CN208093761U - 缝隙天线装置和雷达装置 - Google Patents

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Abstract

提供缝隙天线装置和雷达装置。缝隙天线装置基于与以往不同的原理。缝隙天线装置具有：具有第1导电性表面和第2导电性表面的第1导电部件；具有与所述第2导电性表面对置的第3导电性表面的第2导电部件；位于所述第2导电性表面上的波导部件；位于所述波导部件的两侧的人工磁导体。所述第1导电部件具有缝隙。所述波导部件具有与所述第3导电性表面对置的导电性的波导面。所述第3导电性表面、所述波导面和所述人工磁导体在所述第3导电性表面与所述波导面的间隙中规定波导路。所述波导部件具有第1脊和第2脊。所述第1脊的一端与所述第2脊的一端对置。从与所述波导面垂直的方向观察时，所述缝隙位于所述第1脊的所述一端与所述第2脊的所述一端之间。

Description

缝隙天线装置和雷达装置
技术领域
本公开涉及缝隙天线装置和雷达装置。
背景技术
在线上或面上排列有1个以上的辐射元件(以下，也称作“天线元件”。)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天线元件提供电磁波、例如高频的信号波。这种电磁波的供给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，以向阵列天线供电。但是，在通过阵列天线发送或接收的电磁波的频率例如像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，代替微带线而需要波导路。
作为代替微带线的波导路构造，专利文献1至3、以及非专利文献1和2公开了利用脊型波导路的两侧所配置的人工磁导体(AMC:Artificial Magnetic Conductor)来进行电磁波的导波的构造。专利文献1和非专利文献1公开了利用这种波导路构造的缝隙阵列天线。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】美国专利第8779995号说明书
【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 76 GHz 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
实用新型内容
实用新型要解决的问题
本公开提供基于以以往不同的原理的天线装置。
用于解决问题的手段
本申请的一个方式的缝隙天线装置具有：第1导电部件，其具有正面侧的第1导电性表面和背面侧的第2导电性表面，具有从所述第1导电性表面贯通至所述第2导电性表面的至少1个缝隙；第2导电部件，其位于所述第1导电部件的背面侧，具有与所述第2导电性表面对置的正面侧的第3导电性表面；脊状的波导部件，其位于所述第1导电部件的所述第2导电性表面上，该波导部件具有与所述第3导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第3导电性表面延伸；以及人工磁导体，其位于所述波导部件的两侧，并位于所述第2导电性表面和所述第3导电性表面中的至少一方。所述第3导电性表面、所述波导面和所述人工磁导体在所述第3导电性表面与所述波导面之间的间隙中规定波导路。所述波导部件具有第1脊和第2脊。所述第1脊的一端与所述第2脊的一端对置。从与所述波导面垂直的方向观察时，所述缝隙位于所述第1脊的所述一端与所述第2脊的所述一端之间。所述至少1个缝隙在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
实用新型的效果
根据本公开的实施方式，能够通过与以往不同的原理来实现低损失的天线装置。
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面平行的截面的其他结构的图。
图3是为了便于理解而示意地示出处于使导电部件110和导电部件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与导电部件110的导电性表面110a之间的间隙中的宽度较窄的空间内传播的电磁波。
图5B是示意地示出中空波导管130的截面的图。
图5C是示出在导电部件120上设有2个波导部件122的形态的截面图。
图5D是示意的示出并排配置有2个中空波导管130的波导路装置的截面的图。
图6A是示意地示出利用WRG的构造的缝隙阵列天线200(比较例)的结构的一部分的立体图。
图6B是示意地示出缝隙阵列天线200中的通过在X方向上排列的2个缝隙112的中心且与XZ面平行的截面的一部分的图。
图7A是示意地示出本公开的例示的实施方式中的天线装置300的结构的立体图。
图7B示意地示出第1导电部件110以及其上的波导部件122和多个导电性棒124的配置。
图7C是示意地示出利用通过缝隙112的中心且与XZ面平行的平面切断图7A所示的天线装置300时的截面的图。
图7D是示意地示出利用通过缝隙112的中心且与YZ面平行的平面切断天线装置300时的截面的图。
图8A是示意地示出本公开的第1实施方式中的天线装置300的结构的一部分的俯视图。
图8B是更详细地示出天线装置300中的第1导电部件110以及其上的波导部件122的构造的立体图。
图8C是示意地示出利用通过多个缝隙112的中心且与YZ面平行的截面进行切断时的天线装置300的截面的构造的图。
图8D是示出实施方式1中的多个辐射元件中的1个辐射元件的立体图。
图9A是示出实施方式2中的天线装置300的结构的一部分的俯视图。
图9B是示出4个辐射元件中的2个辐射元件的立体图。
图10是示出实施方式2的变形例的2个辐射元件的立体图。
图11A是示出实施方式2的其他变形例的辐射元件的立体图。
图11B是示出实施方式2的其他变形例的辐射元件的内部的立体图。
图12A是从背面侧观察在H形状的多个缝隙112的周围分别设有多个喇叭114的缝隙天线装置300中的第1导电部件110的图。
图12B是示出图12A中的B-B线截面图。
图13A是示意地示出实施方式3中的天线装置300的结构的截面图。
图13B是示出实施方式3的第1变形例的截面图。
图13C是示出实施方式3的其他变形例的截面图。
图14是示出具有多个波导部件122的天线装置300的一例的立体图。
图15是用于更详细地说明端口145或缝隙112的截面形状的例子的图。
图16A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16B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16C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16D是示出导电部件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16E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的构造的其他例子的图。
图16F是示出波导部件122的高度低于导电性棒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16G是示出图16F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17A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17B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。
图18示出本车辆500和在与本车辆500相同的车道进行行驶的先行车辆502。
图19示出本车辆500的车载雷达系统510的图。
图20A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。
图20B示出接收第k个到来波的阵列天线AA。
图21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22是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例子的框图。
图23是示出车辆行驶控制装置600的更具体的结构例的框图。
图24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。
图25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。
图26示出“上行”的期间中的拍频fu和“下行”的期间中的拍频fd。
图27示出信号处理电路560通过具有处理器PR和存储器装置MD的硬件而实现的形态的例子。
图28是示出3个频率f1、f2、f3之间的关系的图。
图29是示出复平面上的合成频谱F1～F3的关系的图。
图30是示出求出相对速度和距离的处理的步骤的流程图。
图31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32是示出通过将毫米波雷达510和摄像头设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33是示出基于毫米波雷达的监视系统1500的结构例的图。
图34是示出数字式通信系统800A的结构的框图。
图35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36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(以下，有时称作WRG：Waffle-iron Ridge waveGuide。)在微波或毫米波段中实现损失较低的天线供电路。通过利用这种脊型波导路，还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形状(板状)的导电部件110和120。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，导电部件110在与导电部件120对置的一侧具有导电性表面110a。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导电部件110与导电部件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，导电部件110与导电部件120之间的间隔较窄，导电部件110被配置成覆盖导电部件120的全部导电性棒124。
图1至图3仅示出波导路装置100的一部分。导电部件110、120、波导部件122和多个导电性棒124实际上还扩展存在于未图示的部分的外侧。如后所述，在波导部件122的端部设置有防止电磁波泄漏到外部空间的阻塞构造。阻塞构造例如包含与波导部件122的端部相邻配置的导电性棒的列。
再次参照图2A。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，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。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，导电部件120和多个导电性棒124的组合的整体具有与导电部件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，人工磁导体分别位于波导部件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具有与导电性棒124的高度和宽度不同的值。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。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，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内传播的电磁波(信号波)的频率(以下，有时称作“工作频率”。)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λ0。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导电部件110的导电性表面为止的距离
从导电性棒124的基部124b起到导电部件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起到导电部件110的导电性表面110a为止的距离相当于导电部件110与导电部件120之间的间隔。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，导电部件110与导电部件120之间的间隔被设计成小于3.8934mm的一半。如果导电部件110和导电部件120对置配置以实现这种较窄的间隔，则导电部件110和导电部件120不需要是严格地平行。此外，如果导电部件110与导电部件120之间的间隔小于λm/2，则导电部件110和/或导电部件120的整体或一部分也可以具有曲面形状。另一方面，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之间的间隙例如具有小于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。
各导电性棒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，各导电性棒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。
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、即从基部124b到前端部124a的长度可以设定为小于导电性表面110a与导电性表面120a之间的距离(小于λm/2)的值，例如λ0/4。
(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λ0/8)。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之间的距离成为λm/2以上。同样，导电性棒124(特别是与波导部件122相邻的导电性棒124)的高度也被设定为小于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λm/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之间的距离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，工作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与导电部件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导电部件110与导电部件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的两侧分别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，如果是屈曲部，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在中空波导管130的内部空间132中形成的电磁场模式(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。
图6A是示意地示出利用上述这样的波导路构造的缝隙阵列天线200(比较例)的结构的一部分的立体图。图6B是示意地示出该缝隙阵列天线200中的通过在X方向上排列的2个缝隙112的中心且与XZ面平行的截面的一部分的图。在该缝隙阵列天线200中，第1导电部件110具有在X方向和Y方向上排列的多个缝隙112。在该例中，多个缝隙112包含2个缝隙列。各缝隙列包含在Y方向上等间隔地排列的6个缝隙112。在第2导电部件120中设有在Y方向上延伸的2个波导部件122。各波导部件122具有与1个缝隙列对置的导电性的波导面122a。在2个波导部件122之间的区域和2个波导部件122的外侧的区域配置有多个导电性棒124。这些导电性棒124形成人工磁导体。
从未图示的发送电路向各波导部件122的波导面122a与导电部件110的导电性表面110a之间的波导路供给电磁波。在Y方向上排列的多个缝隙112中的相邻的2个缝隙112的中心间的距离例如被设计成与在波导路传播的电磁波的波长相同的值。由此，从在Y方向上排列的6个缝隙112辐射相位一致的电磁波。
图6A和图6B所示的缝隙阵列天线200是将多个缝隙112分别作为辐射元件的天线阵列。根据这种缝隙阵列天线200的结构，能够使X方向上的辐射元件间的中心间隔比例如在波导路传播的电磁波的自由空间中的波长λo短。
本发明者们发现，通过与上述的缝隙阵列天线200不同的构造，也能够实现损失低的天线装置。以下，说明本公开的实施方式的基本结构。
首先，参照图7A至图7D说明本公开的例示的实施方式中的缝隙天线装置300(以下简称为“天线装置300”。)的结构。在本公开中，为了方便，将从天线装置300辐射的电磁波或向天线装置300入射的电磁波进行传播的自由空间所位于的一侧称作“正面侧”，将其相反的一侧称作“背面侧”。在本公开中，“第1～”、“第2～”等用语仅用于区分部件、装置、零件、部分、层、区域等，不具有任何限定的意思。
图7A是示意地示出本公开的例示的实施方式中的天线装置300的结构的立体图。天线装置300具有彼此对置的第1导电部件110和第2导电部件120。第1导电部件110具有缝隙112。在该实施方式中，与前述的比较例不同，波导部件122和多个导电性棒124不与第2导电部件120连接，而是与第1导电部件110连接。
图7B示意地示出第1导电部件110、其上的波导部件122和多个导电性棒124的配置。波导部件122是设于第1导电部件110上的具有导电性的表面的脊状的部件，在缝隙112的位置被分断为第1脊122A和第2脊122B。
图7C是示意地示出利用通过缝隙112的中心且与XZ面平行的平面切断图7A所示的天线装置300时的截面的图。图7D是示意地示出利用通过缝隙112的中心且与YZ面平行的平面切断天线装置300时的截面的图。
第1导电部件110具有正面侧的第1导电性表面110b和背面侧的第2导电性表面110a。第1导电部件110具有从第1导电性表面110b贯通至第2导电性表面110a的至少1个缝隙112。该例中的第1导电部件110具有1个缝隙112，但是，也可以如前面的比较例那样，第1导电部件110具有多个缝隙112。
第2导电部件120位于第1导电部件110的背面侧。第2导电部件120具有与第2导电性表面110a对置的正面侧的第3导电性表面120a。
如图7D所示，波导部件122位于第1导电部件110的第2导电性表面110a上，具有脊形状。波导部件122具有与第2导电部件120的第3导电性表面120a对置的导电性的波导面122a。波导部件122沿着第3导电性表面120a延伸。波导部件122的波导面122a具有沿着第3导电性表面120a延伸的条纹形状(有时也称作“条形状”。)。
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(a stripe)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”。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”。
本实施方式中的人工磁导体包含多个导电性棒124。人工磁导体位于波导部件122的两侧，抑制沿着波导部件122传播的电磁波的泄漏。如图7C所示，人工磁导体配置在第2导电性表面110a上。不限于该例，人工磁导体也可以配置在第3导电性表面120a上。人工磁导体只要位于第2导电性表面110a和第3导电性表面120a中的至少一方即可。
第3导电性表面120a、波导面122a和人工磁导体在第3导电性表面120a与波导面122a之间的间隙中规定波导路。该波导路经由缝隙112而与外部空间连接。换言之，缝隙112朝向外部空间开放。
如图7B和7D所示，波导部件122具有在线上延伸的第1脊122A和第2脊122B。“在线上延伸”意味着沿着某个假想的线延伸，不仅包含在直线上延伸，还包含在曲线上或折线上延伸。第1脊122A的一端与第2脊122B的一端对置。这里，2个脊的一端彼此对置意味着这些脊的端面彼此面对。
当从与波导面122a垂直的方向观察时，缝隙112位于第1脊122A的一端与第2脊122B的一端之间。在图7D所示的例中，第1脊122A和第2脊122B的彼此对置的端面122c与缝隙112的内壁面112c连接。在图7D所示的例中，缝隙112的内壁面与脊122A、122B的端面122c之间的连接部位不存在段差，但是也可以存在段差。
第1脊122A的端面122c与第2脊122B的端面122c之间的间隙的大小可以沿着与波导面垂直的方向(Z方向)变化。例如，为了抑制信号波的反射，可以局部地调节第1脊122A和第2脊122B的间隙的大小。2个端面122c之间的间隙的大小被设计成如下的大小，该大小使得波导面122a与第3导电性表面120a之间的波导路经由2个端面122c之间的间隙以及缝隙112的内部而与外部空间耦合。
第1脊122A的波导面122a与第3导电性表面120a之间的波导路或者第2脊122B的波导面122a与第3导电性表面120a之间的波导路连接于未图示的发送机或接收机而进行使用。在发送时，从发送机供给的电磁波在该波导路传播，经由2个脊122A、122B的端面122c之间以及缝隙112的内部而辐射到外部空间。在接收时，从外部空间入射到缝隙112的电磁波经由缝隙112的内部和脊122A、122B的端面122c之间，沿着脊122A或122B传播，并通过接收电路而被接收。
如以上那样，图7D所示的构造作为用于发送和接收中的至少一方的天线元件而发挥功能。波导部件122和缝隙112均设于第1导电部件110，因此，能够使第2导电部件120的构造简单。
在以上的例中，第1导电部件110具有1个缝隙112，但是，第1导电部件110也可以具有多个缝隙112。通过一维或二维地排列多个缝隙112，能够构成低损失的天线阵列。
以下，说明本公开的实施方式的波导路装置的更具体的结构例。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1)
图8A是示意地示出本公开的第1实施方式中的缝隙天线装置300的结构的一部分的俯视图。图8B是更详细地示出天线装置300的第1导电部件110和其上的波导部件122的构造的立体图。在图8B中，多个导电性棒124被去除一部分而较少地示出。图8C是示意地示出利用通过多个缝隙112的中心并与YZ面平行的平面切断时的天线装置300的截面的构造的图。
本实施方式中的天线装置300具有将多个缝隙112分别作为辐射元件的缝隙天线阵列的构造。第1导电部件110具有多个缝隙112。多个缝隙112沿着波导部件122延伸的Y方向而排列。多个缝隙112包含4个缝隙112A、112B、112C、112D。
波导部件122在多个缝隙112的位置被分断为多个部分。在本说明书中，将该被分断的各个部分称作“脊”。本实施方式中的波导部件122包含在直线上排列的5个脊122Ch、122A、122B、122C、122D。从与波导部件122的波导面垂直的方向观察时，各缝隙112配置在多个脊中的相邻的2个脊的端部之间。具体而言，缝隙112A配置在脊122Ch与脊122A之间。缝隙112B配置在脊122A与脊122B之间。缝隙112C配置在脊122B与脊122C之间。缝隙112D配置在脊122C与脊122D之间。
在本说明书中，在不区分地表示缝隙112A、112B、112C、112D时，简称为“缝隙112”。同样，在不区分地表示脊122Ch、122A、122B、122C、122D时，简称为“脊122”。对于其他的结构要素也同样。
与多个缝隙112中的端部的缝隙112A相邻地设有阻塞构造150。阻塞构造150例如由以下部分构成：长度大约为λ0/8的附加的传送线路；在该附加的传送线路的端部配置的深度大约为λ0/4的多个缝隙、或高度大约为λ0/4的导电性棒124的列。在本实施方式中，阻塞构造150包含脊122Ch、在Y方向上接近脊122Ch的1个以上的导电性棒124。该情况下，附加的传送线路相当于脊122Ch与第3导电性表面120a之间的波导路。在以下的说明中，将阻塞构造150所包含的脊称作“阻塞脊”。
阻塞构造150在入射波与反射波之间赋予大约180°(π)的相位差。由此，能够抑制电磁波从波导部件122的端部泄漏。这种阻塞构造150不限于设于第1导电部件110，也可以设于第2导电部件120。
以往，认为阻塞构造中的附加的传送线路的长度最好为λr/4。这里，λr是传送线路上的信号波的波长。但是，本发明者们发现，即使在阻塞构造中的附加的传送线路的长度小于λr/4的情况下，也能够抑制电磁波的泄漏，反而比λr/4的情况更良好地发挥功能。实际上，附加的传送线路的长度优选为比λr/4小的λ0/4以下。在本实施方式中，附加的传送线路的长度、即阻塞脊122Ch在Y方向上的长度例如被设定为λ0/16以上且小于λ0/4。
阻塞构造150中包含的导电性棒124也可以具有与向波导部件122的两侧扩展的人工磁导体中包含的导电性棒124不同的形状。阻塞脊122Ch也可以具有与导电性棒124相同的形状。
在本实施方式中，波导部件122的两侧的人工磁导体包含与波导部件122在+X方向上相邻的导电性棒124的列和与波导部件122在-X方向上相邻的导电性棒124的列。在这些导电性棒124的各列中，多个导电性棒124在Y方向上排列。波导部件122的单侧的人工磁导体也可以包含2列以上的导电性棒124。如后所述，在本公开中，即使是1列导电性棒124，也相当于人工磁导体而进行处理。
如图8C所示，波导部件122与第2导电部件120之间的波导路直接与发送机或接收机，或者经由其他的波导路而与发送机或接收机连接。其他的波导路例如可以包含其他的脊型波导路、中空波导管或微带线。发送机或接收机可以配置于形成图8C所示的波导路的层以外的层。该情况下，利用连接层间的波导路。
发送机是对天线装置300中的波导路进行供电从而从各缝隙112辐射信号波的装置或电路。接收机是接收从天线装置300的各缝隙112入射并在波导路传播来的信号波的装置或电路。发送机和接收机分别例如可以通过毫米波集成电路来实现。天线装置300可以与具有发送机和接收机双方的功能的装置连接。
在发送时，从发送机供给的信号波在波导部件122与第2导电部件120之间的波导路传播而对多个缝隙112进行激励。由此，辐射信号波。相反，在接收时，入射到多个缝隙112的信号波在波导部件122与第2导电部件120之间的波导路传播而到达接收机。由此，信号波被接收。
多个缝隙112的相互的间隔例如被设定为与在波导路传播的信号波的波长相同程度的间隔。该情况下，从各缝隙112辐射相位一致的信号波。也可以为了其他目的、例如降低旁瓣等的目的，而将缝隙112的相互的间隔设为与波导路内的信号波的波长不同的间隔。
图8D是示出本实施方式中的多个辐射元件中的1个辐射元件的立体图。在图8D中，省略了多个导电性棒124和第2导电部件120的图示。
本实施方式中的与缝隙112的中心轴垂直的截面具有H形状。缝隙112的中心轴意味着通过缝隙112的中心并且与缝隙112的开口面垂直的轴。“H形状”意味着如字母“H”那样具有基本平行的2个纵部和连结2个纵部的中央部的横部的形状。通过使用H形状的缝隙112，与图7A所示的缝隙112的形状相比，能够减小与E面垂直的方向的宽度。另外，E面是包含在缝隙112的中央部形成的电场矢量的平面。在图7A和图8A的例中，E面与YZ面平行。
根据以上的结构，能够实行将多个缝隙112作为辐射元件的发送用或接收用的缝隙天线装置。与比较例同样，由于使用了WRG构造，因此，与利用微带线的天线相比，能够实现即使在高频区域也是低损失的天线。
(实施方式2)
接着，说明本公开的第2实施方式。
图9A是示出本实施方式中的缝隙天线装置300的结构的一部分的俯视图。本实施方式与实施方式1的不同点在于各缝隙112的开口的形状是I形状。I形状意味着如字母“I”那样呈直线延伸的形状。这以外的方面与实施方式1同样。
图9B是示出4个辐射元件中的2个辐射元件的立体图。在图9B中，省略了多个导电性棒124的图示。在使用I形状的缝隙112作为辐射元件的情况下，也与实施方式1同样，能够实现效率良好的缝隙天线。
第1导电部件110的第1导电性表面110b也可以具有规定至少与1个缝隙112连通的至少1个喇叭的形状。通过设置这的喇叭，阻抗的整合度提高，能够抑制信号波的反射。
图10是示出实施方式2的变形例的2个辐射元件的立体图。在图10中省略了多个导电性棒124和第2导电部件120的图示。在该变形例中，第1导电部件110的正面侧的第1导电性表面110b具有规定与多个缝隙112分别连通的多个喇叭114的形状。在该例中，多个缝隙112分别经由多个喇叭114而向外部空间开放。通过设置这种喇叭114，能够使缝隙内的特性阻抗逐渐地接近自由空间的特性阻抗，因此能够提高辐射效率。
图11A是示出实施方式2的另一变形例的1个辐射元件的立体图。该例中的缝隙天线装置还具有其他导电部件160，该其他导电部件160具有与第1导电部件110的正面侧的导电性表面110b对置的导电性表面。在该例中，其他导电部件160具有4个其他缝隙111。图11B是在图11A的辐射元件中增大第1导电部件110与其他导电部件160的间隔而进行示出的图。在图11A和图11B中，省略了波导部件122的两侧的多个导电性棒124和具有与波导部件122的波导面对置的导电性表面的第2导电部件120的图示。
图10中的缝隙112与各个喇叭114连通，但是，在图11A的例中，缝隙112与腔室180连通。腔室180是由第1导电性表面110b、在第1导电部件110的正面侧配置的多个导电性棒170、以及其他导电部件160的背面侧的导电性表面包围的平坦的空洞。在该例中，缝隙112经由腔室180而向外部空间开放。在图11A、图11B的例中，在多个导电性棒170的前端与其他导电部件160的背面侧的导电性表面之间存在间隙。多个导电性棒170的基部与第1导电部件110中的第1导电性表面110b连接。多个导电性棒170也可以采用与其他导电部件160连接的结构。但是，该情况下，在多个导电性棒170的前端与第1导电性表面110b之间确保间隙。
其他导电部件160具有4个其他缝隙111，任意一个缝隙111均与腔室180连通。从缝隙112向腔室180内辐射的信号波经由4个其他缝隙111而辐射到其他导电部件160的正面侧。另外，也可以采用如下的构造：在其他导电部件160的正面侧设置喇叭，其他缝隙111在该喇叭的底部开口。该情况下，从缝隙112辐射的信号波经由腔室160、其他缝隙111和喇叭而辐射。
图10所示的喇叭也可以设于实施方式1那样具有H形状的缝隙112的缝隙天线装置300。例如，也可以采用图12A和图12B所示的结构。图12A是从背面侧观察缝隙天线装置300中的第1导电部件110的图，其中，该缝隙天线装置300在H形状的多个缝隙112的周围分别设有多个喇叭114。在图12A中，为了便于理解配置关系，实际上还图示了位于图的里侧的喇叭114。图12B是图12A中的B-B线截面图。在该例中，通过设置喇叭114，也能够抑制通过缝隙112时的反射。
(实施方式3)
接着，说明本公开的第3实施方式。本实施方式中的天线装置300具有被层叠的至少3个导电部件。发送机或接收机配置在比第2导电部件120更靠背面侧的层中。
图13A是示意地示出本实施方式中的天线装置300的结构的截面图。天线装置300除了具有第1导电部件110和第2导电部件120以外，还具有第3导电部件140。并且，天线装置300除了具有与第1导电部件110连接的第1波导部件122U以外，还具有第2波导部件122L。第2波导部件122L配置在第2导电部件120与第3导电部件140之间。
第1导电部件110基本上具有与实施方式1或实施方式2中的第1导电部件110同样的构造。但是，在本实施方式中，与波导部件122U的两端部接近地设有2个阻塞构造150U。这些阻塞构造150U抑制从4个缝隙112的列的中央部分支而供给的信号波超过两端的2个缝隙112而进行传播。
第2导电部件120除了具有正面侧的第3导电性表面120a以外，还具有背面侧的第4导电性表面120b。第2导电部件120具有从第3导电性表面120a贯通至第4导电性表面120b的端口145(贯通孔)。端口145与波导部件122U的波导面122Ua的中央部对置。即，端口145在从与第1导电性表面110b垂直的方向观察时，位于4个缝隙112的列的中央。
第3导电部件140具有与第4导电性表面120b对置的正面侧的第5导电性表面140a。在第3导电部件140的第5导电性表面140a上配置有脊状的第2波导部件122L。
第2波导部件122L沿着第4导电性表面120b在Y方向上延伸。第2波导部件122L具有与第4导电性表面120b对置的导电性的波导面122La。波导面122La也与端口145对置。第2波导部件122L在从与波导面122La垂直的方向观察时，延伸至稍微超过端口145的位置。
在第2波导部件122L的两侧扩展地配置有未图示的人工磁导体。人工磁导体可以通过在第4导电性表面120b和第5导电性表面140a中的至少一方配置的多个导电性棒来实现。第4导电性表面120b、波导面122La和人工磁导体在第4导电性表面120b与波导面122La之间的间隙中规定第2波导路。第2波导路经由端口145，与第1波导部件122U的波导面122Ua和第2导电部件120的第3导电性表面120a之间的第1波导路连接。第2波导路直接与发送机或接收机连接，或经由未图示的其他波导路而与发送机或接收机连接。
在第2波导部件122L的端部配置有阻塞构造150L。这里，将如下的部分称作波导部件端部，该部分是当将端口145的开口投影到波导面122La上时位于从缘到波导部件122L的一端为止的范围内的部分。阻塞构造150L包含：波导部件端部；与波导部件122L的该一端隔开间隙而配置在第5导电性表面140a上的一根以上的导电性的棒124L。波导部件端部的Y方向上的长度是与阻塞脊122Ch的Y方向的长度相同程度的长度。通过这种阻塞构造150L，能够抑制沿着第2波导部件122L传播的信号波的泄漏。
在本实施方式中，在发送时从发送机供给的信号波沿着第2波导部件122L的波导面122La传播，并在端口145中通过而向2方向分支。分支后的信号波沿着第1波导部件122U的波导面122Ua传播，对4个缝隙112进行激励。从与波导面122Ua垂直的方向观察时，4个缝隙112被配置成关于端口145对称。这些缝隙112的中心间距离被设计成与波导路内的信号波的波长相同程度的长度。因此，4个缝隙112以相同的相位被激励。另外，也可以为了其他目的、例如降低旁瓣等的目的，以不同的相位对多个缝隙112进行激励。
接着，说明本实施方式的变形例。
图13B是示出本实施方式的第1变形例的截面图。在该变形例中，第2波导部件122L和多个导电性棒124L并非配置在第3导电部件140的第5导电性表面140a上，而是配置在第2导电部件120的第4导电性表面120b上。因此，阻塞构造150L也设于第4导电性表面120b。第2波导部件122L的波导面122La与第5导电性表面140a对置。第2波导部件122L沿着第5导电性表面140a延伸。
第2波导部件122L的端面与端口145的内壁面连接。第2波导部件122L的端面与端口145的内壁面之间不存在段差，但是也可以存在段差。阻塞构造150L与第1导电部件110上的阻塞构造150U同样，包含阻塞脊122Lch和1根以上的导电性棒124L。
在该变形例中，第5导电性表面140a、波导面122La和波导部件122L的两侧的人工磁导体在第5导电性表面140a与波导面122La之间的间隙中规定第2波导路。第2波导路经由端口145而与波导部件122U的波导面122Ua和第3导电性表面120a之间的第1波导路连接。第2波导路直接与发送机或接收机连接，或经由未图示的其他波导路而与发送机或接收机连接。
在图13A和图13B所示的例中，第1波导部件110包含沿着波导部件122U延伸的Y方向排列的4个缝隙112。缝隙112不限于4个，也可以是5个或5个以上。缝隙112可以配置成关于端口145对称。例如，也可以在端口145的+Y侧配置3个、在-Y侧配置2个端口。在第1波导部件110具有偶数个缝隙112的情况下，在从与波导面122Ua垂直的方向观察时，第2导电部件120中的端口145能够被配置成位于偶数个缝隙112的列的中央。根据这样的结构，能够以相同的相位对与端口145之间的距离相等的2个缝隙112进行激励。
图13C是示出本实施方式的其他变形例的截面图。在该例中，第2导电部件120中的端口145位于接近波导部件122U的一端的位置。因此，信号波从波导部件122U的一端朝向另一端传播。这样，也可以从波导部件122U的端部进行供电。在图13C的例中，第2波导部件122L和其两侧的人工磁导体如图13B所示，也可以位于第2导电部件120侧。这样的结构也能够得到同样的特性。
在以上的实施方式中，天线装置300具有1个波导部件，但是也可以具有多个波导部件。
图14是示出具有多个波导部件122的天线装置300的一例的立体图。该天线装置300具有位于第1导电部件110的第2导电性表面110a上的脊状的多个波导部件122。第1导电部件110包含多个缝隙112。多个波导部件122分别具有在线上延伸的多个脊。从与多个波导部件122的波导面垂直的方向观察时，多个缝隙112分别位于多个脊中的相邻的2个脊之间。在图14的例中，缝隙112一维地排列，但是，也可以二维地排列。可以向多个缝隙112供给在未图示的供电路中分支的同一信号波，也可以供给不同的信号波。
(其他的变形例)
接着，参照图15更详细地说明端口145或缝隙111、112的截面形状的例子。在以下的说明中，有时将端口145和缝隙111、112总称为“贯通孔”。本公开的实施方式中的任意的端口145或缝隙112都可以进行以下的变形。
图15的(a)示出椭圆形状的贯通孔1400a的例子。图中由箭头所示的贯通孔1400a的长半径La被设定为使得不产生高次的谐振且阻抗不会过小。更具体而言，设与动作频带的中心频率对应的自由空间中的波长为λo，La可以被设定为λo/4＜La＜λo/2。
图15的(b)示出具有H型形状的贯通孔1400b的例子，该贯通孔1400b具有将一对纵部分113L和一对纵部分113L连接起来的横部分113T。横部分113T与一对纵部分113L大致垂直，与一对纵部分113L的大致中央部彼此连接。这种H型形状的贯通孔1400b的形状和尺寸也被决定为，使得不产生高次的谐振并且阻抗不会过小。设横部分113T的中心线g2与垂直于横部分113T的H型形状整体的中心线h2的交点和中心线g2与纵部分113L的中心线k2的交点之间的距离为Lb。设中心线g2与中心线k2的交点和纵部分113L的端部之间的距离为Wb。Lb与Wb之和被设定为满足λo/4＜Lb+Wb＜λo/2。通过使距离Wb相对地较长，能够使距离Lb相对地较短。由此，能够使H型形状的X方向的宽度例如小于λo/2，能够缩短横部分113T的长度方向的间隔。
图15的(c)示出贯通孔1400c的例子，该贯通孔1400c具有从横部分113T和横部分113T的两端延伸的一对纵部分113L。一对纵部分113L的从横部分113T延伸的方向与横部分113T大致垂直，是彼此相反的。设横部分113T的中心线g3与垂直于横部分113T的整体形状的中心线h3的交点和中心线g3与纵部分113L的中心线k3的交点之间的距离为Lc。设中心线g3与中心线k3的交点和纵部分113L的端部之间的距离为Wc。Lc与Wc之和被设定为满足λo/4＜Lc+Wc＜λo/2。通过使距离Wc相对较长，能够使距离Lc相对较短。由此，能够使图15的(c)的整体形状的X方向的宽度例如小于λo/2，能够缩短横部分113T的长度方向的间隔。
图15的(d)示出贯通孔1400d的例子，该贯通孔1400d具有从横部分113T和横部分113T的两端向与横部分113T垂直的相同的方向延伸的一对纵部分113L。在本说明书中有时将这种形状称作“U字形状”。另外，图15的(d)所示的形状还可以考虑为H字形状的上半的形状。设横部分113T的中心线g4与垂直于横部分113T的U字形状整体的中心线h4的交点和中心线g4与纵部分113L的中心线k4的交点之间的距离为Ld。设中心线g4与中心线k4的交点和纵部分113L的端部之间的距离为Wd。Ld与Wd之和被设定为满足λo/4＜Ld+Wd＜λo/2。通过使距离Wd相对较长，能够使距离Ld相对较短。由此，能够使U形状的X方向的宽度例如小于λo/2，能够缩短横部分113T的长度方向的间隔。
接着，说明具有波导部件122、导电部件110、120和导电性棒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16A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16B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16C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16D和图16E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16D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16E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，能够避免直流电压、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的影响。
图16F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16G是示出在图16F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17A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17B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。具有曲面状的导电性表面的导电部件也相当于“板形状”的导电部件。
根据具有上述的结构的波导路装置100，工作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与导电部件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导电部件110与导电部件120电连接。
本公开的实施方式中的缝隙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或雷达系统。雷达装置具有上述任意实施方式中的缝隙天线装置以及与该缝隙天线装置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装置具有可小型化的多层的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(Unmanned Aerial 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天线装置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天线装置、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天线装置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。天线装置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。
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，在本公开的实用新型中，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，为了实施本公开的实用新型，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。
＜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λ0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18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19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λ0(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，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λ0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λ0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20A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20B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”，能够如数式1那样表达。
(数式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能够如数式2那样表达。
(数式2)
数式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能够如数式3那样表现。
(数式3)
X＝S+N
N是噪声的矢量表达。
信号处理电路使用数式3所示的阵列接收信号X求出到来波的自相关矩阵Rxx(数式4)，进而求出自相关矩阵Rxx的各固有值。
(数式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21。图21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21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(例如本车辆的外部)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在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21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为止的距离、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22。图22是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例子的框图。图22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23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23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：UltraWide 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 Detection andRanging)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21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23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24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24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20B)。
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24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和接收，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25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25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25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为的距离以及物标的相对速度。
图26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26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24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24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的各个部件，也可以是1个信号处理电路中的功能上的模块。
图27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24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25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26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25中的接收信号向右方向偏移，因此，雷达与物标之间的距离越远，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到方位检测部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25的下图)求出自相关矩阵。在数式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24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。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23，说明车载雷达系统510被组装到图23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从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从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24)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24)。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24)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，其中，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。差拍信号1的频率fb1和差拍信号2的频率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2π，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28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24)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。具有规定值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29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29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29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30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30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S43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S42完成后进行步骤S43。
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24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25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31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，在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，为了使雨滴等的光学影响最小化，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31所示，不仅是摄像头等光学传感器(车载摄像头系统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32所示，将毫米波雷达(车载雷达系统)510和车载摄像头系统700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，与车载摄像头系统700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开第2015/0264230号说明书、美国专利申请公开第2016/0264065号说明书、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装置的中央的方式对毫米波摄像头和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从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个以上的物标进行比较，从而能够识别行驶环境。由此，处理部可以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33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33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对该跑道上的起飞和降落的禁止。
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所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34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34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34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-Path Fading)。
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34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35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34所示的接收机820A相同。因此，图35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36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36的结构中追加参照图34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34、35、36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，就可以说实施了本实用新型。
如以上那样，本公开包含以下的项目中所述的装置。
[项目1]
一种缝隙天线装置，其具有：
第1导电部件，其具有正面侧的第1导电性表面和背面侧的第2导电性表面，具有从所述第1导电性表面贯通至所述第2导电性表面的至少1个缝隙；
第2导电部件，其位于所述第1导电部件的背面侧，具有与所述第2导电性表面对置的正面侧的第3导电性表面；
脊状的波导部件，其位于所述第1导电部件的所述第2导电性表面上，该波导部件具有与所述第3导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第3导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其位于所述波导部件的两侧，并位于所述第2导电性表面和所述第3导电性表面中的至少一方，
所述第3导电性表面、所述波导面和所述人工磁导体在所述第3导电性表面与所述波导面之间的间隙中规定波导路，
所述波导部件具有第1脊和第2脊，
所述第1脊的一端与所述第2脊的一端对置，
从与所述波导面垂直的方向观察时，所述缝隙位于所述第1脊的所述一端与所述第2脊的所述一端之间，
所述至少1个缝隙在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
[项目2]
根据项目1所述的缝隙天线装置，其中，
所述第1脊和所述第2脊分别具有彼此对置的端面，
所述第1脊和所述第2脊各自的所述端面与所述缝隙的内壁面之间不具有段差地连接。
[项目3]
根据项目1或2所述的缝隙天线装置，其中，
所述第1导电部件的所述第1导电性表面具有规定与所述至少1个缝隙连通的至少1个喇叭的形状。
[项目4]
根据项目1至3中的任意一项所述的缝隙天线装置，其中，
所述人工磁导体具有所述第2导电性表面上的多个导电性棒，
所述多个导电性棒分别具有与所述第3导电性表面对置的前端部和与所述第2导电性表面连接的基部。
[项目5]
根据项目1至4中的任意一项所述的缝隙天线装置，其中，
所述至少1个缝隙具有包含一对纵部和横部的H形状，该横部连接所述一对纵部的中央部。
[项目6]
根据项目1至5中的任意一项所述的缝隙天线装置，其中，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的多个缝隙，所述多个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
所述波导部件具有包括所述第1脊和所述第2脊在内的多个脊，
从与所述波导面垂直的方向观察时，所述多个缝隙分别位于所述多个脊中的相邻的2个脊的对置的端部之间，
所述多个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
[项目7]
根据项目1至6中的任意一项所述的缝隙天线装置，其中，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口。
[项目8]
根据项目7所述的缝隙天线装置，其中，
该缝隙天线装置还具有：
第3导电部件，其具有与所述第4导电性表面对置的正面侧的第5导电性表面；以及
脊状的第2波导部件，其位于所述第5导电性表面上，该第2波导部件具有与所述第4导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第4导电性表面延伸。
[项目9]
根据项目7所述的缝隙天线装置，其中，
该缝隙天线装置还具有：
第3导电部件，其具有与所述第4导电性表面对置的正面侧的第5导电性表面；以及
脊状的第2波导部件，其位于所述第4导电性表面上，该第2波导部件具有与所述第5导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第5导电性表面延伸。
[项目10]
根据项目7至9中的任意一项所述的缝隙天线装置，其中，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的偶数个缝隙，所述偶数个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
在从与所述波导面垂直的方向观察时，所述端口位于所述偶数个缝隙的列的中央，
所述偶数个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
[项目11]
根据项目1至10中的任意一项所述的缝隙天线装置，其中，
该缝隙天线装置具有包括所述波导部件在内的位于所述第2导电性表面上的脊状的多个波导部件，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的多个缝隙，所述多个缝隙沿着与所述波导部件延伸的方向交叉的方向排列，
所述多个波导部件分别具有多个脊，所述多个脊中的相邻的2个脊的端部彼此对置，
从与所述多个波导部件的波导面垂直的方向观察时，所述多个缝隙分别位于所述多个脊中的相邻的2个脊的所述端部之间，
所述多个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
[项目12]
一种雷达装置，其具有：
项目1至11中的任意一项所述的缝隙天线装置；以及
与所述缝隙天线装置连接的微波集成电路。
[项目13]
一种雷达系统，其具有：
项目12所述的雷达；以及
与所述雷达的所述微波集成电路连接的信号处理电路。
[项目14]
一种无线通信系统，其具有：
项目1至11中的任意一项所述的的缝隙天线装置；以及
与所述缝隙天线装置连接的通信电路。
【产业上的可利用性】
本公开的缝隙天线装置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和接收的各种用途。特别能够用于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：第1导电部件
110a：第2导电性表面
110b：第1导电性表面
111、112：缝隙
114：喇叭的侧壁
120：第2导电部件
120a：第3导电性表面
120b：第4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：第3导电部件
140a：第5导电性表面
145：端口
150：阻塞构造
160：其他导电部件
170：导电性棒
180：腔室
200：缝隙阵列天线
300：缝隙天线装置
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 (29)

1.一种缝隙天线装置，其特征在于，其具有：
第1导电部件，其具有正面侧的第1导电性表面和背面侧的第2导电性表面，具有从所述第1导电性表面贯通至所述第2导电性表面的至少1个缝隙；
第2导电部件，其位于所述第1导电部件的背面侧，具有与所述第2导电性表面对置的正面侧的第3导电性表面；
脊状的波导部件，其位于所述第1导电部件的所述第2导电性表面上，该波导部件具有与所述第3导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第3导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其位于所述波导部件的两侧，并位于所述第2导电性表面和所述第3导电性表面中的至少一方，
所述第3导电性表面、所述波导面和所述人工磁导体在所述第3导电性表面与所述波导面之间的间隙中规定波导路，
所述波导部件具有第1脊和第2脊，
所述第1脊的一端与所述第2脊的一端对置，
从与所述波导面垂直的方向观察时，所述至少1个缝隙位于所述第1脊的所述一端与所述第2脊的所述一端之间，
所述至少1个缝隙在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放，
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时，所述波导部件的波导面的宽度小于λm/2。
2.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
该缝隙天线装置具有包括所述波导部件在内的位于所述第2导电性表面上的脊状的多个波导部件，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的多个缝隙，所述多个缝隙沿着与所述波导部件延伸的方向交叉的方向排列，
所述多个波导部件分别具有多个脊，所述多个脊中的相邻的2个脊的端部彼此对置，
从与所述多个波导部件的波导面垂直的方向观察时，所述多个缝隙分别位于所述多个脊中的相邻的2个脊的所述端部之间，
所述多个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
3.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的多个缝隙，所述多个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
所述波导部件具有包括所述第1脊和所述第2脊在内的多个脊，
从与所述波导面垂直的方向观察时，所述多个缝隙分别位于所述多个脊中的相邻的2个脊的对置的端部之间，
所述多个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
4.根据权利要求2所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的多个缝隙，所述多个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
所述波导部件具有包括所述第1脊和所述第2脊在内的多个脊，
从与所述波导面垂直的方向观察时，所述多个缝隙分别位于所述多个脊中的相邻的2个脊的对置的端部之间，
所述多个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
5.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口。
6.根据权利要求4所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口。
7.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口，
所述缝隙天线装置还具有：
第3导电部件，其具有与所述第4导电性表面对置的正面侧的第5导电性表面；以及
脊状的第2波导部件，其位于所述第5导电性表面上，该第2波导部件具有与所述第4导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第4导电性表面延伸。
8.根据权利要求6所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口，
所述缝隙天线装置还具有：
第3导电部件，其具有与所述第4导电性表面对置的正面侧的第5导电性表面；以及
脊状的第2波导部件，其位于所述第5导电性表面上，该第2波导部件具有与所述第4导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第4导电性表面延伸。
9.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口，
所述缝隙天线装置还具有：
第3导电部件，其具有与所述第4导电性表面对置的正面侧的第5导电性表面；以及
脊状的第2波导部件，其位于所述第4导电性表面上，该第2波导部件具有与所述第5导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第5导电性表面延伸。
10.根据权利要求6所述的缝隙天线装置，其特征在于，
该缝隙天线装置还具有：
第3导电部件，其具有与所述第4导电性表面对置的正面侧的第5导电性表面；以及
脊状的第2波导部件，其位于所述第4导电性表面上，该第2波导部件具有与所述第5导电性表面对置的导电性的波导面，并沿着所述第5导电性表面延伸。
11.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第2导电部件还具有：
背面侧的第4导电性表面；以及
从所述第3导电性表面贯通至所述第4导电性表面，并与所述波导部件的所述波导面对置的端口，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的偶数个缝隙，所述偶数个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
在从与所述波导面垂直的方向观察时，所述端口位于所述偶数个缝隙的列的中央，
所述偶数个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
12.根据权利要求6所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的偶数个缝隙，所述偶数个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
在从与所述波导面垂直的方向观察时，所述端口位于所述偶数个缝隙的列的中央，
所述偶数个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
13.根据权利要求8所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的偶数个缝隙，所述偶数个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
在从与所述波导面垂直的方向观察时，所述端口位于所述偶数个缝隙的列的中央，
所述偶数个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
14.根据权利要求10所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件具有包括所述至少1个缝隙在内的偶数个缝隙，所述偶数个缝隙沿着所述波导部件延伸的方向排列，
在从与所述波导面垂直的方向观察时，所述端口位于所述偶数个缝隙的列的中央，
所述偶数个缝隙分别在所述第1导电性表面的一侧朝向外部空间开放。
15.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1脊和所述第2脊分别具有彼此对置的端面，
所述第1脊和所述第2脊各自的所述端面与所述缝隙的内壁面之间不具有段差地连接。
16.根据权利要求4所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1脊和所述第2脊分别具有彼此对置的端面，
所述第1脊和所述第2脊各自的所述端面与所述缝隙的内壁面之间不具有段差地连接。
17.根据权利要求8所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1脊和所述第2脊分别具有彼此对置的端面，
所述第1脊和所述第2脊各自的所述端面与所述缝隙的内壁面之间不具有段差地连接。
18.根据权利要求10所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1脊和所述第2脊分别具有彼此对置的端面，
所述第1脊和所述第2脊各自的所述端面与所述缝隙的内壁面之间不具有段差地连接。
19.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件的所述第1导电性表面具有规定与所述至少1个缝隙连通的至少1个喇叭的形状。
20.根据权利要求4所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述第1导电部件的所述第1导电性表面具有规定与所述至少1个缝隙连通的至少1个喇叭的形状。
21.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述至少1个缝隙具有包含一对纵部和横部的H形状，该横部连接所述一对纵部的中央部。
22.根据权利要求4所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述至少1个缝隙具有包含一对纵部和横部的H形状，该横部连接所述一对纵部的中央部。
23.根据权利要求19所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述至少1个缝隙具有包含一对纵部和横部的H形状，该横部连接所述一对纵部的中央部。
24.根据权利要求20所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述至少1个缝隙具有包含一对纵部和横部的H形状，该横部连接所述一对纵部的中央部。
25.根据权利要求1所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述人工磁导体具有所述第2导电性表面上的多个导电性棒，
所述多个导电性棒分别具有与所述第3导电性表面对置的前端部和与所述第2导电性表面连接的基部。
26.根据权利要求4所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述人工磁导体具有所述第2导电性表面上的多个导电性棒，
所述多个导电性棒分别具有与所述第3导电性表面对置的前端部和与所述第2导电性表面连接的基部。
27.根据权利要求23所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述人工磁导体具有所述第2导电性表面上的多个导电性棒，
所述多个导电性棒分别具有与所述第3导电性表面对置的前端部和与所述第2导电性表面连接的基部。
28.根据权利要求24所述的缝隙天线装置，其特征在于，
所述人工磁导体具有所述第2导电性表面上的多个导电性棒，
所述多个导电性棒分别具有与所述第3导电性表面对置的前端部和与所述第2导电性表面连接的基部。
29.一种雷达装置，其特征在于，其具有：
权利要求1至28中的任意一项所述的缝隙天线装置；以及
与所述缝隙天线装置连接的微波集成电路。
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