JP2002111359A - アンテナ装置、通信装置およびレーダ装置 - Google Patents

アンテナ装置、通信装置およびレーダ装置

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JP2002111359A
JP2002111359A JP2000295204A JP2000295204A JP2002111359A JP 2002111359 A JP2002111359 A JP 2002111359A JP 2000295204 A JP2000295204 A JP 2000295204A JP 2000295204 A JP2000295204 A JP 2000295204A JP 2002111359 A JP2002111359 A JP 2002111359A
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primary radiator
openings
dielectric
dielectric lens
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Yukio Takimoto
幸男 瀧本
Toru Tanizaki
透 谷崎
Ikuo Takakuwa
郁夫 高桑
Norimasa Kitamori
宣匡 北森
Fuminori Nakamura
文宣 中村
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビームの走査範囲を広角化するとともに走査
速度を容易に高められるようにし、且つ高利得なアンテ
ナ装置、それを用いた探知能力の高いレーダ装置、およ
び通信装置を構成する。 【解決手段】 １次放射器１から放射される電磁波が個
別に入射される複数の誘電体レンズ２４，２５，２６を
固定部に設け、１次放射器を可動部に設けて、可動部を
固定部に対して相対変位させることによって、１次放射
器から放射される電磁波を受ける開口部を選択するとと
もに、ビームの指向方向を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、１次放射器と開
口部を含む、ミリ波帯などにおけるアンテナ装置、それ
を備えた通信装置およびレーダ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばミリ波を用いた車載用レー
ダは、車両の前方または後方に対して指向性の鋭いレー
ダビームを送波し、前方または後方を走行する車両など
のターゲットからの反射波を受波し、その送受波信号の
時間の遅れや周波数差などからターゲットまでの距離や
自車両との相対速度を検出するようにしている。このよ
うなミリ波レーダにおいては、探知すべき角度範囲が狭
い場合には、固定された方向に送受波ビームを形成すれ
ばよいが、探知すべき角度範囲が広い場合や、角度方向
の分解能を低下させることなく、しかも高利得を維持す
るためには、送受波ビームの指向性を鋭くしたまま、そ
の方向を変化させる（以下ビームの走査という。）必要
が生じる。
【０００３】誘電体レンズと１次放射器を用いた開口面
アンテナにおいて、誘電体レンズに対する１次放射器の
位置を相対変位させることによってビームの走査を行う
ものとして特開平１０−２００３３１が開示されてい
る。このアンテナ装置は、図１６に示すように、誘電体
レンズ２５と１次放射器１とで１つのアンテナ装置を構
成し、誘電体レンズ２５に対する１次放射器１の相対位
置を変化させることによってビームの方向を変化させる
ようにしている。図１６において１ａ，１ｂ，１ｃは、
単一の１次放射器のビーム走査時における３点の位置を
同時に示したものである。１次放射器が１ａの位置にあ
るとき、ビームはＢａのように形成され、１次放射器が
１ｂの位置にあるとき、ビームはＢｂのように形成さ
れ、１次放射器が１ｃの位置にあるとき、ビームはＢｃ
のように形成される。
【０００４】また、異なるビーム幅を有する複数のアン
テナを切り換えて物体の検知を行う車載用レーダ装置と
して、特開平１０−２７２９９が開示されている。さ
らに、送信アンテナのビーム幅の範囲に５つの受信ビー
ムを配置したレーダ装置として、特開平１０−１４２
３２４が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、に示され
ているような、単一の誘電体レンズと単一の１次放射器
を用いて広角度にわたってビームの走査を行おうとし
て、１次放射器の移動量を大きくすると、１次放射器の
位置が誘電体レンズに対する最適な位置から大きくずれ
て利得が低下し、サイドローブレベル（特性）が大きく
劣化する。結果的にビームの走査角度の変化量が大きく
とれないので、広角度にわたる走査ができない。例えば
±６０°方向以上にビームを傾けることは困難であるた
め、広範囲にわたる物体の検知が困難であった。
【０００６】の車載用レーダ装置においては、ビーム
の指向方向の角度情報を検出する機能がなく、障害物の
方位情報が得られない。また、１次放射器およびレンズ
を含んで成るアンテナの数が、ビームの数だけ必要にな
るという問題があった。さらに概念的なことしか開示さ
れておらず、実現方法が明示されていない。
【０００７】のレーダ装置においては、送信アンテナ
のビーム放射方向と受信アンテナのビーム幅の兼ね合い
で、走査角度が決定されるため、走査角度を広げようと
すれば送信ビームの幅を広くすることになるが、送信ビ
ームの幅をあまり広くすることは困難であり、広くでき
たとしても、その結果電力密度が低下し、探知可能な距
離が短縮化されるという問題があった。
【０００８】この発明の目的は、上述の各種問題点を解
消して、ビームの走査範囲を広角化するとともに走査速
度を容易に高められるようにし、且つ高利得なアンテナ
装置、それを用いた探知能力の高いレーダ装置、および
通信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、１次放射器
と、その１次放射器から放射されるビームの指向性を制
御する開口部とを備えてアンテナ装置を構成するが、１
次放射器から放射される電磁波が個別に入射される複数
の開口部をそれぞれ固定部に設け、１次放射器を可動部
に設け、可動部を固定部に対して相対変位させて、１次
放射器から放射される電磁波を受ける開口部を選択する
とともに、ビームの指向方向を変化させる手段を設け
る。
【００１０】この構成により、単一の１次放射器を用い
ながらも、広角度にわたって高速にビームの走査を行え
るようにする。
【００１１】また、この発明は、上記開口部を誘電体レ
ンズで構成する。これにより全体の構成を簡素化して、
その設計を容易にする。
【００１２】また、この発明は、上記開口部を、誘電体
レンズ、および誘電体レンズと１次放射器との間に配置
した反射器とから構成する。これにより１次放射器の移
動量に対するビームの走査角度を容易に広げられるよう
にし、且つ走査速度を向上できるようにする。
【００１３】また、この発明は、上記複数の開口部のそ
れぞれから放射されるビームの指向方向を検出する手段
を設ける。すなわち、複数の開口部それぞれにおいてビ
ームを走査し、その指向方向（角度情報）を検出する。
これにより、複数の開口部を用いながらも、任意の方向
へビームを向けられるようにする。
【００１４】また、この発明は、上記固定部に設けた線
路に、１次放射器に結合する線路を結合させて、固定部
に設けた線路と可動部に設けた線路とによって方向性結
合器を構成する。これにより固定部と可動部の線路間の
結合を容易にする。
【００１５】また、この発明は、上記固定部に設けた線
路と可動部に設けた線路とを非放射性誘電体線路により
構成する。これにより、ミリ波帯の信号の伝送損失を低
減し、１次放射器との結合も容易にする。
【００１６】また、この発明は、上記方向性結合器の入
出力間の結合度を略０ｄＢとする。これにより固定部と
可動部の線路間の方向性結合器による挿入損失を抑え、
出力電力を大きくする。
【００１７】また、この発明は、上記複数の開口部のう
ち所定の少なくとも２つの開口部の間に遮蔽用部材を設
ける。これにより、全体に小型にした場合でも、１次放
射器から放射される電磁波が所定の開口部にのみ選択的
に入射するように構成する。
【００１８】また、この発明は、上記開口部の中心をむ
すぶ線が１次放射器の変位方向に対して非平行となるよ
うに配置して、可動部の直線変位により、ビームの指向
方向を立体的に変化させるようにする。これによりビー
ムの立体的な走査を可能とする。
【００１９】また、この発明は、上記複数の開口部のう
ち、中央の開口部を他の開口部より開口を大きくする。
これにより、中央付近方向のビームを鋭くし、中央付近
から離れた方向のビームを広げる。
【００２０】また、この発明は、上記誘電体レンズを複
数の開口部にまたがって一体成型する。これにより、誘
電体レンズの組み立てを容易にし、各誘電体レンズ部分
の向きの精度も高める。
【００２１】また、この発明は、上記アンテナ装置と、
アンテナ装置へ送信信号を出力する送信回路と、アンテ
ナ装置からの受信信号を受ける受信回路とから通信装置
を構成する。これにより広角度範囲にビームの走査を行
って通信できるようにする。
【００２２】また、この発明は、上記アンテナ装置と、
そのアンテナ装置へ送信信号を出力するとともにアンテ
ナ装置からの受信信号を受けて、アンテナ装置から送信
された電磁波を反射する物標を探知するレーダ装置を構
成する。これにより、広角度範囲にわたって高速に物標
の探知を行えるようにする。
【００２３】さらに、この発明は、上記レーダ装置を搭
載した移動体の移動速度が所定値より高速であるとき
に、複数の開口部のうち移動体の移動方向への開口部
に、１次放射器から放射される電磁波が入射する時間割
合を、他の開口部に上記電磁波が入射する時間割合に比
べて、より大きくなるように可動部の変位を制御する手
段を設ける。この構成により、移動体の速度に応じたビ
ームの走査角度範囲を重点的に探知できるようにする。
【００２４】
【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るアンテナ装
置の構成を、図１〜図３を参照して説明する。図１はア
ンテナ装置の主要部の構成およびビーム走査時の１次放
射器の変位の例を示している。実際には１次放射器は単
一であり、図中の１ａ〜１ｉはビーム走査時の１次放射
器１の複数点の位置を示している。この１次放射器１
は、後述するように、回転モータを駆動源とする機構ま
たはリニアモータを駆動源とする機構により変位させ
る。Ｂａ〜Ｂｉは、１次放射器が１ａ〜１ｉの位置にあ
る時のそれぞれのアンテナの指向特性のパターン（この
パターンも以下単にビームという。） ２４，２５，２６はそれぞれ誘電体レンズであり、１次
放射器１から比較的広角度範囲に放射強度が分布する電
磁波を収束（集光）して鋭いビームを形成する。ここ
で、中央の誘電体レンズ２５は、例えばこのアンテナ装
置を備えたレーダ装置を車両に搭載する際に、正面方向
およびその左右の所定角度範囲のビームの走査に用い
る。また、誘電体レンズ２４は正面より左方向の所定角
度範囲のビーム走査時に用いる。同様に誘電体レンズ２
６は正面より右方向の所定角度範囲のビーム走査時に用
いる。すなわち、１次放射器が１ｅで示す位置にある
時、ビームＢｅが正面方向に向き、１次放射器が１ｄま
たは１ｆにある時、ＢｄまたはＢｆで示すように、ビー
ムはＢｅを中心として斜め方向を向く。このように指向
方向が変化するので、１次放射器をこの範囲で変位させ
ることによって、正面およびその左右の所定角度範囲の
ビーム走査が行える。また、１次放射器が１ｈの位置に
ある時、ビームはＢｈのように右斜め方向を向き、１次
放射器が１ｇまたは１ｉにある時、ＢｇまたはＢｉで示
すように、ビームはＢｈを中心としてその左右方向に変
化する。したがって１次放射器をこの範囲で変位させる
ことによって、右方向の所定角度範囲にわたってビーム
の走査を行うことができる。同様に、１次放射器が１ｂ
の位置にある時、ビームはＢｂのように左斜め方向を向
き、１次放射器が１ａまたは１ｃにある時、Ｂａまたは
Ｂｃで示すように、ビームはＢｂを中心としてその左右
方向に変化する。したがって１次放射器をこの範囲で変
位させることによって、左方向の所定角度範囲にわたっ
てビームの走査を行うことができる。
【００２５】なお、１次放射器は必ずしも１ａ〜１ｉの
間で往復させる必要はなく、例えば１ａ〜１ｃで数往復
させた後、１ｄ〜１ｆで数往復、さらに１ｇ〜１ｉで数
往復、といった使い方をしてもよい。
【００２６】図２は１次放射器と誘電体レンズとの関係
および後述のＮＲＤガイドから構成される方向性結合器
部分の構成を示す図である。図２の（Ａ）はＮＲＤガイ
ドの上部の導体板を取り除いた状態での上面図、（Ｂ）
は１次放射器部分を通る面での断面図、（Ｃ）は（Ａ）
におけるＡ−Ａ部分の断面図である。
【００２７】図２の（Ａ）において、３２は固定部、３
１は可動部であり、可動部３１は固定部３２に対して相
対的に矢印方向に変位する。可動部３１において１４は
下部の導体板、１１は誘電体ストリップであり、下部の
導体板１４と上部の導体板との間に、この誘電体ストリ
ップ１１を設けて第１の非放射性誘電体線路（以下「Ｎ
ＲＤガイド」という。）を構成している。固定部３２に
おいて、１６は下部の導体板、１２は誘電体ストリップ
であり、下部の導体板１６と上部の導体板との間に、こ
の誘電体ストリップ１２を設けて第２のＮＲＤガイドを
構成している。
【００２８】この第１と第２のＮＲＤガイドの各々の導
体板の端面同士は所定の間隙を隔てて非接触状態に配置
している。第１と第２のＮＲＤガイドの誘電体ストリッ
プ１１，１２は導体板１４，１６の端面付近に平行に配
置して、互いに近接させている。この構造により、第１
と第２のＮＲＤガイドから成る方向性結合器を構成して
いる。上記２つのＮＲＤガイド間の結合度は略０ｄＢと
なるように、誘電体ストリップ１１の１２に対する結合
長などを定めている。
【００２９】図２において１１′，１２′部分で示す誘
電体ストリップと、溝が形成され、その溝に誘電体スト
リップが嵌合するように、誘電体ストリップを挟む上下
の導体板とによって、ＬＳＭ０１モードの単一モードを
伝送するＮＲＤガイド（以下、「ハイパーＮＲＤガイ
ド」という。）をそれぞれ構成している。
【００３０】可動部３１側の誘電体ストリップ１１′の
端部には円柱形状の誘電体共振器からなる１次放射器１
を設けている。なお、１次放射器としては、誘電体共振
器を用いたものに限らず、導波管形状のものなどを利用
することができる。図２の（Ｂ）に示すように、上部の
導体板１５には、１次放射器１部分に同軸関係にあるホ
ーン状のテーパー部分を有する開口部を形成している。
そして、１次放射器１と開口部との間に、導電体板にス
リットを形成したスリット板を挟み込んでいる。これに
より誘電体ストリップ１１′の長手方向に直角で導体板
１４，１５に平行な方向に電界成分を持ち、導体板１
４，１５に垂直な方向に磁界成分を持つＬＳＭモード
で、誘電体ストリップ１１′内を電磁波が伝搬する。そ
して、誘電体ストリップ１１′と１次放射器１とが電磁
界結合し、１次放射器１内に誘電体ストリップ１１′の
電界と同一方向の電界成分を持つＨＥ１１１モードが発
生する。そして、直線偏波の電磁波が上記開口部を介し
て導体板１４に垂直な方向に放射される。誘電体レンズ
１８はこれを収束させて所定のビームを形成する。逆
に、誘電体レンズを介して開口部から電磁波が入射され
ると、１次放射器１はＨＥ１１１モードで励振し、これ
と結合する誘電体ストリップ１１′にＬＳＭモードで電
磁波が伝搬することになる。
【００３１】固定部側３２の誘電体ストリップ１２′の
一方の端部には終端器２０を設けている。以上の構成に
より、他方の誘電体ストリップ１２′によるハイパーＮ
ＲＤガイドに送信信号が入力され、受信信号が出力され
ることになる。
【００３２】図３は上記可動部の駆動ユニットの構成を
示す斜視図である。同図において５４は送りネジであ
り、その一端を軸受けを介して回転自在にフレームに取
り付けている。送りネジ５４の他端はフレームにネジ止
め固定したパルスモータ５５の軸に接続している。フレ
ームには送りネジ５４に平行に送りガイド５１を設けて
いて、送りネジ５４に螺合するナット部を、送りガイド
５１に摺動可能な状態に設けている。１次放射器を有す
る可動部３１を上記ナット部にネジ止め固定している。
また、上記ナット部には遮光板５２を取り付けている。
フレームにはフォトインタラプタ５３を形成していて、
その光軸を上記遮光板５３が過るように配置している。
【００３３】この送りネジ方式では、パルスモータ５５
に与えるパルス数によって可動部３１を所定位置へ変位
させるので、基本的にオープンループ制御となる。すな
わち、パルスモータのパルス制御を行うＣＰＵが所定数
のパルスをパルスモータへ与えることによって、可動部
の位置制御を行い、同時に、現在の可動部の位置を表す
パルス数をメモリやレジスタでカウントすることによっ
て、可動部の位置を間接的に検知する。但し、パルスモ
ータが脱調した場合や電源投入直後には可動部３１の位
置が不明であるので、上記遮光板５２とフォトインタラ
プタ５３を用いる。ビームの指向方向は、可動部３１の
位置によって、すなわち可動部３１がホームポジション
にあるときからパルスモータ５５に与えたパルス数によ
って検出する。
【００３４】上述の例では、回転運動するモータを用い
て可動部を変位させるようにしたが、直線運動するボイ
スコイルモータを用いて可動部を変位させるようにして
もよい。その場合、可動部の位置を光学的に検出するセ
ンサを設けて、所定位置に可動部３１が位置するように
モータを駆動する。
【００３５】次に、第２の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を、図４を参照して説明する。第１の実施形態で
は、１次放射器を直線状に変位させることによって、誘
電体レンズの中心との幾何学的な位置関係を変位させて
ビームの指向方向を変化させるようにしたが、この図４
に示す例では、１次放射器１を回転変位させるようにし
ている。すなわち、例えば１次放射器１から放射される
電磁波の放射パターン（以下、放射ビームという。）が
ビームＢｅ’で示される時、誘電体レンズ２５によって
これが収束されて正面方向にビームＢｅが形成される。
１次放射器１が図における時計方向に所定角度回転し
て、１次放射器単体での放射ビームがＢｆ’で示される
時、誘電体レンズ２５を通って前方に放射されるビーム
はＢｆで示すようになる。これは、１次放射器１が誘電
体レンズ２５の焦点付近にあっても、１次放射器１から
誘電体レンズ２５へ入射される電磁波の強度分布が右方
向に偏り、誘電体レンズ２５から前方に放射される電磁
波の強度分布も右寄りとなるため、ビームの中心が右方
向に向くためである。
【００３６】また、１次放射器１の放射ビームがＢｄ’
で示す時、誘電体レンズ２５を介したビームはＢｄのよ
うになる。１次放射器１の回転変位がさらに増して、例
えばその放射ビームがＢｈ’で示される時、誘電体レン
ズ２６を通ることによって、ビームＢｈが形成される。
１次放射器１からの放射ビームがＢｇ’である時、誘電
体レンズ２６を通してビームＢｇが形成される。同様
に、１次放射器１からの放射ビームがＢｉ’である時、
誘電体レンズ２６を通してビームＢｉが形成される。さ
らに同様に、１次放射器１からの放射ビームがＢａ’，
Ｂｂ’，Ｂｃ’を向いたときは、誘電体レンズ２４を通
してビームＢａ，Ｂｂ，Ｂｃがそれぞれ形成される。
【００３７】このように、誘電体レンズを、それぞれの
誘電体レンズが担当するビームの走査角度範囲の略中心
方向を向けて、且つ１次放射器の放射ビームの向きを変
化させるようにしたことにより、収差によるビームの広
がりやサイドローブの劣化が抑えられ、広角度範囲にわ
たって高利得を維持することができる。
【００３８】次に、第３の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を、図５を参照して説明する。第１・第２の実施
形態では、３つの誘電体レンズの中心軸が、１次放射器
の走査範囲の中心付近、または１次放射器の位置付近を
通るように、左右の誘電体レンズを傾けたが、図５の
（Ａ）に示すように、誘電体レンズ２４，２５，２６の
それぞれの中心軸が平行となるように、各誘電体レンズ
を配置してもよい。
【００３９】また、第１・第２の実施形態では３つの誘
電体レンズの口径を略等しくしたが、図５の（Ｂ）に示
すように、例えば正面方向の誘電体レンズ２５の口径、
すなわち開口、を大きくし、その他の誘電体レンズ２
４，２６の口径を小さくしてもよい。このように、正面
方向の誘電体レンズ２５の口径を大きくすることによっ
て、このアンテナ装置をレーダ装置に適用した際に、正
面方向の利得および分解能が高まり、一般に重要な正面
方向のより遠方の探知を行えるようになる。一方の斜め
左右方向用の誘電体レンズの口径を小さくすることによ
って、形成されるビームの幅が広くなるが、一般に正面
方向に比べて近距離の探知となり、且つそれほど高い分
解能が要求されないので、そのことは問題とはならな
い。したがって、方位に応じたアンテナ性能を有し、全
体に小型且つ広角度範囲にわたるビーム走査が可能とな
る。
【００４０】次に、第４の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を、図６を参照して説明する。
【００４１】第１〜第３の実施形態では、開口部を誘電
体レンズのみで形成した例を示したが、この図６に示す
アンテナ装置は、反射器としての反射鏡を併用する。図
６において３４，３６はそれぞれオフセットパラボラ反
射鏡であり、パラボラ（回転放物面）の軸は正面に対し
て所定角度外側を向けている。反射鏡３４は図において
斜め左方向にビームを形成するために用い、１次放射器
１の放射ビームがＢａ’である時、図中左側の矢印で示
す方向にビームが形成される。１次放射器１を回転変位
させて、１次放射器１の放射ビームＢａ’の中心軸を所
定角度左右に振ることによって、反射鏡３４で反射およ
び集光されたビームの指向方向も所定角度左右にふれる
ことになる。同様に、反射鏡３６は図において斜め右方
向にビームを形成するために用い、１次放射器１の放射
ビームがＢｃ’である時、図中右側の矢印で示す方向に
ビームが形成される。１次放射器１を回転変位させて、
１次放射器１の放射ビームＢｃ’の中心軸を所定角度左
右に振ることによって、反射鏡３６で反射および集光さ
れたビームの指向方向も所定角度左右にふれることにな
る。
【００４２】図６において２５は誘電体レンズであり、
正面方向のビーム形成のために用いる。すなわち、１次
放射器１の放射ビームＢｂ’が誘電体レンズ２５に入射
することによって前方にビームが形成される。そして、
図４に示した場合と同様に、１次放射器１を正面方向を
中心として所定角度回転変位させることによって、誘電
体レンズ２５を通過することにより形成されるビームが
左右に所定角度ふれることになる。
【００４３】このようにして正面およびその付近につい
ては、ビーム幅を細くして分解能を高めるとともに高利
得を得るようにし、反射鏡を用いて、斜め側方の広角度
範囲についてビームの走査を行えるようにする。
【００４４】ここで、ビームの指向方向の変化範囲につ
いての例を図１４に示す。図１４において、Ｆで示すビ
ームの走査範囲は、従来技術による範囲である。以上に
示した第１〜第４の実施形態では、Ｆ以外にＬＦ，ＲＦ
で示すビームの走査範囲が付加されたことになる。
【００４５】次に、第５の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を、図７を参照して説明する。この例は誘電体レ
ンズを用いないで構成し、且つ１次放射器の放射ビーム
の向きとは逆方向にビームを形成するするようにしたも
のである。図７において、３４，３５，３６はオフセッ
トパラボラ反射鏡である。１次放射器１の放射ビームが
Ｂａ’である時、反射鏡３４による反射・集光によっ
て、図中左下方向の矢印で示す方向にビームが形成され
る。同様に、１次放射器１の放射ビームがＢｃ’である
時、反射鏡３６による反射・集光によって、図中右下方
向の矢印で示す方向にビームが形成される。
【００４６】なお、反射鏡３５は、１次放射器１から放
射された電磁波の反射波が１次放射器１およびその付近
をさけて放射されるようにオフセットしている。また反
射鏡３４．３６は、さらに反射波を斜め側方に反射させ
るためにオフセットしている。
【００４７】図７に示した構成で、ある１つの反射鏡を
用いて所定角度範囲にビームの走査を行う場合には、図
６に示した場合と同様に、１次放射器１を所定角度範囲
で回転変位させればよい。
【００４８】この第５の実施形態により、ビームの走査
範囲は図１４おいてＬＢ，ＲＢで示す範囲にまで広がっ
たことになる。
【００４９】次に、第６の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を、図８を参照して説明する。この例も誘電体レ
ンズと反射鏡を併用した例であるが、反射鏡３４，３６
を誘電体レンズ２４，２６と１次放射器との間の位置に
それぞれ配置している。また、誘電体レンズ２４，２
５，２６は一体樹脂成型により設けている。１次放射器
が１ｂで示す位置を中心として所定範囲内にある時、誘
電体レンズ２５に、１次放射器からの放射ビームが入射
されて、その１次放射器の変位によって、図に示すよう
に、正面および正面付近の所定角度範囲にわたってビー
ムの走査が行える。１次放射器がさらに変位して、例え
ば１ａで示す位置にある時、１次放射器からの放射ビー
ムは反射鏡３４で反射して誘電体レンズ２４に入射す
る。これにより誘電体レンズ２４の中心軸方向にビーム
が形成される。１次放射器が１ａで示す位置から左右に
所定範囲にわたって変位すると、反射鏡３４で反射した
電磁波の誘電体レンズ２４に対するエネルギー分布が変
化するとともに、位相が変化するため、ビームの角度が
変化する。同様に、１次放射器が１ｃで示す位置にある
時、１次放射器からの放射ビームは反射鏡３６で反射し
て誘電体レンズ２６に入射する。これにより誘電体レン
ズ２６の中心軸方向にビームが形成される。１次放射器
が１ｃで示す位置から左右に所定範囲にわたって変位す
ると、形成されるビームの角度が変化する。
【００５０】このように反射鏡を誘電体レンズと１次放
射器との間に配置したことにより、１次放射器の変位に
よる、放射ビームが入射する対象となる誘電体レンズの
切り替えを、少ない移動量で行うことができ、１次放射
器を変位させる可動部の小型化および高速走査が可能と
なる。また、複数の誘電体レンズ部分を一体成型により
構成したことにより、誘電体レンズの組み立てを容易に
し、各誘電体レンズ部分の向きの精度も高まる。なお、
反射鏡３４，３６は平面以外にオフセットパラボラなど
の曲面を構成してもよい。
【００５１】次に、第７の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を図９を参照して説明する。図８と異なるのは、
遮蔽用部材３７，３８を設けたことである。この遮蔽用
部材３７，３８は、例えば１次放射器が１ａの位置にあ
る時、１次放射器からの放射ビームが誘電体レンズ２５
および２６に入射しないように、同様に１次放射器が１
ｃの位置にある時、１次放射器からの放射ビームが誘電
体レンズ２４，２５に入射しないように、さらに、１次
放射器が１ｂの位置にある時、１次放射器からの放射ビ
ームが誘電体レンズ２４，２６に入射しないようにする
ために設けている。また、１次放射器が１ｂ付近にある
時、その放射ビームが誘電体レンズ２４，２６に入射し
ないようにするために設けている。これにより、不要方
向へのビームの形成を防止する。なお、遮蔽用部材３
７，３８は、反射鏡３４，３６の固定を兼ねている。
【００５２】次に、第８の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を、図１０を参照して説明する。このアンテナ装
置は、図６に示したものと同様に、誘電体レンズ２５と
反射鏡３４，３６を併用しているが、反射鏡３４，３６
の向きを、図６に示した場合とは異ならせている。１次
放射器１からの放射ビームが誘電体レンズ２５に入射す
るような１次放射器１の回転変位の範囲では、すなわ
ち、１次放射器１の放射ビームがＢｂ’の位置にある
時、およびその位置を中心として所定角度範囲で１次放
射器１が回転変位する時、正面および正面付近の方向に
ビームが形成されるが、１次放射器１の回転変位量がさ
らに増して、その放射ビームが反射鏡３４または３６に
入射すれば、図中矢印で示す方向に、すなわち後方に、
ビームが形成される。そして、後方についても、１次放
射器１の所定角度範囲での回転変位によってビームの走
査を行うことができる。このようなアンテナ装置は、例
えば車載用レーダ装置に備えて、前方と後方の両方につ
いて、所定角度範囲に存在する物標の探知に用いること
ができる。
【００５３】次に、第９の実施形態に係るアンテナ装置
およびレーダ装置の構成を、図１１を参照して説明す
る。この装置は、自動車のドアミラーに内蔵させたレー
ダ装置である。図１１において、１００Ｌは左側のドア
ミラー、１００Ｒは右側のドアミラーであり、図１１の
上部はそれらの内部構造を、下部は自動車の上面図をそ
れぞれ示している。
【００５４】このアンテナ装置は、前方探知のために誘
電体レンズ２５Ｌ，２５Ｒ、後方探知のために反射鏡３
６Ｌ，３６Ｒを用いている。誘電体レンズと反射鏡を併
用する点で、図１０に示したものと同様である。図１１
において、１Ｌ，１Ｒはそれぞれ１次放射器であり、こ
の１次放射器からの放射ビームの向きによって、ビーム
の走査を行う。ＲＦブロックはミリ波レーダモジュール
であり、車載のコントローラに接続している。
【００５５】この構成により、自動車の前方と後方を実
質上同時に探知することができる。なお、図１１に示し
た例では、後方探知用のビームが透過するレドームを、
ドアミラー本来のミラーとは別の範囲に設けたが、可視
光を反射し、ミリ波を透過するミラーを用いれば、その
ミラーを全面に設けることもできる。
【００５６】次に、第１０の実施形態に係るアンテナ装
置の構成を、図１２を参照して説明する。図１２は１次
放射器１と３つの誘電体レンズ２４，２５，２６との位
置関係を示す図であり、（Ａ）は誘電体レンズの正面側
から見た正面図、（Ｂ）は側面図である。ここでｚ軸は
正面方向の軸、ｘ軸は、ｚ軸に直交する水平方向の軸、
ｙ軸は鉛直方向の軸である。このように３つの誘電体レ
ンズ２４，２５，２６を、それらの軸がｚ軸方向を向く
ように配置しているが、各誘電体レンズの中心を結ぶ線
Ｌａが１次放射器の変位方向Ｌｐに対して非平行となる
ように配置している。その結果、１次放射器１がＬｐに
沿って変位した時、その１次放射器１と誘電体レンズ２
４，２５，２６との位置関係によって定まるビームの指
向方向が、ｘ軸方向だけでなくｙ軸方向へも走査される
ことになる。すなわち、１次放射器からの放射ビームが
誘電体レンズ２５に入射する範囲では、ｘ軸方向に沿っ
たビームの走査がなされるが、１次放射器１からの放射
ビームが誘電体レンズ２４に入射する範囲では、−ｙ方
向へオフセットがかかった状態でｘ軸方向にビームの走
査がなされる。同様に、１次放射器１からの放射ビーム
が誘電体レンズ２６に入射する範囲では、＋ｙ方向へオ
フセットがかかった状態でｘ軸方向にビームの走査がな
される。
【００５７】次に、第１１の実施形態に係るアンテナ装
置の構成を図１３を参照して説明する。１次放射器１と
誘電体レンズ２４，２５，２６とによるアンテナ装置全
体の構成は図１に示したものと略同様であるが、後述す
るレーダ装置に適用した際のビーム走査角度範囲を切り
替えられるようにしている。すなわち、そのレーダ装置
を搭載した車両が高速走行している時には、より前方を
高い分解能で且つ遠方の物標を探知する必要があるの
で、（Ａ）に示すように、１次放射器１の変位量を少な
くして往復動させる。これにより、主として誘電体レン
ズ２５を用いたビーム形成を行う。
【００５８】逆に、低速走行時には、斜め側方も探知す
る必要があるので、（Ｃ）に示すように、１次放射器１
の変位量を大きくして往復動させる。これにより、誘電
体レンズ２４，２５，２６をそれぞれ用いて、広角度範
囲にビームを走査する。
【００５９】また、中速走行時には、（Ｂ）に示すよう
に、１次放射器１の変位量を（Ａ）と（Ｃ）の場合の中
間として、誘電体レンズ２４，２６も用いるものの、ビ
ームの走査角度範囲を狭める。
【００６０】上述した例では、車両の走行速度が高速で
ある程、１次放射器の変位量（往復動の幅）を狭くする
ことによって、１次放射器から放射される電磁波が誘電
体レンズ２５に入射する時間割合を、誘電体レンズ２
４，２６に入射する時間割合に比べて、より大きくなる
ように制御したが、１次放射器の変位量を一定として同
様の効果を得るようにしてもよい。すなわち、車両の走
行速度が低速であれば、１次放射器が略一定速度で往復
動し、車両の走行速度が高速になればなる程、１次放射
器が、その往復動の中央付近で低速に変位するようにし
て、正面（前方）へビームが向く時間的割合が高くなる
ようにしてもよい。
【００６１】また、１次放射器の変位速度が一定であっ
ても、１次放射器から放射される電磁波が、主として正
面（中央）の誘電体レンズ２５へ入射するように、１次
放射器を比較的狭い範囲で往復動させ、且つ例えば数往
復に１回ぐらいの割合で、１次放射器からの電磁波が左
右の誘電体レンズ２４，２６へ入射するように、１次放
射器の変位幅を広げるようにし、車両の走行速度に応じ
て、高速になる程、中央の誘電体レンズ２５を使用する
時間割合を高め、逆に左右の誘電体レンズ２４，２６を
使用する時間割合を低くするように制御してもよい。
【００６２】次に、第１２の実施形態に係るレーダ装置
の構成を図１５を参照して説明する。
【００６３】図１５は上部の導体板部分を取り除いた状
態での上面図である。可動部３１と固定部３２部分にお
ける方向性結合器の構造は図２に示したものと同様であ
る。ここでは、方向性結合器の信号入出力部となるポー
ト＃１にサーキュレータ１９を接続し、サーキュレータ
１９の入力ポートに誘電体ストリップ２１によるハイパ
ーＮＲＤガイドを接続し、サーキュレータ１９の出力ポ
ートに、誘電体ストリップ２３によるハイパーＮＲＤガ
イドを接続している。誘電体ストリップ２１によるハイ
パーＮＲＤガイドにはオシレータを接続し、誘電体スト
リップ２３によるハイパーＮＲＤガイドにはミキサを接
続している。誘電体ストリップ２１と２３の間にはそれ
ぞれの誘電体ストリップによるハイパーＮＲＤガイドと
結合して方向性結合器を構成する誘電体ストリップ２２
を配置している。この誘電体ストリップ２２の両端部に
は終端器２０を設けている。ここで、ミキサおよびオシ
レータ部分は、バラクタダイオードやガンダイオードを
設けて、これらに対するバイアス電圧印加用の回路を設
けるために、基板を介在させたハイパーＮＲＤガイドで
構成している。
【００６４】このように構成することによって、オシレ
ータの発振信号は誘電体ストリップ２１→サーキュレー
タ１９→誘電体ストリップ１２→誘電体ストリップ１１
→１次放射器１の経路で伝搬されて、１次放射器１の軸
方向に電磁波が放射される。逆に、１次放射器１に入射
した電磁波は誘電体ストリップ１１→誘電体ストリップ
１２→サーキュレータ１９→誘電体ストリップ２３の経
路でミキサに入力される。また誘電体ストリップ２１，
２２，２３により構成される２つの方向性結合器を介し
て発振信号の一部がローカル信号として、受信信号とと
もにミキサに与えられる。これによりミキサは送信信号
と受信信号の差の周波数成分を中間周波信号として生成
する。
【００６５】図１５に示した構成で、誘電体ストリップ
２１，２２，２３による方向性結合器を設けることな
く、オシレータ部分に送信回路、ミキサ部分に受信回路
を設けれは、全体としてミリ波を用いた通信装置を構成
することができる。
【００６６】なお、以上に示した各実施形態では、誘電
体レンズを３つまで、反射鏡も３つまで設けた例を示し
たが、これらの数は更に多くてもよい。
【００６７】また、以上に示したいくつかの実施形態で
は、誘電体レンズと１次放射器との間に反射器を配置し
て、１次放射器から放射されるビームの指向性を制御す
るようにしたが、誘電体レンズと１次放射器との間に、
別の誘電体レンズまたはプリズムなどの透過器を配置し
て、ビームの指向性を制御するようにしてもよい。
【００６８】
【発明の効果】この発明によれば、１次放射器と、その
１次放射器から放射されるビームの指向性を制御する開
口部とを備えてアンテナ装置を構成するが、１次放射器
から放射される電磁波が個別に入射される複数の開口部
をそれぞれ固定部に設け、１次放射器を可動部に設け、
可動部を固定部に対して相対変位させて、１次放射器か
ら放射される電磁波を受ける開口部を選択するととも
に、ビームの指向方向を変化させるようにしたため、単
一の１次放射器を用いながらも、単一の開口面では検出
できないような範囲を検出することができるようにな
り、広角度にわたって高速にビームの走査が行える。
【００６９】また、この発明によれば、上記開口部を誘
電体レンズで構成したことにより、全体の構成が簡素化
され、その設計が容易になる。
【００７０】また、この発明によれば、上記開口部を、
誘電体レンズ、および誘電体レンズと１次放射器との間
に配置した反射器とから構成したことにより、１次放射
器の移動量に対するビームの走査角度を容易に広げられ
るようになり、且つ走査速度が向上する。
【００７１】また、この発明によれば、上記複数の開口
部のそれぞれから放射されるビームの指向方向を検出す
る手段を設けたことにより、複数の開口部を用いながら
も、任意の方向へビームが向けられるようになる。
【００７２】また、この発明によれば、上記固定部に設
けた線路に、１次放射器に結合する可動部側の線路を結
合させて、固定部に設けた線路と可動部に設けた線路と
によって方向性結合器を構成したことにより、固定部と
可動部の線路間の結合が容易となる。
【００７３】また、この発明によれば、上記固定部に設
けた線路と可動部に設けた線路とを非放射性誘電体線路
により構成したことにより、ミリ波帯の信号の伝送損失
が低減され、１次放射器との結合も容易となる。
【００７４】また、この発明によれば、上記方向性結合
器の入出力間の結合度を略０ｄＢとすることにより、固
定部と可動部の線路間の方向性結合器による挿入損失が
抑えられ、アンテナの利得が向上し、出力電力を大きく
することができる。
【００７５】また、この発明によれば、上記複数の開口
部のうち所定の少なくとも２つの開口部の間に遮蔽用部
材を設けることにより、１次放射器から放射される電磁
波が所定の開口部にのみ選択的に入射するようになり、
隣接する開口部間の間隔を狭めることができ、全体に小
型化が図れる。
【００７６】また、この発明によれば、上記開口部の中
心をむすぶ線が１次放射器の変位方向に対して非平行と
なるように配置したことにより、可動部の直線変位によ
り、ビームの立体的な走査が可能となる。
【００７７】また、この発明によれば、複数の開口部の
うち、中央の開口部を他の開口部より開口を大きくする
ことにより、中央付近方向の利得および分解能を高め、
しかも、中央以外の開口部を利用して、広角度範囲にビ
ームを走査できるにも関わらず、全体に小型化を図るこ
とができる。
【００７８】また、この発明によれば、誘電体レンズを
複数の開口部にまたがって一体成型したことにより、誘
電体レンズの組み立てを容易にし、各誘電体レンズ部分
の向きの精度も高まる。
【００７９】また、この発明によれば、上記アンテナ装
置と、アンテナ装置へ送信信号を出力する送信回路と、
アンテナ装置からの受信信号を受ける受信回路とから通
信装置を構成したので、広角度範囲にビームの走査を行
って通信できるようになる。
【００８０】また、この発明によれば、上記アンテナ装
置と、そのアンテナ装置へ送信信号を出力するとともに
アンテナ装置からの受信信号を受けて、アンテナ装置か
ら送信された電磁波を反射する物標を探知するレーダ装
置を構成したので、広角度範囲にわたって高速に物標の
探知を行えるようになる。
【００８１】さらに、この発明は、上記レーダ装置を搭
載した移動体の移動速度が所定値より高速である時に、
１次放射器から放射される電磁波が、複数の開口部のう
ち主として１つの開口部に入射し、移動速度が所定速度
より低速である時に、１次放射器から放射される電磁波
が複数の開口部にわたって入射するように、開口部の変
位幅を制御する手段を設けたことにより、移動体の速度
に応じて適切な角度範囲について探知を効率よく行える
ようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成、お
よび誘電体レンズと１次放射器との位置関係を示す図
【図２】同アンテナ装置における方向性結合器および１
次放射器の構成を示す図
【図３】同アンテナ装置における可動部の駆動機構の例
を示す斜視図
【図４】第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成、お
よび誘電体レンズと１次放射器との位置関係を示す図
【図５】第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図
【図６】第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図
【図７】第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図
【図８】第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図
【図９】第７の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図
【図１０】第８の実施形態に係るアンテナ装置の構成を
示す図
【図１１】第９の実施形態に係るアンテナ装置およびレ
ーダ装置の構成を示す図
【図１２】第１０の実施形態に係るアンテナ装置の構成
を示す図
【図１３】第１１の実施形態に係るアンテナ装置の構成
を示す図
【図１４】従来のアンテナ装置およびこの発明のアンテ
ナ装置におけるビームの指向方向の変化範囲を示す図
【図１５】第１２の実施形態に係るレーダ装置の構成を
示す図
【図１６】従来のアンテナ装置の構成、および誘電体レ
ンズと１次放射器との位置関係を示す図
【符号の説明】
１−１次放射器 １１，１２−誘電体ストリップ １４，１５，１６，１７−導体板 １９−サーキュレータ ２０−終端器 ２１，２２，２３−誘電体ストリップ ２４，２５，２６−誘電体レンズ ３１−可動部 ３２−固定部 ３４，３５，３６−反射鏡 ３７，３８−遮蔽用部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 21/20 Ｈ０１Ｑ 21/20 (72)発明者 高桑 郁夫 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 北森 宣匡 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 中村 文宣 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J020 AA02 AA03 BA06 BB01 BC04 BC13 BD03 CA02 DA03 DA10 5J021 AA08 BA01 BA03 CA06 DA03 DA05 EA04 FA17 FA26 GA02 HA03 HA04 HA05 HA10 5J045 AA05 AA21 DA09 EA07 EA10 FA02 HA03 MA07 NA01

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次放射器と該１次放射器から放射され
    るビームの指向性を制御する開口部とを備えたアンテナ
    装置において、 前記開口部は複数からなり、前記１次放射器から放射さ
    れる電磁波が入射される複数の開口部をそれぞれ固定部
    に設け、前記１次放射器を可動部に設け、該可動部を前
    記固定部に対して相対変位させて、前記１次放射器から
    放射される電磁波を主として受ける開口部を選択すると
    ともに、ビームの指向方向を変化させる手段を設けたア
    ンテナ装置。
  2. 【請求項２】 前記複数の開口部をそれぞれ誘電体レン
    ズで構成した請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 【請求項３】 前記開口部を、誘電体レンズ、および該
    誘電体レンズと前記１次放射器との間に配置した反射器
    または透過器から構成した請求項１または２に記載のア
    ンテナ装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の開口部のそれぞれから放射さ
    れるビームの指向方向を検出する手段を設けた請求項
    １、２または３に記載のアンテナ装置。
  5. 【請求項５】 前記固定部に設けた線路に、前記１次放
    射器に結合する前記可動部に設けた線路を結合させて、
    前記固定部に設けた線路と前記可動部に設けた線路とに
    よって方向性結合器を構成した請求項１〜４のうちいず
    れか１項に記載のアンテナ装置。
  6. 【請求項６】 前記固定部に設けた線路と前記可動部に
    設けた線路とを非放射性誘電体線路とした請求項５に記
    載のアンテナ装置。
  7. 【請求項７】 前記方向性結合器の入出力間の結合度を
    略０ｄＢとした請求項５または６に記載のアンテナ装
    置。
  8. 【請求項８】 前記複数の開口部のうち所定の少なくと
    も２つの開口部を区切るように遮蔽用部材を設けた請求
    項１〜７のうちいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  9. 【請求項９】 前記開口部の中心をむすぶ線が前記１次
    放射器の変位方向に対して非平行となるように前記開口
    部を非直線上に配置して、前記可動部の直線変位によ
    り、前記ビームの指向方向を立体的に変化させるように
    した、請求項１〜８のうちいずれか１項に記載のアンテ
    ナ装置。
  10. 【請求項１０】 前記複数の開口部のうち、中央の開口
    部を他の開口部よりその開口を大きくした請求項１〜９
    のうちいずれかに記載のアンテナ装置。
  11. 【請求項１１】 前記誘電体レンズを前記複数の開口部
    にわたって一体成型した請求項２〜９のうちいずれかに
    記載のアンテナ装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のうちいずれか１項に
    記載のアンテナ装置、該アンテナ装置へ送信信号を出力
    する送信回路、および前記アンテナ装置からの受信信号
    を受ける受信回路から成る通信装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１１のうちいずれか１項に
    記載のアンテナ装置と、該アンテナ装置へ送信信号を出
    力するとともに、前記アンテナ装置からの受信信号を受
    けて、前記アンテナ装置から送信された電磁波を反射す
    る物標を探知する手段とから成るレーダ装置。
  14. 【請求項１４】 前記レーダ装置を搭載した移動体の移
    動速度が所定値より高速であるときに、前記複数の開口
    部のうち前記移動体の移動方向への開口部に、前記１次
    放射器から放射される電磁波が入射する時間割合を、他
    の開口部に前記電磁波が入射する時間割合に比べて、よ
    り大きくなるように、前記可動部の変位を制御する手段
    を設けた、請求項１３に記載のレーダ装置。
JP2000295204A 2000-09-27 2000-09-27 アンテナ装置、通信装置およびレーダ装置 Pending JP2002111359A (ja)

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