CN109075456A - 天线、传感器以及车载系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的天线具备形成于基板上的多个放射部、和将从上述各放射部放射出的球面波分别变换成平面波的多个电介质透镜，上述各电介质透镜形成为，与波束的放射方向垂直的截面的形状呈放射与相互正交的第1方向相比第2方向较窄的波束的形状，上述多个电介质透镜在上述第2方向上排列地配置，以便合成从上述各电介质透镜放射出的波束。

Description

天线、传感器以及车载系统
技术领域
本申请主张平成28年(2016年)5月25日申请的作为日本申请的日本特愿2016-103958的优先权，并通过参照其内容而纳入本申请中。
本发明涉及生成扁平波束的天线。
背景技术
作为用于汽车、铁路、基础设施设备等安全航行、安全动作的周边状况检测传感器，有使用了电波的多普勒传感器或者雷达。以下，为了简化说明，对汽车用的多普勒传感器进行记载。
对于汽车用，为了实现安全驾驶支援、自动驾驶，使用涵盖前方长距离、前方中距离、前方近距离、侧方、后方中距离等汽车的周围的所有区域的多个传感器。因此，能够与驾驶状况配合地检测前方障碍物、前行车、后方车、人等多种对象物。
作为本技术的背景技术，存在日本特开2012-52928公报(专利文献1)、日本特开2012-222507公报(专利文献2)、日本特开2000-228608公报(专利文献3)、日本特开平10-160838公报(专利文献4)。
专利文献1公开一种通过使天线元件的并列个数在利用供电线路连接的方向和未连接的方向上数目不同来生成扁平波束的天线。专利文献2公开一种通过使发送侧单位天线以及接收侧单位天线的并列个数在水平方向和垂直方向上数目不同来生成扁平波束的天线。
然而，在专利文献1以及专利文献2所公开的天线中，向天线元件或者单位天线供给电力的供电线路变长，有因供电线路的损失而天线增益降低的问题。
专利文献3公开一种天线，其由电介质透镜和一次放射器构成，该一次放射器由贴片天线和金属制喇叭构成，并且一次放射器配置于电介质透镜的焦点位置。专利文献4公开一种利用电介质透镜对从供电部放射出的电磁波进行聚光的天线。专利文献3以及专利文献4所公开的天线利用电介质透镜、喇叭集中电磁波来提高天线增益。
发明内容
发明所要解决的课题
在这样的传感器中，从天线发送或者天线接收的电磁波的波束形状需要是在水平方向上较宽、并在垂直方向上较窄的扁平的形状。该理由为：对于水平方向，想要扩大针对对象物的视角，但对于垂直方向，想要减少来自地面的不需要辐射所引起的杂音(加载杂波噪声)，提高接收信号的检测灵敏度，由此检测远方的障碍物。
但是，若为了如专利文献1以及专利文献2所示地减少供电线路所产生的损失，而采用专利文献3所公开的构造，则一次放射器配置于从电介质透镜离开焦距的位置，焦距比电磁波的波长充分长，因此从一次放射器放射出的电磁波在电介质透镜的开口面上大致呈圆形地分布，从电介质透镜放射的电磁波成为大致呈正方形的波束形状，从而有无法生成扁平波束的课题。
并且，在专利文献3以及专利文献4所公开的天线中，利用一个电介质透镜来集中从一次放射器、供电部放射的电磁波，从而电介质透镜的焦距变长，有天线变得大型的课题。
因此，需求生成扁平波束的小型的天线。
用于解决课题的方案
如下示出本申请中公开的发明的代表性的一个例子。即，一种天线，具备：形成于基板上的多个放射部；以及将从各上述放射部放射出的球面波分别变换成平面波的多个电介质透镜，各上述电介质透镜形成为，与波束的放射方向垂直的截面的形状呈放射与相互正交的第1方向相比第2方向较窄的波束的形状，上述多个电介质透镜在上述第2方向上排列地配置，以便合成从各上述电介质透镜放射出的波束。
发明的效果如下。
根据本发明的一个方式，能够使生成扁平波束的天线变得小型。通过以下的实施例的说明，上述以外的课题、结构以及效果会变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图2A是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图2B是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图2C是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图3A是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图3B是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图4是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图5是本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的构造图。
图6是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的发送侧的框图。
图7是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的发送侧的框图。
图8是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的接收侧的框图。
图9是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的框图。
图10是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的构造图。
图11A是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的框图。
图11B是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的框图。
图11C是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的框图。
图12是具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的框图。
图13是具备具有本发明的一个实施例的扁平波束生成天线的传感器的车载系统的框图。
图14是示出本发明的一个实施例的扁平波束生成阵列天线的安装角度的图。
图15是示出本发明的一个实施例的扁平波束生成阵列天线的安装角度的图。
具体实施方式
以下，基于附图对用于实施本发明的最优的方式进行详细说明。此外，在说明用于实施发明的最佳的方式的各图中，对具有同一功能的部件标注同一符号，并省略其反复的说明。
＜实施例1＞
图1以及图2A是本发明的一个实施例的扁平波束生成阵列天线的构造图。
在图1以及图2A所示的天线中，第1放射部110a以及第2放射部110b形成于电介质基板100的第1面。并且，在电介质基板100的第1面形成第1导体部120a，并在电介质基板100的与第1面相反的一侧的第2面形成第2导体部130a。并且，形成使电介质基板100的第1面的导体与第2面的导体导通的贯通孔400a。在电介质基板100的第1面侧安装至少内侧表面由导体形成的第1喇叭200a，在各第1喇叭200a的放射侧开口部附近配置第1电介质透镜300a。通过这样的结构，实施例1的天线以与第1电介质透镜300a的第1光轴D1a-D1a'以及第2光轴D1b-D1b'大致并行的方式放射电波。
第1假想线(纵中心线)A1-A1'是通过第1喇叭200a的放射侧开口部的中心且成为最短长度的线，第2假想线(横中心线)B1-B1'是通过第1假想线A1-A1'的中心且与第1假想线A1-A1'正交的线。
在本实施例的天线中，第1假想线A1-A1'的二分之一(即，一个放射侧开口部的A1-A1'方向的长度)比第2假想线B1-B1'长。也就是说，在本实施例中，第1喇叭200a的放射侧开口部是第1假想线A1-A1'的方向(纵向)比第2假想线B1-B1'的方向(横向)长的长方形的形状。
第3假想线C1-C1'是通过第1假想线A1-A1'与第2光轴D1b-D1b'的交点且与第1假想线A1-A1'正交的线。
图1(A)示出从第1喇叭200a的放射侧开口部侧观察本实施例的天线的形状。并且，图1(B)示出本实施例的天线的沿第1假想线A1-A1'的截面形状。并且，图1的(C)示出本实施例的天线的沿第3假想线C1-C1'的截面形状。
图2A示出从第1面的一侧观察电介质基板100的形状。
在电介质基板100的第1面中，第1导体部120a形成为在从第1放射部110a以及第2放射部110b离开一定距离的位置处包围第1放射部110a以及第2放射部110b。第1导体部120a经由贯通孔400a而与形成于电介质基板100的第2面的第2导体部130a电连接。由此，第1导体部120a以及第2导体部130a作为第1放射部110a以及第2放射部110b的基准电位面发挥功能，第1放射部110a以及第2放射部110b分别作为贴片天线进行动作，从电介质基板100的第1面侧放射电磁波。
另外，在第1喇叭200a的放射侧开口部的电波行进方向上位于相反的一侧的放射源侧开口部以分别内包第1放射部110a以及第2放射部110b的各一个的方式配置于电介质基板100的第1面侧。即，第1喇叭200a具有以第2假想线B1-B1'作为轴而左右对称的两个喇叭形状。
这样，本实施例的天线由第1放射部110a以及第2放射部110b、两个第1喇叭200a构成。
此外，配置贯通孔400a的间隔优选比所使用的电磁波的电介质基板100内的波长的四分之一的长度短。
另外，通过将第1喇叭200a电连接于第1导体部120a，能够使第1喇叭200a的电位与第1放射部110a以及第2放射部110b的基准电位相等，从而能够高效地将从第1放射部110a以及第2放射部110b放射的电磁波传递至第1喇叭200a。
另外，通过在第1喇叭200a的放射侧开口部配置具有向放射源侧开口部的方向凸出的形状的第1电介质透镜300a，能够缩短第1喇叭200a的从放射源侧开口部至放射侧开口部的长度，从而能够使天线变得小型。此外，第1电介质透镜在第1假想线A1-A1'的方向上形成为与放射部110a、110b相同个数的连续的凸形状。也就是说，本实施例的天线的第1电介质透镜300a在第1假想线A1-A1'的方向上两个连续地配置，并具有以第2假想线B1-B1'作为轴而左右对称的凸形状。另外，第1放射部110a以及第2放射部110b配置于与第1电介质透镜300a的焦点位置大致一致的位置。此外，构成第1电介质透镜300a的凸部形状的直径比第1喇叭200a的放射侧开口部面内的沿第3假想线C1-C1'的方向的尺寸长。
通过上述的构造，第1电介质透镜300a的直径缩短至第1电介质透镜300a具有一个凸形状的情况下的二分之一。此处，由于电介质透镜的直径与焦距一般大致成比例关系，所以第1电介质透镜300a的焦距大致缩短至二分之一，能够在电磁波放射方向(第1光轴D1a-D1a'或者第2光轴D1b-D1b'的方向)上变得小型。
另外，通过使第1电介质透镜300a形成为第1假想线A1-A1'的方向成为双曲线形状、第2假想线B1-B1'的方向成为直线形状的圆柱形，能够抑制从第1电介质透镜300a放射的波束的第1假想线A1-A1'的方向以及第2假想线B1-B1'的方向的旁瓣。
此外，优选为，在第1假想线A1-A1'的方向上，第1放射部110a的中心配置于第1电介质透镜300a的第1光轴D1a-D1a'与电介质基板100的第1面的交点，第2放射部110b的中心配置于第1电介质透镜300a的第2光轴D1b-D1b'与电介质基板100的第1面的交点。
接下来，对本实施例的天线的动作进行说明。从第1放射部110a放射出的球面状的电磁波在第1喇叭200a内传播，向第1电介质透镜300a输入，并在第1电介质透镜300a内传播后，向空间放射。在其传播中途，由第1喇叭200a以及第1电介质透镜300a从球面波变换成平面波。同样，从第2放射部110b放射出的球面状的电磁波在第1喇叭200a内传播，在其传播中途，由第1喇叭200a以及第1电介质透镜300a从球面波变换成平面波。
另外，以第1放射部110a作为起源且从第1喇叭200a放射出的平面状的电磁波、和以第2放射部110b作为起源且从第1喇叭200a放射出的平面状的电磁波在比第1喇叭200a的放射侧开口部靠外的空间内合成，并作为平面状的电磁波而放射。
通过这样的动作，本实施例的天线能够向所希望的方向放射具有指向性的波束。
另外，本实施例的天线是两个喇叭在纵向上相连的构造，且第1假想线A1-A1'的一半(一个喇叭的放射侧开口部的第1假想线A1-A1'方向的长度)比第2假想线B1-B1'长。即，设于天线的放射侧的一个电介质透镜300a(与一个放射部对应的电介质透镜的部分)的第1假想线A1-A1'方向的长度比第2假想线B1-B1'方向的长度长。本实施例的天线配置为，第1假想线A1-A1'为纵向，第2假想线B1-B1'为横向。因此，生成从第1喇叭200a放射的波束的形状的第2假想线B1-B1'的方向(横向)的宽度比第1假想线A1-A1'的方向(纵向)的宽度宽的扁平波束。
此外，从第1放射部110a以及第2放射部110b放射的电磁波的电场面方向(E面方向)与第1假想线A1-A1'并行地配置，由此希望从第1喇叭200a放射的波束的形状容易在第1假想线A1-A1'方向上变窄。
＜实施例2＞
图2B以及图2C是本发明的一个实施例的扁平波束生成阵列天线的构造图，示出从电介质基板100的第1面的一侧观察的形状。在第2实施例中，示出供电线路的变更。
在图2B以及图2C所示的天线中，第1放射部110a与第1供电线路140a连接，第2放射部110b与第2供电线路140b连接。第1导体部120a形成为在从第1放射部110a以及第2放射部110b离开一定距离的位置处包围第1放射部110a以及第2放射部110b。并且，第1导体部120a形成于从第1供电线路140a以及第2供电线路140b离开一定距离的位置。
通过这样的构造，经由第1供电线路140a向第1放射部110a供给放射的电磁波的能量。同样，经由第2供电线路140b向第2放射部110b供给放射的电磁波的能量。通过使第1放射部110a与第1供电线路140a连接、且使第2放射部110b与第2供电线路140b连接的构造，能够提高天线增益。
在图2B所示的天线中，第1供电线路140a从下方连接于第1放射部110a，第2供电线路140b从上方连接于第2放射部110b。另一方面，在图2C所示的天线中，第1供电线路140a从下方向连接于第1放射部110a，第2供电线路140b从下方向连接于第2放射部110b。因此，从第1供电线路140a以及第2供电线路140b供给的信号的相位在图2B所示的天线中为差动，在图2C所示的天线中为同相。这样，通过供给信号，能够以使增益在正面方向(与放射侧开口部垂直的方向)上变得最大的方式合成从第1喇叭200a的放射侧开口部经由第1电介质透镜300a放射的波束。此外，通过控制从第1供电线路140a以及第2供电线路140b供给的信号的相位，能够将放射的波束的增益的最大方向设定为任意方向。
＜实施例3＞
图3A、图3B以及图4是本发明的一个实施例的扁平波束生成阵列天线的构造图，图3A以及图3B示出从第1喇叭200a的放射侧开口部侧观察的形状。第3实施例与上述的实施例相比喇叭的形状不同。
在图3A所示的天线中，第1喇叭200a的放射侧开口部的形状形成为第1假想线A1-A1'的方向比第3假想线C1-C1'的方向长、且四角在曲线上的形状(圆角四边形)。
并且，在图3B所示的天线中，第1喇叭200a的放射侧开口部的形状形成为第1假想线A1-A1'的方向的长边比第3假想线C1-C1'的方向的短边长的椭圆形的形状。
本发明的天线的第1喇叭200a的放射侧开口部的形状也可以根据制造上的容易性、所生成的扁平波束的放射图案，选择图1所示的长方形的形状、或者图3A、图3B所示的包括曲线部在内的形状的任一种。并且，也可以根据所生成的扁平波束的放射图案而呈在放射侧开口部或者放射源侧开口部具有脊形的喇叭形状。
在图4所示的天线中，第2喇叭200b的侧面形状具有曲线形状。除此以外的方面与上述的实施例的天线相同。此外，本发明的天线的喇叭的侧面形状也可以呈第1喇叭200a那样的直线形状(图1)、第2喇叭200b那样的曲线形状(图4)以外的形状(例如具有凹凸的形状等)，即使根据所生成的扁平波束的放射图案来选择形状，本发明的扁平波束生成阵列天线的效果也是相同的。
＜实施例4＞
图5是本发明的一个实施例的扁平波束生成阵列天线的构造图。第4实施例的扁平波束生成阵列天线具有电磁波遮挡部来代替喇叭。
图5(A)示出从放射侧开口部侧观察本实施例的天线的形状。并且，图5(B)示出本实施例的天线的沿第1假想线A1-A1'的截面形状。并且，图5(C)示出本实施例的天线的沿第3假想线C1-C1'的截面形状。
图5所示的天线具有第1电磁波遮挡部210a以及第2电磁波遮挡部210b。第1电磁波遮挡部210a具有与第1喇叭200a的放射侧开口部相同形状的第1开口部，并在第1开口部内配置第1电介质透镜300a。第2电磁波遮挡部210b在第1放射部110a、第2放射部110b、以及第1电介质透镜300a之间沿与第2假想线B1-B1'并行的方向配置。此外，在本实施例中，第2电磁波遮挡部210b的以与第1假想线A1-A1'的方向平行的面切开的情况下的截面的形状设为三角形，但也可以是除此以外的形状。
此外，上述以外的构造与第1至第3实施例相同。
从第1放射部110a以及第2放射部110b放射出的电磁波由第1电介质透镜300a从球面波变换成平面波，从第1电介质透镜300a的与第1放射部110a以及第2放射部110b相反的一侧的开口面放射。在本实施例的天线中，电磁波的放射由第1电磁波遮挡部210a的第1开口部形状限制。即，放射的电磁波、也就是波束的形状成为第1假想线A1-A1'的方向的宽度比第2假想线B1-B1'的方向的宽度窄的扁平波束。
由于本实施例的天线不需要喇叭，所以能够简化构造，并能够减少成本。
并且，通过如上述那样配置第2电磁波遮挡部210b，从第1放射部110a放射出的电磁波经过沿第1光轴D1a-D1a'的路径，从第2放射部110b放射出的电磁波经过沿第2光轴D1b-D1b'的路径。也就是，通过利用第2电磁波遮挡部210b对从相互不同的光轴放射出的电磁波进行遮挡，能够减少经由第1电介质透镜300a放射出的电磁波即波束的旁瓣。
＜实施例5＞
图6是具有上述的第1至第4实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的发送侧的框图。在第5实施例中，对具有扁平波束生成阵列天线的传感器的发送侧的例子进行说明。
图6所示的传感器具有扁平波束生成阵列天线10以及第1发送电路510a。第1发送电路510a具有与第1放射部110a连接的第1端子511a以及与第2放射部110b连接的第2端子512a。从第1端子511a以及第2端子512a输出的信号的相位由第1放射部110a以及第2放射部110b所生成的电场面方向来决定，可以差动也可以同相。
接下来，对本实施例的传感器的发送部的动作进行说明。从第1发送电路510a的第1端子511a输出的信号向第1放射部110a输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。同样，从第1发送电路510a的第2端子512a输出的信号向第2放射部110b输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。
具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的发送部能够应用于对至障碍物等为止的距离、障碍物等的相对速度进行计测的传感器。
＜实施例6＞
图7是具有上述的第1至第4实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的发送侧的框图。在第6实施例中，对经由分配电路向扁平波束生成阵列天线供电的传感器的发送侧的例子进行说明。
图7所示的传感器具有扁平波束生成阵列天线10、第2发送电路510b以及第1分配电路500a。第2发送电路510b具有输出信号的第3输出端子513a。第1分配电路500a具有第1端子501a、第2端子502a以及第3端子503a。
第1分配电路500a的第3端子503a与第2发送电路510b的第3输出端子513a连接，第1放射部110a与第1分配电路500a的第1端子501a连接，第2放射部110b与第1分配电路500a的第2端子502a连接。从第1端子501a以及第2端子502a输出的信号的相位由第1放射部110a以及第2放射部110b所生成的电场面方向来决定，可以差动也可以同相。
接下来，对本实施例的传感器的发送部的动作进行说明。从第2发送电路510b的第3输出端子513a输出的信号向第1分配电路500a的第3端子503a输入，在第1分配电路500a中调整至所希望的相位、振幅，并从第1端子501a以及第2端子502a输出。从第1端子501a输出的信号向第1放射部110a输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。同样，从第2端子502a输出的信号向第2放射部110b输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。
具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的发送部能够应用于对至障碍物等为止的距离、障碍物等的相对速度进行计测的传感器。
＜实施例7＞
图8是具有上述的第1至第4实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的接收侧的框图。在第7实施例中，对具有扁平波束生成阵列天线的传感器的接收侧的例子进行说明。
图8所示的传感器具有扁平波束生成阵列天线10、第1接收电路520a以及第2接收电路520b。第1接收电路520a具有与第1放射部110a连接的第1输入端子521a，第2接收电路520b具有与第2放射部110b连接的第2输入端子521b。
接下来，对本实施例的传感器的接收部的动作进行说明。输入至第1电介质透镜300a的电磁波经由第1电介质透镜300a在第1放射部110a中变换成电信号，并向第1接收电路520a的第1输入端子521a输入。与此同时，输入至第1电介质透镜300a的电磁波经由第1电介质透镜300a在第2放射部110b中变换成电信号，并向第1接收电路520a的第2输入端子521b输入。
具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的接收部能够应用于对至障碍物等为止的距离、障碍物等的相对速度进行计测的传感器。并且，本发明的扁平波束生成阵列天线如上所述地生成纵向的波束宽度比横向的波束宽度宽的扁平波束，从而能够应用于对上下方向(第1假想线A1-A1'(图8中未图示)的方向)的障碍物等的上下方向的位置(从水平面起的角度)进行计测的传感器。
＜实施例8＞
图9是具有上述的第1至第4实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的框图。在第8实施例中，对发送部以及接收部经由分配电路而与扁平波束生成阵列天线连接的传感器的例子进行说明。
图9所示的传感器具有扁平波束生成阵列天线10、第2发送电路510b、第3接收电路520c以及第2分配电路500b。第2发送电路510b具有输出信号的第3输出端子513a。第2分配电路500b具有第1端子501b、第2端子502b、第3端子503b以及第4端子504b。第2分配电路500b对输入至第1端子501b以及第2端子502b的信号进行合成，并从第3端子503b输出。并且，第2分配电路500b对输入至第4端子504b的信号进行分配，并从第1端子501b以及第2端子502b输出。
第2分配电路500b的第4端子504b与第2发送电路510b的第3输出端子513a连接，第2分配电路500b的第3端子503b与第3接收电路520c的第3输入端子521c连接，第1放射部110a与第2分配电路500b的第1端子501b连接，第2放射部110b与第2分配电路500b的第2端子502b连接。
接下来，对本实施例的传感器的发送部以及接收部的动作进行说明。从第2发送电路510b的第3输出端子513a输出的信号向第2分配电路500b的第4端子504b输入，在第2分配电路500b中调整至所希望的相位以及振幅，并从第1端子501b以及第2端子502b输出。从第1端子501b输出的信号向第1放射部110a输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。同样，从第2端子502b输出的信号向第2放射部110b输入，并作为电磁波从电介质透镜300a放射。
从第1电介质透镜300a放射出的电磁波被障碍物等反射。反射出的电磁波经由第1电介质透镜300a在第1放射部110a以及第2放射部110b中变换成电信号。另外，第1放射部110a所接收到的电信号向第2分配电路500b的第1端子501b输入，第2放射部110b所接收到的电信号向第2分配电路500b的第2端子502b输入。第2分配电路500b将所输入的信号调整至所希望的相位、振幅，从第3端子503b输出，并向第3接收电路520c的第3输入端子521c输入。
具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的信号收发部能够应用于对至障碍物等为止的距离、障碍物等的相对速度进行计测的传感器。
＜实施例9＞
图10是具有上述的第1至第4实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的构造图，图11A至图11C是第9实施例的传感器的框图。在第9实施例中，对具有发送部、发送用天线、接收部以及接收用天线的传感器的例子进行说明。
图10(A)示出从第1喇叭200a的放射侧开口部侧观察第9实施例的扁平波束生成阵列天线的形状，图10(B)示出第9实施例的扁平波束生成天线的沿第6假想线C2-C2'的截面形状，图10(C)示出第9实施例的扁平波束生成阵列天线的沿第1假想线A1-A1'的截面形状，图10(D)示出从第1面的一侧观察电介质基板100的形状。
在电介质基板100的第1面(设置喇叭200a、200b、200c的面)配置第1放射部110a、第2放射部110b、第3放射部110c、第4放射部110d、第5放射部110e以及第6放射部110f。放射部110a～110f分别经由供电线路140a～140f而与装配于电介质基板100的第1面的半导体元件600a连接。
半导体元件600a具有第1发送电路510a、第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d以及第5接收电路520e。半导体元件600a配置于第1喇叭200a、第2喇叭200b以及电介质基板100之间的空隙部分即可。半导体元件600a也可以装配于电介质基板100的第2面。并且，半导体元件600a也可以在电介质基板100的第1面以及第2面的一方或者双方装配两个以上。
在电介质基板100的第1面设置第1喇叭200a、第2喇叭200b以及第3喇叭200c。第1至第3喇叭200a～200c可以作为同一部件来连接，也可以形成为一体。
在喇叭200a～200c各自的放射侧开口部设置圆柱形的电介质透镜300a～300c。第1至第3电介质透镜300a～300c可以作为同一部件而连接，也可以形成为一体。
在第1喇叭200a的两个放射源侧开口部分别配置各一个第1放射部110a以及第2放射部110b，并通过第1导体部120a以及第2导体部120b而与半导体元件600a连接。在第2喇叭200b的两个放射源侧开口部分别配置各一个第3放射部110c以及第4放射部110d，并通过第3导体部120c以及第4导体部120d而与半导体元件600a连接。在第3喇叭200c的两个放射源侧开口部分别配置各一个第5放射部110e以及第6放射部110f，并通过第5导体部120e以及第6导体部120f而与半导体元件600a连接。
此外，发送侧天线和接收侧天线也可以形成为同一大小以及形状，但优选接收侧天线的纵横比较大。
如图11A所示，第1发送电路510a具有与第1放射部110a连接的第1端子511a以及与第2放射部110b连接的第2端子512a。从第1端子511a以及第2端子512a输出的信号的相位由第1放射部110a以及第2放射部110b所生成的电场面方向来决定，可以差动也可以同相。
如图11B所示，第1接收电路520a具有与第3放射部110c连接的第1输入端子521a，第2接收电路520b具有与第4放射部110d连接的第2输入端子521b。
如图11C所示，第4接收电路520d具有与第5放射部110e连接的第4输入端子521d，第5接收电路520e具有与第6放射部110f连接的第5输入端子521e。
接下来，对本实施例的传感器的发送部以及接收部的动作进行说明。从第1发送电路510a的第1端子511a输出的信号向第1放射部110a输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。同样，从第1发送电路510a的第2端子512a输出的信号向第2放射部110b输入，并作为电磁波从第1电介质透镜300a放射。
从第1电介质透镜300a放射出的电磁波被障碍物等反射。反射出的电磁波经由第2电介质透镜300b在第3放射部110c中变换成电信号，并向第1接收电路520a的第1输入端子521a输入。与此同时，输入至第1电介质透镜300a的电磁波经由第2电介质透镜300b在第4放射部110d中变换成电信号，并向第2接收电路520b的第2输入端子521b输入。
另外，反射出的电磁波经由第3电介质透镜300c在第5放射部110e中变换成电信号，并向第4接收电路520d的第4输入端子521d输入。与此同时，输入至第3电介质透镜300c的电磁波经由第3电介质透镜300c在第6放射部110f中变换成电信号，并向第5接收电路520e的第5输入端子521e输入。
具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的信号收发部能够应用于对至障碍物等为止的距离、障碍物等的相对速度进行计测的传感器。另外，由于本发明的扁平波束生成阵列天线配置为多个放射侧开口部上下左右排列，所以能够应用于对在上下方向(第1假想线A1-A1'的方向)上的障碍物等的上下方向的位置(从水平面起的角度)、以及在左右方向(第6假想线C2-C2'的方向)上的障碍物等的左右方向的位置(从正面方向起的角度)进行计测的传感器。
＜实施例10＞
图12是具有第9实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的其它实施例的框图。在第10实施例中，对具有信号处理电路700的传感器的例子进行说明。
信号处理电路700与第1发送电路510a、第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d以及第5接收电路520e连接。信号处理电路700向第1发送电路510a供给应从天线发送的信号，并对从第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d以及第5接收电路520e输出的信号进行处理。
接下来，对本实施例的传感器的发送部以及接收部的动作进行说明。从信号处理电路700输出且输入至第1发送电路510a的第1发送信号作为第2发送信号从第1发送电路510a的第1端子511a输出，并且向第1放射部110a输入，并作为发送电磁波从第1电介质透镜300a放射。同样，从第1发送电路510a的第2端子512a输出的第2发送信号向第2放射部110b输入，并作为发送电磁波从第1电介质透镜300a放射。
从第1电介质透镜300a放射出的发送电磁波由障碍物等反射。反射出的电磁波经由第2电介质透镜300b在第3放射部110c中变换成第1接收信号，并且向第1接收电路520a的第1输入端子521a输入。第1接收信号从第1接收电路520a作为第5接收信号而输出，之后向信号处理电路700输入。
与此同时，反射出的电磁波经由第2电介质透镜300b在第4放射部110d中变换成第2接收信号，并且向第2接收电路520b的第2输入端子521b输入。第2接收信号从第2接收电路520b作为第6接收信号而输出，之后向信号处理电路700输入。
与此同时，反射出的电磁波经由第3电介质透镜300c在第5放射部110e中变换成第3接收信号，并且向第4接收电路520d的第4输入端子521d输入。第3接收信号从第4接收电路520d作为第7接收信号而输出，之后向信号处理电路700输入。
与此同时，反射出的电磁波经由第3电介质透镜300c在第6放射部110f中变换成第4接收信号，并且向第5接收电路520e的第5输入端子521e输入。第4接收信号从第5接收电路520e作为第8接收信号而输出，之后向信号处理电路700输入。
信号处理电路700对从第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d以及第5接收电路520e输出的信号进行合成处理。也就是说，本实施例的传感器具有发送1信道、接收4信道，对4信道大小的信号进行合成处理。
具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的信号收发部能够应用于对至障碍物等为止的距离、障碍物等的相对速度进行计测的传感器。另外，本发明的扁平波束生成阵列天线能够应用于对上下方向(第1假想线A1-A1'的方向)的障碍物等的上下方向的位置(从水平面起的角度)以及左右方向(第6假想线C2-C2'的方向)的障碍物等的左右方向的位置(从正面方向起的角度)进行计测的传感器。
＜实施例11＞
图13是具备具有第11实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的车载系统的实施例的框图。
第11实施例的车载系统具有第1至第4实施例的扁平波束生成阵列天线、第1发送电路510a、第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d、第5接收电路520e、信号处理电路700以及车辆控制电路800。
信号处理电路700与第1发送电路510a、第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d以及第5接收电路520e连接。信号处理电路700向第1发送电路510a供给应从天线发送的信号，并对从第1接收电路520a、第2接收电路520b、第4接收电路520d以及第5接收电路520e输出的信号进行处理。
车辆控制电路800与信号处理电路700连接。车辆控制电路800与信号处理电路700的连接可以是使用电缆的有线，也可以是无线LAN(Local Access Network)等无线。
车辆控制电路800具有根据从信号处理电路700输出的信号来进行动力传动系统控制、车身控制等控制移动体的动作的功能。
此外，具有本实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的动作与上述的第10实施例相同。车辆控制电路800根据从信号处理电路700输出的信号来识别障碍物等的位置以及至障碍物等为止的距离，通过向动力传动系统控制部、车身控制部输出控制信号，能够控制与周边状况对应的移动体的动作。这样，本实施例的车载系统作为驾驶支援系统发挥功能。
＜实施例12＞
图14是示出上述的第9以及第10实施例的扁平波束生成阵列天线的安装角度的图。在第12以及第13实施例中，对天线的安装角度的变更进行说明。
在第12实施例中，以使第1假想线A1-A1'、第4假想线A2-A2'以及第5假想线A3-A3'成为垂直方向且通过第1假想线A1-A1'的中心、第4假想线A2-A2'的中心以及第5假想线A3-A3'的中心的第7假想线E1-E1'成为水平方向的方式配置天线(放射侧开口部)。
各天线的放射侧开口部的垂直方向(沿第1假想线A1-A1'、第4假想线A2-A2'、第5假想线A3-A3'的方向)的长度比水平方向(沿第7假想线E1-E1'的方向)的宽度宽。因此，本实施例的与从天线放射的波束的放射方向垂直的截面形状形成为铅垂方向的方向较窄，水平方向较宽。通过这样的天线构造，能够解决减少加载杂波噪声的课题，同时能够实现水平方向的照射角较宽的雷达。
此外，具有第12实施例的天线的传感器能够安装于移动体前方、侧方、后方的任一方。
＜实施例13＞
图15是示出具有上述的第9以及第10实施例的扁平波束生成阵列天线的传感器的安装于移动体的安装角度的图。在第13实施例中，对天线的开口部的长边从垂直方向倾斜的例子进行说明。
在第13实施例中，如图15所示，以使第1假想线A1-A1'与第7假想线E1-E1'(水平方向)形成偏振角50a的方式配置天线(放射侧开口部)。并且，第4假想线A2-A2'与第7假想线E1-E1'所成的角、以及第5假想线A3-A3'与第7假想线E1-E1'所成的角也是偏振角50a。偏振角50a优选是45度。由于第13实施例的从天线放射的波束是从铅垂方向倾斜45度的偏振角，所以能够减少加载杂波噪声的影响。
此外，具有第13实施例的天线的传感器能够安装于移动体前方、侧方、后方的任一方。
以上，使用第1至第13实施例，对本发明的扁平波束生成阵列天线、具有扁平波束生成阵列天线的传感器以及具有该传感器的车载系统的构造以及动作的优选方式进行了说明。构成本发明的扁平波束生成阵列天线的放射部的个数也可以与第1至第13实施例不同，能够获得本发明的扁平波束生成阵列天线的效果。并且，放射部的形状也可以与第1至第13实施例不同，若一个放射侧开口部的纵向是比横向长的形状，则能够获得本发明的扁平波束生成阵列天线的效果。
并且，在第1至第13实施例中，第1至第3电介质透镜300a～300c是向第1至第6放射部110a～110f的方向鼓出的凸形状，但也可以是向第1至第6放射部110a～110f的相反方向鼓出的凸形状。并且，第1至第3电介质透镜300a～300c的形状也可以不是圆柱形，而是旋转双极线形状的凸面。
并且，扁平波束生成阵列天线以及具有扁平波束生成阵列天线的传感器的种类和组合个数也可以是上述的实施例以外的任意组合。
并且，具有扁平波束生成天线的传感器的安装于移动体的安装角度、从扁平波束生成天线放射的波束的方向也可以是第12以及第13实施例以外的任意方式。
另外，构成电介质基板100的材料也可以是树脂系材料、陶瓷系材料、半导体材料的任一种。
如上所述，根据本发明的实施例，具备形成在基板上的多个放射部、和将从各放射部放射出的球面波分别变换成平面波的多个电介质透镜，上述电介质透镜形成为，与波束的放射方向垂直的截面的形状呈放射与相互正交的第1方向相比第2方向较窄的波束的形状，上述多个电介质透镜在上述第2方向上排列地配置，以便合成从上述各电介质透镜放射出的波束，从而能够使电介质透镜变得小型来缩短焦距。因此，能够使生成扁平波束的天线变得小型。尤其是，能够缩小纵深。
并且，电介质透镜具有上述第2方向比上述第1方向长的形状，并以使上述第1方向成为水平方向、且上述第2方向成为垂直方向的方式设置上述电介质透镜，从而能够生成水平方向的宽度较宽的扁平波束。
并且，具备使从上述放射部放射的电波传播的多个导波管(喇叭)，并在上述各导波管的放射侧开口部(上述放射部的相反侧的开口部)设置上述各电介质透镜，从而能够提高天线的增益。
并且，上述导波管的放射侧开口部的形状包括至少四个以上的直线状的边，从而能够增大开口部面积，进而能够提高天线的增益。
并且，具备形成于上述基板上的上述放射部的周围、且成为上述放射部的基准电位的基准电位部，上述基准电位部与上述导波管电连接，从而能够减少喇叭的入口处的反射，进而能够减少天线的损失，提高增益。
并且，由于上述电介质透镜形成为中心部较厚、且周边部较薄的凸形状，所以能够提高天线的增益。
并且，上述电介质透镜形成为具有上述第1方向(水平方向)的厚度恒定、在上述第2方向(垂直方向)上中心部较厚的双曲线的形状的圆柱形透镜，从而能够提高天线的增益。尤其是，通过同时采用喇叭和圆柱形透镜，由喇叭变换成平面波的电磁波向圆柱形透镜的面侵入，从而能够生成减少波束的紊乱的扁平波束。
并且，由于上述多个放射部以及上述多个电介质透镜在上下左右排列地配置多个，所以能够检测来自水平方向和垂直方向的障碍物。例如，能够区分地检测前方的上坡和障碍物。
此外，本发明不限定于上述的实施例，包括权利要求书的主旨内的各种变形例以及同等的结构。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明，本发明并非限定于具备所说明的所有结构。并且，也可以将某实施例的结构的一部分置换成其它实施例的结构。并且，也可以在某实施例的结构的基础上增加其它实施例的结构。并且，对于各实施例的结构的一部分，也可以进行其它结构的追加、删除、置换。
并且，上述的各结构、功能、处理部、处理手段等也可以通过例如以集成电路来设计它们的一部分或者全部等来以硬件的方式实现，也可以通过处理器解释地执行实现各个功能的程序来以软件的方式实现。
实现各功能的程序、工作表、文件等信息能够储存于存储器、硬盘、SSD(SolidState Drive)等存储装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质。
并且，控制线、信息线示出认为在说明上必需的部件，不限定于示出装配上必需的所有控制线、信息线。实际上，认为基本所有的结构相互连接即可。

Claims (13)

1.一种天线，其特征在于，具备：
形成于基板上的多个放射部；以及
将从各上述放射部放射出的球面波分别变换成平面波的多个电介质透镜，
各上述电介质透镜形成为，与波束的放射方向垂直的截面的形状呈放射与相互正交的第1方向相比第2方向较窄的波束的形状，
上述多个电介质透镜在上述第2方向上排列地配置，以便合成从各上述电介质透镜放射出的波束。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
上述电介质透镜具有上述第2方向比上述第1方向长的形状，
以上述第1方向成为水平方向、上述第2方向成为垂直方向的方式设置上述电介质透镜。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
具备使从上述放射部放射的电波传播的多个导波管，
在各上述导波管的与上述放射部相反的一侧的开口部设置上述各电介质透镜。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，
上述导波管的与上述放射部相反的一侧的开口部的形状包括至少四个以上的直线状的边。
5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，
具备基准电位部，该基准电位部在上述基板上形成于上述放射部的周围，且成为上述放射部的基准电位，
上述基准电位部与上述导波管电连接。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
上述电介质透镜在放射波束的方向上为中心部较厚且周边部较薄的形状。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
上述电介质透镜为圆柱形透镜，该圆柱形透镜具有上述第1方向的厚度恒定且在上述第2方向上中心部变厚的双曲线的形状。
8.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
上述多个放射部以及上述多个电介质透镜在上下左右排列地配置多个。
9.一种传感器，具有权利要求1～8任一项中所述的天线，其特征在于，
具备与上述放射部连接的一个以上的发送电路。
10.一种传感器，具有权利要求1～8任一项中所述的天线，其特征在于，
具备与上述放射部连接的一个以上的接收电路。
11.一种传感器，具有权利要求1～8任一项中所述的天线，其特征在于，
具备发送电路和接收电路，
上述发送电路与上述多个放射部的一个以上的放射部连接，
在上述发送电路所连接的放射部以外的放射部分别连接一个上述接收电路。
12.根据权利要求11所述的传感器，其特征在于，
具备与上述发送电路以及上述接收电路连接的信号处理部。
13.一种车载系统，具有权利要求12所述的传感器，其特征在于，
具备与上述信号处理部连接的车辆控制部。
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