CN208401015U - 波导装置以及具有该波导装置的天线装置 - Google Patents

波导装置以及具有该波导装置的天线装置 Download PDF

Info

Publication number
CN208401015U
CN208401015U CN201820818017.1U CN201820818017U CN208401015U CN 208401015 U CN208401015 U CN 208401015U CN 201820818017 U CN201820818017 U CN 201820818017U CN 208401015 U CN208401015 U CN 208401015U
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
road
hollow
wave
hollow waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201820818017.1U
Other languages
English (en)
Inventor
加茂宏幸
桐野秀树
臼井久美子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Corp
WGR Co Ltd
Original Assignee
Nidec Corp
WGR Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidec Corp, WGR Co Ltd filed Critical Nidec Corp
Application granted granted Critical
Publication of CN208401015U publication Critical patent/CN208401015U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0075—Stripline fed arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H01P3/123—Hollow waveguides with a complex or stepped cross-section, e.g. ridged or grooved waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/087—Transitions to a dielectric waveguide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043—Slotted waveguides
    • H01Q21/005—Slotted waveguides arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02—Waveguide horns
    • H01Q13/0233—Horns fed by a slotted waveguide array

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种波导装置以及具有该波导装置的天线装置。课题在于提供连接利用人工磁导体的波导路与微波集成电路的结构。波导装置包括：具有微带线的电路板；与所述微带线的一端连接的微波集成电路；第一华夫板脊形波导路；第二华夫板脊形波导路；在一端与所述微带线的另一端连接并在另一端与所述第一华夫板脊形波导路的第一部位连接的第一中空波导管；以及在一端与所述第一华夫板脊形波导路的第二部位连接并在另一端与所述第二华夫板脊形波导路波导路的第一部位连接的第二中空波导管。

Description

波导装置以及具有该波导装置的天线装置
技术领域
本公开涉及波导装置以及具有该波导装置的天线装置。
背景技术
作为向雷达装置或通信装置中的天线元件供给高频信号的振荡电路，常常使用微波集成电路(IC)。例如，一般使用单片微波集成电路(MMIC)。
作为将从集成电路产生的电磁波传输至天线元件的传输路，例如使用中空波导管。例如，在专利文献1中公开的雷达装置中，载置于收发设备基板的集成电路配置在与中空波导管的一个开口相对的位置处。中空波导管与收发设备基板利用焊锡球连接。中空波导管的另一开口连接于沿与中空波导管垂直的方向延伸的后壁波导 (post-wallwaveguide)”管。后壁波导管还与微带线连接。
作为将从集成电路产生的电磁波传输至天线元件的传输路，还已知有经由微带线的结构。在专利文献2中公开的天线装置中，集成电路与微带线连接。微带线与中空波导管连接。中空波导管再与微带线连接。从配置于微带线上的辐射元件辐射电波。
以往，作为传播损失小的传播结构，本申请的发明人等发明并申请了利用人工磁导体的波导路结构。该结构公开在专利文献3中。但是，至今尚未确立连接该利用人工磁导体的波导路结构与集成电路的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开第2014-190720号
专利文献2：日本专利公开第2008-5164号
专利文献3：国际公开第2010/050122号
非专利文献
非专利文献1：H.Kirino and K.Ogawa,"A 76GHz Multi-Layered Phased ArrayAntenna using a Non-Metal Contact Metamaterial Wavegude",IEEE Transaction onAntenna and Propagation,Vol.60,No.2,pp.840-853,February,2012
非专利文献2：A.Uz.Zaman and P.-S.Kildal,"Ku Band Linear Slot-Array inRidge Gapwaveguide Technology,EUCAP 2013,7th European Conference on Antennaand Propagation
实用新型内容
实用新型要解决的课题
本公开的实施方式提供一种连接利用人工磁导体的波导路结构与集成电路的结构。
用于解决课题的手段
本申请的一方式所涉及的波导装置包括：电路板，其具有微带线；微波集成电路，其配置于所述电路板上，并与所述微带线的一端连接；第一华夫板脊形波导路；第二华夫板脊形波导路；第一中空波导管，在一端与所述微带线的另一端连接，在另一端与所述第一华夫板脊形波导路的第一部位连接；以及第二中空波导管，其在一端与所述第一华夫板脊形波导路的第二部位连接，在另一端与所述第二华夫板脊形波导路的第一部位连接。所述微带线的所述另一端和所述第一中空波导管的所述一端构成第一传输模式转换部。所述第一中空波导管的所述另一端和所述第一华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第二传输模式转换部。所述第一华夫板脊形波导路的所述第二部位和所述第二中空波导管的所述一端构成第三传输模式转换部。所述第二中空波导管的所述另一端和所述第二华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第四传输模式转换部。
本公开的另一方式所涉及的天线装置包括：电路板，其具有微带线；微波集成电路，其配置于所述电路板上，并与所述微带线的一端连接；至少一个辐射元件；华夫板脊形波导路；以及中空波导管，其在一端与所述微带线的另一端连接，在另一端与所述华夫板脊形波导路的第一部位连接。所述微带线的所述另一端和所述中空波导管的所述一端构成第一传输模式转换部。所述中空波导管的所述另一端和所述华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第二传输模式转换部。所述至少一个辐射元件在所述第一部位以外的部位处与所述华夫板脊形波导路耦合。
实用新型效果
根据本公开的实施方式，能够连接利用人工磁导体的波导路结构与微波集成电路。
附图说明
图1是示意性地示出波导装置所具有的基本结构的非限定性例的立体图。
图2是示意性地示出波导装置100的与XZ面平行的截面的结构的图。
图3是示意性地示出处于为了容易理解将导电部件110与导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的波导装置100的立体图。
图4是示意性地示出本公开的实施方式1的波导装置100的与YZ面平行的截面的结构的图。
图5A是示意性地示出图4所示的波导装置100的立体图。
图5B是示意性地示出图4所示的波导装置100的图。
图5C是示意性地示出图4所示的波导装置100的图。
图5D是示意性地示出图4所示的波导装置100的图。
图6是示出实施方式1的波导装置100的变形例的图。
图7是示出实施方式1的波导装置100的变形例的图。
图8是示出实施方式1的波导装置100的变形例的图。
图9是示出实施方式1的波导装置100的变形例的图。
图10A是示意性地示出本公开的实施方式2的天线装置200的与YZ面平行的截面的结构的图。
图10B是示意性地示出本公开的实施方式2的天线装置200的俯视图。
图11A是示出实施方式2的天线装置200的变形例的图。
图11B是示意性地示出本公开的实施方式2的天线装置200的变形例的俯视图。
图12是示出实施方式2的天线装置200的变形例的图。
图13A是示出实施方式2的天线装置200的变形例的图。
图13B是示意性地示出实施方式2的变形例中的第二导电部件120以及第三导电部件130的一部分的立体图。
图14是示出实施方式2的天线装置200的变形例的图。
图15是示出实施方式2的天线装置200的变形例的图。
图16是示出实施方式2的天线装置200的另一变形例的图。
图17是示意性地示出本公开的实施方式3的天线装置300的立体图。
图18是从X方向观察实施方式3的天线装置300的图。
图19A是从+Z方向观察实施方式3的天线装置300的第二导电部件120的图。
图19B是从+Z方向观察实施方式3的天线装置300的第三导电部件130的图。
图19C是从+Z方向观察实施方式3的天线装置300的第四导电部件140的图。
图19D是从+Z方向观察实施方式3的天线装置300的第一导电部件110的图。
图20A是从-Z方向观察实施方式3的天线装置300的第一导电部件110的图。
图20B是图20A的第一导电部件110的A-A线剖视图。
图21是示出WRG结构中的各部件的尺寸范围的例的图。
图22是示出WRG结构的变形例的图。
图23是示出本车辆500和在与本车辆500相同的车道上行驶的先行车辆502的图。
图24是示出本车辆500的车载雷达系统510的图。
图25A是示出车载雷达系统510的阵列天线AA与多个入射波k之间的关系的图。
图25B是示出接收第k个入射波的阵列天线AA的图。
图26是示出基于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27是示出车辆行驶控制装置600的结构的另一例的框图。
图28是示出车辆行驶控制装置600的更具体的结构的例的框图。
图29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30是示出根据三角波生成电路581生成的信号调制的发送信号的频率变化的图。
图31是示出“上行”期间的拍频fu以及“下行”期间的拍频fd的图。
图32是示出通过具有处理器PR以及存储装置MD的硬件实现信号处理电路560 的实施方式的例的图。
图33是示出三个频率f1、f2、f3之间的关系的图。
图34是示出复平面上的合成频谱F1～F3之间的关系的图。
图35是示出求出相对速度以及距离的处理步骤的流程图。
图36是与包括具有缝隙阵列天线的雷达系统510以及车载摄像头系统700的融合装置有关的图。
图37是示出通过将毫米波雷达510和车载摄像头系统700放置在车厢内的大致相同的位置处而使各自的视野、视线一致且使核对处理变得容易的图。
图38是示出基于毫米波雷达的监视系统1500的结构例的图。
图39是示出数字式通信系统800A的结构的框图。
图40是示出包含能够改变电波的辐射图案的发射机810B的通信系统800B的例的框图。
图41是示出装配有MIMO功能的通信系统800C的例的框图。
符号说明
100 波导装置
110 第一导电部件
110a 第一导电部件的导电性表面
112 辐射元件
120 第二导电部件
120a 第二导电部件的导电性表面
122、123 波导部件
122a、123a 波导面
124、124M、124L 导电性杆
124a 导电性杆的末端部
124b 导电性杆的基部
125 人工磁导体的表面
130 第三导电部件
140 第四导电部件
145 贯通孔
200、300 波导装置
具体实施方式
在对本公开的实施方式进行说明之前，对成为本公开的基础的知识进行说明。
专利文献1至3以及非专利文献1以及2中公开的脊形波导路设置于作为人工磁导体发挥功能的华夫板结构中。根据本公开而利用这样的人工磁导体的脊形波导路 (以下，有时称作WRG：Waffle-iron Ridge waveGuide。)能够在微波段或毫米波段中实现损耗低的天线馈线。通过利用这样的脊形波导路，还能够高密度地配置天线元件。以下，对这样的波导路结构的基本结构以及动作的例进行说明。
人工磁导体为通过人工方式实现自然界中不存在的理想磁导体(PMC：PerfectMagnetic Conductor)的性质的结构体。理想磁导体具有“表面的磁场的切线分量为零”的性质。这是与理想电导体(PEC：Perfect Electric Conductor)的性质、即“表面的电场的切线分量为零”的性质相反的性质。理想磁导体虽不存在于自然界中，但是能够通过例如多个导电性杆的排列这样的人工结构实现。人工磁导体在由该结构规定的特定频带中作为理想磁导体发挥功能。人工磁导体抑制或阻止具有特定频带(传播截止频带)中所包含的频率的电磁波沿着人工磁导体的表面传播。因此，人工磁导体的表面有时被称作高阻抗面。
在专利文献3以及非专利文献1以及2中公开的波导装置中，通过在行以及列方向上排列的多个导电性杆实现了人工磁导体。这样的杆是有时还被称作柱或销的突出部。这些波导装置各自具有在整体上相对的一对导电板。一个导电板具有向另一导电板侧突出的脊部和位于脊部两侧的人工磁导体。脊部的上表面(具有导电性的面)隔着间隙而与另一导电板的导电性表面相对。人工磁导体的具有被包含在传播截止频带中的波长的电磁波(信号波)在该导电性表面与脊部的上表面之间的空间(间隙)中沿着脊部传播。
图1是示意性地示出这样的波导装置所具有的基本结构的非限定性例的立体图。在图1中示出了表示相互垂直的X、Y、Z方向的XYZ坐标。图示的波导装置100 包括相对且平行地配置的板形状(板状)的导电部件110以及120。在导电部件120 上排列有多个导电性杆124。
另外，本申请的附图所示的结构物的方向是考虑说明的理解容易度而设定的，并不对本公开的实施方式在实际实施时的方向进行任何限制。并且，附图所示的结构物的整体或一部分的形状以及大小也不限制实际的形状以及大小。
图2是示意性地示出波导装置100的与XZ面平行的截面的结构的图。如图2所示，导电部件110在与导电部件120相对的一侧具有导电性表面110a。导电性表面 110a沿着与导电性杆124的轴向(Z方向)垂直的平面(与XY面平行的平面)二维扩展。该例中的导电性表面110a是平滑的平面，但是导电性表面110a无需是平面。
图3是示意性地示出处于为了容易理解将导电部件110与导电部件120之间的间隔过大地分开的状态的波导装置100的立体图。如图1以及图2所示，在实际的波导装置100中，导电部件110与导电部件120之间的间隔窄，导电部件110以覆盖导电部件120的所有导电性杆124的方式配置。
图1至图3只示出了波导装置100的一部分。实际上，导电部件110、120、波导部件122以及多个导电性杆124还向图示部分的外侧扩展而存在。如后述，在波导部件122的端部设置有防止电磁波向外部空间泄漏的扼流结构。扼流结构例如包含与波导部件122的端部邻接地配置的导电性杆的列。
再次参照图2。排列在导电部件120上的多个导电性杆124分别具有与导电性表面110a相对的末端部124a。在图示的例中，多个导电性杆124的末端部124a位于同一平面上。该平面形成人工磁导体的表面124c。导电性杆124无需其整体具有导电性，只要具有沿杆状结构物的至少上表面以及侧面扩展的导电层即可。该导电层可以位于杆状结构物的表层，但是也可以是表层由绝缘涂装或树脂层构成，并在杆状结构物的表面不存在导电层。并且，只要导电部件120能够支承多个导电性杆124而实现人工磁导体，则无需其整体具有导电性。只要导电部件120的表面中的排列有多个导电性杆124的一侧的面120a具有导电性，并且相邻的多个导电性杆124的表面通过导电体电连接即可。导电部件120的具有导电性的层也可以被绝缘涂装或树脂层覆盖。换句话说，只要导电部件120以及多个导电性杆124的组合的整体具有与导电部件110的导电性表面110a相对的凹凸状的导电层即可。
在导电部件120上的多个导电性杆124之间配置有脊状的波导部件122。更详细地说，在波导部件122的两侧分别存在人工磁导体，波导部件122被两侧的人工磁导体夹持。由图3可知，该例中的波导部件122被导电部件120支承，并沿着Y方向直线延伸。在图示的例中，波导部件122具有与导电性杆124的高度以及宽度相同的高度以及宽度。如后述，波导部件122的高度以及宽度也可以具有与导电性杆124 的高度以及宽度不同的值。与导电性杆124不同地，波导部件122在沿着导电性表面110a引导电磁波的方向(在该例中为Y方向)上延伸。波导部件122也无需整体具有导电性，只要具有与导电部件110的导电性表面110a相对的导电性的波导面122a 即可。导电部件120、多个导电性杆124以及波导部件122也可以是连续的单一结构体的一部分。而且，导电部件110也可以是该单一结构体的一部分。
在波导部件122的两侧，各人工磁导体的表面124c与导电部件110的导电性表面110a之间的空间中不传播具有特定频带内的频率的电磁波。这种频带被称作“受限带”。人工磁导体被设计成在波导装置100内传播的电磁波(信号波)的频率(以下，有时称作“工作频率”)包含于受限带。受限带能够根据导电性杆124的高度、即形成于相邻的多个导电性杆124之间的槽的深度、导电性杆124的宽度、配置间隔以及导电性杆124的末端部124a与导电性表面110a之间的间隙的大小进行调整。
在利用如以上的WRG结构构成小型的阵列天线的情况下，如何连接作为电磁波的产生源的集成电路与脊形波导路成为问题。
本公开的实施方式提供一种能够连接集成电路与脊形波导路的新型波导路结构。
以下，对基于本公开的实施方式的波导装置的具体的构成例进行说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已周知事项的详细说明或对实际上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下说明不必要地冗长，便于本领域技术人员容易理解。另外，发明人等为了便于本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下说明，并非通过这些限定权利要求书中记载的主题。在以下说明中，对相同或类似的构成要素标注相同的参照符号。
＜实施方式1：波导装置＞
图4是示意性地示出本公开的例示性的第一实施方式中的波导装置100的与YZ 面平行的截面的结构的图。图5A是示意性地示出图4中记载的波导装置100的立体图。为了容易理解结构，将各部件隔开距离而记载。图5B、图5C以及图5D是示意性地示出图4中记载的波导装置100的一部分的图。
波导装置100具有：具有微带线152的电路板150；配置于电路板150上并与微带线152的一端连接的集成电路151；第一华夫板脊形波导路(波导部件122上的波导路)；第二华夫板脊形波导路(波导部件123上的波导路)；第一中空波导管30；以及第二中空波导管145。第一中空波导管30在一端30a与微带线152的另一端152a 连接，并在另一端30b与第一华夫板脊形波导路的第一部位连接。第二中空波导管145在一端与第一华夫板脊形波导路的第二部位连接，并在另一端与第二华夫板脊形波导路的第一部位连接。微带线152的另一端152a和第一中空波导管30的一端30a 构成第一传输模式转换部C1。第一中空波导管30的另一端30b和第一华夫板脊形波导路的第一部位构成第二传输模式转换部C2。第一华夫板脊形波导路的第二部位和第二中空波导管145的一端构成第三传输模式转换部C3。第二中空波导管145的另一端和第二华夫板脊形波导路的第一部位构成第四传输模式转换部C4。
波导装置100具有第一导电部件110、第二导电部件120、第三导电部件130、波导部件122、波导部件123、多个导电性杆124L以及多个导电性杆124M。第一导电部件110、第三导电部件130以及第二导电部件120依次层叠。第一导电部件110 具有第一导电性表面110a和与第一导电性表面110a相反的一侧的第二导电性表面 110b。第二导电部件120具有第三导电性表面120a和与第三导电性表面120a相反的一侧的第四导电性表面120b。第三导电部件130具有第五导电性表面130a和与第五导电性表面130a相反的一侧的第六导电性表面130b。第五导电性表面130a与第一导电性表面110a相对。第六导电性表面130b与第三导电性表面120a相对。
在第一导电部件110的第一导电性表面110a上配置有波导部件122和多个导电性杆124L。在第三导电部件130的第六导电性表面130b上配置有波导部件123和多个导电性杆124M。波导部件122以及多个导电性杆124L与第一导电性表面110a接触。导电性杆124L分别具有与第五导电性表面130a相对的末端部124a。波导部件 122呈脊状，并配置在第一导电部件110上的多个导电性杆124L之间。波导部件122 具有与第三导电部件130的第五导电性表面130a相对的导电性的波导面122a。在第三导电部件130的第五导电性表面130a与波导部件122的波导面122a之间规定出第一华夫板脊形波导路。
在第三导电部件130的+Z轴方向侧配置有第二导电部件120。在第三导电部件 130的第六导电性表面130b上配置有波导部件123以及多个导电性杆124M。波导部件123以及多个导电性杆124M与第六导电性表面130b接触。导电性杆124M分别具有与第三导电性表面120a相对的末端部124a。波导部件123呈脊状，并配置在第三导电部件130上的多个导电性杆124M之间。波导部件123具有与第二导电部件 120的第三导电性表面120a相对的导电性的波导面123a。在第三导电性表面120a与波导部件123的波导面123a之间规定出第二华夫板脊形波导路。
在从+Z方向垂直于第六导电性表面130b而观察的情况下，第三导电部件130具有与波导部件122重合的贯通孔145。图5D是从+Z方向观察第三导电部件130的图。贯通孔145具有H字型的形状，该H字型的形状由一对纵长的部位(图5D中的沿Y 方向延伸的部位)和连接一对纵长的部位的横长的部位(图5D中的沿X方向延伸的部位)构成。波导部件123的端部123b配置在横长的部位的中央附近。隔着贯通孔145在波导部件123的端部123b的对面侧配置有扼流部125。扼流部125由一个扼流脊部125a以及一个以上的导电性杆125b构成。在该例中，扼流脊部是与导电性杆 125b以及124M相同的形状，但是也可以是不同的形状。扼流部125阻止电磁波越过扼流部125而向+Y方向传播。
另外，在本说明书中，将与贯通孔的开口相连的、脊状的波导部件的端面和与该端面相对的扼流脊部的侧面之间的空间定义为华夫板脊形波导路的一部分。因此，例如在图4中，中空波导管30在另一端部30b与第一华夫板脊形波导路连接。并且，中空波导管145的沿Z方向的长度与板状的第三导电部件130的厚度相等。与中空波导管145相连的、波导部件123的端面和与此相对的扼流脊部125a的侧面之间的波导路是第二华夫板脊形波导路的一部分。
电路板150包含产生高频的电磁波的集成电路151以及与集成电路151连接的微带线152。电路板150与第二导电性表面110b接触。第一导电部件110具有块形状。第一导电部件110也可以是板形状。第一导电部件110在第二导电性表面110b侧具有凹部160，该凹部160是比集成电路151大的凹陷部。凹部160与贯通孔30的第二导电性表面110b侧的开口邻接。在凹部160的内部容纳有集成电路151以及其他电子元件(未图示)。第一导电部件110具有中空波导管30。中空波导管30是沿Z 轴方向贯通第一导电部件110的贯通孔。中空波导管30的位于-Z轴方向侧的一端30a (第一端部30a)借助第一传输模式转换部C1与微带线152的端部152a连接。
在此，对本公开中的“连接”的含义进行说明。通常，在为传送直流电流或者家庭用的交流电源这样的频段的电力的电路的情况下，“连接”是指实际构成电路的导线或基板上的铜箔物理连接的状况。与此相对，在本公开中说明的波导装置具有将高频的电磁波进行导波的功能。在这样的装置的情况下，电磁波在中空波导管的内部空间、 WRG中的波导面与导电性表面之间的空间或者微带线路中的被导体箔夹持的电介质的内部传播。因此，这些电磁波的波导路装置中的“连接”是指，电磁波所传播的这些空间或电介质的内部区域以能够传递电磁波的状态连接的情况。
在本说明书中，“模式转换部”是指以不同的传输模式传播电磁波的两个以上的波导路相连接的部分且进行传输模式的转换的部分。在本说明书中，将两个以上的波导路借助模式转换部连接的情况表现为该两个以上的波导路中的相互连接的部位“构成”该模式转换部。
中空波导管的内部的空间典型地被空气填满。也可以是代替空气而被油等不具有导电性的液体或绝缘性的树脂等固体填满。在中空波导管的内部的空间被绝缘性的树脂填满的情况下，用人的肉眼看到的是这样的波导管并不是“中空”。但是，作为在这样的区域中电磁波的介电常数比空气高的空间而发挥作用。因此，将这样的波导管也称作中空波导管。而且，在特殊的用途中，也可以将中空波导管的内部空间设为真空状态。
第一传输模式转换部C1至少包含微带线152的端部152a以及覆盖该端部152a 的中空波导管30的第一端部30a。而且，第一传输模式转换部C1也可以包含以下特征以及要素。
参照图5B以及图5C，对第一传输模式转换部C1进行说明。图5B示出了从+Z 轴方向观察的电路板150以及第一导电部件110。在图5B中，省略第三导电部件130，电路板150用虚线示出。图5C是电路板150以及第一导电部件110的立体图。在图 5C中，第一导电部件110用虚线示出，省略了一部分部位的图示。在从+Z轴方向观察时，微带线152的端部152a位于中空波导管30的中心部，并露出于空间。在电路板150以环绕中空波导管30的外形的方式设置有多个通孔150a，各通孔150a与第二导电性表面110b接触。即，电路板150与第二导电性表面110b接触。在中空波导管30的第一端部30a的一边设置有缺口部31。中空波导管30具有包含一对长边的矩形状的截面。中空波导管30的长边的尺寸被设定为容许以TE10模式传输的λo/2 以上且小于λo。
由集成电路151产生的信号波(电磁波)在微带线152中以虚拟TEM模式传输并到达微带线152的端部152a。在此，信号波将传输模式变为TE10模式而在中空波导管30的内部传输。在由集成电路151接收信号波的情况下，朝向与上述方向相反的方向引起传输模式的转换。通过以上结构，在第一传输模式转换部C1中转换电磁波的传输模式。
中空波导管30的位于+Z轴方向侧的另一端30b(第二端部30b)借助第二传输模式转换部C2与作为波导部件122的一端的第一波导部件端部122b连接。
参照图5A以及图5B，对第二传输模式转换部C2进行说明。中空波导管30的另一端30b和第一波导部件端部122b构成第二传输模式转换部C2。而且，第二传输模式转换部C2也可以包含以下特征以及要素。
第一波导部件端部122b配置在中空波导管30的第二端部30b的长边的中央附近。隔着中空波导管30在波导部件端部122b的对面侧(图4中的左侧)配置有扼流部125。扼流部125由一个扼流脊部125a以及一个以上的导电性杆125b构成。在该例中，扼流脊部125a是与导电性杆125b以及124L相同的形状，但是也可以是不同的形状。第一波导部件端部122b以及扼流脊部125a的端部与中空波导管30的第二端部30b(另一端)邻接配置。在该情况下，中空波导管30的另一端是波导部件110 的导电性表面110a中的开口。在本实施方式中，第一波导部件端部122b的-Y方向上的基部的边缘与中空波导管30的第二端部30b的+Y方向上的边缘重叠。并且，扼流脊部125a的+Y方向上的基部的边缘与中空波导管30的第二端部30b的-Y方向上的基部的边缘重叠。如图5B所示，在第二端部30b的周围，在波导部件122的相邻两侧配置有两个导电性杆124L，在扼流脊部125a的相邻两侧配置有其他两个导电性杆124L。通过以上结构，在第二传输模式转换部C2中转换电磁波的传输模式。
这样，在第二传输模式转换部C2中，第一中空波导管30具有包含一对长边的矩形状的截面。第一华夫板脊形波导路的端部与扼流部125在中间隔着第一中空波导管30的开口而配置。第一华夫板脊形波导路的端部位于第一中空波导管30的开口的一个长边的中心部分。扼流部125位于该开口的另一长边的中心部分。第一中空波导管30的开口以及扼流部125被导电性的多个导电性杆124L包围。
连接微带线152的端部152a与第一华夫板脊形波导路的端部的中空波导管30的长度比第一波导部件端部122b的高度长。其理由如下。在借助中空波导管30连接微带线与华夫板脊形波导路之间的情况下，为了使模式的转换顺畅并提高高频电路的匹配性，需要使中途的中空波导管30中的导波模式稳定。为此，需要在中空波导管30 中确保一定程度的长度。另外，在连接华夫板脊形波导路彼此的中空波导管145中，确保长度的必要性比较小。因此，能够使伴随后述的第三传输模式转换部C3以及第四传输模式转换部C4在内的中空波导管145的长度比伴随第一传输模式转换部C1 以及第二传输模式转换部C2在内的中空波导管30的长度短。
作为波导部件122的另一端的第二波导部件端部122c经由贯通孔(中空波导管)145与波导部件123的一端部123b连接。即，中空波导管145的下端部和第二波导部件端部122c构成第三传输模式转换部C3。并且，中空波导管145的上端部和波导部件123的一端部123b构成第四传输模式转换部C4。第三传输模式转换部C3以及第四传输模式转换部C4也可以包含以下特征以及要素。
在第二波导部件端部122c中，扼流部125在+Y方向(图4中的右侧)上相邻配置。即、扼流部125还配置于第一导电部件110上的波导部件122的另一端部。此时的另一端部是指波导部件122的+Y侧的与第一导电部件110的贯通孔30(中空波导管)开口的一侧相反的一侧的端部。在波导部件122的另一端部的上方(+Z方向) 开出了第三导电部件130的贯通孔145。扼流部125包含：占据从将贯通孔145的开口投影到波导面122a时的开口的边缘到波导部件122的另一端部的边缘为止的范围的扼流脊部125a；以及相对于波导部件122的另一端隔着间隙而配置在第三导电性表面120a上的一根以上的导电性杆125b。
波导部件122具有阻抗匹配部40。阻抗匹配部40是在波导部件122中包含第一波导部件端部122b的部分，该阻抗匹配部40的高度(Z方向的尺寸)比在Y方向上相邻的其他部分的高度低。设在第一华夫板脊形波导路中传播的电磁波的波长为λr 时，本实施方式中的阻抗匹配部40在+Y方向上遍及λr/4的长度比相邻的部分凹陷。阻抗匹配部40改善在两个波导路之间经由第二传输模式转换部C2传输的电磁波的阻抗的匹配度，抑制电磁波的损失。在波导部件123的端部123b中也同样地配置阻抗匹配部。另外，阻抗匹配部的长度并不限定于λr/4。根据状况来选择λo/8至1.5λo/4 的长度。在后述的其他实施方式中也相同。在此，λo是电磁波在自由空间中的波长。
如以上，从集成电路151产生的电磁波依次在微带线152、第一传输模式转换部C1、中空波导管30、第二传输模式转换部C2、第一华夫板脊形波导路、第三传输模式转换部C3、中空波导管145、第四传输模式转换部145以及第二华夫板脊形波导路中传播。第二华夫板脊形波导路能够在未图示的部位处与一个以上的辐射元件(还称作天线元件)连接。也可以在第二华夫板脊形波导路与一个以上的辐射元件之间存在未图示的其他波导路。
第一导电部件110、第二导电部件120以及第三导电部件130能够通过各种各样的方法制造。例如，也可以对板形状的原材料实施切削加工而做成具有所期望的形状的部件。若原材料是金属，则能够以切削了的状态用作本公开中的导电部件。作为原材料的金属，能够使用铝、镁、锌、钛、铁、铜或在这些金属中分别添加合金元素而获得的合金。
作为原材料，还能够选择树脂。在选择树脂的情况下，切削加工更容易。但是，树脂通常不具有足够的导电率的情况较多。因此，在将树脂作为原材料的情况下，在成型后实施电镀处理而对表面赋予导电性。作为树脂原材料，能够使用聚苯乙烯、聚碳酸酯、间同立构聚苯乙烯等通常的树脂原材料或工程塑料。
在使用金属作为原材料的情况下，还能够利用压铸等铸造法或锻造等塑性加工而获得所期望的部件。在使用树脂作为原材料的情况下，还能够利用注射成型而制造。
第一导电部件110、第二导电部件120以及第三导电部件130分别利用切削、铸造或注射成型等成型方法而制造之后层叠。被层叠的这些部件为了防止彼此的位置发生变化而相互固定在一起。作为固定方法，能够利用螺纹固定、铆接、熔接或焊接等方法。
＜实施方式1的变形例＞
图6至图9示出了实施方式1的变形例。
在图6所示的例中，第一传输模式转换部C1与图4的例不同。在实施方式1中，微带线152的另一端152a位于电路板150的表面。与此相对，在本实施方式中，电路板150包含层叠的多个板。微带线152的另一端152a位于多个板中的任意两个板之间。
电路板150包含多个基板150L、150M、150N。多个基板以基板150L、150M、 150N的顺序排列在-Z方向上。集成电路151以及微带线152配置在位于最靠+Z方向侧的基板150L的-Z方向侧的面上。微带线152的端部152a配置在基板150L与基板 150M之间。与图4所示的结构不同，微带线152的端部152a未露出于空间。基板 150L与第二导电性表面110b接触。基板150L具有多个通孔150a。多个通孔150a 以环绕中空波导管30的外形的方式配置，并与第一导电部件110的第二导电性表面 110b接触。
在图7所示的例中，第一导电部件110的第一导电性表面110a具有两个波导部件122x、122y、即两个波导路，这一点与图6的例不同。两个波导部件122x、122y 的端面彼此隔着中空波导管30的第二端部30b相对配置。在+Y方向侧配置有波导部件122x，在-Y方向侧配置有波导部件122y。从集成电路151产生的电磁波通过微带线152、第一传输模式转换部C1、中空波导管30，并在第二传输模式转换部C2分支为两个波导路而传播。另外，若两个波导部件122x、122y的长度短，则不作为波导部件发挥功能。该两个波导部件122x、122y具有相邻的两个导电性杆124L的中心间距离的两倍以上的长度或者欲在波导路中传输的电磁波的中心频率的自由空间波长的一半以上的长度。在波导部件122x、122y设置有阻抗匹配部41。该例中的阻抗匹配部41包含平坦部41a以及凹部41b。平坦部41a配置于中空波导管30的第二端部 30b侧。与平坦部41a邻接地排列有凹部41b。平坦部41a在Y方向上的尺寸比λr/4长。平坦部41a在Y方向上的尺寸比凹部41b的尺寸长。阻抗匹配部41在Y方向上的尺寸为λr/2左右。
在图8的例中，在第三导电部件130的第五导电性表面130a上配置有波导部件 122以及多个导电性杆124L。在第一导电部件110的第一导电性表面110a上未配置有波导部件122以及多个导电性杆124L。波导部件122从第二传输模式转换部C2 向+Y方向延伸。第一导电性表面110a以及第三导电性表面120a平坦。
在该例中，波导部件122配置于第五导电性表面130a。因此，中空波导管(贯通孔)145的下端位于波导部件122的另一端122c中的下端(+Z方向上的端、即基部)。而且，中空波导管145在此处与第一华夫板脊形波导路连接，构成第三传输模式转换部C3。并且，中空波导管145的上端到达波导部件123的端部123b的基部。中空波导管145在此处与第二华夫板脊形波导路连接，构成第四传输模式转换部C4。
在图9的例中，第一导电部件110与第三导电部件130之间的波导部件122不仅向+Y方向延伸，还向-Y方向延伸，这一点与图8的例不同。该波导部件122包含以贯通孔145为基准向+Y方向延伸的部分122x以及向-Y方向延伸的部分122y。电磁波经由第二传输模式转换部C2分支为两个方向的波导路而传播。电磁波还在第三模式转换部C3中转换模式而分支为分配到贯通孔145的电磁波和沿波导部件122x向 +Y方向传播的电磁波。
如以上，实施方式1以及其变形例所涉及的波导装置100包括：具有微带线152 以及与微带线152连接的集成电路151的电路板150；具有规定出与微带线152连接的第一中空波导管30的贯通孔的第一导电部件110；板状的第二导电部件120；以及配置于第一导电部件110与第二导电部件120之间并具有规定出第二中空波导管145 的贯通孔的第三导电部件130。第一导电部件110或第三导电部件130具有脊状的第一波导部件122以及包围第一波导部件122的多个第一导电性杆124L，该第一波导部件122在第一导电部件110与第三导电部件130之间规定出第一华夫板脊形波导路。第二导电部件120或第三导电部件130具有脊状的第二波导部件123以及包围第二波导部件123的多个第二导电性杆124M，该第二波导部件123在第二导电部件120 与第三导电部件130之间规定出第二华夫板脊形波导路。第一华夫板脊形波导路与第一中空波导管30以及第二中空波导管145连接。第二华夫板脊形波导路与第二中空波导管145连接。
通过这样的结构，能够使电磁波通过微带线152、第一中空波导管30、第一华夫板脊形波导路、第二中空波导管145、第二华夫板脊形波导路而传播。
＜实施方式2：天线装置1＞
参照图10A至图16对本公开的第二实施方式以及其变形例进行说明。
图10A是示意性地示出本公开的例示性的第二实施方式中的天线装置200的与 YZ面平行的截面的结构的图。图10B是示意性地示出本实施方式的天线装置200的俯视图。天线装置200包括：具有微带线152的电路板150；配置于电路板150上并与微带线152的一端连接的集成电路151；至少一个辐射元件112；华夫板脊形波导路(波导部件122上的波导路)；以及在一端30a与微带线152的另一端152a连接并在另一端30b与华夫板脊形波导路的第一部位(该例中为端部)连接的中空波导管 30。微带线152的另一端152a和中空波导管30的一端30a构成第一传输模式转换部 C1。中空波导管30的另一端30b和华夫板脊形波导路的第一部位构成第二传输模式转换部C2。至少一个辐射元件112在第一部位以外的部位处与华夫板脊形波导路耦合。
图10A以及图10B的例中的天线装置200具有第一导电部件110、第二导电部件120、波导部件122以及三个辐射元件112。第一导电部件110的第一导电性表面 110a具有多个导电性杆124L。波导部件122与第一导电性表面110a接触。第二导电部件120在与第一导电部件110相对的一侧具有第三导电性表面120a。多个导电性杆124L分别具有与第三导电性表面120a相对的末端部124a。脊状的波导部件122 配置于第一导电部件110上的多个导电性杆124L之间。波导部件122具有与第三导电性表面120a相对的导电性的波导面122a。在第三导电性表面120a与波导部件122 的波导面122a之间规定出华夫板脊形波导路。在第二导电部件120的与波导面122a 相对的位置处配置有作为辐射元件112的三个缝隙113。天线装置200还具有电路板 150。电路板150包含产生高频的电磁波的集成电路151以及在一端与集成电路151 连接的微带线152。电路板150和位于与第一导电性表面110a相反的一侧的第二导电性表面110b接触。第一导电部件110在第二导电性表面110b侧具有凹部160。在凹部160的内部容纳有集成电路151以及其他电子元件(未图示)。第一导电部件 110具有中空波导管30。中空波导管30沿Z轴方向贯通第一导电部件110。中空波导管30的位于-Z轴方向侧的一端30a(第一端部30a)在第一传输模式转换部C1中与微带线152的另一端152a连接。
中空波导管30的位于+Z轴方向侧的另一端30b(第二端部30b)借助第二传输模式转换部C2与作为波导部件122的一端的第一波导部件端部122b连接。该结构还能够如下表现：中空波导管30的位于+Z轴方向侧的另一端30b(第二端部30b) 借助第二传输模式转换部C2与由波导部件122构成的第一华夫板脊形波导路的一端 122b连接。由于第一传输模式转换部C1以及第二传输模式转换部C2的详细结构与第一实施方式相同，因此省略说明。从集成电路151产生的电磁波依次在微带线152、第一传输模式转换部C1、中空波导管30、第二传输模式转换部C2、波导路122a中传播，再通过辐射元件112向外部空间辐射。另外，缝隙113的数量并不限于三个。
参照图11A至图16对第二实施方式的变形例进行说明。
图11A是示出在图10所示的天线装置200的结构中的各缝隙113中再追加喇叭 114的天线装置200的剖视图。图11B是示意性地示出本变形例的天线装置200的俯视图。在该例中，第二导电部件120除了具有三个缝隙113之外，还具有三个喇叭 114。各缝隙113和与该缝隙113连接的喇叭114作为辐射元件112发挥功能。喇叭114也可以利用与第二导电部件120分体的部件而构成，并分别与缝隙113的开口连接。但是，如图11的例那样，当为在单一的部件形成缝隙113和喇叭114这两者的结构时，连接部少，可靠性高。电磁波通过各缝隙113以及各喇叭114向外部空间辐射。
图12所示的天线装置200还具有第三导电部件130、波导部件123以及多个导电性杆124M。第三导电部件130在第一导电部件110的+Z轴方向侧与第一导电部件 110的第一导电性表面110a相对配置。波导面122a与第三导电部件130的第五导电性表面130a相对。第三导电部件130在与第二导电部件120相对的一侧具有第六导电性表面130b。在第六导电性表面130b上配置有波导部件123以及多个导电性杆 124M。波导部件123以及多个导电性杆124M与第六导电性表面130b接触。导电性杆124M分别具有与第三导电性表面120a相对的末端部124a。脊状的波导部件123 配置于导电性杆124M之间。波导部件123具有与第三导电性表面120a相对的导电性的波导面123a。在第二导电部件120的导电性表面120a与波导部件123的波导面 123a之间规定出第二华夫板脊形波导路。
第三导电部件130具有在从+Z方向垂直地观察时与波导部件122重合的贯通孔145。贯通孔145具有H字型的形状，该H字型的形状由一对纵长的部位以及连接一对纵长的部位的横长的部位构成。作为波导部件123的端部的波导部件端部123b配置于横长的部位的中央附近。隔着贯通孔145在波导部件端部123b的对面侧配置有扼流部125。扼流部125由一个扼流脊部125a以及一个以上的导电性杆125b构成。在该例中，扼流脊部125a为与导电性杆相同的形状，但是也可以是不同的形状。在第二导电部件120的与波导面123a相对的位置处配置有作为辐射元件112的三组缝隙113以及喇叭114。在集成电路151中产生的电磁波依次在微带线152、第一传输模式转换部C1、中空波导管30、第二传输模式转换部C2、第一华夫板脊形波导路、第三传输模式转换部C3、贯通孔145、第四传输模式转换部C4以及第二华夫板脊形波导路中传播，再通过辐射元件112向外部空间辐射。
图13A以及图13B示出了天线装置200的其他构成例。图13A所示的天线装置 200在第二导电部件120的第三导电性表面120a与第三导电部件130的第六导电性表面130b之间具有腔体170。图13B是示意性地示出第二导电部件120以及第三导电部件130的一部分的立体图。为了容易说明，示出了第二导电部件120与第三导电部件130之间隔开间隔的状态。第二导电部件120具有分别为辐射元件的四个缝隙 113。从第三导电部件130的贯通孔145传播的电磁波通过腔体170被分配到第二导电部件120的四个缝隙113，并从各个缝隙113向外部空间辐射。在第二导电部件120 的导电性表面120a与第三导电部件130的第六导电性表面130b之间以包围腔体170 的方式配置有多个导电性杆126。另外，各辐射元件也可以具有在缝隙113中追加喇叭的形状。
图14是示出除了具有图10所示的结构之外还具有透镜500的天线装置200的结构的图。在第二导电部件120的与缝隙113相对的+Z方向侧配置有透镜500。从+Z 方向观察时，透镜500覆盖作为辐射元件的缝隙113。在本例中，只记载了一个缝隙 113，但是也可以配置两个以上缝隙113。在配置有两个以上的缝隙113的情况下，能够以从+Z方向观察时覆盖所有缝隙113的开口的方式配置透镜500。天线装置200 也可以具有分别覆盖多个缝隙113的多个透镜500。通过与至少一个辐射元件相对地设置至少一个透镜500，能够辐射提高指向性的电磁波。
图15示出了图14的天线装置200中的第二导电部件120还具有喇叭114的例。另外，在图14以及图15的天线装置中，透镜500利用螺栓固定于第二导电部件120。也可以代替螺栓而使用螺钉进行固定。
图16示出了第二实施方式的其他变形例。在图16所示的天线装置200中，第二导电部件120具有中空波导管30。在该情况下，中空波导管30是贯通第二导电部件 120的孔。电路板150以接触方式配置于第二导电部件120的第四导电性表面120b 上。根据图16的结构，电路板150以从Y方向观察时与辐射元件重叠的方式配置。因此，能够抑制天线装置200的Z方向的尺寸。
如以上，实施方式2以及其变形例所涉及的天线装置200包括：具有微带线152 以及与微带线152连接的集成电路151的电路板150；具有规定出与微带线152连接的第一中空波导管30的贯通孔的第一导电部件110；以及板状的第二导电部件120。第一导电部件110或第二导电部件120具有脊状的波导部件122以及包围波导部件 122的多个导电性杆124L，该波导部件122在第一导电部件110与第二导电部件120 之间规定出华夫板脊形波导路。华夫板脊形波导路与中空波导管30连接。第一导电部件110或第二导电部件120具有规定出至少一个辐射元件112的至少一个缝隙113。
通过这样的结构，能够经由微带线152、第一传输模式转换部C1、中空波导管 30、第二传输模式转换部C2以及华夫板脊形波导路从至少一个辐射元件112辐射电磁波。或者，能够将入射到至少一个辐射元件112的电磁波经由华夫板脊形波导路、中空波导管30、微带线152传输到集成电路151。
＜实施方式3：天线装置2＞
图17、图18、图19A至图19D是示出第三实施方式的天线装置300的图。图 17是示意性地示出第三实施方式的天线装置300的立体图。图18是从+X方向观察天线装置300的图。天线装置300除了具有第一导电部件110、第二导电部件120、第三导电部件130之外，还具有第四导电部件140。第四导电部件140配置于第一导电部件110与第三导电部件130之间。虽未图示，但是在第一导电部件110的导电性表面110b侧配置有电路板。图19A至图19D分别是从+Z方向观察第二导电部件120 的图、从+Z方向观察第三导电部件130的图、从+Z方向观察第四导电部件140的图以及从+Z方向观察第一导电部件110的图。
第一导电部件110、第四导电部件140、第三导电部件130以及第二导电部件120 依次层叠。在这些导电部件彼此之间由多个导电性的脊部和包围多个导电性的脊部的多个导电性杆的列规定出多个WRG波导路。第一导电部件110、第四导电部件140 以及第三导电部件130分别具有多个贯通孔。多个贯通孔分别作为与任一WRG波导路连接的中空波导管发挥功能。贯通孔与WRG波导路连接的部分分别构成传输模式转换部。
从配置于电路板150的MMIC供给的电磁波多次通过传输模式转换部、贯通孔 (中空波导管)、WRG波导路中而分配到第二导电部件120中的多个辐射元件112，并向外部空间辐射。在接收电波时，电磁波以相反的路径汇集，并输送到电路板150 中的MMIC。
参照图19C以及图19D，对第三实施方式的天线装置300中的第一导电部件110 上的波导部件122进行说明。第一导电部件110具有多个导电性杆124L、多个波导部件122A、122B、122C、122D、122E、122F、122G以及七个中空波导管(贯通孔) 30A、30B、30C、30D、30E、30F、30G。各中空波导管从第一导电性表面110a到达第二导电性表面110b(图19D的背面。参照图20A)。各中空波导管的第二端部30b 与波导部件122A、122B、122C、122D、122E、122F、122G的一端连接。这些连接部分别构成传输模式转换部。波导部件122A、122B、122C、122D、122E、122F、 122G分别经由第四导电部件140的贯通孔146A、146B、146C、146D、146E、146F、146G与第四导电部件140所具有的波导部件125A、125B、125C、125D、125E、125F、 125G连接。在XY平面中，各中空波导管30在第一导电部件110中的位置与各贯通孔146在第四导电部件140中的位置在X方向以及Y方向中的任一方向上都不同。波导部件122A、122B、122C、122D、122E、122F、122G分别具有至少一部分弯曲的至少一个弯曲部122d。由此，能够连接第一导电部件110中的各中空波导管30与第四导电部件140中的贯通孔146。
参照图20A以及图20B进一步对第三实施方式的天线装置300中的第一导电部件110进行说明。图20A是从-Z方向观察第一导电部件110的图。图20B示出了沿图20A中的箭头A-A的截面。第一导电部件110具有第二导电性表面110b凹陷而成的凹部160。多个中空波导管(贯通孔)30A、30B、30C、30D、30E、30F、30G的开口沿着凹部160的边缘排列。从沿着凹部160的边缘排列的各贯通孔的导电性表面 110b侧的开口至导电性表面110a侧的开口的长度比与各贯通孔的导电性表面110a 侧的开口邻接的各波导部件的端部的从导电性表面110a测量的高度长。这样，通过充分确保中空波导管(贯通孔)30A、30B、30C、30D、30E、30F、30G的长度，能够稳定地对电磁波进行模式转换而使其从微带线传输至华夫板脊形波导路。各中空波导管的开口分别与电路板上的微带线连接。中空波导管与微带线的连接部分别构成传输模式转换部。传输模式转换部的结构还能够采用已说明的实施方式中的任一个。并且，在该例中，电路板覆盖凹部160的至少一部分。这样，通过采用多个中空波导管沿着一个凹部160的边缘开口的结构，能够连接一个凹部160内容纳的一个或多个 MMIC与多个WRG波导路。另外，也可以使一个MMIC的另外一部分容纳于凹部 160内。
＜WRG波导路中的各部件的尺寸等＞
接下来，对WRG波导路中的各部件的尺寸等进行更详细的说明。
图21是示出图2所示的结构中的各部件的尺寸范围的例的图。在此，以图21 所示的结构为例对尺寸等条件进行说明。以下说明在本公开的实施方式中的任一部位的WRG波导路中均能同样地适用。
波导装置或天线装置用于规定频带(称作“工作频带”。)的电磁波的发送以及接收中的至少一方。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 之间的波导路中传播的电磁波(信号波)在自由空间中的波长的代表值(例如，与工作频带的中心频率对应的中心波长)为λo。并且，设工作频带中的最高频率的电磁波在自由空间中的波长为λm。将各导电性杆124中的与导电部件120接触的一端的部分称作“基部”。如图4所示，各导电性杆124具有末端部124a和基部124b。各部件的尺寸、形状、配置等的例如下。
(1)导电性杆的宽度
导电性杆124的宽度(X方向以及Y方向的大小)能够设定成小于λm/2。若在该范围内，则能够防止在X方向以及Y方向上产生最低次的谐振。另外，不仅是X 方向以及Y方向，在XY截面的对角方向上也有可能引起谐振，因此优选导电性杆 124的XY截面的对角线的长度也小于λm/2。杆的宽度以及对角线的长度的下限值为能够通过加工方法制作的最小长度，并无特别限定。
(2)从导电性杆的基部至导电部件110的导电性表面的距离
从导电性杆124的基部124b至导电部件110的导电性表面110a的距离能够设定成比导电性杆124的高度长且小于λm/2。在该距离为λm/2以上的情况下，在导电性杆124的基部124b与导电性表面110a之间产生谐振，失去信号波的锁定效应。
从导电性杆124的基部124b至导电部件110的导电性表面110a的距离相当于导电部件110与导电部件120之间的间隔。例如，在作为毫米波段的76.5±0.5GHz的信号波在波导路中传播的情况下，信号波的波长在3.8923mm至3.9435mm的范围内。因而，在该情况下，λm为3.8923mm，因此导电部件110与导电部件120之间的间隔能够设计成比3.8923mm的一半小。只要导电部件110与导电部件120以实现这样的窄间隔的方式相对配置，则导电部件110与导电部件120无需严格地平行。并且，若导电部件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)以及平面大小(与XY面垂直地投影的区域的大小)能够按照用途任意设计。
在图2所示的例中，导电性表面120a是平面，但是本公开的实施方式并不限于此。例如，如图22所示，导电性表面120a也可以是截面为接近U字或V字的形状的面的底部。在导电性杆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成为这样的结构。即使是这样的结构，只要导电性表面110a与导电性表面120a之间的距离比波长λm的一半短，则图22所示的装置也能够作为本公开的实施方式中的波导装置发挥功能。
(3)从导电性杆的末端部至导电性表面的距离L2
从导电性杆124的末端部124a至导电性表面110a的距离L2设定成小于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杆124的末端部124a 与导电性表面110a之间往返的传播模式，无法锁定电磁波。另外，关于多个导电性杆124中的至少与波导部件122邻接的导电性杆124，处于末端与导电性表面110a 非电接触的状态。在此，导电性杆的末端与导电性表面非电接触的状态是指以下状态中的任一状态：在末端与导电性表面之间存在空隙的状态；或者在导电性杆的末端和导电性表面中的任一方存在绝缘层，并且导电性杆的末端与导电性表面隔着绝缘层接触的状态。
(4)导电性杆的排列以及形状
多个导电性杆124中的相邻的两个导电性杆124之间的间隙例如具有小于λm/2 的宽度。相邻的两个导电性杆124之间的间隙的宽度由该两个导电性杆124之间的一个导电性杆124的表面(侧面)至另一导电性杆124的表面(侧面)的最短距离定义。该杆之间的间隙的宽度被确定成在杆之间的区域不引起最低次的谐振。产生谐振的条件根据导电性杆124的高度、相邻的两个导电性杆之间的距离以及导电性杆124的末端部124a与导电性表面110a之间的空隙的容积的组合而确定。由此，杆之间的间隙的宽度依赖其他设计参数适当地确定。杆之间的间隙的宽度并无明确的下限，但是为了确保制造的容易度，在使毫米波段的电磁波传播的情况下，例如能够为λm/16以上。另外，间隙的宽度并非必须固定。只要小于λm/2，则导电性杆124之间的间隙也可以具有各种各样的宽度。
多个导电性杆124的排列只要发挥作为人工磁导体的功能，则并不限定于图示的例。多个导电性杆124无需排列成垂直的行状以及列状，行以及列也可以以90度以外的角度交叉。多个导电性杆124无需沿行或列排列在直线上，也可以不呈现简单的规律性而分散配置。各导电性杆124的形状以及大小也可以按照导电部件120上的位置发生变化。
多个导电性杆124的末端部124a所形成的人工磁导体的表面125无需严格地为平面，也可以是具有细微的凹凸的平面或曲面。即，各导电性杆124的高度无需相同，在导电性杆124的排列能够作为人工磁导体发挥功能的范围内，每个导电性杆124 能够具有多样性。
各导电性杆124并不限于图示的棱柱形状，例如也可以具有圆筒状的形状。而且，各导电性杆124无需具有简单的柱状的形状。人工磁导体还能够通过导电性杆124 的排列以外的结构实现，能够将多样的人工磁导体利用于本公开的波导装置。另外，在导电性杆124的末端部124a的形状为棱柱形状的情况下，优选其对角线的长度小于λm/2。在为椭圆形状时，优选长轴的长度小于λm/2。即使在末端部124a呈另一其他形状的情况下，也优选其跨度尺寸在最长的部分中小于λm/2。
导电性杆124(尤其是与波导部件122邻接的导电性杆124)的高度、即从基部 124b至末端部124a的长度能够设定成比导电性表面110a与导电性表面120a之间的距离(小于λm/2)短的值，例如λo/4。
(5)波导面的宽度
波导部件122的波导面122a的宽度、即波导面122a在与波导部件122延伸的方向垂直的方向上的大小能够设定成小于λm/2(例如λo/8)。这是因为，若波导面122a 的宽度为λm/2以上，则在宽度方向上引起谐振，若引起谐振，则WRG不会作为简单的传输线路工作。
(6)波导部件的高度
波导部件122的高度(在图示的例中为Z方向的大小)设定成小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，导电性杆124的基部124b与导电性表面110a 之间的距离为λm/2以上。
(7)波导面与导电性表面之间的距离L1
关于波导部件122的波导面122a与导电性表面110a之间的距离L1，设定成小于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之间引起谐振，不会作为波导路发挥功能。在某一例中，该距离L1为λm/4以下。为了确保制造的容易度，在使毫米波段的电磁波传播的情况下，优选将距离L1 设为例如λm/16以上。
导电性表面110a与波导面122a之间的距离L1的下限以及导电性表面110a与导电性杆124的末端部124a之间的距离L2的下限依赖于机械工作的精度和将上下两个导电部件110、120以保持一定的距离的方式组装时的精度。在利用冲压加工方法或注射加工方法的情况下，上述距离的实际下限是50微米(μm)左右。在利用MEMS (Micro-Electro-Mechanical System)技术制作例如太赫兹区域的产品的情况下，上述距离的下限是2～3μm左右。
另外，在本说明书中，尊重作为本发明人之一的桐野的论文(非专利文献1)以及同时期发表相关内容的研究的Kildal等的论文的记载，使用“人工磁导体”这一术语记载了本公开的技术。但是，本发明人等研究之后明确可知，本公开所涉及的实用新型中并非必须以往定义中的“人工磁导体”。即，虽然一直认为人工磁导体中需要周期结构，但是周期结构并非为了实施本公开所涉及的实用新型而必须的。
在本公开中，利用导电性杆的列来实现人工磁导体。一直认为，为了阻止向远离波导面的方向漏出的电磁波，在波导部件的单侧必须存在至少两个沿着波导部件(脊部)排列的导电性杆的列。这是因为，如果没有最低限度的两个列，那么也就不存在导电性杆列的配置“周期”。但是，根据本发明人等的研究，即使在平行延伸的两个波导部件之间只配置有一列或一个导电性杆的情况下，也能够将从一个波导部件向另一波导部件漏出的信号的强度抑制在-10dB以下。这是在大多用途中足以实用的值。在只具有不完整的周期结构的状态下实现这样的足够等级的分离的理由目前还不明确。但是，考虑这一事实，在本公开中，扩展了以往的“人工磁导体”的概念，使“人工磁导体”这一术语还包括只配置有一列或一个导电性杆的结构。
本公开的实施方式中的天线装置例如能够适宜地用于装设于车辆、船舶、飞行器、机器人等移动体的雷达装置(以下，简称为“雷达”。)或雷达系统。雷达具有上述的任一实施方式中的天线装置和与该天线装置连接的微波集成电路。雷达系统具有该雷达和与该雷达的微波集成电路连接的信号处理电路。由于本公开的实施方式的天线阵列具有能够小型化的WRG结构，因此与以往的结构相比，能够显著地减小排列有天线元件的面的面积。因此，能够将装设有该天线装置的雷达系统还容易地装设到例如车辆的后视镜的镜面的相反侧的面这样狭小的地方或者UAV(Unmanned Aerial Vehicle：所谓的无人机)这样的小型移动体。另外，雷达系统不限定于装设到车辆的方式的例，能够固定于例如道路或者建筑物中而使用。
本公开的实施方式中的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一实施方式中的天线装置和通信电路(发送电路或者接收电路)。关于在无线通信系统中的应用例的细节，将在后文进行阐述。
本公开的实施方式中的天线装置还能够用作室内定位系统(IPS：IndoorPositioning System)中的天线。在室内定位系统中，能够确定建筑物内的人或者无人搬运车(AGV：Automated Guided Vehicle)等移动体的位置。天线装置还能够在电波辐射器(信标)中使用，该电波辐射器在向来到店铺或者设施的人持有的信息终端 (智能手机等)提供信息的系统中使用。在这样的系统中，信标例如每几秒发送一次叠加有ID等信息的电磁波。若信息终端接收该电磁波，则信息终端经由通信线路向远程服务器计算机发送接收到的信息。服务器计算机根据从信息终端得到的信息确定该信息终端的位置，并将与其位置相对应的信息(例如，商品索引或者优惠券)提供给该信息终端。
＜应用例1：车载雷达系统＞
接下来，作为利用上述天线装置的应用例，对具有阵列天线的车载雷达系统的一例进行说明。利用于车载雷达系统的发送波具有例如76千兆赫(GHz)频段的频率，该发送波在自由空间中的波长λo为约4mm。
在汽车的防碰撞系统以及自动运行等安全技术中，在本车辆的前方行驶的一个或多个车辆(目标)的识别尤其必不可少。以往，作为车辆的识别方法，进行了使用雷达系统估计入射波的方向的技术的开发。
图23示出本车辆500和在与本车辆500相同的车道上行驶的先行车辆502。在上述的实施方式中，本车辆500包括具有上述的任一实施方式中的阵列天线的车载雷达系统。若本车辆500的车载雷达系统辐射高频的发送信号，则该发送信号到达先行车辆502并被先行车辆502反射，其一部分再回到本车辆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为止的距离以及速度等。
图24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。更具体地说，车载雷达系统510配置在后视镜的与镜面相反的一侧的面。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，并接收从行进方向入射的信号。
基于本应用例的车载雷达系统510具有上述的实施方式中的阵列天线。在本应用例中，以如下方式配置多个波导部件：多个波导部件各自延伸的方向与铅垂方向一致，多个波导部件的排列方向与水平方向一致。因此，能够缩小将多个缝隙从正面观察时的横向尺寸。作为包含上述阵列天线的天线装置的尺寸的一个例，横×纵×深度为 60×30×10mm。可以理解成作为76GHz频段的毫米波雷达系统的大小是非常小的。
另外，以往的大多车载雷达系统设置于车外，例如前车头的末端部。其理由是因为，车载雷达系统的大小比较大，很难如本公开那样设置在车内。基于本应用例的车载雷达系统510虽然能够如前述那样设置在车内，但是也可以装设于前车头的末端。由于在前车头中减少了车载雷达系统所占的区域，因此容易配置其他零件。
根据本应用例，由于能够缩小用于发送天线的多个波导部件(脊部)的间隔，因此也能够缩小与相邻的多个波导部件相对设置的多个缝隙的间隔。由此，能够抑制栅瓣的影响。例如，在将横向上相邻的两个缝隙的中心间隔设为短于发送波的自由空间波长λo(小于约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，若天线元件的排列间隔大于电磁波的波长的一半，则会出现栅瓣。但是，只要排列间隔小于波长，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，只要天线元件的配置间隔小于波长，则栅瓣就不会产生实质性的影响。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。也可以为了能够独立地调整在多个波导部件上传输的电磁波的相位而设置相移器。在该情况下，为了避免栅瓣的影响，优选将天线元件的配置间隔设为小于发送波的自由空间波长λo。即使在该情况下，若增加相位的位移量，则也会出现栅瓣。但是，在将天线元件的配置间隔缩短到小于发送波的自由空间波长λo 的一半的情况下，无论相位的位移量如何，都不会出现栅瓣。通过设置相移器，能够将发送天线的指向性变更为任意方向。由于相移器的结构是周知的，因此省略其结构的说明。
由于本应用例中的接收天线能够降低来源于栅瓣的反射波的接收，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25A示出了车载雷达系统510的阵列天线AA与多个入射波k(k：1～K的整数，以下相同。K是存在于不同方位的目标的数量。)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。由于天线在原理上能够利用于发送以及接收这两者，因此阵列天线AA能够包含发送天线以及接收天线这两者。以下，对处理接收天线所接收的入射波的方法的例进行说明。
阵列天线AA接收从各种角度同时入射的多个入射波。多个入射波中包含从相同的车载雷达系统510的发送天线辐射并由目标反射的入射波。而且，多个入射波中还包含从其他车辆辐射的直接或间接的入射波。
入射波的入射角度(即，表示入射方向的角度)表示以阵列天线AA的侧面B 为基准的角度。入射波的入射角度表示相对于与天线元件组并排的直线方向垂直的方向的角度。
现在，关注第k个入射波。“第k个入射波”是指，从存在于不同方位的K个目标向阵列天线入射K个入射波时通过入射角θk识别的入射波。
图25B示出了接收第k个入射波的阵列天线AA。阵列天线AA所接收的信号作为具有M个要素的“矢量”能够如算式1那样表现。
(算式1)
S＝[s1、s2、……、sM]T
在此，sm(m：1～M的整数，以下相同。)是第m个天线元件所接收的信号的值。上标T是指转置。S是列矢量。列矢量S根据以下两个矢量的乘积而获得：由阵列天线的结构决定的方向矢量(称作导向矢量或模式矢量)；以及目标(还称作波源或信号源)中的表示信号的复矢量。当波源的个数为K时，从各波源向每个天线元件入射的信号波呈线形重叠。此时，sm能够如算式2那样表现。
[算式2]
算式2中的ak、θk以及分别是第k个入射波的振幅、入射波的入射角度以及初始相位。λ表示入射波的波长，j是虚数单位。
由算式2可以理解，sm能够表现为由实部(Re)和虚部(Im)构成的复数。
若考虑噪声(内部噪声或热噪声)进一步一般化，则阵列接收信号X能够如算式3那样表现。
(算式3)
X＝S+N
N是噪声的矢量表现。
信号处理电路利用算式3所示的阵列接收信号X求出入射波的自相关矩阵Rxx (算式4)，再求出自相关矩阵Rxx的各固有值。
[算式4]
在此，上标H表示复共轭转置(厄米共轭)。
在已求出的多个固有值中，具有由热噪声规定的规定值以上的值的固有值(信号空间固有值)的个数与入射波的个数对应。而且，通过计算反射波的入射方向的似然最大(成为最大似然)的角度，能够确定目标的数量以及各目标所在的角度。该处理作为最大似然估计法是公知的。
接下来，参照图26。图26是示出基于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26所示的车辆行驶控制装置600具有：装配于车辆的雷达系统 510；以及与雷达系统510连接的行驶支援电子控制装置520。雷达系统510具有阵列天线AA和雷达信号处理装置530。
阵列天线AA具有多个天线元件，多个天线元件分别响应于一个或多个入射波输出接收信号。如上所述，阵列天线AA还能够辐射高频的毫米波。另外，阵列天线 AA并不限于上述的实施方式中的阵列天线，也可以是适合于接收的其他阵列天线。
在雷达系统510中，阵列天线AA需要安装于车辆。但是，也可以通过设置于车辆行驶控制装置600的外部(例如本车辆的外部)的计算机550以及数据库552实现雷达信号处理装置530的至少一部分功能。在该情况下，雷达信号处理装置530中的位于车辆内的部分以能够进行信号或数据的双向通信的方式能够始终或随时与设置在车辆的外部的计算机550以及数据库552连接。通信借助车辆所具有的通信设备540以及一般的通信网络进行。
数据库552可以存储规定各种信号处理算法的程序。雷达系统510的工作所需的数据以及程序的内容能够借助通信设备540从外部更新。这样，雷达系统510的至少一部分功能能够在本车辆的外部(包含其他车辆的内部)通过云计算的技术实现。因而，本公开中的“车载”雷达系统无需所有构成要素装设于车辆。但是，在本申请中，为了简便，只要没有另外说明，对本公开的所有构成要素装设于一辆车辆(本车辆) 的实施方式进行说明。
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，并将接收信号或由接收信号生成的二次信号输入到入射波估计单元AU。由接收信号生成二次信号的电路(未图示)的一部分或全部无需设置于信号处理电路560的内部。这样的电路(前处理电路)的一部分或全部也可以设置在阵列天线AA与雷达信号处理装置530之间。
信号处理电路560构成为利用接收信号或二次信号进行运算并输出表示入射波的个数的信号。在此，“表示入射波的个数的信号”能够称作表示在本车辆的前方行驶的一个或多个先行车辆的数量的信号。
该信号处理电路560构成为进行公知的雷达信号处理装置所执行的各种信号处理即可。例如，信号处理电路560能够构成为执行MUSIC(多重信号分类)法、ESPRIT (旋转不变因子空间法)法以及SAGE(空间交替期望最大化)法等“超分辨率算法” (super resolutionmethod)或分辨率相对低的其他入射方向估计算法。
图26所示的入射波估计单元AU通过任意的入射方向估计算法估计表示入射波的方位的角度，并输出表示估计结果的信号。信号处理电路560利用入射波估计单元 AU执行的公知的算法估计到作为入射波的波源的目标为止的距离、目标的相对速度以及目标的方位，并输出表示估计结果的信号。
本公开中的“信号处理电路”这一术语并不限定于单一的电路，还包括将多个电路的组合概括地理解为一个功能元件的形态。信号处理电路560也可以通过一个或多个片上系统(SoC)实现。例如，信号处理电路560的一部分或全部也可以是可编程逻辑设备(PLD)，即FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)。在该情况下，信号处理电路560包含多个运算元件(例如，通用逻辑以及乘法器)以及多个存储元件(例如，查询表或存储模块)。或者，信号处理电路560也可以是通用处理器以及主存储装置的集合。信号处理电路560也可以是包含处理器内核和存储器的电路。这些能够作为信号处理电路560发挥功能。
行驶支援电子控制装置520构成为根据从雷达信号处理装置530输出的各种信号进行车辆的行驶支援。行驶支援电子控制装置520向各种电子控制单元进行指示，以使各种电子控制单元发挥规定的功能。规定的功能例如包括：在到先行车辆为止的距离(车间距离)比预先设定的值短时发出警报来催促驾驶员进行制动操作的功能；控制制动器的功能；以及控制油门的功能。例如，在为进行本车辆的自适应巡航控制的工作模式时，行驶支援电子控制装置520向各种电子控制单元(未图示)以及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为预先设定的值，或者将本车辆的行驶速度维持为预先设定的值。
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，并输出表示这些固有值中的比由热噪声规定的规定值(热噪声功率)大的固有值(信号空间固有值)的个数的信号，以作为表示入射波的个数的信号。
接下来，参照图27。图27是示出车辆行驶控制装置600的结构的另一例的框图。图27的车辆行驶控制装置600中的雷达系统510具有：包含接收专用的阵列天线(还称作接收天线)Rx以及发送专用的阵列天线(还称作发送天线)Tx的阵列天线AA；以及物体检测装置570。
发送天线Tx以及接收天线Rx中的至少一方具有上述的波导路结构。发送天线 Tx辐射例如作为毫米波的发送波。接收专用的接收天线Rx响应于一个或多个入射波 (例如毫米波)输出接收信号。
收发电路580向发送天线Tx发送用于发送波的发送信号，并且利用由接收天线 Rx接收的接收波进行接收信号的“前处理”。前处理的一部分或全部也可以通过雷达信号处理装置530的信号处理电路560执行。收发电路580进行的前处理的典型例能够包括：由接收信号生成差频信号；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、收发电路、以及在发送天线以及接收天线与收发电路之间传播电磁波的波导装置的装置称作“雷达装置”。并且，将除了包括雷达装置之外还包括物体检测装置等信号处理装置(包含信号处理电路)的装置称作“雷达系统”。
另外，基于本公开的雷达系统并不限定于装设在车辆的实施方式的例，能够固定于道路或建筑物而使用。
接着，对车辆行驶控制装置600的更具体的结构的例进行说明。
图28是示出车辆行驶控制装置600的更具体的结构的例的框图。图28所示的车辆行驶控制装置600包括雷达系统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连接的收发电路580以及信号处理电路560。
车载摄像头系统700具有：装设于车辆的车载摄像头710；以及对通过车载摄像头710获取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包括：与阵列天线AA以及车载摄像头710 连接的物体检测装置570；以及与物体检测装置570连接的行驶支援电子控制装置 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)之外，还包含收发电路580以及图像处理电路720。物体检测装置570不仅能够利用通过雷达系统510获得的信息，而且还能够利用通过图像处理电路720获得的信息而检测道路上或道路附近的目标。例如，本车辆在同一方向的两条以上车道中的任意一条车道上行驶时，能够通过图像处理电路720判断本车辆行驶的车道是哪条车道，并将该判断的结果提供给信号处理电路560。信号处理电路560在通过规定的入射方向估计算法(例如MUSIC法)识别先行车辆的数量以及方位时，能够通过参照来自图像处理电路720的信息来关于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是确定本车辆行驶的车道是哪条车道的构件的一例。也可以利用其他构件确定本车辆的车道位置。例如，能够利用超宽带无线技术(UWB： UltraWide Band)确定本车辆在多条车道中的哪条车道上行驶。周知超宽带无线技术能够用作位置测定和/或雷达。若利用超宽带无线技术，则由于雷达的距离分辨率提高，因此即使在前方存在多个车辆的情况下，也能够根据距离差来区分每个目标而检测。因此，能够确定路肩的护栏或与中央分离带之间的距离。各车道的宽度已在各国的法律等中预先规定。利用这些信息，能够确定本车辆当前行驶中的车道的位置。另外，超宽带无线技术是一例。也可以利用基于其他无线技术的电波。并且，也可以将光学雷达(LIDAR：Light Detection andRanging)与雷达组合使用。光学雷达有时还被称作激光雷达。
阵列天线AA能够是通常的车载用毫米波阵列天线。本应用例中的发送天线Tx 向车辆的前方辐射毫米波作为发送波。发送波的一部分典型地被作为先行车辆的目标反射。由此，产生以目标为波源的反射波。反射波的一部分作为入射波而到达阵列天线(接收天线)AA。构成阵列天线AA的多个天线元件分别响应于一个或多个入射波而输出接收信号。在作为反射波的波源发挥功能的目标的个数是K个(K为1以上的整数)的情况下，入射波的个数是K个，但是入射波的个数K并非已知。
在图26的例中，雷达系统510还包含阵列天线AA而一体地配置于后视镜。但是，阵列天线AA的个数以及位置并不限定于特定的个数以及特定的位置。阵列天线 AA也可以为了能够检测位于车辆的后方的目标而配置于车辆的后面。并且，还可以在车辆的前面或后面配置多个阵列天线AA。阵列天线AA也可以配置在车辆的驾驶室内。即使在采用各天线元件具有上述喇叭的喇叭天线作为阵列天线AA的情况下，具有这种天线元件的阵列天线也能够配置在车辆的驾驶室内。
信号处理电路560接收并处理接收信号，该接收信号是通过接收天线Rx接收并通过收发电路580进行了前处理的信号。该处理包括：将接收信号输入到入射波估计单元AU的处理；或由接收信号生成二次信号并将二次信号输入到入射波估计单元 AU的处理。
在图28的例中，在物体检测装置570内设置有选择电路596，该选择电路596 接收从信号处理电路560输出的信号以及从图像处理电路720输出的信号。选择电路 596向行驶支援电子控制装置520提供从信号处理电路560输出的信号以及从图像处理电路720输出的信号中的一个或两者。
图29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29所示，阵列天线AA包括：进行毫米波的发送的发送天线Tx；以及接收由目标反射的入射波的接收天线Rx。附图上是一个发送天线Tx，但是也可以设置特性不同的两种以上的发送天线。阵列天线AA具备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分别响应于入射波而输出接收信号s1、s2、……、sM(图25)。
在阵列天线AA中，天线元件111～11M例如隔着固定的间隔而呈直线状或面状排列。入射波从角度θ的方向入射到阵列天线AA，该角度θ是入射波与排列有天线元件111～11M的面的法线形成的角度。因此，入射波的入射方向由该角度θ规定。
当来自一个目标的入射波入射到阵列天线AA时，能够与平面波从角度θ的同一方位入射到天线元件111～11M的情况近似。在K个入射波从位于不同方位的K个目标入射到阵列天线AA时，能够根据相互不同的角度θ1～θK识别每个入射波。
如图29所示，物体检测装置570包含收发电路580和信号处理电路560。
收发电路580包括三角波生成电路581、VCO(Voltage-Controlled-Oscillator：压控振荡器)582、分配器583、混频器584、滤波器585、开关586、A/D转换器(交流/直流转换器)587以及控制器588。本应用例中的雷达系统构成为通过FMCW(频率调制连续波)方式进行毫米波的收发，但是本公开的雷达系统并不限定于该方式。收发电路580构成为根据来自阵列天线AA的接收信号和用于发送天线Tx的发送信号来生成差频信号。
信号处理电路560包括距离检测部533、速度检测部534以及方位检测部536。信号处理电路560构成为对来自收发电路580的A/D转换器587的信号进行处理，并分别输出表示到检测出的目标为止的距离、目标的相对速度、目标的方位的信号。
首先，对收发电路580的结构以及工作进行详细说明。
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30示出了根据三角波生成电路581所生成的信号调制的发送信号的频率变化。该波形的调制宽度是Δf，中心频率是f0。这样调制了频率之后的发送信号被提供给分配器583。分配器583将从VCO582获得的发送信号分配给各混频器584以及发送天线Tx。这样，发送天线辐射具有如图30所示那样呈三角波状调制了的频率的毫米波。
在图30中除了记载发送信号之外，还记载了通过由单一的先行车辆反射的入射波生成的接收信号的例。接收信号相比于发送信号延迟。该延迟和本车辆与先行车辆之间的距离成比例。并且，接收信号的频率通过多普勒效应按照先行车辆的相对速度增减。
若混合接收信号与发送信号，则根据频率的差异生成差频信号。该差频信号的频率(拍频)在发送信号的频率增加的期间(上行)与发送信号的频率减小的期间(下行)不同。若求出各期间的拍频，则能够根据这些拍频计算出到目标为止的距离和目标的相对速度。
图31示出了“上行”期间的拍频fu以及“下行”期间的拍频fd。在图31的图表中，横轴是频率，纵轴是信号强度。这样的图表能够通过进行差频信号的时间-频率转换而获得。若获得拍频fu、fd，则能够根据公知的算式计算出到目标为止的距离和目标的相对速度。在本应用例中，能够通过以下说明的结构以及动作求出与阵列天线AA 的各天线元件对应的拍频，并根据该拍频估计出目标的位置信息。
在图29所示的例中，来自与各天线元件111～11M对应的信道Ch1～ChM的接收信号通过放大器放大，并输入到对应的混频器584。混频器584分别将发送信号与放大了的接收信号进行混合。通过该混合而生成与位于接收信号与发送信号之间的频率差对应的差频信号。已生成的差频信号被提供给对应的滤波器585。滤波器585进行信道Ch1～ChM的差频信号的频带限制，并将经频带限制的差频信号提供给开关586。
开关586响应于从控制器588输入的采样信号执行切换。控制器588例如能够由微型计算机构成。控制器588根据ROM(只读存储器)等存储器中存储的计算机程序来控制收发电路580整体。控制器588无需设置于收发电路580的内部，可以设置在信号处理电路560的内部。即，收发电路580也可以按照来自信号处理电路560 的控制信号进行工作。或者，也可以通过控制收发电路580以及信号处理电路560 整体的中央运算单元等实现控制器588的一部分或全部功能。
通过各个滤波器585的信道Ch1～ChM的差频信号借助开关586依次被提供给 A/D转换器587。A/D转换器587将从开关586输入的信道Ch1～ChM的差频信号与采样信号同步地转换为数字信号。
以下，对信号处理电路560的结构以及工作进行详细说明。在本应用例中，通过FMCW方式估计到目标为止的距离以及目标的相对速度。雷达系统并不限定于以下说明的FMCW方式，利用双频CW(双频连续波)或扩频等其他方式也能够实施。
在图29所示的例中，信号处理电路560包括存储器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、目标转移处理部537、相关矩阵生成部538、目标输出处理部539以及入射波估计单元AU。如前述，信号处理电路560的一部分或全部既可以通过FPGA实现，也可以通过通用处理器以及主存储装置的集合实现。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、目标转移处理部537以及入射波估计单元AU既可以分别是通过单一的硬件实现的单个元件，也可以是一个信号处理电路中的功能上的模块。
图32示出了信号处理电路560通过具备处理器PR以及存储装置MD的硬件实现的实施方式的例。具有这样的结构的信号处理电路560也能够通过存储装置MD 中存储的计算机程序的工作而发挥图29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、目标转移处理部537、相关矩阵生成部538以及入射波估计单元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频信号作为接收信号的二次信号而估计先行车辆的位置信息，并输出表示估计结果的信号。以下，对本应用例中的信号处理电路560的结构以及工作进行详细说明。
信号处理电路560内的存储器531按每一个信道Ch1～ChM存储从A/D转换器587输出的数字信号。存储器531例如能够由半导体存储器、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中存储的每一个信道Ch1～ChM的差频信号(图 30的下图)进行傅里叶变换。在本说明书中，将傅里叶变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一天线元件的接收信号的复数数据或多个天线元件整体的接收信号的复数数据的相加值转换为频谱。这样一来，能够检测依赖于与所获得的频谱的各峰值对应的拍频即距离的目标(先行车辆) 的存在。若将所有天线元件的接收信号的复数数据加起来，则噪声分量被平均化，因此提高S/N比(信噪比)。
在目标即先行车辆为一个的情况下，傅里叶变换的结果是，如图31所示，在频率增加的期间(“上行”期间)以及频率减小的期间(“下行”期间)分别获得具有一个峰值的频谱。设“上行”期间的峰值的拍频为“fu”，设“下行”期间的峰值的拍频为“fd”。
接收强度计算部532根据每一个拍频的信号强度而检测超过预先设定的数值(阈值)的信号强度，由此判断为存在目标。接收强度计算部532在检测出信号强度的峰的情况下，将峰值的拍频(fu、fd)作为对象物频率输出至距离检测部533、速度检测部534。接收强度计算部532向距离检测部533输出表示频率调制宽度Δf的信息，并向速度检测部534输出表示中心频率f0的信息。
接收强度计算部532在检测出与多个目标对应的信号强度的峰的情况下，根据预先规定的条件将上行的峰值和下行的峰值关联起来。对判断为来自同一目标的信号的峰赋予同一编号，并提供给距离检测部533以及速度检测部534。
在存在多个目标的情况下，在傅里叶变换之后，分别在差频信号的上行部分和差频信号的下行部分呈现出与目标的数量相同的数量的峰。由于接收信号同雷达与目标之间的距离成比例地延迟，图30中的接收信号向右方向移位，因此雷达与目标之间的距离越远，则差频信号的频率越大。
距离检测部533根据从接收强度计算部532输入的拍频fu、fd通过下述算式计算距离R，并提供给目标转移处理部537。
R＝{c·T/(2·Δf)}·{(fu+fd)/2}
并且，速度检测部534根据从接收强度计算部532输入的拍频fu、fd通过下述算式计算相对速度V，并提供给目标转移处理部537。
V＝{c/(2·f0)}·{(fu-fd)/2}
在计算距离R以及相对速度V的算式中，c是光速，T是调制周期。
另外，距离R的分辨率下限值用c/(2Δf)表示。因而，Δf越大，则距离R的分辨率越高。在频率f0是76GHz频段的情况下，在将Δf设定为660兆赫(MHz)左右时，距离R的分辨率例如是0.23米(m)左右。因此，在两辆先行车辆并行时，有时很难通过FMCW方式识别车辆是一辆还是两辆。在这样的情况下，只要执行角度分辨率极高的入射方向估计算法，就能够分开检测两辆先行车辆的方位。
DBF处理部535利用天线元件111、112、……、11M中的信号的相位差而在天线元件的排列方向上对所输入的已在与各天线对应的时间轴上傅里叶变换后的复数数据进行傅里叶变换。然后，DBF处理部535计算空间复数数据，并按照每一个拍频向方位检测部536输出，该空间复数数据表示与角度分辨率对应的每一个角度信道的频谱的强度。
方位检测部536为了估计先行车辆的方位而设置。方位检测部536将角度θ作为对象物所在的方位而向目标转移处理部537输出，该角度θ在已计算出的每一个拍频的空间复数数据的值的大小中取最大的值。
另外，估计表示入射波的入射方向的角度θ的方法并不限定于该例。能够利用前述的各种各样的入射方向估计算法进行。
目标转移处理部537计算当前计算出的对象物的距离、相对速度、方位的值与在从存储器531中读出的在一个循环之前计算出的对象物的距离、相对速度、方位的值各自的差分的绝对值。然后，当差分的绝对值小于按照每一个值决定的值时，目标转移处理部537将在一个循环之前检测出的目标与当前检测出的目标判断为相同的目标。在该情况下，目标转移处理部537将从存储器531中读出的该目标的转移处理次数增加一次。
在差分的绝对值大于已决定的值的情况下，目标转移处理部537判断为检测到新的对象物。目标转移处理部537将当前对象物的距离、相对速度、方位以及该对象物的目标转移处理次数保存到存储器531中。
在信号处理电路560中，能够利用对差频信号进行频率分析而获得的频谱，检测与对象物之间的距离以及相对速度，该差频信号是根据接收到的反射波生成的信号。
相关矩阵生成部538利用存储器531中存储的每一个信道Ch1～ChM的差频信号 (图30的下图)求出自相关矩阵。在算式4的自相关矩阵中，各矩阵的分量是通过差频信号的实部以及虚部表现的值。相关矩阵生成部538进一步求出自相关矩阵Rxx 的各固有值，并向入射波估计单元AU输入所获得的固有值的信息。
接收强度计算部532在检测出多个与多个对象物对应的信号强度的峰的情况下，按照上行部分以及下行部分的每一个峰值从频率小的峰开始依次标注编号，并输出至目标输出处理部539。在此，在上行部分以及下行部分中，相同编号的峰与相同的对象物对应，将每一个识别编号设为对象物的编号。另外，为了避免繁杂化，在图29 中省略记载了从接收强度计算部532向目标输出处理部539引出的引出线。
在对象物是前方结构物的情况下，目标输出处理部539将该对象物的识别编号作为目标输出。目标输出处理部539在接收多个对象物的判断结果且均为前方结构物的情况下，将位于本车辆的车道上的对象物的识别编号作为目标所在的物体位置信息输出。并且，目标输出处理部539在接收多个对象物的判断结果且均为前方结构物的情况下两个以上的对象物位于本车辆的车道上时，将从存储器531中读出的目标转移处理次数较多的对象物的识别编号作为目标所在的物体位置信息输出。
再次参照图28，对车载雷达系统510组装于图28所示的结构例的情况的例进行说明。图像处理电路720从影像获取物体的信息，并根据该物体的信息而检测目标位置信息。图像处理电路720例如构成为：检测所获取的影像内的对象的深度值来估计物体的距离信息，或者根据影像的特征量检测物体大小的信息等，由此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以及图像处理电路720接收的位置信息选择性地提供给行驶支援电子控制装置520。选择电路596例如对第一距离与第二距离进行比较，判断哪一个是离本车辆近的距离，其中，第一距离是信号处理电路560的物体位置信息中所含的从本车辆到检测出的物体为止的距离，第二距离是图像处理电路 720的物体位置信息中所含的从本车辆到检测出的物体为止的距离。例如，能够根据判断出的结果而由选择电路596选择离本车辆近的物体位置信息，并向行驶支援电子控制装置520输出。另外，在判断结果是第一距离与第二距离的值相同的情况下，选择电路596能够将其中的任意一个或两者输出至行驶支援电子控制装置520。
另外，在从接收强度计算部532输入了不存在目标候补之类的信息的情况下，目标输出处理部539(图29)视为不存在目标，将零作为物体位置信息输出。然后，选择电路596根据来自目标输出处理部539的物体位置信息而与预先设定的阈值进行比较，由此选择是否使用信号处理电路560或者图像处理电路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支援电子控制装置520根据预先设定的条件并结合物体位置信息的距离和大小、本车辆的速度、降雨、降雪、晴天等的路面状态等条件，进行对于驾驶本车辆的驾驶员来说操作变得安全或容易之类的控制。例如，在物体位置信息中未检测到物体的情况下，行驶支援电子控制装置 520向油门控制电路526发送控制信号，以使加速至预先设定的速度，并控制油门控制电路526进行与踩油门踏板同等的动作。
在物体位置信息中检测到物体的情况下，若知晓离本车辆为规定的距离，则行驶支援电子控制装置520通过线控制动等结构借助制动器控制电路524进行制动器的控制。即，减速并以保持规定的车间距离的方式操作。行驶支援电子控制装置520接收物体位置信息，并将控制信号发送给警报控制电路522，控制声音或灯的点亮，以便借助车内扬声器将先行物体靠近的消息通知给驾驶员。行驶支援电子控制装置520 接收包含先行车辆的配置在内的物体位置信息，只要是预先设定的行驶速度的范围，就能够以为了进行与先行物体的碰撞避免支援而容易自动向左右任一方向操作转向或者强制性改变车轮的方向的方式控制转向侧的液压。
在物体检测装置570中，若能够利用选择电路596在前一次检测循环中连续检测固定时间而得的物体位置信息的数据，将来自通过摄像头检测出的摄像头影像的表示先行物体的物体位置信息与在当前检测循环中未能检测出的数据关联起来，则也可以进行使追踪继续的判断，并优先输出来自信号处理电路560的物体位置信息。
在美国专利第8446312号说明书、美国专利第8730096号说明书以及美国专利第8730099号说明书中公开了用于使选择电路596选择信号处理电路560以及图像处理电路720的输出的具体结构例以及工作例。该公报的内容全部引用于本说明书中。
[第一变形例]
在上述应用例的车载用雷达系统中，频率调制连续波FMCW频率调制一次的(扫描)条件、即调制所需的时间宽度(扫描时间)例如是1毫秒。但是，还能够将扫描时间缩短到100微秒左右。
但是，为了实现这样的高速扫描条件，不仅是与发送波的辐射相关的构成要素，还需要使与该扫描条件下的接收相关的构成要素高速工作。例如，需要设置在该扫描条件下高速工作的A/D转换器587(图29)。A/D转换器587的采样频率例如是10MHz。采样频率也可以比10MHz快。
在本变形例中，不利用基于多普勒频移的频率分量计算与目标之间的相对速度。在本变形例中，扫描时间Tm＝100微秒，非常短。由于能够检测的差频信号的最低频率是1/Tm，因此在该情况下为10kHz。这相当于由具有大致20m/秒的相对速度的目标反射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20m/秒以下的相对速度。由此，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，对利用在发送波的频率增加的上差拍区间获得的、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的扫描一次的时间是100微秒，波形为只由上差拍(上行)部分构成的锯齿形状。即，在本变形例中，三角波/CW波(连续波)生成电路581所生成的信号波具有锯齿形状。并且，频率的扫描宽度是500MHz。由于不利用伴随多普勒频移的峰，因此不进行生成上差拍信号和下差拍信号而利用两者的峰的处理，而是只用任一信号进行处理。在此，对利用上差拍信号的情况进行说明，但是在利用下差拍信号的情况下，也能够进行相同的处理。
A/D转换器587(图29)以10MHz的采样频率进行各上差拍信号的采样，并输出数百个数字数据(以下称作“采样数据”)。采样数据例如根据获得接收波的时刻以后且发送波的发送的结束时刻为止的上差拍信号而生成。另外，也可以在获得了一定数量的采样数据的时间点结束处理。
在本变形例中，连续进行128次上差拍信号的收发，每次收发时获得数百个采样数据。该上差拍信号的数量并不限定于128个。也可以是256个，或者还可以是8 个。能够按照目的选择而各种各样的个数。
所获得的采样数据存储于存储器531中。接收强度计算部532对采样数据执行二维高速傅里叶变换(FFT)。具体地说，首先，对扫描一次获得的每一个采样数据执行第一次FFT处理(频率分析处理)，生成功率谱。接下来，速度检测部534将处理结果转移并集中到所有扫描结果中执行第二次FFT处理。
利用由同一目标反射的反射波在各扫描期间检测的、功率谱的峰分量的频率均相同。另一方面，若目标不同，则峰分量的频率不同。根据第一次FFT处理，能够分离出位于不同距离的多个目标。
在相对于目标的相对速度不是零的情况下，上差拍信号的相位在每一次扫描时逐渐发生变化。即，根据第二次FFT处理，按照第一次FFT处理的结果求出功率谱，该功率谱具有与上述相位的变化相应的频率分量的数据作为要素。
接收强度计算部532提取第二次获得的功率谱的峰值后发送给速度检测部534。
速度检测部534根据相位的变化来求出相对速度。例如，假设连续获得的上差拍信号的相位每隔相位θ[RXd]发生变化。这表示在将发送波的平均波长设为λ时，每获得一次上差拍信号时，距离以λ/(4π/θ)发生变化。该变化以上差拍信号的发送间隔Tm(＝100微秒)发生。由此，能够通过{λ/(4π/θ)}/Tm获得相对速度。
根据以上处理，除了能够求出与目标之间的距离之外，还能够求出与目标之间的相对速度。
[第二变形例]
雷达系统510能够利用一个或多个频率的连续波CW检测目标。该方法在如车辆位于隧道内的情况那样从周围的静止物向雷达系统510入射多个反射波的环境中尤其有用。
雷达系统510包括接收用天线阵列，该接收用天线阵列包含独立的5信道的接收元件。在这样的雷达系统中，只能在同时入射的反射波是四个以下的状态下进行所入射的反射波的入射方位的估计。在FMCW方式的雷达中，能够通过只选择来自特定距离的反射波来减少同时进行入射方位估计的反射波的数量。但是，在隧道内等周围存在多个静止物的环境中，由于处于与反射电波的物体连续存在的状况相等的状况，因此即使根据距离限制反射波，也有可能发生反射波的数量不是四个以下的状况。但是，由于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的相对速度大，因此能够根据多普勒频移的大小来区分静止物与其他车辆。
因此，雷达系统510进行如下处理：辐射多个频率的连续波CW，忽略接收信号中相当于静止物的多普勒频移的峰，而是利用位移量小于该峰的多普勒频移的峰检测距离。与FMCW方式不同地，在CW方式中，只通过多普勒频移而在发送波与接收波之间产生频率差。即，在差频信号中出现的峰的频率只取决于多普勒频移。
另外，在本变形例的说明中也将在CW方式中利用的连续波描述为“连续波CW”。如上所述，连续波CW的频率固定而未被调制。
假设雷达系统510辐射频率fp的连续波CW，并检测出了由目标反射的频率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。在此，Vr是雷达系统与目标的相对速度，c是光速。发送频率fp、多普勒频率(fp-fq)以及光速c是已知的。由此，能够根据该算式求出相对速度Vr＝(fp-fq) ·c/2fp。如后述，利用相位信息计算到目标为止的距离。
为了利用连续波CW检测到目标为止的距离，采用双频CW方式。在双频CW 方式中，每隔一定期间辐射稍微偏移的两个频率的连续波CW，并获取各个反射波。例如在利用76GHz频段的频率的情况下，两个频率差是数百千赫。另外，如后述，更优选考虑所使用的雷达能够检测目标的界限的距离来规定两个频率的差。
假设雷达系统510依次辐射频率fp1以及fp2(fp1＜fp2)的连续波CW，并由一个目标反射两种连续波CW，由此频率fq1以及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)获得第一多普勒频率。并且，通过频率fp2的连续波CW及其反射波(频率fq2)获得第二多普勒频率。两个多普勒频率是实质上相同的值。但是，接收波在复信号中的相位根据频率fp1与fp2的不同而不同。通过使用该相位信息，能够计算到目标为止的距离。
具体地说，雷达系统510能够求出距离R，在此，表示两个差频信号的相位差。两个差频信号是指：作为频率fp1的连续波CW与其反射波(频率fq1)的差分获得的差频信号1；以及作为频率fp2的连续波CW与其反射波(频率fq2)的差分获得的差频信号2。差频信号1的频率fb1以及差频信号2 的频率fb2的确定方法与上述单频的连续波CW中的差频信号的例相同。
另外，如下求出双频CW方式中的相对速度Vr。
Vr＝fb1·c/2·fp1或Vr＝fb2·c/2·fp2
并且，能够明确地确定到目标为止的距离的范围限制在Rmax＜c/2(fp2-fp1)的范围内。这是因为，通过由比该距离远的目标反射的反射波获得的差频信号的超过2π，无法与通过更近的位置的目标产生的差频信号进行区分。因此，更优选调节两个连续波CW的频率的差来使Rmax大于雷达的检测界限距离。在检测界限距离是 100m的雷达中，设fp2-fp1为例如1.0MHz。在该情况下，由于Rmax＝150m，因此无法检测来自位于超过Rmax的位置的目标的信号。并且，在装设能够检测至250m的雷达的情况下，将fp2-fp1设为例如500kHz。在该情况下，由于Rmax＝300m，因此仍然无法检测来自位于超过Rmax的位置处的目标的信号。并且，在雷达包括检测界限距离是100m且水平方向的视场角是120度的工作模式和检测界限距离是250m且水平方向的视场角是5度的工作模式这两种模式的情况下，更优选在每个工作模式下将fp2-fp1的值分别替换成1.0MHz和500kHz来进行工作。
已知有能够通过以N个(N：3以上的整数)不同的频率发送连续波CW并利用各个反射波的相位信息来分别检测到各目标为止的距离的检测方式。根据该检测方式，能够准确地识别到N-1个为止的目标的距离。作为为此的处理，例如利用高速傅里叶变换(FFT)。现在，设N＝64或者128，对作为各频率的发送信号与接收信号的差的差频信号的采样数据进行FFT，获得频谱(相对速度)。之后，关于同一频率的峰以CW波的频率再进行FFT，从而能够求出距离信息。
以下，进行更具体的说明。
为了简化说明，首先，对将三个频率f1、f2、f3的信号进行时间切换来发送的例进行说明。在此，设f1＞f2＞f3，并且f1-f2＝f2-f3＝Δf。并且，设各频率的信号波的发送时间为Δt。图33示出三个频率f1、f2、f3之间的关系。
三角波/CW波生成电路581(图29)经由发送天线Tx发送各自持续时间Δt的频率f1、f2、f3的连续波CW。接收天线Rx接收各连续波CW被一个或多个目标反射的反射波。
混频器584混合发送波与接收波而生成差频信号。A/D转换器587将作为模拟信号的差频信号转换为例如数百个数字数据(采样数据)。
接收强度计算部532利用采样数据进行FFT运算。FFT运算的结果是，关于发送频率f1、f2、f3分别获得接收信号的频谱的信息。
之后，接收强度计算部532从接收信号的频谱的信息分离出峰值。具有规定以上的大小的峰值的频率同与目标之间的相对速度成比例。从接收信号的频谱的信息分离出峰值是指，分离出相对速度不同的一个或多个目标。
接下来，接收强度计算部532关于发送频率f1～f3分别测量相对速度相同或在预先规定的范围内的峰值的频谱信息。
现在，考虑两个目标A与B的相对速度相同且分别存在于不同的距离处的情况。频率f1的发送信号被目标A以及B这两者反射，并作为接收信号获得。来自目标A 以及B的各反射波的差频信号的频率大致相同。因此，接收信号在相当于相对速度的多普勒频率下的功率谱能够作为合成了两个目标A以及B的各功率谱的合成频谱 F1获得。
同样地，关于频率f2以及f3，接收信号在相当于相对速度的多普勒频率下的功率谱能够作为合成了两个目标A以及B的各功率谱的合成频谱F2以及F3获得。
图34示出复平面上的合成频谱F1～F3之间的关系。朝向合成频谱F1～F3分别伸展的两个矢量的方向，右侧的矢量与来自目标A的反射波的功率谱对应。在图34 中与矢量f1A～f3A对应。另一方面，朝向合成频谱F1～F3分别伸展的两个矢量的方向，左侧的矢量与来自目标B的反射波的功率谱对应。在图34中与矢量f1B～f3B 对应。
当发送频率的差分Δf固定时，与频率f1以及f2的各发送信号对应的各接收信号的相位差同到目标为止的距离成比例关系。由此，矢量f1A与f2A的相位差同矢量 f2A与f3A的相位差为相同的值θA，相位差θA与到目标A为止的距离成比例。同样地，矢量f1B与f2B的相位差同矢量f2B与f3B的相位差为相同的值θB，相位差θB与到目标B为止的距离成比例。
利用周知的方法，能够根据合成频谱F1～F3的以及发送频率的差分Δf求出到目标A以及目标B各自为止的距离。该技术例如在美国专利6703967号中公开。将该公报的内容全部引用于本说明书中。
即使在所发送的信号的频率为4以上的情况下，也能够应用相同的处理。
另外，也可以在以N个不同的频率发送连续波CW之前，进行通过双频CW方式求出到各目标为止的距离以及相对速度的处理。而且，也可以在规定的条件下切换成以N个不同的频率发送连续波CW的处理。例如，在利用两个频率各自的差频信号进行FFT运算且各发送频率的功率谱的时间变化为30％以上的情况下，也可以进行处理的切换。来自各目标的反射波的振幅因多信道的影响等而在时间上大幅变化。在存在规定以上的变化的情况下，可以考虑可能存在多个目标。
并且，已知在CW方式中，在雷达系统与目标的相对速度为零的情况下，即在多普勒频率为零的情况下，无法检测目标。但是，若例如通过以下方法模拟地求出多普勒信号，则能够利用其频率检测目标。
(方法1)追加使接收用天线的输出移位固定频率的混频器。通过利用发送信号和频率被移位的接收信号，能够获得模拟多普勒信号。
(方法2)在接收用天线的输出与混频器之间插入可变相位器，对接收信号模拟地附加相位差，该可变相位器使相位在时间上连续发生变化。通过利用发送信号和附加了相位差的接收信号，能够获得模拟多普勒信号。
基于方法2的插入可变相位器来产生模拟多普勒信号的具体结构例以及动作例在日本特开2004-257848号公报中公开。将该公报的内容全部引用于本说明书中。
在需要检测相对速度为零的目标或相对速度非常小的目标的情况下，可以使用产生上述模拟多普勒信号的处理，或者也可以切换成基于FMCW方式的目标检测处理。
接下来，参照图35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，对通过以两个不同的频率fp1以及fp2(fp1＜fp2)发送连续波CW并利用各个反射波的相位信息来分别检测与目标之间的距离的例进行说明。
图35是示出基于本变形例的求出相对速度以及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生成频率稍微偏移的两种不同的连续波CW。设频率为fp1以及fp2。
在步骤S42中，发送天线Tx以及接收天线Rx进行所生成的一连串连续波CW 的收发。另外，步骤S41的处理以及步骤S42的处理分别在三角波/CW波生成电路581以及发送天线Tx/接收天线Rx中并列进行。需注意不是在完成步骤S41之后进行步骤S42。
在步骤S43中，混频器584利用各发送波和各接收波生成两个差分信号。各接收波包含来源于静止物的接收波和来源于目标的接收波。因此，接下来进行确定用作差频信号的频率的处理。另外，步骤S41的处理、步骤S42的处理以及步骤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以及混频器584中并列进行。需注意不是在完成步骤S41之后进行步骤S42，并且也不是在完成步骤 S42之后进行步骤S43。
在步骤S44中，物体检测装置570关于两个差分信号，分别将如下的峰的频率确定为差频信号的频率fb1以及fb2，该峰的频率是作为阈值预先规定的频率以下，并且具有预先规定的振幅值以上的振幅值，而且彼此的频率差为规定值以下。
在步骤S45中，接收强度计算部532根据已确定的两个差频信号的频率中的一个频率检测相对速度。接收强度计算部532例如通过Vr＝fb1·c/2·fp1计算相对速度。另外，也可以利用差频信号的各频率计算相对速度。由此，接收强度计算部532能够验证两者是否一致，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求出两个差频信号1与差频信号2的相位差并求出到目标为止的距离
通过以上处理，能够检测与目标之间的相对速度以及距离。
另外，也可以以3以上的N个不同的频率发送连续波CW，并利用各个反射波的相位信息而检测到相对速度相同且存在于不同位置的多个目标为止的距离。
以上说明的车辆500除了具有雷达系统510之外，也可以还具有其他雷达系统。例如，车辆500也可以还包括在车体的后方或侧方具有检测范围的雷达系统。在包括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，在存在被其他车辆追尾的危险性时，能够进行发出警报等响应。在包括在车体的侧方具有检测范围的雷达系统的情况下，当本车辆进行车道变更等时，该雷达系统能够监视相邻车道，并根据需要进行发出警报等响应。
以上说明的雷达系统510的用途并不限定于车载用途。能够用作各种各样的用途的传感器。例如，能够用作用于监视房屋以外的建筑物的周围的雷达。或者，能够用作用于不依赖光学图像而监视室内的特定地点是否有人或者是否有该人的移动等的传感器。
[处理的补充]
关于与前述阵列天线相关的双频CW或FMCW，对其他实施方式进行说明。如前述，在图29的例中，接收强度计算部532对存储器531中存储的每一个信道Ch1～ ChM的差频信号(图30的下图)进行傅里叶变换。此时的差频信号是复信号。其理由是为了确定作为运算对象的信号的相位。由此，能够准确地确定入射波方向。但是，在该情况下，用于傅里叶变换的运算负荷量增大，电路规模变大。
为了克服该问题，也可以通过如下方法获得频率分析结果：作为差频信号生成标量信号，对分别生成的多个差频信号执行关于沿天线排列的空间轴方向以及沿时间经过的时间轴方向的两次复傅里叶变换。由此，最终能够以较少的运算量进行能够确定反射波的入射方向的波束成形，从而能够获得每一个波束的频率分析结果。作为与本案相关的专利公报，将美国专利第6339395号说明书的公开内容全部引用于本说明书中。
[摄像头等光学传感器和毫米波雷达]
接下来，对上述阵列天线与以往天线的比较以及利用本阵列天线和光学传感器例如摄像头这两者的应用例进行说明。另外，也可以将光学雷达(LIDAR)等用作光学传感器。
毫米波雷达能够直接检测到目标为止的距离及其相对速度。并且，具有即使在包括傍晚在内的夜间或降雨、雾、降雪等恶劣天气时检测性能也不会大幅下降之类的特征。另一方面，与摄像头相比，毫米波雷达不易二维地捕捉目标。而摄像头容易二维地捕捉目标，且比较容易识别其形状。但是，摄像头有时在夜间或恶劣天气时无法拍摄目标，这一点成为大课题。尤其是在水滴附着在采光部分的情况下，或者在视野因雾变窄的情况下，该课题变得明显。即使在作为相同的光学系传感器的光学雷达等中，也同样存在该课题。
近年来，随着车辆的安全行驶要求高涨，开发出了将碰撞等防范于未然的驾驶员辅助系统(Driver Assist System)。驾驶员辅助系统利用摄像头或毫米波雷达等传感器获取车辆行进方向的图像，在识别到被预测为车辆行驶上的障碍的障碍物的情况下，通过自动地操作制动器等而将碰撞等防范于未然。这样的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，正在普及所谓的融合结构的驾驶员辅助系统，该融合结构的驾驶员辅助系统作为传感器除了装设以往的摄像头等光学传感器之外，还装设毫米波雷达，进行发挥两者的优点的识别处理。关于这样的驾驶员辅助系统在后面进行阐述。
另一方面，对毫米波雷达本身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频段的电磁波。其天线的天线功率(antenna power)按照各国的法律等限制在固定以下。例如，在日本限制在0.01W以下。在这样的限制中，对车载用途的毫米波雷达例如要求满足如下等要求性能：其检测距离是200m以上，天线的大小是60mm×60mm以下，水平方向的检测角度是90度以上，距离分辨率是 20cm以下，还能够在10m以内的近距离处进行检测。以往的毫米波雷达将微带线用作波导路，将贴片天线用作天线(以下，将这些统称为“贴片天线”)。但是，利用贴片天线很难实现上述性能。
发明人通过使用应用了本公开的技术的天线装置成功地实现了上述性能。由此，实现了与以往的贴片天线等相比小型、高效、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，实现了以往未有的小型、高效、高性能的融合装置。以下，对此进行详细叙述。
图36是与车辆500中的融合装置有关的图，该融合装置包括具有应用了本公开的技术的天线装置的雷达系统510(以下，还称作毫米波雷达510。)以及车载摄像头系统700。以下，参照该图对各种各样的实施方式进行说明。
[毫米波雷达的车厢内设置]
基于以往的贴片天线的毫米波雷达510’配置在位于车辆的前车头的格栅512的后方内侧。从天线辐射出的电磁波穿过格栅512的间隙而向车辆500的前方辐射。在该情况下，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’辐射出的电磁波也到达远距离、例如 150m以上的目标。然后，毫米波雷达510’能够通过利用天线接收由该目标反射的电磁波来检测目标。但是，在该情况下，由于天线配置在车辆的格栅512的后方内侧，因此在车辆与障碍物发生碰撞的情况下，有时导致雷达破损。并且，由于在雨天等时迸溅泥等，因此污垢附着于天线，有时阻碍电磁波的辐射和接收。
在使用了本公开的实施方式中的天线装置的毫米波雷达510中，能够与以往相同地配置在位于车辆的前车头的格栅512的后方(未图示)。由此，能够百分百活用从天线辐射的电磁波的能量，从而能够检测位于超过以往的远距离、例如250m以上的距离的目标。
而且，基于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厢内。在该情况下，毫米波雷达510配置在车辆的前挡玻璃511的内侧且该前挡玻璃511和后视镜(未图示)的与镜面相反的一侧的面之间的空间。而基于以往的贴片天线的毫米波雷达510’无法放置在车厢内。其理由主要有以下两点。第一个理由是，由于尺寸大，因此无法被容纳在前挡玻璃511与后视镜之间的空间内。第二个理由是，由于辐射到前方的电磁波由前挡玻璃511反射，并通过介电损耗而衰减，因此无法到达所要求的距离。其结果是，在将基于以往的贴片天线的毫米波雷达放置在车厢内的情况下，只能检测至存在于例如前方100m处的目标。而基于本公开的实施方式的毫米波雷达即使发生因前挡玻璃511的反射或衰减，也能够检测位于200m以上距离处的目标。这是与将基于以往的贴片天线的毫米波雷达放置在车厢外的情况等同或其以上的性能。
[基于毫米波雷达和摄像头等的车厢内配置的融合结构]
当前，在大多驾驶员辅助系统(Driver Assist System)中使用的主要传感器使用CCD摄像头等光学摄像装置。而且，考虑外部环境等的恶劣影响，通常在前挡玻璃 511的内侧的车厢内配置摄像头等。此时，为了使雨滴等的影响最小化，在前挡玻璃 511的内侧且雨刷(未图示)工作的区域配置摄像头等。
近年来，从提高车辆的自动制动器等的性能的要求来看，要求在任何外部环境中都可靠地工作的自动制动器等。在该情况下，在只由摄像头等光学设备构成驾驶员辅助系统的传感器的情况下，存在夜间或恶劣天气时无法保证可靠的工作这样的课题。因此，要求一种如下的驾驶员辅助系统：除了使用摄像头等光学传感器之外，还同时使用毫米波雷达来进行协同处理，由此即使在夜间或恶劣天气时也可靠地工作。
如前述，使用本天线装置的毫米波雷达能够实现小型化，而且被辐射的电磁波的效率比以往的贴片天线明显提高，由此能够配置在车厢内。活用该特性，如图36所示，不仅是摄像头等光学传感器(车载摄像头系统700)，使用本天线装置的毫米波雷达510也能够一同配置在车辆500的前挡玻璃511的内侧。由此，产生了以下新的效果。
(1)容易将驾驶员辅助系统(Driver Assist System)安装于车辆500。在以往的基于贴片天线的毫米波雷达510’中，需要在位于前车头的格栅512的后方确保配置雷达的空间。该空间由于包含影响车辆的结构设计的部位，因此在雷达的大小发生了变化的情况下，有时需要重新设计结构。但是，通过将毫米波雷达配置在车厢内，消除了这样的不便。
(2)不受车辆外部的环境、即雨天或夜间等的影响，能够确保可靠性更高的工作。尤其如图37所示，通过将毫米波雷达(车载雷达系统)510和车载摄像头系统 700放置在车厢内的大致相同的位置处，各自的视野、视线一致，后述的“核对处理”即识别各自捕捉的目标信息是否为同一物体的处理变得容易。而在将毫米波雷达510’放置在位于车厢外的前车头的格栅512的后方的情况下，由于其雷达视线L与放置在车厢内时的雷达视线M不同，因此与利用车载摄像头系统700获取的图像之间的偏差变大。
(3)提高了毫米波雷达的可靠性。如前述，以往的基于贴片天线的毫米波雷达510’配置在位于前车头的格栅512的后方，因此容易附着污垢，并且即使因轻微的碰撞事故等也有时破损。根据这些理由，需要经常清洁以及确认功能。并且，如后述，在毫米波雷达的安装位置或方向因事故等的影响而发生偏移的情况下，需要再次进行与摄像头的对准。但是，通过将毫米波雷达配置在车厢内，这些概率变小，消除了这样的不便。
在这样的融合结构的驾驶员辅助系统中，也可以具有摄像头等光学传感器和使用了本天线装置的毫米波雷达510相互固定在一起的一体结构。在该情况下，摄像头等光学传感器的光轴与毫米波雷达的天线的方向需要确保固定的位置关系。关于这一点在后面叙述。并且，在将该一体结构的驾驶员辅助系统固定在车辆500的车厢内的情况下，需要将摄像头的光轴等调整为朝向车辆前方的所希望的方向。关于这一点，有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，并引用这些内容。并且，作为与此相关的以摄像头为中心的技术，有美国专利第 7355524号说明书以及美国专利第7420159号说明书，将这些公开内容全部引用于本说明书中。
并且，关于将摄像头等光学传感器和毫米波雷达配置在车厢内的技术，有美国专利第8604968号说明书、美国专利第8614640号说明书以及美国专利第7978122号说明书等。将这些公开内容全部引用于本说明书中。但是，在申请这些专利的时间点，作为毫米波雷达只知晓包含贴片天线的以往的天线，因而是无法进行充分的距离的观测的状态。例如，考虑能够利用以往的毫米波雷达观测到的距离充其量也只是100m～ 150m。并且，在将毫米波雷达配置在前挡玻璃的内侧的情况下，由于雷达的尺寸大，因此遮挡了驾驶员的视野，产生了阻碍安全驾驶等不便。与此相对，使用本公开的实施方式所涉及的天线装置的毫米波雷达为小型，而且被辐射的电磁波的效率比以往的贴片天线明显提高，因此能够配置在车厢内。由此，能够进行200m以上的远距离的观测，并且还不遮挡驾驶员的视野。
[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，要求利用摄像头等获得的图像和利用毫米波雷达获得的雷达信息与相同的坐标系相关联。这是因为，在位置以及目标的大小相互不同的情况下，阻碍两者的协同处理。
对此，需要用以下三个观点进行调整。
(1)摄像头等的光轴和毫米波雷达的天线的方向处于一定的固定关系。
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，有时具有两个以上的发送天线和两个以上的接收天线，还有刻意使各个天线的方向不同的情况。因而，要求保证摄像头等的光轴与这些天线的朝向之间至少具有一定的已知关系。
在前述的具有摄像头等和毫米波雷达相互固定在一起的一体结构的情况下，摄像头等与毫米波雷达的位置关系是固定的。因而，在该一体结构的情况下，满足这些条件。另一方面，在以往的贴片天线等中，毫米波雷达配置在车辆500的格栅512的后方。在该情况下，它们的位置关系通常根据以下(2)调整。
(2)在安装于车辆时的初始状态(例如，出厂时)下，通过摄像头等获取的图像和毫米波雷达的雷达信息处于一定的固定关系。
摄像头等光学传感器以及毫米波雷达510或510’在车辆500中的安装位置最终通过以下方法确定。即，将作为基准的图或通过雷达观测的目标(以下，分别称作“基准图”、“基准目标”，有时将两者统称为“基准对象物”)准确地配置在车辆500的前方的规定位置800处。通过摄像头等光学传感器或毫米波雷达510观测该基准对象物。对被观测到的基准对象物的观测信息与预先存储的基准对象物的形状信息等进行比较，定量地掌握当前的偏移信息。根据该偏移信息，利用以下至少一种方法调整或修正摄像头等光学传感器以及毫米波雷达510或510’的安装位置。另外，也可以利用带来相同的结果的除此以外的方法。
(i)调整摄像头和毫米波雷达的安装位置，使基准对象物到摄像头与毫米波雷达的中央。在该调整中也可以使用另行设置的工具等。
(ii)求出摄像头和毫米波雷达的方位相对于基准对象物的偏移量，通过摄像头图像的图像处理以及雷达处理来修正各个方位的偏移量。
应该关注的是，在具有摄像头等光学传感器和使用本公开的实施方式所涉及的天线装置的毫米波雷达510相互固定在一起的一体结构的情况下，只要关于摄像头以及雷达中的任一个调整与基准对象物之间的偏移，则关于摄像头以及毫米波雷达中的另一个也可知偏移量，无需关于另一个再次检查与基准对象物之间的偏移。
即，关于车载摄像头系统700，将基准图放置在规定位置750，并对该拍摄图像与表示基准图图像应预先位于摄像头的视野的哪一处的信息进行比较，由此检测偏移量。基于此，通过上述(i)、(ii)中的至少一种方法进行摄像头的调整。接下来，将利用摄像头求出的偏移量换算为毫米波雷达的偏移量。之后，关于雷达信息，通过上述(i)、(ii)中的至少一种方法调整偏移量。
或者，也可以根据毫米波雷达510进行。即，关于毫米波雷达510，将基准目标放置在规定位置800，并对该雷达信息与表示基准目标应预先位于毫米波雷达510的视野的哪一处的信息进行比较，由此检测偏移量。基于此，通过上述(i)、(ii)中的至少一种方法进行毫米波雷达510的调整。接下来，将利用毫米波雷达求出的偏移量换算为摄像头的偏移量。之后，关于利用摄像头获得的图像信息，通过上述(i)、 (ii)中的至少一种方法调整偏移量。
(3)即使在车辆中的初始状态以后，通过摄像头等获取的图像和毫米波雷达的雷达信息也维持一定的关系。
在初始状态下，通过摄像头等获取的图像和毫米波雷达的雷达信息通常是固定的，只要没有车辆事故等，之后很少发生变化。但是，即使在它们发生偏移的情况下，也能够通过以下方法进行调整。
摄像头例如以本车辆的特征部分513、514(特征点)进入其视野内的状态安装。对通过摄像头实际拍摄该特征点的位置与摄像头原本准确地安装时该特征点的位置信息进行比较，并检测其偏移量。根据该检测出的偏移量修正之后拍摄到的图像的位置，由此能够修正摄像头的物理安装位置的偏移。通过该修正，在能够充分发挥车辆中要求的性能的情况下，不需要进行所述(2)的调整。并且，即使在车辆500的启动时或运行中，也定期执行该调整方法，由此即使在重新产生摄像头等的偏移的情况下，也能够修正偏移量，从而能够实现安全的行驶。
但是，通常认为该方法的调整精度比所述(2)中叙述的方法下降。在根据通过摄像头来拍摄基准对象物而得到的图像进行调整时，能够高精度地确定基准对象物的方位，因此容易实现高的调整精度。但是，在本方法中，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难。因此，调整精度也下降。但是，作为摄像头等的安装位置因事故或对车厢内的摄像头等施加较大的外力的情况等而大幅偏移时的修正方法是有效的。
[毫米波雷达和摄像头等所检测出的目标的关联：核对处理]
在融合处理中，需要对一个目标进行由摄像头等获得的图像和由毫米波雷达获得的雷达信息是“同一目标”的识别。例如，考虑在车辆500的前方出现了两个障碍物(第一障碍物和第二障碍物)、例如两辆自行车的情况。该两个障碍物在被拍摄为摄像头图像的同时，还被检测为毫米波雷达的雷达信息。此时，关于第一障碍物，摄像头图像和雷达信息需要被相互关联为同一目标。同样地，关于第二障碍物，其摄像头图像和其雷达信息需要被相互关联为同一目标。假设在弄错而误认为作为第一障碍物的摄像头图像和作为第二障碍物的毫米波雷达的雷达信息是同一目标的情况下，有可能引发大事故。以下，在本说明书中，有时将这样的判断摄像头图像上的目标和雷达图像上的目标是否为同一目标的处理称作“核对处理”。
关于该核对处理，有以下叙述的各种各样的检测装置(或方法)。以下，对这些进行具体说明。另外，以下检测装置设置于车辆，至少包括：毫米波雷达检测部；朝向与毫米波雷达检测部进行检测的方向重合的方向配置的摄像头等图像获取部；以及核对部。在此，毫米波雷达检测部具有本公开中的任一实施方式中的天线装置，至少获取其视野内的雷达信息。图像获取部至少获取其视野内的图像信息。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与图像检测部的检测结果进行核对，判断是否由这两个检测部检测出了同一目标。在此，图像检测部能够选择光学摄像头、光学雷达、红外线雷达、超声波雷达中的任意一个或两个以上来构成。以下检测装置在核对部中的检测处理不同。
第一检测装置中的核对部进行以下两个核对。第一核对包含：对通过毫米波雷达检测部检测出的关注的目标获得其距离信息以及横向位置信息，与此同时对通过图像检测部检测出的一个或两个以上目标中的位于最靠近所关注的目标的位置的目标进行核对，并检测它们的组合。第二核对包含：对通过图像检测部检测出的关注的目标获得其距离信息以及横向位置信息，与此同时对通过毫米波雷达检测部检测出的一个或两个以上的目标中的位于最靠近所关注的目标的位置处的目标进行核对，并检测它们的组合。而且，该核对部判断相对于通过毫米波雷达检测部检测出的这些各目标的组合以及相对于通过图像检测部检测出的这些各目标的组合中是否存在一致的组合。然后，当存在一致的组合的情况下，判断为由两个检测部检测出了同一物体。由此，进行由毫米波雷达检测部和图像检测部分别检测出的目标的核对。
与此相关的技术记载在美国专利第7358889号说明书中。将该公开内容全部引用于本说明书中。在该公报中，例示出具有两个摄像头的所谓的立体摄像头而说明了图像检测部。但是，该技术并不限定于此。即使在图像检测部具有一个摄像头的情况下，也通过对检测出的目标适当地进行图像识别处理等来获得目标的距离信息和横向位置信息即可。同样地，也可以使用激光扫描器等激光传感器作为图像检测部。
第二检测装置中的核对部按每一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。核对部在根据前一次的核对结果判断为由两个检测部检测出了同一目标的情况下，利用其前一次的核对结果进行核对。具体地说，核对部对本次由毫米波雷达检测部检测出的目标以及本次由图像检测部检测出的目标与前一次的核对结果中判断出的由两个检测部检测出的目标进行核对。然后，核对部根据与本次由毫米波雷达检测部检测出的目标之间的核对结果以及与本次由图像检测部检测出的目标之间的核对结果，判断是否由两个检测部检测出了同一目标。如此，该检测装置并不直接核对两个检测部的检测结果，而是利用前一次的核对结果与两个检测结果进行时序性的核对。因此，与只进行瞬间核对的情况相比，检测精度提高，能够进行稳定的核对。尤其是，即使在检测部的精度瞬间下降时，由于利用过去的核对结果，因此也能够进行核对。并且，在该检测装置中，能够通过利用前一次的核对结果简单地进行两个检测部的核对。
并且，该检测装置的核对部在利用前一次的核对结果进行本次核对时，在判断为由两个检测部检测出了同一物体的情况下，将其判断出的物体除外，对本次由毫米波雷达检测部检测出的物体与本次由图像检测部检测出的物体进行核对。然后，该核对部判断是否存在本次由两个检测部检测出的同一物体。如此，检测装置在考虑时序性的核对结果的基础上，通过在其每一瞬间获得的两个检测结果进行瞬间核对。因此，检测装置对在本次检测中检测出的物体也能够可靠地进行核对。
与这些相关的技术记载在美国专利第7417580号说明书中。将该公开内容全部引用于本说明书中。在该公报中，例示出具有两个摄像头的所谓的立体摄像头而说明了图像检测部。但是，该技术并不限定于此。即使在图像检测部具有一个摄像头的情况下，也通过对检测出的目标适当地进行图像识别处理等来获得目标的距离信息和横向位置信息即可。同样地，也可以使用激光扫描器等激光传感器作为图像检测部。
第三检测装置中的两个检测部以及核对部以规定的时间间隔进行目标的检测和它们的核对，并将这些检测结果和核对结果按时序存储于存储器等存储介质中。然后，核对部根据通过图像检测部检测出的目标的图像上的大小变化率和通过毫米波雷达检测部检测出的从本车辆至目标的距离及其变化率(与本车辆之间的相对速度)，判断通过图像检测部检测出的目标和通过毫米波雷达检测部检测出的目标是否为同一物体。
核对部在判断为这些目标是同一物体的情况下，根据通过图像检测部检测出的目标在图像上的位置和通过毫米波雷达检测部检测出的从本车辆至目标的距离和/或其变化率来预测与车辆碰撞的可能性。
与这些相关的技术记载在美国专利第6903677号说明书中。将该公开内容全部引用于本说明书中。
如以上说明，在毫米波雷达和摄像头等图像拍摄装置的融合处理中，对由摄像头等获得的图像和由毫米波雷达获得的雷达信息进行核对。利用上述本公开的实施方式的阵列天线的毫米波雷达能够构成为高性能且小型。因而，关于包含上述核对处理在内的融合处理整体，能够实现高性能化和小型化等。由此，提高目标识别的精度，能够实现车辆的更安全的行驶控制。
[其他融合处理]
在融合处理中，根据由摄像头等获得的图像与由毫米波雷达检测部获得的雷达信息的核对处理来实现各种各样的功能。以下，对实现该代表性的功能的处理装置的例进行说明。
以下处理装置设置于车辆，至少包括：在规定方向上发送和接收电磁波的毫米波雷达检测部；具有与该毫米波雷达检测部的视野重合的视野的单眼摄像头等图像获取部；以及从该毫米波雷达检测部和图像获取部获得信息而进行目标的检测等的处理部。毫米波雷达检测部获取该视野内的雷达信息。图像获取部获取该视野内的图像信息。图像获取部能够选择光学摄像头、光学雷达、红外线雷达、超声波雷达中的任意一个或两个以上来使用。处理部能够通过与毫米波雷达检测部以及图像获取部连接的处理电路实现。以下处理装置在该处理部中的处理内容不同。
第一处理装置的处理部从由图像获取部拍摄的图像中提取被识别为与通过毫米波雷达检测部检测出的目标相同的目标。即，进行基于前述的检测装置的核对处理。然后，获取所提取出的目标的图像的右侧边缘以及左侧边缘的信息，并关于两个边缘导出轨迹近似线，该轨迹近似线是近似于所获取的右侧边缘以及左侧边缘的轨迹的直线或规定的曲线。将存在于该轨迹近似线上的边缘的数量较多的一方选择为目标的真实边缘。然后，根据被选择为真实边缘的边缘的位置而导出目标的横向位置。由此，能够更加提高目标的横向位置的检测精度。
与这些相关的技术记载在美国专利第8610620号说明书中。将该文献的公开内容全部引用于本说明书中。
第二处理装置的处理部在确定有无目标时，根据图像信息来改变雷达信息中的用于确定有无目标的判断基准值。由此，例如在能够通过摄像头等确认成为车辆行驶的障碍物的目标图像的情况下，或者在估计为存在目标的情况下等，能够通过最佳地改变通过毫米波雷达检测部检测目标的判断基准而获得更加准确的目标信息。即，在存在障碍物的可能性高的情况下，能够通过改变判断基准而使该处理装置可靠地工作。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进行不必要的工作。由此，能够使系统适当地工作。
而且，在该情况下，处理部还能够根据雷达信息设定图像信息的检测区域，并根据该区域内的图像信息而估计障碍物的存在。由此，能够实现检测处理的效率化。
与这些相关的技术记载在美国专利第7570198号说明书中。将该文献的公开内容全部引用于本说明书中。
第三处理装置的处理部进行复合显示，该复合显示将基于通过多个不同的图像拍摄装置以及毫米波雷达检测部获得的图像以及雷达信息的图像信号显示于至少一台显示装置。在该显示处理中，能够使水平以及垂直同步信号在多个图像拍摄装置以及毫米波雷达检测部中相互同步，在一个水平扫描期间内或一个垂直扫描期间内将来自这些装置的图像信号选择性地切换为所希望的图像信号。由此，能够根据水平以及垂直同步信号而并列显示选择出的多个图像信号的图像，并且从显示装置输出控制信号，该控制信号设定所希望的图像拍摄装置以及毫米波雷达检测部中的控制动作。
在各个图像等显示于多台不同的显示装置的情况下，很难进行各个图像之间的比较。并且，在显示装置与第三处理装置主体分体地配置的情况下，对装置的操作性差。第三处理装置克服这样的缺点。
与这些相关的技术记载在美国专利第6628299号说明书以及美国专利第7161561号说明书中。将这些公开内容全部引用于本说明书中。
第四处理装置的处理部将位于车辆的前方的目标指示给图像获取部以及毫米波雷达检测部，获取包含该目标的图像以及雷达信息。处理部确定该图像信息中的包含该目标的区域。处理部进一步提取该区域中的雷达信息，检测从车辆至目标的距离以及车辆与目标的相对速度。处理部根据这些信息判断该目标与车辆碰撞的可能性。由此，迅速地判断与目标碰撞的可能性。
与这些相关的技术记载在美国专利第8068134号说明书中。将这些公开内容全部引用于本说明书中。
第五处理装置的处理部利用雷达信息或者通过基于雷达信息和图像信息的融合处理来识别车辆前方的一个或两个以上的目标。该目标包含其他车辆或行人等移动体、道路上的用白线表示的行驶车道、路肩以及位于路肩的静止物(包含排水沟以及障碍物等)、信号装置、人行横道等。处理部能够包含GPS(Global Positioning System) 天线。也可以通过GPS天线检测本车辆的位置，并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)，从而确认地图上的当前位置。能够对该地图上的当前位置与通过雷达信息等识别出的一个或两个以上的目标进行比较来识别行驶环境。基于这些，处理部也可以提取估计为阻碍车辆行驶的目标，找出更安全的行驶信息，根据需要显示于显示装置并通知驾驶员。
与这些相关的技术记载在美国专利第6191704号说明书中。将该公开内容全部引用于本说明书中。
第五处理装置也可以还具有与车辆外部的地图信息数据库装置通信的数据通信装置(具有通信电路)。数据通信装置例如以每周一次或每月一次左右的周期访问地图信息数据库装置，并下载最新的地图信息。由此，能够利用最新的地图信息进行上述处理。
第五处理装置也可以还对上述车辆行驶时获取的最新的地图信息与和通过雷达信息等识别出的一个或两个以上的目标相关的识别信息进行比较，并提取地图信息中没有的目标信息(以下，称作“地图更新信息”)。然后，也可以经由数据通信装置将该地图更新信息发送给地图信息数据库装置。地图信息数据库装置也可以将该地图更新信息与数据库中的地图信息建立关联来存储，需要时更新当前的地图信息本身。更新时，也可以通过比较从多个车辆获得的地图更新信息来验证更新的可靠性。
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，虽然能够通过一般的地图信息掌握道路的概况，但是不包含例如路肩部分的宽度或位于路肩的排水沟的宽度、重新形成的凹凸或建筑物的形状等信息。并且，也不包含车道和人行道的高度或与人行道相连的斜坡的状况等信息。地图信息数据库装置能够根据另行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”)与地图信息建立关联来存储。这些地图更新详细信息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，由此除了用于车辆的安全行驶的用途之外，还能够用于其他用途。在此，“包含本车辆的车辆”例如可以是汽车，也可以是摩托车、自行车或今后重新出台的自动行驶车辆，例如电动轮椅等。地图更新详细信息在这些车辆行驶时利用。
(基于神经网络的识别)
第一至第五处理装置也可以还包括高度识别装置。高度识别装置也可以设置于车辆的外部。在该情况下，车辆能够包括与高度识别装置通信的高速数据通信装置。高度识别装置也可以由包含所谓的深度学习(deep learning)等在内的神经网络构成。该神经网络有时例如包含卷积神经网络(Convolutional Neural Network，以下称作“CNN”)。CNN是通过图像识别来获得成果的神经网络，其特征点之一是，具有一个或多个被称作卷积层(Convolutional Layer)和池化层(Pooling Layer)的两个层的组。
作为被输入至处理装置的卷积层中的信息，至少能有以下三种的任一种。
(1)根据由毫米波雷达检测部获取的雷达信息获得的信息
(2)根据雷达信息并根据由图像获取部获取的特定图像信息获得的信息
(3)根据雷达信息和由图像获取部获取的图像信息获得的融合信息，或者根据该融合信息获得的信息
根据这些信息中的任一信息或组合它们的信息进行与卷积层对应的积和运算。其结果被输入至下一级池化层，并根据预先设定的规则进行数据的选择。作为该规则，例如在选择像素值的最大值的最大池化(max pooling)中，按照卷积层的每一个分割区域选择其中的最大值，该最大值作为池化层中的对应位置的值。
由CNN构成的高度识别装置有时具有将这样的卷积层与池化层串联一组或多组的结构。由此，能够准确地识别雷达信息以及图像信息中所包含的车辆周围的目标。
与这些相关的技术记载在美国专利第8861842号说明书、美国专利第9286524 号说明书以及美国专利申请公开第2016/0140424号说明书中。将这些公开内容全部引用于本说明书中。
第六处理装置的处理部进行与车辆的车头灯控制相关的处理。在使车辆夜间行驶时，驾驶员确认在本车辆的前方是否存在其他车辆或行人，操作本车辆的车头灯的波束。这是为了防止其他车辆的驾驶员或行人被本车辆的车头灯迷惑。该第六处理装置利用雷达信息或雷达信息与基于摄像头等的图像的组合而自动控制本车辆的车头灯。
处理部利用雷达信息或者通过基于雷达信息和图像信息的融合处理来检测相当于车辆前方的车辆或行人的目标。在该情况下，车辆前方的车辆包含前方的先行车辆、对向车道的车辆、摩托车等。处理部在检测到这些目标的情况下，发出降低车头灯的波束的指令。接收该指令的车辆内部的控制部(控制电路)操作车头灯，降低其波束。
与这些相关的技术记载在美国专利第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号说明书以及美国专利第8636393号说明书中。将这些公开内容全部引用于本说明书中。
在以上说明的基于毫米波雷达检测部的处理以及毫米波雷达检测部和摄像头等图像拍摄装置的融合处理中，由于能够高性能且小型地构成毫米波雷达，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，提高识别目标的精度，能够实现车辆的更安全的驾驶控制。
＜应用例2：各种监视系统(自然物体、建筑物、道路、监护、安全)＞
包括基于本公开的实施方式的阵列天线的毫米波雷达(雷达系统)在自然物体、气象、建筑物、安全、看护等中的监视领域中也能够广泛活用。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设置在固定的位置处，始终对监视对象进行监视。此时，毫米波雷达被设定为将监视对象中的检测分辨率调整为最佳值。
包括基于本公开的实施方式的阵列天线的毫米波雷达能够通过超过例如100GHz的高频电磁波进行检测。并且，关于在雷达识别中使用的方式、例如FMCW方式等中的调制频带，该毫米波雷达当前实现了超过4GHz的宽带。即，与前述的超宽带无线技术(UWB：UltraWide Band)对应。该调制频带与距离分辨率有关。即，以往的贴片天线中的调制频带达到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，其距离分辨率是3.75cm。这表示能够实现以往的光学雷达的距离分辨率也比得上的性能。另一方面，如前述，光学雷达等光学式传感器在夜间或恶劣天气时无法检测目标。与此相对，在毫米波雷达中，无论昼夜以及气候如何，都能够始终检测。由此，能够将与本阵列天线相关的毫米波雷达用于在利用以往的贴片天线的毫米波雷达中无法适用的多种用途中。
图38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至少包括传感器部1010和主体部1100。传感器部1010至少包括：对准监视对象1015的天线1011；根据所收发的电磁波检测目标的毫米波雷达检测部 1012；以及发送检测出的雷达信息的通信部(通信电路)1013。主体部1100至少包括：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；以及存储过去的雷达信息以及规定的处理所需的其他信息等的数据存储部(记录介质)1102。在传感器部1010与主体部1100之间存在通信线路1300，经由该通信线路1300在传感器部1010与主体部1100之间进行信息以及指令的发送以及接收。在此，所谓通信线路，例如能够包含互联网等通用的通信网络、移动通信网络、专用的通信线路等中的任一种。另外，本监视系统1500也可以是不借助通信线路直接连接传感器部1010与主体部1100的结构。在传感器部1010 除了设置毫米波雷达之外，还能够并列设置摄像头等光学传感器。由此，通过雷达信息和基于摄像头等的图像信息的融合处理进行目标的识别，由此能够更高度地检测监视对象1015等。
以下，对实现这些应用事例的监视系统的例进行具体说明。
[自然物体监视系统]
第一监视系统是将自然物体作为监视对象的系统(以下，称作“自然物体监视系统”)。参照图38，对该自然物体监视系统进行说明。该自然物体监视系统1500中的监视对象1015例如能够是河川、海面、山丘、火山、地表等。例如，在河川为监视对象1015的情况下，固定在固定位置的传感器部1010始终对河川1015的水面进行监视。该水面信息始终被发送至主体部1100中的处理部1101。而且，在水面成为规定以上的高度的情况下，处理部1101经由通信线路1300向与本监视系统分体地设置的例如气象观测监视系统等其他系统1200通知其状况。或者，处理部1101将用于自动封闭设置于河川1015的闸门等(未图示)的指示信息发送给管理闸门的系统(未图示)。
该自然物体监视系统1500能够利用一个主体部1100监视多个传感器部1010、1020等。在该多个传感器部分散配置在固定地区的情况下，能够同时掌握该地区的河川的水位状况。由此，还能够评价该地区的降雨如何影响河川的水位以及是否有引发洪水等灾害的可能性。与此相关的信息能够经由通信线路1300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能够将被通知的信息活用在更广范围的气象观测或灾害预测。
该自然物体监视系统1500同样也能够适用于河川以外的其他自然物体。例如，在监视海啸或风暴潮的监视系统中，其监视对象是海面水位。并且，还能够对应海面水位的上升而自动开闭防潮堤的闸门。或者，在监视因降雨或地震等引起的山崩的监视系统中，其监视对象为山丘部的地表等。
[交通道路监视系统]
第二监视系统是监视交通道路的系统(以下，称作“交通道路监视系统”)。该交通道路监视系统中的监视对象例如能够是铁道道口、特定的线路、机场的跑道、道路的交叉点、特定的道路或停车场等。
例如，在监视对象为铁道道口的情况下，传感器部1010配置在能够监视道口内部的位置处。在该情况下，传感器部1010除了设置有毫米波雷达之外，也可以并列设置摄像头等光学传感器。在该情况下，通过雷达信息和图像信息的融合处理，能够以更多角度检测监视对象中的目标。由传感器部1010获得的目标信息经由通信线路 1300被发送至主体部1100。主体部1100进行更高度的识别处理、控制中所需的其他信息(例如，电车的驾驶信息等)的收集以及基于这些信息的必要的控制指示等。在此，必要的控制指示是指，例如在封闭道口时确认到道口内部有人或车辆等的情况下使电车停止等的指示。
并且，例如在将监视对象设为机场的跑道的情况下，多个传感器部1010、1020 等以能够在跑道上实现规定的分辨率的方式沿着跑道配置，该分辨率是能够检测例如跑道上的5平方厘米以上的异物的分辨率。监视系统1500无论是昼夜以及气候如何，都始终监视跑道上方。该功能是只有使用可对应UWB的本公开的实施方式中的毫米波雷达时才能够实现的功能。并且，由于本毫米波雷达能够实现小型、高分辨率以及低成本，因此即使在无死角地覆盖跑道整个面的情况下,也能够实际地对应。在该情况下，主体部1100统一管理多个传感器部1010、1020等。主体部1100在确认到跑道上有异物的情况下，向机场管制系统(未图示)发送与异物的位置和大小相关的信息。接收该信息的机场管制系统暂时禁止在该跑道上起降。在此期间，主体部1100 例如对在另行设置的跑道上自动清扫的车辆等发送与异物的位置和大小相关的信息。接收该信息的清扫车辆自行移动至异物所在的位置，自动去除该异物。清扫车辆若完成异物的去除，则向主体部1100发送完成去除的信息。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”并确认安全之后，向机场管制系统传递该确认内容。接收到该确认内容的机场管制系统解除该跑道的起降禁止。
而且，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空着。与此相关的技术在美国专利第6943726号说明书中记载。将该公开内容全部引用于本说明书中。
[安全监视系统]
第三监视系统是监视非法入侵者侵入私人用地内或房屋内的系统(以下，称作“安全监视系统”)。由该安全监视系统监视的对象例如是私人用地内或房屋内等特定区域。
例如，在将监视对象设为私人用地内的情况下，传感器部1010配置在能够对此进行监视的一处或两处以上的位置。在该情况下，作为传感器部1010，除了设置有毫米波雷达之外，也可以并列设置摄像头等光学传感器。在该情况下，通过雷达信息和图像信息的融合处理，能够以更多角度检测监视对象中的目标。由传感器部1010 获得的目标信息经由通信线路1300被发送至主体部1100。在主体部1100中，进行更高度的识别处理、控制中所需的其他信息(例如，为了准确地识别侵入对象是人还是狗或鸟等动物而所需的参照数据等)的收集以及基于这些信息的必要的控制指示等。在此，所谓必要的控制指示，例如包含鸣笛设置在用地内的警报或者打开照明等指示之外，还包含通过便携通信线路等直接通知用地的管理人员等指示。主体部1100 中的处理部1101也可以使采用深度学习等方法的内置的高度识别装置进行检测出的目标的识别。或者，该高度识别装置也可以配置在外部。在该情况下，高度识别装置能够通过通信线路1300连接。
与此相关的技术在美国专利第7425983号说明书中记载。将该公开内容全部引用于本说明书中。
作为这种安全监视系统的其他实施方式，在设置于机场的登机口、车站的检票口、建筑物的入口等的人监视系统中也能够应用。由该人监视系统监视的对象例如是机场的登机口、车站的检票口、建筑物的入口等。
例如，监视对象是机场的登机口的情况下，传感器部1010例如能够设置在登机口的行李检查装置。在该情况下，该检查方法有如下两种方法。一种方法是，通过毫米波雷达接收自身发送出去的电磁波被作为监视对象的乘客反射回来的电磁波来检查乘客的行李等。另一种方法是，通过利用天线接收从作为乘客自身的人体辐射的微弱的毫米波来检查乘客隐藏的异物。在后者的方法中，优选毫米波雷达具有对所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，也可以通过机械式扫描动作实现。另外，关于主体部1100的处理，还能够利用与前述的例相同的通信处理以及识别处理。
[建筑物检查系统(非破坏检查)]
第四监视系统是对道路或铁道的高架桥或建筑物等的混凝土的内部或者道路或地面的内部等进行监视或检查的系统(以下，称作“建筑物检查系统”)。由该建筑物检查系统监视的对象例如是高架桥或建筑物等的混凝土的内部或者道路或地面的内部等。
例如，在监视对象是混凝土建筑物的内部的情况下，传感器部1010具有能够使天线1011沿着混凝土建筑物的表面扫描的结构。在此，“扫描”可以手动实现，也可以通过另行设置扫描用固定轨道并利用马达等的驱动力使天线在该轨道上移动来实现。并且，在监视对象是道路或地面的情况下，也可以通过在车辆等的下方设置天线 1011并使车辆以恒速行驶来实现“扫描”。在传感器部1010中使用的电磁波可以使用超过例如100GHz的所谓的太赫兹区域的毫米波。如前述，根据本公开的实施方式中的阵列天线，即使在超过例如100GHz的电磁波中，也能够构成损耗比以往的贴片天线等更少的天线。更高频的电磁波能够更加深入地渗透到混凝土等检查对象物中，从而能够实现更准确的非破坏检查。另外，关于主体部1100的处理，还能够利用与前述的其他监视系统等相同的通信处理和识别处理。
与此相关的技术在美国专利第6661367号说明书中记载。将该公开内容全部引用于本说明书中。
[人监视系统]
第五监视系统是对看护对象进行监护的系统(以下，称作“人监护系统”)。由该人监护系统监视的对象例如是看护人员或医院的患者等。
例如，在将监视对象设为看护设施的室内的看护人员的情况下，传感器部1010 配置在该室内的可监视整个室内的一处或两处以上的位置。在该情况下，在传感器部 1010除了设置有毫米波雷达之外，也可以并列设置摄像头等光学传感器。在该情况下，通过雷达信息和图像信息的融合处理，能够以更多角度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，从保护个人隐私的观点来看，有时不适合通过摄像头等进行监视。考虑这一点，需要选择传感器。另外，在通过毫米波雷达检测目标时，并非利用图像，而是能够利用可以说是该图像的影子的信号获取作为监视对象的人。因而，从保护个人隐私的观点来看，毫米波雷达可以说是优选的传感器。
由传感器部1010获得的看护人员的信息经由通信线路1300被发送至主体部1100。传感器部1010进行更高度的识别处理、控制中所需的其他信息(例如，为了准确地识别看护人员的目标信息而所需的参照数据等)的收集以及基于这些信息的必要的控制指示等。在此，所谓必要的控制指示，例如包含根据检测结果直接通知管理人员等的指示。并且，主体部1100的处理部1101也可以使采用深度学习等方法的内置的高度识别装置识别所检测到的目标。该高度识别装置也可以配置在外部。在该情况下，高度识别装置能够通过通信线路1300连接。
在毫米波雷达中将人设为监视对象的情况下，能够追加至少以下两个功能。
第一功能是心率、呼吸次数的监视功能。在毫米波雷达中，电磁波能够穿透衣服而检测人体皮肤表面的位置以及心跳。处理部1101首先检测作为监视对象的人及其外形。接下来，例如在检测心率的情况下，确定容易检测心跳的体表面的位置，并使该位置的心跳时序化来进行检测。由此，能够检测例如每分钟的心率。在检测呼吸次数的情况下也相同。通过利用该功能，能够始终确认看护人员的健康状态，从而能够更高质量地对看护人员进行监护。
第二功能是跌倒检测功能。老人等看护人员有时因腰腿虚弱而跌倒。当人跌倒时，人体的特定部位、例如头部等的速度或加速度为固定以上。在毫米波雷达中将人设为监视对象的情况下，能够始终检测对象目标的相对速度或加速度。因而，通过例如将头部确定为监视对象并时序性地检测其相对速度或加速度，在检测到固定值以上的速度的情况下，能够识别为跌倒。在识别到跌倒的情况下，处理部1101例如能够下发与看护支援对应的可靠的指示等。
另外，在以上说明的监视系统等中，传感器部1010固定在固定的位置。但是，还能够将传感器部1010设置在例如机器人、车辆、无人机等飞行体等移动体。在此，车辆等不仅例如包含汽车，而且还包含电动轮椅等小型移动体。在该情况下，该移动体也可以为了始终确认自己的当前位置而内置GPS单元。此外，该移动体也可以具有利用地图信息以及关于前述的第五处理装置说明的地图更新信息进一步提高自身当前位置的准确性的功能。
而且，在类似于以上说明的第一至第三检测装置、第一至第六处理装置、第一至第五监视系统等的装置或系统中，通过利用与这些相同的结构，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＞
[通信系统的第一例]
本公开中的波导装置以及天线装置(阵列天线)能够用于构成通信系统(telecommunication system)的发射机(transmitter)和/或接收机(receiver)。本公开中的波导装置以及天线装置由于使用层叠的导电部件构成，因此与使用中空波导管的情况相比，能够将发射机和/或接收机的尺寸抑制得较小。并且，由于不需要电介质，因此与使用微带线路的情况相比，能够将电磁波的介电损耗抑制得较小。由此，能够构筑包括小型且高效的发射机和/或接收机的通信系统。
这种通信系统能够是直接对模拟信号进行调制来收发的模拟式通信系统。但是，只要是数字式通信系统，则能够构筑更灵活且性能较高的通信系统。
以下，参照图39对使用本公开的实施方式中的波导装置以及天线装置的数字式通信系统800A进行说明。
图39是示出数字式通信系统800A的结构的框图。通信系统800A包括发射机 810A和接收机820A。发射机810A包括模拟/数字(A/D)转换器812、编码器813、调制器814以及发送天线815。接收机820A包括接收天线825、解调器824、解码器 823以及数字/模拟(D/A)转换器822。发送天线815以及接收天线825中的至少一方能够通过本公开的实施方式中的阵列天线实现。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以及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以及D/A转换器822等的电路称作接收电路。还有时将发送电路和接收电路统称为通信电路。
发射机810A通过模拟/数字(A/D)转换器812将从信号源811接收的模拟信号转换为数字信号。接下来，通过编码器813对数字信号进行编码。在此，编码是指操作应发送的数字信号并转换为适于通信的方式。这样的编码的例有CDM (Code-Division Multiplexing：码分多路复用)等。并且，用于进行TDM(Time-Division Multiplexing：时分多路复用)或FDM(Frequency Division Multiplexing：频分多路复用)或OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing：正交频分复用)的转换也是该编码的一个例。编码后的信号由调制器814转换为高频信号，并从发送天线 815发送。
另外，在通信领域中，有时将表示重叠于载波的信号的波称作“信号波”，但是本说明书中的“信号波”这一术语并不以这样的含义使用。本说明书中的“信号波”泛指在波导路中传播的电磁波以及利用天线元件收发的电磁波。
接收机820A通过解调器824使由接收天线825接收的高频信号恢复成低频信号，并通过解码器823恢复成数字信号。被解码之后的数字信号通过数字/模拟(D/A)转换器822恢复成模拟信号，被送至数据接收机(数据接收装置)821。通过以上处理，完成一系列发送和接收的进程。
在进行通信的主体是计算机之类的数字设备的情况下，在上述处理中不需要进行发送信号的模拟/数字转换以及接收信号的数字/模拟转换。因而，能够省略图39中的模拟/数字转换器812以及数字/模拟转换器822。这样的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，为了确保信号强度或扩大通信容量而使用各种各样的方法。这样的方法大多在使用毫米波段或太赫兹频段的电波的通信系统中也有效。
毫米波段或太赫兹频段中的电波与更低频率的电波相比，直进性高，绕到障碍物的背面侧的衍射小。因此，接收机无法直接接收从发射机发送来的电波的情况也不少。即使在这样的状况下，虽然大多能够接收反射波，但是大多情况下反射波的电波信号的质量比直接波差，因此更加难以稳定地接收。并且，还存在多个反射波经过不同的路径入射的情况。在该情况下，不同路径长度的接收波的相位互不相同，引起多径衰落(Multi-PathFading)。
作为用于改善这样的状况的技术，能够利用被称作天线分集(AntennaDiversity) 的技术。在该技术中，发射机以及接收机中的至少一方包括多个天线。若这些多个天线之间的距离在波长程度以上不同，则接收波的状态就会不同。因此，选择使用能够进行质量最好的收发的天线。由此，能够提高通信的可靠性。并且，也可以合成从多个天线获得的信号来改善信号的质量。
在图39所示的通信系统800A中，例如接收机820A也可以包括多个接收天线 825。在该情况下，在多个接收天线825与解调器824之间存在切换器。接收机820A 通过切换器将从多个接收天线825中获得质量最好的信号的天线与解调器824连接起来。另外，在该例中，也可以使发射机810A包括多个发送天线815。
[通信系统的第二例]
图40是示出包含能够改变电波的辐射图案的发射机810B的通信系统800B的例的框图。在该应用例中，接收机与图39所示的接收机820A相同。因此，在图40中不图示接收机。发射机810B除了具有发射机810A的结构之外，还具有包含多个天线元件8151的天线阵列815b。天线阵列815b能够是本公开的实施方式中的阵列天线。发射机810B在多个天线元件8151与调制器814之间还具有彼此连接的多个相移器(PS)816。在该发射机810B中，调制器814的输出被送至多个相移器816，在该相移器816中被赋予相位差，且被向多个天线元件8151导出。在等间隔配置有多个天线元件8151的情况下，且在向各天线元件8151中的相邻的天线元件供给相位以固定量不同的高频信号的情况下，天线阵列815b的主波瓣817与该相位差相应地朝向从正面倾斜的方位。该方法有时被称作波束成形(Beam Forming)。
能够使各相移器816所赋予的相位差各不相同而改变主波瓣817的方位。该方法有时被称作波束转向(Beam Steering)。能够通过找出收发状态最好的相位差来提高通信的可靠性。另外，在此说明了相移器816所赋予的相位差在相邻的天线元件8151 之间固定的例，但是并不限定于这样的例。并且，也可以以向不仅直接波到达接收机而且反射波到达接收机的方位辐射电波的方式赋予相位差。
在发射机810B中，还能够利用被称作零转向(Null Steering)的方法。这是指通过调节相位差形成不向特定的方向辐射电波的状态的方法。通过进行零转向，能够抑制被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虽然能够利用非常宽的频带，但还是优选尽可能高效地利用频带。由于只要利用零转向，就能够利用同一频带进行多个收发，因此能够提高频带的利用效率。使用波束成形、波束转向以及零转向等技术提高频带的利用效率的方法有时还被称作SDMA(SpatialDivision Multiple Access：空分多址)。
[通信系统的第三例]
为了增加特定频带的通信容量，还能够适用被称作MIMO(Multiple-Input andMultiple-Output：多输入多输出)的方法。在MIMO中，使用多个发送天线以及多个接收天线。从多个发送天线分别辐射电波。在某一例中，能够使各不相同的信号与被辐射的电波重叠。多个接收天线的每一个接收天线均接收被发送来的多个电波。但是，由于不同的接收天线接收经过不同的路径到达的电波，因此所接收的电波的相位产生差异。通过利用该差异，能够在接收机侧分离出多个电波中所包含的多个信号。
本公开所涉及的波导装置以及天线装置还能够在利用MIMO的通信系统中使用。以下，对这样的通信系统的例进行说明。
图41是示出装配有MIMO功能的通信系统800C的例的框图。在该通信系统800C 中，发射机830包括编码器832、TX-MIMO处理器833以及两个发送天线8351、8352。接收机840包括两个接收天线8451、8452、RX-MIMO处理器843以及解码器842。另外，发送天线以及接收天线的个数也可以分别大于两个。在此，为了简单说明，举出各天线为两个的例。一般来讲，MIMO通信系统的通信容量与发送天线和接收天线中的较少的一方的个数成比例地增大。
从数据信号源831接收到信号的发射机830为了发送信号而通过编码器832进行编码。编码后的信号由TX-MIMO处理器833分配至两个发送天线8351、8352。
在MIMO方式的某一例中的处理方法中，TX-MIMO处理器833将编码后的信号的列分割为与发送天线8352的数量相同的数量的两列，并且并列发送至发送天线 8351、8352。发送天线8351、8352分别辐射包含被分割的多个信号列的信息的电波。在发送天线为N个的情况下，信号列被分割为N个。被辐射的电波同时由两个接收天线8451、8452这两者接收。即，分别由接收天线8451、8452接收的电波中混杂有发送时分割的两个信号。通过RX-MIMO处理器843进行该混杂的信号的分离。
若例如关注电波的相位差，则能够分离混合的两个信号。接收天线8451、8452 接收了从发送天线8351到达的电波时的两个电波的相位差与接收天线8451、8452 接收从发送天线8352到达的电波时的两个电波的相位差是不同的。即，接收天线之间的相位差根据收发的路径而不同。并且，只要发送天线与接收天线的空间配置关系不变，则它们之间的相位差就不会变。因此，通过将由两个接收天线接收的接收信号错开由收发路径规定的相位差来建立关联，能够提取经过该收发路径接收的信号。 RX-MIMO处理器843例如通过该方法从接收信号中分离出两个信号列，恢复分割之前的信号列。由于恢复后的信号列尚处于编码后的状态，因此被送至解码器842，并在该解码器842中复原成原来的信号。复原后的信号被送至数据接收机841。
虽然该例中的MIMO通信系统800C收发数字信号，但是也能够实现收发模拟信号的MIMO通信系统。在该情况下，在图41的结构中追加了参照图39说明的模拟/ 数字转换器和数字/模拟转换器。另外，用于区分来自不同的发送天线的信号的信息并不限于相位差的信息。一般来讲，若发送天线和接收天线的组合不同，则被接收的电波除了相位不同以外，散射或衰落等的状况也有可能不同。这些统称为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收发路径。
另外，多个发送天线辐射包含各自独立的信号的发送波并不是必要条件。只要能够在接收天线侧进行分离，则也可以是各发送天线辐射包含多个信号的电波的结构。并且，还能够如下构成：在发送天线侧进行波束成形，作为来自各发送天线的电波的合成波，在接收天线侧形成包含单一信号的发送波。该情况也成为各发送天线辐射包含多个信号的电波的结构。
在该第三例中也与第一以及第二例相同，能够将CDM、FDM、TDM、OFDM等各种各样的方法用作信号的编码方法。
在通信系统中，装设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)的电路板能够层叠配置在本公开的实施方式中的波导装置以及天线装置。由于本公开的实施方式中的波导装置以及天线装置具有将板形状的导电部件层叠而成的结构，因此容易设成将电路板叠加在这些导电部件上的配置。通过设成这样的配置，能够实现容积比使用中空波导管等的情况小的发射机以及接收机。
在以上说明的通信系统的第一至第三例中，发射机或接收机的构成要素、即模拟/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39、图40以及图41中作为独立的一个要素表示，但是并非必须独立。例如，也可以用一个集成电路实现这些所有要素。或者，也可以将一部分要素集中起来用一个集成电路实现。无论是哪一种情况，只要实现本公开中说明的功能，则都可以说是实施了本实用新型。
如以上，本公开包含以下项目中记载的波导装置、天线装置、雷达系统以及无线通信系统。
[项目1]
一种波导装置，其包括：
电路板，其具有微带线；
微波集成电路，其配置于所述电路板上，并与所述微带线的一端连接；
第一华夫板脊形波导路；
第二华夫板脊形波导路；
第一中空波导管，其在一端与所述微带线的另一端连接，在另一端与所述第一华夫板脊形波导路的第一部位连接；以及
第二中空波导管，其在一端与所述第一华夫板脊形波导路的第二部位连接，在另一端与所述第二华夫板脊形波导路的第一部位连接，
所述微带线的所述另一端和所述第一中空波导管的所述一端构成第一传输模式转换部，
所述第一中空波导管的所述另一端和所述第一华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第二传输模式转换部，
所述第一华夫板脊形波导路的所述第二部位和所述第二中空波导管的所述一端构成第三传输模式转换部，
所述第二中空波导管的所述另一端和所述第二华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第四传输模式转换部。
[项目2]
根据项目1所述的波导装置，其中，
所述第一华夫板脊形波导路包含脊状的第一波导部件，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在与所述第一中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
[项目3]
根据项目2所述的波导装置，其中，
所述第二中空波导管比所述第一中空波导管短。
[项目4]
根据项目1至3中任意一项所述的波导装置，其中，
所述微带线的所述另一端位于所述电路板的表面。
[项目5]
根据项目1至3中任意一项所述的波导装置，其中，
所述电路板包含层叠的多个板，
所述微带线的所述另一端位于所述多个板中的任意两个板之间。
[项目6]
根据项目1至5中任意一项所述的波导装置，其中，
在所述第二传输模式转换部中，
所述第一中空波导管具有包含一对长边的矩形状的截面，
所述第一华夫板脊形波导路的端部与扼流部在中间隔着所述第一中空波导管的开口而配置，
所述第一华夫板脊形波导路的所述端部位于所述开口的一个长边的中心部分，
所述扼流部位于所述开口的另一长边的中心部分，
所述第一中空波导管的开口以及所述扼流部被导电性的多个杆包围。
[项目7]
一种天线装置，其包括：
电路板，其具有微带线；
微波集成电路，其配置于所述电路板上，并与所述微带线的一端连接；
至少一个辐射元件；
华夫板脊形波导路；以及
中空波导管，其在一端与所述微带线的另一端连接，在另一端与所述华夫板脊形波导路的第一部位连接，
所述微带线的所述另一端和所述中空波导管的所述一端构成第一传输模式转换部，
所述中空波导管的所述另一端和所述华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第二传输模式转换部，
所述至少一个辐射元件在所述第一部位以外的部位与所述华夫板脊形波导路耦合。
[项目8]
根据项目7所述的天线装置，其中，
所述微带线的所述另一端位于所述电路板的表面。
[项目9]
根据项目7所述的天线装置，其中，
所述电路板包含层叠的多个板，
所述微带线的所述另一端位于所述多个板中的任意两个板之间。
[项目10]
根据项目7至9中任意一项所述的天线装置，其中，
在所述第二传输模式转换部中，
所述中空波导管具有包含一对长边的矩形状的截面，
所述华夫板脊形波导路的端部与扼流部在中间隔着所述中空波导管的开口而配置，
所述第一华夫板脊形波导路的所述端部位于所述开口的一个长边的中心部分，
所述扼流部位于所述开口的另一长边的中心部分，
所述中空波导管的开口以及所述扼流部被导电性的多个杆包围。
[项目11]
根据项目7至10中任意一项所述的天线装置，其中，
所述华夫板脊形波导路包含脊状的波导部件，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在与所述中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
[项目12]
根据项目7至11中任意一项所述的天线装置，其中，
所述天线装置还具有透镜，
所述透镜与所述至少一个辐射元件相对配置。
[项目13]
根据项目7至12中任意一项所述的天线装置，其中，
由波导部件以及多个导电性杆规定出所述华夫板脊形波导路，
所述波导部件具有至少一部分弯曲的弯曲部。
[项目14]
一种波导装置，其包括：
电路板，其具有微带线以及与所述微带线连接的微波集成电路；
第一导电部件，其具有贯通孔，所述贯通孔规定出与所述微带线连接的第一中空波导管；
板状的第二导电部件；以及
第三导电部件，其配置于所述第一导电部件与所述第二导电部件之间，并具有规定出第二中空波导管的贯通孔，
所述第一导电部件或所述第三导电部件具有脊状的第一波导部件以及包围所述第一波导部件的多个第一导电性杆，所述第一波导部件在所述第一导电部件与所述第三导电部件之间规定出第一华夫板脊形波导路，
所述第二导电部件或所述第三导电部件具有脊状的第二波导部件以及包围所述第二波导部件的多个第二导电性杆，所述第二波导部件在所述第二导电部件与所述第三导电部件之间规定出第二华夫板脊形波导路，
所述第一华夫板脊形波导路与所述第一中空波导管以及所述第二中空波导管连接，
所述第二华夫板脊形波导路与所述第二中空波导管连接。
[项目15]
根据项目14所述的波导装置，其中，
所述第一导电部件具有凹部，所述凹部与规定出所述第一中空波导管的所述贯通孔的开口邻接，
所述电路板覆盖所述凹部的至少一部分，
所述凹部容纳所述微波集成电路的至少一部分。
[项目16]
根据项目14或15所述的波导装置，其中，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述第一中空波导管连接的位置处的高度长。
[项目17]
根据项目16所述的波导装置，其中，
所述第二中空波导管比所述第一中空波导管短。
[项目18]
一种天线装置，其包括：
电路板，其具有微带线以及与所述微带线连接的微波集成电路；
第一导电部件，其具有贯通孔，所述贯通孔规定出与所述微带线连接的第一中空波导管；以及
板状的第二导电部件，
所述第一导电部件或所述第二导电部件具有脊状的波导部件以及包围所述波导部件的多个导电性杆，所述波导部件在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间规定出华夫板脊形波导路，
所述华夫板脊形波导路与所述中空波导管连接，
所述第一导电部件或所述第二导电部件具有规定出至少一个辐射元件的至少一个缝隙。
[项目19]
根据项目18所述的天线装置，其中，
所述第一导电部件具有凹部，所述凹部与规定出所述中空波导管的所述贯通孔的开口邻接，
所述电路板覆盖所述凹部的至少一部分，
所述凹部容纳所述微波集成电路的至少一部分。
[项目20]
根据项目18或19所述的天线装置，其中，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述中空波导管连接的位置处的高度长。
[项目21]
一种雷达系统，其包括：
项目7至13、18、19中任意一项所述的天线装置；以及
信号处理电路，其与所述天线装置连接。
[项目22]
一种无线通信系统，其包括：
项目7至13、18、19中任意一项所述的天线装置；以及
通信电路，其与所述天线装置连接。
[产业上的可利用性]
本公开的波导装置以及天线装置能够在使用天线的所有技术领域中利用。例如，能够用于进行千兆赫频带或太赫兹频带的电磁波的收发的各种用途。尤其能够用于要求小型化的车载雷达系统、各种监视系统、室内定位系统以及无线通信系统等。

Claims (33)

1.一种波导装置，其特征在于，包括：
电路板，其具有微带线；
微波集成电路，其配置于所述电路板上，并与所述微带线的一端连接；
第一华夫板脊形波导路；
第二华夫板脊形波导路；
第一中空波导管，其在一端与所述微带线的另一端连接，在另一端与所述第一华夫板脊形波导路的第一部位连接；以及
第二中空波导管，其在一端与所述第一华夫板脊形波导路的第二部位连接，在另一端与所述第二华夫板脊形波导路的第一部位连接，
所述微带线的所述另一端和所述第一中空波导管的所述一端构成第一传输模式转换部，
所述第一中空波导管的所述另一端和所述第一华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第二传输模式转换部，
所述第一华夫板脊形波导路的所述第二部位和所述第二中空波导管的所述一端构成第三传输模式转换部，
所述第二中空波导管的所述另一端和所述第二华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第四传输模式转换部。
2.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，
所述第一华夫板脊形波导路包含脊状的第一波导部件，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在与所述第一中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
3.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，
所述第一华夫板脊形波导路包含脊状的第一波导部件，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在与所述第一中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长，
所述第二中空波导管比所述第一中空波导管短。
4.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，
所述微带线的所述另一端位于所述电路板的表面。
5.根据权利要求2所述的波导装置，其特征在于，
所述微带线的所述另一端位于所述电路板的表面。
6.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，
所述电路板包含层叠的多个板，
所述微带线的所述另一端位于所述多个板中的任意两个板之间。
7.根据权利要求2所述的波导装置，其特征在于，
所述电路板包含层叠的多个板，
所述微带线的所述另一端位于所述多个板中的任意两个板之间。
8.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，
在所述第二传输模式转换部中，
所述第一中空波导管具有包含一对长边的矩形状的截面，
所述第一华夫板脊形波导路的端部与扼流部在中间隔着所述第一中空波导管的开口而配置，
所述第一华夫板脊形波导路的所述端部位于所述第一中空波导管的所述开口的一个长边的中心部分，
所述扼流部位于所述第一中空波导管的所述开口的另一长边的中心部分，
所述第一中空波导管的开口以及所述扼流部被导电性的多个杆包围。
9.根据权利要求2所述的波导装置，其特征在于，
在所述第二传输模式转换部中，
所述第一中空波导管具有包含一对长边的矩形状的截面，
所述第一华夫板脊形波导路的端部与扼流部在中间隔着所述第一中空波导管的开口而配置，
所述第一华夫板脊形波导路的所述端部位于所述第一中空波导管的所述开口的一个长边的中心部分，
所述扼流部位于所述第一中空波导管的所述开口的另一长边的中心部分，
所述第一中空波导管的开口以及所述扼流部被导电性的多个杆包围。
10.根据权利要求3所述的波导装置，其特征在于，
在所述第二传输模式转换部中，
所述第一中空波导管具有包含一对长边的矩形状的截面，
所述第一华夫板脊形波导路的端部与扼流部在中间隔着所述第一中空波导管的开口而配置，
所述第一华夫板脊形波导路的所述端部位于所述第一中空波导管的所述开口的一个长边的中心部分，
所述扼流部位于所述第一中空波导管的所述开口的另一长边的中心部分，
所述第一中空波导管的开口以及所述扼流部被导电性的多个杆包围。
11.一种天线装置，其特征在于，包括：
电路板，其具有微带线；
微波集成电路，其配置于所述电路板上，并与所述微带线的一端连接；
至少一个辐射元件；
华夫板脊形波导路；以及
中空波导管，其在一端与所述微带线的另一端连接，在另一端与所述华夫板脊形波导路的第一部位连接，
所述微带线的所述另一端和所述中空波导管的所述一端构成第一传输模式转换部，
所述中空波导管的所述另一端和所述华夫板脊形波导路的所述第一部位构成第二传输模式转换部，
所述至少一个辐射元件在所述第一部位以外的部位处与所述华夫板脊形波导路耦合。
12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述微带线的所述另一端位于所述电路板的表面。
13.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述电路板包含层叠的多个板，
所述微带线的所述另一端位于所述多个板中的任意两个板之间。
14.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
在所述第二传输模式转换部中，
所述中空波导管具有包含一对长边的矩形状的截面，
所述华夫板脊形波导路的端部与扼流部在中间隔着所述中空波导管的开口而配置，
所述华夫板脊形波导路的所述端部位于所述中空波导管的所述开口的一个长边的中心部分，
所述扼流部位于所述中空波导管的所述开口的另一长边的中心部分，
所述中空波导管的开口以及所述扼流部被导电性的多个杆包围。
15.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述华夫板脊形波导路包含脊状的波导部件，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在与所述中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
16.根据权利要求12所述的天线装置，其特征在于，
所述华夫板脊形波导路包含脊状的波导部件，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在与所述中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
17.根据权利要求13所述的天线装置，其特征在于，
所述华夫板脊形波导路包含脊状的波导部件，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在与所述中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
18.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，
所述华夫板脊形波导路包含脊状的波导部件，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在与所述中空波导管的所述另一端邻接的部位处的高度长。
19.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述天线装置还具有透镜，
所述透镜与所述至少一个辐射元件相对配置。
20.根据权利要求18所述的天线装置，其特征在于，
所述天线装置还具有透镜，
所述透镜与所述至少一个辐射元件相对配置。
21.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
由波导部件以及多个导电性杆规定出所述华夫板脊形波导路，
所述波导部件具有至少一部分弯曲的弯曲部。
22.根据权利要求18所述的天线装置，其特征在于，
由波导部件以及多个导电性杆规定出所述华夫板脊形波导路，
所述波导部件具有至少一部分弯曲的弯曲部。
23.根据权利要求20所述的天线装置，其特征在于，
由波导部件以及多个导电性杆规定出所述华夫板脊形波导路，
所述波导部件具有至少一部分弯曲的弯曲部。
24.一种波导装置，其特征在于，包括：
电路板，其具有微带线以及与所述微带线连接的微波集成电路；
第一导电部件，其具有贯通孔，所述贯通孔规定出与所述微带线连接的第一中空波导管；
板状的第二导电部件；以及
第三导电部件，其配置于所述第一导电部件与所述第二导电部件之间，并具有规定出第二中空波导管的贯通孔，
所述第一导电部件或所述第三导电部件具有脊状的第一波导部件以及包围所述第一波导部件的多个第一导电性杆，所述第一波导部件在所述第一导电部件与所述第三导电部件之间规定出第一华夫板脊形波导路，
所述第二导电部件或所述第三导电部件具有脊状的第二波导部件以及包围所述第二波导部件的多个第二导电性杆，所述第二波导部件在所述第二导电部件与所述第三导电部件之间规定出第二华夫板脊形波导路，
所述第一华夫板脊形波导路与所述第一中空波导管以及所述第二中空波导管连接，
所述第二华夫板脊形波导路与所述第二中空波导管连接。
25.根据权利要求24所述的波导装置，其特征在于，
所述第一导电部件具有凹部，所述凹部与规定出所述第一中空波导管的所述贯通孔的开口邻接，
所述电路板覆盖所述凹部的至少一部分，
所述凹部容纳所述微波集成电路的至少一部分。
26.根据权利要求24所述的波导装置，其特征在于，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述第一中空波导管连接的位置处的高度长。
27.根据权利要求25所述的波导装置，其特征在于，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述第一中空波导管连接的位置处的高度长。
28.根据权利要求24所述的波导装置，其特征在于，
所述第一中空波导管的长度比所述第一波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述第一中空波导管连接的位置处的高度长，
所述第二中空波导管比所述第一中空波导管短。
29.根据权利要求27所述的波导装置，其特征在于，
所述第二中空波导管比所述第一中空波导管短。
30.一种天线装置，其特征在于，包括：
电路板，其具有微带线以及与所述微带线连接的微波集成电路；
第一导电部件，其具有贯通孔，所述贯通孔规定出与所述微带线连接的第一中空波导管；以及
板状的第二导电部件，
所述第一导电部件或所述第二导电部件具有脊状的波导部件以及包围所述波导部件的多个导电性杆，所述波导部件在所述第一导电部件与所述第二导电部件之间规定出华夫板脊形波导路，
所述华夫板脊形波导路与所述中空波导管连接，
所述第一导电部件或所述第二导电部件具有规定出至少一个辐射元件的至少一个缝隙。
31.根据权利要求30所述的天线装置，其特征在于，
所述第一导电部件具有凹部，所述凹部与规定出所述中空波导管的所述贯通孔的开口邻接，
所述电路板覆盖所述凹部的至少一部分，
所述凹部容纳所述微波集成电路的至少一部分。
32.根据权利要求30所述的天线装置，其特征在于，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述中空波导管连接的位置处的高度长。
33.根据权利要求31所述的天线装置，其特征在于，
所述中空波导管的长度比所述波导部件在所述华夫板脊形波导路与所述中空波导管连接的位置处的高度长。
CN201820818017.1U 2017-06-05 2018-05-29 波导装置以及具有该波导装置的天线装置 Expired - Fee Related CN208401015U (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-110826 2017-06-05
JP2017110826 2017-06-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN208401015U true CN208401015U (zh) 2019-01-18

Family

ID=64460781

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810576885.8A Withdrawn CN108987866A (zh) 2017-06-05 2018-05-29 波导装置以及具有该波导装置的天线装置
CN201820818017.1U Expired - Fee Related CN208401015U (zh) 2017-06-05 2018-05-29 波导装置以及具有该波导装置的天线装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810576885.8A Withdrawn CN108987866A (zh) 2017-06-05 2018-05-29 波导装置以及具有该波导装置的天线装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180351261A1 (zh)
JP (1) JP2018207487A (zh)
CN (2) CN108987866A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108987866A (zh) * 2017-06-05 2018-12-11 日本电产株式会社 波导装置以及具有该波导装置的天线装置

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10468736B2 (en) 2017-02-08 2019-11-05 Aptiv Technologies Limited Radar assembly with ultra wide band waveguide to substrate integrated waveguide transition
JP2018164252A (ja) * 2017-03-24 2018-10-18 日本電産株式会社 スロットアレーアンテナ、および当該スロットアレーアンテナを備えるレーダ
CN108695585B (zh) 2017-04-12 2021-03-16 日本电产株式会社 高频构件的制造方法
CN208093762U (zh) 2017-04-14 2018-11-13 日本电产株式会社 缝隙天线装置以及雷达装置
DE112018002020T5 (de) 2017-05-11 2020-01-09 Nidec Corporation Wellenleitervorrichtung und antennenvorrichtung mit der wellenleitervorrichtung
CN111630715B (zh) * 2018-01-22 2022-06-17 京瓷株式会社 天线、自行车、显示设备及无人航空器
JP7298808B2 (ja) 2018-06-14 2023-06-27 ニデックエレシス株式会社 スロットアレイアンテナ
US11201414B2 (en) * 2018-12-18 2021-12-14 Veoneer Us, Inc. Waveguide sensor assemblies and related methods
US11133594B2 (en) * 2019-01-04 2021-09-28 Veoneer Us, Inc. System and method with multilayer laminated waveguide antenna
CN111446530A (zh) 2019-01-16 2020-07-24 日本电产株式会社 波导装置、电磁波锁定装置、天线装置以及雷达装置
SE542733C2 (en) 2019-02-08 2020-06-30 Gapwaves Ab Antenna array based on one or more metamaterial structures
EP3918664B1 (en) * 2019-03-14 2023-10-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Redirecting structure for electromagnetic waves
US11527808B2 (en) * 2019-04-29 2022-12-13 Aptiv Technologies Limited Waveguide launcher
US10838061B1 (en) * 2019-07-16 2020-11-17 Blackmore Sensors & Analytics, LLC. Method and system for enhanced velocity resolution and signal to noise ratio in optical phase-encoded range detection
US11196171B2 (en) 2019-07-23 2021-12-07 Veoneer Us, Inc. Combined waveguide and antenna structures and related sensor assemblies
US11114733B2 (en) 2019-07-23 2021-09-07 Veoneer Us, Inc. Waveguide interconnect transitions and related sensor assemblies
US10957971B2 (en) 2019-07-23 2021-03-23 Veoneer Us, Inc. Feed to waveguide transition structures and related sensor assemblies
US11283162B2 (en) 2019-07-23 2022-03-22 Veoneer Us, Inc. Transitional waveguide structures and related sensor assemblies
US11171399B2 (en) 2019-07-23 2021-11-09 Veoneer Us, Inc. Meandering waveguide ridges and related sensor assemblies
US11374321B2 (en) 2019-09-24 2022-06-28 Veoneer Us, Inc. Integrated differential antenna with air gap for propagation of differential-mode radiation
CN112909495B (zh) * 2019-12-03 2022-05-17 深圳市万普拉斯科技有限公司 移动终端及天线系统的切换方法
US11349220B2 (en) 2020-02-12 2022-05-31 Veoneer Us, Inc. Oscillating waveguides and related sensor assemblies
US11378683B2 (en) * 2020-02-12 2022-07-05 Veoneer Us, Inc. Vehicle radar sensor assemblies
US11563259B2 (en) 2020-02-12 2023-01-24 Veoneer Us, Llc Waveguide signal confinement structures and related sensor assemblies
US11362436B2 (en) 2020-10-02 2022-06-14 Aptiv Technologies Limited Plastic air-waveguide antenna with conductive particles
US11757166B2 (en) 2020-11-10 2023-09-12 Aptiv Technologies Limited Surface-mount waveguide for vertical transitions of a printed circuit board
US11681015B2 (en) 2020-12-18 2023-06-20 Aptiv Technologies Limited Waveguide with squint alteration
US11901601B2 (en) 2020-12-18 2024-02-13 Aptiv Technologies Limited Waveguide with a zigzag for suppressing grating lobes
US11626668B2 (en) * 2020-12-18 2023-04-11 Aptiv Technologies Limited Waveguide end array antenna to reduce grating lobes and cross-polarization
US11749883B2 (en) * 2020-12-18 2023-09-05 Aptiv Technologies Limited Waveguide with radiation slots and parasitic elements for asymmetrical coverage
US11502420B2 (en) 2020-12-18 2022-11-15 Aptiv Technologies Limited Twin line fed dipole array antenna
US11444364B2 (en) 2020-12-22 2022-09-13 Aptiv Technologies Limited Folded waveguide for antenna
US11668787B2 (en) 2021-01-29 2023-06-06 Aptiv Technologies Limited Waveguide with lobe suppression
US11721905B2 (en) 2021-03-16 2023-08-08 Aptiv Technologies Limited Waveguide with a beam-forming feature with radiation slots
US11616306B2 (en) 2021-03-22 2023-03-28 Aptiv Technologies Limited Apparatus, method and system comprising an air waveguide antenna having a single layer material with air channels therein which is interfaced with a circuit board
US11914067B2 (en) 2021-04-29 2024-02-27 Veoneer Us, Llc Platformed post arrays for waveguides and related sensor assemblies
US11973268B2 (en) 2021-05-03 2024-04-30 Aptiv Technologies AG Multi-layered air waveguide antenna with layer-to-layer connections
US11962085B2 (en) 2021-05-13 2024-04-16 Aptiv Technologies AG Two-part folded waveguide having a sinusoidal shape channel including horn shape radiating slots formed therein which are spaced apart by one-half wavelength
US11749884B2 (en) * 2021-05-17 2023-09-05 HJWAVE Co., Ltd. Multi-layer antenna structure supporting wide band and wide angle
SE544531C2 (en) * 2021-06-21 2022-07-05 Gapwaves Ab A dual polarized antenna arrangement for wide scanning arrays
US11668788B2 (en) 2021-07-08 2023-06-06 Veoneer Us, Llc Phase-compensated waveguides and related sensor assemblies
US11616282B2 (en) 2021-08-03 2023-03-28 Aptiv Technologies Limited Transition between a single-ended port and differential ports having stubs that match with input impedances of the single-ended and differential ports
US20230144495A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 Veoneer Us, Inc. Waveguides and waveguide sensors with signal-improving grooves and/or slots

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2312128A1 (en) * 1999-08-16 2001-02-16 The Boeing Company Mmic-to-waveguide rf transition and associated method
JP2003309404A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Sharp Corp 多層基板および衛星放送受信装置
EP1367668A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-03 Siemens Information and Communication Networks S.p.A. Broadband microstrip to waveguide transition on a multilayer printed circuit board
CN101584080A (zh) * 2006-11-17 2009-11-18 韦夫班德尔公司 集成波导天线阵
CN103187630A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 电子科技大学 一种Ka波段波导开缝激励的圆极化喇叭天线
WO2015170717A1 (ja) * 2014-05-07 2015-11-12 桐野秀樹 導波路およびそれを用いた装置
CN108987866A (zh) * 2017-06-05 2018-12-11 日本电产株式会社 波导装置以及具有该波导装置的天线装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108987866A (zh) * 2017-06-05 2018-12-11 日本电产株式会社 波导装置以及具有该波导装置的天线装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018207487A (ja) 2018-12-27
CN108987866A (zh) 2018-12-11
US20180351261A1 (en) 2018-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN208401015U (zh) 波导装置以及具有该波导装置的天线装置
CN208637566U (zh) 波导装置模块以及微波模块
CN209001101U (zh) 电磁波传输装置
CN208872864U (zh) 波导路装置、具备该波导路装置的天线装置以及雷达装置
CN207753144U (zh) 微波ic波导装置模块
CN207664233U (zh) 缝隙阵列天线以及雷达
CN207664209U (zh) 数字式通信系统
CN207587944U (zh) 波导装置模块以及微波模块
CN206639901U (zh) 波导装置以及具有该波导装置的天线装置、雷达
CN206774650U (zh) 波导装置、天线装置以及雷达
CN207542370U (zh) 雷达装置
CN207541263U (zh) 数字式通信系统
CN207490082U (zh) 发射元件、天线阵列以及雷达
CN208093762U (zh) 缝隙天线装置以及雷达装置
CN208782007U (zh) 波导装置、具备该波导装置的天线装置以及雷达装置
CN109473760A (zh) 方向性耦合器、天线装置以及雷达装置
CN208589518U (zh) 传输线路装置
CN208401037U (zh) 缝隙阵列天线及雷达
CN109659652A (zh) 波导装置、天线装置以及雷达装置

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190118

Termination date: 20210529