CN208401037U - 缝隙阵列天线及雷达 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供缝隙阵列天线及雷达，在所使用的频带较宽的情况下也维持良好的特性。缝隙阵列天线具有：具有第1缝隙列至第3缝隙列的第1导电部件；第2导电部件；位于第1导电部件与第2导电部件之间的多个波导路。所述多个波导路包含与所述第1缝隙列至第3缝隙列分别耦合的第1波导路至第3波导路。所述第1缝隙列与第2缝隙列之间的间隔小于所述第2缝隙列与第3缝隙列之间的间隔。各波导路包含与微波集成电路连接的主干部、以及从所述主干部经由分叉部而分叉的多个分支部。各分支部与至少一个缝隙耦合。当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，第1波导路和第2波导路的所述主干部中的与分叉部连接的部分位于第1缝隙列和第2缝隙列的外侧。

Description

缝隙阵列天线及雷达
技术领域
本公开涉及缝隙阵列天线及雷达。
背景技术
在线上或面上排列有多个发射元件(有时称作“天线元件”。)的阵列天线(以下，有时称作“天线阵列”。)例如以各种用途被用于雷达和通信系统。为了从阵列天线发射电磁波，需要从生成电磁波的电路向各发射元件提供电磁波、例如高频的信号波。这样的信号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，一般使用被称作串联供电方式的方法对阵列天线中的多个发射元件进行供电。在串联供电方式中，排列成一列的多个发射元件通过供电线路而串联连接，从供电线路的一端向另一端供给高频电力。由此，依次对多个发射元件供电。通过排列多个包含多个发射元件的列，能够构成相控阵列天线。例如专利文献4中公开了基于串联供电方式的相控阵列天线。
串联供电方式具有波导路的配置容易、且设计容易的优点。另一方面，不得不成为如下的结构，即波导路上的从发射机或接收机到发射元件的距离在发射元件的两端大不相同。该情况下，当信号波的频率大幅变化时，发射元件的位置处的信号波的相位发生变化，无法作为阵列天线而正常发挥功能。因此，以往，难以廉价地实现可发送或接收的电磁波的频带较宽的阵列天线。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】美国专利第8779995号
【专利文献2】美国专利第8803638号
【专利文献3】欧州专利申请公开第1331688号
【专利文献4】美国专利8878719号
非专利文献
【非专利文献1】Kirino et al.,"A 76GHz Multi-Layered Phased ArrayAntenna Using a Non-Metal Contact Metamaterial Waveguide",IEEE Transaction onAntennas and Propagation,Vol.60,No.2,February 2012,pp 840-853
【非专利文献2】Kildal et al.,"Local Metamaterial-Based Waveguides inGaps Between Parallel Metal Plates",IEEE Antennas and Wireless PropagationLetters,Vol.8, 2009,pp84-87
【非专利文献3】Kai et al.,"Feed Through an Aperture to a Post-WallWaveguide with Step Structure",Proceedings of ISAP'04,Sendai,Japan,1D2-1,pp185-188
实用新型内容
实用新型要解决的问题
寻求可发送或接收的电磁波的频带较宽的阵列天线。本公开提供如下的缝隙阵列天线，该缝隙阵列天线具有适合于这样的宽频带的电磁波的发送或接收的新的构造。
用于解决问题的手段
本公开的一个方式的缝隙阵列天线具有：板状或箔状的第1导电部件，其具有沿着第1方向排列的多个缝隙列，各缝隙列包含沿着与所述第1方向交叉的第2方向排列的多个缝隙，所述多个缝隙列包含第1缝隙列、与所述第1缝隙列邻接的第2缝隙列和与所述第2缝隙列邻接的第3缝隙列；板状或箔状的第2导电部件，其与所述第 1导电部件对置；以及多个波导路，它们位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，包含与所述第1缝隙列耦合的第1波导路、与所述第2缝隙列耦合的第2波导路和与所述第3缝隙列耦合的第3波导路。所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔小于所述第2缝隙列与所述第3缝隙列之间的间隔。所述多个波导路分别包含：与微波集成电路连接的主干部；以及多个分支部，它们是从所述主干部经由至少一个分叉部进行分叉而成的，该多个分支部分别与所述多个缝隙中的至少一个缝隙耦合。当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1波导路的所述主干部中的与所述分叉部连接的部分相对于所述第1缝隙列的中心线而位于所述第2缝隙列所在的一侧的相反侧，所述第2波导路的所述主干部中的与所述分叉部连接的部分相对于所述第2缝隙列的中心线而位于所述第1缝隙列所在的一侧的相反侧。所述第1缝隙列、所述第2缝隙列和所述第3缝隙列构成最小冗余阵列(Minimum Redundancy Array) 的至少一部分。
实用新型效果
根据本公开的实施方式，能够实现即使在所使用的频带较宽的情况下，也容易维持良好的特性的阵列天线。
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进行传播的电磁波。
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上设有两个波导部件122的形态的截面图。
图5D是示意地示出并排配置有两个中空波导管130的波导路装置的截面的图。
图6示出专利文献1的图25所公开的阵列天线。
图7是示意地示出本公开的例示的实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的概念图。
图8A是示出实施方式1的缝隙阵列天线300的第1导电部件110的构造的俯视图。
图8B是示出实施方式1的缝隙阵列天线300的第2导电部件120的构造的俯视图。
图8C是图8A的C-C线截面图。
图9是示出在第1导电部件110的导电性表面110a配置有脊状的多个波导部件 122和多个导电性杆(人工磁导体)的例的截面图。
图10是更详细地示出波导部件122的构造的图。
图11A是示出第1导电部件110(发射层)的构造的例的顶视图。
图11B是示出第2导电部件120(供电层)的构造的例的顶视图。
图12是示出保护电路基板290的罩140的构造的例的图。
图13是示出组合第1导电部件110、第2导电部件120、罩140而制作的缝隙阵列天线300的外观的图。
图14是示出从横向观察图13所示的缝隙阵列天线300时的外观和厚度的图。
图15A、图15B、图15C、图15D是示出缝隙的变形例的图。
图16是示出将图15A、图15B、图15C、图15D所示的4种缝隙112a～112d配置在波导部件122上的情况下的平面布局的例的图。
图17是示出实施方式2中的缝隙阵列天线300的结构的俯视图。
图18是示出实施方式3中的缝隙阵列天线300的结构的俯视图。
图19是示出实施方式4中的缝隙阵列天线300的结构的俯视图。
图20是示意地示出实施方式5中的结构的立体图。
图21是示出实施方式5中的多个缝隙112和多个导电性柱128的配置关系的图。
图22是示出实施方式6中的结构的图。
图23A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的截面图。
图23B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23C是示出导电部件120、波导部件122和多个导电性杆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的图。
图23D是示出在导电部件110、120、波导部件122和导电性杆124各自的最表面具有电介质层110b、120b的构造的例的图。
图23E是示出导电部件110、120、波导部件122和导电性杆124各自的最表面具有电介质层110b、120b的构造的其他例的图。
图23F是示出波导部件122的高度低于导电性杆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的一侧突出的例的图。
图23G是示出图23F的构造中，导电性表面110a中的与导电性杆124对置的部分进一步向导电性杆124的一侧突出的例子的图。
图24A是示出导电部件110的导电性表面110a具有曲面形状的例的图。
图24B是示出导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例的图。
图25示出本车辆500和在与本车辆500相同的车道行驶的先行车辆502。
图26示出本车辆500的车载雷达系统510。
图27A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。
图27B示出接收第k个入射波的阵列天线AA。
图28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29是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例的框图。
图30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31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32示出根据三角波生成电路581生成的信号而被调制的发送信号的频率变化。
图33示出“上行”的期间中的拍频fu和“下行”的期间中的拍频fd。
图34示出信号处理电路560通过具有处理器PR和存储器装置MD的硬件来实现的方式的例子。
图35是示出三个频率f1、f2、f3之间的关系的图。
图36是示出复平面上的合成频谱F1～F3之间的关系的图。
图37是示出求出相对速度和距离的处理的步骤的流程图。
图38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39是示出通过将毫米波雷达510和摄像头置于车厢内的大致相同位置处而使各自的视野/视线一致并使核对处理变得容易的图。
图40是示出基于毫米波雷达实现的监视系统1500的结构例的图。
图41是示出数字式通信系统800A的结构的框图。
图42是示出包含发射机810B的通信系统800B的例的框图，发射机810B能够使电波的发射图案变化。
图43是示出安装了MIMO功能的通信系统800C的例的框图。
标号说明
100：波导路装置；110：第1导电部件；110a：第1导电部件的导电性表面；112：缝隙；115：贯通孔；120：第2导电部件；120a：第2导电部件的导电性表面；122：波导部件；122a：波导面；124：导电性杆；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：中空波导管；132：中空波导管的内部空间；140：罩；200：缝隙阵列天线；290：电路基板；300：缝隙阵列天线；500：本车辆；502：先行车辆；510：车载雷达系统；520：行驶支援电子控制装置；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：收发电路；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：发射机；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：数据存储部；1103：通信部；1200：其他系统；1300：通信线路；1500：监视系统。
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。
在专利文献4等所公开的串联供电方式的阵列天线中，从供电线路的一端向另一端供给高频电力，依次对多个发射元件供电。根据这样的供电方式，容易实现相邻的多个发射元件列之间的间隔较小的阵列天线。
另一方面，寻求可发送或接收的电磁波的频带较宽的阵列天线。利用串联供电的方式来实现这样的宽频带的阵列天线是困难的。当频率变化时，供电线路上的与各发射元件连接的位置处的高频电力的相位产生偏移。传播距离越长该偏移越被扩大。在传播距离变长的串联供电的方式中，当频带较宽时，相位偏移扩大至无法作为天线正常发挥功能的程度的可能性变高。特别是在波长λo为10mm以下的毫米波段的频带中可发送或接收的电磁波的频带较宽的天线的设计是困难的。
以往，在要求宽频带的用途中，不采用串联供电方式，而采用了使用中空波导管单独向多个喇叭(horn)天线进行供电的方式等。但是，特别在毫米波段中，难以制造这种天线，导致成本增加，因此限制了能够采用的领域。
这样，以往，寻求能够在宽频带中发挥功能并且制造成本较低的阵列天线。
本公开提供可解决上述的课题的新的缝隙阵列天线。本公开的实施方式中的缝隙阵列天线使用具有至少一个分叉部的波导路，对发射元件列中包含的多个发射元件的一部分和另一部分分别进行供电。由此，与采用了从供电线路的一端向另一端对信号进行收发的串联供电方式相比，能够减小电磁波的相位偏移。
本公开的实施方式中的波导路例如能够通过专利文献1至3以及非专利文献1 和2中公开的脊型波导路而实现。此外，波导路还能够通过非专利文献3中公开的柱壁波导路而实现。首先，说明利用脊型波导路的波导路的基本结构的例。
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对开式铁心(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馈线。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。
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。虽然在自然界中不存在理想磁导体，但是，例如可以通过多个导电性杆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)中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杆而实现了人工磁导体。这种杆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。一方的导电板具有向另一方的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)隔着间隙而与另一方的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的立体图。在图1中示出XYZ坐标，该XYZ坐标示出互相垂直的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杆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沿着与导电性杆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的全部导电性杆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 和多个导电性杆124实际上还扩展而位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的端部邻接地配置的导电性杆的列。
再次参照图2A。导电部件120上排列的多个导电性杆124分别具有与导电性表面110a对置的末端部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125。导电性杆124不需要其整体具有导电性，只要具有沿着杆状构造物的至少上表面和侧面扩展的导电层即可。该导电层可以位于杆状构造物的表层，但也可以是，表层由绝缘涂装或树脂层构成，在杆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杆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的表面中的配置有多个导电性杆124的一侧的面120a具有导电性，相邻的多个导电性杆124的表面通过导电体而电连接即可。导电部件120的具有导电性的层可以被绝缘涂装或树脂层覆盖。换言之，导电部件120和多个导电性杆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，在多个导电性杆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具有与导电性杆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杆124 的高度和宽度不同的值。波导部件122与导电性杆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也是不需要整体具有导电性，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、多个导电性杆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“动作频率”。)被包含于禁止频带中。禁止频带可以通过导电性杆124的高度即相邻的多个导电性杆124之间形成的槽的深度、导电性杆124的宽度、配置间隔和导电性杆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。
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)在自由空间中的波长的代表值(例如，与动作频带的中心频率对应的中心波长)为λo。此外，设动作频带中的最高频率的电磁波在自由空间中的波长为λm。在各导电性杆124中，将与导电部件120邻接的一方的端的部分称作“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，优选导电性杆124 的XY截面的对角线的长度也小于λm/2。杆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)从导电性杆的基部到导电部件110的导电性表面的距离
从导电性杆124的基部124b到导电部件110的导电性表面110a的距离可以设定为比导电性杆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，失去信号波的封闭效果。
从导电性杆124的基部124b到导电部件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。在导电性杆124或波导部件122具有宽度随着朝向基部而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)从导电性杆的末端部到导电性表面的距离L2
从导电性杆124的末端部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，无法封闭电磁波。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，处于末端未与导电性表面110a 电接触的状态。这里，导电性杆的末端未与导电性表面电接触的状态是指以下状态中的任意状态：末端与导电性表面之间存在空隙的状态；导电性杆的末端和导电性表面中的任意一方存在绝缘层，导电性杆的末端与导电性表面之间隔着绝缘层而接触的状态。
(4)导电性杆的排列和形状
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之间的间隙的宽度通过从该两个导电性杆124的一个表面(侧面)到另一个表面(侧面)的最短距离而定义。该杆间的间隙的宽度被确定为使得在杆间的区域中不会产生最低次的谐振。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之间的空隙的容量的组合而确定。因此，杆间的间隙的宽度依赖于其他的设计参数而适当地被确定。杆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，导电性杆124之间的间隙可以具有各种宽度。
关于多个导电性杆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。多个导电性杆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。多个导电性杆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。各导电性杆124的形状和尺寸也可以根据导电部件120上的位置而变化。
多个导电性杆124的末端部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，各导电性杆124的高度不需要是一样的，在导电性杆124的排列能够作为人工磁导体而发挥功能的范围内，各个导电性杆124可以具有多样性。
各导电性杆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，各导电性杆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杆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，在导电性杆124的末端部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。在末端部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。
导电性杆124(特别是与波导部件122邻接的导电性杆124)的高度、即从基部 124b到末端部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λo/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λo/8)。这是因为，当波导面122a 的宽度为λm/2以上时，在宽度方向上产生谐振，当产生谐振时，WRG不再作为简单的传送线路而进行动作。
(6)波导部件的高度
波导部件122的高度(图示的例中为Z方向的尺寸)被设定为小于λm/2。这是因为，在该距离为λm/2以上的情况下，导电性杆124的基部124b与导电性表面110a 之间的距离为λm/2以上。同样地，导电性杆124(特别是与波导部件122邻接的导电性杆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。在一例中，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、以保持固定距离的方式组装上下两个导电部件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)技术例如制作太赫兹区域的产品的情况下，上述距离的下限是2～3μm左右。
根据具有上述的结构的波导路装置100，动作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与导电部件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之间的间隙中的宽度较窄的空间中传播的电磁波。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杆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)的一部分也可以从根据波导面122a的宽度而划分的空间向外侧(人工磁导体所在的一侧)在横向上扩展。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/或分叉部。电磁波沿着波导部件122的波导面 122a传播，因此，如果是弯曲部，则传播方向改变，如果是分叉部，则传播方向分叉为多个方向。
在图5A的波导路构造中，在所传播的电磁波的两侧不存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，所传播的电磁波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为了参考而示意地示出中空波导管130的截面。图5B中通过箭头示意地示出中空波导管130的内部空间132所形成的电磁场模式(TE10)的电场的朝向。箭头的长度对应于电场的强度。中空波导管130的内部空间132的宽度必须被设定为大于波长的一半。即，中空波导管130的内部空间132的宽度无法设定为小于进行传播的电磁波的波长的一半。
图5C是示出导电部件120上设有两个波导部件122的形态的截面图。这样，在相邻的两个波导部件122之间配置有通过多个导电性杆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杆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为了参考而示意地示出并排配置有两个中空波导管130的波导路装置的截面。两个中空波导管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。尤其，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。
以上这样的波导路装置100的构造能够应用于具有多个缝隙作为发射元件的缝隙阵列天线。例如专利文献1中公开了这样的缝隙阵列天线的例。为了参考，应用专利文献1的图32作为图6。
图6示出专利文献1的图25中公开的阵列天线。在该阵列天线中，在与脊95 对置的导电性的板体12上等间隔地配置有发射元件列112aa～112aj(多个缝隙的列)。从设有脊95的板体13的背面侧向脊95上的波导路供给电磁波。发射元件列112aa～ 112aj被配置在与脊95上的谐振电流最大且和谐振电流相同朝向的部位对置的位置。公开了通过这样的结构能够从多个发射元件发射相同相位的电磁波。
但是存在如下问题，在所使用的频带较宽的情况下，当使频率变化时，各发射元件的位置处的电磁波的相位的偏移容易变大。特别是如图6所示的结构那样，在远离位于波导路的端部的供电部分的位置处也配置发射元件的结构中，远离供电部的发射元件中的信号波的相位的偏移容易扩大。该情况下，难以得到阵列天线所要求的特性。
本发明者们根据以上的考察，想到了即使在动作频带较宽的情况下也不容易产生相位偏移问题、且容易得到所期望的特性的新的阵列天线的结构。
以下，参照图7来说明本公开的阵列天线的基本结构。
图7是示意地示出本公开的例示的实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的概念图。缝隙阵列天线300具有：具有多个缝隙列113的第1导电部件110；与第1导电部件110对置的第2导电部件；以及位于第1和第2导电部件之间的多个波导路160。第2导电部件未在图7中示出，但第2导电部件位于第1导电部件110的背面侧。多个缝隙列113包含至少三个缝隙列113。多个波导路160包含至少三个波导路160。多个缝隙列113在第1方向(图7的例中为X方向)上排列。
各缝隙列113具有多个缝隙112，该多个缝隙112沿着与第1方向交叉的第2方向排列。在图7的例中，第2方向是与第1方向垂直的Y方向，但是，第2方向也可以不与第1方向垂直。各缝隙112在第1导电部件110上开口。各缝隙112作为发射元件而发挥功能。因此，还可以将缝隙列称作“发射元件列”。
多个波导路160分别与多个缝隙列113耦合。“耦合”意味着能够在波导路160 与缝隙列113之间传送电磁波。例如，在前述的WRG的结构中，各波导路160是在波导部件的波导面与和其对置的导电部件的导电性表面之间形成的波导路。但是不限于此，各波导路160也可以通过其他的构造而实现。例如，也可以是非专利文献3 中公开的柱壁波导路。在使用柱壁波导路的结构中，第1导电部件和第2导电部件可以是在电介质基板的两面设置的具有导电性的箔。这样，第1和第2导电部件是具有导电性的板状或箔状的部件。
各波导路160包含与微波集成电路(以下称作“微波IC”。)250连接的主干部 161、至少一个分叉部162以及多个分支部163。多个分支部163是通过至少一个分叉部162而从主干部161分叉的部分。在图7的例中，各波导路160具有一个分叉部 162和两个分支部163。各波导路160可以具有两个以上的分叉部162。在分叉部162 中，也可以产生三个分叉以上的分叉。
各波导路160的主干部161的端部与微波IC250连接。这里，“连接”意味着直接连接或者经由其他至少一个波导路而间接连接。微波IC250作为发射机和接收机中的至少一方而发挥功能。微波IC250可以被包含在缝隙阵列天线300中，也可以是缝隙阵列天线300的外部的构成要素。微波IC250也可以配置在与配置有多个波导路 160的层不同的层上。在这样的结构中，第1导电部件110或第2导电部件具有至少一个贯通孔。各波导路160的主干部161的端部可以经由第1导电部件110或第2导电部件中的至少一个贯通孔而与微波IC250连接。多个波导路160的主干部161的端部与该至少一个贯通孔的一端侧开口连接，微波IC250可以配置在第1导电部件110 或第2导电部件的、该至少一个贯通孔的另一端侧开口所在的一侧。微波IC250可以经由多个波导路160以外的波导路或微带线而与该至少一个贯通孔连接。
将图7所示的三个缝隙列113从左依次设为第1缝隙列、第2缝隙列和第3缝隙列。如图所示，第1缝隙列与第2缝隙列之间的间隔d1小于第2缝隙列与第3缝隙列之间的间隔d2。这里，两个缝隙列之间的“间隔”意味着该两个缝隙列的中心线间的距离。缝隙列的“中心线”意味着通过该缝隙列的中心的直线。在缝隙列所包含的多个缝隙在一直线上排列的情况下，通过该多个缝隙的中心间的直线与“中心线”一致。中心线并不限定于直线，可以是曲线。一个缝隙列中包含的多个缝隙可以不在一直线上排列，而是沿着第2方向曲折地排列的形态。在这样的形态中，连结多个缝隙的中心间的线成为折线，因此，与“中心线”不一致。
本公开的实施方式中的第1至第3缝隙列以与等间隔不同的方式进行配置。第1 至第3缝隙列构成最小冗余阵列(Minimum Redundancy Array)的至少一部分。最小冗余阵列意味着，以使得间隔的冗余性为最小的方式配置的天线元件的阵列。多个缝隙列113可以被配置成例如间隔的冗余性为最小的结构、即最小冗余(Minimum Redundancy)的结构。例如，如图7所示，在缝隙列的个数是3的情况下，第2缝隙列与第3缝隙列之间的间隔d2可以被设定为第1缝隙列与第2缝隙列之间的间隔d1 的2倍。在多个缝隙列113还包含与第3缝隙列邻接的第4缝隙列的情况下，第3缝隙列与第4缝隙列之间的间隔d4可以被设定为第1缝隙列与第2缝隙列之间的间隔 d1的2倍，第2缝隙列与第3缝隙列之间的间隔d3可以被设定为间隔d1的3倍。这样，多个缝隙列113中包含的相邻的两个缝隙列之间的间隔全部都不同。这里，将多个缝隙列113中的相邻的两个缝隙列之间的间隔中的最小的间隔设为基准间隔。在最小冗余(Minimum Redundancy)的结构中，从多个缝隙列113中选择的两个缝隙列的间隔均是基准间隔的整数倍，并且，间隔的重复被抑制为最小限度。根据这样的结构，在使用多个缝隙列113作为接收天线的情况下，在缝隙列113的数量较少的情况下，也容易实现较高的空间分辨率。
在图7的结构中，当从与第1导电部件110垂直的方向观察时，第1波导路的主干部161中的与分叉部162连接的部分相对于第1缝隙列的中心线而位于第2缝隙列所在的一侧的相反侧(图7中的左侧)。同样，当从与第1导电部件110垂直的方向观察时，第2波导路的主干部161中的与分叉部162连接的部分相对于第2缝隙列的中心线而位于第1缝隙列所在的一侧的相反侧(图7中的右侧)。在图7所述的例中，当从与第1导电部件110垂直的方向观察时，第1缝隙列的中心线和第2缝隙列的中心线位于第1和第2波导路160的两个分叉部162之间。这些分叉部162也可以位于各个缝隙列113所包含的两个缝隙112之间。该情况下，主干部161中的与分叉部 162连接的部分也位于这两个缝隙列的中心线的外侧。
这样，第1和第2波导路主要配置在第1和第2缝隙列的外侧。由于不需要在第1和第2缝隙列的内侧配置波导路，因此能够缩小第1和第2缝隙列之间的间隔d1。例如，能够使间隔d1成为动作频带的中心频率的电磁波的自由空间波长λo的一半左右。
进而，各波导路160通过从主干部161分叉的多个分支部163而与不同的缝隙 112耦合，因此，与采用串联供电方式的情况相比，能够减小各缝隙112的位置处的相位偏移。其结果是，能够增大可发送或接收的频带。
在图7所示的例中，缝隙列113的个数是3个，各缝隙列包含两个缝隙112。但是，不限于该例。缝隙列113的个数也可以是4个以上，各缝隙列中包含的缝隙的数量也可以是三个以上。各波导路160的构造也不限于图7的例，能够采用各种结构。
图7所示的多个缝隙列113例如可以是用于接收的接收缝隙列。该情况下，第1 导电部件110还可以具有用于发送的至少一个发送缝隙列。这样的至少一个发送缝隙列可以与多个接收缝隙列邻接地配置。例如，也可以将两个发送缝隙列配置在多个接收缝隙列的两侧。通过将多个发送缝隙列和多个接收缝隙列排列在一个方向上，能够实现MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)的结构。根据MIMO 的结构，能够实质上大幅增加天线元件的数量，因此，能够提高雷达或通信的性能。这样，本公开的实施方式中的两个发送缝隙列和多个接收缝隙列可以构成MIMO系统。
以下，更详细地说明本公开的实施方式的结构。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和图8B示出本公开的例示的第1实施方式中的缝隙阵列天线300的结构例。图8A是示出缝隙阵列天线300中的第1导电部件110的构造的俯视图。图8B 是示出缝隙阵列天线300中的第2导电部件120的构造的俯视图。图8C是图8A中的C-C线截面图。本实施方式中的缝隙阵列天线300具有前述的WRG的波导路构造。
如图8A所示，缝隙阵列天线300中的第1导电部件110具有在X方向上排列的6个缝隙列。各缝隙列包含在Y方向上排列的4个缝隙112。6个缝隙列中的外侧的两个缝隙列是用于发送的发送缝隙列Tx1、Tx2。6个缝隙列中的内侧的4个缝隙列是用于接收的接收缝隙列Rx1、Rx2、Rx3、Rx4。有时将发送缝隙列Tx1、Tx2统称为发送天线Tx。同样，有时将接收缝隙列Rx1至Rx4统称为接收天线Rx。
当以接收缝隙列Rx1、Rx2的间隔为基准间隔d1时，接收缝隙列Rx2、Rx3之间的间隔是基准间隔d1的3倍，接收缝隙列Rx3、Rx4之间的间隔是基准间隔d1的 2倍。因此，接收缝隙列Rx1、Rx3之间的间隔是基准间隔d1的4倍。接收缝隙列 Rx2、Rx4之间的间隔是基准间隔d1的5倍。接收缝隙列Rx1、Rx4之间的间隔是基准间隔d1的6倍。这样，从多个接收缝隙列Rx1至Rx4中选择出的任意两个接收缝隙列之间的间隔是基准间隔d1的整数倍(1倍至6倍)，这些间隔不重复。由于实现了间隔的冗余性为最小的最小冗余(Minimum Redundancy)的结构，因此，能够提高空间分辨率并更准确地确定方位。基准间隔d1没有特别的限定，但是在本实施方式中为λo/2。λo是动作频带中的中心频率的电磁波在自由空间中的波长。
两个发送缝隙列Tx1、Tx2位于4个接收缝隙列Rx1～Rx4的两侧。一方的发送缝隙列Tx1与最接近发送缝隙列Tx1的接收缝隙列Rx1之间的间隔等于另一方的发送缝隙列Tx2与最接近发送缝隙列Tx2的接收缝隙列Rx2之间的间隔。发送缝隙列 Tx1与接收缝隙列Rx1之间的间隔和发送缝隙列Tx2与接收缝隙列Rx4之间的间隔例如是基准间隔d1的3.5倍。该间隔与接收缝隙列Rx1～Rx4中的相邻的任意两个接收缝隙列之间的间隔都不同。由此，实现了MIMO的结构。
本实施方式中的各缝隙112具有其开口类似于字母“H”的形状。将这样的缝隙112的形状称作H型形状。H型形状的缝隙112具有一对纵部、以及连接一对纵部的中央部的一对横部。在图8A的例中，横部在X方向上延伸，各纵部在Y方向上延伸。通过使用这样的形状的缝隙112，与使用图7所示的I型形状的缝隙112的情况相比，能够减小X方向的缝隙112的尺寸。
第1导电部件110具有规定多个喇叭114的形状。多个缝隙列中所包含的一个缝隙在各喇叭114的基部开口。各喇叭114具有随着从缝隙112的中心向+Z方向远离，开口在Y方向上的大小变大的阶梯状的构造。各喇叭114不限于阶梯状的构造，可以具有任意的构造。例如，也可以是不具有阶梯差而是具有倾斜面的构造。
第1导电部件110除了具有配置有多个缝隙列的区域以外，还具有配置电路基板290的区域，该电路基板290包含作为微波IC的一例的MMIC(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit,单片微波集成电路)。在该区域中设有作为方形波导管而发挥功能的6个贯通孔115。在6个贯通孔115中，4个贯通孔115在X方向上延伸，两个贯通孔115在Y方向上延伸。电路基板290被配置成覆盖6个贯通孔115。电路基板 290例如具有与6个贯通孔115分别耦合的6根微带线。各微带线与MMIC的端子连接。各微带线的端部延伸至覆盖贯通孔115的部分。
图8B示出第2导电部件120上的多个波导部件122和多个导电性杆124的配置布局。在第2导电部件120上的多个波导部件122的周围设置有包含多个导电性杆 124的人工磁导体。在图8B中，为了容易掌握结构要素间的位置关系，还示出了第 1导电部件110上的多个缝隙112、6个贯通孔115和电路基板290的位置。从图8B 可知，在本实施方式的第2导电部件120上配置有：与两个发送缝隙列Tx1、Tx2分别耦合的两个波导部件122；与4个接收缝隙列Rx1～Rx4分别耦合的4个波导部件 122；以及各波导部件122的两侧的多个导电性杆124。
通过多个波导部件122的波导面、第1导电部件110的导电性表面和人工磁导体而在第1导电部件110与第2导电部件120之间的间隙中规定了多个波导路。各波导路的主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分。主干部从位于线状部分的一端的分叉部分叉为两个分支部。两个分支部分别被配置成与在Y方向上排列的两个缝隙112 耦合。
在图8B中，与左端的发送缝隙列Tx1对置的波导部件122的主干部以包围与4 个接收缝隙列Rx1～Rx4和右端的发送缝隙列Tx2耦合的5个波导部件122的周围的方式延伸。这样，波导部件122的主干部可以具有经由多个弯曲部而延伸的方向变化的构造。
6个波导部件122各自的主干部经由贯通孔115而与MMIC连接。MMIC向外侧的两个波导部件122供给信号波。由此，从外侧的两个发送缝隙列Tx1、Tx2发射信号波。此外，MMIC从内侧的4个波导部件122接收信号波。由此，MMIC能够接收入射到内侧的4个缝隙列Rx1～Rx4的信号波。
图8C示出通过一个缝隙列和一个贯通孔115的中心的YZ截面的构造。第1导电部件110的背面侧的导电性表面110a隔着间隙而与第2导电部件120上的多个波导部件122的波导面和多个导电性杆124的末端部对置。在电路基板290上设置的微带线290a从MMIC的信号输出端子或信号输入端子延伸至覆盖贯通孔115的位置，与贯通孔115内的波导路(方形波导管)耦合。波导部件122的主干部位于贯通孔 115下方，连接贯通孔115内的波导路和波导部件122上的波导路。即，波导路的主干部的端部与贯通孔115的一端侧开口115a连接，MMIC配置在第1导电部件110 中的、贯通孔115的另一端侧开口115b所在的一侧。MMIC经由微带线290a而与贯通孔115连接。通过这样的构造，能够在MMIC、贯通孔115和波导部件122之间传递信号波。
另外，MMIC与贯通孔115之间的连接也可以通过与微带线290a不同的波导路而实现。此外，也可以是第2导电部件120具有至少一个贯通孔，而不是第1导电部件110具有至少一个贯通孔。该情况下，在贯通孔的一端侧开口连接有波导路的主干部的端部，在第2导电部件120中的、该贯通孔的另一端侧开口所在的一侧配置有 MMIC等微波IC。
可以将图8A所示的第1导电部件110称作“发射层”。可以将图8B所示的第2 导电部件120、多个波导部件122和多个导电性杆124的整体称作“激励层”或“供电层”。“发射层”和“供电层”分别可以通过对一片金属板进行加工而量产。发射层和供电层例如可通过铝合金来制作。发射层、供电层和电路基板290可以作为被模块化的一个产品而被制造。
在本实施方式的阵列天线300中，从图8C可知，由于层叠了板状的发射层和供电层，因此整体上实现了扁平且低姿态的平板天线。例如，能够将具有图8C所示的截面结构的层叠构造体的高度(厚度)设为10mm以下。
在本实施方式中，多个波导部件122和多个导电性杆124与第2导电部件120 连接。多个波导部件122和多个导电性杆124也可以与第1导电部件110连接。这样的结构也能够形成波导路。
图9是示出在第1导电部件110的导电性表面110a上配置有脊状的多个波导部件122和多个导电性杆(人工磁导体)的例的截面图。在该例中，各波导部件122 与第2导电部件120的导电性表面120a对置，沿着导电性表面120a延伸。通过第2 导电性表面120a、多个波导部件122的波导面122a和人工磁导体规定了多个波导路。
在图9的例中，波导部件122在与缝隙112连接的位置处被分断为多个部分。被分断的多个部分的对置的端面与缝隙112的内壁面连接。端面与缝隙112的内壁面之间的连接部分也可以具有阶梯差。在该例中，人工磁导体位于第1导电部件110侧，但是也可以位于第2导电部件120侧。换言之，人工磁导体中包含的各导电性杆具有与第1导电性表面110a和第2导电性表面120a中的一方连接的基端部、以及与第1 导电性表面110a和第2导电性表面120a中的另一方对置的末端部即可。即使波导部件122被缝隙112分断，只要缝隙112的宽度不是过大，则导电性表面120a就是连续的，因此，信号波能够超越缝隙112而进行传播。
接着，更详细地说明本实施方式的波导部件112的构造。
图10是更详细地示出波导部件122的构造的图。图10示出第2导电部件120、波导部件122和多个导电性杆124的一部分。为了便于理解，图10中以虚线示出第 1导电部件110的多个缝隙112的位置。这里，对与接收缝隙列Rx1对置的波导部件 122的构造进行说明。其他波导部件也具有同样的构造。
波导部件122具有与第1导电部件110的导电性表面110a对置的导电性的波导面122a，沿着导电性表面110a而延伸。多个导电性杆124配置在波导部件122的周围，构成人工磁导体。导电性表面110a、波导部件122的波导面122a和人工磁导体在第1导电性表面110a与波导面122a之间的间隙中规定波导路。
本实施方式中的缝隙阵列天线300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。当设动作频带的电磁波中的频率最高的电磁波在自由空间中的波长为λm时，将波导部件122的宽度、各导电性杆124的宽度、相邻的两个导电性杆124之间的空间的宽度、第1导电性表面110a与第2导电性表面120a之间的距离、以及与波导部件122邻接的导电性杆124与波导部件122之间的空间的宽度设定为小于λm/2。
本实施方式中的各波导部件122具有经由分叉部122T和多个弯曲部而连接有呈直线延伸的多个部分的构造。波导部件122具有：沿着Y方向延伸的主干部122A；从与主干部122A的端部连接的分叉部分叉的第1连接部122B和第2连接部122C；与第1连接部122B和第2连接部122C的端部分别连接的第1分支部122D和第2 分支部122E。在图10中，为了便于理解，用阴影示出第1连接部122B和第2连接部122C。第1连接部122B和第2连接部122C从分叉部122T分别延伸至如下的两个位置，该两个位置是与在Y方向上排列的多个缝隙112中的相邻的两个缝隙112 之间的区域对置的区域内的两个位置。第1分支部122D从第1连接部122B的端部起沿着+Y方向延伸，与图10中的上侧的两个缝隙112耦合。另一方面，第2分支部122E从第2连接部122C的端部起沿着-Y方向延伸，与图10中的下侧的两个缝隙 112耦合。
在本说明书中，缝隙与波导部件的分支部“耦合”意味着，处于该分支部的波导面与缝隙之间能够进行电磁波的传送的物理关系。例如，在电磁波沿着分支部的波导面传播的情况下，在该电磁波的至少一部分通过缝隙而发射到外部空间的情况下，该缝隙与该分支部处于耦合的关系。相反，在电磁波从外部空间入射到缝隙内的情况下，在电磁波通过该缝隙后沿着分支部的波导面传播时，该缝隙与该分支部也处于耦合的关系。缝隙与波导部件的分支部“耦合”的情况的典型例是如图10的例子那样，与分支部的波导面对置的设有缝隙的情况。但是，缝隙也可以从与波导面对置的位置偏移而配置。当从与波导面垂直的方向观察时，也可以是缝隙与波导面的两个缘均不重合的结构。即使是这样的结构，只要分支部的波导面与缝隙之间能够传送电磁波，则该缝隙与该分支部就处于“耦合”关系。
波导部件122的主干部122A经由图8B所示的贯通孔115而与MMIC连接。在发送时，从MMIC向波导部件122供给电磁波。电磁波的一部分沿着第1连接部122B 和第1分支部122D传播，从图10中的上侧的两个缝隙112发射。电磁波的另一部沿着第2连接部122C和第2分支部122E传播，从图10中的下侧的两个缝隙112发射。在接收时，相反地，入射到4个缝隙112内的电磁波在波导部件122上的波导路上传播而被送到微波IC。
在图10所示的例中，主干部122A具有与第1分支部122D和第2分支部122E 平行地延伸的部分。在第2分支部122E与主干部122A之间配置有沿着Y方向排列的1列导电性杆124。由此，能够在主干部122A与第2分支部122E之间抑制电磁波相互干扰。主干部122A也可以不是必须具有在与第1分支部122D或第2分支部122E 延伸的方向相同的方向上延伸的部分。
以往，认为“人工磁导体”通过2列以上的导电性杆124这样的周期构造来防止电磁波的侵入。但是，本发明者们确认到，实际上，即使仅是1列导电性杆124或1 根导电性杆124，也能够在实际使用中实现充分的绝缘。考虑到该事实，在本说明书中，在1列导电性杆124或1根导电性杆124也能够抑制电磁波的传播的情况下，该构造也符合“人工磁导体”。
在本实施方式中，第1连接部122B具有：从主干部122A的端部起在Y方向上延伸的部分；从该部分起弯曲而在X方向上延伸，进而弯曲而与第1分支部122D连接的部分。第2连接部122C具有从分叉部起在X方向上延伸并弯曲而与第2分支部 122E连接的部分。这样，第1连接部122B的至少一部与第2连接部122C的至少一部彼此平行。在这些平行的部分之间配置至少一个导电性杆124。由此，抑制了连接部122B、122C之间的电磁波的干扰。
连接部122B、122C的构造不限于图示的构造，可以是各种构造。沿着波导路测量的第1连接部122B的长度与沿着波导路测量的第2连接部122C的长度不同。根据所要求的天线特性而适当设计这些长度。例如，在从多个缝隙112以相同的相位发射动作频带所包含的特定的频率、例如中心频率的电磁波的用途中，该电磁波从分叉部传播至最接近第1连接部122B的缝隙112时的相位的变化量与从分叉部传播至最接近第2连接部122C的缝隙112时的相位的变化量之差被设计成接近π(180度)。在这样设计的情况下，与连接部122B、122C最近的相邻的两个缝隙112的位置处的该电磁波的相位相反。因此，在该两个缝隙112的内部形成以相同相位进行振动的电场。如果将相邻的任意两个缝隙的中心间的距离设计成与该电磁波的波长一致，则从全部的缝隙112发射相同相位的电磁波。
设计成在全部的缝隙112的内部产生相同相位的电场并不是必要条件。在有意地从多个缝隙112发射不同的相位的电磁波的用途中，根据与上述不同的条件来设计各连接部122B、122C的长度。
波导路中的电磁波的波长λg通常与自由空间中的波长λo不同。通过在波导面122a设置凹部或凸部等调制构造，能够使波长λg变化。在本实施方式中，在波导部件122中，呈直线延伸的部分中的波导面122a是平坦的，并且宽度固定。但是，为了调整波导路内的电磁波的波长，也可以使波导面122a的高度或宽度局部地变化。在这样的结构中，考虑波导路内的波长的变化，适当设计连接部122B、122C的长度即可。
在图10所示的结构中，连接部122B、122C中的各弯曲部为凹部。即，关于波导面122a与第1导电性表面110a之间的距离，在各弯曲部中该距离大于其他的部位。通过设置凹部，能够提高弯曲部中的阻抗的匹配度，抑制信号波的反射。在反射不会成为大问题的情况下，不需要将弯曲部设为凹部。
在两个分支部122D、122E各自的末端部设有阻塞构造129。阻塞构造例如由以下部分构成：长度大约为λo/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λo/4的多个槽，或者高度大约为λo/4的导电性杆的列。阻塞构造129 抑制从波导部件122的端部泄漏电磁波。这样的阻塞构造129不限于设置在第2导电部件120上，也可以设置于第1导电部件110上。
如图10所示，在本实施方式中，在Y方向上相邻的两个缝隙112之间的间隔均为1.15λo，波导部件122中的两个连接部122B、122C的长度之差W是λo/2。但是，不限于这样的尺寸。一般而言，将W设定为接近波导路内的波长λr的一半的值。但是，为了满足所要求的相位条件，也可以设定为与λr/2不同的值。同样，也可以适当调整缝隙间隔以满足所需要的相位条件。
接着，参照图11A至图13说明缝隙阵列天线300的更具体的构造例。图11A和图11B分别是示出第1导电部件110(发射层)和第2导电部件120(供电层)的构造例的顶视图。图12是示出保护电路基板290的罩140的构造例的图。图13是示出组合第1导电部件110、第2导电部件120和罩140而制作的缝隙阵列天线300的外观的图。图14是从横向观察图13所示的缝隙阵列天线300时的外观和厚度的图。在图12所示的罩140的背面侧设有包含MMIC的电路基板290。从正面观察到的该罩 140的尺寸的例为50mm×25mm。如图13和图14所示，该缝隙阵列天线300的尺寸是53.2mm×52.1mm×8.5mm。作为阵列天线，可以认为是非常小型。另外，这些尺寸只是一例。
本实施方式中的缝隙阵列天线300具有多个发送用的缝隙列Tx1、Tx2(发送天线Tx)和多个接收用的缝隙列Rx1、Rx2(接收天线Rx)。MMIC可以构成为能够对来自多个发送天线Tx的信号进行区分。例如可以构成为，能够利用TDM(Time Division Multiplexing)、PDM(Phase Division Multiplexing)、FDM(Frequency Division Multiplexing)等技术对多个发送波进行区分。也可以使用根据情况而区分使用TDM 和PDM等的方法。从位于不同位置处的多个发送天线Tx发射的电波能够通过多个接收天线Rx的阵列进行区分而接收。因此，实质上能够得到与接收天线Rx的数量倍增了与发送天线Tx的数量相应的数量时同等的效果。这样的结构被称作MIMO，能够提高通信或雷达的质量。
在本实施方式中，设为缝隙列的最小间隔为λo/2的阵列，并且设为最小冗余(Minimum Redundancy)的结构，由此，能够使接收缝隙列Rx2、Rx3、Rx4的相互的间隔比较大。此外，发送缝隙列Tx1与接收缝隙列Rx1之间的间隔以及发送缝隙列Tx2与接收缝隙列Rx4之间的间隔也比较大。由此，能够将各波导部件122配置在以这些比较大的间隔配置的缝隙列之间的区域，并与各缝隙列的中央部连接。另外，不是必须设为最小冗余(MinimumRedundancy)的结构，例如，也可以采用省略以等间隔排列的发射元件列的一部分的结构。
接着，对缝隙112的形状的变形例进行说明。缝隙112除了具有前述的形状以外，例如也可以具有以下说明的形状。以下的变形例在本公开的任意实施方式中都能够同样进行应用。
图15A示出椭圆形状的缝隙112a的例。图中由箭头所示的缝隙112a的长半径 La被设定为不会引起高次谐振并且阻抗不会过小。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，能够将La设定为λo/4＜La＜λo/2。
图15B示出具有H型形状的缝隙112b的例，该缝隙112b具有将一对纵部分117L 和一对纵部分117L连接起来的横部分117T。横部分117T与一对纵部分117L大致垂直，将一对纵部分117L的大致中央部彼此连接起来。这样的H型形状的缝隙112b 的形状和大小也被确定为使得不会引起高次谐振并且阻抗不会过小。设横部分117T 的中心线g2与垂直于横部分117T的H型形状整体的中心线h2的交点和中心线g2 与纵部分117L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117L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相对较长，能够使距离Lb相对较短。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117T的长度方向的间隔。
图15C示出缝隙112c的例，该缝隙112c具有从横部分117T和横部分117T的两端延伸的一对纵部分117L。一对纵部分117L的从横部分117T延伸的方向与横部分117T大致垂直，彼此相反。设横部分117T的中心线g3与垂直于横部分117T的整体形状的中心线h3的交点和中心线g3与纵部分117L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117L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15C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117T的长度方向的间隔。
图15D示出缝隙112d的例，该缝隙112d具有从横部分117T和横部分117T的两端沿着与横部分117T垂直的相同的方向延伸的一对纵部分117L。在本说明书中，有时将这样的形状称作“U字形状”。另外，图15D所示的形状还可以认为是H字形状的上半部分的形状。设横部分117T的中心线g4与垂直于横部分117T的U字形状整体的中心线h4的交点和中心线g4与纵部分117L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117L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。
图16是示出将图15A至图15D所示的4种缝隙112a～112d配置在波导部件122 上的情况下的平面布局的例的图。如图所示，通过使用缝隙112b～112d，与使用缝隙112a的情况相比，能够缩短横部分117T的长度方向(称作“横向”。)的大小。因此，在多个波导部件122相邻的构造中，能够缩短横向的缝隙的间隔。
另外，在以上的例中，缝隙的长度方向或横部的延伸方向与波导部件122的宽度方向一致，但是，两者的方向也可以彼此交叉。在这样的结构中，能够使所发射的电磁波的偏振波面倾斜。由此，例如在利用车载雷达的情况下，能够区分本车辆发射的电磁波和从对面车发射的电磁波。
(实施方式2)
图17是示出本公开的例示的第2实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的俯视图。图17示出第2导电部件120上的构造。图17中为了便于理解结构要素的配置关系，还示出设于第1导电部件110的多个缝隙112。在本实施方式中，各波导部件122 的配置布局和各缝隙112的形状与实施方式1不同。本实施方式中的各波导部件122 具有三个分叉部。各波导部件122的主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部。4 个分支部与在第2方向(图17的例中Y方向)上排列的4个缝隙112分别耦合。各缝隙112的开口的形状与图15C所示的形状类似。
当从与第1导电部件110垂直的方向观察时，缝隙列Rx1的中心线和缝隙列Rx2 的中心线位于与缝隙列Rx1耦合的波导路的三个分叉部和与缝隙列Rx2耦合的波导路的三个分叉部之间。通过这样的结构，也能够实现缝隙列Rx1、Rx2的间隔较小的缝隙阵列天线。
本实施方式中的多个缝隙列彼此之间的间隔被设定为以下的值。接收缝隙列Rx1、Rx2之间的间隔是(3/4)λo。接收缝隙列Rx2、Rx3之间的间隔是(9/4)λo。接收缝隙列Rx3、Rx4之间的间隔是(6/4)λo。发送缝隙列Tx1与接收缝隙列Rx1 之间的间隔和发送缝隙列Tx2与接收缝隙列Rx4之间的间隔是(10.5/4)λo。这样，在本实施方式中，也实现了最小冗余(Minimum Redundancy)的结构。上述的间隔是一例，也可以设为与上述值不同的值。
(实施方式3)
图18是示出本公开的例示的第3实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的俯视图。图18示出第2导电部件120上的构造。还示出设于第1导电部件110的多个缝隙112。在本实施方式中，各波导部件122的配置布局与实施方式1、2不同。本实施方式中的各波导部件122具有三个分叉部。各波导部件122的主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部。4个分支部与在第2方向(图18的例中为Y方向)上排列的4个缝隙112分别耦合。各缝隙112的开口的形状与实施方式1相同，是H型形状。
本实施方式与实施方式2的不同之处在于，除了缝隙112的形状以外，当从与第 1导电部件110垂直的方向观察时，各波导部件122的三个分叉部中的接近缝隙112 的两个分叉部位于在第2方向上排列的两个缝隙112之间。在图18的例中，从该两个分叉部分别到两个缝隙112的距离之差被设计成传播波长的一半。
发送缝隙列Tx1、Tx2以及接收缝隙列Rx1～Rx4彼此之间的间隔与实施方式2 中的间隔相同。根据本实施方式的结构也能够得到与实施方式2同样的特性。
(实施方式4)
图19是示出本公开的例示的第4实施方式中的缝隙阵列天线300的结构的俯视图。图19也示出第2导电部件120上的构造。还示出设于第1导电部件110的多个缝隙112。在本实施方式中，各波导部件122的配置布局和各缝隙112的配置与实施方式1～3不同。本实施方式中的各波导部件122也具有三个分叉部。各波导部件122 的主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部。4个分支部与在第2方向(图19的例中为Y方向)上排列的4个缝隙112分别耦合。各缝隙112的开口的形状与实施方式1、3相同，是H型形状。
在本实施方式中，各缝隙112被配置成使得H型形状的横部延伸的方向与Y方向一致。各波导部件122的4个分支部与4个缝隙112的横部垂直地耦合。通过这样的结构，各缝隙列能够发送或接收电场在X方向上振动的偏振波。从MMIC到4个缝隙112的传播距离均相等。
在本实施方式中，从与第1导电部件110垂直的方向观察时，与第2接收缝隙列 Rx2耦合的波导部件122的主干部的一部分位于第1接收缝隙列Rx1与第2接收缝隙列Rx2之间。该主干部中的与分叉部连接的部分相对于第2接收缝隙列Rx2的中心线而位于第1接收缝隙列Rx1所在的一侧的相反侧。这样的结构也能够缩小第1接收缝隙列Rx1与第2接收缝隙列Rx2之间的间隔。
发送缝隙列Tx1、Tx2以及接收缝隙列Rx1～Rx4彼此之间的间隔与实施方式2、 3中的间隔相同。根据本实施方式的结构也能够得到与实施方式2、3同样的特性。但是，在本实施方式中，能够收发电场不在Y方向上振动而是在X方向上振动的偏振波。
(实施方式5)
图20是示意地示出本公开的例示的第5实施方式中的结构的立体图。本实施方式中的缝隙阵列天线与实施方式1～4中的缝隙阵列天线不同，具有平行平板柱壁波导路的构造。
平行平板柱壁波导路具有如下构造：电路基板的两面的导电体箔(例如铜箔)通过被称作柱壁的进行了金属镀层的通孔而电连接。通过排列多个这样的柱壁，能够将电磁波锁定在基板的两个面与多个柱壁之间。基板的材料中使用介电损失较小的材料。例如能够使用PTFE(聚四氟乙烯，相对介电常数：2.17)。
如图20所示，本实施方式中的缝隙阵列天线具有：电介质基板150；在电介质基板150的一个表面上形成的第1导电部件110；在电介质基板150的另一个表面上形成的第2导电部件120；以及两端部分别与第1导电部件110和第2导电部件120 连接的多个导电性柱128。第1导电部件110是在电介质基板150的一个表面上设置的具有导电性的第1箔。第2导电部件120是在电介质基板150的另一个表面上设置的具有导电性的第2箔。多个导电性柱128贯通电介质基板150而将第1和第2箔电连接。在本实施方式中，通过第1导电部件110、第2导电部件120和多个导电性柱 128规定多个波导路。
图21是示出多个缝隙112和多个导电性柱128的配置关系的图。在本实施方式中，第1导电部件110也具有在第1方向上排列的6个缝隙列。6个缝隙列包含位于两端的两个发送缝隙列Tx1、Tx2以及位于其内侧的4个接收缝隙列Rx1～Rx4。这些缝隙列彼此之间的配置间隔与实施方式1中的间隔相同。即，将接收缝隙列Rx1、 Rx2之间的间隔作为基准间隔d，接收缝隙列Rx2、Rx3之间的间隔是3d。接收缝隙列Rx3、Rx4之间的间隔是2d。发送缝隙列Tx1与接收缝隙列Rx1之间的间隔和发送缝隙列Tx2与接收缝隙列Rx4之间的间隔是3.5d。在本实施方式中，基准间隔d 被设定为等于λo，但是也可以设定为其他值。
在本实施方式中，在第1导电部件110、第2导电部件120和多个导电性柱128 之间形成的各波导路包含主干部161、分叉部162、两个分支部163。主干部161的一端与微波IC连接。主干部161的另一端与分叉部162连接。两个分支部163通过分叉部162而从主干部161分叉，在彼此相反的方向上延伸。
本实施方式中的柱壁波导路的宽度w是76.5GHz频带的电磁波的PTFE中的波长(2.66mm)的0.75倍。波导路的宽度w也可以与该例不同。
本实施方式和实施方式6中的各发射元件通过长度稍微不同的两个缝隙的对儿而实现。在本实施方式中，考虑构成一个发射元件的两个缝隙的对儿为一个缝隙112。波导路延伸的方向上的发射元件的配置间隔与管内波长(例如2.66mm)相等。
通过本实施方式的结构，也与实施方式1～4同样地，能够实现最小冗余结构的MIMO天线阵列。
(实施方式6)
图22是示出本公开的例示的实施方式6的结构的图。本实施方式与实施方式5 同样地，具有平行平板柱壁波导路的结构。与实施方式5的不同之处在于，第1导电部件110具有发送缝隙列Tx1和接收缝隙列Rx1、Rx2、Rx3这4个缝隙列。基本构造与实施方式5的构造相同。
本实施方式中的缝隙阵列天线具有三个接收缝隙列。将接收缝隙列Rx1、Rx2之间的间隔作为基准间隔d，接收缝隙列Rx2、Rx3之间的间隔是2d。由此，实现了最小冗余(Minimum Redundancy)的结构。基准间隔d例如可以被设定为与λo相等的值。
在本实施方式中，仅设置了一个发送缝隙列Tx1。因此，本实施方式的结构不是MIMO的结构，而是SIMO(Single-Input Multiple-Output)的结构。
通过本实施方式的结构，能够实现即使在缝隙列Rx1、Rx2之间的间隔较短、并且频带较宽的情况下各发射元件的相位偏移也较小的天线阵列。
(其他的变形例)
接着，对具有波导部件122、导电部件110、120和多个导电性杆124的波导路构造的变形例进行说明。以下的变形例可以在前述的实施方式1～4中的任意部位的 WRG构造进行应用。
图23A是示出仅波导部件122的上面即波导面122a具有导电性、波导部件122 的除波导面122a以外的部分不具有导电性的构造的例的截面图。导电部件110和导电部件120也同样地，仅波导部件122所在的一侧的表面(导电性表面110a，120a) 具有导电性，其他部分不具有导电性。这样，也可以是，波导部件122、导电部件110、 120各自的整体不具有导电性。
图23B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。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23C是示出导电部件120、波导部件122和多个导电性杆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的图。导电部件120、波导部件122和多个导电性杆124相互通过导电体连接。另一方面，导电部件110由金属等导电性材料构成。
图23D和图23E是示出导电部件110、120、波导部件122和导电性杆124各自的最表面具有电介质层110b、120b的构造的例的图。图23D示出通过电介质层覆盖作为导体的由金属制成的导电部件的表面的构造的例。图23E示出导电部件120具有如下构造的例：通过金属等导电体覆盖由树脂等电介质制成的部件的表面，进而通过电介质层覆盖该金属的层。覆盖金属表面的电介质层可以是树脂等的涂膜，也可以是该金属氧化从而生成的钝态被膜等氧化被膜。
最表面的电介质层增加通过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，能够避免直流电压的影响，或频率低至不被WRG波导路传播的程度的交流电压的影响。
图23F是示出波导部件122的高度低于导电性杆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的一侧突出的例的图。即使是这样的构造，只要满足图4所示的尺寸的范围，则与前述的实施方式同样地动作。
图23G是示出在图23F的构造中，导电性表面110a中的与导电性杆124对置的部分也向导电性杆124的一侧突出的例的图。即使是这样的构造，只要满足图4所示的尺寸的范围，则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24A是示出导电部件110的导电性表面110a具有曲面形状的例的图。图24B 是示出导电部件120的导电性表面120a也具有曲面形状的例的图。如这些例这样，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。
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线例如适宜地用于车辆、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阵列天线以及与该缝隙阵列天线连接的微波集成电路。雷达系统具有该雷达装置、以及与该雷达装置的微波集成电路连接的信号处理电路。本公开的实施方式的天线阵列具有可小型化的多层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地方、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，例如可以固定在道路或建筑物上而使用。
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线还能够利用于无线通信系统。这样的无线通信系统具有上述任意实施方式中的缝隙阵列天线、以及通信电路(发送电路或接收电路)。后面详细叙述对无线通信系统的应用例。
本公开的实施方式中的缝隙阵列天线还能够作为室内测位系统(IPS：IndoorPositioning System)的天线而利用。在室内测位系统中，能够确定位于建筑物内的人或无人运输车(AGV：Automated Guided Vehicle)等移动体的位置。阵列天线还能够用于电波发射器(信标)，该电波发射器是向来到店铺或施设的人所具有的信息终端 (智能手机等)提供信息的系统中使用的电波发射器。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，信息终端经由通信线路向远程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，并将与该位置对应的信息(例如，商品索引或优惠劵)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等论文的记载，使用“人工磁导体”这样的用语而记载了本公开的技术。但是，本发明者们的研究结果，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，不是必须具有周期构造以实施本公开的实用新型。
在本公开中，利用导电性杆的列来实现了人工磁导体。因此，一直认为为了阻止向远离波导面的方向漏出的电磁波，沿着波导部件(脊部)排列的导电性杆的列在波导部件的单侧必须至少有两列。这是因为，如果没有最低限度的两列，那么也就不存在导电性杆列的配置“周期”。但是，根据本发明者们的研究，即使在平行延伸的两个波导部件之间仅配置有1列或1根导电性杆的情况下，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。在只具有不完整的周期结构的状态下实现这样的足够水平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”的用语也包含仅配置有1列或1根导电性杆的构造。
＜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λo约为4mm。
在汽车的防碰撞系统和自动驾驶等安全技术中，尤其对在本车辆的前方行驶的一个或多个车辆(目标)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入射波的方向的技术。
图25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具有车载雷达系统，该车载雷达系统具备上述任意实施方式中的缝隙阵列天线。当本车辆500的车载雷达系统发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被反射，其一部分再次返回到本车辆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、速度等。
图26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的行进方向发射高频的发送信号，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具有本公开的实施方式中的缝隙阵列天线。缝隙阵列天线能够具有相互平行的多个波导部件。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，能够更加缩小将多个缝隙从正面观察时的横向尺寸以及纵向尺寸。
包含上述的阵列天线的天线装置的尺寸的一例是横×纵×深度为60×30×10mm。可以理解成作为76GHz频带的毫米波雷达系统的大小是非常小型的。
另外，以往的大多数车载雷达系统被设置在车外例如前车头(front nose)的末端部。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车头的末端。在前车头中，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)之间的间隔，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，在将横向上相邻的两个缝隙之间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，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发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。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λo的情况下，如果增加相位的偏移量，则也会出现栅瓣。但是，在将天线元件的配置间隔缩短至小于发送波的自由空间波长λo的一半的情况下，与相位的偏移量无关地，不会出现栅瓣。通过设置相移器，能够将发送天线的指向性变更为任意的方向。相移器的结构是公知的，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27A示出车载雷达系统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为存在于不同的方位的目标的数量。)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。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双方。以下，说明对接收天线接收到的入射波进行处理的方法的例。
阵列天线AA接收从各种角度同时入射的多个入射波。在多个入射波中包含从相同的车载雷达系统510的发送天线发射并被目标反射的入射波。进而，在多个入射波中还包含从其他车辆发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排列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”意味着，从位于不同方位的K个目标向阵列天线入射K个入射波时的、通过入射角θk而识别的入射波。
图27B示出接收第k个入射波的阵列天线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那样表现。
(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是指转置。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。)与表示目标(也称作波源或信号源。)的信号的复矢量这两者之积而获得的。当波源的个数是K时，从各波源向各个天线元件入射的信号的波线性地重合。此时，sm能够如数式2那样表现。
【数式2】
数式2中的ak、θk和φk分别是第k个入射波的振幅、入射波的入射角度和初始相位。λ表示入射波的波长，j是虚数单位。
根据数式2可知，sm表现为由实部(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是噪声的矢量表现。
信号处理电路使用数式3所示的阵列接收信号X求出入射波的自相关矩阵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)的个数对应于入射波的个数。而且，通过计算反射波的入射方向的似然度最大(成为最大似然度)的角度，能够确定目标的数量和各目标所在的角度。该处理作为最大似然估计法是公知的。
接着，参照图28。图28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28所示的车辆行驶控制装置600具有在车辆上安装的雷达系统510和与雷达系统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、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一个或多个入射波而输出接收信号。如上所述，阵列天线AA还能够发射高频的毫米波。
在雷达系统510中，阵列天线AA需要安装于车辆。然而，雷达信号处理装置 530的至少一部分的功能也可以通过在车辆行驶控制装置600的外部(例如本车辆的外)设置的计算机550和数据库552来实现。该情况下，雷达信号处理装置530中的位于车辆内的部分能够始终或随时与设置在车辆的外部的计算机550和数据库552 连接，以能够进行信号或数据的双向通信。借助车辆所具有的通信设备540以及一般的通信网络进行通信。
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，为了简便，只要没有另外说明，对本公开的所有构成要素装设于一个车辆(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，将接收信号或根据接收信号生成的二次信号输入到入射波估计单元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(前处理电路)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，输出表示入射波的个数的信号。这里，“表示入射波的个数的信号”可以说是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28所示的入射波估计单元AU通过任意的入射方向估计算法来估计表示入射波的方位的角度，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、目标的方位，输出表示估计结果的信号。
本公开中的“信号处理电路”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输出的各种信号来进行车辆的行驶支援。行驶支援电子控制装置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警报而催促驾驶员进行制动操作的功能；控制致动器的功能；以及控制油门的功能。例如，当进行本车辆的自适应巡航控制的动作模式时，行驶支援电子控制装置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为止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，并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，以作为表示入射波的个数的信号。
接着，参照图29。图29是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例的框图。图29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例如发射作为毫米波的发送波。接收专用的接收天线Rx响应一个或多个入射波(例如毫米波)而输出接收信号。
收发电路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“前处理”。前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。收发电路580进行的前处理的典型的例可以包含：根据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。
另外，本公开的雷达系统不限于搭载于车辆的形态的例，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。
图30是示出车辆行驶控制装置600的更具体的结构例的框图。图30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连接的收发电路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) 以外，还包含收发电路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目标。例如当本车辆正在同一方向的两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判断本车辆正在行驶的车道是哪个车道，将该判断的结果提供给信号处理电路560。信号处理电路560当通过规定的入射方向估计算法 (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，可以关于先行车辆的配置提供更可靠度更高的信息。
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技术 (UWB：Ultra Wide Band)来确定本车辆正在多个车道中的哪个车道上行驶。周知超宽带无线技术能够用作位置测定和/或雷达。如果利用超宽带无线技术，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目标。因此，能够高精度地确定路肩的护栏或与中央分离带之间的距离。各车道的宽度在各国的法律等中预先规定。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，超宽带无线技术是一例。可以利用其他的无线的电波。此外，可以将光学雷达(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而向车辆的前方发射。发送波的一部分典型地被作为先行车辆的目标反射。由此，产生将目标作为波源的反射波。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，虽然入射波的个数是K个，但是入射波的个数K不是已知的。
在图28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目标。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接收并由收发电路580前处理后接收信号。该处理包含：将接收信号输入到入射波估计单元AU；或根据接收信号生成二次信号并将二次信号输入到入射波估计单元AU。
在图30的例中，在物体检测装置570内设于选择电路596，该选择电路596接收从信号处理电路560输出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支援电子控制装置520。
图31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31所示，阵列天线AA具有进行毫米波的发送的发送天线Tx、以及接收由目标反射的入射波的接收天线Rx。在附图上，发送天线Tx是一个，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分别响应入射波而输出接收信号s1、s2、···、sM(图27B)。
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。入射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，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。当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来识别各个入射波。
如图31所示，物体检测装置570包含收发电路580、信号处理电路560。
收发电路580具有三角波生成电路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587、控制器588。本应用例中的雷达系统构成为能够以FMCW(频率调制连续波)方式进行毫米波的收发，但是，本公开的雷达系统不限于该方式。收发电路580构成为根据来自阵列天线AA的接收信号和发送天线Tx用的发送信号来生成差频信号。
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构成为对来自收发电路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目标的距离、目标的相对速度、目标的方位的信号。
首先，详细说明收发电路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32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被提供给分配器583。分配器583将从VCO582得到的发送信号分配给各混频器584和发送天线Tx。这样，如图32所示，发送天线发射具有调整为三角波状的频率的毫米波。
图32记载了发送信号、以及基于由单一先行车辆反射的入射波的接收信号的例。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)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目标为止的距离以及目标的相对速度。
图33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33 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频信号的时间 -频率转换而得到的。得到拍频fu、fd后，根据公知的式，计算到目标的距离以及目标的相对速度。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，根据该拍频来估计目标的位置信息。
在图31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，并输入至对应的混频器584。各个混频器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频信号。生成的差频信号被提供至对应的滤波器585。滤波器585进行信道Ch1～ChM的差频信号的频带限制，将进行了频带限制后的差频信号提供给开关586。
开关586响应从控制器588输入的采样信号而执行开关。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收发电路580 整体进行控制。控制器588不需要设于收发电路580的内部，也可以设于信号处理电路560的内部。即，收发电路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，也可以通过对收发电路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的差频信号经由开关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的差频信号与采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 方式来估计到目标为止的距离和目标的相对速度。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31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、目标转移处理部537、相关矩阵生成部538、目标输出处理部539和入射波估计单元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、目标转移处理部537和入射波估计单元AU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34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。具有这种结构的信号处理电路560也通过存储器装置MD中存储的计算机程序的动作来实现图31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、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，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中的每个信道的差频信号(图32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、即依赖于距离的目标(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。
在目标即先行车辆是一个的情况下，傅里叶转换的结果如图33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)分别具有一个峰值的频谱。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，由此判定目标存在。在检测到信号强度的峰值的情况下，接收强度计算部532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在检测到与多个目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。对判断为来自同一目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。
在存在多个目标的情况下，在傅里叶转换后，在差频信号的上行部分和差频信号的下行部分分别出现与目标的数量相同数量的峰值。接收信号与雷达和目标之间的距离成比例地延迟，由于图32中的接收信号向右方向偏移，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}
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，并提供给目标转移处理部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入射方向估计算法，能够检测并分离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，并按照每一个拍频而向方位检测部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。
为了估计先行车辆的方位而设置了方位检测部536。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作为对象物所在的方位而输出给目标转移处理部537。
另外，估计表示入射波的入射方向的角度θ的方法不限于该例。能够使用前述的各种入射方向估计算法而进行。
目标转移处理部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读出的一个周期前计算出的对象物之间的距离、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一个值决定的值时，目标转移处理部537判定为一个周期前检测到的目标与本次检测到的目标是相同的目标。该情况下，目标转移处理部537将从存储器531读出的该目标的转移处理次数增加一次。
目标转移处理部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。目标转移处理部537将当前对象物的距离、相对速度、方位和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频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中的每个信道的差频信号(图32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频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入射波估计单元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，输出到目标输出处理部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 31中，省略了从接收强度计算部532向目标输出处理部539的引出线的记载。
目标输出处理部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目标而输出。目标输出处理部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目标的物体位置信息而进行输出。此外，目标输出处理部539接收多个对象物的判定结果，在均是前方构造物、且两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读出的目标转移处理次数较多的对象物的识别编号作为存在目标的物体位置信息而进行输出。
再次参照图30，说明车载雷达系统510组装到图30所示的结构例的情况下的例。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目标位置信息。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支援电子控制装置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可以选择与本车辆更近的物体的位置信息，并输出到行驶支援电子控制装置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支援电子控制装置520。
另外，目标输出处理部539(图31)在从接收强度计算部532输入了没有目标候选这样的信息的情况下，设为无目标而将零作为物体位置信息进行输出。然后，选择电路596根据来自目标输出处理部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。
行驶支援电子控制装置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、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，向警告控制电路522发送控制信号，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地向左右任一方向操作转向或者强制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。
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发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31)。A/D转换器587的采样频率例如是10MHz。采样频率也可以大于10MHz。
在本变形例中，计算与目标之间的相对速度，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。可检测的差频信号的最低频率是1/Tm，因此，该情况下为10kHz。这相当于来自大约具有20m/秒的相对速度的目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，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31)以10MHz的采样频率对各上差拍信号进行采样，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。另外，也可以在得到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，每次收发时得到数百个采样数据。该上差拍信号的数据不限于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各样的个数。
所得到的采样数据存储在存储器531中。接收强度计算部532对采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次扫描得到的每个采样数据执行第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 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。
通过来自同一目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，当目标不同时，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次扫描时逐渐发生变化。即，根据第2次的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，除了能够求出与目标之间的距离以外，还能够求出与目标之间的相对速度。
[第2变形例]
雷达系统510能够使用一个或多个频率的连续波CW来检测目标。该方法在如车辆位于隧道内的情况那样大的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，入射的反射波入射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，能够减少同时进行入射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，即使根据距离来限制反射波，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：发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方式不同地，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，差频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发射频率fp的连续波CW，检测到由目标反射的频率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。这里，Vr是雷达系统与目标之间的相对速度，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目标的距离。
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，分别隔开一定期间而发射稍微偏移的两个频率的连续波CW，取得各自的反射波。例如在使用76GHz频带的频率的情况下，两个频率的差是数百千赫兹。另外，如后所述，更优选考虑所使用的雷达能够检测目标的极限的距离来决定两个频率的差。
雷达系统510依次发射频率fp1和fp2(fp1＜fp2)的连续波CW，2种连续波CW 被一个目标反射，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。两个多普勒频率实质上是相同的值。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。
具体而言，雷达系统510能够根据而求出距离R。这里，Δφ表示两个差频信号的相位差。两个差频信号是差频信号1和差频信号2，该差频信号1是作为频率fp1的连续波CW和其反射波(频率fq1)的差分而得到的，该差频信号2是作为频率fp2的连续波CW和其反射波(频率fq2)的差分而得到的。差频信号1的频率fb1和差频信号2的频率fb2的确定方法与上述的单频的连续波CW 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
此外，能够唯一地确定到目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目标的反射波而得到的差频信号的Δφ超过2 π，无法与由于更近的位置的目标而引起的差频信号进行区分。因此，优选对两个连续波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，检测不到来自位于超过Rmax的位置处的目标的信号。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的位置处的目标的信号。此外，在雷达具有检测极限距离为100m且水平方向的视场角为120度的动作模式、以及检测极限距离为250m 且水平方向的视场角为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，通过利用各个反射波的相位信息能够分别检测到各目标的距离。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，对各频率的发送信号与接收信号的差即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，更具体地进行说明。
为了便于说明，首先，说明在时间上对三个频率f1、f2、f3的信号进行切换并发送的例。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35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31)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被一个或多个目标反射后的反射波。
混频器584将发送波和接收波混合而生成差频信号。A/D转换器587将作为模拟信号的差频信号例如转换为数百个数字数据(采样数据)。
接收强度计算部532使用采样数据进行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分离出峰值。具有规定以上的大小的峰值的频率与和目标之间的相对速度成比例。从接收信号的频谱的信息中分离出峰值意味着分离出相对速度不同的一个或多个目标。
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，考虑两个目标A和B是相同程度的相对速度并且分别位于不同的距离处的情况。频率f1的发送信号被目标A和B的双方反射，作为接收信号而得到。来自目标A和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，关于各个频率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也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36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延伸出的两个矢量的方向，右侧的矢量对应于来自目标A的反射波的功率谱。在图36 中与矢量f1A～f3A对应。另一方面，朝向合成频谱F1～F3的两个矢量分别伸展的方向，左侧的矢量与来自目标B的反射波的功率谱对应。在图36中与矢量f1B～f3B 对应。
当发送频率的差分Δf固定时，与频率f1、f2的各发送信号对应的各接收信号的相位差与到目标为止的距离处于成比例关系。因此，矢量f1A与f2A之间的相位差和矢量f2A与f3A之间的相位差成为相同的值θA，相位差θA与到目标A的距离成比例。同样地，矢量f1B与f2B之间的相位差和矢量f2B与f3B之间的相位差成为相同的值θB，相位差θB与到目标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求出分别到目标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方式求出到各目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，使用两个频率各自的差频信号进行 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，进行处理的切换。来自各目标的反射波的振幅由于多路径的影响等而在随时间大幅变化。在存在规定以上的变化的情况下，认为可能存在多个目标。
此外，已知在CW方式中，在雷达系统与目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，无法检测目标。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目标。
(方法1)追加使接收用天线的输出偏移固定频率的混频器。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频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目标、或非常小的目标的情况下，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方式的目标检测处理的切换。
接着，参照图37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，说明以两个不同的频率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目标的距离的例。
图37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生成频率稍微偏移的两种不同的连续波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 的收发。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结束后进行步骤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。各接收波包含静止物引起的接收波和目标引起的接收波。因此，接着进行确定作为差频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和混频器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 结束后进行步骤S43。
在步骤S44中，物体检测装置570分别关于两个差分信号，将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、而且彼此的频率的差为规定的值以下的峰值的频率确定为差频信号的频率fb1和fb2。
在步骤S45中，接收强度计算部532根据所确定的两个差频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，也可以利用差频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和2的相位差Δφ，求出到目标为止的距离R＝c·Δφ/4π(fp2-fp1)。
根据以上的处理，能够检测到目标为止的距离和相对速度。
另外，也可以是，以三个以上的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，检测到相对速度相同、且位于不同位置处的多个目标的距离。
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，能够进行发出警报等响应。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，能够根据需要而进行发出警报等响应。
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利用。例如，能够用作用于对房子和其他建筑物的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而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31的例中，接收强度计算部532对存储器531中存储的信道Ch1～ChM中的每个信道的差频信号(图32的下图)进行傅里叶转换。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，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，可以生成标量信号而作为差频信号，针对分别生成的多个差频信号，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两次复傅里叶转换，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入射方向的波束形成，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，可以使用光学雷达(LIDAR)等。
毫米波雷达能够直接检测到目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，不容易二维地捕捉目标。另一方面，摄像头能够比较容易地二维地捕捉目标，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目标进行摄像，这一点成为较大的问题。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，该问题显著。作为相同的光学系统传感器的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员辅助系统(Driver Assist System)。驾驶员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员辅助系统：该驾驶员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员辅助系统。
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要求性能等：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38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。
[毫米波雷达的车厢内设置]
基于现有的贴片天线的毫米波雷达510’配置在位于车辆的前车头的格栅512的后方内侧。从天线发射的电磁波穿过格栅512的间隙并向车辆500的前方发射。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’发射的电磁波能够到达例如150m以上的远距离的目标。而且，通过利用天线接收被该目标反射的电磁波，毫米波雷达 510’能够检测目标。但是，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发射和接收。
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，与以往同样地，能够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100％有效利用从天线发射的电磁波的能量，能够检测超过以往的远距离的例如位于250m 以上的距离处的目标。
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厢内。该情况下，毫米波雷达510配置在车辆的前挡玻璃511的内侧、且与后视镜(未图示)的镜面的相反侧的面之间的空间中。另一方面，基于现有的贴片天线的毫米波雷达510’无法置于车厢内。其理由主要有如下两点。第一个理由是，由于尺寸大，因此无法收纳于前挡玻璃511与后视镜之间的空间中。第二个理由是，向前方发射的电磁波被前挡玻璃511反射，由于介电损耗而衰减，因此，无法到所要求的距离。其结果是，在将基于现有的贴片天线的毫米波雷达置于车厢内的情况下，最远只能检测到例如位于前方100m处的目标。另一方面，本公开的实施方式的毫米波雷达即使由于前挡玻璃 511而存在反射或衰减，也能够检测位于200m以上的距离处的目标。这与将现有的贴片天线的毫米波雷达置于车厢外的情况相同，或者是其以上的性能。
[基于毫米波雷达和摄像头等的车厢内配置的融合结构]
当前，大多数驾驶员辅助系统(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挡玻璃511的内侧的车厢内。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挡玻璃511的内侧、且雨刷(未图示)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员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问题。因此要求如下的驾驶员辅助系统：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，并且所发射的电磁波的效率与以往的贴片天线相比显著提高，由此能够配置在车厢内。利用该特性，如图 38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的前挡玻璃511的内侧。由此，得到以下新的效果。
(1)驾驶员辅助系统(Driver Assist System)相对于车辆500的安装变得容易。在基于以往的贴片天线的毫米波雷达510’中，在位于前车头的格栅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厢内，消除了这样的不便。
(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39所示，将毫米波雷达(车载雷达系统)510和车载摄像头系统700置于车厢内的大致相同的位置处，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目标信息是同一物体的处理。另一方面，在将毫米波雷达510’置于位于车厢外的前车头的格栅512后方的情况下，该雷达视线L与置于车厢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’配置在位于前车头的格栅512的后方，因此，容易附着污垢，并且有时有小的接触事故等也会破损。由于这些理由，始终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移的情况下，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厢内，这些偏移的概率变小，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，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员辅助系统固定在车辆500的车厢内的情况下，需要调整为使得摄像头的光轴等朝向车辆前方的所期望的方向。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，作为以与此相关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厢内，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。在本说明书中引用公开内容整体。但是，在这些专利的申请时，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挡玻璃的内侧的情况下，由于雷达的尺寸较大，会遮挡驾驶员的视野，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的缝隙阵列天线的毫米波雷达是小型的，并且所发射的电磁波的效率与以往的贴片天线相比显著提高，由此，能够配置在车厢内。由此，能够进行200m以上的远距离的观测，并且不会遮挡驾驶员的视野。
[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，在相互位置和目标尺寸不同的情况下，会阻碍双方的协作处理。
对此，需要根据以下三个观点进行调整。
(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，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的格栅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，由摄像头等取得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方法来决定。即，在车辆500的前方的规定位置800处准确地配置作为基准的测试图或通过雷达观测的目标(以下，分别称作“基准测试图”、“基准目标”，有时将两者统称为“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移信息。根据该偏移信息，通过以下的至少一方的方法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除此以外的方法。
(i)以使得基准对象物来到摄像头与毫米波雷达的中央的方式对摄像头和毫米波雷达的安装位置进行调整。在该调整中也可以使用另行设置的辅具等。
(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移量，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移量进行校正。
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，如果关于摄像头和雷达中的任一个调整与基准对象物之间的偏移，则可知另一方的偏移量，不需要针对另一方再次检查基准对象物的偏移。
即，关于车载摄像头系统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，从而检测偏移量。由此，通过上述(i)、(ii)的至少一方的方法进行摄像头的调整。接着，将由摄像头求出的偏移量换算为毫米波雷达的偏移量。然后，针对雷达信息，通过上述 (i)、(ii)中的至少一方的方法调整偏移量。
或者，也可以根据毫米波雷达510进行。即，针对毫米波雷达510，将基准目标置于规定位置800，对其雷达信息和表示基准目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，从而检测偏移量。由此，通过上述(i)、(ii)的至少一方的方法进行毫米波雷达510的调整。接着，将由毫米波雷达求出的偏移量换算为摄像头的偏移量。然后，针对由摄像头得到的图像信息，通过上述(i)、(ii)的至少一方的方法调整偏移量。
(3)由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维持一定的关系。
通常，由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，假设在它们发生偏移的情况下，可以通过以下的方法进行调整。
摄像头在其视野内进入例如本车辆的特征部分513、514(特征点)的状态下被安装。对通过摄像头实际拍摄该特征点的位置与原本准确地安装时该特征点的位置信息进行比较，检测其偏移量。根据该检测到的偏移量，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移进行校正。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的起动时或工作中也定期地执行该调整方法，从而即使在摄像头等重新产生偏移的情况下，也能够进行偏移量的校正，能够实现安全的运行。
但是，该方法与所述(2)中叙述的方法相比，一般来讲认为调整精度下降。在根据通过摄像头拍摄基准对象物而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，在本方法中，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，调整精度也下降。但是，作为由于事故或对车厢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方法是有效的。
[毫米波雷达和摄像头等与检测到的目标的对应：核对处理]
在融合处理中，对于一个目标，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“是同一目标”。例如考虑在车辆500的前方出现了两个障碍物(第1障碍物和第2障碍物)、例如2辆自行车的情况。这两个障碍物在被拍摄为摄像头的图像的同时，还被检测为毫米波雷达的雷达信息。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目标。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目标。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目标，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目标和雷达图像上的目标是否是同一目标的处理称作“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；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检测部；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，判断是否通过这两个检测部检测出同一目标。这里，图像检测部可以选择光学摄像头、光学雷达(LIDAR)、红外线雷达、超声波雷达中的任意一个或两个以上来构成。以下的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，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处的目标进行核对，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，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，进行分别由毫米波雷达检测部和图像检测部检测出的目标的核对。
在美国专利第7358889号说明书中记载了与此相关的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。在该公报中，图像检测部具有两个摄像头，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一个摄像头的情况下，通过对所检测到的目标进行适当图像识别处理等，从而得到目标的距离信息和横向位置信息即可。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。核对部在前一次的核对结果中判断为两个检测部检测到同一目标的情况下，使用该前一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目标和图像检测部本次检测到的目标与前次核对结果中被判断的两个检测部检测到的目标进行核对。然后，核对部根据与毫米波雷达检测部本次检测到的目标之间的核对结果以及与图像检测部本次检测到的目标之间的核对结果，判断两个检测部是否检测到同一目标。这样，该检测装置并非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下降时，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，通过利用前一次的核对结果，能够简单地进行两个检测部的核对。
此外，该检测装置的核对部在利用了前一次的核对结果的本次核对中，判断为两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两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序性的核对结果的基础上，通过该一瞬间一瞬间地得到的两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进行核对。
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，图像检测部具有两个摄像头，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一个摄像头的情况下，通过对所检测到的目标适当地进行图像识别处理等，得到目标的距离信息和横向位置信息即可。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检测装置的两个检测部和核对部按照规定的时间间隔进行目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目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目标为止的距离和其变化率(与本车辆之间的相对速度)，判断图像检测部检测到的目标和毫米波雷达检测部检测到的目标是否是同一物体。
核对部在判断为这些目标是同一物体的情况下，根据图像检测部检测到的目标在图像上的位置、以及毫米波雷达检测部检测到的从本车辆到目标的距离和/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。使用了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，关于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，能够提高目标识别的精度，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。
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；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取得部；以及从这些得到信息而进行目标的检测等的处理部。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。图像取得部中可以选择光学摄像头、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。在以下的处理装置中，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，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。
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目标时，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目标的有无。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目标图像的情况下，或者估计到存在目标等的情况下，通过将毫米波雷达检测部的目标检测的判断基准变更为最恰当，能够得到更准确的目标信息。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而估计障碍物的存在。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一个水平扫描期间内或一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的控制信号。
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目标，对图像取得部和毫米波雷达检测部进行指示，取得包含该目标的图像和雷达信息。处理部决定该图像信息内的包含该目标的区域。处理部进而提取该区域中的雷达信息，检测从车辆到目标为止的距离和车辆与目标之间的相对速度。处理部根据这些信息，判定该目标与车辆碰撞的可能性。由此尽早判定与目标碰撞的可能性。
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，识别车辆前方的一个或两个以上的目标。该目标中包含：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。由此，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。
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一次或每月一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一个或两个以上的目标相关的识别信息进行比较，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，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连接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”)与地图信息关联起来存储。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)的两个层的组。
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种中的任意一种新型。
(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。其结果被输入到下一级的池化层，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，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目标。
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车头灯控制有关的处理。在使车辆在夜间行驶时，驾驶员确认是否在本车辆的前方存在其他车辆或步行者，对本车辆的车头灯的光束进行操作。这是为了防止其他车辆的驾驶员或步行者被本车辆的车头灯迷惑。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，自动控制本车辆的车头灯。
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，检测相当于车辆前方的车辆或者步行者的目标。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。接收到该指令的车辆内部的控制部(控制电路)对车头灯进行操作，使其波束降低。
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，能够提高目标识别的精度，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、建筑物、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、建筑物、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。这表示能够实现与以往的光学雷达的距离分辨率相匹敌的性能。另一方面，如前所述，光学雷达等光学式传感器无法在夜间或恶劣天气时检测目标。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，在利用以往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40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目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(通信线路)1013。主体部1100 至少具有：接收雷达信息的通信部(通信线路)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存储的数据存储部(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进行两者间的信息和命令的发送和接收。这里，通信线路例如可以包含互联网等通用的通信网络、便携通信网络、专用的通信线路等中的任意一方。另外，本监视系统1500也可以不经由通信线路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目标识别，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40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，被固定在固定位置处的传感器部1010始终监视河川1015的水面。该水面信息始终被发送到主体部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经由通信线路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能够通过一个主体部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，是否有可能引起洪水等灾害。能够将与此相关的信息经由通信线路1300而通知给气象观测监视系统等其他系统1200。由此，气象观测监视系统等其他系统1200能够将所通知的信息灵活运用于更广范围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，还能够应对海面水位的上升而自动开闭防潮堤的闸门。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。
[交通道路监视系统]
第2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的监视对象例如可以是铁道的道口、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道的道口的情况下，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，能够更多边地检测监视对象中的目标。将通过传感器部1010得到的目标信息经由通信线路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5平方厘米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在使检测到该异物的传感器部1010等再次确认“没有异物”并确认到是安全之后，向机场管制系统转达该意思。接收到该意思的机场管制系统解除该跑道的起飞降落禁止。
进而，例如在将监视对象设为停车场的情况下，能够自动识别停车场的哪个位置是空闲的。美国专利第6943726号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
[安全监视系统]
第3监视系统是监视对私人用地内或房屋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人用地内的情况下，在能够对其进行监视的一个或两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，能够更多角度检测监视对象中的目标。将由传感器部1010得到的目标信息经由通信线路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、以及具有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用地内所设置的警报或点亮照明等的指示以外，还包含通过便携通信线路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方法的高度识别装置来识别所检测到的目标。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线路1300而连接。
美国专利第7425983号说明书中记载了与此相关的技术。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登机口、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登机口、车站的检票口、建筑物的入口等。
例如在监视对象是机场的登机口的情况下，传感器部1010例如可设置于登机口的携带物检查装置。该情况下，该检查方法中存在如下2种方法。一个方法是，毫米波雷达接收由自身发送的电磁波被作为监视对象的乘客反射而返回的电磁波，从而检查乘客的携带物等。另一个方法是，通过天线接收乘客自己的身体发射的微弱的毫米波，从而检查乘客隐藏携带的异物。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同样的通信处理和识别处理。
[建筑物检查系统(非破坏检查)]
第4监视系统是进行道路或者铁道的高架桥或建筑物等混凝土的内部、或道路或者地面的内部等的监视或检查的系统(以下称作“建筑物检查系统”)。该建筑物检查系统的监视对象例如是高架桥或者建筑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来在该轨道上移动而实现。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，并使车辆以一定速度行驶，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过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，与以往的贴片天线等相比，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渗透到混凝土等检查对象物，能够实现更准确的非破坏检查。另外，关于主体部1100的处理，还能够使用与前述的其他监视系统等同样的通信处理和识别处理。
美国专利第6661367号说明书中记载了与此关联的技术。在本说明书中引用其公开内容整体。
[人监视系统]
第5监视系统是看守看护对象的系统(以下“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一个或两个以上的位置处配置传感器部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，能够更多角度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目标检测中，并非通过图像，而是通过可以称为其影子的信号而对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线路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目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方法的高度识别装置来识别所检测到的目标。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线路1300而连接。
在毫米波雷达中将人作为监视对象的情况下，至少能够追加如下两个功能。
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，将该处的运动时序化来进行检测。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，能够始终检测对象目标的相对速度或加速度。因此，例如通过确定头部为监视对象，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，例如能够发出与准确的看护支援对应的指示等。
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处。但是，也可以将传感器部1010设置在例如机器人、车辆、无人机等飞行体等移动体。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处理装置说明的地图更新信息，进一步提高自己的当前位置的准确性。
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)的发射机(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，能够将发射机和/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、且高效率的发射机和/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收发的模拟式通信系统。但是，如果是数字式通信系统，则能够构建更灵活且高性能的通信系统。
以下，参照图41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41是示出数字式通信系统800A的结构的框图。通信系统800A具有发射机 810A和接收机820A。发射机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。
发射机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进行数字信号进行编码。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，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”泛指在波导路中传播的电磁波和利用天线元件收发的电磁波。
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成低频信号，通过解码器823恢复成数字信号。解码后的数字信号通过数字/模拟(D/A)转换器 822而恢复成模拟信号，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41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，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射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，发射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收发的天线。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41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具有多个发送天线815。
[通信系统的第2例]
图42是示出通信系统800B的例的框图，通信系统800B包含能够使该电波的发射图案变化的发射机810B。在该应用例中，接收机与图41所示的接收机820A相同。因此，图42中未示出接收机。发射机810B除了具有发射机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。发射机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相移器(PS)816。在该发射机810B中，调制器814的输出被发送到多个相移器816，在该多个相移器816被赋予相位差，从多个天线元件8151导出。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的主波瓣817从正面朝向倾斜的方位。该方法也被称作波束成形(BeamForming)。
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)。通过找到收发的状态最好的相位差，能够提高通信的可靠性。另外，这里，说明了相移器816赋予的相位差在相邻的天线元件 8151之间恒定的例，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发射电波。
在发射机810B中，还利用被称作零转向(Null Steering)的方法。这是指如下方法：通过调节相位差，生成不向特定的方向发射电波的状态。通过进行零转向，能够抑制朝向不希望发送电波的其他接收机发射的电波。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。如果利用零转向，则能够在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、波束转向和零转向等技术来提高频带的利用效率的方法有时被称作SDMA(SpatialDivision Multiple 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发射电波。在某一个例中，能够使分别不同的信号重合于所发射的电波。多个接收天线的每一个均接收被发送来的多个电波。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。
图43是示出安装了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具有编码器832、TX-MIMO处理器833、两个发送天线8351、8352。接收机840具有两个接收天线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两个。这里为了便于说明，取各天线为两个例。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。编码后的信号通过TX-MIMO处理器833而被分配给两个发送天线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为与发送天线8352的数量相同数量即两个，并行地发送到发送天线8351、 8352。发送天线8351、8352分别发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。所发射的电波被两个接收天线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两个信号。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，则能够对混合的两个信号进行分离。从发送天线8351到达的电波被接收天线8451、8452接收到的情况下的两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接收到的情况下的两个电波的相位差是不同的。即，根据收发的路径的不同，接收天线之间的相位差不同。此外，如果发送天线与接收天线的空间上的配置关系不变，则它们的相位差不变。因此，将由两个接收天线接收到的接收信号错开由收发路径决定的相位差来关联起来，从而能够提取通过该收发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两个信号列，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对数字信号进行收发，但是，也可以实现对模拟信号进行收发的MIMO通信系统。该情况下，在图43的结构中追加参照图41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，多个发送天线分别发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发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发射包含多个信号的电波。
在该第3例中也与第1和第2例同样地，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射机和接收机。
在以上说明的通信系统的第1至第3例中，作为发射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41、42、43中表示为独立的一个要素，但是，不是必须独立。例如，也可以通过一个集成电路而实现全部这些要素。或者，也可以通过一个集成电路而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所记载的缝隙阵列天线、雷达、雷达系统、和通信系统。
[项目1]
一种缝隙阵列天线，其包含：
板状或箔状的第1导电部件，其具有沿着第1方向排列的多个缝隙列，各缝隙列包含沿着与所述第1方向交叉的第2方向排列的多个缝隙，所述多个缝隙列包含第1 缝隙列、与所述第1缝隙列邻接的第2缝隙列和与所述第2缝隙列邻接的第3缝隙列；
板状或箔状的第2导电部件，其与所述第1导电部件对置；以及
多个波导路，它们位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，包含与所述第1缝隙列耦合的第1波导路、与所述第2缝隙列耦合的第2波导路和与所述第3 缝隙列耦合的第3波导路，
所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔小于所述第2缝隙列与所述第3 缝隙列之间的间隔，
所述多个波导路分别包含：
与微波集成电路连接的主干部；以及
多个分支部，它们是从所述主干部经由至少一个分叉部分叉而成的，该多个分支部分别与所述多个缝隙中的至少一个缝隙耦合，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1波导路的所述主干部中的与所述分叉部连接的部分相对于所述第1缝隙列的中心线而位于所述第2缝隙列所在的一侧的相反侧，所述第2波导路的所述主干部中的与所述分叉部连接的部分相对于所述第2缝隙列的中心线而位于所述第1缝隙列所在的一侧的相反侧，
所述第1缝隙列、所述第2缝隙列和所述第3缝隙列构成最小冗余阵列(MinimumRedundancy Array)的至少一部分。
[项目2]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第2缝隙列与所述第3缝隙列之间的间隔是所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔的2倍。
[项目3]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述多个缝隙列包含与所述第3缝隙列邻接的第4缝隙列，
所述多个波导路包含与所述第4缝隙列耦合的第4波导路，
所述第2缝隙列与所述第3缝隙列之间的间隔是所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔的3倍，
所述第3缝隙列与所述第4缝隙列之间的间隔是所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔的2倍。
[项目4]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面位于所述第2导电部件侧，
所述第2导电部件具有第2导电性表面，该第2导电性表面与所述第1导电性表面对置，
所述缝隙阵列天线还具有：
脊状的多个波导部件，它们具有与所述第1导电性表面对置的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述多个波导部件的周围扩展，
所述多个波导路是由所述第1导电性表面、所述多个波导部件的所述波导面和所述人工磁导体而规定的,
所述人工磁导体包含多个导电性杆，该多个导电性杆分别具有：基部，其与所述第2导电性表面连接；以及末端部，其与所述第1导电性表面对置。
[项目5]
根据项目3所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面位于所述第2导电部件侧，
所述第2导电部件具有第2导电性表面，该第2导电性表面与所述第1导电性表面对置，
所述缝隙阵列天线还具有：
脊状的多个波导部件，它们具有与所述第2导电性表面对置的导电性的波导面，沿着所述第2导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述多个波导部件的周围扩展，
所述多个波导路是由所述第2导电性表面、所述多个波导部件的所述波导面和所述人工磁导体而规定的，
所述人工磁导体包含多个导电性杆，该多个导电性杆分别具有：基部，其与所述第2导电性表面连接；以及末端部，其与所述第1导电性表面对置。
[项目6]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面位于所述第2导电部件侧，
所述第2导电部件具有第2导电性表面，该第2导电性表面与所述第1导电性表面对置，
所述缝隙阵列天线还具有：
脊状的多个波导部件，它们具有与所述第2导电性表面对置的导电性的波导面，沿着所述第2导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述多个波导部件的周围扩展，
所述多个波导路是由所述第2导电性表面、所述多个波导部件的所述波导面和所述人工磁导体规定的，
所述人工磁导体包含多个导电性杆，该多个导电性杆分别具有：基部，其与所述第1导电性表面连接；以及末端部，其与所述第2导电性表面对置。
[项目7]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线还具有多个导电性柱，所述多个导电性柱的两端部分别与所述第1导电部件和第2导电部件连接，
所述多个波导路是由所述第1导电部件、所述第2导电部件和所述多个导电性柱规定的。
[项目8]
根据项目3所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线还具有多个导电性柱，所述多个导电性柱的两端部分别与所述第1导电部件和第2导电部件连接，
所述多个波导路是由所述第1导电部件、所述第2导电部件和所述多个导电性柱规定的。
[项目9]
根据项目8所述的缝隙阵列天线，其中，
所述缝隙阵列天线还具有电介质基板，
所述第1导电部件是所述电介质基板的一个表面上的具有导电性的第1箔，
所述第2导电部件是所述电介质基板的另一个表面上的具有导电性的第2箔，
所述多个导电性柱贯通所述电介质基板而将所述第1箔和第2箔电连接。
[项目10]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第 2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间。
[项目11]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第 2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
[项目12]
根据项目3所述的缝隙阵列天线，其中，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第 2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
[项目13]
根据项目5所述的缝隙阵列天线，其中，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第 2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
[项目14]
根据项目7所述的缝隙阵列天线，其中，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第 2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
[项目15]
根据项目9所述的缝隙阵列天线，其中，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第 2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
[项目16]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
各缝隙列包含4个缝隙，
所述多个波导路各自的所述主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部，
所述4个分支部分别与所述4个缝隙耦合，当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路的所述三个分叉部与所述第2波导路的所述三个分叉部之间。
[项目17]
根据项目2所述的缝隙阵列天线，其中，
各缝隙列包含4个缝隙，
所述多个波导路各自的所述主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部，
所述4个分支部分别与所述4个缝隙耦合，当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路的所述三个分叉部与所述第2波导路的所述三个分叉部之间。
[项目18]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1导电部件具有规定多个喇叭的形状，
所述多个缝隙列中包含的一个缝隙在各喇叭的基部开口。
[项目19]
根据项目15所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1导电部件具有规定多个喇叭的形状，
所述多个缝隙列中包含的一个缝隙在各喇叭的基部开口。
[项目20]
根据项目17所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1导电部件具有规定多个喇叭的形状，
所述多个缝隙列中包含的一个缝隙在各喇叭的基部开口。
[项目21]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第1缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间，
所述第2波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第2缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间。
[项目22]
根据项目10所述的缝隙阵列天线，其中，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合，
所述第1波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第1缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间，
所述第2波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第2缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间。
[项目23]
根据项目12所述的缝隙阵列天线，其中，
所述第1波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第1缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间，
所述第2波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第2缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间。
[项目24]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述多个缝隙列是用于接收的多个接收缝隙列，
所述第1导电部件还具有与所述多个接收缝隙列邻接的发送用的至少一个发送缝隙列，该至少一个发送缝隙列包含沿着所述第2方向排列的多个缝隙。
[项目25]
根据项目14所述的缝隙阵列天线，其中，
所述多个缝隙列是用于接收的多个接收缝隙列，
所述第1导电部件还具有与所述多个接收缝隙列邻接的发送用的至少一个发送缝隙列，该至少一个发送缝隙列包含沿着所述第2方向排列的多个缝隙。
[项目26]
根据项目1所述的缝隙阵列天线，其中，
所述多个缝隙列是用于接收的多个接收缝隙列，
所述第1导电部件还具有与所述多个接收缝隙列邻接的发送用的至少一个发送缝隙列，该至少一个发送缝隙列包含沿着所述第2方向排列的多个缝隙，
所述至少一个发送缝隙列包含两个发送缝隙列，
所述两个发送缝隙列位于所述多个接收缝隙列的两侧，
所述两个发送缝隙列和所述多个接收缝隙列构成多输入多输出系统，
所述两个发送缝隙列中的一方与最接近所述发送缝隙列中的所述一方的接收缝隙列之间的间隔等于所述两个发送缝隙列中的另一方与最接近所述发送缝隙列中的所述另一方的其他接收缝隙列之间的间隔，与所述多个接收缝隙列中的相邻的任意两个接收缝隙列之间的间隔不同。
[项目27]
根据项目25所述的缝隙阵列天线，其中，
所述至少一个发送缝隙列包含两个发送缝隙列，
所述两个发送缝隙列位于所述多个接收缝隙列的两侧，
所述两个发送缝隙列和所述多个接收缝隙列构成多输入多输出系统，
所述两个发送缝隙列中的一方与最接近所述发送缝隙列中的所述一方的接收缝隙列之间的间隔等于所述两个发送缝隙列中的另一方与最接近所述发送缝隙列中的所述另一方的其他接收缝隙列之间的间隔，与所述多个接收缝隙列中的相邻的任意两个接收缝隙列之间的间隔不同。
[项目28]
一种雷达，该雷达具有：
项目1至27中的任意一项所述的缝隙阵列天线；以及
所述微波集成电路。
[项目29]
根据项目28所述的雷达，其中，
所述第1导电部件或所述第2导电部件具有至少一个贯通孔；
所述多个波导路的所述主干部的端部与所述至少一个贯通孔的一端侧开口连接，
所述微波集成电路配置在所述第1导电部件或所述第2导电部件的所述至少一个贯通孔的另一端侧开口所在的一侧，
所述微波集成电路经由所述多个波导路以外的波导路或微带线而与所述至少一个贯通孔连接。
【产业上的可利用性】
本公开的缝隙阵列天线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收发的各种用途。特别适合要求小型化的车载雷达系统、各种监视系统、室内测位系统和无线通信系统等。

Claims (29)

1.一种缝隙阵列天线，其特征在于，包含：
板状或箔状的第1导电部件，其具有沿着第1方向排列的多个缝隙列，各缝隙列包含沿着与所述第1方向交叉的第2方向排列的多个缝隙，所述多个缝隙列包含第1缝隙列、与所述第1缝隙列邻接的第2缝隙列和与所述第2缝隙列邻接的第3缝隙列；
板状或箔状的第2导电部件，其与所述第1导电部件对置；以及
多个波导路，它们位于所述第1导电部件与所述第2导电部件之间，包含与所述第1缝隙列耦合的第1波导路、与所述第2缝隙列耦合的第2波导路和与所述第3缝隙列耦合的第3波导路，
所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔小于所述第2缝隙列与所述第3缝隙列之间的间隔，
所述多个波导路分别包含：
与微波集成电路连接的主干部；以及
多个分支部，它们是从所述主干部经由至少一个分叉部分叉而成的，该多个分支部分别与所述多个缝隙中的至少一个缝隙耦合，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1波导路的所述主干部中的与所述分叉部连接的部分相对于所述第1缝隙列的中心线而位于所述第2缝隙列所在的一侧的相反侧，所述第2波导路的所述主干部中的与所述分叉部连接的部分相对于所述第2缝隙列的中心线而位于所述第1缝隙列所在的一侧的相反侧，
所述第1缝隙列、所述第2缝隙列和所述第3缝隙列构成最小冗余阵列的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第2缝隙列与所述第3缝隙列之间的间隔是所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔的2倍。
3.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述多个缝隙列包含与所述第3缝隙列邻接的第4缝隙列，
所述多个波导路包含与所述第4缝隙列耦合的第4波导路，
所述第2缝隙列与所述第3缝隙列之间的间隔是所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔的3倍，
所述第3缝隙列与所述第4缝隙列之间的间隔是所述第1缝隙列与所述第2缝隙列之间的间隔的2倍。
4.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面位于所述第2导电部件侧，
所述第2导电部件具有第2导电性表面，该第2导电性表面与所述第1导电性表面对置，
所述缝隙阵列天线还具有：
脊状的多个波导部件，它们具有与所述第1导电性表面对置的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述多个波导部件的周围扩展，
所述多个波导路是由所述第1导电性表面、所述多个波导部件的所述波导面和所述人工磁导体规定的，
所述人工磁导体包含多个导电性杆，该多个导电性杆分别具有：基部，其与所述第2导电性表面连接；以及末端部，其与所述第1导电性表面对置。
5.根据权利要求3所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面位于所述第2导电部件侧，
所述第2导电部件具有第2导电性表面，该第2导电性表面与所述第1导电性表面对置，
所述缝隙阵列天线还具有：
脊状的多个波导部件，它们具有与所述第1导电性表面对置的导电性的波导面，沿着所述第1导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述多个波导部件的周围扩展，
所述多个波导路是由所述第1导电性表面、所述多个波导部件的所述波导面和所述人工磁导体规定的，
所述人工磁导体包含多个导电性杆，该多个导电性杆分别具有：基部，其与所述第2导电性表面连接；以及末端部，其与所述第1导电性表面对置。
6.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1导电部件具有第1导电性表面，该第1导电性表面位于所述第2导电部件侧，
所述第2导电部件具有第2导电性表面，该第2导电性表面与所述第1导电性表面对置，
所述缝隙阵列天线还具有：
脊状的多个波导部件，它们具有与所述第2导电性表面对置的导电性的波导面，沿着所述第2导电性表面延伸；以及
人工磁导体，其在所述多个波导部件的周围扩展，
所述多个波导路是由所述第2导电性表面、所述多个波导部件的所述波导面和所述人工磁导体规定的，
所述人工磁导体包含多个导电性杆，该多个导电性杆分别具有：基部，其与所述第1导电性表面连接；以及末端部，其与所述第2导电性表面对置。
7.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述缝隙阵列天线还具有多个导电性柱，所述多个导电性柱的两端部分别与所述第1导电部件和第2导电部件连接，
所述多个波导路是由所述第1导电部件、所述第2导电部件和所述多个导电性柱规定的。
8.根据权利要求3所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述缝隙阵列天线还具有多个导电性柱，所述多个导电性柱的两端部分别与所述第1导电部件和第2导电部件连接，
所述多个波导路是由所述第1导电部件、所述第2导电部件和所述多个导电性柱规定的。
9.根据权利要求8所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述缝隙阵列天线还具有电介质基板，
所述第1导电部件是所述电介质基板的一个表面上的具有导电性的第1箔，
所述第2导电部件是所述电介质基板的另一个表面上的具有导电性的第2箔，
所述多个导电性柱贯通所述电介质基板而将所述第1箔和第2箔电连接。
10.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间。
11.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
12.根据权利要求3所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
13.根据权利要求5所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
14.根据权利要求7所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
15.根据权利要求9所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路中的所述分叉部与所述第2波导路中的所述分叉部之间，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合。
16.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
各缝隙列包含4个缝隙，
所述多个波导路各自的所述主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部，
所述4个分支部分别与所述4个缝隙耦合，当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路的所述三个分叉部与所述第2波导路的所述三个分叉部之间。
17.根据权利要求2所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
各缝隙列包含4个缝隙，
所述多个波导路各自的所述主干部经由三个分叉部而分叉为4个分支部，
所述4个分支部分别与所述4个缝隙耦合，当从与所述第1导电部件垂直的方向观察时，所述第1缝隙列的中心线和所述第2缝隙列的中心线位于所述第1波导路的所述三个分叉部与所述第2波导路的所述三个分叉部之间。
18.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1导电部件具有规定多个喇叭的形状，
所述多个缝隙列中包含的一个缝隙在各喇叭的基部开口。
19.根据权利要求15所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1导电部件具有规定多个喇叭的形状，
所述多个缝隙列中包含的一个缝隙在各喇叭的基部开口。
20.根据权利要求17所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1导电部件具有规定多个喇叭的形状，
所述多个缝隙列中包含的一个缝隙在各喇叭的基部开口。
21.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第1缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间，
所述第2波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第2缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间。
22.根据权利要求10所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述多个波导路各自的所述主干部包含沿着各缝隙列而延伸的线状部分，
从位于所述线状部分的一端的所述分叉部分叉为两个分支部，
所述两个分支部分别与至少一个缝隙耦合，
所述第1波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第1缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间，
所述第2波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第2缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间。
23.根据权利要求12所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述第1波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第1缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间，
所述第2波导路具有一个分叉部，所述分叉部位于所述第2缝隙列中所包含的相邻的两个缝隙之间。
24.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述多个缝隙列是用于接收的多个接收缝隙列，
所述第1导电部件还具有与所述多个接收缝隙列邻接的发送用的至少一个发送缝隙列，该至少一个发送缝隙列包含沿着所述第2方向排列的多个缝隙。
25.根据权利要求14所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述多个缝隙列是用于接收的多个接收缝隙列，
所述第1导电部件还具有与所述多个接收缝隙列邻接的发送用的至少一个发送缝隙列，该至少一个发送缝隙列包含沿着所述第2方向排列的多个缝隙。
26.根据权利要求1所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述多个缝隙列是用于接收的多个接收缝隙列，
所述第1导电部件还具有与所述多个接收缝隙列邻接的发送用的至少一个发送缝隙列，该至少一个发送缝隙列包含沿着所述第2方向排列的多个缝隙，
所述至少一个发送缝隙列包含两个发送缝隙列，
所述两个发送缝隙列位于所述多个接收缝隙列的两侧，
所述两个发送缝隙列和所述多个接收缝隙列构成多输入多输出系统，
所述两个发送缝隙列中的一方与最接近所述发送缝隙列中的所述一方的接收缝隙列之间的间隔等于所述两个发送缝隙列中的另一方与最接近所述发送缝隙列中的所述另一方的其他接收缝隙列之间的间隔，与所述多个接收缝隙列中的相邻的任意两个接收缝隙列之间的间隔不同。
27.根据权利要求25所述的缝隙阵列天线，其特征在于，
所述至少一个发送缝隙列包含两个发送缝隙列，
所述两个发送缝隙列位于所述多个接收缝隙列的两侧，
所述两个发送缝隙列和所述多个接收缝隙列构成多输入多输出系统，
所述两个发送缝隙列中的一方与最接近所述发送缝隙列中的所述一方的接收缝隙列之间的间隔等于所述两个发送缝隙列中的另一方与最接近所述发送缝隙列中的所述另一方的其他接收缝隙列之间的间隔，与所述多个接收缝隙列中的相邻的任意两个接收缝隙列之间的间隔不同。
28.一种雷达，其特征在于，具有：
权利要求1至27中的任意一项所述的缝隙阵列天线；以及
所述微波集成电路。
29.根据权利要求28所述的雷达，其特征在于，
所述第1导电部件或所述第2导电部件具有至少一个贯通孔；
所述多个波导路的所述主干部的端部与所述至少一个贯通孔的一端侧开口连接，
所述微波集成电路配置在所述第1导电部件或所述第2导电部件的所述至少一个贯通孔的另一端侧开口所在的一侧，
所述微波集成电路经由所述多个波导路以外的波导路或微带线而与所述至少一个贯通孔连接。
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