果如图50所示，得到在频率增加的期间(“上行”的期间)和减小的期间(“下行”的期间)分别具有1个峰值的频谱。设“上行”的期间的峰值的拍频为“fu”，设“下行”的期间的峰值的拍频为“fd”。
接收强度计算部532根据每个拍频的信号强度来检测超过预先设定的数值(阈值)的信号强度，由此判定物标存在。接收强度计算部532在检测到信号强度的峰值的情况下，将峰值的拍频(fu，fd)作为对象物频率而输出到距离检测部533、速度检测部534。接收强度计算部532将表示频率调制宽度Δf的信息输出到距离检测部 533，将表示中心频率f0的信息输出到速度检测部534。
接收强度计算部532在检测到与多个物标对应的信号强度的峰值的情况下，通过预先决定的条件将上行的峰值和下行的峰值对应起来。对判断为来自同一物标的信号的峰值赋予相同的编号，提供给距离检测部533和速度检测部534。
在存在多个物标的情况下，在傅里叶转换后，在差拍信号的上行部分和差拍信号的下行部分分别出现与物标的数量相同数量的峰值。接收信号与雷达和物标之间的距离成比例地延迟，由于图49中的接收信号向右方向偏移，因此，雷达与物标的距离越远，则差拍信号的频率越大。
距离检测部533根据从接收强度计算部532输入的拍频fu、fd，通过下式计算距离R，并提供给物标接管处理部537。
R＝{c·T/(2·Δf)}·{(fu+fd)/2}
此外，速度检测部534根据从接收强度计算部532输入的拍频fu、fd，通过下式计算相对速度V，并提供给物标接管处理部537。
V＝{c/(2·f0)}·{(fu-fd)/2}
在计算距离R和相对速度V的式中，c是光速，T是调制周期。
另外，距离R的分辨率下限值由c/(2Δf)表示。因此，Δf越大，则距离R的分辨率越高。在频率f0为76GHz频带的情况下，当将Δf设定为660兆赫兹(MHz) 左右时，距离R的分辨率例如是0.23米(m)左右。因此，当2辆先行车辆并排行驶时，通过FMCW方式有时难以识别车辆是1辆还是2辆。这种情况下，如果执行角度分辨率极高的到来方向估计算法，则能够分开地检测2辆先行车辆的方位。
DBF处理部535利用天线元件111、112、······、11M中的信号的相位差，在天线元件的排列方向上，对所输入的与各天线对应的利用时间轴进行了傅里叶转换后的复数据进行傅里叶转换。然后，DBF处理部535计算空间复数数据，按照每个拍频来输出方位检测部536，其中，该空间复数数据表示与角度分辨率对应的每个角度信道的频谱的强度。
方位检测部536是为了估计先行车辆的方位而被设置的。方位检测部536将取所计算出的每个拍频的空间复数数据的值的大小中的最大的值的角度θ作为对象物所存在的方位，输出给物标接管处理部537。
另外，估计表示到来波的到来方向的角度θ的方法不限于该例。能够使用前述的各种到来方向估计算法来进行。
物标接管处理部537分别计算本次计算出的对象物的距离、相对速度、方位的值与从存储器531读出的1个周期前计算出的对象物的距离、相对速度、方位的值之间的差分的绝对值。然后，当差分的绝对值小于按照每个各自的值决定的值时，物标接管处理部537判定为1个周期前检测到的物标与本次检测到的物标是相同的物标。该情况下，物标接管处理部537将从存储器531读出的该物标的接管处理次数增加1。
物标接管处理部537在差分的绝对值大于所决定的值的情况下，判断为检测到新的对象物。物标接管处理部537将本次的对象物的距离、相对速度、方位和该对象物的物标接管处理次数保存到存储器531中。
在信号处理电路560中，能够使用如下的频谱来检测与对象物之间的距离、相对速度，其中，该频谱是对根据接收到的反射波生成的信号即差拍信号进行频率解析而得到的。
相关矩阵生成部538使用存储器531中存储的信道Ch1～ChM中的每个信道的差拍信号(图49的下图)求出自相关矩阵。在数学式4的自相关矩阵中，各矩阵的成分是通过差拍信号的实部和虚部来表现的值。相关矩阵生成部538还求出自相关矩阵 Rxx的各固有值，将所得到的固有值的信息输入到到来波估计单元AU。
接收强度计算部532在检测到多个与多个对象物对应的信号强度的峰值的情况下，按照上行的部分和下行的部分的每个峰值，从频率较小的峰值起依次赋予编号，输出到物标输出处理部539。这里，在上行和下行的部分中，相同编号的峰值对应于相同的对象物，将各个识别编号作为对象物的编号。另外，为了避免复杂化，在图 48中，省略了从接收强度计算部532向物标输出处理部539的引出线的记载。
物标输出处理部539在对象物是前方构造物的情况下，将该对象物的识别编号作为物标而输出。物标输出处理部539接收多个对象物的判定结果，在均是前方构造物的情况下，将位于本车辆的车道上对象物的识别编号作为存在物标的物体位置信息而进行输出。此外，物标输出处理部539接收多个对象物的判定结果，在均是前方构造物、且2个以上的对象物位于本车辆的车道上的情况下，将从存储器531读出的物标接管处理次数较多的对象物的识别编号作为存在物标的物体位置信息而进行输出。
再次参照图47，说明车载雷达系统510被组装到图47所示的结构例的情况下的例子。图像处理电路720从影像取得物体的信息，根据该物体的信息检测物标位置信息。图像处理电路720构成为，例如检测所取得的影像内的对象的纵深值来估计物体的距离信息，并根据影像的特征量检测物体的大小的信息等，由此，能够检测预先设定的物体的位置信息。
选择电路596将从信号处理电路560和图像处理电路720接收到的位置信息选择性地提供给行驶辅助电子控制装置520。选择电路596例如对第1距离与第2距离进行比较，从而判定哪一方相对于本车辆是近距离，其中，该第1距离是信号处理电路 560的物体位置信息中包含的本车辆到检测到的物体的距离，该第2距离是图像处理电路720的物体位置信息中包含的本车辆到检测到的物体的距离。例如，根据判定出的结果，选择电路596可以选择与本车辆较近的物体位置信息，输出到行驶辅助电子控制装置520。另外，在判定的结果是第1距离和第2距离为相同值的情况下，选择电路596可以将其中一方或双方输出到行驶辅助电子控制装置520。
另外，物标输出处理部539(图48)在从接收强度计算部532输入了没有物标候选这样的信息的情况下，设为无物标而将零作为物体位置信息进行输出。然后，选择电路596根据来自物标输出处理部539的物体位置信息，与预先设定的阈值进行比较，从而选择是否使用信号处理电路560或图像处理电路720的物体位置信息。
通过物体检测装置570接收到先行物体的位置信息的行驶辅助电子控制装置520根据预先设定的条件，结合物体位置信息的距离和大小、本车辆的速度、降雨、降雪、晴天等路面状态等条件，针对正在驾驶本车辆的驾驶员进行使得操作变得安全或容易的控制。例如，行驶辅助电子控制装置520在物体位置信息中未检测到物体的情况下，向加速控制电路526发送控制信号，使得速度提高至预先设定的速度，控制加速控制电路526而进行与踩下油门踏板同等的动作。
行驶辅助电子控制装置520在物体位置信息中检测到物体的情况下，如果得知与本车辆相距规定的距离，则通过线控制动等结构，经由制动器控制电路524进行致动器的控制。即，进行操作，以降低速度并保持固定的车间距离。行驶辅助电子控制装置520接收物体位置信息，向警告控制电路522发送控制信号，控制音声或灯的点亮，以经由车内扬声器通知驾驶员先行物体正在靠近。行驶辅助电子控制装置520接收包含先行车辆的配置的物体位置信息，如果在预先设定的行驶速度的范围内，则能够自动地向左右任意方向容易地操作转向以进行避免与先行物体碰撞的碰撞回避辅助，或者，能够控制转向侧的油压以强制地变更车轮的方向。
在物体检测装置570中，也可以是，如果来自摄像头检测到的摄像头影像的表示先行物体的物体位置信息与选择电路596在前次检测周期中一定时间连续检测到的物体位置信息的数据中的、在本次检测周期中没有检测到的数据相关，则进行继续跟踪的判断，优先输出来自信号处理电路560的物体位置信息。
用于在选择电路596中选择信号处理电路560和图像处理电路720的输出的具体的结构例和动作例在美国专利第8446312号说明书、美国专利第8730096号说明书、和美国专利第8730099号说明书中被公开。在此引用该公报的整个内容。
[第1变形例]
在上述的应用例的车载用雷达系统中，频率调制连续波FMCW的1次频率调制的(扫描)条件、即调制所需要的时间宽度(扫描时间)例如是1毫秒。但是，还能够将扫描时间缩短为100微秒左右。
但是，为了实现这种高速的扫描条件，不仅需要使与发送波的辐射关联的结构要素高速地动作，还需要使与该扫描条件下的接收关联的结构要素高速地动作。例如，需要设置在该扫描条件下高速地动作的A/D转换器587(图48)。A/D转换器587的取样频率例如是10MHz。取样频率也可以大于10MHz。
在本变形例中，计算与物标之间的相对速度，而不需要利用基于多普勒频移的频率成分。在本变形例中，扫描时间Tm＝100微秒，非常短。可检测的差拍信号的最低频率是1/Tm，因此，该情况下为10kHz。这相当于来自大约具有20m/秒的相对速度的物标的反射波的多普勒频移。即，只要依赖于多普勒频移，就无法检测其以下的相对速度。因此，优选采用与基于多普勒频移的计算方法不同的计算方法。
在本变形例中，作为一例，对利用发送波的频率增加的上升(upbeat)区间内得到的发送波与接收波之差的信号(上差拍信号)的处理进行说明。FMCW的1次扫描时间是100微秒，波形是仅由上升(上行)部分构成的锯齿形状。即中，在本变形例中，三角波/CW波生成电路581生成的信号波具有锯齿形状。此外，频率的扫描宽度是500MHz。由于不利用与多普勒频移相伴的峰值，因此，不进行生成上差拍信号和下差拍信号而利用双方的峰值的处理，仅利用任意一方的信号进行处理。这里，对利用上差拍信号的情况进行说明，但是在使用下差拍信号的情况下也能够进行同样的处理。
A/D转换器587(图48)以10MHz的取样频率对各上差拍信号进行取样，输出数百个数字数据(以下称作“取样数据”。)。取样数据例如是根据得到接收波的时刻以后且发送波的发送结束的时刻之前的上差拍信号而生成的。另外，也可以在得到一定数量的取样数据的时刻结束处理。
在本变形例中，连续进行128次上差拍信号的发送和接收，针对各次发送和接收而得到数百个取样数据。该上差拍信号的数量不限于128个。可以是256个，或者也可以是8个。可以根据目的而选择各种个数。
所得到的取样数据存储在存储器531中。接收强度计算部532对取样数据执行二维的高速傅里叶转换(FFT)。具体而言，首先，按照通过1次扫描得到的每个取样数据执行第1次的FFT处理(频率解析处理)，生成功率谱。接着，速度检测部534 在全部的扫描结果范围内汇集处理结果而执行第2次的FFT处理。
通过来自同一物标的反射波在各扫描期间内检测到的功率谱的峰值成分的频率均相同。另一方面，当物标不同时，峰值成分的频率不同。根据第1次的FFT处理，能够分离位于不同距离处的多个物标。
在相对于物标的相对速度不是零的情况下，上差拍信号的相位在每次扫描时一点一点地变化。即，根据第2次的FFT处理，按照第1次的FFT处理的每个结果来求出功率谱，其中，该功率谱具有与上述的相位的变化对应的频率成分的数据作为要素。
接收强度计算部532提取第2次得到的功率谱的峰值并发送给速度检测部534。
速度检测部534根据相位的变化求出相对速度。例如，连续得到的上差拍信号的相位按照每个相位θ[RXd]而变化。设发送波的平均波长为λ，则意味着每次得到 1次上差拍信号时距离变化了λ/(4π/θ)。该变化以上差拍信号的发送间隔Tm(＝ 100微秒)产生。因此，通过{λ/(4π/θ)}/Tm得到相对速度。
根据以上的处理，除了能够求出与物标之间的距离以外，还能够求出与物标之间的相对速度。
[第2变形例]
雷达系统510能够使用1个或多个频率的连续波CW来检测物标。该方法在如车辆位于隧道内的情况那样大量反射波从周围的静止物入射到雷达系统510的环境中特别有用。
雷达系统510具有接收用的天线阵列，该接收用的天线阵列包含独立的5个信道的接收元件。在这种雷达系统中，入射的反射波的到来方位的估计只能在同时入射的反射波为4个以下的状态下进行。在FMCW方式的雷达中，通过仅选择来自特定的距离处的反射波，能够减少同时进行到来方位的估计的反射波的数量。但是，在隧道内等周围存在大量静止物的环境中，处于与连续存在反射电波的物体相等的状况，因此，即使根据距离来筛选反射波，也会产生反射波的数量不是4个以下的状况。但是，这些周围的静止物相对于本车辆的相对速度全部相同，而且相对速度比在前方行驶的其他车辆大，因此，能够根据多普勒频移的大小来区分静止物和其他车辆。
因此，雷达系统510进行如下处理：辐射多个频率的连续波CW，无视在接收信号中相当于静止物的多普勒频移的峰值，使用与其相比偏移量较小的多普勒频移的峰值来检测距离。与FMCW方式不同，在CW方式中，仅由于多普勒频移而在发送波和接收波之间产生频率差。即，差拍信号中出现的峰值的频率仅依赖于多普勒频移。
另外，在本变形例的说明中，也将CW方式中利用的连续波记述为“连续波CW”。如上述那样，连续波CW的频率是固定的，未被调制。
假设雷达系统510辐射频率fp的连续波CW，检测到由物标反射的频率fq的反射波。发送频率fp与接收频率fq之差被称作多普勒频率，近似地表示为fp-fq＝2· Vr·fp/c。这里，Vr是雷达系统与物标之间的相对速度，c是光速。发送频率fp、多普勒频率(fp-fq)和光速c是已知的。因此，能够根据该数学式求出相对速度Vr＝ (fp-fq)·c/2fp。如后所述，利用相位信息计算到物标的距离。
采用双频CW方式，以使用连续波CW检测到物标的距离。在双频CW方式中，分别隔开一定期间地辐射稍微分离的2个频率的连续波CW，取得各自的反射波。例如在使用76GHz频带的频率的情况下，2个频率之差是数百千赫兹。另外，如后所述，更优选考虑所使用的雷达能够检测物标的极限的距离来决定2个频率之差。
雷达系统510依次辐射频率fp1和fp2(fp1＜fp2)的连续波CW，2种连续波CW 被1个物标反射，由此，频率fq1和fq2的反射波被雷达系统510接收。
通过频率fp1的连续波CW及其反射波(频率fq1)而得到第1多普勒频率。此外，通过频率fp2的连续波CW及其反射波(频率fq2)而得到第2多普勒频率。2 个多普勒频率实质上是相同的值。然而，由于频率fp1和fp2的不同，接收波的复信号的相位不同。通过使用该相位信息，能够计算到物标的距离。
具体而言，雷达系统510能够根据R＝c·Δφ/4π(fp2-fp1)而求出距离R。这里，Δφ表示2个差拍信号的相位差。2个差拍信号是差拍信号1和差拍信号2，该差拍信号1是作为频率fp1的连续波CW和其反射波(频率fq1)之间的差分而得到的，该差拍信号2是作为频率fp2的连续波CW和其反射波(频率fq2)之间的差分而得到的。各差拍信号的频率fb1和fb2的确定方法与上述的单频率的连续波CW的差拍信号的例子相同。
另外，双频CW方式中的相对速度Vr如下求出。
Vr＝fb1·c/2·fp1或Vr＝fb2·c/2·fp2
此外，能够唯一地确定到物标的距离的范围限于Rmax＜c/2(fp2-fp1)的范围。这是因为，通过来自比该范围更远的物标的反射波而得到的差拍信号的Δφ超过2 π，无法与由于更近的位置的物标而引起的差拍信号进行区分。因此，优选对2个连续波CW的频率的差进行调节，使Rmax大于雷达的检测极限距离。在检测极限距离为100m的雷达中，例如将fp2-fp1设为1.0MHz。该情况下，由于Rmax＝150m，因此检测不到来自位于超过Rmax的位置处的物标的信号。此外，在搭载了能够检测至 250m的雷达的情况下，例如将fp2-fp1设为例如500kHz。该情况下，由于Rmax＝ 300m，还是检测不到来自位于超过Rmax的位置处的物标的信号。此外，在雷达具有检测极限距离为100m且水平方向的视野角为120度的动作模式、以及检测极限距离为250m且水平方向的视野角为5度的动作模式双方的情况下，优选的是，在各个动作模式中，将fp2-fp1的值分别切换为1.0MHz和500kHz而进行动作。
已知如下的检测方式：以N个(N：3以上的整数)不同的频率发送连续波CW，能够通过利用各个反射波的相位信息来分别检测到各物标的距离。根据该检测方式，能够针对最多N-1个物标正确地识别距离。作为用于该识别的处理，例如利用高速傅里叶转换(FFT)。现在，设为N＝64或128，针对各频率的发送信号与接收信号之差即差拍信号的取样数据进行FFT而得到频率频谱(相对速度)。然后，能够针对同一频率的峰值，利用CW波的频率进一步进行FFT而求出距离信息。
以下，更具体地进行说明。
为了简化说明，首先，说明在时间上对3个频率f1、f2、f3的信号进行切换并发送的例子。这里，假设f1＞f2＞f3，并且f1-f2＝f2-f3＝Δf。此外，设各频率的信号波的发送时间为Δt。图52示出3个频率f1、f2、f3之间的关系。
三角波/CW波生成电路581(图48)经由发送天线Tx发送分别持续时间Δt的频率f1、f2、f3的连续波CW。接收天线Rx接收各连续波CW被1个或多个物标反射后的反射波。
混合器584将发送波和接收波混合而生成差拍信号。A/D转换器587将作为模拟信号的差拍信号例如转换为数百个数字数据(取样数据)。
接收强度计算部532使用取样数据进行FFT运算。FFT运算的结果为，针对各个发送频率f1、f2、f3，得到接收信号的频率频谱的信息。
然后，接收强度计算部532从接收信号的频率频谱的信息中对峰值进行分离。具有规定以上的大小的峰值的频率与和物标之间的相对速度成比例。从接收信号的频率频谱的信息中对峰值进行分离意味着对相对速度不同的1个或多个物标进行分离。
接着，接收强度计算部532针对各个发送频率f1～f3，计测相对速度相同或在预定范围内的峰值的频谱信息。
现在，考虑2个物标A和B是相同程度的相对速度并且分别存在于不同的距离处的情况。频率f1的发送信号被物标A和B的双方反射，作为接收信号而得到。来自物标A和B的各反射波的差拍信号的频率大致相同。因此，得到对2个物标A和 B的各功率谱进行合成后的合成频谱F1，作为接收信号的与相对速度相当的多普勒频率下的功率谱。
同样，针对频率f2和f3，也得到最2个物标A和B的各功率谱进行合成后的合成频谱F2和F3，作为接收信号的与相对速度相当的多普勒频率下的功率谱。
图53示出复平面上的合成频谱F1～F3的关系。朝向分别在合成频谱F1～F3延伸出的2个矢量的方向，右侧的矢量对应于来自物标A的反射波的功率谱。在图30 中，对应于矢量f1A～f3A。另一方面，朝向分别在合成频谱F1～F3延伸出的2个矢量的方向，左侧的矢量对应于来自物标B的反射波的功率谱。在图53中，对应于矢量f1B～f3B。
当发送频率的差分Δf固定时，频率f1、f2的各发送信号所对应的各接收信号的相位差与到物标的距离处于成比例的关系。因此，矢量f1A与f2A的相位差和矢量 f2A与f3A的相位差成为相同的值θA，相位差θA与到物标A的距离成比例。同样，矢量f1B与f2B的相位差和矢量f2B与f3B的相位差成为相同的值θB，相位差θB 与到物标B的距离成比例。
使用公知的方法，能够根据合成频谱F1～F3和发送频率的差分Δf求出分别到物标A和B的距离。该技术例如在美国专利6703967号中被公开。在此引用该公报的整个内容。
在发送的信号的频率为4个以上的情况下，也能够应用同样的处理。
另外，可以在以N个不同的频率发送连续波CW之前，进行通过双频CW方式求出到各物标的距离和相对速度的处理。然后，在规定的条件下，切换到以N个不同的频率发送连续波CW的处理。例如，可以是，使用2个频率各自的差拍信号进行 FFT运算，在各发送频率的功率谱的时间变化为30％以上的情况下，进行处理切换。来自各物标的反射波的振幅由于多路径的影响等而在时间上大幅变化。在存在规定值以上的变化的情况下，认为可能存在多个物标。
此外，已知在CW方式中，在雷达系统与物标之间的相对速度是零的情况下，即多普勒频率是零的情况下，无法检测物标。然而，例如如果通过以下的方法模拟地求出多普勒信号，则能够使用该频率检测物标。
(方法1)追加使接收用天线的输出偏移固定频率的混合器。通过使用发送信号和使频率偏移后的接收信号，能够得到伪多普勒信号。
(方法2)在接收用天线的输出与混合器之间插入在时间上连续使相位变化的可变相位器，对接收信号模拟地附加相位差。通过使用发送信号和附加了相位差的接收信号，能够得到伪多普勒信号。
在日本特开2004-257848号公报中公开了基于方法2的、插入可变相位器而产生伪多普勒信号的具体的结构例和动作例。在此引用该公报的整个内容。
在需要检测相对速度为零的物标、或非常小的物标的情况下，可以使用产生上述的伪多普勒信号的处理，或者也可以进行向基于FMCW方式的物标检测处理的切换。
接着，参照图31来说明通过车载雷达系统510的物体检测装置570进行的处理的步骤。
以下，说明以2个不同的频率fp1和fp2(fp1＜fp2)发送连续波CW，利用各个反射波的相位信息从而分别检测到物标的距离的例子。
图54是示出本变形例的求出相对速度和距离的处理的步骤的流程图。
在步骤S41中，三角波/CW波生成电路581生成频率稍微偏离的2种不同的连续波CW。频率为fp1和fp2。
在步骤S42中，发送天线Tx和接收天线Rx进行所生成的一连串的连续波CW 的发送和接收。另外，步骤S41的处理和步骤S42的处理分别在三角波/CW波生成电路581和发送天线Tx/接收天线Rx中并列进行。希望注意到，并非在步骤S41完成后进行步骤S42。
在步骤S43中，混合器584利用各发送波和各接收波生成2个差分信号。各接收波包含静止物引起的接收波和物标引起的接收波。因此，接着进行确定作为差拍信号而利用的频率的处理。另外，步骤S41的处理、步骤S42的处理和步骤43的处理分别在三角波/CW波生成电路581、发送天线Tx/接收天线Rx和混合器584中并列进行。希望注意到，并非在步骤S41完成后进行步骤S42，此外，也并非在步骤42完成后进行步骤43。
在步骤S44中，物体检测装置570分别针对2个差分信号，确定在作为阈值而预定的频率以下、且具有预定的振幅值以上的振幅值、而且彼此的频率之差为规定的值以下的峰值的频率，作为差拍信号的频率fb1和fb2。
在步骤S45中，接收强度计算部532根据所确定出的2个差拍信号的频率中的一方来检测相对速度。接收强度计算部532例如根据Vr＝fb1·c/2·fp1，来计算相对速度。另外，也可以利用差拍信号的各频率来计算相对速度。由此，接收强度计算部 532能够检证两者是否一致，从而提高相对速度的计算精度。
在步骤S46中，接收强度计算部532求出2个差拍信号1和2之间的相位差Δφ，求出到物标的距离R＝c·Δφ/4π(fp2-fp1)。
根据以上的处理，能够检测到物标的距离和相对速度。
另外，也可以是，以3个以上的N个不同的频率发送连续波CW，利用各个反射波的相位信息，检测相对速度相同、且存在于不同位置处的多个到物标的距离。
以上说明的车辆500除了具有雷达系统510以外，还可以具有其他的雷达系统。例如车辆500还可以具有在车体的后方或侧方具有检测范围的雷达系统。在具有在车体的后方具有检测范围的雷达系统的情况下，该雷达系统监视后方，当存在其他车辆追尾的危险性时，能够进行发出报警等响应。在具有在车体的侧方具有检测范围的雷达系统的情况下，该雷达系统在本车辆进行车道变更等的情况下，监视相邻车道，能够根据需要进行发出报警等响应。
以上说明的雷达系统510的用途不限于车载用途。能够作为各种用途的传感器而进行利用。例如，能够用作用于对房子和其他建筑物周围进行监视的雷达。或者，能够用作如下的传感器，该传感器不依赖于光学图像地监视室内特定场所有无人物、或该人物有无运动等。
[处理的补充]
针对与所述的阵列天线有关的双频CW或FMCW，说明其他的实施方式。如前所述，在图48的例中，接收强度计算部532对存储器531所存储的信道Ch1～ChM中的每个信道的差拍信号(图49的下图)进行傅里叶转换。此时的差拍信号是复信号。其理由是为了确定作为运算对象的信号的相位。由此，能够准确地确定到来波方向。但是，该情况下，用于傅里叶转换的运算负荷量增大，电路规模变大。
为了克服这个问题，可以生成标量信号作为差拍信号，针对分别生成的多个差拍信号，执行针对沿着天线排列的空间轴方向和沿着时间的经过的时间轴方向的2次复傅里叶转换，从而得到频率分析结果。由此，最终，能够以较少的运算量进行可确定反射波的到来方向的波束形成，能够得到每个波束的频率分析结果。作为与本方面关联的专利公报，在本说明书中引用美国专利第6339395号说明书的公开内容整体。
[摄像头等光学传感器和毫米波雷达]
接着，对上述的阵列天线与以往天线之间的比较、以及利用了本阵列天线和光学传感器例如摄像头双方的应用例进行说明。另外，作为光学传感器，可以使用光雷达(LIDAR)等。
毫米波雷达能够直接检测到物标的距离和其相对速度。此外，具有在包含黄昏的夜间或降雨、雾、降雪等恶劣天气时，检测性能也不会大幅降低的特征。另一方面，毫米波雷达与摄像头相比，不容易二维地捕捉物标。另一方面，摄像头能够比较容易地二维地捕捉物标，并识别其形状。但是，摄像头在夜间或恶劣天气时有时无法对物标进行摄像，这方面成为较大的课题。特别是在采光部分附着水滴的情况下，或由于雾而缩小了视野的情况下，该课题显著。作为相同的光学系传感器的LIDAR等也同样存在该课题。
近年来，车辆的安全运行要求提高，开发了将碰撞等防患于未然的驾驶者辅助系统(Driver Assist System)。驾驶者辅助系统通过摄像头或毫米波雷达等传感器取得车辆行进方向的图像，在识别到预想为车辆运行上成为障碍的障碍物的情况下，自动地操作制动器等，从而将碰撞等防患于未然。这种防碰撞功能要求即使在夜间或恶劣天气时也正常发挥功能。
因此，正在普及如下的所谓融合结构的驾驶者辅助系统：该驾驶者辅助系统除了使用现有的摄像头等光学传感器作为传感器以外，还搭载毫米波雷达，进行发挥了双方的优点的识别处理。后面叙述这样的驾驶者辅助系统。
另一方面，毫米波雷达本身所要求的要求功能进一步提高。在车载用途的毫米波雷达中，主要使用76GHz频带的电磁波。该天线的天线功率(antenna power)根据各国的法律等被限制在固定值以下。例如在日本，被限制在0.01W以下。在这种限制下，要求车载用途的毫米波雷达例如满足如下的性能要求等：其检测距离为200m 以上、天线的尺寸为60mm×60mm以下、水平方向的检测角度为90度以上、距离分辨率为20cm以下、能够进行10m以内的近距离的检测。现有的毫米波雷达使用微带线作为波导路，使用贴片天线作为天线(以下，将它们一起称作“贴片天线”)。但是，在贴片天线中难以实现上述的性能。
发明者通过使用应用本公开的技术的缝隙阵列天线，成功地实现了上述性能。由此，与现有的贴片天线等相比，实现了小型、高效率、高性能的毫米波雷达。此外，通过组合该毫米波雷达和摄像头等光学传感器，实现了目前不存在的小型、高效率、高性能的融合装置。以下对此进行详述。
图55是与融合装置有关的图，该融合装置具有车辆500中的雷达系统510(以下也称作毫米波雷达510。)和车载摄像头系统700，该雷达系统510具有应用本公开的技术的缝隙阵列天线。以下，参照该图对各种实施方式进行说明。
[毫米波雷达的车室内设置]
基于现有的贴片天线的毫米波雷达510’配置在位于车辆前鼻翼的通气栅512的后方内侧。从天线辐射的电磁波穿过通气栅512的间隙并向车辆500的前方辐射。该情况下，在电磁波通过区域中不存在玻璃等使电磁波能量衰减、或使电磁波反射的介电层。由此，从基于贴片天线的毫米波雷达510’辐射的电磁波能够到达例如150m 以上的远距离的物标。而且，通过利用天线接收被该物标反射的电磁波，毫米波雷达 510’能够检测物标。但是，该情况下，由于天线配置在车辆的通气栅512的后方内侧，因此，在车辆与障碍物碰撞的情况下，有时会使雷达破损。并且，在雨天等时覆盖泥等，天线附着污垢，有时会阻碍电磁波的辐射和接收。
在使用本公开的实施方式中的缝隙阵列天线的毫米波雷达510中，与以往同样，能够配置在位于车辆前鼻翼的通气栅512的后方(未图示)。由此，能够100％活用从天线辐射的电磁波的能量，能够检测超过以往的远距离的例如位于250m以上的距离处的物标。
并且，本公开的实施方式的毫米波雷达510还能够配置在车辆的车室内。该情况下，毫米波雷达510配置在车辆的前玻璃511的内侧、且与后视镜(未图示)的镜面的相反侧的面之间的空间。另一方面，基于现有的贴片天线的毫米波雷达510’无法置于车室内。其理由主要有如下2点。第1个理由是，由于尺寸大，而无法收纳于前玻璃511与后视镜之间的空间。第2个理由是，向前方辐射的电磁波被前玻璃511反射，由于介电损耗而衰减，因此，无法到达所要求的距离。其结果是，在将基于现有的贴片天线的毫米波雷达置于车室内的情况下，最远只能检测到例如存在于前方 100m处的物标。另一方面，本公开的实施方式的毫米波雷达即使由于前玻璃511而存在反射或衰减，也能够检测位于200m以上的距离处的物标。这与将现有的贴片天线的毫米波雷达置于车室外的情况相同，或者是其以上的性能。
[基于毫米波雷达和摄像头等的车室内配置的融合结构]
当前，大多数驾驶者辅助系统(Driver Assist System)中使用的主要的传感器中使用CCD摄像头等光学摄像装置。而且，通常，考虑外界环境等恶劣影响，将摄像头等配置在前玻璃511的内侧的车室内。此时，为了使雨滴等的影响最小化，将摄像头等配置在前玻璃511的内侧、且刮水器(未图示)进行工作的区域。
近年来，根据车辆的自动制动等的性能提高要求，要求无论在何种外界环境下都能够可靠地工作的自动制动等。该情况下，在仅通过摄像头等光学设备构成驾驶者辅助系统的传感器的情况下，存在无法在夜间或恶劣天气时保证可靠的工作这样的课题。因此要求如下的驾驶者辅助系统：除了摄像头等光学传感器以外，还并用毫米波雷达，通过进行协作处理，即使在夜间或恶劣天气时，也能够可靠地进行动作。
如前所述，使用本缝隙阵列天线的毫米波雷达能够小型化，并且所辐射的电磁波的效率与现有的贴片天线相比显著提高，由此能够配置在车室内。利用该特性，如图 55所示，不仅是摄像头等光学传感器(车载雷达系统700)，使用本缝隙阵列天线的毫米波雷达510也能够一起配置在车辆500的前玻璃511的内侧。由此，得到以下新的效果。
(1)驾驶者辅助系统(Driver Assist System)相对于车辆500的安装变得容易。在基于现有的贴片天线的毫米波雷达510’中，在位于前鼻翼的通气栅512的后方需要确保配置雷达的空间。该空间包含影响车辆的构造设计的部位，因此在雷达装置的尺寸发生变化的情况下，有时需要重新进行构造设计。但是，通过将毫米波雷达配置在车室内，消除了这样的不良情况。
(2)不受车辆的外部环境即雨天或夜间等影响，能够确保可靠性更高的动作。特别是如图56所示，将毫米波雷达(车载雷达系统)510和摄像头置于车室内的大致相同的位置，由此，各自的视野/视线一致，容易进行后述的“核对处理”，即识别各自捕捉的物标信息是同一物体的处理。另一方面，在将毫米波雷达510’置于位于车室外的前鼻翼的通气栅512后方的情况下，该雷达视线L与置于车室内的情况下的雷达视线M不同，因此，与摄像头取得的图像之间的偏差变大。
(3)毫米波雷达装置的可靠性得到提高。如前所述，基于现有的贴片天线的毫米波雷达510’配置在位于前鼻翼的通气栅512的后方，因此，容易附着污垢，并且有时因小的接触事故等也会破损。由于这些理由，时常需要清扫和功能确认。此外，如后所述，在由于事故等的影响而使毫米波雷达的安装位置或方向偏离的情况下，需要再次进行与摄像头的位置对齐。但是，通过将毫米波雷达配置在车室内，这些偏离的概率变小，消除了这样的不良情况。
在这样的融合结构的驾驶者辅助系统中，摄像头等光学传感器和使用本缝隙阵列天线的毫米波雷达510可以具有相互固定的一体的结构。该情况下，摄像头等光学传感器的光轴和毫米波雷达的天线的方向需要确保固定的位置关系。后面对此进行叙述。此外，在将该一体构成的驾驶者辅助系统固定在车辆500的车室内的情况下，需要调整为使得摄像头的光轴等朝向车辆前方的所要的方向。对此，存在美国专利申请公报2015/193366号、美国专利申请公报2015/0264230号、美国专利申请15/067503、美国专利申请15/248141、美国专利申请15/248149、美国专利申请15/248156，对它们进行引用。此外，作为以与其关联的摄像头为中心的技术，存在美国专利第7355524 号说明书和美国专利第7420159号说明书，在本说明书中引用这些公开内容整体。
此外，关于将摄像头等光学传感器和毫米波雷达配置在车室内，存在美国专利第8604968号说明书、美国专利第8614640号说明书和美国专利第7978122号说明书等。在本说明书中引用这些公开内容整体。但是，在这些专利的申请时间点，仅已知包含贴片天线的现有的天线作为毫米波雷达，因此，是无法进行足够远的距离的观测的状态。例如，认为现有的毫米波雷达可观测的距离最多为100m～150m。此外，在将毫米波雷达配置在前玻璃的内侧的情况下，由于雷达的尺寸较大，因此会遮挡驾驶者的视野，产生妨碍安全驾驶等不良情况。与此相对，使用本公开的实施方式的缝隙阵列天线的毫米波雷达是小型的，并且所辐射的电磁波的效率与现有的贴片天线相比显著提高，由此，能够配置在车室内。由此，能够进行200m以上的远距离的观测，并且不会遮挡驾驶者的视野。
[毫米波雷达和摄像头等的安装位置的调整]
在融合结构的处理(以下有时称作“融合处理”)中，要求将由摄像头等得到的图像和由毫米波雷达得到的雷达信息与相同的坐标系对应起来。这是因为，在相互位置和物标尺寸不同的情况下，会妨碍双方的协作处理。
对此，需要根据以下3个观点进行调整。
(1)摄像头等的光轴与毫米波雷达的天线的方向处于固定的固定关系。
要求摄像头等的光轴与毫米波雷达的天线的方向相互一致。或者，在毫米波雷达中，有时具有2个以上的发送天线和2个以上的接收天线，有时故意使各个天线的方向不同。因此，要求保证摄像头等的光轴与这些天线的朝向之间存在至少一定的已知的关系。
在前述的摄像头等与毫米波雷达具有相互固定的一体的结构的情况下，摄像头等与毫米波雷达的位置关系被固定。因此，在该一体结构的情况下，满足这些条件。另一方面，在现有的贴片天线等中，毫米波雷达配置在车辆500的通气栅512的后方。该情况下，它们的位置关系通常根据下面的(2)来调整。
(2)在被安装在车辆的情况下的初始状态(例如出厂时)下，摄像头等取得的图像和毫米波雷达的雷达信息处于固定的固定关系。
摄像头等光学传感器和毫米波雷达510或510’在车辆500中的安装位置最终通过以下的手段来决定。即，在车辆500的前方的规定位置800处正确配置作为基准的测试图或通过雷达观测的物标(以下，分别称作“基准测试图”、“基准物标”，有时将两者总称为“基准对象物”)。通过摄像头等光学传感器或者毫米波雷达510对它们进行观测。对所观测到的基准对象物的观测信息和预先存储的基准对象物的形状信息等进行比较，定量地掌握现状的偏离信息。根据该偏离信息，通过以下的至少一方的手段对摄像头等光学传感器和毫米波雷达510或510’的安装位置进行调整或校正。另外，也可以使用带来同样结果的这以外的手段。
(i)以使得基准对象物来到摄像头与毫米波雷达的中央的方式对摄像头和毫米波雷达的安装位置进行调整。该调整中也可以使用另外设置的夹具等。
(ii)求出摄像头和毫米波雷达相对于基准对象物的方位的偏离量，通过摄像头图像的图像处理和雷达处理对各自的方位的偏离量进行校正。
需要关注的点是，摄像头等光学传感器和使用本公开的实施方式的缝隙阵列天线的毫米波雷达510具有相互固定的一体的结构的情况下，如果针对摄像头和雷达中的某一方来调整与基准对象物之间的偏离，则可知另一方的偏离量，不需要针对另一方再次检查基准对象物的偏离。
即，针对车载摄像头系统700，将基准测试图置于规定位置750，对其摄像图像与表示基准测试图图像预先应该位于摄像头的视野的何处的信息进行比较，从而检测偏离量。据此，通过上述(i)、(ii)的至少一方的手段进行摄像头的调整。接着，将由摄像头求出的偏离量换算为毫米波雷达的偏离量。然后，针对雷达信息，通过上述 (i)、(ii)的至少一方的手段调整偏离量。
或者，也可以根据毫米波雷达510进行。即，针对毫米波雷达510，将基准物标置于规定位置800，对其雷达信息和表示基准物标预先应该位于毫米波雷达510的视野的何处的信息进行比较，从而检测偏离量。由此，通过上述(i)、(ii)的至少一方的手段进行毫米波雷达510的调整。接着，将由毫米波雷达求出的偏离量换算为摄像头的偏离量。然后，针对由摄像头得到的图像信息，通过上述(i)、(ii)的至少一方的手段调整偏离量。
(3)摄像头等取得的图像和毫米波雷达的雷达信息在车辆的初始状态以后也必须维持固定的关系。
通常，摄像头等取得的图像和毫米波雷达的雷达信息在初始状态下被固定，只要没有车辆事故等，之后很少变化。但是，假设在它们发生了偏离的情况下，可以通过以下的手段进行调整。
摄像头在例如本车辆的特征部分513、514(特征点)进入其视野内的状态下被安装。对该特征点的基于摄像头的实际的摄像位置与本来正确安装了摄像头的情况下的该特征点的位置信息进行比较，检测其偏离量。根据该检测到的偏离量，对其以后拍摄到的图像的位置进行校正，从而能够对摄像头的物理上的安装位置的偏离进行校正。通过该校正，在能够充分发挥车辆所要求的性能的情况下，不需要所述(2)的调整。此外，通过在车辆500起动时或工作中也定期地进行该调整手段，从而即使在摄像头等新产生偏离的情况下，也能够进行偏离量的校正，能够实现安全的运行。
但是，该手段与所述(2)中叙述的手段相比，一般来讲认为调整精度降低。在根据通过摄像头拍摄基准对象物得到的图像进行调整的情况下，能够以高精度确定基准对象物的方位，因此，容易达到较高的调整精度。但是，在本手段中，由于是代替基准对象物而将车体的一部分图像用于调整，因此，提高方位的特性精度稍微困难一些。因此，调整精度也降低。但是，作为由于事故或对车室内的摄像头等施加较大外力等而导致的摄像头等的安装位置大幅变动时的校正手段是有效的。
[毫米波雷达和摄像头等与检测到的物标的对应：核对处理]
在融合处理中，对于1个物标，由摄像头等得到的图像和由毫米波雷达得到的雷达信息需要被识别为“是同一物标”。例如考虑在车辆500的前方出现了2个障碍物(第1障碍物和第2障碍物)、例如2辆自行车的情况。这2个障碍物在被拍摄为摄像头的图像的同时，还作为毫米波雷达的雷达信息而被检测到。此时，针对第1障碍物，摄像头图像和雷达信息需要相互对应为是同一物标。同样，针对第2障碍物，其摄像头图像和其雷达信息需要相互对应为是同一物标。假如作为第1障碍物的摄像头图像与作为第2障碍物的毫米波雷达的雷达信息被误识别为是同一物标，则可能导致重大事故。以下，在本说明书中，有时将这种判断摄像头图像上的物标和雷达图像上的物标是否是同一物标的处理称作“核对处理”。
针对该核对处理，存在以下叙述的各种检测装置(或方法)。以下对它们具体地进行说明。另外，以下的检测装置设置在车辆上，至少具有：毫米波雷达检测部；摄像头等图像检测部，其朝向与毫米波雷达检测部进行检测的方向重复的方向配置；以及核对部。这里，毫米波雷达检测部具有本公开的任意实施方式中的缝隙阵列天线，至少取得其视野中的雷达信息。图像取得部至少取得其视野中的图像信息。核对部包含处理电路，该处理电路对毫米波雷达检测部的检测结果和图像检测部的检测结果进行核对，判断是否通过这2个检测部检测到了同一物标。这里，图像检测部可以选择光学摄像头、LIDAR、红外线雷达、超声波雷达中的任意1个或2个以上来构成。以下的检测装置的核对部中的检测处理不同。
第1检测装置的核对部进行下面的2个核对。第1核对包含以下处理：针对由毫米波雷达检测部检测的要关注的物标，与得到其距离信息和横位置信息并行地，在图像检测部检测到的1个或2个以上的物标中，核对位于与要关注的物标最近的位置处的物标，检测它们的组合。第2核对包含以下处理：针对由图像检测部检测到的要关注的物标，与得到其距离信息和横位置信息并行地，在毫米波雷达检测部检测到的1 个或2个以上的物标中，核对位于与要关注的物标最近的位置处的物标，检测它们的组合。进而，该核对部判定在毫米波雷达检测部检测到的这些针对各物标的组合与图像检测部检测到的这些针对各物标的组合中是否存在一致的组合。然后，在存在一致的组合的情况下，判断为2个检测部检测到同一物体。由此，进行由毫米波雷达检测部和图像检测部分别检测到的物标的核对。
在美国专利第7358889号说明书中记载了与其关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。在该公报中，图像检测部具有2个摄像头，例示了所谓的立体摄像头而进行了说明。但是，该技术不限于此。即使在图像检测部具有1个摄像头的情况下，通过对所检测到的物标进行适当图像识别处理等，从而得到物标的距离信息和横位置信息即可。同样，也可以使用激光扫描器等激光传感器作为图像检测部。
第2检测装置的核对部每隔规定时间对毫米波雷达检测部的检测结果和图像检测部的检测结果进行核对。核对部在前次的核对结果中判断为2个检测部检测到同一物标的情况下，使用该前次的核对结果进行核对。具体而言，核对部对毫米波雷达检测部本次检测到的物标和图像检测部本次检测到的物标与前次核对结果中被判断的 2个检测部检测到的物标进行核对。然后，核对部根据与毫米波雷达检测部本次检测到的物标之间的核对结果以及与图像检测部本次检测到的物标之间的核对结果，判断 2个检测部是否检测到同一物标。这样，该检测装置并非直接核对2个检测部的检测结果，而是利用前次的核对结果进行与2个检测结果在时间序列上的核对。因此，与不进行瞬间的核对的情况相比提高了检测精度，能够进行稳定的核对。特别是在检测部的精度瞬间地降低时，也利用过去的核对结果，因此能够进行核对。此外，在该检测装置中，通过利用前次的核对结果，能够简单地进行2个检测部的核对。
此外，该检测装置的核对部在利用了前次核对结果的本次核对中，判断为2个检测部检测到同一物体的情况下，排除该判断出的物体，对毫米波雷达检测部本次检测到的物体和图像检测部本次检测到的物体进行核对。然后，该核对部判断是否存在2 个检测部本次检测到的同一物体。这样，检测装置在考虑到时间序列上的核对结果的基础上，通过该一瞬间一瞬间地得到的2个检测结果进行瞬间地核对。因此，检测装置针对本次的检测中检测到的物体也能够可靠地核对。
美国专利第7417580号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用公开内容整体。在该公报中，图像检测部具有2个摄像头，例示了所谓的立体摄像头并进行了说明。但是，该技术不限于此。即使在图像检测部具有1个摄像头的情况下，通过对所检测到的物标进行适当图像识别处理等，得到物标的距离信息和横位置信息即可。同样，也可以使用激光扫描器等激光传感器作为图像检测部。
第3检测装置的2个检测部和核对部按照规定的时间间隔进行物标的检测和它们的核对，将这些检测结果和核对结果按照时间序列存储到存储器等存储介质中。然后，核对部根据图像检测部检测到的物标在图像上的尺寸的变化率、以及毫米波雷达检测部检测到的本车辆到物标的距离和其变化率(与本车辆之间的相对速度)，判断图像检测部检测到的物标和毫米波雷达检测部检测到的物标是否是同一物体。
核对部在判断为这些物标是同一物体的情况下，根据图像检测部检测到的物标在图像上的位置、以及毫米波雷达检测部检测到的从本车到物标的距离和/或其变化率，预测与车辆碰撞的可能性。
美国专利第6903677号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
如以上说明的那样，在毫米波雷达和摄像头等图像摄像装置的融合处理中，对摄像头等得到的图像与毫米波雷达得到的雷达信息进行核对。使用上述本公开的实施方式的阵列天线的毫米波雷达可构成为高性能且小型。因此，针对包含上述核对处理的融合处理整体，能够实现高性能化和小型化等。由此，能够提高物标识别的精度，实现车辆的更安全的运行控制。
[其他的融合处理]
在融合处理中，根据摄像头等得到的图像和毫米波雷达检测部得到的雷达信息的核对处理，实现各种功能。以下说明实现其代表性的功能的处理装置的例子。
以下的处理装置设置于车辆，至少具有：在规定方向上收发电磁波的毫米波雷达检测部；单眼摄像头等图像取得部，其具有与该毫米波雷达检测部的视野重复的视野；以及处理部，其从毫米波雷达检测部和图像取得部得到信息而进行物标的检测等。毫米波雷达检测部取得其视野中的雷达信息。图像取得部取得其视野中的图像信息。在图像取得部中可以选择光学摄像头、LIDAR、红外线雷达、超声波雷达中的任意1 个或2个以上来使用。处理部可通过与毫米波雷达检测部和图像取得部连接的处理电路实现。以下的处理装置中的该处理部的处理内容不同。
第1处理装置的处理部从图像取得部拍摄到的图像中提取被识别为与毫米波雷达检测部检测到的物标相同的物标。即，基于前述的检测装置进行核对处理。然后，取得所提取的物标的图像的右侧边缘和左侧边缘的信息，针对两边缘，导出对所取得的右侧边缘和左侧边缘的轨迹进行近似的直线或规定的曲线即轨迹近似线。选择该轨迹近似线上存在的边缘的数量较多的一方作为物标的真的边缘。然后，根据作为真的边缘而选择的边缘的位置，导出物标的横位置。由此，能够进一步提高物标的横位置的检测精度。
美国专利第8610620号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用该文献的公开内容整体。
第2处理装置的处理部在决定有无物标时，根据图像信息来变更判断基准值，其中，该判断基准值用于决定雷达信息中的物标的有无。由此，例如在通过摄像头等确认到作为车辆运行的障碍物的物标图像的情况下，或者估计到存在物标等情况下，通过将毫米波雷达检测部的物标检测的判断基准变更为最适当，能够得到更准确的物标信息。即，在存在障碍物的可能性高的情况下，通过变更判断基准，能够可靠地使该处理装置工作。另一方面，在存在障碍物的可能性低的情况下，能够防止该处理装置的不必要的工作。由此，能够进行适当的系统工作。
进而，该情况下，处理部还能够根据雷达信息设定图像信息的检测区域，根据该区域内的图像信息估计障碍物的存在。由此能够实现检测处理的效率化。
美国专利第7570198号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用该文献的公开内容整体。
第3处理装置的处理部进行在至少1台显示装置中显示如下的图像信号的复合显示，其中，该图像信号是基于由多个不同的图像摄像装置和毫米波雷达检测部得到的图像和雷达信息的图像信号。在该显示处理中，能够使水平同步信号、垂直同步信号在多个图像摄像装置和毫米波雷达检测部中相互同步，将来自这些装置的图像信号在 1个水平扫描期间内或1个垂直扫描期间内选择性地切换为所期望的图像信号。由此，能够根据水平和垂直同步信号，并列显示所选择的多个图像信号的像，并且从显示装置送出控制信号，该控制信号对所期望的图像摄像装置和毫米波雷达检测部的控制动作进行设定。
在多台不同的显示装置中显示各个图像等的情况下，各个图像间的比较是困难的。并且，在显示装置与第3处理装置主体分开配置的情况下，对装置的操作性不好。第3处理装置克服这样的缺点。
美国专利第6628299号说明书和美国专利第7161561号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用这些公开内容整体。
第4处理装置的处理部针对位于车辆前方的物标，对图像取得部和毫米波雷达检测部进行指示，取得包含该物标的图像和雷达信息。处理部决定该图像信息内的包含该物标的区域。处理部进而提取该区域中的雷达信息，检测从车辆到物标的距离和车辆与物标之间的相对速度。处理部根据这些信息，判定该物标与车辆碰撞的可能性。由此尽早判定与物标碰撞的可能性。
美国专利第8068134号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用这些公开内容整体。
第5处理装置的处理部根据雷达信息，或根据基于雷达信息和图像信息的融合处理，识别车辆前方的1个或2个以上的物标。该物标中包含：其他的车辆或步行者等移动体、由道路上的白线表示的行驶车道、路崖和位于路崖上的静止物(包含侧缝隙和障碍物等)、信号灯、人行横道等。处理部可以包含GPS(Global Positioning System：全球定位系统)天线。也可以通过GPS天线检测本车辆的位置，根据其位置检索存储有道路地图信息的存储装置(称作地图信息数据库装置)，确认地图上的当前位置。对该地图上的当前位置和通过雷达信息等识别出的1个或2以上的物标进行比较，从而能够识别行驶环境。处理部可以据此提取被估计为成为车辆行驶的障碍的物标，找出更安全的运行信息，根据需要在显示装置进行显示，并通知驾驶者。
美国专利第6191704号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
第5处理装置还可以具有与车辆外部的地图信息数据库装置进行通信的数据通信装置(具有通信电路)。数据通信装置例如按照每周1次或每月1次左右的周期访问地图信息数据库装置，下载最新的地图信息。由此，能够使用最新的地图信息进行上述的处理。
第5处理装置还可以对上述的车辆运行时取得的最新的地图信息与通过雷达信息等识别的1个或2个以上的物标所相关的识别信息进行比较，提取地图信息中没有的物标信息(以下称作“地图更新信息”)。然后，可以将该地图更新信息经由数据通信装置发送到地图信息数据库装置。地图信息数据库装置将该地图更新信息与数据库内的地图信息关联起来存储，如果需要，也可以更新当前的地图信息本身。在更新时，可以通过对从多个车辆得到的地图更新信息进行比较来检证更新的可靠性。
另外，该地图更新信息中能够包含比当前的地图信息数据库装置所具有的地图信息更详细的信息。例如在一般的地图信息中，能够掌握道路的大概形状，但是，例如不包含路崖部分的宽度或位于路崖的侧缝隙的宽度、新产生的凹凸或建造物的形状等的信息。此外，也不包含车道和步道的高度、或与步道连接的斜坡的状况等的信息。地图信息数据库装置能够根据另外设定的条件，将这些详细的信息(以下称作“地图更新详细信息”)与地图信息关联起来存储。通过向包含本车辆的车辆提供比原来的地图信息更详细的信息，除了车辆的安全行驶的用途以外，还能够将这些地图更新详细信息用于其他的用途。这里“包含本车辆的车辆”例如可以是汽车，也可以是二轮车、自行车或者今后新出现的自动行驶车辆、例如电动轮椅等。地图更新详细信息在这些车辆运行时被利用。
(基于神经网络的识别)
第1至第5处理装置还可以具有高度识别装置。高度识别装置可以设置在车辆的外部。该情况下，车辆可以具有与高度识别装置通信的高速数据通信装置。高度识别装置可以通过包含所谓的深度学习等的神经网络来构成。该神经网络例如包含卷积神经网络(Convolutional Neural Network，以下称作“CNN”)。CNN是通过图像识别而得出成果的神经网络，其特征之一在于，具有一个或多个如下的组，该组是被称作卷积层(ConvolutionalLayer)和池化层(Pooling Layer)的2个层的组。
作为向处理装置中的卷积层输入的信息，至少可以存在如下3种中的任意一种信息。
(1)根据由毫米波雷达检测部取得的雷达信息而得到的信息
(2)根据雷达信息，基于由图像取得部取得的特定图像信息而得到的信息
(3)根据雷达信息和由图像取得部取得的图像信息而得到的融合信息，或根据该融合信息而得到的信息
根据这些信息中的任意信息、或者它们组合后的信息，进行与卷积层对应的积和运算。其结果被输入到次级的池化层，根据预先设定的规则进行数据的选择。作为其规则，例如在选择像素值的最大值的最大池化(max pooling)中，按照卷积层的每个分割区域，选择其中的最大值，将其作为池化层中的对应的位置的值。
由CNN构成的高度识别装置有时具有如下结构，即串联连接一组或多组这样的卷积层和池化层。由此，能够准确识别雷达信息和图像信息所包含的车辆周边的物标。
美国专利第8861842号说明书、美国专利第9286524号说明书和美国专利申请公开第2016/0140424号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用这些公开内容整体。
第6处理装置的处理部进行与车辆的头灯控制有关的处理。在使车辆在夜间行驶时，驾驶者确认是否在本车辆的前方存在其他车辆或步行者，对本车辆的头灯的光束进行操作。这是为了防止其他车辆的驾驶者或步行者被本车辆的头灯迷惑。该第6 处理装置使用雷达信息、或雷达信息和摄像头等的图像的组合，自动控制本车辆的头灯。
处理部根据雷达信息，或根据基于雷达信息和图像信息的融合处理，检测与车辆前方的车辆或者步行者相当的物标。该情况下，车辆前方的车辆包含前方的先行车辆、相对车道的车辆、2轮车等。处理部在检测到这些物标的情况下，发出使头灯的光束降低的指令。接收到该指令的车辆内部的控制部(控制电路)对头灯进行操作，使其光束降低。
美国专利第6403942号说明书、美国专利第6611610号说明书、美国专利第8543277号说明书、美国专利第8593521号说明书和美国专利第8636393号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用这些公开内容整体。
在以上说明的毫米波雷达检测部的处理、和毫米波雷达检测部与摄像头等图像摄像装置的融合处理中，能够将毫米波雷达构成为高性能且小型，因此，能够实现雷达处理或融合处理整体的高性能化和小型化等。由此，能够提高物标识别的精度，实现车辆的更安全的运行控制。
＜应用例2：各种监视系统(自然物、建造物、道路、看守、安全)＞
具有本公开的实施方式的阵列天线的毫米波雷达(雷达系统)能够广泛应用于自然物、天气、建造物、安全、看护等监视领域。在与此相关的监视系统中，包含毫米波雷达的监视装置例如被设置在固定的位置，始终对监视对象进行监视。此时，毫米波雷达将监视对象的检测分辨率调整为最佳值，并进行设定。
具有本公开的实施方式的阵列天线的毫米波雷达例如能够进行基于超过100GHz的高频电磁波的检测。此外，关于雷达识别所使用的方式例如FMCW方式等中的调制频带，该毫米波雷达实现了超过当前4GHz的宽频带。即对应于前述的超宽带 (UWB：Ultra WideBand)。该调制频带与距离分辨率相关。即现有的贴片天线的调制频带是600MHz左右，因此，其距离分辨率是25cm。与此相对，在与本阵列天线相关的毫米波雷达中，其距离分辨率为3.75cm。这表示能够实现与现有的LIDAR的距离分辨率相匹敌的性能。另一方面，如前所述，LIDAR等光学式传感器无法在夜间或恶劣天气时检测物标。与此相对，在毫米波雷达中，与昼夜、天气无关，能够始终进行检测。由此，在利用现有的贴片天线的毫米波雷达无法应用的各种用途中，能够利用与本阵列天线相关的毫米波雷达。
图57是示出基于毫米波雷达的监视系统1500的结构例的图。基于毫米波雷达的监视系统1500至少具有传感器部1010和主体部1100。传感器部1010至少具有：与监视对象1015进行了对准的天线1011；根据收发的电磁波来检测物标的毫米波雷达检测部1012；以及发送所检测到的雷达信息的通信部(通信电路)1013。主体部1100 至少具有：接收雷达信息的通信部(通信电路)1103；根据接收到的雷达信息进行规定的处理的处理部(处理电路)1101；对过去的雷达信息和规定的处理所需要的其他的信息等进行蓄积的数据蓄积部(记录介质)1102。在传感器部1010与主体部1100 之间存在通信回线1300，经由该通信回线1300进行两者间的信息和命令的发送和接收。这里，通信回线例如可以包含互联网等通用的通信网络、便携通信网络、专用的通信回线等中的任意一方。另外，本监视系统1500也可以不经由通信回线而直接连接传感器部1010和主体部1100。在传感器部1010中，除了毫米波雷达以外，还能够并设摄像头等光学传感器。由此，通过基于雷达信息和摄像头等的图像信息的融合处理进行物标识别，能够实现监视对象1015等的更高度的检测。
以下对实现这些应用事例的监视系统的例子具体地进行说明。
[自然物监视系统]
第1监视系统是将自然物作为对象进行监视的系统(以下称作“自然物监视系统”)。参照图57对该自然物监视系统进行说明。该自然物监视系统1500中的监视对象1015例如是河川、海面、山岳、火山、地表等。例如在河川是监视对象1015的情况下，被固定在固定位置的传感器部1010始终监视河川1015的水面。始终将该水面信息发送到主体部1100中的处理部1101。然后，在水面成为一定以上的高度的情况下，处理部1101经由通信回线1300将该情况通知给与本监视系统分开设置的例如气象观测监视系统等其他系统1200。或者，处理部1101将用于自动关闭河川1015中设置的水闸等(未图示)的指示信息发送到管理水闸的系统(未图示)。
该自然物监视系统1500能够通过1个主体部1100来监视多个传感器部1010、 1020等。在该多个传感器部分散配置在一定的地域的情况下，能够同时掌握该地域的河川的水位状况。由此，还能够评价该地域的降雨对河川的水位产生何种影响，是否可能引起洪水等灾害。能够将与此相关的信息经由通信回线1300而通知给气象观测监视系统等其他系统1200。由此，气象观测监视系统等其他系统1200能够将所通知的信息灵活运用于更广域的气象观测或灾害预测。
该自然物监视系统1500还能够同样应用于河川以外的其他自然物。例如在监视海啸或涨潮的监视系统中，其监视对象是海面水位。此外，还可以与海面水位的上升对应地自动对防潮堤的水闸进行开闭。或者，在对由于降雨或地震等引起的山崩进行监视的监视系统中，其监视对象是山岳部的地表等。
[交通路监视系统]
第2监视系统是监视交通路的系统(以下称作“交通路监视系统”)。该交通路监视系统的监视对象例如可以是铁路的道口、特定的线路、机场的跑道、道路的交叉路口、特定的道路或停车场等。
例如在监视对象是铁路的道口的情况下，在能够监视道口内部的位置配置传感器部1010。该情况下，传感器部1010除了毫米波雷达以外，还可以并设摄像头等光学传感器。该情况下，通过雷达信息和图像信息的融合处理，能够更多方面地检测监视对象中的物标。将通过传感器部1010得到的物标信息经由通信回线1300送到主体部 1100。主体部1100进行更高度的识别处理、控制中所需要的其他信息(例如电车的运行信息等)的收集、以及基于它们的必要的控制指示等。这里，必要的控制指示例如是指道口封闭时在道口内部确认到人或车辆等的情况下使电车停止等的指示。
此外，例如在将监视对象设为机场的跑道的情况下，沿着跑道配置多个传感器部1010、1020等，以在跑道上实现规定的分辨率、例如能够检测跑道上的5cm角以上的异物的分辨率。监视系统1500与昼夜、天气无关地始终监视跑道。该功能正是因为使用了可对应UWB的本公开的实施方式中的毫米波雷达而能够实现的功能。此外，本毫米波雷达装置能够以小型、高分辨、低成本而实现，因此，在要全面覆盖跑道的情况下，也能够实际地应对。该情况下，主体部1100对多个传感器部1010、1020等进行综合管理。主体部1100在跑道上确认到异物的情况下，向机场管制系统(未图示)发送与异物的位置和大小有关的信息。接收到该信息的机场管制系统暂时禁止在该跑道的起飞和降落。在此期间内，主体部1100例如针对在另外设置的跑道上自动进行清扫的车辆等发送与异物的位置和大小相关的信息。接收到该信息的清扫车辆，自主地移动到异物所在的位置，自动去除该异物。清扫车辆在异物的去除完成后，向主体部1100发送该情况的信息。然后，主体部1100在检测到该异物的传感器部1010 等再次确认“没有异物”并确认到是安全的之后，向机场管制系统转达该意思。接收到该意思的机场管制系统解除该跑道的起飞降落禁止。
进而，例如在将监视对象设为停车场的情况下，能够自动识别停车场的哪个位置是空闲的。美国专利第6943726号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
[安全监视系统]
第3监视系统是监视入侵私有用地内或民宅的非法入侵者的系统(以下称作“安全监视系统”)。该安全监视系统中的监视对象例如是私有用地内或民宅内等特定区域。
例如，在将监视对象设为私有用地内的情况下，在能够对其进行监视的1个或2 个以上的位置处配置传感器部1010。该情况下，作为传感器部1010，除了毫米波雷达以外，也可以并设摄像头等光学传感器。该情况下，通过雷达信息和图像信息的融合处理，能够更多方面地检测监视对象中的物标。将由传感器部1010得到的物标信息经由通信回线1300发送到主体部1100。在主体部1100中，进行更高度的识别处理、控制中所需要的其他信息(例如为了准确识别入侵对象是人还是狗或鸟等动物所需要的参照数据等)的收集、以及基于它们的必要的控制指示等。这里，必要的控制指示例如除了拉响在用地内设置的报警器或点亮照明等的指示以外，还包含通过便携通信回线等直接通知用地的管理者等的指示。主体部1100中的处理部1101也可以使内置的采用深度学习等手法的高度识别装置来识别所检测到的物标。或者，该高度识别装置也可以配置在外部。该情况下，高度识别装置可以通过通信回线1300而连接。
美国专利第7425983号说明书中记载了与其关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
作为这种安全监视系统的其他实施方式，还能够应用于机场的搭乘口、车站的检票口、建筑物的入口等处所设置的人监视系统。该人监视系统中的监视对象例如是机场的搭乘口、车站的检票口、建筑物的入口等。
例如在监视对象是机场的搭乘口的情况下，传感器部1010例如可设置于搭乘口的携带物检查装置中。该情况下，该检查方法中存在如下2种方法。1个方法是，毫米波雷达接收由自身发送的电磁波被作为监视对象的搭乘者反射而返回的电磁波，从而检查搭乘者的携带物等。另1个方法是，通过天线接收搭乘者自己的身体辐射的微弱的毫米波，从而检查搭乘者隐藏携带的异物。在后者的方法中，期望毫米波雷达具有对接收的毫米波进行扫描的功能。该扫描功能可以通过利用数字波束成形来实现，也可以通过机械的扫描动作来实现。另外，关于主体部1100的处理，能够使用与前述的例子同样的通信处理和识别处理。
[建造物检查系统(非破坏检查)]
第4监视系统是进行道路或者铁路的高架桥或建造物等混凝土的内部、或道路或者地面的内部等的监视或检查的系统(以下称作“建造物检查系统”)。该建造物检查系统中的监视对象例如是高架桥或者建造物等的混凝土的内部、或道路或者地面的内部等。
例如，在监视对象是混凝土建造物的内部的情况下，传感器部1010具有能够使天线1011沿着混凝土建造物的表面扫描的构造。这里“扫描”可以手动实现，也可以通过另外设置扫描用的固定轨道并使用马达等的驱动力在该轨道上移动来实现。此外，在监视对象是道路或地面的情况下，也可以将天线1011设置在车辆等的下方，并使车辆以固定速度行驶，从而实现“扫描”。传感器部1010所使用的电磁波例如可以使用超100GHz的所谓太赫兹区域的毫米波。如前所述，根据本公开的实施方式中的阵列天线，例如即使在超过100GHz的电磁波中，与现有的贴片天线等相比，也能够构成更小损失的天线。更高频的电磁波能够更深地浸透到混凝土等检查对象物，能够实现更准确的非破坏检查。另外，关于主体部1100的处理，还能够使用与前述的其他监视系统等同样的通信处理和识别处理。
美国专利第6661367号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
[人监视系统]
第5监视系统是看守看护对象者的系统(以下称为“人看守系统”)。该人看守系统中的监视对象例如是看护者或医院的患者等。
在例如将监视对象设为看护施设的室内的看护者的情况下，在该室内的能够对室内整体进行监视的1个或2个以上的位置配置传感器部1010。该情况下，传感器部 1010中除了毫米波雷达以外，还可以并设摄像头等光学传感器。该情况下，通过雷达信息和图像信息的融合处理，能够更多方面地对监视对象进行监视。另一方面，在将监视对象设为人的情况下，根据隐私保护的观点，摄像头等的监视有时不适当。考虑到这方面，需要对传感器进行选择。另外，在利用毫米波雷达的物标检测中，并非通过图像，而是通过可以称为其影子的信号来对作为监视对象的人进行监视。因此，毫米波雷达从隐私保护的观点来看可以说是理想的传感器。
将由传感器部1010得到的看护者的信息经由通信回线1300发送到主体部1100。传感器部1010进行更高度的识别处理、控制中所需要的其他信息(例如为了准确识别看护者的物标信息而需要的参照数据等)的收集、以及基于它们的必要的控制指示等。这里，必要的控制指示例如包含根据检测结果直接通知管理者等的指示。此外，主体部1100的处理部1101也可以使内置的采用深度学习等手法的高度识别装置识别所检测到的物标。该高度识别装置可以配置在外部。该情况下，高度识别装置可以通过通信回线1300而连接。
在利用毫米波雷达将人作为监视对象的情况下，至少能够追加如下2个功能。
第1功能是心率/呼吸频率的监视功能。在毫米波雷达中，电磁波透过衣服，能够检测人体的皮肤表面的位置和运动。处理部1101首先检测作为监视对象的人及其外形。接着，例如要检测心率的情况下，确定容易检测心跳的运动的身体表面的位置，将该处的运动时间序列化而进行检测。由此，例如能够检测1分钟的心率。在检测呼吸频率的情况下也是同样的。通过使用该功能，能够始终确认看护者的健康状态，能够实行更高质量的对看护者的看守。
第2功能是跌倒检测功能。老人等看护者由于腰和腿较弱，有时会跌倒。在人跌倒的情况下，人体的特定部位例如头部等的速度或加速度成为一定值以上。在利用毫米波雷达将人作为监视对象的情况下，能够始终检测对象物标的相对速度或加速度。因此，例如通过确定头部作为监视对象，并按照时间序列检测其相对速度或加速度，从而能够在检测到一定值以上的速度的情况下，识别为已经跌倒。处理部1101在识别到跌倒的情况下，例如能够发出准确的看护辅助对应的指示等。
另外，在以上说明的监视系统等中，传感器部1010被固定在固定的位置。但是，也可以将传感器部1010设置于例如机器人、车辆、无人机等飞行体等移动体。这里，车辆等例如不仅包含汽车，还包含电动轮椅等小型移动体。该情况下，该移动体也可以内置GPS单元，以始终确认自己的当前位置。此外，该移动体也可以具有如下功能：使用地图信息和针对前述的第5处理装置进行了说明的地图更新信息，进一步提高自己的当前位置的正确性。
进而，在与以上说明的第1至第3检测装置、第1至第6处理装置、第1至第5 监视系统等类似的装置或系统中，通过利用与它们同样的结构，能够使用本公开的实施方式中的阵列天线或毫米波雷达。
＜应用例3：通信系统＞
[通信系统的第1例]
本公开中的波导路装置和天线装置(阵列天线)能够用于构成通信系统(telecommunication system)的发送机(transmitter)和/或接收机(receiver)。本公开中的波导路装置和天线装置使用层叠的导电部件而构成，因此，与使用中空波导管的情况相比，能够将发送机和/或接收机的尺寸抑制为较小。此外，由于不需要电介质，因此，与使用微带线的情况相比，能够将电磁波的介电损耗抑制为较小。由此，能够构建具有小型、且高效率的发送机和/或接收机的通信系统。
这样的通信系统可以是直接调制为模拟信号而进行发送接收的模拟式通信系统。但是，如果是数字式通信系统，则能够构建更灵活且性能高的通信系统。
以下，参照图58来说明使用了本公开的实施方式中的波导路装置和天线装置的数字式通信系统800A。
图58是示出数字式通信系统800A的结构的框图。通信系统800A具有发送机 810A和接收机820A。发送机810A具有模拟/数字(A/D)转换器812、编码器813、调制器814、发送天线815。接收机820A具有接收天线825、解调器824、解码器823、数字/模拟(D/A)转换器822。发送天线815和接收天线825中的至少一方可通过本公开的实施方式中的阵列天线而实现。在本应用例中，将包含与发送天线815连接的调制器814、编码器813和A/D转换器812等的电路称作发送电路。将包含与接收天线825连接的解调器824、解码器823和D/A转换器822等的电路称作接收电路。有时将发送电路和接收电路一起称作通信电路。
发送机810A将从信号源811接收到的模拟信号通过模拟/数字(A/D)转换器812 转换为数字信号。接着，通过编码器813对数字信号进行编码。这里，编码是指对要发送的数字信号进行操作，转换为适合通信的形态。作为这样的编码的例子，存在 CDM(Code-DivisionMultiplexing：码分复用)等。此外，用于进行TDM(Time-Division Multiplexing：时分复用)或FDM(Frequency Division Multiplexing：频分复用)、或 OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing：正交频分复用)的转换也是该编码的一例。被编码后的信号通过调制器814而转换为高频信号，从发送天线815被发送。
另外，在通信领域中，有时将表示与载波重合的信号的波称作“信号波”，但是，本说明书中的“信号波”的用语没有使用这样的意思。本说明书中的“信号波”扩展地意味着在波导路中传播的电磁波和使用天线元件发送接收的电磁波。
接收机820A通过解调器824将接收天线825接收到的高频信号恢复到低频信号，通过解码器823恢复到数字信号。解码后的数字信号通过数字/模拟(D/A)转换器 822而恢复到模拟信号，被发送到数据接收器(数据接收装置)821。通过以上的处理，一连串的发送和接收的过程完成。
在进行通信的主体是计算机这样的数字设备的情况下，在上述的处理中，不需要发送信号的模拟/数字转换和接收信号的数字/模拟转换。因此，可以省略图35中的模拟/数字转换器812和数字/模拟转换器822。这种结构的系统也包含于数字式通信系统。
在数字式通信系统中，使用各种方法确保信号强度或扩大通信容量。这些方法中的大多数在使用毫米波段或太赫兹频带的电波的通信系统中也是有效的。
毫米波段或太赫兹频带的电波与更低频率的电波相比直进性较高，环绕到障碍物的阴影一侧的衍射较小。因此，接收机无法直接接收从发送机发送的电波的情况也不少。在这种状况下，多数情况下能够接收反射波，但是，反射波的电波信号的质量大多比直接波差，因此更难进行稳定的接收。此外，有时多个反射波通过不同的路径而到来。
该情况下，路径长度不同的接收波彼此的相位不同，引起多径衰落(Multi-PathFading)。
作为用于改善这种状况的技术，能够利用被称作天线分集(Antenna Diversity)的技术。在该技术中，发送机和接收机中的至少一方具有多个天线。这些多个天线间的距离如果具有波长程度以上的不同，则接收波的状态会不同。因此，选择并使用能够进行质量最好的发送接收的天线。由此，能够提高通信的可靠性。此外，也可以对从多个天线得到的信号进行合成而实现信号质量的改善。
在图58所示的通信系统800A中，例如接收机820A可以具有多个接收天线825。该情况下，在多个接收天线825与解调器824之间设有切换器。接收机820A通过切换器，从多个接收天线825中将能够得到质量最好的信号的天线与解调器824连接。另外，在该例中，发送机810A也可以具有多个发送天线815。
[通信系统的第2例]
图59是示出通信系统800B的例子的框图，通信系统800B包含能够使该电波的辐射图案变化的发送机810B。在该应用例中，接收机与图58所示的接收机820A相同。因此，图59中未示出接收机。发送机810B除了具有发送机810A的结构以外，还具有包含多个天线元件8151的天线阵列815b。天线阵列815b可以是本公开的实施方式中的阵列天线。发送机810B还具有在多个天线元件8151与调制器814之间分别连接的多个移相器(PS)816。在该发送机810B中，调制器814的输出被发送到多个移相器816，在该多个移相器816被赋予相位差，被导出到多个天线元件8151。在多个天线元件8151被等间隔地配置的情况下，在向各天线元件8151提供相位相对于相邻的天线元件具有一定量差异的高频信号的情况下，与该相位差对应地，天线阵列815b的主瓣817从正面朝向倾斜的方位。该方法也被称作波束成形(BeamForming)。
使各移相器816赋予的相位差多样而不同，从而能够使主瓣817的方位变化。该方法有时被称作波束控制(Beam Steering)。通过找到发送接收的状态最好的相位差，能够提高通信的可靠性。另外，这里，说明了移相器816赋予的相位差在相邻天线元件8151之间固定的例子，但是不限于这样的例子。此外，不仅是直接波，也可以赋予相位差，使得向反射波到达接收机的方位辐射电波。
在发送机810B中，还利用被称作零陷(Null Steering)的方法。这是指如下方法：通过调节相位差，形成不向特定的方向辐射电波的状态。通过进行零陷，能够抑制朝向不希望发送电波的其他接收机辐射的电波。由此，能够避免干扰。使用毫米波或太赫兹波的数字通信能够利用非常宽的频带，但是，即使这样，也优选尽可能有效地利用频带。如果利用零陷，则能够在同一频带进行多个发送接收，因此能够提高频带的利用效率。使用波束成形、波束转向和零陷等技术来提高频带的利用效率的方法有时被称作SDMA(Spatial DivisionMultiple Access：空分多址)。
[通信系统的第3例]
为了增大特定频带中的通信容量，能够应用被称作MIMO(Multiple-Input andMultiple-Output：多输入多输出)的方法。在MIMO中，使用多个发送天线和多个接收天线。分别从多个发送天线辐射电波。在某一个例中，能够使分别不同的信号重合于所辐射的电波。多个接收天线分别接收所发送的全部多个电波。但是，不同的接收天线接收通过不同的路径而到达的电波，因此，接收的电波的相位产生差异。通过利用该差异，能够在接收机侧对多个电波中包含的多个信号进行分离。
本公开的波导路装置和天线装置也能够在利用MIMO的通信系统中使用。以下，说明这样的通信系统的例子。
图60是示出安装MIMO功能的通信系统800C的例子的框图。在该通信系统800C 中，发送机830具有编码器832、TX-MIMO处理器833、2个发送天线8351、8352。接收机840具有2个接收天线8451、8452、RX-MIMO处理器843、解码器842。另外，发送天线和接收天线各自的个数也可以大于2。这里为了简化说明，取各天线为 2个的例子。一般而言，MIMO通信系统的通信容量与发送天线和接收天线中的较少一方的个数成比例地增大。
从数据信号源831接收到信号的发送机830通过编码器832对信号进行编码，以进行发送。编码后的信号通过TX-MIMO处理器833而分配给2个发送天线8351、 8352。
在MIMO方式的某一例的处理方法中，TX-MIMO处理器833将编码后的信号的序列分割成与发送天线8352的数量相同的数量即2个，并行地发送到发送天线8351、 8352。发送天线8351、8352分别辐射包含所分割的多个信号列的信息的电波。在发送天线是N个的情况下，信号列被分割为N个。所辐射的电波被2个接收天线8451、 8452双方同时接收。即，接收天线8451、8452各自接收的电波中混合包含有在发送时被分割的2个信号。该混合的信号的分离是通过RX-MIMO处理器843来进行的。
例如如果着眼于电波的相位差，则能够对混合的2个信号进行分离。从发送天线8351到达的电波被接收天线8451、8452接收到的情况下的2个电波的相位差与从发送天线8352到达的电波被接收天线8451、8452接收到的情况下的2个电波的相位差是不同的。即，根据发送和接收的路径的不同，接收天线间的相位差是不同的。此外，如果发送天线与接收天线的空间的配置关系不变，则它们的相位差不变。因此，将由 2个接收天线接收到的接收信号错开由发送和接收路径决定的相位差而取得相关性，从而能够提取通过该发送和接收路径而接收到的信号。RX-MIMO处理器843例如通过该方法从接收信号中分离2个信号列，恢复被分割前的信号列。恢复后的信号列还是被编码的状态，因此，被发送到解码器842，在解码器842中恢复成原来的信号。所恢复的信号被发送到数据接收器841。
该例中的MIMO通信系统800C对数字信号进行发送和接收，但是，也可以实现对模拟信号进行发送和接收的MIMO通信系统。该情况下，在图60的结构中追加参照图58说明的模拟/数字转换器和数字/模拟转换器。另外，用于区分来自不同发送天线的信号的信息不限于相位差的信息。一般而言，如果发送天线和接收天线的组合不同，则所接收的电波除了相位以外，散射或衰退等的状况会不同。这些被总称为CSI (Channel State Information：信道状态信息)。CSI在利用MIMO的系统中，用于区分不同的发送和接收路径。
另外，多个发送天线分别辐射包含独立信号的发送波不是必须条件。如果能够在接收天线侧进行分离，则也可以构成为各发送天线辐射包含多个信号的电波。此外，还可以构成为在发送天线侧进行波束成形，在接收天线侧形成包含单一信号的发送波，作为来自各发送天线的电波的合成波。该情况下，各发送天线也构成为辐射包含多个信号的电波。
在该第3例中也与第1和第2例同样，能够使用CDM、FDM、TDM、OFDM等各种方法作为信号的编码方法。
在通信系统中，搭载有用于处理信号的集成电路(称作信号处理电路或通信电路)的电路基板能够与本公开的实施方式中的波导路装置和天线装置层叠地配置。本公开的实施方式中的波导路装置和天线装置具有层叠了板形状的导电部件的构造，因此，容易将电路基板层叠在它们之上而进行配置。通过这样配置，与使用中空波导管等的情况相比，能够实现容积小的发送机和接收机。
在以上说明的通信系统的第1至第3例中，作为发送机或接收机的结构要素的模拟/数字转换器、数字/模拟转换器、编码器、解码器、调制器、解调器、TX-MIMO 处理器、RX-MIMO处理器等在图58、59、60中表示为独立的1个要素，但是，不是必须独立。例如，也可以通过1个集成电路来实现全部这些要素。或者，也可以通过1个集成电路来仅实现一部分的要素。无论哪种情况，只要实现本公开中说明的功能，就可以说实施了本发明。
如以上那样，本公开包含以下的项目所记载的缝隙阵列天线、天线装置、雷达、雷达系统和通信系统。
[项目1]
一种缝隙阵列天线，其与发送机或接收机连接来使用，
该缝隙阵列天线具有：
第1导电部件，其具有第1导电性表面；
第2导电部件，其具有与所述第1导电性表面对置的第2导电性表面；
波导部件，其位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，具有与所述第1 导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，位于所述波导部件的两侧，
所述第1导电部件和所述第2导电部件中的至少一方具有沿着所述第1导电性表面或所述第2导电性表面排列的多个缝隙，
所述多个缝隙包含与所述波导面耦合并沿着所述波导面相邻的2个缝隙，
所述波导面在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸方向发生变化的至少1个转向部，
所述波导部件包含延长部，在从所述波导面的法线方向观察的情况下，该延长部在从所述转向部离开的方向上超过所述2个缝隙中的至少一方而延伸，
沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距为所述2个缝隙中的至少一方的长度的一半以上，
所述2个缝隙的中心间的直线距离小于所述2个缝隙中的任意缝隙的长度的4 倍，
所述发送机或所述接收机在所述延长部侧与所述波导面耦合。
[项目2]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分耦合。
[项目3]
根据项目2所述的缝隙阵列天线，其中，
所述转向部的转向角度为30度以上且120度以下。
[项目4]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含2个转向部，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述2 个转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分耦合。
[项目5]
根据项目4所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个线状部分是平行的。
[项目6]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含多个转向部，
所述波导面包含在1个直线上延伸的2个线状部分，
所述2个线状部分经由所述多个转向部而连接，
所述2个缝隙与所述2个线状部分耦合。
[项目7]
根据项目1至6中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含具有曲线形状的转向部。
[项目8]
根据项目1至6中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件在至少1个所述转向部中，在所述波导部件的外侧的缘处具有倒角。
[项目9]
根据项目1至6中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
在至少1个所述转向部中伴有所述波导面与所述第1导电性表面之间的间隔局部地扩大的间隙扩大部。
[项目10]
根据项目2至6中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分的中央耦合。
[项目11]
根据项目1至10中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙中的至少一方与所述波导面对置。
[项目12]
根据项目1至11中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙分别具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述2个缝隙中的至少一方的所述开口至少在所述开口的长度方向上的中央部包含小角度部，在该小角度部中，所述开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘的另一方不交叉，或者，所述小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
[项目13]
根据项目1至11中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙中的一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第1开口，
所述2个缝隙中的另一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第2开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述第1开口至少在所述第1开口的长度方向上的中央部包含第1小角度部，在该第1小角度部中，所述第1开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于 45度，
所述第1小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第1小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述第1小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离，
所述第2开口至少在所述第2开口的长度方向上的中央部包含第2小角度部，在该第2小角度部中，所述第2开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于 45度，
所述第2小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的所述另一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第2小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述另一方交叉且与所述2 个缘中的所述一方不交叉，或者，所述第2小角度部被定位成与所述2个缘中的所述另一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
[项目14]
根据项目1至13中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别具有如下形状，该形状具有由直线规定的长度。
[项目15]
根据项目1至13中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别具有如下形状，该形状具有由1个直线和与所述直线的两端分别交叉的2个直线的组合规定的长度。
[项目16]
根据项目1至15中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线用于自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方，
当设自由空间中的波长为λo的电磁波在所述波导面与所述第1导电性表面之间的波导路进行传播时的波长为λg时，
沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距与λg、λg/2的奇数倍和λg/4 的奇数倍中的任意一方之差小于所述2个缝隙的宽度之和。
[项目17]
根据项目1至15中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线用于自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方，
设某个距离为a，沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距与a、a/2的奇数倍和a/4的奇数倍中的任意一方之差小于所述2个缝隙的宽度之和，
所述距离a为0.5λo以上且小于1.5λo。
[项目18]
根据项目1至7和10至17中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件至少在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间，包含使所述波导面与所述第1导电性表面之间的距离变化的部分和使所述波导面的宽度变化的部分中的至少一方。
[项目19]
根据项目8或9所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件至少在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间、且所述转向部以外的位置处，包含使所述波导面与所述第1导电性表面之间的距离变化的部分和使所述波导面的宽度变化的部分中的至少一方。
[项目20]
根据项目1至19中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
设所述2个缝隙为第1缝隙和第2缝隙时，
所述多个缝隙包含与所述第2缝隙相邻的第3缝隙，
所述波导面在与所述第2缝隙和所述第3缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸方向发生变化的至少1个转向部，
位于所述第1缝隙与所述第2缝隙之间的所述转向部转向的方向与位于所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的所述转向部转向的方向相反，
沿着所述波导面测量出的所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的间距为所述第2 缝隙和所述第3缝隙中的较短一方的缝隙的长度的一半以上，
所述第2缝隙与所述第3缝隙的中心间的直线距离小于所述短的缝隙的长度的4倍。
[项目21]
根据项目20所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1缝隙至第3缝隙在直线上排列。
[项目22]
根据项目1至21中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述人工磁导体具有多个导电性棒，所述多个导电性棒分别具有与所述第1导电性表面对置的前端部，
所述多个导电性棒包含与所述波导部件相邻并沿着所述波导部件排列的1列以上的导电性棒的列，
所述导电性棒的列在与所述转向部相邻的位置处沿着所述转向部的所述转向的方向而转向，
在所述2个缝隙之间配置所述多个导电性棒中的至少1个导电性棒。
[项目23]
根据项目22所述的缝隙阵列天线，其中，
所述1列以上的导电性棒的列包含在所述转向部的外侧排列的外侧棒列和在所述转向部的内侧排列的内侧棒列，
在通过所述2个缝隙中的一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面与通过所述2个缝隙中的另一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面之间，所述外侧棒列所包含的所述导电性棒的数量大于所述内侧棒列所包含的所述导电性棒的数量。
[项目24]
根据项目1至23中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2 波导面，
所述人工磁导体至少配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短一方的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部转向的方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部转向的方向相同。
[项目25]
根据项目1至23中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2 波导面，
所述人工磁导体至少配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸方向发生变化的至少1个转向部，
连接所述2个缝隙各自的中心和所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部转向的方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部转向的方向相同。
[项目26]
根据项目24或25所述的缝隙阵列天线，其中，
所述人工磁导体还配置在所述多个波导部件中的相邻的至少2个波导部件之间。
[项目27]
一种天线装置，该天线装置具有多个缝隙阵列天线，其中，
所述多个缝隙阵列天线分别是项目1至23中的任意一项所述的缝隙阵列天线，
所述多个缝隙阵列天线中的多个波导部件相邻地排列。
[项目28]
根据项目27所述天线装置，其中，
所述多个缝隙阵列天线各自的所述第1导电部件是1个板形状的导电部件的一部分，
所述多个缝隙阵列天线各自的所述第2导电部件是1个板形状的其他导电部件的一部分。
[项目29]
一种雷达装置，该雷达装置具有：
项目1至26中的任意一项所述的缝隙阵列天线、或项目27或28所述的天线装置；以及
与所述缝隙阵列天线或所述天线装置连接的至少1个微波集成电路。
[项目30]
一种缝隙阵列天线，其与发送机或接收机连接来使用，
该缝隙阵列天线具有：
第1导电部件，其具有第1导电性表面；
第2导电部件，其具有与所述第1导电性表面对置的第2导电性表面；
波导部件，其位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，具有与所述第1 导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，位于所述波导部件的两侧，
所述第1导电部件和所述第2导电部件中的至少一方具有沿着所述第1导电性表面或所述第2导电性表面排列的多个缝隙，
所述多个缝隙包含与所述波导面耦合并沿着所述波导面相邻的2个缝隙，
所述波导面包含延伸的方向发生变化的至少2个转向部，
所述2个缝隙与所述2个转向部分别耦合，
沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距为所述2个缝隙中的至少一方的长度的一半以上，
所述2个缝隙的中心间的直线距离小于所述2个缝隙中的任意缝隙的长度的4 倍，
所述发送机或所述接收机在所述波导部件的任意一侧的端部与所述波导面耦合。
[项目31]
根据项目30所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少2个转向部的转向角度为30度以上且120度以下。
[项目32]
根据项目30或31所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少2个转向部包含具有曲线形状的转向部。
[项目33]
根据项目30至32中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件在所述至少2个转向部中，在所述波导部件的外侧的缘处具有倒角。
[项目34]
根据项目30至33中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙分别具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述2个缝隙中的至少一方的所述开口至少在所述开口的长度方向上的中央部包含小角度部，在该小角度部中，所述开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述小角度部与所述波导面的所述2个缘的所述一方交叉且与所述2个缘的另一方不交叉，或者，所述小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
[项目35]
根据项目30至33中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙中的一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第1开口，
所述2个缝隙中的另一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第2开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述第1开口至少在所述第1开口的长度方向上的中央部包含第1小角度部，在该第1小角度部中，所述第1开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于 45度，
所述第1小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第1小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述第1小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离，
所述第2开口至少在所述第2开口的长度方向上的中央部包含第2小角度部，在该第2小角度部中，所述第2开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于 45度，
所述第2小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的所述另一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第2小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述另一方交叉且与所述2 个缘中的所述一方不交叉，或者，所述第2小角度部被定位成与所述2个缘中的所述另一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
[项目36]
根据项目30至35中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
设所述2个缝隙为第1缝隙和第2缝隙时，
所述多个缝隙包含与所述第2缝隙相邻的第3缝隙，
所述波导面在与所述第2缝隙和所述第3缝隙分别耦合的2个位置之间，或在与所述第3缝隙耦合的位置处，包含延伸的方向发生变化的第3转向部，
与所述第1缝隙耦合的所述转向部转向的方向和与所述第2缝隙耦合的所述转向部转向的方向相反，
与所述第2缝隙耦合的所述转向部转向的方向和所述第3转向部转向的方向相反，
沿着所述波导面测量出的所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的间距为所述第2 缝隙和所述第3缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述第2缝隙与所述第3缝隙的中心间的直线距离小于所述方的缝隙的长度的4倍。
[项目37]
根据项目30至36中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2 波导面，
所述人工磁导体至少配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面包含延伸方向发生变化的至少2个其他转向部，
所述2个其他缝隙与所述2个其他转向部分别耦合，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
与所述2个缝隙中的一方耦合的转向部转向的方向和与所述2个其他缝隙中的一方耦合的转向部转向的方向相同，
与所述2个缝隙中的另一方耦合的转向部转向的方向和与所述2个其他缝隙中的另一方耦合的转向部转向的方向相同。
[项目38]
根据项目30至36中的任意一项所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2 波导面，
所述人工磁导体至少配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面包含延伸方向发生变化的至少2个其他转向部，
所述2个其他缝隙与所述2个其他转向部分别耦合，
连接所述2个缝隙各自中心与所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
与所述2个缝隙中的一方耦合的转向部转向的方向和与所述2个其他缝隙中的一方耦合的转向部转向的方向相同，
与所述2个缝隙中的另一方耦合的转向部转向的方向和与所述2个其他缝隙中的另一方耦合的转向部转向的方向相同。
[项目39]
一种天线装置，该天线装置具有多个缝隙阵列天线，其中，
所述多个缝隙阵列天线分别是项目30至36中的任意一项所述的缝隙阵列天线，
所述多个缝隙阵列天线中的多个波导部件相邻地排列。
[项目40]
根据项目39所述天线装置，其中，
所述多个缝隙阵列天线各自的所述第1导电部件是1个板形状的导电部件的一部分，
所述多个缝隙阵列天线各自的所述第2导电部件是1个板形状的其他导电部件的一部分。
[项目41]
一种雷达装置，该雷达装置具有：
项目30至38中的任意一项所述的缝隙阵列天线、或项目39或40所述的天线装置；以及
与所述缝隙阵列天线或所述天线装置连接的至少1个微波集成电路。
[项目43]
一种无线通信系统，该无线通信系统具有：
项目1至26、30至38中的任意一项所述的缝隙阵列天线；以及
与所述缝隙阵列天线连接的通信电路。
[项目44]
一种无线通信系统，该无线通信系统具有：
项目27、28、39、40中的任意一项所述的天线装置；以及
与所述天线装置连接的通信电路。
【产业上的可利用性】
本公开的天线装置和天线阵列可用于利用天线的所有技术领域。例如可用于进行千兆赫频带或太赫兹频带的电磁波的发送接收的各种用途。特别适合要求小型化的车载雷达系统、各种监视系统、室内测位系统和无线通信系统等。
标号说明
100：波导路装置
110：导电部件
110a：导电性表面
112：缝隙
120：导电部件
120a：第2导电部件的导电性表面
122：波导部件
122a：波导面
124：导电性棒
124a：导电性棒的前端部
124b：导电性棒的基部
125：人工磁导体的表面
130：中空波导管
132：中空波导管的内部空间
140：导电部件
200：缝隙天线
310：电子电路
300：缝隙天线
500：本车辆
502：先行车辆
510：车载雷达系统
520：行驶辅助电子控制装置
530：雷达信号处理装置
540：通信设备
550：计算机
552：数据库
560：信号处理电路
570：物体检测装置
580：发送接收电路
596：选择电路
600：车辆行驶控制装置
700：车载摄像头系统
710：摄像头
720：图像处理电路
800A、800B、800C：通信系统
810A、810B、830：发送机
820A、840：接收机
813、832：编码器
823、842：解码器
814：调制器
824：解调器
1010、1020：传感器部
1011、1021：天线
1012、1022：毫米波雷达检测部
1013、1023：通信部
1015、1025：监视对象
1100：主体部
1101：处理部
1102：数据蓄积部
1103：通信部
1200：其他系统
1300：通信回线
1500：监视系统

Claims (51)

1.一种缝隙阵列天线，其与发送机或接收机连接来使用，
该缝隙阵列天线具有：
第1导电部件，其具有第1导电性表面；
第2导电部件，其具有与所述第1导电性表面对置的第2导电性表面；
波导部件，其位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，位于所述波导部件的两侧，
所述第1导电部件和所述第2导电部件中的至少一方具有沿着所述第1导电性表面或所述第2导电性表面排列的多个缝隙，
所述多个缝隙包含与所述波导面耦合并沿着所述波导面相邻的2个缝隙，
所述波导面在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
所述波导部件包含延长部，在从所述波导面的法线方向观察的情况下，该延长部在从所述转向部离开的方向上超过所述2个缝隙中的至少一方而延伸，
沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距为所述2个缝隙中的至少一方的长度的一半以上，
所述2个缝隙的中心间的直线距离小于所述2个缝隙中的任意缝隙的长度的4倍，
所述发送机或所述接收机在所述延长部侧与所述波导面耦合。
2.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含多个转向部，
所述波导面包含在1个直线上延伸的2个线状部分，
所述2个线状部分经由所述多个转向部而连接，
所述2个缝隙与所述2个线状部分耦合。
3.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含具有曲线形状的转向部。
4.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件在至少1个所述转向部中，在所述波导部件的外侧的缘处具有倒角。
5.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件在至少2个所述转向部中，在所述波导部件的外侧的缘处具有倒角。
6.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
至少1个所述转向部中伴有所述波导面与所述第1导电性表面之间的间隔局部地扩大的间隙扩大部。
7.根据权利要求2所述的缝隙阵列天线，其中，
至少1个所述转向部中伴有所述波导面与所述第1导电性表面之间的间隔局部地扩大的间隙扩大部。
8.根据权利要求5所述的缝隙阵列天线，其中，
至少1个所述转向部中伴有所述波导面与所述第1导电性表面之间的间隔局部地扩大的间隙扩大部。
9.根据权利要求6所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分耦合。
10.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含2个转向部，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述2个转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分耦合。
11.根据权利要求8所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含2个转向部，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述2个转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分耦合。
12.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少1个转向部包含2个转向部，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述2个转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分耦合，
所述2个线状部分是平行的。
13.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分的中央耦合。
14.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面包含呈直线状延伸的2个线状部分，所述2个线状部分经由所述转向部而连接，
所述2个缝隙分别与所述2个线状部分的中央耦合。
15.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙中的至少一方与所述波导面对置。
16.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙被配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙分别具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述2个缝隙中的至少一方的所述开口至少在所述开口的长度方向上的中央部包含小角度部，在该小角度部中，所述开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
17.根据权利要求10所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙被配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙分别具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述2个缝隙中的至少一方的所述开口至少在所述开口的长度方向上的中央部包含小角度部，在该小角度部中，所述开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
18.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙被配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙中的一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第1开口，
所述2个缝隙中的另一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第2开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述第1开口至少在所述第1开口的长度方向上的中央部包含第1小角度部，在该第1小角度部中，所述第1开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述第1小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第1小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述第1小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离，
所述第2开口至少在所述第2开口的长度方向上的中央部包含第2小角度部，在该第2小角度部中，所述第2开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述第2小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的所述另一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第2小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述另一方交叉且与所述2个缘中的所述一方不交叉，或者，所述第2小角度部被定位成与所述2个缘中的所述另一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
19.根据权利要求2所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙被配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙中的一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第1开口，
所述2个缝隙中的另一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第2开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述第1开口至少在所述第1开口的长度方向上的中央部包含第1小角度部，在该第1小角度部中，所述第1开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述第1小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第1小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述第1小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离，
所述第2开口至少在所述第2开口的长度方向上的中央部包含第2小角度部，在该第2小角度部中，所述第2开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述第2小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的所述另一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第2小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述另一方交叉且与所述2个缘中的所述一方不交叉，或者，所述第2小角度部被定位成与所述2个缘中的所述另一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
20.根据权利要求10所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导面具有规定所述波导面的宽度的2个缘，
所述2个缝隙被配置于所述第1导电部件，
所述2个缝隙中的一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第1开口，
所述2个缝隙中的另一方具有贯通所述第1导电部件而在所述第1导电性表面开口的第2开口，
在从所述第1导电性表面的法线方向观察的情况下，
所述第1开口至少在所述第1开口的长度方向上的中央部包含第1小角度部，在该第1小角度部中，所述第1开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述第1小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第1小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述一方交叉且与所述2个缘中的另一方不交叉，或者，所述第1小角度部被定位成与所述2个缘中的所述一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离，
所述第2开口至少在所述第2开口的长度方向上的中央部包含第2小角度部，在该第2小角度部中，所述第2开口的宽度方向与所述波导面的宽度方向所成的角小于45度，
所述第2小角度部的至少一部分在所述波导面的所述2个缘中的所述另一方的外侧与所述第2导电性表面重合，
所述第2小角度部与所述波导面的所述2个缘中的所述另一方交叉且与所述2个缘中的所述一方不交叉，或者，所述第2小角度部被定位成与所述2个缘中的所述另一方隔开比所述波导面的所述宽度小的距离。
21.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别具有如下形状：该形状具有由直线规定的长度。
22.根据权利要求18所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别具有如下形状：该形状具有由直线规定的长度。
23.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别具有如下形状：该形状具有由1个直线和与所述直线的两端分别交叉的2个直线的组合规定的长度。
24.根据权利要求18所述的缝隙阵列天线，其中，
所述2个缝隙分别具有如下形状：该形状具有由1个直线和与所述直线的两端分别交叉的2个直线的组合规定的长度。
25.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线被用于自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方，
当设自由空间中的波长为λo的电磁波在所述波导面与所述第1导电性表面之间的波导路中进行传播时的波长为λg时，
沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距与λg、λg/2的奇数倍和λg/4的奇数倍中的任意一方之差小于所述2个缝隙的宽度之和。
26.根据权利要求10所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线被用于自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方，
当设自由空间中的波长为λo的电磁波在所述波导面与所述第1导电性表面之间的波导路中进行传播时的波长为λg时，
沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距与λg、λg/2的奇数倍和λg/4的奇数倍中的任意一方之差小于所述2个缝隙的宽度之和。
27.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线被用于自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方，
设某个距离为a，沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距与a、a/2的奇数倍和a/4的奇数倍中的任意一方之差小于所述2个缝隙的宽度之和，
所述距离a为0.5λo以上且小于1.5λo。
28.根据权利要求10所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线被用于自由空间中的中心波长为λo的频带的电磁波的发送和接收中的至少一方，
设某个距离为a，沿着所述波导面测量出的所述2个缝隙之间的间距与a、a/2的奇数倍和a/4的奇数倍中的任意一方之差小于所述2个缝隙的宽度之和，
所述距离a为0.5λo以上且小于1.5λo。
29.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述波导部件至少在与所述2个缝隙分别耦合的2个位置之间，包含使所述波导面与所述第1导电性表面之间的距离变化的部分和使所述波导面的宽度变化的部分中的至少一方。
30.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
设所述2个缝隙为第1缝隙和第2缝隙时，
所述多个缝隙包含与所述第2缝隙相邻的第3缝隙，
所述波导面在与所述第2缝隙和所述第3缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
位于所述第1缝隙与所述第2缝隙之间的所述转向部的转向方向与位于所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的所述转向部的转向方向相反，
沿着所述波导面测量出的所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的间距为所述第2缝隙和所述第3缝隙中的较短一方的缝隙的长度的一半以上，
所述第2缝隙与所述第3缝隙的中心间的直线距离小于所述较短一方的缝隙的长度的4倍。
31.根据权利要求4所述的缝隙阵列天线，其中，
设所述2个缝隙为第1缝隙和第2缝隙时，
所述多个缝隙包含与所述第2缝隙相邻的第3缝隙，
所述波导面在与所述第2缝隙和所述第3缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
位于所述第1缝隙与所述第2缝隙之间的所述转向部的转向方向与位于所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的所述转向部的转向方向相反，
沿着所述波导面测量出的所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的间距为所述第2缝隙和所述第3缝隙中的较短一方的缝隙的长度的一半以上，
所述第2缝隙与所述第3缝隙的中心间的直线距离小于所述较短一方的缝隙的长度的4倍。
32.根据权利要求6所述的缝隙阵列天线，其中，
设所述2个缝隙为第1缝隙和第2缝隙时，
所述多个缝隙包含与所述第2缝隙相邻的第3缝隙，
所述波导面在与所述第2缝隙和所述第3缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
位于所述第1缝隙与所述第2缝隙之间的所述转向部的转向方向与位于所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的所述转向部的转向方向相反，
沿着所述波导面测量出的所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的间距为所述第2缝隙和所述第3缝隙中的较短一方的缝隙的长度的一半以上，
所述第2缝隙与所述第3缝隙的中心间的直线距离小于所述较短一方的缝隙的长度的4倍。
33.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
设所述2个缝隙为第1缝隙和第2缝隙时，
所述多个缝隙包含与所述第2缝隙相邻的第3缝隙，
所述波导面在与所述第2缝隙和所述第3缝隙分别耦合的2个位置之间包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
位于所述第1缝隙与所述第2缝隙之间的所述转向部的转向方向与位于所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的所述转向部的转向方向相反，
沿着所述波导面测量出的所述第2缝隙与所述第3缝隙之间的间距为所述第2缝隙和所述第3缝隙中的较短一方的缝隙的长度的一半以上，
所述第2缝隙与所述第3缝隙的中心间的直线距离小于所述较短一方的缝隙的长度的4倍，
所述第1缝隙至第3缝隙在直线上排列。
34.根据权利要求30所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1缝隙至第3缝隙在直线上排列。
35.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述人工磁导体具有多个导电性棒，所述多个导电性棒分别具有与所述第1导电性表面对置的前端部，
所述多个导电性棒包含与所述波导部件相邻并沿着所述波导部件排列的1列以上的导电性棒的列，
所述导电性棒的列在与所述转向部相邻的位置处沿着所述转向部的所述转向方向而转向，
在所述2个缝隙之间配置有所述多个导电性棒中的至少1个导电性棒。
36.根据权利要求35所述的缝隙阵列天线，其中，
所述1列以上的导电性棒的列包含在所述转向部的外侧排列的外侧棒列和在所述转向部的内侧排列的内侧棒列，
在通过所述2个缝隙中的一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面与通过所述2个缝隙中的另一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面之间，所述外侧棒列所包含的所述导电性棒的数量大于所述内侧棒列所包含的所述导电性棒的数量。
37.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
38.根据权利要求30所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
39.根据权利要求34所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
40.根据权利要求35所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
41.根据权利要求36所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
42.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
连接所述2个缝隙各自的中心和所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
43.根据权利要求30所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
连接所述2个缝隙各自的中心和所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
44.根据权利要求34所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
连接所述2个缝隙各自的中心和所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
45.根据权利要求35所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
连接所述2个缝隙各自的中心和所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
46.根据权利要求36所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
连接所述2个缝隙各自的中心和所述其他2个缝隙各自的中心的线构成凸四角形，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同。
47.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
该缝隙阵列天线具有多个波导部件，所述多个波导部件包含所述波导部件和与所述波导部件相邻的第2波导部件，
所述第2波导部件具有与所述第1导电性表面对置的条纹形状的导电性的第2波导面，
所述人工磁导体至少被配置在所述多个波导部件排列的区域的两侧，
所述多个缝隙包含与所述第2波导面耦合的至少2个其他缝隙，
所述第2波导面在与所述2个其他缝隙分别耦合的2个位置之间，包含延伸的方向发生变化的至少1个转向部，
沿着所述第2波导面测量出的所述2个其他缝隙之间的间距为所述2个其他缝隙中的较短的缝隙的长度的一半以上，
所述2个其他缝隙的中心间的直线距离小于所述较短的缝隙的长度的4倍，
连接所述2个缝隙的中心的第1线段与连接所述2个其他缝隙的中心的第2线段是平行的，
通过使所述第1线段向与所述第1线段延伸的方向垂直的方向偏移，能够使所述第1线段的至少一部分与所述第2线段重合，
位于所述2个缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向与位于所述2个其他缝隙之间的所述至少1个转向部的转向方向相同，
所述人工磁导体还配置在所述多个波导部件中的相邻的至少2个波导部件之间。
48.根据权利要求42所述的缝隙阵列天线，其中，
所述人工磁导体还配置在所述多个波导部件中的相邻的至少2个波导部件之间。
49.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述人工磁导体具有多个导电性棒，所述多个导电性棒分别具有与所述第1导电性表面对置的前端部，
所述多个导电性棒包含与所述波导部件相邻并沿着所述波导部件排列的1列以上的导电性棒的列，
所述导电性棒的列在与所述转向部相邻的位置处沿着所述转向部的所述转向方向而转向，
所述1列以上的导电性棒的列包含在所述转向部的外侧排列的外侧棒列和在所述转向部的内侧排列的内侧棒列，
在通过所述2个缝隙中的一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面与通过所述2个缝隙中的另一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面之间，所述外侧棒列所包含的所述导电性棒的数量大于所述内侧棒列所包含的所述导电性棒的数量，
所述多个缝隙阵列天线中的多个波导部件相邻地排列。
50.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述人工磁导体具有多个导电性棒，所述多个导电性棒分别具有与所述第1导电性表面对置的前端部，
所述多个导电性棒包含与所述波导部件相邻并沿着所述波导部件排列的1列以上的导电性棒的列，
所述导电性棒的列在与所述转向部相邻的位置处沿着所述转向部的所述转向方向而转向，
所述1列以上的导电性棒的列包含在所述转向部的外侧排列的外侧棒列和在所述转向部的内侧排列的内侧棒列，
在通过所述2个缝隙中的一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面与通过所述2个缝隙中的另一方的中心且包含所述波导面的宽度方向的平面之间，所述外侧棒列所包含的所述导电性棒的数量大于所述内侧棒列所包含的所述导电性棒的数量，
所述多个缝隙阵列天线中的多个波导部件相邻地排列，
所述多个缝隙阵列天线各自的所述第1导电部件是1个板形状的导电部件的一部分，
所述多个缝隙阵列天线各自的所述第2导电部件是1个板形状的其他导电部件的一部分。
51.一种雷达装置，该雷达装置具有：
权利要求1至50中的任意一项所述的缝隙阵列天线；以及
与所述缝隙阵列天线连接的至少1个微波集成电路。
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