JP2003248055A

JP2003248055A - モノパルスレーダシステム

Info

Publication number: JP2003248055A
Application number: JP2002107563A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shinoda; 博史篠田; Hiroshi Kondo; 博司近藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体の速度、障害物の移動体との距離及び
相対速度の検出は可能で、同時に、障害物の方位を検出
できるモノパルスレーダシステムを実現する。【解決手段】複数のアンテナ素子１ａ〜１ｊで構成され
た送信アレイアンテナ１と、複数のアンテナ素子２ａ〜
２ｅ、３ａ〜３ｅでそれぞれ構成された受信アレイアン
テナ２、３のビーム形状を鋭角・遠距離もしくは広角・
近距離に切り換えるためのアンテナ素子の接続切離しを
行う複数のアンテナスイッチ４、５、６、７を設ける。【効果】障害物の移動体との距離及び相対速度の検出が
可能な範囲を鋭角・遠距離もしくは広角・近距離に切り
換えることができ、モノパルス方式を用いているので、
その範囲において障害物の正確な方位を検出できる、低
コスト、小型軽量の車載用モノパルスレーダシステムが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノパルスレーダ
システム、更に詳しく言えば、電波を照射し、その電波
の被検出体からの反射電波を複数の受信アンテナで受信
し、その複数の受信アンテナの受信信号間の振幅差もし
くは位相差により被検出物の方位を検出するモノレーダ
システムで、特に車両等の移動体に搭載される車載用レ
ーダの好適なモノパルレーダシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両等の移動体に搭載され、移動
体、障害物等の被検出物の速度、位置を検出する車載用
レーダシステムが知られている。車載用レーダシステム
では、被検出物に対応して、アンテナビーム幅を広狭切
換えて、正確に被検出物の速度、位置を検出する車載用
レーダシステムと、被検出物の方位検出ができる車載用
レーダシステムの開発が行われている。

【０００３】前者に関する文献としては、例えば、公開
特許公報、特開平２−２８７１８１「車載用レーダシス
テム」）、特開２０００−２５８５２４号が挙げられ
る。後者の被検出物の方位を検出する主なレーダシステ
ムとして、アンテナをモータによって、機械的に回転さ
せる機械走査方式、ビームの指向方向が異なる複数のア
ンテナを切り換えるビームスイッチ方式(例えば、公開
特許公報、特開平８−３３４５５７号)、モノパルス方
式(例えば、ArtechHouse社出版、Samuel M.Sherman著
の“Monopulse Principles and Techniques”の第８
頁から第１９頁)が有る。

【０００４】このモノパルス方式は、図１０に示すよう
に、障害物２８からの反射波２９を２つの受信アンテナ
３０で受信し、ハイブリッド回路８でその和信号ｐと差
信号ｑを生成する。生成された和信号ｐと差信号ｑの相
対電力と方位角との関係は、図１１のようになり、和信
号ｐと差信号ｑの比ｔと方位角の関係は、図１２のよう
になる。図１２において、和信号ｐと差信号ｑの比ｔは
方位角に関して単調減少関数になるので、和信号と差信
号の比ｔから一義的に被検出物の方位角を決定できる。
また、受信アンテナの数を増やすことで広範囲において
高分解能な角度検知を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近時、車載用レーダシ
ステムでは被検出物の速度、位置を正確に検出すると同
時に、被検出物の方位を精度良く検出することが要求さ
れる。更に、車載用であるため、簡易な構成、小型であ
ること、製造コストが低いことが要求される。上記従来
のモノパルス方式は、他方式に比べ、方位分解能に優
れ、比較的小型での実現が可能である。しかし、検知可
能な方位範囲を拡大するにはアンテナビーム幅を広げる
必要があり、検知可能な距離範囲が狭く、方位分解能も
劣化してしまう。検知距離や方位分解能を劣化させずに
検知方位を拡大するには広角ビームを形成するアンテナ
と狭角ビームを形成するアンテナと設け、それらを切り
替える必要があり、大型、高コストとなる問題があっ
た。

【０００６】従って、本発明は上記問題点を解消するた
めになされたもので、モノパルス方式を改善し、被検出
物体の位置(アンテナと被検出物体間の距離)及び相対速
度の検出が可能な範囲を鋭角・遠距離もしくは広角・近
距離に切り換えることができ、同時に、その範囲におい
て障害物の正確な方位を検出できる、低コスト、小型軽
量のモノパルスレーダシステムを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモノパルスレーダシステムは、送信アンテ
ナ又は受信アンテナの少なくとも一方は、複数のアンテ
ナ素子から成るアレイアンテナで構成され、上記複数の
アンテナ素子は複数のグループに分割され、上記グルー
プ間を開閉するアンテナスイッチが形成され、少なくと
も送信又は受信アンテナのアンテナビーム形状を鋭角・
遠距離又は広角・近距離に切り換えるため上記アンテナ
スイッチの開閉制御を行う切換制御装置を設けて構成さ
れる。

【０００８】本発明では、前記アレイアンテナのアンテ
ナスイッチを切り換えることで、障害物の移動体との距
離及び相対速度の検出が可能な範囲を鋭角・遠距離もし
くは広角・近距離に切り換えることができると同時に、
その検出が可能な範囲において障害物の正確な方位を検
出でき、アンテナビーム形状が鋭角・遠距離の場合には
より高精度な方位検出が可能になる。また、アンテナ素
子単位の接続切離しで検知範囲が切り替えられ、指向方
向が定まった多数の独立のアレイアンテナが不要で、簡
易なアンテナスイッチをアレイアンテナに設けて構成さ
れるため、装置の低コスト、小型軽量を実現できる。

【０００９】なお、検出物までの距離に応じてビーム幅
を切り替えることで適当なビーム幅の状態で、移動体、
障害物等の被検出物の速度、距離を検出するビーム切換
技術は知られているが（例えば、公開特許公報、特開平
２−２８７１８１「車載用レーダシステム」）、上記ビ
ーム切換技術は、被検出物の方位を検出することはでき
ない。本発明は、ビーム切換技術とモノパルスレーダシ
ステムを組み合わせることにより、モノパルスレーダの
利点を生かしながら、それぞれの技術では得られないア
ンテナビーム形状が鋭角・遠距離の場合にはより高精度
な方位検出が可能になることを初めて見出して、実現し
たものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明による車載用モノパ
ルスレーダシステムの第１の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。本実施形態は、送受信装置９から、複数
のアンテナ素子１ａ〜１ｊで構成された送信アレイアン
テナ１を介して送信信号を送信し、障害物で反射された
信号を複数のアンテナ素子２ａ〜２ｅで構成された第１
の受信アレイアンテナ２及び複数のアンテナ素子３ａ〜
３ｅで構成された第２の受信アレイアンテナ３で受信し
て、ハイブリッド回路８で生成された和信号、差信号が
送受信装置９に送られる。

【００１１】送受信装置９の構成は従来知られているモ
ノパルスレーダシステムの送受信装置と同様である。発
振器１１のミリ波信号は電力増幅器１２を経て送信アン
テナ１に加えられる。ハイブリッド回路８で生成された
和信号ｐ及び差信号ｑは、それぞれミキサ１３a及び１
３bに加えられ発振器１１の出力信号と混合され、中間
周波信号に変換され、信号処理回路１４に入力される。
信号処理回路１４は、和信号ｐ及び差信号ｑの周波数変
換された信号を用いて被検出体の方位検出し、和信号ｐ
を用いて、被検出体の速度、位置などを検出する。これ
らの検出結果は必要に応じて、表示装置などの出力装置
１５に適した信号に変換され、出力装置１５に出力され
る。

【００１２】本レーダシステムでは、送信アレイアンテ
ナ１及び受信アレイアンテナ２、３のビーム形状を鋭角
・遠距離もしくは広角・近距離に切り換えるため、送信
アレイアンテナ１は複数のアンテナ素子群１ａ〜１ｃ、
１ｄ〜１ｇ、１ｈ〜１ｊと、これらのアンテナ素子群の
接続切離しを行うアンテナスイッチ４、５、６をもち、
受信アレイアンテナ２、３はそれぞれ複数のアンテナ素
子群２ａ〜２ｃ、２ｄ〜２ｅ，３ａ〜３ｃ、３ｄ〜３ｄ
とそれぞれから成るアンテナ素子群の接続切離しを行う
アンテナスイッチ６、７をもつ。更にアンテナスイッチ
４〜７のオン、オフの切換を制御する切換制御装置１０
を備えている。

【００１３】例えば、切換制御装置１０によりアンテナ
スイッチ４、５、６、７をオンにして、複数のアンテナ
素子１ａ〜１ｊ、２ａ〜２ｅ、３ａ〜３ｅを接続する
と、図１の実線ｓｔ,ｓｒで示すように、送信アレイア
ンテナ１のビーム形状が鋭角・遠距離になり、また、ア
ンテナスイッチ４、５、６、７をオフ、つまりはアンテ
ナスイッチ４、５、６、７が複数のアンテナ素子１ａ〜
１ｃ、１ｈ〜１ｊ、２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃのそれぞれ
から成るアンテナ素子群を切り離すと、アンテナ開口長
が小さくなるので、送信アレイアンテナ１及び受信アレ
イアンテナ２、３のビーム形状が送信アレイアンテナ１
及び受信アレイアンテナ２、３のビーム形状が図１の点
線ｗｔ,ｗｒで示すように、広角・近距離になる。この
ようにして、アンテナスイッチ４、５、６、７を切り換
えることで、障害物の移動体との距離及び相対速度の検
出が可能な範囲を鋭角・遠距離もしくは広角・近距離に
切り換えることができる。

【００１４】本実施例はモノパルス方式を用いているた
め、その範囲において障害物の正確な方位を検出でき、
アンテナビーム形状が鋭角・遠距離の場合にはより高精
度な方位検出ができる。すなわち、図２示すように、ア
ンテナビーム形状が、切換えられてると、和信号ｐと差
信号ｑの比ｔと方位角の関係は、和信号ｐと差信号ｑの
比は方位角に関してアンテナビーム形状が広角・近距離
のときの単調減少関数の関係ｔｗを維持し、アンテナビ
ーム形状が鋭角・遠距離の場合は、和信号ｐと差信号ｑ
の比の傾きが曲線tsのように急峻になるので、方位角の
検出が精度良く検出できる。

【００１５】また、アンテナ素子単位の接続切離しで検
知範囲が切り替えられ、複数のアレイアンテナが不要で
あるため、低コスト、小型軽量を実現できる。ここでア
ンテナスイッチ４、５、６、７は特に連動させる必要は
なく、個別に切り換えることで多様な検出範囲を得るこ
とができる。

【００１６】なお、図１に記載のアンテナ素子数やアン
テナスイッチ数を多くすること、もしくは送信アレイア
ンテナ１と受信アレイアンテナ２、３間で比率を変える
ことで、多様な検出範囲を得ることができ、方位分解能
を向上できる。また、本実施形態では受信アレイアンテ
ナは２個であるが、個数を増やすことで前記と同様に多
様な検出範囲を得ることができ、方位分解能を向上でき
る。

【００１７】図３は本発明によるレ−ダシステムの第２
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
の車載用モノパルスレーダシステムは、送信アンテナ１
のみアンテナビーム形状の広狭の切換を行い、受信アン
テナ２，３の構成、制御を簡易にし、装置の簡易化、コ
スト低減を行っている。

【００１８】送受信装置９から、複数のアンテナ素子１
ａ〜１ｊで構成された送信アレイアンテナ１を介して送
信信号を送信し、障害物で反射された信号を複数のアン
テナ素子２ａ〜２ｅで構成された受信アレイアンテナ２
及び複数のアンテナ素子３ａ〜３ｅで構成された受信ア
レイアンテナ３で受信して、ハイブリッド回路８にて生
成された和信号、差信号が送受信装置９に送られて、移
動体の速度、障害物の方位、移動体との距離及び相対速
度等を検出する。また、本レーダシステムでは、送信ア
レイアンテナ１のビーム形状を鋭角・遠距離もしくは広
角・近距離に切り換えるための複数のアンテナ素子１ａ
〜１ｃ、１ｈ〜１ｊのそれぞれから成るアンテナ素子群
の接続切離しを行うアンテナスイッチ４、５とアンテナ
スイッチ４、５のオン、オフの切換を制御する切換制御
装置１０を備えている。

【００１９】例えば、切換制御装置１０によりアンテナ
スイッチ４、５をオンにして、複数のアンテナ素子１ａ
〜１ｊを接続すると、図４の実線st,で示すように送信
アレイアンテナ１のビーム形状が鋭角・遠距離になり、
またアンテナスイッチ４、５をオフ、つまりはアンテナ
スイッチ４、５で接続された複数のアンテナ素子１ａ〜
１ｃ、１ｈ〜１ｊのそれぞれから成るアンテナ素子群を
切り離すと、アンテナ開口長が小さくなるので、送信ア
レイアンテナ１のビーム形状が点線wtで示すように広角
・近距離になる。このようにして、アンテナスイッチ
４，５を切り換えることで、障害物の移動体との距離及
び相対速度の検出が可能な範囲を鋭角・遠距離もしくは
広角・近距離に切り換えることができる。なお、図４に
記載のアンテナ素子数やアンテナスイッチ数を多くする
こと、もしくは送信アレイアンテナ１と受信アレイアン
テナ２、３間でアンテナ素子数の比率を変えることで、
多様な検出範囲を得ることができ、方位分解能を向上で
きる。また、本実施形態では受信アレイアンテナは２個
であるが、個数を増やすことで前記と同様に多様な検出
範囲を得ることができ、方位分解能を向上できる。

【００２０】図４は本発明によるレ−ダシステムの第３
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
の車載用モノパルスレーダシステムは、受信アンテナの
みアンテナビーム形状の広狭の切換を行い、送信アンテ
ナの構成、制御を簡易にし、装置の簡易化、コスト低減
を行っている。

【００２１】送信アンテナでは送受信装置９から、複数
のアンテナ素子１ａ〜１ｊで構成された送信アレイアン
テナ１を介して送信信号を送信し、障害物で反射された
信号を複数のアンテナ素子２ａ〜２ｅで構成された受信
アレイアンテナ２及び複数のアンテナ素子３ａ〜３ｅで
構成された受信アレイアンテナ３で受信して、ハイブリ
ッド回路８にて生成された和信号、差信号が送受信装置
９に送られて、移動体の速度、障害物の方位、移動体と
の距離及び相対速度等を検出するようにしてある。ま
た、本レーダシステムでは、受信アレイアンテナ２、３
のビーム形状を鋭角・遠距離もしくは広角・近距離に切
り換えるための複数のアンテナ素子２ａ〜２ｃ、３ａ〜
３ｃのそれぞれから成るアンテナ素子群の接続切離しを
行うアンテナスイッチ６、７と前記アンテナスイッチ
６、７のオン、オフの切換を制御する切換制御装置１０
を備えている。送受信装置９の構成は図１と同様であ
り、説明を省く。また、他の構成要素も図１と実質的に
同じ部分については図１の同じ記号を付している。以後
説明する他の実施形態についても同様である。

【００２２】例えば、切換制御装置１０によりアンテナ
スイッチ６、７をオンにして、複数のアンテナ素子２ａ
〜２ｅ、３ａ〜３ｅを接続すると、図４の実線で示すよ
うに受信アレイアンテナ２、３のビーム形状が鋭角・遠
距離になり、またアンテナスイッチ６、７をオフ、つま
りはアンテナスイッチ６、７が複数のアンテナ素子２ａ
〜２ｃ、３ａ〜３ｃのそれぞれから成るアンテナ素子群
を切り離すと、アンテナ開口長が小さくなるので、受信
アレイアンテナ２、３のビーム形状が図３の点線で示す
ように広角・近距離になる。このようにして、前記アン
テナスイッチ６、７を切り換えることで、障害物の移動
体との距離及び相対速度の検出が可能な範囲を鋭角・遠
距離もしくは広角・近距離に切り換えることができる。

【００２３】なお、図４に記載のアンテナ素子数やアン
テナスイッチ数を多くすること、もしくは送信アレイア
ンテナ１と受信アレイアンテナ２、３間で比率を変える
ことで、多様な検出範囲を得ることができ、方位分解能
を向上できる。また、本実施形態では受信アレイアンテ
ナは２個であるが、個数を増やすことで前記と同様に多
様な検出範囲を得ることができ、方位分解能を向上でき
る。

【００２４】図５は本発明によるレ−ダシステムの第４
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
の車載用モノパルスレーダシステムは、アンテナの構成
を送信アンテナと受信アンテナと共用することによっ
て、装置の簡易化、低コスト化を行っている。

【００２５】複数のアンテナ素子１１ａ〜１１ｅ、１２
ａ〜１２ｅでそれぞれ構成された送受信共用アレイアン
テナ１１、１２から信号を送受信装置９によって送受信
して、ハイブリッド回路８で生成された和信号と差信号
により移動体の速度、障害物の方位、移動体との距離及
び相対速度等を検出するようにしてある。また、本レー
ダシステムでは、送受信共用アレイアンテナ１１、１２
のビーム形状を鋭角・遠距離もしくは広角・近距離に切
り換えるための複数のアンテナ素子１１ａ〜１１ｃ、１
２ａ〜１２ｅのそれぞれから成るアンテナ素子群の接続
切離しを行うアンテナスイッチ６、７と前記アンテナス
イッチ６、７のオン、オフの切換を制御する切換制御装
置１０を備えている。

【００２６】例えば、切換制御装置１０によりアンテナ
スイッチ６、７をオンにして、複数のアンテナ素子１１
ａ〜１１ｊ、１２ａ〜１２ｅを接続すると、図５の実線
で示すように送受信共用アレイアンテナ１１、１２のビ
ーム形状が鋭角・遠距離になり、またアンテナスイッチ
６、７をオフ、つまりは複数のアンテナ素子１１ａ〜１
１ｃ、１２ａ〜１２ｃのそれぞれから成るアンテナ素子
群を切り離すと、アンテナ開口長が小さくなるので、送
受信共用アンテナ１１、１２のビーム形状が図４の点線
で示すように広角・近距離になる。このようにして、前
記アンテナスイッチ４、５を切り換えることで、障害物
の移動体との距離及び相対速度の検出が可能な範囲を鋭
角・遠距離もしくは広角・近距離に切り換えることがで
きる。また、本実施形態では送受信共用アレイアンテナ
は２個であるが、個数を増やすことで前記と同様に多様
な検出範囲を得ることができ、方位分解能を向上でき
る。

【００２７】図６は本発明によるレ−ダシステムの第５
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
は図１に示す第１の実施形態にタイミング制御装置２３
を設け、一定時間毎に切換制御装置１０へアンテナスイ
ッチ４、５、６、７を切り換える信号を出力するように
してある。一定時間毎にアンテナスイッチ４、５、６、
７を切り換えることで、検出範囲が切り換えられ、障害
物の誤認識や、検出漏れを防止することができる。な
お、第５の実施形態は第１の実施形態にタイミング制御
装置２３を設けて説明したが、第２から第４の実施形態
にも適用できることは言うまでもない。

【００２８】図７は本発明によるレ−ダシステムの第６
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
の車載用レーダシステムは、移動体自体の速度も検出を
行うももである。本実施形態は図１に示す第１の実施形
態に速度判定装置２４を設け、送受信装置９の出力から
レーダシステムが搭載された移動体の速度を判定し、こ
の速度判定装置１４の出力に応じて切換制御装置１０が
アンテナスイッチ４、５、６、７の切換を制御する。具
体的には、例えば移動体の速度が速い時には遠方の障害
物の検出や移動体近傍からの不要な反射波等の防止を行
う必要があるため、アンテナスイッチ４、５、６、７を
オンにしてビーム形状を鋭角・遠距離にして、移動体の
速度が遅い時には逆に遠方の障害物を検出する必要がな
く、移動体近傍の障害物の検出を行う必要があるため、
アンテナスイッチ４、５、６、７をオフにしてビーム形
状を広角・近距離にしてある。また、アンテナ素子やス
イッチ数を多くすれば、移動体の速度に応じて数段階の
ビーム形状切換ができる。このようにすれば、移動体の
速度に応じて最適な障害物検知を行うことができる。

【００２９】なお、上述の説明ではレーダシステムが搭
載された移動体の速度に応じてビーム形状を切り換える
場合について説明したが、もちろん障害物との相対速度
に応じてビーム形状を切り換えることもできる。さら
に、第６の実施形態は第１の実施形態に速度判定装置１
４を設けて説明したが、第２から第４の実施形態にも適
用できる。

【００３０】図８は本発明によるレ−ダシステムの第７
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
は図１に示す第１の実施形態に距離判定装置２５を設
け、送受信装置９の出力から移動体と障害物との距離を
判定し、この距離判定装置１５の出力で切換制御装置１
０の動作を制御したものである。例えば、レーダシステ
ムが搭載された移動体と障害物との距離が大きい場合に
は、ビーム形状を鋭角・遠距離にして、遠方の障害物を
検出できるようにし、移動体と障害物との距離が小さい
場合には、ビーム形状を広角・近距離にして、移動体近
傍の障害物のみ検出する。なお、第７の実施形態は第１
の実施形態に距離判定装置１５を設けて説明したが、第
２から第４の実施形態にも適用できる。

【００３１】図９は本発明によるレ−ダシステムの第８
の実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態
は図１に示す第１の実施形態に位置判定装置２６を設
け、移動体に搭載されたカーナビゲーションシステム等
の位置情報検索システム２７からの位置情報を位置判定
装置２６で判定し、位置判定装置２６の出力で切換制御
装置１０の動作を制御したものである。例えば、レーダ
システムとカーナビゲーションシステムを搭載した移動
体が高速道路を走行中には、ビーム形状を鋭角・遠距離
にして、遠方の障害物を検出できるようにし、移動体が
市街地等の一般道路を走行中にはビーム形状を広角・近
距離にして、移動体近傍の広範囲の障害物を検知できる
ようにする。

【００３２】なお、第８の実施形態は第１の実施形態に
位置判定装置２６を設けて説明したが、第２から第４の
実施形態にも適用できる。上述した第１から第８の実施
形態におけるアレイアンテナは誘電体基板上に構成され
る。例えば、パッチアンテナやトリプレートアンテナを
用い、アンテナスイッチとして、FETなどの簡単な素子
を基板上の複数のパッチ群が形成された面に設け、上記
FETなどの簡単な素子の駆動電源、及び駆動信号を上記
誘電体基板上を通して、裏面より供給するように簡易に
組み込むことができ、さらに小型軽量化、低コスト化が
できる。

【００３３】図１３は第１実施形態の送信アレイアンテ
ナの一実施例の平面図である。複数のパッチ素子より成
るパッチ列１ａ〜１ｊと給電配線３６、３７が誘電体基
板３１上に構成されパッチアレイアンテナ１を成してい
る。パッチ列のそれぞれは並列に配列された給電配線３
７に接続される。給電配線３７と直交する給電配線36の
パッチ列１ｃ、１ｄ間及び１１ｇ、１ｈ間には、それぞ
れアンテナスイッチ４a及び5aがそれぞれ配置されてい
る。アンテナスイッチ４ａ及び5aをオンにすると、給電
部３２から入力された電力がパッチ列１ａ〜１ｊ全てに
給電されるので鋭角・遠距離のビームが形成される。ま
た、アンテナスイッチ４ａ及び5aをオフにすると、給電
部３２から入力された電力がパッチ列１ｄ〜１ｇだけに
給電されるので広角・近距離のビームが形成される。Ｇ
ａＡｓ等で構成されたＭＭＩＣであるアンテナスイッチ
４ａ及び5aは、ヴィアホールによって接地された接地配
線３３とバイアス端子３４ａ、３４ｂ間のバイアスを操
作することでオン、オフする。パッチ列１ｄとアンテナ
スイッチ４ａ及びパッチ列１ｇとアンテナスイッチ５a
までの誘電体長Ｌｓは１／２誘電体波長にすることでオ
フ時に不要な放射を防ぐことができる。接地配線33と給
電部32は長さが１／４誘電体波長となる短絡線路35によ
り接続され、信号線路に対し直流や低周波領域ではほぼ
短絡、使用周波数の信号に対しては開放となる高いイン
ピーダンスが並列に入る事となり、アンテナ側からの静
電気や不要波は全てアースに落ち、目的の高周波信号に
対しては殆ど影響を与えない構成と成っている。上記接
地配線をアンテナスイッチ４ａ,５aのグランド端子とし
て用いることで新たに誘電体基板上に端子を追加する必
要がなくなり、実装コストを低減することができる。な
お、上記接地配線、短絡線路等は発振器や電力増幅器の
実装される高周波実装回路面に配置してもよい。パッチ
アレイアンテナは全てのパッチを同位相で励振する必要
があるため、通常ではパッチ列の間隔が全て１誘電体波
長となっているが、本実施例のパッチアレイアンテナ1
は高誘電体基板上に構成されたＭＭＩＣのアンテナスイ
ッチが配置されているため、パッチ列１ｃ、１ｄ間、１
ｇ、１ｈ間の誘電体長Ｌｅはその他のパッチ列の誘電体
長Ｌｐよりも小さくなる。またパッチ列間隔の自由空間
長が不均一であると不要なグレーティングローブが出現
したり、アンテナ利得が損なわれたりする可能性があ
る。そこで、パッチ列１ａ〜１ｃ及び１ｈ〜１ｊを斜め
に分岐させることによってパッチ列間隔の自由空間長は
全て一定で位相のみを補正することができる。

【００３４】受信アレイアンテナについては送信アレイ
アンテナの給電部3２にハイブリッド回路を設けること
で同様に実施できる。また、アンテナスイッチに、オフ
時のアイソレーションが大きいＭＥＭＳ高周波スイッチ
を用いることで効率良くビーム形状を切り替えることが
できる。

【００３５】なお、本アンテナは第１の実施形態のアン
テナとして説明したが、第２から第８の実施形態にも適
用できる。

【００３６】なお、上記各実施形態におけるアンテナス
イッチは、小型軽量化、低コスト化を実現するために、
半導体素子で構成されたＭＭＩＣのスイッチで構成した
が、アンテナスイッチにオン時は低損失で、オフ時は高
アイソレーションをもつ機械スイッチを用いることで、
効率良くビーム形状の切換を行うことができる。上記各
実施形態では、車両用のレーダシステムについて説明し
たが、車両用以外の用途に使用できることは明らかであ
る。

【００３７】

【発明の効果】上述のように、本発明のモノパルスレー
ダシステムは、複数のアンテナ素子で構成された送信ア
レイアンテナと受信アレイアンテナのビーム形状を鋭角
・遠距離もしくは広角・近距離に切り換えるためのアン
テナスイッチを設けているので、障害物の移動体との距
離及び相対速度の検出が可能な範囲を鋭角・遠距離もし
くは広角・近距離に切り換えることができ、モノパルス
方式を用いているため、その範囲において障害物の正確
な方位を検出でき、アンテナビーム形状が鋭角・遠距離
の場合にはより高精度な方位検出が可能になり、アンテ
ナ素子単位の接続切離しで検知範囲が切り替えられ、複
数のアレイアンテナが不要であるため、低コスト、小型
軽量のモノパルスレーダシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第１の実施形態の構成図。

【図２】本発明の効果を説明するためのモノパルス方式
の和信号と差信号の特性図。

【図３】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第２の実施形態の構成図。

【図４】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第３の実施形態の構成図。

【図５】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第４の実施形態の構成図。

【図６】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第５の実施形態の構成図。

【図７】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第６の実施形態の構成図。

【図８】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第７の実施形態の構成図。

【図９】本発明による車載用モノパルスレーダシステム
の第８の実施形態の構成図。

【図１０】モノパルス方式の説明図。

【図１１】モノパルス方式の和信号と差信号の特性図。

【図１２】モノパルス方式の和信号と差信号の比の特性
図。

【図１３】本発明による車載用モノパルスレーダシステ
ムに使用される送信アレイアンテナの一実施例の構成
図。

【符号の説明】１：送信アレイアンテナ、１ａ〜１ｊ：アンテナ素子
（パッチ列）、２：受信アレイアンテナ２ａ〜２ｅ：アンテナ素子、３：受信アレイアンテナ、
３ａ〜３ｅ：アンテナ素子、４〜７：アンテナスイッ
チ、８：ハイブリッド回路９：送受信装置、１０：切換
制御装置、１１：発振器、１２：電力増幅器、１３：ミ
キサ、２１：送受信共用アレイアンテナ２２：送受信共用アレイアンテナ、13：混合機、14：信
号処理回路、15：表示装置２３：タイミング制御装置、
２４：速度判定装置、２５：距離判定装置、２６：位置
判定装置、２７：位置情報検索システム、２８：障害
物、２９：反射波、３０：受信アンテナ、３１：誘電体
基板、３２：給電部、３３：接地配線、３５：短絡線
路。３６、３７：給電配線、３４ａ、３４ｂ：バイアス
端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J021 AA05 AA09 AA13 AB06 CA06 DB05 EA02 FA26 FA31 FA34 GA04 HA01 HA04 HA10 JA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の受信アンテナ各々の受信信号間の振
幅差又は位相差により方位を検出するモノパルスレーダ
システムにおいて、前記送信、受信アンテナの各々は、
複数のアンテナ素子から成るアレイアンテナを用い、前
記送信、受信アンテナの少なくとも一方は、上記アンテ
ナビーム形状を鋭角・遠距離もしくは広角・近距離に切
り換えるためのアンテナスイッチをもち、上記アンテナ
スイッチの切り換えを制御する切換制御装置を設けたこ
とを特徴とするモノパルスレーダシステム。
【請求項２】請求項１記載の上記アンテナスイッチがア
レーアンテナを構成するアンテナ素子群の接続切離しを
行うことにより、上記アンテナビーム形状を鋭角・遠距
離もしくは広角・近距離に切り換えることを特徴とする
請求項１記載のモノパルスレーダシステム。
【請求項３】請求項１又は２に記載のモノパルスレーダ
システムにおいて、上記送信、受信アンテナは複数のア
ンテナ素子から成る送受信共用アンテナで構成されたこ
とを特徴とするモノパルスレーダシステム。
【請求項４】請求項１乃至３に記載のモノパルスレーダ
システムにおいて、上記アンテナスイッチの切換を一定
時間毎に制御する切換制御装置を備えていることを特徴
とするモノパルスレーダシステム。
【請求項５】請求項１乃至３に記載のモノパルスレーダ
システムにおいて、アンテナスイッチの切換を移動体と
障害物との距離に応じて制御する切換制御装置を備えて
いることを特徴とする車載用モノパルスレーダシステ
ム。
【請求項６】請求項１乃至３のいずれか一つに記載のモ
ノパルスレーダシステムにおいて、上記アンテナスイッ
チの切換を移動体に搭載された位置情報検索システムか
らの位置情報に応じて制御する切換制御装置を備えてい
ることを特徴とする車載用モノパルスレーダシステム。
【請求項７】接地配線を裏面にもつ誘電体基板上に複数
のパッチ素子より成るパッチ列の復数群と、上記パッチ
列に給電するための給電配線が配設され、上記パッチ列
の復数群間にＭＭＩＣのアンテナスイッチがそれぞれ配
置され、上記アンテナスイッチの駆動端子とヴィアホー
ルによって接地された上記接地配線と間に、上記アンテ
ナスイッチの駆動手段が設けられ、上記パッチ列と上記
アンテナスイッチ間の上記給電配線の長さが不要な放射
を防ぐ長さに設定されたことを特徴とするパッチアレイ
アンテナ。