CN208637566U - 波导装置模块以及微波模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供波导装置模块以及微波模块。波导装置模块包括波导装置和电路板。波导装置的导电部件的导体面在与线路图案之间形成第二波导路。电路板的线路图案具有主干图案和从主干图案分支的第一分支图案及第二分支图案。第二波导路包含主波导路、第一分支图案与导体面之间的第一分支波导路及第二分支图案与导体面之间的第二分支波导路。两个分支图案的各端部分别与微波集成电路元件的两个天线输入输出端子连接，在各分支波导路中传播相同频率的两个电磁波。各分支波导路之间具有以下关系：第一电磁波在第一分支波导路中传播的期间的相位变化量与第二电磁波在第二分支波导路中传播的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±90度的范围内。

Description

波导装置模块以及微波模块
技术领域
本公开涉及利用人工磁导体进行电磁波的导波的波导装置模块以及微波模块。
背景技术
使用于雷达系统的微波(包含毫米波)通过装配于电路板的集成电路(以下，在本说明书中称作“微波IC”。)生成。微波IC根据制造方法还被称作“MIC”(MicrowaveIntegrated Circuit)、“MMIC”(Monolithic Microwave Integrated Circuit或Microwaveand Millimeter wave Integrated Circuit)。微波IC生成成为所发送的信号波的基础的电信号，并输出到微波IC的信号端子。电信号经接合线等导线以及后述的电路板上的波导路而到达转换部。转换部设置于该波导路与波导管的连接部、即不同的波导路的边界部。
转换部包含高频信号产生部。“高频信号产生部”是指具有用于将从微波IC的信号端子通过导线引导的电信号在波导管的正前方转换为高频电磁场的结构的部位。通过高频信号产生部转换后的电磁波被引导到波导管。
作为从微波IC的信号端子至波导管正前方的高频信号产生部为止的结构，一般为以下两种结构。
第一结构例示于专利文献1中。即为以下结构：将与微波IC对应的高频电路模块8的信号端子和与高频信号产生部对应的供电销10在尽可能接近的状态下进行连接，并利用波导管1接收由高频信号产生部转换后的电磁波。在该结构中，微波IC的信号端子通过传输线路9直接与高频信号产生部连接。其结果是，高频信号的衰减变小。另一方面，在该第一结构中，需要将波导管引导至微波IC的信号端子附近处。波导管由导电性金属构成，要求对应于进行导波的电磁波的波长而在高频下进行高精细的加工。相反地，在较低的频率下导致结构大型化，并且进行导波的方向也受限。其结果是，在第一结构中存在由微波IC及其封装基板形成的处理电路变大之类的问题。
另一方面，第二结构例示于专利文献2中。即为以下结构：将毫米波IC的信号端子经由被称作微带线(Micro Strip Line、以下在本说明书中有时略记为“MSL”。)的传输路径引导到形成于电路板上的MSL高频信号产生部，并与波导管连接。MSL是指，由位于电路板表面的细带状的导体和位于电路板背面的导体层构成，并使由在表面导体与背面导体之间产生的电场和包围表面导体周围的磁场产生的电磁波传播的波导路。
在第二结构中，在微波IC的信号端子与连接于波导管的高频信号产生部之间存在MSL。根据某一实验例，可以说在每1mm长度的MSL中产生约0.4dB的衰减，电磁波功率的衰减成为问题。并且，在位于MSL的终端的高频信号产生部中，为了使电磁波的振荡状态稳定等目的，需要介电层与导体层之间的复杂的结构(参照专利文献2的图3～图8)。
另一方面，该第二结构能够使高频信号产生部与波导管的连接部位远离微波IC而配置。由此，能够简化波导管结构，因此能够实现微波处理电路的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-141691号公报
专利文献2：日本特表2012-526434号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
以往，随着包含毫米波的电磁波的用途的扩大，组装于一个微波IC的信号波用信道的数量逐渐变多。而且，随着电路集成度的提高而逐渐小型化。而且，在一个微波IC中紧密地配置有多个信道的信号端子。其结果是，在从微波IC的信号端子至波导管为止的部位处很难采用上述的第一结构，而主要采用第二结构。
近年来，随着对使用毫米波的车载用雷达系统等车载用途的需求的扩大，要求利用毫米波雷达识别距离对象车辆更远处的状况。并且，还要求通过将毫米波雷达设置在车厢内来提高雷达的设置容易性和维护性。即，要求将从微波IC至收发天线为止的波导路中的因电磁波的衰减引起的损耗最小化。并且，将毫米波雷达除了应用于识别车辆前方的状况之外，还应用于识别侧方或后方的用途。在该情况下，对设置于侧镜盒(side mirrorbox)内等小型化和针对大量使用时的低价格化的期望也强烈。
与这些期望相对地，在上述的第二结构中存在因微带线中的损耗和使用波导管而引起的小型化的困难性以及高精度加工的必要性等问题。
用于解决课题的手段
本公开的一方式所涉及的波导装置模块包括：波导装置，其具有：具有导电性表面的导电部件；沿着所述导电性表面延伸且具有导电性的波导面的波导部件；以及所述波导部件的两侧的人工磁导体；以及电路板，其具有导电性的线路图案，所述波导装置在所述导电部件与所述波导部件之间具有第一波导路，所述导电部件具有：与所述导电性表面相反一侧的导体面，其在与所述线路图案之间形成第二波导路；以及中空波导管，其从所述导电性表面贯通至所述导体面，并互相连接所述第一波导路与所述第二波导路，所述电路板的所述线路图案具有：主干图案，其具有与所述中空波导管的开口相对的部分；以及第一分支图案以及第二分支图案，它们与所述导体面相对，并从所述主干图案分支，所述第二波导路包含：所述主干图案与所述导体面之间的主波导路；所述第一分支图案与所述导体面之间的第一分支波导路；以及所述第二分支图案与所述导体面之间的第二分支波导路，所述第一分支图案以及所述第二分支图案的各端部分别与微波集成电路元件的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接，当在所述第一分支波导路以及所述第二分支波导路中传播相同频率的第一电磁波以及第二电磁波时，所述第一分支波导路与所述第二分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波在所述第一分支波导路中传播的期间的相位变化量与所述第二电磁波在所述第二分支波导路中传播的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±90度的范围内。
实用新型效果
根据本公开的例示性的实施方式，能够更加降低从微波IC至收发天线为止的波导路中的损耗。
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2A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2B是示出具有截面为接近U字或V字的形状的面的底部的导电性表面120a的图。
图3是示意性地示出为了容易理解而处于使导电部件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是示出图2A所示的结构中的各部件的尺寸范围的例的图。
图5A是示意性地示出在波导部件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的图。
图5B是为了参考而示意性地示出中空波导管130的截面的图。
图5C是示出在导电部件120上设置有两个波导部件122的实施方式的剖视图。
图5D是为了参考而示意性地示出并排配置有两个中空波导管130的波导装置的截面的图。
图6A是示出毫米波MMIC(毫米波IC)2的背面中的端子的配置(销配置)的例的俯视图。
图6B是示意性地示出用于将图6A所示的天线输入输出端子20a、20b向比毫米波IC2的覆盖区靠外侧的区域引出的配线图案40的例的俯视图。
图7A是示出本公开中的微波模块1000的概略性整体结构的例的平面示意图。
图7B是示出微波模块1000的其他方式的平面示意图。
图8是示意性地示出悬置带线SSL的图。
图9A是示出毫米波IC2、电路板4、波导装置100之间的关系的图。
图9B是沿图9A中的A-A’线的剖视图。
图9C是示出电路板4、毫米波IC2、波导装置100的第一导电部件110之间的关系的分解立体图。
图10是示出线路图案40S、40G以及40T与各波导路之间的关系的图。
图11a和图11b是用于对分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的各电磁波的相位之差进行说明的图。
图12A是例示性的中空波导管112的XY剖视图。
图12B是示出具有I字形状的XY截面的中空波导管112的图。
图13A是示出线路图案40的变形例所涉及的线路图案40a的图。
图13B是示出线路图案40的变形例所涉及的线路图案40b的图。
图14是示出基于例示性的实施方式的毫米波IC2、电路板4、波导装置100之间的关系的图。
图15是示出线路图案40S、40G1、40G2以及40T与各波导路之间的关系的图。
图16A是示出线路图案40c的变形例所涉及的线路图案40c以及40d的图。
图16B是示出线路图案40d的变形例所涉及的线路图案40c以及40d的图。
图17是示出例示性的毫米波IC2或电路板4、波导装置100之间的关系的图。
图18是示出线路图案40S1、40S2以及40T与各波导路之间的关系的图。
图19是示出与毫米波IC2的位置相关的变形例的图。
图20A是示出在图9B的结构的+Z侧追加了人工磁导体101的例的剖视图。
图20B是示出在图19的结构的+Z侧追加了人工磁导体101的例的剖视图。
图21是示出设置于电路板4与导电性杆124’之间的绝缘树脂160的图。
图22是示意性地示出具有作为辐射元件发挥功能的多个缝隙的缝隙阵列天线300的结构的一部分的立体图。
图23A是从Z方向观察图22所示的20个缝隙排列成五行四列的阵列天线300的俯视图。
图23B是沿图23A的D-D’线的剖视图。
图23C是示出第一波导装置350a中的波导部件322U的平面布局的图。
图23D是示出第二波导装置350b中的波导部件322L的平面布局的图。
图24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25是示出本车辆500的车载雷达系统510的图。
图26A是示出车载雷达系统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是存在于不同方位的目标的数量。)之间的关系的图。
图26B是示出接收第k个入射波的阵列天线AA的图。
图27是示出作为基于本公开的例示性用途的车辆行驶控制装置600的基本结构的一例的框图。
图28是示出车辆行驶控制装置600的结构的其他例的框图。
图29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30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31是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的图。
图32是示出“上行”期间的拍频fu以及“下行”期间的拍频fd的图。
图33是示出通过包括处理器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34是示出三个频率f1、f2、f3之间的关系的图。
图35是示出复平面上的合成频谱F1～F3之间的关系的图。
图36是示出求出基于本公开的变形例的相对速度以及距离的处理步骤的流程图。
图37是与车辆500中的包括具有应用了本公开的技术的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38是示出毫米波雷达510的设置位置与车载摄像头系统700的设置位置之间的关系的图。
图39是示出基于毫米波雷达的监视系统1500的结构例的图。
图40是示出数字式通信系统800A的结构的框图。
图41是示出包含能够改变电波的辐射模式的发送机810B的通信系统800B的例的框图。
图42是示出装配有MIMO功能的通信系统800C的例的框图。
符号说明
2 毫米波MMIC(毫米波IC)
4 电路板
20 端子
20a 第一天线输入输出端子(S端子)
20b 第二天线输入输出端子(G端子)
20c 其他端子
40S、40S1、40S2 线路图案
40G、40G1、40G2 线路图案
50S 扼流结构
50G 扼流结构
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、112a、112b、112c、112d 缝隙
114 喇叭
120 第二导电部件
120a 第二导电部件的导电性表面
122 波导部件
122a 波导面
124、124’ 导电性杆
124a 导电性杆124的末端部
124b 导电性杆124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
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 发送机
820A、840 接收机
813、832 编码器
823、842 解码器
814 调制器
824 解调器
1010、1020 传感器部
1011、1021 天线
1012、1022 毫米波雷达检测部
1013、1023 通信部
1015、1025 监视对象
1100 主体部
1101 处理部
1102 数据存储部
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
＜术语＞
“微波”是指频率处于300MHz至300GHz的范围的电磁波。将“微波”中的频率处于30GHz至300GHz的范围的电磁波称作“毫米波”。真空中的“微波”的波长处于1mm至1m的范围，“毫米波”的波长处于1mm至10mm的范围。
“微波IC(微波集成电路元件)”是生成或处理微波频带的高频信号的半导体集成电路的芯片或封装件。“封装件”是包含对微波频带的高频信号进行生成或处理的一个或多个半导体集成电路芯片(单片IC芯片)的封装件。在一个以上的微波IC集成于单一的半导体基板上的情况下，特别称作“单片微波集成电路”(MMIC)。在本公开中，有时将“微波IC”称作“MMIC”，但这是一例。并非必须是一个以上的微波IC集成于单一的半导体基板上。并且，有时将生成或处理毫米波频带的高频信号的“微波IC”称作“毫米波IC”。
“IC安装电路板”是指装设有微波IC的状态的封装电路板，作为构成要素包括“微波IC”和“安装电路板”。单单“安装基板”是指安装用电路板，处于未装设有微波IC的状态。
“波导路模块”包括未装设有“微波IC”的状态的“安装电路板”和“波导装置”。与此相对，“微波模块”包括“装设有微波IC的状态的安装电路板(IC安装电路板)”和“波导装置”。
在说明本公开的实施方式之前，对以下各实施方式中使用的波导装置的基本结构和动作原理进行说明。
＜波导装置＞
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。这些波导装置各自在整体上具有相对的一对导电板。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。人工磁导体的具有传播截止频带中所包含的波长的电磁波(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包括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状的第一导电部件110以及第二导电部件120。在第二导电部件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2A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2A所示，第一导电部件110在与第二导电部件120相对的一侧具有导电性表面(第一导电性表面)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，但是如后述，导电性表面110a无需是平面。
图3是示意性地示出为了容易理解而处于使第一导电部件110与第二导电部件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2A所示，在实际的波导装置100中，第一导电部件110与第二导电部件120之间的间隔窄，第一导电部件110以覆盖第二导电部件120的所有导电性杆124的方式配置。
再次参照图2A。排列在第二导电部件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125。导电性杆124无需其整体具有导电性，只要杆状结构物的至少表面(上表面以及侧面)具有导电性即可。并且，只要第二导电部件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。只要第二导电部件120的表面中的排列有多个导电性杆124的一侧的面(第二导电性表面)120a具有导电性，并且相邻的多个导电性杆124的表面通过导体连接即可。换句话说，只要第二导电部件120以及多个导电性杆124的组合的整体具有与第一导电部件110的导电性表面110a相对的凹凸状的导电性表面即可。
在第二导电部件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的两侧存在人工磁导体，波导部件122被两侧的人工磁导体夹着。由图3可知，该例中的波导部件122被第二导电部件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分别与导电性杆124的高度以及宽度不同。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，只要具有与第一导电部件110的导电性表面110a相对的导电性的波导面122a即可。第二导电部件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，第一导电部件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125与第一导电部件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。这种频带称作“受限带”。人工磁导体被设计成在波导装置100内传播的信号波的频率(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。
接下来，参照图4对各部件的尺寸、形状、配置等的例进行说明。
图4是示出图2A所示的结构中的各部件的尺寸范围的例的图。波导装置用于规定频带(称作“工作频带”。)的电磁波的发送以及接收中的至少一方。在本说明书中，将在第一导电部件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)设为λo。并且，将工作频带中的最高频率的电磁波在自由空间中的波长设为λm。将各导电性杆124中的与第二导电部件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第一导电部件的导电性表面的距离
从导电性杆124的基部124b至第一导电部件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至第一导电部件110的导电性表面110a的距离相当于第一导电部件110与第二导电部件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3.8934mm至3.9446mm的范围内。因而，在该情况下，λm为3.8934mm，因此第一导电部件110与第二导电部件120之间的间隔能够设定成比3.8934mm的一半小。只要第一导电部件110与第二导电部件120以实现这样的窄间隔的方式相对配置，则第一导电部件110与第二导电部件120无需严格地平行。并且，若第一导电部件110与第二导电部件120之间的间隔小于λm/2，则第一导电部件110和/或第二导电部件120的整体或一部分也可以具有曲面形状。另一方面，第一导电部件110以及第二导电部件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并不限于此。例如，如图2B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2B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相邻的导电性杆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从该两个导电性杆124中的一个导电性杆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第二导电部件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。
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，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。
(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。同样地，关于导电性杆124(尤其是与波导部件122邻接的导电性杆124)的高度，也设定成小于λm/2。
(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-MechanicalSystem)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。
根据具有上述结构的波导装置100，工作频率的信号波无法在人工磁导体的表面125与第一导电部件110的导电性表面110a之间的空间中传播，而是在波导部件122的波导面122a与第一导电部件110的导电性表面110a之间的空间中传播。这样的波导路结构中的波导部件122的宽度与中空波导管不同，无需具有应传播的电磁波的半波长以上的宽度。并且，还无需由沿厚度方向(与YZ面平行)延伸的金属壁连接第一导电部件110与第二导电部件120。
图5A示意性地示出在波导部件122的波导面122a与第一导电部件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中的三个箭头示意性地示出所传播的电磁波的电场的方向。所传播的电磁波的电场与第一导电部件110的导电性表面110a以及波导面122a垂直。
在波导部件122的两侧配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体。电磁波在波导部件122的波导面122a与第一导电部件110的导电性表面110a之间的间隙中传播。图5A是示意图，并未准确地示出电磁波实际形成的电磁场的大小。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)横向扩展。在该例中，电磁波在与图5A的纸面垂直的方向(Y方向)上传播。这样的波导部件122无需沿着Y方向直线延伸，能够具有未图示的弯曲部和/或分支部。由于电磁波沿着波导部件122的波导面122a传播，因此传播方向在弯曲部发生变化，传播方向在分支部分支为多个方向。
在图5A的波导路结构中，在所传播的电磁波的两侧不存在中空波导管中必不可少的金属壁(电壁)。因此，在该例中的波导路结构中，所传播的电磁波形成的电磁场模式的边界条件不包含“因金属壁(电壁)产生的约束条件”，波导面122a的宽度(X方向的大小)小于电磁波的波长的一半。
图5B为了参考而示意性地示出了中空波导管130的截面。在图5B中用箭头示意性地示出了形成于中空波导管130的内部空间132的电磁场模式(TE10)的电场的方向。箭头的长度与电场的强度对应。中空波导管130的内部空间132的宽度必须设定成比波长的一半宽。即，中空波导管130的内部空间132的宽度不可能设定成小于所传播的电磁波的波长的一半。
图5C是示出在第二导电部件120上设置有两个波导部件122的实施方式的剖视图。在这样相邻的两个波导部件122之间配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体。更准确地说，在各波导部件122的两侧配置有由多个导电性杆124形成的人工磁导体，各波导部件122能够实现独立地传播电磁波。
图5D为了参考而示意性地示出了并排配置有两个中空波导管130的波导装置的截面。两个中空波导管130相互电绝缘。电磁波传播的空间的周围需要用构成中空波导管130的金属壁覆盖。因此，无法将电磁波传播的内部空间132的间隔比两张金属壁的厚度的总和还要缩短。两张金属壁的厚度的总和通常比所传播的电磁波的波长的一半长。因而，很难将中空波导管130的排列间隔(中心间隔)设成比所传播的电磁波的波长短。尤其在处理电磁波的波长为10mm以下的毫米波段或者其以下的波长的电磁波的情况下，很难形成足够薄于波长的金属壁。因此，在商业方面很难以现实的成本实现。
与此相对，包括人工磁导体的波导装置100能够容易地实现使多个波导部件122接近的结构。因此，能够适宜地用于向多个天线元件接近配置的阵列天线供电。
为了将具有上述结构的波导装置与装设有MMIC的安装电路板连接而进行高频信号的交换，要求高效地耦合MMIC的端子与波导装置的波导路。
如前述，在如毫米波频带的超过30GHz的频率区域中，在微带线路中传播时的电介质损耗变大。尽管如此，一直以来将MMIC的端子与设置于安装电路板上的微带线路连接。这在中空波导装置的波导路其本身不是通过微带线路实现而是通过波导管实现的情况下也相同。即，一直进行微带线路存在于MMIC的端子与中空波导管之间的连接。
图6A是示出毫米波MMIC(毫米波IC)2的背面中的端子的配置(销配置)的例的俯视图。毫米波IC2是生成并处理例如约76GHz频段的高频信号的微波集成电路元件。在图示的毫米波IC2的背面呈行状以及列状排列有多个端子20。这些端子20包含第一天线输入输出端子20a以及第二天线输入输出端子20b。在图示的例中，第一天线输入输出端子20a作为信号端子发挥功能，第二天线输入输出端子20b作为接地端子发挥功能。多个端子20中的除天线输入输出端子20a、20b以外的端子例如是电源端子、控制信号端子以及信号输入输出端子。
在后述的实施方式1中，利用包含一个第一天线输入输出端子20a以及一个第二天线输入输出端子20b的端子组20A。在实施方式2中，利用包含一个第一天线输入输出端子20a以及两个第二天线输入输出端子20b的端子组20B。在实施方式3中，利用包含两个第一天线输入输出端子20a的端子组20C。在实施方式3中，端子组20C不包含分别与两个第一天线输入输出端子20a邻接的两个第二天线输入输出端子20b。
图6B是示意性地示出用于将图6A所示的天线输入输出端子20a、20b向比毫米波IC2的覆盖区靠外侧的区域引出的线路图案40的例的俯视图。在图6B所示的例中，分别使用三个端子组20A～20C的3沟道的毫米波信号能够经由毫米波IC2的天线输入输出端子20a、20b输入输出。
在本说明书中，线路图案40在比毫米波IC2的覆盖区靠外侧的区域构成作为波导路的悬置带线(SSL)的一部分。“悬置带线”是指在形成于未图示的电路板上的导线与隔着空气相对的导体板之间形成的波导路。线路图案40作为上述的导线发挥功能。另外，与线路图案40(导线)隔着空气相对的导体板相当于第一导电部件110(图1～图5A等)。
当毫米波等频率高的高频信号在线路图案40以及微带线路中传播时，产生因电介质电路板引起的较大的损耗。当例如约76GHz频段的毫米波在微带线路中传播时，有可能因电介质损耗而在每1mm线路长度中产生约0.4dB的衰减。这样，在以往技术中，由于在MMIC与波导装置之间存在微带线路等配线，因此在毫米波频带中产生较大的电介质损耗。
若采用以下说明的新型连接结构，则能够大幅抑制上述损耗的降低。
图7A是示出本实施方式中的微波模块1000的概略性的整体结构的例的平面示意图。微波模块1000包括毫米波IC2、电路板4以及波导装置100。
在电路板4的-Z侧的面(图7A的纸面里侧的面)上设置有两条线路图案40。电路板4的-Z侧的面与毫米波IC2的端子20以及波导装置100的+Z侧的面相对。图6A所示的毫米波IC2在毫米波IC2的+Z侧的面上具有至少两个端子20。各线路图案40与毫米波IC2的各端子20借助焊锡球等导电材料而接触并电导通。另外，在图7A中示出了两条线路图案40，但是条数是一例。如后述，也可以设置三条线路图案40。
并且，线路图案40还与作为波导装置100的+Z侧的面的第一导电部件110(图1～图5A等)相对。即，毫米波IC2以及波导装置100关于电路板4配置在同一侧。
线路图案40和波导装置100的第一导电部件110形成作为波导路的悬置带线。悬置带线沿着线路图案40以及第一导电部件110延伸。在后面进行悬置带线的详细叙述。
图7B是示出微波模块1000的其他方式的平面示意图。与图7A同样地，在图7B的例中，微波模块1000也包括毫米波IC2、电路板4以及波导装置100。图7B的例与图7A的例的不同点是毫米波IC2、电路板4以及波导装置100之间的配置关系。更具体地说，波导装置100、电路板4以及毫米波IC2从-Z方向依次向+Z方向排列。波导装置100的+Z侧的面与电路板4的-Z侧的面相对，电路板4的+Z侧的面与毫米波IC2的-Z侧的面相对。
在图7B的例中，线路图案40设置于电路板4的-Z侧的面，而未设置于+Z侧的面。但是，在+Z侧的面上设置有与毫米波IC2的各端子20接触的导电性部件(未图示)。该导电部件贯通电路板4，并与填充有导电膏的通孔电连接。通孔到达电路板4的-Z侧的面并与线路图案40电连接。线路图案40在电路板4的-Z侧的面上例如向-Y方向延伸。与图7A的例同样地，设置于电路板4的-Z侧的面上的线路图案40和第一导电部件110形成作为波导路的悬置带线。悬置带线沿着线路图案40以及第一导电部件110延伸。
无论在图7A以及图7B中的任一结构中，悬置带线均统一成一条，经由设置于后述的波导装置100的第一导电部件110的中空波导管连接于波导装置100的第一导电部件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(脊形波导路)。中空波导管从第一导电部件110的导电性表面110a贯通至第一导电部件110的+Z侧的导体面，并互相连接两个波导路(悬置带线波导路以及脊形波导路)。
另外，在电路板4上能够设置有用于向毫米波IC2供给必要的电源和信号的其他电路元件。电路板4可以是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、作为高频基板材料的氟树脂等具有刚性的基板，也可以是具有柔软性的柔性基板。图7A以及图7B所示的电路板4是柔性印刷配线电路板(FPC)的一部分。从电路板4延伸出具有柔软性的配线部4b。
图7A以及图7B只是示出了本公开中的实施方式的例，并不限定于该例。以下，主要以图7A的结构为例进行说明。
接下来，对图7A以及图7B的结构中共同的本实施方式所涉及的悬置带线进行说明。
图8示意性地示出了悬置带线SSL。悬置带线SSL是在形成于电路板4上的线路图案40与隔着空气相对的第一导电部件110的+Z侧的导体面110b之间形成的波导路。
在图8中示出了假设电磁波向-Y方向前进时的某一时点的电场以及磁场。单点划线的箭头表示一部分磁力线，双点划线的箭头表示一部分电力线。在作为周知的其他波导路的微带线中，在电路板电介质内形成有波导路，介电损耗相对大。但是，在悬置带线SSL中，介电损耗相对小或者足够小。由此，能够实现低损耗的波导路。
在基于本公开的波导装置模块1000中，从毫米波IC2的端子组20A～20C中的任一端子延伸的两条或三条线路图案40各自在与第一导电部件110的+Z侧的导体面之间形成悬置带线SSL。若从毫米波IC2的各天线输入输出端子输出高频信号，则高频信号发生电位变化而在线路图案40上传播。若高频信号到达线路图案40与第一导电部件110相对的位置处，则在线路图案40与第一导电部件110之间产生高频电磁场(电磁波)。该电磁波沿着悬置带线SSL传播。
在毫米波IC2的端子组20A～20C中的任一端子均输出后述的至少两个高频信号。具体地说，至少两个高频信号包含有源地生成的一个高频信号以及由该高频信号感应出的具有相反的相位且具有电位变化的高频信号。或者，至少两个高频信号包含具有彼此相反的相位的有源地生成的至少两个高频信号。其结果是，在多个悬置带线SSL中传播的电磁波的相位也相反。
本申请发明人考虑到将多个悬置带线SSL统一成一条波导路并将该波导路与波导装置100的脊形波导路连接在一起。
此时，本申请发明人关于彼此相反的相位的电磁波所传播的多个悬置带线SSL调整到其合流点(分支点)为止的长度，并调整为电磁波彼此之间进一步产生180度的相位差。由此，各电磁波的相位在合流点处相同，能够使互相加强的电磁波沿着脊形波导路传播。另外，180度的相位差是代表例，还能够赋予其他相位差。
以下，对基于本公开的包含波导装置的波导装置模块及其应用例进行说明。另外，在本说明书中，将波导装置100以及具有一个或多个线路图案的电路板称作“波导装置模块”。波导装置模块可以包含或不包含毫米波IC2。
(实施方式1)
首先，对本实施方式所涉及的毫米波IC2进行说明。
在本实施方式中，图6A以及图6B所示的毫米波IC2的第一天线输入输出端子(还描述为“S端子”。)20a以及第二天线输入输出端子(还描述为“G端子”。)20b是不平衡(UnBalance)型信号端子。“不平衡型”是指，与施加于毫米波IC2的S端子20a的具有固定或变化的频率的有源信号对应地，在G端子20b中感应出与该信号相反的相位的信号的性质。
图9A示出了基于本实施方式的毫米波IC2、电路板4以及波导装置100之间的关系。图9B是沿图9A中的A-A’线的剖视图。并且，图9C是示出电路板4、毫米波IC2以及波导装置100的第一导电部件110之间的关系的分解立体图。
电路板4具有线路图案40。以下，主要对线路图案40进行说明。同时，对线路图案40与毫米波IC2以及波导装置100之间的关系进行说明。
线路图案40由三个线路图案构成。具体为第一分支图案40S、第二分支图案40G以及主干图案40T。
第一分支图案40S以及第二分支图案40G是从主干图案40T的+Y侧的端部分支的两个图案。第一分支图案40S在+Y侧的端部附近借助焊锡球等与毫米波IC2的S端子20a连接。并且，第二分支图案40G在+Y侧的端部处借助焊锡球等与毫米波IC2的G端子20b连接。主干图案40T在-Y侧的端部处与贯通第一导电部件110的中空波导管112的开口相对。这些图案如图9B所示。
第一分支图案40S以及第二分支图案40G跨越电路板4和波导装置100。波导装置100上的主干图案40T、第一分支图案40S以及第二分支图案40G与波导装置100的第一导电部件110所具有的导体面110b相对。其结果是，在主干图案40T、第一分支图案40S以及第二分支图案40G各自与导体面110b之间形成波导路。
图10示出了线路图案40S、40G以及40T与各波导路之间的关系。在本说明书中，将主干图案40T与导体面110b之间的波导路称作“主波导路”。并且，将第一分支图案40S与导体面110b之间的波导路以及第二分支图案40G与导体面110b之间的波导路分别称作“第一分支波导路”以及“第二分支波导路”。在图10中用虚线示出了主干图案40T形成的主波导路WT，并且示出了第一分支图案40S以及第二分支图案40G分别形成的第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG。另外，第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的+Y侧的各端部与导体面110b的端部B一致。在本说明书中，有时将形成于线路图案40与第一导电部件110的+Z侧的导体面110b之间的波导路的+Y侧的端部表示为“端部B”。
第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG在主干图案40T的+Y侧的端部40M的位置处与主波导路WT连接。
由于主干图案40T以及第一分支图案40S呈直线状，因此主波导路WT以及第一分支波导路WS也呈直线状。另一方面，从+Y侧的端部观察时，第二分支图案40G向-Y方向延伸之后，向+X方向弯曲，之后再弯曲而向-Y方向延伸。之后，第二分支图案40G再弯曲而向-X方向延伸。由于这样的形状，第二分支波导路WG也弯曲。
从毫米波IC2的S端子20a到主干图案40T的+Y侧的端部40M为止的第一分支图案40S的长度与从毫米波IC2的G端子20b到主干图案40T的+Y侧的端部40M为止的第二分支图案40G的长度不同。该长度之差还表示为从第一导电部件110的导体面110b的端部B向-Y侧形成的第一分支波导路WS与第二分支波导路WG的长度之差。本申请发明人利用与分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的高频电磁场(电磁波)的相位差之间的关系确定了第一分支波导路WS与二分支波导路WG的长度之差。
以下，对基于毫米波IC2的高频电磁场(电磁波)的生成原理进行说明之后，对第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的长度之差进行说明。
向毫米波IC2的S端子20a施加高频电压信号。这样一来，高频电压信号的振幅的变化在第一分支图案40S中传播。若该变化到达第一分支图案40S与导体面110b相对的位置处、即导体面110b的端部B，则在第一分支波导路WS中产生Z方向的高频电场，再与高频电场对应而感应出高频磁场。感应出的高频电场以及高频磁场作为高频电磁场(电磁波)在第一分支波导路WS中向-Y方向传播。
另一方面，若向毫米波IC2的S端子20a施加高频电压信号，则通过该高频电压信号在G端子20b感应出与该高频电压信号相同的振幅并且具有与该高频电压信号的相位相反的相位的电压的高频电压信号。与高频电压信号的相位“相反的相位”是指与高频电压信号的相位偏离180度的相位。将在时刻t施加于S端子20a的高频电压信号表示为+a(t)时，在G端子20b中感应出表示为-a(t)的高频电压信号。这样一来，在G端子20b中感应出的高频电压信号的振幅的变化在第二分支图案40G中传播。若该变化到达第二分支图案40G与导体面110b相对的位置处、即导体面110b的端部B，则在第二分支波导路WG中产生Z方向的高频电场，再与高频电场对应而感应出高频磁场。感应出的高频电场以及高频磁场作为高频电磁场(电磁波)在第二分支波导路WG中向-Y方向传播。
在第二分支波导路WG中产生的电磁波在端部B处的相位与在第一分支波导路WS中产生的电磁波在端部B处的相位相比偏离180度。感应出的高频电场以及高频磁场作为高频电磁场(电磁波)在第二分支波导路WG中向-Y方向传播之后，多次弯曲而传播至与主波导路WT的连接点40M。
分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的电磁波在主波导路WT的端部40M处合流。本申请发明人将第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的长度调整为分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位在所合流的端部40M处一致。具体地说，本申请发明人将第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的长度设定为在第一分支波导路WS中传播的电磁波的相位变化量与在第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位变化量之差具有180度的奇数倍的关系。其理由是，如上述那样为了使在位置Gr处产生的电磁波的相位与在位置Sr处产生的电磁波的相位偏离180度。通过这样调整第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的长度，两个电磁波的相位在端部40M处匹配。合流后的电磁波相互加强而在主波导路WT中向-Y方向传播。例如，设在第一分支波导路WS的端部B处产生的电磁波在某一相位的信号电平为+1时，在第二分支波导路WG的端部B处产生的电磁波的信号电平为-1。即，两者的振幅相同，相位偏离180度。通过使两个电磁波的相位在端部40M处匹配并使两者合流，合流后的电磁波的振幅成为2。
原则上，上述的第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的长度被调整为分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位在端部40M处相同。但是，在实际产品中，因制造的偏差等而有可能导致第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG的长度产生误差。其结果是，两个电磁波的相位有可能在端部40M处不一致(存在相位差)。在实用上，该相位差根据用途具有规定的容许范围。例如在后述的车载雷达系统中，能够容许±60度左右的相位差。列举具体例，在第一分支波导路WS的端部B处产生的电磁波在某一相位的信号电平为+1且在第二分支波导路WG的端部B处产生的电磁波的信号电平为-1的情况下，合流后的电磁波的振幅成为2至1.5的范围的值。只要是这样的振幅的范围，则车载雷达系统在实用上充分发挥功能。并且，在其他系统中，还存在只要合流后的电磁波的振幅是2至1的范围的值则充分发挥功能的情况。在该情况下，还有可能容许至例如±90度的误差。
被容许的误差的大小能够由将多个悬置带线SSL统一成一条波导路时的电磁波的信号电平而决定。例如，在施加于毫米波IC2的S端子20a的高频电压信号的信号电平为+1时，只要各波导路的合流点处的信号电平例如为+1以上，则可以说作为适当的波导装置发挥功能。在这样的情况下，多个电磁波的相位也可以不一致，能够容许所产生的相位差。另外，各波导路的合流点处的信号电平为+1以上是一例。也可以考虑衰减等而存在比+1低的情况。
另外，在本实施方式中，使第一分支图案40S以及第二分支图案40G的+Y侧的端部和与S端子20a以及G端子20b的连接位置不一致，设置了距离Lx的差。其理由是为了进行各分支图案的终端处理。设在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的电磁波的波长为λg时，距离Lx例如小于λg/2。更具体地说，更优选λg/4。Lx＝λg/4时，通过S端子20a以及G端子20b赋予的电压在第一分支图案40S以及第二分支图案40G的+Y侧的各端部(开放端)中以相同的极性、相同的电压值反射。其结果是，能够使各端子的信号波的相位与其反射波的相位在S端子20a以及G端子20b的各连接点处一致。另外，在使用76GHz频段的频率的情况下，波长λg为约4mm。由此，Lx小于约2mm，优选为约1mm。
另外，根据这些分支图案的状态等，还有可能存在能够通过使距离Lx稍微偏离λg/4而使各端子的相位与反射波的相位一致的情况。偏离的程度例如是-λg/8至+λg/8的范围，但是可以是更宽的范围，也可以是更窄的范围。
图11a和图11b是用于对分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的各电磁波的相位之差进行说明的图。为了便于说明，示出了在第一分支波导路WS中传播的电磁波的相位与在第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位之差为180度的奇数倍的例。
图11a示出了在第一分支波导路WS中传播的电磁波的传播长度和相位变化量。图11b示出了在第二分支波导路WG中传播的电磁波的传播长度和相位变化量。在图11a的例中，电磁波在从第一分支波导路WS的端部B至主波导路WT的+Y侧的端部40M的位置为止的第一分支波导路WS中传播。在图11b的例中，电磁波在从第二分支波导路WG的端部B至主波导路WT的+Y侧的端部40M的位置为止的第二分支波导路WG中传播。由于第二分支波导路WG比第一分支波导路WS长，因此在第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位变化量比在第一分支波导路WS中传播的电磁波的相位变化量大。
着眼于图11b。设在第二分支波导路WG上传播的电磁波前进了与第一分支波导路WS的波导路长度对应的长度时的相位变化量为θ1。而且，设之后再前进ΔL的波导路长度而到达端部40M时为止的相位变化量为θ2。
若将Δθ定义为Δθ＝θ2-θ1，则在本实施方式中成立下述式。
Δθ＝180度×(2n-1)
其中，n是正整数。
即，当在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播相同频率的电磁波时，第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG具有两个电磁波的相位变化量之差为180度的奇数倍的关系。180度的奇数倍的含义与所传播的电磁波的半波长的奇数倍的含义相同。由此，在设欲使在波导路中传播的电磁波的波长为λg时，若设n为正整数，则ΔL能够表示为ΔL＝(λg/2)x(2n-1)。为了满足上述条件，只要将第二分支波导路WG的长度比第一分支波导路WS加长ΔL，则能够使分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位在主干图案40T的+Y侧的端部40M处匹配。
另外，在本实施方式中，使第二分支波导路WG比第一分支波导路WS长来进行了说明，但是这是一例。也可以调换两者，使第一分支波导路WS比第二分支波导路WG长ΔL。
如图9A所示，分别在第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG中传播的电磁波的相位在匹配之后，成为具有两倍的振幅的电磁波而在主波导路WT中向-Y方向传播，并到达中空波导管112的开口。
图12A是基于本实施方式的中空波导管112的XY剖视图。如图示，中空波导管112具有H字形状。H字形状主要由三个部分构成。即为：作为一对纵部分的第一纵部分112-1以及第二纵部分112-2；以及连接一对纵部分112-1与纵部分112-2之间的横部分112-3。主波导路WT的-Y方向的端部与横部分112-3连接。
如图示，设为长度g以及长度h。这样一来，H字形状的中空波导管112满足g+h＞(λg1)/4的条件。在不满足该条件的情况下，波长λg比截止波长长，电磁波不在H字形状的中空波导管112内传播。另外，若电磁波在H字形状的中空波导管112中向-Z方向前进，则最终到达设置于波导装置100的第一导电部件110的-Z侧的面110a(图2A等)的开口。电磁波沿着与中空波导管112的开口连接的脊形波导路传播，并从未图示的天线元件辐射。在图9B中用箭头示出了电磁波的传播方向。这样，能够将从毫米波IC2输出的高频信号作为电磁波取出。
另一方面，在由天线元件接收到电磁波的情况下，电磁波以相反的路径到达至S端子20a以及G端子20b的位置，并作为高频信号从S端子20a输入到毫米波IC2。毫米波IC2能够利用接收到的高频信号估计目标的方向、相对速度等。
在本说明书中，中空波导管112的XY截面为H字形状，但是也可以是I字形状。图12B示出了具有I字形状的XY截面的中空波导管112。如图示，设为长度g以及长度h。关于长度g，g＞λg/2。另一方面，长度h并无限制。能够根据缝隙阻抗确定最佳的长度h。
另外，如图9B所示，在脊形波导路的-Y侧的端部设置有扼流结构140。扼流结构140代表性地由以下部分构成：波导部件122端部的长度为大约λg/4的附加传输线路；以及配置于该附加传输线路的端部的+Y方向的多个导电性杆124。另外，关于扼流结构140中的波导部件122端部的长度，根据外围波导路的阻抗状态，还有可能存在与λg/4不同的长度为最佳的情况。多个导电性杆124各自的高度为λ0的大约四分之一。在此，“λo”是在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)。也可以代替导电性杆的列而使用深度为λ0的大约四分之一的多个槽。扼流结构140对入射波与反射波之间赋予约180度(π)的相位差。由此，能够抑制电磁波从波导部件122的两端泄漏。
扼流结构140抑制电磁波从脊形波导路的端部泄漏，并高效地传输电磁波。虽然脊形波导路内的电磁波也进入扼流结构140内，但是能够对入射波与反射波之间赋予约180度的相位差。由此，能够抑制电磁波从端部泄漏。
线路图案40的形状并不限于图10所示的例。例如，图13A以及图13B示出了线路图案40的变形例所涉及的线路图案40a以及线路图案40b。与线路图案40(图10)之间的不同点是第二分支图案40G的形状。但是，由第一分支图案40S形成的第一分支波导路WS的长度与由第二分支图案40G形成的第二分支波导路WG的长度之差被调整为上述的ΔL。只要满足该条件，则第二分支图案40G也可以具有还与图13A以及图13B不同的形状。并且，第一分支图案40S也可以不是直线形状。
(实施方式2)
图14示出了基于本实施方式的毫米波IC2、电路板4以及波导装置100之间的关系。沿图14中的B-B’线的截面与图9B所示的例相同。并且，图14所涉及的结构的分解立体图除了线路图案40的形状以及毫米波IC2的端子的数量以外，与图9C相同。
在实施方式1中，对与具有两个天线输入输出端子20a以及20b的毫米波IC2连接的波导装置模块进行了说明。优选本实施方式所涉及的波导装置模块与具有三个天线输入输出端子的毫米波IC2连接。三个天线输入输出端子是一个S端子20a和两个G端子20b(图6A以及图6B)。以下，为方便起见，将附图下侧(+X侧)的G端子20b描述为“G1端子20b”，将上侧(-X侧)的G端子20b描述为“G2端子20b”。G1端子20b与实施方式1所涉及的G端子20b相同。
如图14所示，线路图案40由四个线路图案构成。具体为第一分支图案40S、第二分支图案40G1、第三分支图案40G2以及主干图案40T。其中，第一分支图案40S、第二分支图案40G1以及主干图案40T分别与实施方式1的第一分支图案40S、第二分支图案40G以及主干图案40T相同。
在本实施方式中，线路图案40还具有第三分支图案40G2。与第一分支图案40S以及第二分支图案40G1同样地，第三分支图案40G2从主干图案40T的+Y侧的端部分支。第三分支图案40G2在+Y侧的端部附近处借助焊锡球等与毫米波IC2的G2端子20b连接。
与实施方式1同样地，在本实施方式中，毫米波IC2的S端子20a、G1端子20b以及G2端子20b也是不平衡(UnBalance)型信号端子。与施加于毫米波IC2的S端子20a的有源信号对应地在G1端子20b以及G2端子20b中感应出与该信号相反的相位的信号。G端子与毫米波IC2的接地连接。在后面进行更详细的说明。
在本实施方式中，线路图案40关于B-B’线或主干图案40T以及第一分支图案40S对称。以第三分支图案40G2的说明以第二分支图案40G1的说明为标准。第三分支图案40G2也跨越电路板4和波导装置100。第三分支图案40G2与波导装置100的第一导电部件110所具有的导体面110b相对，并在与导体面110b之间形成波导路。
图15示出了线路图案40S、40G1、40G2以及40T与各波导路之间的关系。
本实施方式的线路图案40具有从主干图案40T的+Y侧的端部40M分支为三条的形状。即，线路图案40具有：主干图案40T；从端部40M再向+Y方向延伸的第一分支图案40S；从端部40M向+X方向延伸的第二分支图案40G1；以及从端部40M向-X方向延伸的第三分支图案40G2。
主干图案40T与导电性表面110a之间、第一分支图案40S与导电性表面110a之间、第二分支图案40G1与导电性表面110a之间以及第三分支图案40G2与导电性表面110a之间的空间均作为波导路发挥功能。
以下，按照与实施方式1相同的规则对各波导路标注符号。即，将由主干图案40T和导电性表面110a形成的波导路描述为“主波导路WT”，将由第一分支图案40S和导电性表面110a形成的波导路描述为“第一分支波导路WS”。并且，将由第二分支图案40G1和导电性表面110a形成的波导路描述为“第二分支波导路WG1”，将由第三分支图案40G2和导电性表面110a形成的波导路描述为“第三分支波导路WG2”。在图15中示出了主波导路WT、第一分支波导路WS、第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2。
由于主干图案40T以及第一分支图案40S呈直线状，因此主波导路WT以及第一分支波导路WS也呈直线状。另一方面，与实施方式1同样地，第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2分别具有多个弯曲部分和直线部分。如上述，线路图案40的X轴方向的形状关于呈直线状配置的主干图案40T以及第一分支图案40S对称。
另外，在图15的例中，也为了终端处理而使第一分支图案至第三分支图案40S、40G1以及40G2的+Y侧的各端部和与S端子20a、G1端子20b以及G2端子20b的连接位置不一致，设置了距离Lx的差。关于终端处理，引用与实施方式1的图10相关的说明。
再次参照图14。
在向毫米波IC2的S端子20a施加高频电压信号时，在第一分支波导路WS中产生高频电磁场(电磁波)，并向-Y方向传播而到达主波导路WT的+Y侧的端部40M。详细内容如实施方式1的说明，因此在此处引用实施方式1的说明而省略重复记载。
另一方面，若向毫米波IC2的S端子20a施加高频电压信号，则通过该高频电压信号在G1端子20b以及G2端子20b中分别感应出该高频电压信号的一半的振幅并且具有与该高频电压信号的相位相反的相位的电压的高频电压信号。这是因为，感应出了如抵消施加于S端子20a的高频电压信号的信号。具体地说，在将施加于S端子20a的高频电压信号在某一相位中的信号电平设为+1时，在两个G1端子20b以及G2端子20b中分别感应出具有各为-0.5的信号电平的信号。其结果是，设在第一分支波导路WS的端部B处产生的电磁波的信号电平为+1时，在第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2的各端部B处产生的电磁波的信号电平均为-0.5。
如图15所示，在第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2的端部B中产生的各电磁波在第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2中向-Y方向传播。之后，在第二分支波导路WG1中电磁波沿着弯曲的第二分支图案40G1向+X方向传播，在第三分支波导路WG2中电磁波沿着弯曲的第三分支图案40G2向-X方向传播。各电磁波在第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2中传播，并到达主波导路WT的+Y侧的端部40M。
分别在第一分支波导路WS、第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2中传播的电磁波在端部40M处合流。在本实施方式中，第一分支波导路WS、第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2的长度也被调整为分别在第一分支波导路WS、第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2中传播的电磁波的相位在进行合流的端部40M处一致。第一分支波导路WS的长度与第二分支波导路WG1的长度的调整方法与实施方式1相同。并且，由于线路图案40的X轴方向的形状对称，因此第三分支波导路WG2的长度也被调整为与第二分支波导路WG1相同的长度。
另外，线路图案40的X轴方向的形状关于主干图案40T以及第一分支图案40S对称是一例，并不是必须的。只要满足以下条件，则线路图案40的形状也可以关于Y轴方向非对称。
首先，第一分支波导路WS以及第二分支波导路WG1的长度具有在第一分支波导路WS中传播的电磁波的相位变化量与在第二分支波导路WG1中传播的电磁波的相位变化量之差为180度的奇数倍这样的关系。而且，与此同时，第一分支波导路WS以及第三分支波导路WG2的长度也具有在第一分支波导路WS中传播的电磁波的相位变化量与在第三分支波导路WG2中传播的电磁波的相位变化量之差为180度的奇数倍这样的关系。此时，与“奇数倍”对应的两者的值也可以不同。可以说，第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2只要具有在各自中传播的电磁波的相位变化量之差为180度的偶数倍或360度的整数倍这样的关系即可。只要满足该条件，则合流后的电磁波的信号被放大为在位置Sr处产生的电磁波的信号电平的两倍。
与实施方式1所涉及的例同样地，在本实施方式的例中也并非必须是上述的“相位变化量之差为180度的奇数倍”。通过第一分支波导路WS、第二分支波导路WG1以及第三分支波导路WG2的长度存在误差，在端部40M处合流的三个电磁波的相位有可能不一致。但是，只要相位差在与用途相应的容许范围内，则不成问题。容许范围内的相位差的例是±60度左右至±90度左右的范围。
另外，如图14所示，在本实施方式中，主干图案40T也在-Y侧的端部与贯通第一导电部件110的中空波导管112的开口相对。因此，电磁波从主波导路WT经由中空波导管112而传播到波导装置100的脊形波导路。并且，在由天线元件接收到电磁波的情况下，电磁波以相反的路径到达至S端子20a、G1端子20b以及G2端子20b的位置处，并作为高频信号从S端子20a输入到毫米波IC2。
在本实施方式中，除了线路图案40的形状以及毫米波IC2的端子的要件以外，与实施方式1的结构相同。因而，在本实施方式中，也可以在波导装置100设置扼流结构140(图9)。
线路图案40的形状并不限于图15所示的例。例如，图16A以及图16B示出了线路图案40的变形例所涉及的线路图案40c以及线路图案40d。与线路图案40(图15)之间的不同点是第二分支图案40G1以及第三分支图案40G2的形状。但是，与实施方式1同样地，设n1为正整数时，由第一分支图案40S形成的第一分支波导路WS的长度与由第二分支图案40G1形成的第二分支波导路WG1的长度之差ΔL能够表示为ΔL＝(λg/2)×(2n1-1)。并且，设n2为正整数时，第一分支波导路WS的长度与由第三分支图案40G2形成的第三分支波导路WG2的长度之差也能够表示为ΔL＝(λg/2)×(2n2-1)。只要满足该条件，则第二分支图案40G1以及第三分支图案40G2也可以具有还与图16A以及图16B不同的形状。并且，第一分支图案40S也可以不是直线形状。
(实施方式3)
图17示出了基于本实施方式的毫米波IC2、电路板4以及波导装置100之间的关系。图17中的沿C-C’线的截面与图9B所示的例相同。并且，图17所涉及的结构的分解立体图除了毫米波IC2的端子的数量以外，与图9C相同。
优选本实施方式所涉及的波导装置模块与具有四个天线输入输出端子的毫米波IC2连接。四个天线输入输出端子是两个S端子20a和两个G端子20b。在本实施方式中，线路图案40并未与两个G端子20b连接，而是与两个信号端子(S端子)20a连接。
以下，为方便起见，将附图上侧(-X侧)的S端子20a描述为“S1端子20a”，将下侧(+X侧)的S端子20a描述为“S2端子20a”。并且，在本实施方式中，将实施方式1中说明的“第一分支图案40S”以及“第二分支图案40G”替换成“第一分支图案40S1”以及“第二分支图案40S2”。但是，如图17所示，“第一分支图案40S1”以及“第二分支图案40S2”的各形状与图9A以及图10所示的线路图案40的“第一分支图案40S”以及“第二分支图案40G”的各形状相同。
另外，图17所示的电路板4的大小是一例。只要能够设置线路图案40S1以及线路图案40S2，则电路板4的大小是任意的。例如，电路板4的X轴方向的宽度可以更短或更长。
图18示出了线路图案40S1、40S2以及40T与各波导路之间的关系。
在本实施方式中，主干图案40T与导电性表面110a之间、第一分支图案40S1与导电性表面110a之间以及第二分支图案40S2与导电性表面110a之间的空间也作为波导路发挥功能。与实施方式1同样地，将由主干图案40T和导电性表面110a形成的波导路描述为“主波导路WT”。并且，将由第一分支图案40S1和导电性表面110a形成的波导路以及由第二分支图案40S2和导电性表面110a形成的波导路分别描述为“第一分支波导路WS1”以及“第二分支波导路WS2”。在图18中示出了表示与波导部件122的各位置对应地形成的各波导路的位置的“WT”、“WS1”、“WS2”。
在本实施方式中，毫米波IC2的S1端子20a以及S2端子20a是平衡型信号端子。在S1端子20a以及S2端子20a中分别有源输入输出振幅相同且极性反转的信号。“极性反转”是指相位差为180度或具有180度的奇数倍的相位差。为了显现这样的性质，例如S1端子20a能够表示为“+S端子”，S2端子20a能够表示为“-S端子”。
图18所示的线路图案40的第二分支图案40S2具有直线部分和弯曲部分。因此，第二分支波导路WS2也具有直线部分以及弯曲部分。另外，在本实施方式中，主波导路WT以及第一分支波导路WS1呈直线形状，但是该形状以及配置能够由本领域技术人员根据波导装置100的大小、与主波导路WT连接的其他波导路的配置等各种因素而任意决定。
第一分支图案40S1在+Y侧的端部附近处借助焊锡球等与毫米波IC2的S1(+S)端子20a连接。并且，第二分支图案40S2在+Y侧的端部附近处借助焊锡球等与毫米波IC2的S2(-S)端子20a连接。
从毫米波IC2的S1(+S)端子20a至主干图案40T的+Y侧的端部40M为止的第一分支图案40S1的长度与从毫米波IC2的S2(-S)端子20a至主干图案40T的+Y侧的端部40M为止的第二分支图案40S2的长度不同。该长度之差还表示为从第一导电部件110的导体面110b的端部B向-Y侧形成的第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2的长度之差。本申请发明人利用与分别在第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2中传播的高频电磁场(电磁波)的相位差之间的关系确定了第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2的长度之差。
如上述，在S1端子20a以及S2端子20a中分别有源输入输出振幅相同且极性反转的信号。这样一来，高频电压信号的振幅的变化分别在第一分支图案40S1以及第二分支图案40S2中传播。
若该变化到达导体面110b的端部B，则分别在第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2中产生Z方向的高频电场，再与高频电场对应而感应出高频磁场。感应出的高频电场以及高频磁场作为高频电磁场(电磁波)在第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2中向-Y方向传播。两个电磁波分别向主波导路WT的+Y侧的端部40M的方向传播，并在该端部40M的位置处合流。
在本实施方式中，第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2的长度也被调整为分别在第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2中传播的电磁波的相位在端部40M处一致。该方法与实施方式1相同，因此在此处引用实施方式1的说明而省略重复记载。另外，还引用图11a、图11b及其说明，只要将图11a以及图11b所示的“第一分支波导路WS”以及“第二分支波导路WG”分别替换成“第一分支波导路WS1”以及“第二分支波导路WS2”即可。其结果是，分别在第一分支波导路WS1以及第二分支波导路WS2中传播的电磁波在位置40M处放大成两倍，并沿着主波导路WT向主波导路WT的-Y方向传播。
与实施方式1以及实施方式2同样地，在多个分支波导路中传播的电磁波在端部40M的位置处合流时，只要在与用途相应的容许范围内，则也可以存在电磁波之间的相位差。
另外，在图18的例中，也为了终端处理而使第一分支图案40S1以及第二分支图案40S2的+Y侧的各端部和与S1端子20a以及S2端子20a的连接位置不一致，设置了距离Lx的差。关于终端处理，引用与实施方式1的图10相关的说明。
以下，对上述的实施方式1～3的变形例进行说明。虽然对实施方式1的变形例进行说明，但是只要是本领域技术人员，则能够同样也适用于实施方式2以及实施方式3。
图19示出了与毫米波IC2的位置相关的变形例。图19的结构是图9B所示的结构的变形例，与上述的图7B的结构对应。省略了图19所示的构成要素中的在图9B中说明的构成要素的说明。
在图9B的例中，毫米波IC2与电路板4的-Z侧的面相对。在图19的例中，毫米波IC2与电路板4的+Z侧的面相对。其结果是，波导装置100、电路板4以及毫米波IC2从-Z方向依次向+Z方向排列。
在电路板4中设置有填充有导电膏的通孔4a。通孔4a将毫米波IC2的S端子20a与线路图案40电连接。由此，能够使从S端子20a输出的高频信号传播至线路图案40。
另外，与图9B的结构不同地，在图19的结构中，线路图案40与第一导电部件110的导体面110b在与通孔4a连接的位置处相对。由此，在该位置处感应出高频电磁场(电磁波)，电磁波向图19的箭头所示的方向传播。
另外，线路图案40与通孔4a连接的位置只要是例如图10所示的S端子20a以及G端子20b的位置即可。此时，图10所示的端部B已经不存在，如上述那样在图10所示的S端子20a以及G端子20b的位置处产生电磁波，并向-Y方向传播。此时，优选为了终端处理而使第一分支图案40S以及第二分支图案40G的+Y侧的端部和与S端子20a以及G端子20b的连接位置不一致，设置距离Lx的差。
即使在采用如图19的结构的情况下，只要利用实施方式1中说明的方法调整形成于波导部件122与第一导电部件110之间的波导路组的长度，则也能够获得相同的效果。
接下来，对追加了人工磁导体的变形例进行说明。
图20A是示出在图9B的结构的+Z侧追加人工磁导体101的例的剖视图。在图20A中示出了配置于第一导电部件110、毫米波IC2、电路板4等的上部(+Z方向)的具有导电性杆124’的人工磁导体101。各导电性杆124’的-Z侧的末端部不与电路板4接触。并且，从各导电性杆124’的基部到毫米波IC2的距离被设定为小于λm/2。在此，λm是工作频带中的最高频率的电磁波在自由空间中的波长。另外，各导电性杆124’的长度可以固定。这是由于即使不调节长度，也能够将毫米波IC2容纳在人工磁导体101与电路板4之间。通过配置具有这样的导电性杆124’的人工磁导体101，能够大幅降低电磁波从毫米波IC2以及电路板4泄漏。
图20B是示出在图19的结构的+Z侧追加了人工磁导体101的例的剖视图。在图20B中，为了避免与毫米波IC2的+Z侧的面之间的干扰，设置于毫米波IC2的+Z侧的导电性杆124’比其他导电性杆124’短。与图20A的例同样地，在图20B的例中，也能够通过配置人工磁导体101而大幅降低电磁波从毫米波IC2以及电路板4泄漏。
在图20A以及图20B中，在电路板4的上方(+Z方向)设置有具有导电性杆124’的人工磁导体101，电路板4与导电性杆124’之间和/或毫米波IC2与导电性杆124’之间不接触而存在间隙。以下，对利用树脂填充该间隙的例进行说明。
图21示出了设置于毫米波IC2与导电性杆124’之间或电路板4与导电性杆124’之间的绝缘树脂160。另外，图21示出了在毫米波IC2或电路板4的上表面(+Z侧的面)设置有表面导电部件110d的例。
通过将绝缘树脂160这样的绝缘材料设置于导电性杆124’的末端部与电路板4或导电性杆124’的末端部与毫米波IC2的表面之间，能够防止两者的接触。
在此，对杆基部(导电部件120’的导电性表面)与导电层之间的间隔的条件进行探讨。
导电部件120’的导电性表面与表面导电部件110d之间的间隔L的条件需要满足不会因电磁波在空气层与绝缘树脂160的层之间传播而出现驻波的条件，即满足小于半周期的相位条件。
现在，设绝缘树脂160的厚度为d，设空气层的厚度为a，设绝缘树脂160内部的电磁波的波长为λε，设空气层的电磁波的波长为λ0，此时需要成立以下关系。
(d/(λε/2))+(a/(λ0/2))＜1
另外，在将绝缘树脂160只设在导电性杆124’的末端部的情况下，导电性杆124’的基部(导电部件120’的导电性表面)与表面导电部件110d之间只成为空气层。此时，导电部件120’的导电性表面与表面导电部件110d之间的间隔只要小于λ0/2即可。
若作为绝缘树脂160采用导热率为规定值以上的树脂，则能够使在毫米波IC2中产生的热传递到导电部件120’。由此，能够提高模块的散热效率。
而且，如图21所示，也可以在导电部件120’的+Z侧的面上直接设置散热片170。散热片170可以由上述的导热率高的树脂构成，也可以使用氮化铝或氮化硅等导热率高的陶瓷部件。通过这些，能够构成冷却性能高的模块100。散热片170的形状也是任意的。
另外，绝缘树脂160以及散热片170无需如图21所示那样同时组装。本领域技术人员能够确定是否分别独立地组装。
在上述的实施方式的说明中，对通过调整多个波导路彼此的波导路长度而使电磁波在合流点处的相位匹配的例进行了说明。但是，用于使电磁波的相位匹配的方法并不仅限于波导路长度的调整。
例如，若改变线路图案40的宽度或者改变线路图案40与第一导电部件110的导体面110b之间的间隔，则电磁波在变更位置处的波长发生局部变化。波长的变化直接与相位的变化对应。因此，能够通过改变线路图案40的宽度和/或线路图案40与第一导电部件110的导体面110b之间的间隔而调整相位变化量。这些改变是指产生波导路的电感或电容的变动。由此，从广义来看，只要根据产生波导路的电感或电容的变动的方法，则能够按照所期望的特性而调整在波导路内传播的电磁波的相位。另外，由于各种条件相关联，因此波长的长度或相位如何通过局部改变波导路的电感或电容而发生变化是不能一概而论的。另外，也可以与利用波导路长度的调整进行组合，将波导路的电感或电容的改变用于对相位变化量进行微调。
接下来，对上述的各实施方式的应用例进行说明。举出利用毫米波IC2向自由空间辐射电波的情况的例。以下，对存在多个波导部件、即脊形波导路的结构进行说明，但是在各波导部件中传播由上述任一实施方式或变形例所涉及的结构生成的高频电磁场信号(电磁波)。毫米波IC2也可以具有多个图6A所示的端子组20A、20B、20C。或者，也可以利用各自具有一个以上的端子组20A、20B、20C的多个毫米波IC2。
＜应用例1＞
以下，对用于将微波模块1000用于雷达装置的结构进行说明。作为具体例，对组合微波模块1000和辐射元件的雷达装置的例进行说明。
首先，对缝隙阵列天线的结构进行说明。在缝隙阵列天线中设置有喇叭，但是喇叭的有无是任意的。
图22是示意性地示出具有作为辐射元件发挥功能的多个缝隙的缝隙阵列天线300的结构的一部分的立体图。该缝隙阵列天线300包括：具有二维排列的多个缝隙312以及多个喇叭314的第一导电部件310；以及排列有多个波导部件322U以及多个导电性杆324U的第二导电部件320。第一导电部件310中的多个缝隙312在第一导电部件310的第一方向(Y方向)以及与第一方向交叉(在该例中为垂直)的第二方向(X方向)上排列。图22中为了简便而省略了能够配置于各个波导部件322U的端部或中央的端口以及扼流结构的记载。在本实施方式中，波导部件322U的数量是四个，但是波导部件322U的数量只要是两个以上即可。
图23A是从Z方向观察图22所示的20个缝隙排列成五行四列的阵列天线300的俯视图。图23B是沿图23A的D-D’线的剖视图。该阵列天线300中的第一导电部件310包括分别与多个缝隙312对应地配置的多个喇叭314。多个喇叭314分别具有包围缝隙312的四个导电壁。通过这样的喇叭314，能够提高指向特性。
在图示的阵列天线300中层叠有：具有直接与缝隙312耦合的波导部件322U的第一波导装置350a；以及具有与第一波导装置350a的波导部件322U耦合的其他波导部件322L的第二波导装置350b。第二波导装置350b的波导部件322L以及导电性杆324L配置于第三导电部件340上。第二波导装置350b具有基本上与第一波导装置350a的结构相同的结构。
如图23A所示，导电部件310包括在第一方向(Y方向)以及与第一方向垂直的第二方向(X方向)上排列的多个缝隙312。多个波导部件322U的波导面322a沿Y方向延伸，并与多个缝隙312中的在Y方向上排列的四个缝隙相对。在该例中，导电部件310具有排列成五行四列的20个缝隙312，但是缝隙312的数量并不限定于该例。各波导部件322U并不限于与多个缝隙312中的在Y方向上排列的所有缝隙相对的例，只要与在Y方向上相邻的至少两个缝隙相对即可。相邻的两个波导面322a的中心间隔被设定为例如比波长λo短。通过设成这样的结构，能够避免栅瓣的产生。相邻的两个波导面322a的中心间隔越短，越不易出现栅瓣的影响，但是未必优选小于λo/2。这是因为，需要缩小导电部件或导电性杆的宽度。
图23C是示出第一波导装置350a中的波导部件322U的平面布局的图。图23D是示出第二波导装置350b中的波导部件322L的平面布局的图。由这些图明确可知，第一波导装置350a中的波导部件322U呈直线状延伸，不具有分支部和弯曲部。另一方面，第二波导装置350b中的波导部件322L具有分支部以及弯曲部这两者。第二波导装置350b中的“第二导电部件320”和“第三导电部件340”的组合相当于第一波导装置350a中的“第一导电部件310”和“第二导电部件320”的组合。
第一波导装置350a中的波导部件322U通过第二导电部件320所具有的端口(开口部)345U与第二波导装置350b中的波导部件322L耦合。换句话说，在第二波导装置350b的波导部件322L中传播的电磁波能够通过端口345U而到达第一波导装置350a的波导部件322U，并在第一波导装置350a的波导部件322U中传播。此时，各缝隙312作为将在波导路中传播的电磁波向空间辐射的天线元件发挥功能。相反，若在空间中传播的电磁波入射到缝隙312，则该电磁波与第一波导装置350a的位于缝隙312的正下方的波导部件322U耦合，并在第一波导装置350a的波导部件322U中传播。在第一波导装置350a的波导部件322U中传播的电磁波还能够通过端口345U而到达第二波导装置350b的波导部件322L，并在第二波导装置350b的波导部件322L中传播。第二波导装置350b的波导部件322L能够通过第三导电部件340的端口345L而与位于外部的模块耦合。
图23D示出了微波模块1000中的波导部件122与第三导电部件340的波导部件322L连接的结构例。如上述，在导电部件120的Z方向上设置有毫米波IC，由毫米波IC2生成的信号波在波导部件122上的波导面122a以及波导部件322L上的波导面中传播。
能够将图23A所示的第一导电部件310称作“辐射层”。并且，也可以将图23C所示的第二导电部件320、波导部件322U以及导电性杆324U整体称作“激励层”，将图23D所示的第三导电部件340、波导部件322L以及导电性杆324L整体称作“分配层”。并且，也可以将“激励层”和“分配层”统称为“供电层”。“辐射层”、“激励层”以及“分配层”能够分别通过对一张金属板进行加工而量产。辐射层、激励层、分配层以及设置于分配层的背面侧的电路能够作为模块化的一个产品制造。
由图23B可知，由于在该例中的阵列天线中层叠有板状的辐射层、激励层以及分配层，因此在整体上实现了平坦且半高(low profile)的平板天线。例如，能够将具有图23B所示的截面结构的层叠结构体的高度(厚度)设为10mm以下。
在图23D所示的例中，从波导部件122经由波导部件322L而到达第二导电部件320的各端口345U(参照图23C)为止的距离均相等。因此，在波导部件122的波导面122a中传播并输入到波导部件322L的信号波以相同的相位分别到达第二波导部件322U的配置于Y方向上的中央的四个端口345U。其结果是，配置于第二导电部件320上的四个波导部件322U能够以相同的相位被激励。
另外，根据用途，无需使作为天线元件发挥功能的所有缝隙312以相同的相位辐射电磁波。激励层以及分配层中的波导部件322的网络模式是任意的，并不限定于图示的方式。
如图23C所示，在本实施方式中，在多个波导部件322U中的相邻的两个波导面322a之间只存在有在Y方向上排列的一列导电性杆324U。通过这样形成，该两个波导面之间成为不仅包含电壁而且还包含磁壁(人工磁导体)的空间。通过这样的结构，能够缩短相邻的两个波导部件322U之间的间隔。其结果是，也同样能够缩短在X方向上相邻的两个缝隙312之间的间隔。由此，能够抑制栅瓣的产生。
＜应用例2：车载雷达系统＞
接下来，作为利用上述缝隙阵列天线的应用例，对具有缝隙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24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。本车辆500包括具有上述任一实施方式中的缝隙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25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。
作为包含上述阵列天线的天线装置的尺寸的一例，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，更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的一半。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26A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26B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(称作转向矢量或模式矢量)；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27。图27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而输出接收信号。如上所述，阵列天线AA还能够辐射高频的毫米波。
在雷达系统510中，阵列天线AA需要安装于车辆。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27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通过执行由入射波估计单元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28。图28是示出车辆行驶控制装置600的结构的另一例的框图。图28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：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，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29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：LightDetection and Ranging)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27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也可以配置于车辆的后面，以便能够检测位于车辆的后方的目标。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接收并处理如下的接收信号，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的处理。
在图29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30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30所示，阵列天线AA包括：进行毫米波的发送的发送天线Tx；以及接收被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包括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26B)。
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。入射波从相对于排列有天线元件111～11M的面的法线形成的角度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。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31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(模数转换器)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31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31所示那样呈三角波状调制了的频率的毫米波。
在图31中除了记载发送信号之外，还记载了根据被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32示出了“上行”期间的拍频fu以及“下行”期间的拍频fd。在图32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30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后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，并将被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30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33示出了信号处理电路560通过包括处理器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30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31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32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。将“上行”期间的峰值的拍频设为“fu”，将“下行”期间的峰值的拍频设为“fd”。
接收强度计算部532根据每一个拍频的信号强度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)作为对象物频率向距离检测部533、速度检测部534输出。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31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的角度θ作为对象物所在的方位向目标转移处理部537输出。
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和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，能够利用对作为根据接收到的反射波生成的信号的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。
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31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，并向目标输出处理部539输出。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，将各个识别编号设为对象物的编号。另外，为了避免繁杂化，在图30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29，对车载雷达系统510组装于图29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例如对如下的第一距离与如下的第二距离进行比较，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，并输出至行驶支援电子控制装置520。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，在被从接收强度计算部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30)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在选择电路596中选择信号处理电路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。
[应用例2的第一变形例]
在上述应用例的车载用雷达系统中，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30)。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而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30)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的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。能够按照目的而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而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处理的结果求出具有与上述相位的变化相应的频率分量的数据而作为要素的功率谱。
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。
[应用例2的第二变形例]
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具有如下的接收用天线阵列，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，因此即使根据距离而限制反射波，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而检测距离。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之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的信号按时间进行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34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30)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35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35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35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使相位在时间上连续发生变化的可变相位器，对接收信号模拟地附加相位差。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，也可以切换成基于FMCW方式的目标检测处理。
接下来，参照图36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36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S11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S12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S11的处理以及步骤S12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S11之后进行步骤S12。
在步骤S13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S11的处理、步骤S12的处理以及步骤S13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S11之后进行步骤S12，并且也不是在完成步骤S12之后进行步骤S13。
在步骤S14中，关于两个差分信号，物体检测装置570分别将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S15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S16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处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30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31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而进行发挥两者的优点的识别处理的所谓的融合结构的驾驶员辅助系统。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等。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缝隙阵列天线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37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缝隙阵列天线的雷达系统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缝隙阵列天线的毫米波雷达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摄像头等光学拍摄装置。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，使用本缝隙阵列天线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37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38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缝隙阵列天线的毫米波雷达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，有美国专利申请公报2015/193366号、美国专利申请公报2015/0264230号、美国专利申请15/067503、美国专利申请15/248141、美国专利申请15/248149、美国专利申请15/248156，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缝隙阵列天线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指向性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，利用以下中的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辅具等。
(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缝隙阵列天线的毫米波雷达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处，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进行偏移量的检测。即，关于毫米波雷达510，将基准目标放置在规定位置800处，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。通过根据该检测出的偏移量而修正之后拍摄到的图像的位置，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缝隙阵列天线，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近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，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近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而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，物体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，物体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在图像上的大小变化率和通过毫米波雷达检测部检测出的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作为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的轨迹近似线。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一方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。
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，在该复合显示中，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对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如下的控制信号，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。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。
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，但是通常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而将这些详细的信息(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3：各种监视系统(自然物、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、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39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。
[自然物监视系统]
第一监视系统是将自然物作为监视对象的系统(以下，称作“自然物监视系统”)。参照图39，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。
该自然物监视系统1500同样也能够适用于河川以外的其他自然物。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，都始终在跑道上监视。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。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4：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)的发送机(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，能够将发送机和/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送机和/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40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40是示出数字式通信系统800A的结构的框图。通信系统800A包括发送机810A和接收机820A。发送机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。
发送机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40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送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，发送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40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，也可以使发送机810A包括多个发送天线815。
[通信系统的第二例]
图41是示出包含能够改变电波的辐射图案的发送机810B的通信系统800B的例的框图。在该应用例中，接收机与图40所示的接收机820A相同。因此，在图41中不图示接收机。发送机810B除了具有发送机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。发送机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。在该发送机810B中，调制器814的输出被送至多个相移器816，在该相移器816中获得相位差，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。
在发送机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带宽。由于只要利用零转向，就能够利用同一频带进行多个收发，因此能够提高带宽的利用效率。使用波束成形、波束转向以及零转向等技术提高带宽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42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，发送机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，为了简便说明，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接收到信号的发送机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，则能够分离混杂的两个信号。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42的结构中追加了参照图40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送机以及接收机。
在以上说明的通信系统的第一至第三例中，发送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40、图41以及图42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，本公开包含以下装置以及系统。
[项目1]
一种波导装置模块，其包括：
波导装置，其具有：具有导电性表面的导电部件；沿着所述导电性表面延伸并且具有导电性的波导面的波导部件；以及所述波导部件的两侧的人工磁导体；以及
电路板，其具有导电性的线路图案，
所述波导装置在所述导电部件与所述波导部件之间具有第一波导路，
所述导电部件具有：
与所述导电性表面相反一侧的导体面，其在与所述线路图案之间形成第二波导路；以及
中空波导管，其从所述导电性表面贯通至所述导体面，并互相连接所述第一波导路与所述第二波导路，
所述电路板的所述线路图案具有：
主干图案，其具有与所述中空波导管的开口相对的部分；以及
第一分支图案以及第二分支图案，它们与所述导体面相对，并从所述主干图案分支，
所述第二波导路包含：所述主干图案与所述导体面之间的主波导路；所述第一分支图案与所述导体面之间的第一分支波导路；以及所述第二分支图案与所述导体面之间的第二分支波导路，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案的各端部分别与微波集成电路元件的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接，当在所述第一分支波导路以及所述第二分支波导路中传播相同频率的第一电磁波以及第二电磁波时，
所述第一分支波导路与所述第二分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波在所述第一分支波导路中传播的期间的相位变化量与所述第二电磁波在所述第二分支波导路中传播的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±90度的范围内。
[项目2]
根据项目1所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支波导路与所述第二分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波在所述第一分支波导路中传播的期间的相位变化量与所述第二电磁波在所述第二分支波导路中传播的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±60度的范围内。
[项目3]
根据项目1所述的波导装置模块，其中，
设所述第一电磁波以及所述第二电磁波的波长分别为λg时，
所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/4)的范围内。
[项目4]
根据项目2所述的波导装置模块，其中，
设所述第一电磁波以及所述第二电磁波的波长分别为λg时，
所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/6)的范围内。
[项目5]
根据项目1或3所述的波导装置模块，其中，
在所述第一分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第一电磁波的相位与在所述第二分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第二电磁波的相位一致。
[项目6]
根据项目1至4中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接。
[项目7]
根据项目1至4中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案分别与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接。
[项目8]
根据项目6或7所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案从所述主干图案的相同位置分支。
[项目9]
根据项目6至8中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同。
[项目10]
根据项目9所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的一方具有多个弯曲部。
[项目11]
根据项目10所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的另一方具有直线形状。
[项目12]
根据项目1至11中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路。
[项目13]
根据项目1至12中任意一项所述的波导装置模块，其中，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
[项目14]
根据项目6所述的波导装置模块，其中，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子是被施加有源信号的信号端子，所述第二天线输入输出端子是接地端子，
在所述第一分支图案中被施加从所述第一天线输入输出端子输出的所述有源信号，
所述第二分支图案被施加具有与所述有源信号的相位相反的相位的信号，所述信号是与所述有源信号对应地在所述第二天线输入输出端子中感应出的信号。
[项目15]
根据项目7所述的波导装置模块，其中，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子是被施加有源第一信号的信号端子，所述第二天线输入输出端子是被施加有源第二信号的信号端子，其中，所述有源第二信号具有与施加于所述第一天线输入输出端子的所述第一有源信号相同的振幅且极性反转，
所述第一分支图案被施加从所述第一天线输入输出端子输出的所述第一信号，
所述第二分支图案被施加从所述第二天线输入输出端子输出的所述第二信号。
[项目16]
根据项目1所述的波导装置模块，其中，
所述线路图案还包括第三分支图案，所述第三分支图案与所述导体面相对，并从所述主干图案分支，并与所述微波集成电路元件的第三天线输入输出端子连接，
所述第二波导路还包含所述第三分支图案与所述导体面之间的第三分支波导路，
所述第三分支图案的端部与所述微波集成电路元件的第三天线输入输出端子连接，当在所述第三分支波导路中传播与所述第一电磁波以及所述第二电磁波相同的频率的第三电磁波时，
所述第一分支波导路与所述第三分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波从所述第一分支波导路的端部传播至与所述主波导路的连接点的期间的相位变化量与所述第三电磁波从所述第三分支波导路的端部传播至与所述主波导路的连接点的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±90度的范围内。
[项目17]
根据项目16所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支波导路与所述第三分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波从所述第一分支波导路的端部传播至与所述主波导路的连接点的期间的相位变化量与所述第三电磁波从所述第三分支波导路的端部传播至与所述主波导路的连接点的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±60度的范围内。
[项目18]
根据项目16所述的波导装置模块，其中，
设所述第一电磁波、所述第二电磁波以及所述第三电磁波的波长分别为λg时，
所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/4)的范围内，
所述第一分支波导路的长度与所述第三分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/4)的范围内。
[项目19]
根据项目18所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/6)的范围内，
所述第一分支波导路的长度与所述第三分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/6)的范围内。
[项目20]
根据项目16至19中任意一项所述的波导装置模块，其中，
在所述第一分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第一电磁波的相位、在所述第二分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第二电磁波的相位以及在所述第三分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第三电磁波的相位一致。
[项目21]
根据项目16至19中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接。
[项目22]
根据项目21所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案从所述主干图案的相同位置分支。
[项目23]
根据项目21或22所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同。
[项目24]
根据项目23所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案中的至少一个分支图案具有多个弯曲部。
[项目25]
根据项目22或23所述的波导装置模块，其中，
所述第一分支图案具有直线形状。
[项目26]
根据项目23至25中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第二分支图案与所述第三分支图案具有关于所述第一分支图案对称的形状。
[项目27]
根据项目25或26所述的波导装置模块，其中，
所述主干图案具有直线形状，
所述主干图案以及所述第一分支图案位于同一直线上。
[项目28]
根据项目16至27中任意一项所述的波导装置模块，其中，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路。
[项目29]
根据项目16至28中任意一项所述的波导装置模块，其中，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
[项目30]
一种微波模块，其包括：
项目1至15中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子。
[项目31]
根据项目30所述的微波模块，其中，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面相对。
[项目32]
根据项目30所述的微波模块，其中，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案以及所述第二分支图案与所述相反一侧的面进行电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔。
[项目33]
根据项目30至32中任意一项所述的微波模块，其中，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还包括人工磁导体。
[项目34]
根据项目33所述的微波模块，其中，
在所述微波集成电路元件与配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体之间还具有绝缘树脂。
[项目35]
根据项目34所述的微波模块，其中，
所述微波集成电路元件以及配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体与所述绝缘树脂接触。
[项目36]
一种微波模块，其包括：
项目16至29中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子。
[项目37]
根据项目36所述的微波模块，其中，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面相对。
[项目38]
根据项目36所述的微波模块，其中，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案与所述相反一侧的面电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔。
[项目39]
根据项目36至38中任意一项所述的微波模块，其中，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还包括人工磁导体。
[项目40]
根据项目39所述的微波模块，其中，
在所述微波集成电路元件与配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体之间还具有绝缘树脂。
[项目41]
根据项目40所述的微波模块，其中，
所述微波集成电路元件以及配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体与所述绝缘树脂接触。
[项目42]
一种雷达装置，其包括：
项目30至41中任意一项所述的微波模块；以及
辐射元件，其与所述微波模块的所述波导装置连接。
[项目43]
一种雷达系统，其包括：
项目42所述的雷达装置；以及
信号处理电路，其与所述雷达装置的所述微波模块连接。
[项目44]
一种无线通信装置，其包括：
项目30至41中任意一项所述的微波模块；以及
辐射元件，其与所述微波模块的所述波导装置连接，
所述微波模块的微波集成电路元件生成用于无线通信的信号。
产业上的可利用性
本公开的波导装置模块以及微波模块能够在使电磁波传播的所有技术领域中利用。例如，能够在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中利用。尤其能够适宜地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 (57)

1.一种波导装置模块，包括：
波导装置，其具有：具有导电性表面的导电部件；沿着所述导电性表面延伸且具有导电性的波导面的波导部件；以及所述波导部件的两侧的人工磁导体；以及
电路板，其具有导电性的线路图案，
其特征在于，
所述波导装置在所述导电部件与所述波导部件之间具有第一波导路，
所述导电部件具有：
与所述导电性表面相反一侧的导体面，其在与所述线路图案之间形成第二波导路；以及
中空波导管，其从所述导电性表面贯通至所述导体面，并将所述第一波导路与所述第二波导路互相连接，
所述电路板的所述线路图案具有：
主干图案，其具有与所述中空波导管的开口相对的部分；以及
第一分支图案以及第二分支图案，它们与所述导体面相对，并从所述主干图案分支，
所述第二波导路包含：所述主干图案与所述导体面之间的主波导路；所述第一分支图案与所述导体面之间的第一分支波导路；以及所述第二分支图案与所述导体面之间的第二分支波导路，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案的各端部分别与微波集成电路元件的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接，当在所述第一分支波导路以及所述第二分支波导路中传播相同频率的第一电磁波以及第二电磁波时，所述第一分支波导路与所述第二分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波在所述第一分支波导路中传播的期间的相位变化量与所述第二电磁波在所述第二分支波导路中传播的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±90度的范围内，
设所述第一电磁波以及所述第二电磁波的波长分别为λg时，所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/4)的范围内。
2.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路。
3.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路，
设所述第一电磁波以及所述第二电磁波的波长分别为λg时，
所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/6)的范围内。
4.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
在所述第一分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第一电磁波的相位与在所述第二分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第二电磁波的相位一致。
5.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接。
6.根据权利要求2所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接。
7.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案分别与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接。
8.根据权利要求2所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案分别与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接。
9.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案从所述主干图案的相同位置分支。
10.根据权利要求8所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案从所述主干图案的相同位置分支。
11.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的一方具有多个弯曲部，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的另一方具有直线形状。
12.根据权利要求6所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的一方具有多个弯曲部，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的另一方具有直线形状。
13.根据权利要求7所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的一方具有多个弯曲部，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的另一方具有直线形状。
14.根据权利要求8所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的一方具有多个弯曲部，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的另一方具有直线形状。
15.根据权利要求9所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的一方具有多个弯曲部，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案中的另一方具有直线形状。
16.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
17.根据权利要求2所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
18.根据权利要求11所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
19.根据权利要求11所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
20.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子是被施加有源信号的信号端子，所述第二天线输入输出端子是接地端子，
所述第一分支图案被施加从所述第一天线输入输出端子输出的所述有源信号，
所述第二分支图案被施加与所述有源信号对应地在所述第二天线输入输出端子处感应出的具有与所述有源信号的相位相反的相位的信号。
21.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子是被施加有源信号的信号端子，所述第二天线输入输出端子是接地端子，
所述第一分支图案被施加从所述第一天线输入输出端子输出的所述有源信号，
所述第二分支图案被施加与所述有源信号对应地在所述第二天线输入输出端子处感应出的具有与所述有源信号的相位相反的相位的信号。
22.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子是被施加有源第一信号的信号端子，所述第二天线输入输出端子是被施加有源第二信号的信号端子，所述有源第二信号具有与施加于所述第一天线输入输出端子的所述有源第一信号相同的振幅且极性反转，
所述第一分支图案被施加从所述第一天线输入输出端子输出的所述第一信号，
所述第二分支图案被施加从所述第二天线输入输出端子输出的所述第二信号。
23.根据权利要求1所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子是被施加有源第一信号的信号端子，所述第二天线输入输出端子是被施加有源第二信号的信号端子，所述有源第二信号具有与施加于所述第一天线输入输出端子的所述有源第一信号相同的振幅且极性反转，
所述第一分支图案被施加从所述第一天线输入输出端子输出的所述第一信号，
所述第二分支图案被施加从所述第二天线输入输出端子输出的所述第二信号。
24.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求1至23中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子。
25.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求1至23中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面相对。
26.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求1至23中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案以及所述第二分支图案与所述相反侧的面进行电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔。
27.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求1至23中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案以及所述第二分支图案与所述相反侧的面进行电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还具有人工磁导体。
28.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求1至23中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案以及所述第二分支图案与所述相反侧的面进行电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还具有人工磁导体，
在所述微波集成电路元件与配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体之间还具有绝缘树脂。
29.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求1至23中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案以及所述第二分支图案连接的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子以及所述第二天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案以及所述第二分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案以及所述第二分支图案与所述相反侧的面进行电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还具有人工磁导体，
在所述微波集成电路元件与配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体之间还具有绝缘树脂，
所述微波集成电路元件以及配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体与所述绝缘树脂接触。
30.一种波导装置模块，包括：
波导装置，其具有：具有导电性表面的导电部件；沿着所述导电性表面延伸且具有导电性的波导面的波导部件；以及所述波导部件的两侧的人工磁导体；以及
电路板，其具有导电性的线路图案，
其特征在于，
所述波导装置在所述导电部件与所述波导部件之间具有第一波导路，
所述导电部件具有：
与所述导电性表面相反一侧的导体面，其在与所述线路图案之间形成第二波导路；以及
中空波导管，其从所述导电性表面贯通至所述导体面，并将所述第一波导路与所述第二波导路互相连接，
所述电路板的所述线路图案具有：
主干图案，其具有与所述中空波导管的开口相对的部分；以及
第一分支图案以及第二分支图案，它们与所述导体面相对，并从所述主干图案分支，
所述第二波导路包含：所述主干图案与所述导体面之间的主波导路；所述第一分支图案与所述导体面之间的第一分支波导路；以及所述第二分支图案与所述导体面之间的第二分支波导路，
所述第一分支图案以及所述第二分支图案的各端部分别与微波集成电路元件的第一天线输入输出端子以及第二天线输入输出端子连接，当在所述第一分支波导路以及所述第二分支波导路中传播相同频率的第一电磁波以及第二电磁波时，所述第一分支波导路与所述第二分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波在所述第一分支波导路中传播的期间的相位变化量与所述第二电磁波在所述第二分支波导路中传播的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±60度的范围内，
所述线路图案还包括第三分支图案，所述第三分支图案与所述导体面相对，并从所述主干图案分支，并与所述微波集成电路元件的第三天线输入输出端子连接，
所述第二波导路还包含所述第三分支图案与所述导体面之间的第三分支波导路，
所述第三分支图案的端部与所述微波集成电路元件的第三天线输入输出端子连接，当在所述第三分支波导路中传播与所述第一电磁波以及所述第二电磁波相同的频率的第三电磁波时，所述第一分支波导路与所述第三分支波导路具有以下关系：所述第一电磁波从所述第一分支波导路的端部传播至与所述主波导路的连接点的期间的相位变化量与所述第三电磁波从所述第三分支波导路的端部传播至与所述主波导路的连接点的期间的相位变化量之差在180度的奇数倍±90度的范围内，
设所述第一电磁波以及所述第二电磁波的波长分别为λg时，所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/4)的范围内。
31.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路。
32.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路，
所述第一分支波导路的长度与所述第二分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/6)的范围内，
所述第一分支波导路的长度与所述第三分支波导路的长度之差在(λg/2)的奇数倍±(λg/6)的范围内。
33.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
在所述第一分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第一电磁波的相位、在所述第二分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第二电磁波的相位以及在所述第三分支波导路中传播并与所述主波导路耦合时的所述第三电磁波的相位一致。
34.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接。
35.根据权利要求31所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接。
36.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案从所述主干图案的相同位置分支。
37.根据权利要求35所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案从所述主干图案的相同位置分支。
38.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案中的至少一个分支图案具有多个弯曲部。
39.根据权利要求35所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案中的至少一个分支图案具有多个弯曲部。
40.根据权利要求36所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案中的至少一个分支图案具有多个弯曲部。
41.根据权利要求37所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案中的至少一个分支图案具有多个弯曲部。
42.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案从所述主干图案的相同位置分支，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案具有直线形状。
43.根据权利要求37所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案具有直线形状。
44.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案中的至少一个分支图案具有多个弯曲部，
所述第二分支图案与所述第三分支图案具有关于所述第一分支图案对称的形状。
45.根据权利要求42所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第二分支图案与所述第三分支图案具有关于所述第一分支图案对称的形状。
46.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
所述第一分支图案与所述微波集成电路元件的作为信号端子的第一天线输入输出端子连接，
所述第二分支图案与所述微波集成电路元件的作为第一接地端子的第二天线输入输出端子连接，
所述第三分支图案与所述微波集成电路元件的作为第二接地端子的第三天线输入输出端子连接，
所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案从所述主干图案的相同位置分支，
所述第一分支图案的长度与所述第二分支图案的长度不同，所述第一分支图案的长度与所述第三分支图案的长度不同，
所述第一分支图案具有直线形状，
所述主干图案具有直线形状，
所述主干图案以及所述第一分支图案位于同一直线上。
47.根据权利要求44所述的波导装置模块，其特征在于，
所述主干图案具有直线形状，
所述主干图案以及所述第一分支图案位于同一直线上，
所述第二波导路是所述导体面与所述线路图案隔着空气层而相对的悬置带线波导路。
48.根据权利要求30所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
49.根据权利要求31所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
50.根据权利要求38所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
51.根据权利要求47所述的波导装置模块，其特征在于，
将所述中空波导管利用与所述中空波导管延伸的方向垂直的假想平面剖切时的截面形状是I字形状或由一对纵部分以及连接所述一对纵部分的横部分构成的H字形状。
52.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求30至51中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子。
53.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求30至51中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面相对。
54.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求30至51中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案与所述相反侧的面电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔。
55.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求30至51中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案与所述相反侧的面电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还包括人工磁导体。
56.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求30至51中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案与所述相反侧的面电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还包括人工磁导体，
在所述微波集成电路元件与配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体之间还具有绝缘树脂。
57.一种微波模块，其特征在于，包括：
权利要求30至51中任意一项所述的波导装置模块；以及
微波集成电路元件，其具有分别与所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案连接的第一天线输入输出端子、第二天线输入输出端子以及第三天线输入输出端子，
所述微波集成电路元件的所述第一天线输入输出端子、所述第二天线输入输出端子以及所述第三天线输入输出端子与所述电路板的配置有所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案的一侧的面的相反侧的面相对，
所述电路板具有将所述第一分支图案、所述第二分支图案以及所述第三分支图案与所述相反侧的面电连接的孔，所述孔是具有镀覆内表面的孔或填充有导电性材料的孔，
在所述微波集成电路元件的配置有所述波导装置的一侧的相反侧还包括人工磁导体，
在所述微波集成电路元件与配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体之间还具有绝缘树脂，
所述微波集成电路元件以及配置有所述波导装置的一侧的相反侧的人工磁导体与所述绝缘树脂接触。
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