JP2006258762A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーダ装置に関し、より特定的には、パルス状の電波を空間に出射し、空間に存在する検出対象で反射した反射波を受信し処理するレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar apparatus, and more particularly, to a radar apparatus that emits a pulsed radio wave to a space and receives and processes a reflected wave reflected by a detection target existing in the space.
近年、車載用途等の近距離用レーダ装置向けに、22〜29GHzの準ミリ波帯であるUWB(Ultra Wide Band)を利用することが提案されている。 In recent years, it has been proposed to use UWB (Ultra Wide Band), which is a quasi-millimeter wave band of 22 to 29 GHz, for short-range radar devices such as in-vehicle applications.
UWBを利用したレーダ装置のアンテナには、放射特性が広帯域であることの他に、車体とバンパーとの隙間に設置されることを考慮して、小型で薄型の平面構造であることが要求される。 The antenna of a radar device using UWB is required to have a small and thin planar structure in consideration of being installed in the gap between the vehicle body and the bumper in addition to having a wide radiation characteristic. The
上記のような放射特性が広帯域なものとして、比較的厚い誘電体基板上にスパイラルのアンテナ素子を設けたものが発表されている(例えば、非特許文献1を参照)。スパイラルアンテナは一般的に1対のスパイラルエレメントを有する平衡型のアンテナであるが、非特許文献1に係るアンテナ素子は、1本のスパイラルエレメントで構成され、バラン不要の不平衡給電を可能にしている。
As one having a broadband radiation characteristic as described above, a spiral antenna element is provided on a relatively thick dielectric substrate (see, for example, Non-Patent Document 1). A spiral antenna is generally a balanced antenna having a pair of spiral elements. However, the antenna element according to Non-Patent
また、レーダ装置には、上記のような要求の他にも、レーダ装置を基準として検出対象が存在する方位角を得ることが要求される場合がある。この要求に応えるため、以下の3つの手法が提案されている。 In addition to the above-described requirements, the radar device may be required to obtain an azimuth angle where the detection target exists with reference to the radar device. In order to meet this demand, the following three methods have been proposed.
その中の第1の手法では、サーチ角度の面内で鋭く収束するアンテナローブを有し、機械的に回動するアンテナが用いられる。このようなアンテナを用いることで、検出対象からの反射波が入射される時のアンテナの向きから、検出対象の方位角を特定することができる。また、第2の手法では、アンテナローブを電子的に回転させるフェーズドアレーアンテナが用いられる。なお、第2の手法でも、検出対象の方位角は、アンテナローブの向きに基づいて特定される。しかしながら、第1の手法は、高精度に検出対象の存在方向を特定しようとすると、アンテナを回動させるための機構が非常に高価なものになるという問題点がある。また、第2の手法でも、アンテナローブを鋭く収束させるために、位相制御された多くの能動素子を必要とするため、上記のようなフェーズドアレーアンテナを実現するには非常に高いコストがかかるという問題点がある。 In the first method, an antenna that has an antenna lobe that converges sharply in the plane of the search angle and mechanically rotates is used. By using such an antenna, the azimuth angle of the detection target can be specified from the direction of the antenna when the reflected wave from the detection target is incident. In the second method, a phased array antenna that electronically rotates the antenna lobe is used. Even in the second method, the azimuth angle of the detection target is specified based on the direction of the antenna lobe. However, the first method has a problem that a mechanism for rotating the antenna becomes very expensive if the direction in which the detection target exists is specified with high accuracy. The second method also requires a large number of phase-controlled active elements to sharply converge the antenna lobe, so that it is very expensive to realize the above phased array antenna. There is a problem.
そこで、検出対象の方位角を安価に特定する手法として、モノパルス方式が知られている(例えば、非特許文献2を参照)。モノパルス方式では、送信アンテナの主放射方向に対するチルト角が互いに異なる値に設定された複数の受信アンテナのそれぞれで、反射波が受信される。モノパルス方式では、2つの受信信号(反射波)の振幅の差を2つの振幅値の和で正規化した値から、反射波が到来する方向、つまり検出対象の方位角が決定される。なお、このようなモノパルス方式で、検出対象の方位角を高精度に求めるためには、送信アンテナ及び受信アンテナが良好なビーム特性を有することが要求される。
しかしながら、上記非特許文献1に係るアンテナの場合、誘電体ブロックの厚さが、誘電体基板上を伝搬する表面波の波長(既知)の1/2程度必要である。この値は数ミリ程度と非常に厚くなる。特に、本アンテナを使ってアレー構造を実現する場合、複数の誘電体ブロックを、一定距離間隔で配列しなければならない。このようにして実現されたアンテナアレーは非常に大きな厚さを有するため、小型で薄型の平面構造が要求される車載用途又は携帯用途には不向きであるという問題点がある。
However, in the case of the antenna according to
また、上記非特許文献1に係るアンテナでも、共通の誘電体基板上に、スパイラルエレメントを複数配置することも可能であるが、上述のように、誘電体基板の厚さが、表面波の波長に比べて無視できない程度に大きい場合、基板表面に沿って伝搬する表面波が励振されてしまう。このような状況では、励振された表面波の影響を各スパイラルエレメントが受けてしまい、アンテナとしてのビーム特性が大きく暴れるという問題がある。また、このようなアンテナを、非特許文献2に記載されたモノパルス方式に応用しても、上述のようにモノパルス方式にはビーム特性の良いアンテナが必要とされるため、検出対象の方位角を高精度に検出することが難しくなるという問題点がある。
In the antenna according to Non-Patent
それ故に、本発明の目的は、空間内の検出対象の方位角を高精度に検出可能なレーダ装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a radar apparatus that can detect the azimuth angle of a detection target in space with high accuracy.
上記目的を達成するために、本発明の第1の局面は、電波を空間に出射し、空間に存在する検出対象で反射した反射波を受信し処理するレーダ装置に向けられている。レーダ装置は、電波を空間に向けて放射する送信アンテナと、反射波がそれぞれ入射される少なくとも2個の受信アンテナとを備える。また、送信アンテナの主放射方向に対する各受信アンテナのチルト角は互いに異なる値に設定される。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a radar device that emits radio waves to a space and receives and processes a reflected wave reflected by a detection target existing in the space. The radar apparatus includes a transmitting antenna that radiates radio waves toward a space and at least two receiving antennas each receiving reflected waves. Further, the tilt angles of the receiving antennas with respect to the main radiation direction of the transmitting antenna are set to different values.
また、第1の局面において、レーダ装置はさらに、少なくとも2個の受信アンテナに入射された反射波の振幅差を、反射波の振幅の和で正規化した値に基づいて、レーダ装置を基準として検出対象が位置する方向を導出する処理回路とを備える。 In the first aspect, the radar apparatus further uses the radar apparatus as a reference based on a value obtained by normalizing the amplitude difference of the reflected waves incident on the at least two receiving antennas by the sum of the amplitudes of the reflected waves. And a processing circuit for deriving a direction in which the detection target is located.
ここで、上記第1の局面において、上記送信アンテナ及び上記複数の受信アンテナは、誘電性を有する基板と、基板の主面に配置される円偏波のアンテナ素子と、基板の裏面に形成されるグランド層と、アンテナ素子を取り囲み、基板の主面に配置されるストリップ導体と、基板の主面においてストリップ導体が形成される領域から、基板の裏面へと貫きかつ所定の間隔で並ぶ複数の貫通孔が形成されており、グランド層とストリップ導体とを各貫通孔を介して電気的に接続する複数の接続導体と含む。ストリップ導体の内縁は、各貫通孔の内壁よりもアンテナ素子側に突出する。 Here, in the first aspect, the transmitting antenna and the plurality of receiving antennas are formed on a dielectric substrate, a circularly polarized antenna element disposed on a main surface of the substrate, and a back surface of the substrate. A plurality of ground layers surrounding the antenna element and disposed on the main surface of the substrate, and a plurality of strip conductors penetrating from the region where the strip conductor is formed on the main surface of the substrate to the back surface of the substrate and arranged at predetermined intervals A through hole is formed, and includes a plurality of connecting conductors that electrically connect the ground layer and the strip conductor through the through holes. The inner edge of the strip conductor protrudes closer to the antenna element than the inner wall of each through hole.
また、上記第1の局面におけるアンテナ素子が方形状又は円形状のスパイラル形状を有する場合、グランド層及び基板を貫き、スパイラル中心側の端部と接続される分配配線を、送信アンテナ及び複数の受信アンテナはさらに含む。 When the antenna element according to the first aspect has a square or circular spiral shape, the distribution wiring that penetrates the ground layer and the substrate and is connected to the end on the spiral center side is connected to the transmission antenna and the plurality of reception elements. The antenna further includes.
円偏波のアンテナ素子は複数である場合において、ストリップ導体は、格子状の形状を有しており、各格子により少なくとも1つのアンテナ素子を取り囲む。送信アンテナ及び複数の受信アンテナはさらに、基板の裏面側に形成され、各アンテナ素子に交流信号を与える給電線を含む。 When there are a plurality of circularly polarized antenna elements, the strip conductor has a lattice shape, and each lattice surrounds at least one antenna element. The transmission antenna and the plurality of reception antennas further include a feed line that is formed on the back side of the substrate and provides an AC signal to each antenna element.
送信アンテナ及び複数の受信アンテナはさらに、グランド層上に積層され、その表面上に分配配線が形成される分配配線用基板をさらに備える。また、分配配線はストリップラインからなる。 The transmission antenna and the plurality of reception antennas are further provided with a distribution wiring board on which a distribution wiring is formed on the surface of the ground antenna. Further, the distribution wiring consists of strip lines.
送信アンテナ及び複数の受信アンテナには、複数のアンテナ素子からなるシーケンシャル回転アレーが構成される。この場合、チルト角は例示的に、送信アンテナに含まれる基板の主面に対する、各受信アンテナに含まれる基板の主面の角度を互いに異ならせることで設定される。また、チルト角は代替的に、各受信アンテナに含まれる各アンテナ素子の配置及び/又は分配配線に与えられるべき交流信号の位相制御により、各受信アンテナのビーム方向を互いに異ならせることで、チルト角は設定される。 The transmission antenna and the plurality of reception antennas are configured with a sequential rotation array including a plurality of antenna elements. In this case, for example, the tilt angle is set by making the angles of the main surfaces of the substrates included in each receiving antenna different from the main surfaces of the substrates included in the transmitting antenna. Alternatively, the tilt angle can be changed by changing the beam direction of each receiving antenna from each other by arranging the antenna elements included in each receiving antenna and / or controlling the phase of the AC signal to be applied to the distribution wiring. The corner is set.
また、本発明の第2の局面は、レーダ装置に用いられ、空間内の検出対象が存在する方向を検出する方法に向けられる。本方法は、送信アンテナから、電波を空間に向けて放射する放射ステップと、空間に存在する検出対象で反射した反射波を第1の受信アンテナにより受信する第1の受信ステップと、第1の受信アンテナとは異なる第2の受信アンテナにより、反射波を受信する第2の受信ステップと、第1及び第2の受信ステップにおける2つの受信信号の振幅差を、2つの受信信号の振幅和で正規化した値に基づいて、レーダ装置を基準として検出対象が位置する方向を導出する導出ステップとを備える。ここで、送信アンテナの放射方向を基準とする、第1及び第2の受信アンテナのチルト角は互いに異なる値に設定されている。 The second aspect of the present invention is used in a radar apparatus and is directed to a method for detecting a direction in which a detection target in space exists. The method includes a radiation step of radiating a radio wave toward a space from a transmission antenna, a first reception step of receiving a reflected wave reflected by a detection target existing in the space by a first reception antenna, The amplitude difference between the two reception signals in the second reception step of receiving the reflected wave by the second reception antenna different from the reception antenna and the first and second reception steps is the sum of the amplitudes of the two reception signals. And a deriving step for deriving a direction in which the detection target is located based on the normalized value with respect to the radar apparatus. Here, the tilt angles of the first and second receiving antennas with respect to the radiation direction of the transmitting antenna are set to different values.
また、第2の局面において、送信アンテナ、並びに、第1及び第2の受信アンテナは、誘電性を有する基板と、基板の主面に配置される円偏波のアンテナ素子と、基板の裏面に形成されるグランド層と、アンテナ素子を取り囲み、基板の主面に配置されるストリップ導体と、基板の主面においてストリップ導体が形成される領域から、基板の裏面へと貫きかつ所定の間隔で並ぶ複数の貫通孔が形成されており、グランド層とストリップ導体とを各貫通孔を介して電気的に接続する複数の接続導体と含む。ここで、ストリップ導体の内縁は、各貫通孔の内壁よりもアンテナ素子側に突出する。 Further, in the second aspect, the transmitting antenna, and the first and second receiving antennas are provided on a dielectric substrate, a circularly polarized antenna element disposed on a main surface of the substrate, and a back surface of the substrate. A ground layer to be formed, a strip conductor surrounding the antenna element and disposed on the main surface of the substrate, and a region penetrating from the region where the strip conductor is formed on the main surface of the substrate to the back surface of the substrate and arranged at a predetermined interval A plurality of through holes are formed, and include a plurality of connection conductors that electrically connect the ground layer and the strip conductors through the respective through holes. Here, the inner edge of the strip conductor protrudes closer to the antenna element than the inner wall of each through hole.
上記各局面によれば、送信アンテナ又は各受信アンテナにおいて、各アンテナ素子は、ストリップ導体で取り囲まれる。また、基板内に形成される複数の接続導体もまた、アンテナ素子を取り囲み、さらに、グランド層とストリップ導体とが各貫通孔を介して電気的に接続される。ここで、ストリップ導体の内縁は、各貫通孔の内壁よりもアンテナ素子側に突出する。このような構成により、送信アンテナ及び受信アンテナの基板主面上に表面波が発生することを抑圧でき、各アンテナの放射特性を所望安定した形状にすることができる。このような送信アンテナ及び受信アンテナを利用することで、モノパルス方式により方位角を正確な検出ができることが可能になる。 According to each aspect described above, each antenna element is surrounded by a strip conductor in the transmission antenna or each reception antenna. The plurality of connection conductors formed in the substrate also surround the antenna element, and the ground layer and the strip conductor are electrically connected through each through hole. Here, the inner edge of the strip conductor protrudes closer to the antenna element than the inner wall of each through hole. With such a configuration, the generation of surface waves on the substrate main surfaces of the transmission antenna and the reception antenna can be suppressed, and the radiation characteristics of each antenna can have a desired and stable shape. By using such a transmission antenna and reception antenna, it becomes possible to accurately detect the azimuth angle by the monopulse method.
また、ストリップ導体及び接続導体の共振現象を利用することにより、送信アンテナ及び受信アンテナの利得の周波数特性が、所定の電波発射禁止帯で鋭い落ち込み(ノッチ)を持つようにすることができる。 Further, by using the resonance phenomenon of the strip conductor and the connection conductor, the frequency characteristics of the gains of the transmission antenna and the reception antenna can be sharply dropped (notched) in a predetermined radio wave emission prohibited band.
また、シーケンシャル回転アレーを応用し、さらに、受信アンテナのチルト角を上記のようにして設定することで、各アンテナ素子の交差偏波成分が相殺され、送信アンテナ又は受信アンテナは、全体としてほぼ完全な円偏波特性を有するようになる。これによって、検出対象の方位角をさらに高精度で導出可能なレーダ装置が実現できる。 In addition, by applying a sequential rotation array and setting the tilt angle of the receiving antenna as described above, the cross polarization component of each antenna element is canceled out, and the transmitting antenna or the receiving antenna as a whole is almost perfect. A circular polarization characteristic. As a result, a radar apparatus capable of deriving the azimuth angle of the detection target with higher accuracy can be realized.
本発明の上記及びその他の目的、特徴、局面及び利点は、以下に述べる本発明の詳細な説明を添付の図面とともに理解したとき、より明らかになる。 The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent when the detailed description of the present invention described below is understood in conjunction with the accompanying drawings.
(実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係るレーダ装置1の構成を示すブロック図である。なお、図1は、後の2つの変形例でも援用されるため、参照符号「1」以外にも、レーダ装置の参照符号として「1a」及び「1b」が示されている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図1において、レーダ装置1は、制御回路11と、送信回路12と、送信アンテナ13と、少なくとも2つの受信アンテナ14(図示は2個の受信アンテナ14L及び14R)、少なくとも1つの受信回路15(図示は2個の受信回路15L及び15R)と、処理回路16とを備えている。
In FIG. 1, a
制御回路11は少なくとも、送信回路12、2個の受信回路15L及び15R、処理回路16にタイミング信号を与える。送信回路12、受信回路15L、受信回路15R及び処理回路16のそれぞれは、制御回路11からのタイミング信号に従って動作する。
The
送信回路12は、既知の方法で、パルス状の電波を放射波Stとして生成して、送信アンテナ13に与える。
The
送信アンテナ13は、予め定められた主放射方向に電波を放射可能に設置されており、送信回路12から与えられた放射波Stを空間に放射する。ここで、レーダ装置1の検知エリアに、例えば物体及び人体のような検出対象Gが存在する場合、放射波Stは、検出対象に当たって反射する。本実施形態では、このような反射波に、「Sr」という参照符号を与える。
The
受信アンテナ14L及び14Rのそれぞれには、同一検出対象Gからの反射波Sra及びSrbが入射される。受信アンテナ14Lは、入射された反射波Sraを受信回路15Lに与え、受信アンテナ14Rは、入射された反射波Srbを受信回路15Rに与える。
Reflected waves Sra and Srb from the same detection target G are incident on the receiving
受信回路15L及び15Rは、与えられた反射波Sra及びSrbに対して必要な処理(例えば増幅及び/又は雑音除去)を行って、それぞれを処理回路16に渡す。
The receiving
処理回路16には、受信回路15Lにより処理された反射波Sraと、受信回路15Rにより処理された反射波Srbとが与えられる。処理回路16は、与えられた反射波Sra及びSrbの振幅差を表す差信号Δと、2振幅値の和を表す和信号Σとを導出する。その後、処理回路16は、導出した差信号Δを、和信号Σで正規化した値(以下、角度誤差電圧εと称する)に基づいて、レーダ装置1の主放射方向に対して検出対象Gが存在する方向を表す方位角Δθを導出する。
The
次に、図2−図9を参照して、図1に示す送信アンテナ13、受信アンテナ14L、及び受信アンテナ14Rそれぞれの構成について詳説する。まず、図2は、送信アンテナ13、受信アンテナ14L、及び受信アンテナ14Rそれぞれの外観を示す斜視図である。また、図3は、送信アンテナ13、受信アンテナ14L、及び受信アンテナ14Rそれぞれの外観を示す正面図である。図4は、図3に示すアンテナ素子22の拡大図である。図5は、送信アンテナ13、受信アンテナ14L、及び受信アンテナ14Rそれぞれの外観を示す背面図である。図6は、図3に示す送信アンテナ13、受信アンテナ14L、及び受信アンテナ14Rを、図3に示す鉛直面A−Aで切断した時の断面を拡大した図である。図7は、図3に示す送信アンテナ13、受信アンテナ14L、及び受信アンテナ14Rを、図3に示す鉛直面B−Bで切断した時の断面を拡大した図である。なお、図2−図7には、説明の便宜上、互いに直交するx軸、y軸及びz軸が示されている。x軸は水平方向を示し、y軸は鉛直方向を示す。z軸は、xy平面の法線方向を示す。
Next, the configuration of each of the
また、最初に断っておくが、本実施形態では、送信アンテナ13、受信アンテナ14L及び受信アンテナ14Rは同様の構成を有する。それ故、以下の説明では、送信アンテナ13、受信アンテナ14L及び受信アンテナ14Rを代表して、送信アンテナ13の構成について詳説する。受信アンテナ14L及び14Rについては、送信アンテナ13との相違点を説明するに留める。
In addition, as mentioned first, in the present embodiment, the
図2−図7において、送信アンテナ13は主として、基板21と、アンテナ素子22と、グランド層23と、ストリップ導体24と、接続導体25と、給電線26とを含む。
2 to 7, the
基板21は、送信アンテナ13の各構成要素が形成され又は取り付けられる支持材料である。また、基板21として選ばれる材料は、低誘電率(例えば約3.5)を有する。基板21の厚さ、つまりz方向に平行な辺の長さは例示的に、約1.2mmとする。
The
アンテナ素子22は、基板21の主面α上に形成され、自身の中心から右巻き(時計回り)で外方向に広がる方形スパイラル構造を有する不平衡型の円偏波アンテナである。具体的には、図4に示すアンテナ素子22の方形スパイラルにおいて、基本長a0は0.45mmであり、導体の幅Wは0.25mmであり、巻き数は2であり、さらに、最終長は3・a0である。
The
グランド層23は、導電性の材料からなり、主面αに対向する裏面βのほぼ全域にわたり形成される。ただし、後で詳説する給電線26を通すために、グランド層23の中央部分には、図5及び図6に示すように、貫通孔Haが空けられる。
The
ストリップ導体24は、基板21の主面α上に配置される帯状の導電性材料からなり、主面αに形成されたアンテナ素子22を取り囲む。本実施形態では例示的に、ストリップ導体24は、アンテナ素子22の周囲360°を取り囲む。
The
接続導体25は、基板21の所定位置に形成される複数の貫通孔Hbのそれぞれに形成され、上述のグランド層23及びストリップ導体24を電気的に接続する。なお、図3及び図5では、3個の接続導体が参照符号「25」を使って示され、図6では、2個の接続導体が参照符号「25」を使って示され、さらに、図7では、11個の接続導体が参照符号「25」を使って示されている。
The
また、複数の貫通孔Hbは、本実施形態では、主面αにおいて、ストリップ導体24が形成される枠状の領域に形成される。さらに具体的には、複数の貫通孔Hbは、主面αの各辺と平行に所定間隔でおいて配列され、貫通孔Hbのそれぞれは、基板21をz軸方向に貫く。
In the present embodiment, the plurality of through holes Hb are formed in a frame-like region where the
各接続導体25は、例えば、上記のような各貫通孔Hbの内壁にメッキ加工(スルーホールメッキ)することで実現される。このようにして形成される各接続導体25の直径は例示的に0.3mmで、各辺方向に隣り合う2個の接続導体25の間隔は例示的に0.9mmである。なお、各接続導体25は、上記のような各貫通孔Hbに導電性材料を充填することで実現されても構わない。
Each
上述のような構成により、各接続導体25は、グランド層23及びストリップ導体24を電気的に接続する。また、見方を変えると、全ての接続導体25は、ストリップ導体24により電気的に短絡される。
With the above-described configuration, each
また、図6に示すように、表面波を抑圧する観点(詳細は後述)から、好ましくは全ての貫通孔Hbの内壁において、最も基板21の中心側の箇所に接する仮想面γよりも、ストリップ導体24の内縁は長さ(以下、リム幅と称する)LR だけ、アンテナ素子22側に突出する。
Further, as shown in FIG. 6, from the viewpoint of suppressing surface waves (details will be described later), it is preferable that the inner wall of all the through holes Hb be stripped more than the virtual plane γ in contact with the most central portion of the
例えば、主面αの外形は、図3及び図6に示すように、アンテナ素子22のスパイラル中心を中心とし、各辺の長さがLの正方形であると仮定する。また、x軸及びy軸方向の幅がLW で、矩形の筒状の形状を有し、かつ自身の中心軸が上記主面αの中心を含む仮想面γ(図3及び図6の一点鎖線を参照)の外側に接するように、各貫通孔Hbが配列されると仮定する。この仮定下では、上記リム幅LR は、ストリップ導体24の内縁から、上記仮想面γまでの最短距離となる。
For example, the outer shape of the main surface α is assumed to be a square whose center is the spiral center of the
ここで、リム幅LR の最適値は、本レーダ装置1で用いられる電波の周波数帯域に、より具体的には、基板21の主面αを伝搬する表面波の波長に依存する。例えば、本レーダ装置1がUWBに応用される場合、リム幅LR は、表面波の波長の約1/4の値である1.2mmに選ばれる。従って、ストリップ導体24の内縁から、各貫通孔Hbの内壁を見たとき、表面波の波長に対してインピーダンス無限大のπ/4伝送路を、ストリップ導体24のリム部分は形成する。したがって、表面波は、ストリップ導体24の外部に伝搬しない。このような電流阻止作用によって表面波が抑圧され、放射特性の低下を防ぐことが可能となる。
Here, the optimum value of the rim width L R depends on the frequency band of the radio wave used in the
給電線26は、不平衡型の給電線、例えば、同軸ケーブル、グランド層23をアースラインとするコプレナ線路、又はマイクロストリップ線路で実現される。このような給電線26は、グランド層23に接触しないように貫通孔Haを通り、さらに基板21を貫いて、アンテナ素子22のスパイラル中心側の端部と接続される。
The
以上のように構成される送信アンテナ13において、ストリップ導体24及び接続導体25を除くと、その構造は、前述の非特許文献1のものとほぼ同等である。このような従来のアンテナでは、給電線の他端側から給電することで、アンテナ素子から左回り円偏波である放射波が放射される。しかし、非特許文献1に係る構造の送信アンテナでは、基板の主面に沿った表面波が励振され、その表面波の影響により良好な放射特性が得られない。そこで、本実施形態のように、送信アンテナ13にストリップ導体24及び接続導体25を設けることで、上述したような表面波に起因する放射特性の低下を防ぐことが可能となる。
In the
本願出願人は、上述のような技術的効果を説明するために、いくつかのパラメータを変更してシミュレーションを行った。以下、このシミュレーションの結果を説明する。なお、シミュレーションでは、レーダ装置1にはUWBで規定された26GHzの周波数が用いられる。また、アンテナ素子22の形状は、図4に示す通りである。
In order to explain the technical effects as described above, the applicant of the present application has changed some parameters and performed a simulation. Hereinafter, the results of this simulation will be described. In the simulation, the
図8は、従来(非特許文献1)の送信アンテナにおけるyz面の放射特性を示す図である。図8において、曲線F1及びF1’は、図3に示す長さLが18mmの時の主偏波(左回り偏波)及び交差偏波(右回り偏波)の特性を示し、曲線F2及びF2’は、図3に示すLが24mmの時の主偏波及び交差偏波の特性を示す。 FIG. 8 is a diagram showing radiation characteristics on the yz plane in a conventional (non-patent document 1) transmission antenna. In FIG. 8, curves F1 and F1 ′ show the characteristics of the main polarization (left-handed polarization) and cross-polarization (right-handed polarization) when the length L shown in FIG. F2 ′ indicates the characteristics of main polarization and cross polarization when L shown in FIG. 3 is 24 mm.
ここで、一般論として、アンテナとして要求される放射特性は、主偏波については0°方向を中心として対称でブロードな単峰特性であり、交差偏波(完全な円偏波であればゼロである)については、広い角度範囲において主偏波より十分低い放射強度となる必要がある。これに対し、図8の主偏波の特性曲線F1及びF2はともに非対称で利得に大きな暴れがあり、また、交差偏波特性についてみれば、特性曲線F1’及びF2’から明らかなように、−60°及び−40°の近傍で主偏波と同等かそれに近い放射レベルになっていることが判る。このような放射特性の暴れは、上述のような表面波の影響によって発生する。 Here, as a general theory, the radiation characteristics required for an antenna are symmetric and broad single-peak characteristics with respect to the main polarization about the 0 ° direction. ), The radiation intensity needs to be sufficiently lower than that of the main polarization in a wide angle range. On the other hand, the characteristic curves F1 and F2 of the main polarization in FIG. 8 are both asymmetric and have a large gain fluctuation, and the cross polarization characteristics are apparent from the characteristic curves F1 ′ and F2 ′. It can be seen that the radiation level is equal to or close to that of the main polarization in the vicinity of −60 ° and −40 °. Such a fluctuation in radiation characteristics is caused by the influence of the surface wave as described above.
図9は、送信アンテナ13(LW =9mm,LR =1.2mm)のyz面の放射特性を示す図である。図9において、曲線F3及びF3’は、図3に示す長さLが18mmの時の主偏波(左回り偏波)及び交差偏波(右回り偏波)の特性を示し、曲線F4及びF4’は、図3に示すLが24mmの時の主偏波及び交差偏波の特性を示す。 FIG. 9 is a diagram showing the radiation characteristics on the yz plane of the transmission antenna 13 (L W = 9 mm, L R = 1.2 mm). In FIG. 9, curves F3 and F3 ′ indicate the characteristics of the main polarization (left-handed polarization) and cross-polarization (right-handed polarization) when the length L shown in FIG. F4 ′ indicates the characteristics of main polarization and cross polarization when L shown in FIG. 3 is 24 mm.
図9から明らかなように、主偏波の特性曲線F3及びF4は、0°方向を中心として対称で、ブロードな単峰特性となり、交差偏波の特性曲線F3’及びF4’についても、広い角度範囲において主偏波F3及びF4より十分低い放射強度で緩慢な変化となっている。つまり、送信アンテナ13は、非特許文献1に示されたアンテナよりもはるかに良好な放射特性を有することが分かる。
As is clear from FIG. 9, the characteristic curves F3 and F4 of the main polarization are symmetric with respect to the 0 ° direction and become broad single-peak characteristics, and the characteristic curves F3 ′ and F4 ′ of the cross polarization are also wide. In the angle range, the change is slow with a sufficiently lower radiation intensity than the main polarizations F3 and F4. That is, it can be seen that the
また、様々な実験の結果、ストリップ導体24が無い場合の放射特性は、基板21の各辺の長さLと、仮想面の幅LW とに依存し、概略的な傾向を言えば、Lが大きい(Lが24mm又は18mm)場合、幅LW が3〜10mmの範囲内で大きくなるにつれて、主偏波特性は3峰形から単峰形に近づく。また、Lが比較的小さい(L=12mm)場合、幅LW が3〜10mmの範囲内で大きくなるにつれて、主偏波特性は双峰形から単峰形に近づく。しかし、Lの大小に拘わらず、交差偏波の暴れが大きく、いずれかの角度において、交差偏波の成分と、主偏波の成分との差が小さくなる。従って、従来の送信アンテナの偏波選択性は低く、従来のアンテナでは、図9のような所望の特性は得られない。
In addition, as a result of various experiments, the radiation characteristic in the absence of the
なお、以上の説明では、アンテナ素子22は方形スパイラル形状を有するとして説明した。しかし、これに限らず、アンテナ素子22は、図10に示すような、円形スパイラル形状でも構わない。例えば、出願人のシミュレーションの結果では、基準点Pからの半径初期値SRが0.2mmで、導体の幅Wが0.35mmで、スパイラル間隔dが0.2mmで、巻き数が2.125の円形スパイラル形状を有するアンテナ素子22を用いると、図4に示す方形スパイラル形状のアンテナ素子22の場合とほぼ同等の特性が得られている。
In the above description, the
図1に示す受信アンテナ14L及び14Rにおいて、アンテナ素子22は、送信アンテナ13のアンテナ素子22とは逆に、自身の中心から左巻き(反時計回り)で外方向に広がる点で相違する。それ以外に、送信アンテナ13と、受信アンテナ14L及び14Rとの間には相違点は無いので、他の構成については説明を省略する。また、説明を省略した各構成について、以下の説明では、送信アンテナ13において相当する構成と同一の参照符号を付ける。
In the receiving
なお、以上の説明では、送信アンテナ13が右巻きで、受信アンテナ14L及び14Rは左巻きであるとしたが、それぞれが逆巻きであっても構わない。
In the above description, the transmitting
以上のような受信アンテナ14L及び14Rの主面αは、図11に示すように、送信アンテナ13の基板21の主面αに対して、互いに異なるチルト角θa及びθbで設置されている。ここで、θa及びθbは、θa≠θbの条件と、受信アンテナ14L及び14bそれぞれの監視エリアが部分的にオーバーラップするという条件とを満たせばよい。ここで、各監視エリアがオーバーラップする部分が、レーダ装置1自体の検知エリアになる。このようなチルト角θa及びθbに設定されることにより、反射波Srを用いて、モノパルス方式により検出対象Gの方位角Δθの検出が可能となる。なお、本実施形態では例示的に、図11に示すように、受信アンテナ14Lは、送信アンテナ13の一方の側面に、チルト角がθaになるよう接続され、受信アンテナ14Rは、送信アンテナ13の他方の側面にチルト角がθbになるよう接続される。また、θaは例示的に−20°程度に選ばれ、θbは例示的に、20°程度に選ばれる。
The main surfaces α of the receiving
以上のように、本実施形態では、送信アンテナ13のアンテナ素子22は右巻き(左回り偏波)で、受信アンテナ14L及び14Rのアンテナ素子22は、左巻き(右回り偏波)である。円偏波の電波は、反射によって偏波の回転方向が逆転する性質を有しているので、送信アンテナ13と受信アンテナ14L及び14Rとの間で、偏波の回転方向を逆にすることで、主として2次反射成分(より厳密に言えば、偶数次の反射成分)を抑圧して、主として1次反射成分(より厳密に言えば、奇数次の反射成分)に対する選択性を高くできる。その結果、2次反射によって生じる偽像を低減させることができるようになる。
As described above, in the present embodiment, the
また、図11に示すように、送信アンテナ13と、受信アンテナ14L及び14Rとを近接配置した場合、送信アンテナ13の放射波Stが、検出対象Gに当たることなく受信アンテナ14L及び14Rに直接入力されることが考えられるが、受信アンテナ14L及び14Rについて偏波の回転方向は、送信アンテナ13のそれの逆であるので、直接波を大きく減衰することができる。
As shown in FIG. 11, when the transmitting
次に、図12を参照して、図1に示す処理回路16の詳細な処理手順について説明する。処理回路16は、まず、受信回路15Lで処理された反射波Sraを取得し(ステップS1301)、保持する。次に、処理回路16は、受信回路15Rで処理された反射波Srbを取得し(ステップS1302)、保持する。ここで、受信アンテナ14L及び14Rの利得は、図13Aに示すように、レーダ装置1、例えば送信アンテナ13の主放射方向を基準として検出対象Gが存在する方位角Δθに応じて、互いに異なる利得を有する。従って、処理回路16に与えられる反射波Sra及びSrbの振幅値は、方位角Δθに応じて変わる。
Next, a detailed processing procedure of the
次に、処理回路16は、与えられた反射波Sra及びSrbから、図13Bに示すような両者の振幅値の和信号Σを生成し(ステップS1303)、さらに、図13Bに示すような両者の振幅値の差信号Δを生成する(ステップS1304)。なお、和信号Σと差信号Δは、例えば、アナログ信号である反射波Sra及びSrbを、デジタル信号に変換し、これによって得られた2個のデジタル信号をデジタル処理することによって生成されたり、反射波Sra及びSrbそのものを前置比較器(プリコンパレータ)に通すことにより生成されたりする。
Next, the
その後、処理回路16は、生成した差信号Δを和信号Σで正規化して、角度誤差電圧εを生成する。ここで、角度誤差電圧εは、次式(1)に従って導出される。
Thereafter, the
ε=Δ/Σ …(1)
ここで、図13Cは、角度誤差電圧εと角度Dとの関係を示す図である。図13Cに示すように、角度誤差電圧εは概ねS字形状となり、殆どの方位角Δθの範囲において、角度誤差電圧εと、方位角Δθとは一意な関係を有する。従って、図13Cに示すような関係を用いることで、反射波Sra及びSrbから一意に方位角Δθが得られることができる。なお、和信号Σで正規化するのは、差信号Δのみで、角度Dを測定しようとすると、検出対象Gの大きさ及び/又は検出対象Gまでの距離に応じて、反射波Sra及びSbの各振幅値が大きく変化してしまうからである。つまり、検出対象Gの方向は一緒であるにも関わらず、検出対象Gの大きさ及び/又は検出対象Gまでの距離に応じて、差信号Δの値が大きく変わるからである。
ε = Δ / Σ (1)
Here, FIG. 13C is a diagram illustrating a relationship between the angle error voltage ε and the angle D. As shown in FIG. 13C, the angle error voltage ε is substantially S-shaped, and the angle error voltage ε and the azimuth angle Δθ have a unique relationship in the range of most azimuth angles Δθ. Therefore, by using the relationship shown in FIG. 13C, the azimuth angle Δθ can be uniquely obtained from the reflected waves Sra and Srb. Note that only the difference signal Δ is normalized by the sum signal Σ. When the angle D is to be measured, the reflected waves Sra and Sb depend on the size of the detection target G and / or the distance to the detection target G. This is because each of the amplitude values changes greatly. That is, although the direction of the detection target G is the same, the value of the difference signal Δ varies greatly depending on the size of the detection target G and / or the distance to the detection target G.
処理回路16は、図13Cに示すような関係が記述されたテーブルを内部のメモリ(図示せず)に保持しており、ステップS1305で導出された角度誤差電圧εに一意に対応する方位角Δθを取得する(ステップS1306)。
The
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置1によれば、前述した構造の送信アンテナ13から、前述したように、表面波の影響が無く綺麗なビーム形状を有する放射波St(左回りの円偏波)が空間に放射され、同様の構造を有する受信アンテナ14L及び14Rは、左回りの円偏波に対する1次の反射波Sra及びSrbを高感度で受信する。このようなビーム特性の良い送信アンテナ13並びに受信アンテナ14L及び14Rを使い、モノパルス方式で、検出対象Gの方位角Δθを処理回路16が導出することによって、レーダ装置1は、方位角Δθを高精度に検出することができる。
As described above, according to the
(第1の変形例)
次に、上記実施形態の第1の変形例(以下、レーダ装置1aと称する)を、図1を参照して説明する。図1において、レーダ装置1aは、レーダ装置1と比較すると、送信アンテナ13、受信アンテナ14L及び受信アンテナ14Rが、送信アンテナ13a、受信アンテナ14La及び受信アンテナ14Raに代わる点で相違する。それ以外に両レーダ装置1及び1aに相違点は無いので、レーダ装置1aにおいて、レーダ装置1の構成に相当するものについては、それぞれの説明を省略する。
(First modification)
Next, a first modification of the above embodiment (hereinafter referred to as a radar device 1a) will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the radar device 1a is different from the
ここで、図14は、図1に示す送信アンテナ13a、受信アンテナ14La及び受信アンテナ14Raの大略的な構成を示す模式図である。図14において、送信アンテナ13aは、前述の送信アンテナ13と比較すると、アレー構造になっている点で大きく相違する。これによって、アンテナ利得を向上させ、さらに、より好ましいビーム形状を有する放射波Stを空間に放射することが可能となる。
Here, FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the
複数の円偏波のアンテナ素子をアレー化する場合、シーケンシャル回転アレーを採用することができる。シーケンシャル回転アレーとは、下記の条件を満たすアンテナアレーである。第1に、その形状が互いに同一であるN個(Nは2以上の偶数)のアンテナ素子が、同一平面状に行列状に配置される。なお、図14に例示する送信アンテナ13aでは、同一形状の8個のアンテナ素子が配置されている。
When arraying a plurality of circularly polarized antenna elements, a sequential rotating array can be employed. A sequential rotation array is an antenna array that satisfies the following conditions. First, N antenna elements having the same shape (N is an even number of 2 or more) are arranged in a matrix on the same plane. In the
第2の条件としては、各アンテナ素子が、x軸方向及び/又はy軸方向に沿って見た場合、スパイラルの放射方向の軸回りに順次p・π/Nラジアンずつ回転させた状態で、対象となる平面上に配置される点である。図14の例示では、x軸方向に沿って並ぶ2個のアンテナ素子が第2の条件を満たす。 As a second condition, when each antenna element is viewed along the x-axis direction and / or the y-axis direction, the antenna element is sequentially rotated by p · π / N radians around the axis in the radial direction of the spiral. It is a point that is placed on the target plane. In the illustration of FIG. 14, the two antenna elements arranged along the x-axis direction satisfy the second condition.
第3に、各アンテナ素子へと供給される交流信号の位相は、各アンテナ素子の回転角に応じてp・π/Nラジアンずつそれぞれ異なる。ここで、pは、1以上N−1以下の整数である。 Third, the phase of the AC signal supplied to each antenna element differs by p · π / N radians depending on the rotation angle of each antenna element. Here, p is an integer of 1 to N-1.
上記のようなアレー構造にすることで、各アンテナ素子の偏波特性が不完全な円偏波(つまり楕円偏波)の場合であっても、送信アンテナ13a全体としては交差偏波成分が相殺され、その結果、送信アンテナ13aはほぼ完全な円偏波特性を得ることができる。
By adopting the array structure as described above, even if the polarization characteristics of each antenna element are incompletely circularly polarized (that is, elliptically polarized), the cross-polarized wave component is not obtained as a whole in the
以下、図15を参照して、シーケンシャル回転アレーについて、pが1で、Nが2の場合の例について原理を説明する。図15に示すように、第1のアンテナ素子が、横軸方向の強度がa+bで、縦軸方向の強度がa−bである楕円偏波特性A1を有すると仮定する。この楕円偏波特性A1は、強度aで左回り(反時計回り)の主偏波成分B1(円偏波)と、強度bの右回り(時計回り)の交差偏波成分C1(円偏波)とが合成されたものと見なせる。 Hereinafter, with reference to FIG. 15, the principle of the sequential rotation array when p is 1 and N is 2 will be described. As shown in FIG. 15, it is assumed that the first antenna element has an elliptical polarization characteristic A1 in which the intensity in the horizontal axis direction is a + b and the intensity in the vertical axis direction is a−b. This elliptical polarization characteristic A1 includes a main polarization component B1 (circular polarization) counterclockwise (counterclockwise) at intensity a and a cross-polarization component C1 (circular polarization) clockwise (clockwise) of intensity b. Wave).
また、上記第1のアンテナ素子をπ/2ラジアンだけ回転させた状態で配置された第2のアンテナ素子は、縦軸方向の強度がa+bで、横軸方向の強度a−bである縦長の楕円偏波特性A2を有することになる。この縦長楕円偏波特性A2は、強度aの左回りの主偏波成分B2(円偏波)と、強度bの右回りの交差偏波成分C2(円偏波)とが合成されたものと見なせる。 In addition, the second antenna element arranged with the first antenna element rotated by π / 2 radians has a vertically long intensity a + b and a horizontal axis intensity ab. It has an elliptical polarization characteristic A2. This vertically elliptical polarization characteristic A2 is a combination of a counterclockwise main polarization component B2 (circular polarization) with intensity a and a clockwise cross polarization component C2 (circular polarization) with intensity b. Can be considered.
ただし、第1及び第2のアンテナ素子に同相の交流信号が給電された場合、両者の偏波方向は、主偏波及び交差偏波ともに互いにπ/2ラジアンだけずれている。 However, when in-phase AC signals are fed to the first and second antenna elements, the polarization directions of both are shifted by π / 2 radians from each other in both the main polarization and the cross polarization.
そこで、第1のアンテナ素子へ給電される交流信号の位相に対して、第2のアンテナ素子へ給電される交流信号の位相をπ/2ラジアンだけ遅延させると、第2のアンテナ素子の主偏波成分B2’は、第1のアンテナ素子の主偏波成分B1と同相となり、両者が強調するように合成される。 Therefore, if the phase of the AC signal fed to the second antenna element is delayed by π / 2 radians with respect to the phase of the AC signal fed to the first antenna element, the main bias of the second antenna element is reduced. The wave component B2 ′ is in phase with the main polarization component B1 of the first antenna element, and is synthesized so that both are emphasized.
これに対し、第2のアンテナ素子に、上記のような位相遅延させた交流信号が与えられると、交差偏波成分C2’が得られるが、このような交差偏波成分C2’は、第1のアンテナ素子の交差偏波成分C1に対して逆相となり、強度が互いに等しくなるので、交差偏波成分C2’とC1を合成させた場合、両者は相殺される。 On the other hand, when an AC signal delayed in phase as described above is given to the second antenna element, a cross polarization component C2 ′ is obtained. Therefore, when the cross polarization components C2 ′ and C1 are combined, they are canceled out.
以上のことから、送信アンテナ13a全体としての偏波特性は、左回りの主偏波成分B1及びB2’が合成されたほぼ完全な円偏波特性となる。
From the above, the polarization characteristics of the
本変形例では、上記のような原理を応用して、送信アンテナ13aは、図14に示すように、pが2で、Nが8である2列4段のアレー構造を有する。
In this modification, applying the above principle, the
また、受信アンテナ14La及び14Raは、図14に示すように、送信アンテナ13aと同様に2列4段のアレー構造を有する点で共通する。ただし、受信アンテナ14Laを構成する2列4段のアンテナアレーは、送信アンテナ13aのアンテナアレーをy軸回りに180°反転させたものである。つまり、例えば、図14において、受信アンテナ14Laのアンテナ素子2211は、送信アンテナ13aのアンテナ素子2221を裏返しにしたスパイラル形状を有する。また、受信アンテナ14La及び14Raは、互いに同一のアレー構造を有する。
Further, as shown in FIG. 14, the receiving antennas 14La and 14Ra are common in that they have an array structure of two rows and four stages like the transmitting
これら送信アンテナ13a並びに受信アンテナ14La及び14Raは、図14の下段に示すように、前述の実施形態の送信アンテナ13並びに受信アンテナ14L及び14R(図11を参照)と同じ要領で配置される。
These transmitting
以下、図16−図18を参照して、図14に示す受信アンテナ14La及び14Raそれぞれの構成について詳説する。まず、図16は、受信アンテナ14La及び14Raの外観を示す正面図である。図17は、受信アンテナ14La及び14Raの外観を示す側面図である。図18は、受信アンテナ14La及び14Raの外観を示す背面図である。
なお、図16−図18には、説明の便宜上、互いに直交するx軸、y軸及びz軸が示されている。x軸は水平方向を示し、y軸は鉛直方向を示す。z軸は、xy平面の法線方向を示す。
Hereinafter, the configurations of the receiving antennas 14La and 14Ra shown in FIG. 14 will be described in detail with reference to FIGS. First, FIG. 16 is a front view showing the appearance of the receiving antennas 14La and 14Ra. FIG. 17 is a side view showing the appearance of the receiving antennas 14La and 14Ra. FIG. 18 is a rear view showing the appearance of the receiving antennas 14La and 14Ra.
16 to 18 show the x axis, the y axis, and the z axis orthogonal to each other for convenience of explanation. The x axis indicates the horizontal direction, and the y axis indicates the vertical direction. The z axis indicates the normal direction of the xy plane.
また、上述のように、両受信アンテナ14La及び14Raは互いに同一であるため、以下の説明では、両者を代表して、受信アンテナ14Laの構成について詳説する。 Further, as described above, since both the receiving antennas 14La and 14Ra are the same, in the following description, the configuration of the receiving antenna 14La will be described in detail on behalf of both.
図16−図18において、受信アンテナ14Laは、縦長矩形の共通基板21aと、2列4段にアレー化された8個のアンテナ素子22a(2211、2212、2213、2214、2221、2222、2223及び2224)と、共通グランド層23aと、ストリップ導体24aと、複数の接続導体25aと、8個の給電線26aと、分配配線27aと、分配配線用の基板28aとを含む。
16-18, the receiving antenna 14La includes a vertically long rectangular
共通基板21aは、受信アンテナ14Laの各構成要素が形成され又は取り付けられ、低誘電率の支持材料である。
The
各アンテナ素子22aは、共通基板21aの主面α上に、上述した要領で配置され、それによって、2列4段のアンテナアレーを構成する。具体的には、左列に位置する4個のアンテナ素子2211−2214は、スパイラルの放射方向に沿った軸回り角度は互いに同一であり、右列の4個のアンテナ素子2221−2224は、スパイラルの放射方向に沿った軸回り角度は互いに同一であるが、x軸方向に隣り合うアンテナ素子2211−2214とは反時計回りにπ/2ラジアンだけ回転した状態で配置される。
Each
グランド層23aは、導電性材料からなり、共通基板21aの裏面βのほぼ全域にわたり形成される。また、グランド装置23aには、図18に示すように、8個の給電線26aを通すために、前述の実施形態の同じ要領で、必要な箇所に8個の貫通孔Haが空けられる。
The
ストリップ導体24aは、共通基板21aの主面α上に配置される格子状の導電性材料からなる。本変形例では、各格子の中に、1つのアンテナ素子22aが配置される。ただし、受信アンテナ14Laの偏波特性を損なわないという条件下で、1つの格子の中に複数のアンテナ素子22aが配置されても構わない。
The
接続導体25aは、共通基板21aの所定位置に形成される複数の貫通孔Hb(都合上、図18に2個だけ図示)のそれぞれに形成され、上述のグランド層23a及びストリップ導体24aを電気的に接続する。なお、図16及び図18では、21個の接続導体が参照符号「25a」を使って示されている。また、複数の貫通孔Hbは、前述の実施形態と同様、主面αにおいて、ストリップ導体24aが形成される格子状の領域に形成される。さらに具体的には、複数の貫通孔Hbは、主面αの各辺と平行に所定間隔でおいて配列され、貫通孔Hbのそれぞれは、共通基板21aをz軸方向に貫く。
The
このようなストリップ導体24a及び接続導体25aにおいては、前述の実施形態におけるストリップ導体24及び接続導体25の場合と同様に、ストリップ導体24aが有する各格子の内縁は、接続導体25aに対して、リム幅LR だけ、格子内のアンテナ素子22の方向に突出する。これによって、共通基板αを伝搬する表面波の発生を抑圧している。
In the
各給電線26aは、不平衡型の給電線、例えば、同軸ケーブル、グランド層23aをアースラインとするコプレナ線路、又はマイクロストリップ線路で実現される。各給電線26aの一端は、グランド層23aに接触しないように、対応する貫通孔Haを通り、さらに共通基板21aを貫いて、アンテナ素子22aのスパイラル中心側の端部と接続される。また、各給電線26aの別の一端は、分配配線27aに接続される。
Each
分配配線27aは、グランド層23a上に積層された基板28a上に形成され、送信回路13a、受信回路14La又は受信回路14Raと接続される入出力ライン271aと、それからx軸の負方向に延びるライン272Laと、入出力ライン271aからx軸の正方向に延びるライン272Raとを含む。また、分配配線27aは、ライン272Laの終端からy軸の正方向に延びるライン273Laと、ライン273Laの終端から2分岐して、アンテナ素子2211及び2212の給電線26aと接続されるライン274La及び275Laとをさらに含む。
The
また、分配配線27aは、上記ライン273La、274La及び275Laに対して、ライン272Laと線対称な形状を有するライン276La、277La及び278Laをさらに含む。
The
さらに、分配配線27aは、ライン272Raの終端からy軸の正方向に延びるライン273Raと、ライン273Raの終端から2分岐して、アンテナ素子2221及び2222の給電線26aと接続されるライン274Ra及び275Raとをさらに含む。
Furthermore,
また、分配配線27aは、上記ライン273Ra、274Ra及び275Raに対して、ライン272Raと対称な形状を有するライン276Ra、277Ra及び278Raをさらに含む。
The
ここで、入出力ライン271aからみて、アンテナ素子2211−2214の給電線26aそれぞれまでの線路長Laは互いに等しく設定される。また、入出力ライン271aからみて、アンテナ素子2221−2224の給電線26aそれぞれまでの線路長Lbは互いに等しく設定される。ただし、シーケンシャル回転アレーを構成するために、線路長Laは、線路長Lbよりも、使用周波数(例えば26GHz)の信号の伝搬波長のπ/2ラジアンに相当する長さだけ短く設定されている。なお、図18の例では、線路長La及びLbの経路長差を、ライン272La及び272Raの長さを変更することで、受信アンテナ14Laに与える交流信号の位相遅延が実現されているが、分配配線27aを構成する他のラインを使って、上記のような位相遅延が実現されても構わない。
Here, when viewed from the input /
このように構成された受信アンテナ14Laでは、接続導体25a及びストリップ導体24aにより表面波の発生が抑圧されて、各アンテナ素子22aの偏波特性は、単峰の指向性となり、さらに、受信アンテナ14La全体としては、前述のシーケンシャル回転アレーの構成により、図16では右側に描かれている4個のアンテナ素子2221〜2224の交差偏波成分と、左側の4個のアンテナ素子2211〜2214の交差偏波成分とが相殺され、その結果、8個のアンテナ素子22aの主偏波成分が合成される。これによって、受信アンテナ14Laとしてはほぼ完全な円偏波特性を有することになるので、高利得な受信アンテナ14Laを実現することが可能となる。
In the reception antenna 14La configured as described above, the generation of surface waves is suppressed by the
また、4個のアンテナ素子22aがy軸方向に沿って主面αに配列されているので、垂直面のビーム広がりを適度に狭めることができ、放射波St(図1参照)にUWB帯における使用禁止周波数帯への成分が含まれている場合であっても、問題となる高仰角方向への放射を、送信アンテナ13aは抑えることができ、使用禁止周波数帯への実質的な妨害を防ぐことができる。
Further, since the four
また、本変形例では、分配配線27aは、基板28aに形成されたマイクロストリップラインで構成されていた。しかし、これに限らず、分配配線27aは、コプレナ線路で構成されても構わない。この場合、基板28aにコプレナ線路が形成されても良いし、グランド層23aに直接コプレナ線路を形成されても良い。
In the present modification, the
また、本変形例では、y軸方向に沿って並ぶ全てのアンテナ素子22a、例えばアンテナ素子2211−2214は、同じ回転角を有し、x軸方向に隣り合う2個のアンテナ素子22a、例えばアンテナ素子2211及び2221は、互いにπ/2ラジアンだけ異なる回転角を有するとして説明した。しかし、他の態様でアンテナ素子22aを配置することでも、シーケンシャル回転アレーを実現することは可能である。
In this modification, all the
例えば、以下のようなシーケンシャル回転アレーである。まず、y軸方向に並ぶ4個のアンテナ素子2211−2214の回転角は、上から順番にπ/2ラジアンずつシフトされ、また、4個のアンテナ素子2221−2224の回転角は、上から順番にπ/2ラジアンずつシフトされる。さらに、x軸に沿って隣り合うアンテナ素子22a同士は、互いにπ/2ラジアンだけ異なる回転角を有する。
For example, the following sequential rotating array. First, the rotation angles of the four
他にも、図19に示すように、y軸方向に並ぶ2個のアンテナ素子2211及び2212だけでもシーケンシャル回転アレーを構成することも可能である。アンテナ素子2213及び2214の組み合わせ、アンテナ素子2221及び2222の組み合わせ、さらにアンテナ素子2223及び2224の組み合わせについても同様である。即ち、アンテナ素子2211に対してアンテナ素子2212の回転角がπ/2ラジアンだけずらされ、アンテナ素子2213は、アンテナ素子2211と同一の回転角で配置され、アンテナ素子2214は、アンテナ素子2212と同一の回転角で配置される。また、アンテナ素子2221−2224は、x軸方向に沿って隣り合うアンテナ素子2211−2214とπ/2ラジアンだけ回転角をずらした状態で配置される。
In addition, as shown in FIG. 19, it is also possible to form a sequential rotation array with only two
また、図20に示すようなシーケンシャル回転アレーも構成可能である。つまり、図20において、y軸方向に並ぶ4個のアンテナ素子2211−2214の回転角が、上から順番にπ/4ラジアンずつシフトされ、また、4個のアンテナ素子2221−2224の回転角は、上から順番にπ/4ラジアンずつシフトされる。さらに、x軸に沿って隣り合うアンテナ素子22a同士は、互いにπ/2ラジアンだけ異なる回転角を有する。
A sequential rotating array as shown in FIG. 20 can also be configured. That is, in FIG. 20, the rotation angles of the four
また、図21及び図22に示すようなシーケンシャル回転アレーも構成可能である。つまり、図21及び図22において、送信アンテナ13a、並びに受信アンテナ14La及び14Raは、y軸方向に並ぶ4個のアンテナ素子2211−2214から構成されても構わない。具体的には、図21では、上部2個のアンテナ素子2211及び2212を互いにπ/2ラジアンだけ回転角をずらすことでシーケンシャル回転アレーが構成され、さらに、下部の2個のアンテナ素子2213及び2214を使って同様のシーケンシャル回転アレーが構成される。図22には、回転角のずれ量がπ/4の場合が示されている。
A sequential rotating array as shown in FIGS. 21 and 22 can also be configured. That is, in FIG. 21 and FIG. 22, the
また、特段の図示は省略しているが、図19−図22のいずれの場合でも、前述のような分配配線27aにより、基準となる回転角を有するアンテナ素子22aには、互いに同相の交流信号を与え、それ以外の回転角で配置されたアンテナ素子22aには、その回転角に応じた位相差を有する交流信号を与えることで、互いの主偏波成分を同相とし、交差偏波成分を逆相とすることが可能となる。
Although not shown in particular, in any of the cases shown in FIGS. 19 to 22, the
また、水平方向のビーム幅を狭くするためには、図19−図22に示す送信アンテナ13a、並びに受信アンテナ14La及び14Raxにおいて、x軸に平行なアンテナ素子22aの列数を3以上にすれば良い。
Further, in order to narrow the beam width in the horizontal direction, in the
ところで、前述の実施形態又は変形例に係る送信アンテナは、基板に、配列された接続導体及びストリップ導体により共振器を構成し、共振周波数を有する信号を円偏波のアンテナ素子で励振していると考えることができる。ここで、共振周波数は、共振器の回路定数及び/又は円偏波のアンテナ素子の構造パラメータで決まる。このような共振周波数ではアンテナ素子の入力インピーダンスが非常に大きくなり、放射波Stを放射しなくなる。したがって、アンテナ利得の周波数特性は、共振周波数付近で急激に深い落ち込み(ノッチ)が生じることになる。この共振周波数を例えば、UWBで定められた電波発射禁止帯(23.6〜24.0GHz)に合わせれば、アンテナのみで地球探査衛星との干渉を大幅に低減できる。 By the way, in the transmitting antenna according to the above-described embodiment or modification, a resonator is formed by connecting conductors and strip conductors arranged on a substrate, and a signal having a resonance frequency is excited by a circularly polarized antenna element. Can be considered. Here, the resonance frequency is determined by the circuit constant of the resonator and / or the structural parameter of the circularly polarized antenna element. At such a resonance frequency, the input impedance of the antenna element becomes very large and the radiation wave St is not radiated. Therefore, the frequency characteristic of the antenna gain has a sudden deep drop (notch) near the resonance frequency. If this resonance frequency is matched with, for example, a radio wave emission prohibition band (23.6 to 24.0 GHz) defined by UWB, interference with the earth exploration satellite can be significantly reduced by using only the antenna.
出願人は、上記を考慮して、図19に示す構成の円偏波アンテナを試作し、さらに、このような円偏波アンテナの利得の周波数特性を測定した。図23は、図19に示す構成の円偏波アンテナについて、周波数に対する利得の特性曲線を示す図である。図23に示すように、24〜30GHzにわたって、円偏波アンテナの利得は14dBiに保たれており、さらに、23.2GHz付近に、ピークレベルから約20dB低下した鋭いノッチが生じていることが判る。 In consideration of the above, the applicant made a prototype of a circularly polarized antenna having the configuration shown in FIG. 19, and further measured the frequency characteristics of the gain of such a circularly polarized antenna. FIG. 23 is a diagram showing a gain characteristic curve with respect to frequency for the circularly polarized antenna having the configuration shown in FIG. As shown in FIG. 23, it can be seen that the gain of the circularly polarized antenna is maintained at 14 dBi from 24 to 30 GHz, and that a sharp notch is generated in the vicinity of 23.2 GHz, which is approximately 20 dB lower than the peak level. .
(第2の変形例)
次に、前述の実施形態について第2の変形例(以下、レーダ装置1bと称する)を、図1を参照して説明する。図1において、レーダ装置1bは、レーダ装置1と比較すると、送信アンテナ13、受信アンテナ14L及び受信アンテナ14Rが、送信アンテナ13b、受信アンテナ14Lb及び受信アンテナ14Rbに代わる点で相違する。それ以外に両レーダ装置1及び1bに相違点は無いので、レーダ装置1bにおいて、レーダ装置1の構成に相当するものについては、それぞれの説明を省略する。
(Second modification)
Next, a second modification (hereinafter referred to as a radar device 1b) of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the radar apparatus 1b is different from the
ここで、図24は、図1に示す送信アンテナ13b、受信アンテナ14Lb及び受信アンテナ14Rbの大略的な構成を示す模式図である。図24において、送信アンテナ13b、受信アンテナ14Lb及び受信アンテナ14Rbは、共通基板21b上に形成され又は取り付けられる。
Here, FIG. 24 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the
共通基板21bは、低誘電率(例えば約3.5)の材料からなり、フラットな主面α及び裏面βを含んでいる。この裏面βには第1の変形例と同様にグランド層が形成され、さらに、グランド層に分配配線用の基板が積層されるが、図示及び説明が煩雑になるため、本変形例では説明を控える。
The
送信アンテナ13bは、前述のシーケンシャル回転アレーであり、送信アンテナ13bにおいて、y軸方向に並ぶ4個のアンテナ素子22aは上から順番に、π/2ラジアンずつずらされている。送信アンテナ13bは、第1の変形例と同様に、ストリップ導体と、複数の接続導体と、アンテナ素子22aの素子数に相当する給電線と、分配配線を含むが、これらについては第1の変形例と同様であるため、図示及び説明を省略する。
The
次に、図25及び図26を参照して、図24に示す受信アンテナ14Lbの構成について詳説する。図25は、受信アンテナ14Lbの外観を示す正面図であり、図26は、受信アンテナ14Lbの外観を示す背面図である。図25及び図26において、受信アンテナ14Lbは、それぞれが主面α上に形成される、2列4段にアレー化された8個のアンテナ素子22a(2211、2212、2213、2214、2221、2222、2223及び2224)と、前述のストリップ導体24aと同様のストリップ導体24bとを含み(図25を参照)、さらに、背面β側に形成される分配配線27b(図26の斜線を付した領域を参照)を含む。なお、受信アンテナ14Lbは、第1の変形例と同様に、複数の接続導体と、アンテナ素子22aの素子数に相当する給電線とを含んでいるが、これらについては第1の変形例と同様であるため、図示及び説明を省略する。
Next, the configuration of the reception antenna 14Lb shown in FIG. 24 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 25 is a front view showing the appearance of the receiving antenna 14Lb, and FIG. 26 is a rear view showing the appearance of the receiving antenna 14Lb. 25 and 26, the receiving antenna 14Lb includes eight
図25に示すように、y軸方向に隣り合う2個のアンテナ素子22a(例えば、アンテナ素子2211及び2212の組み合わせ)は互いに同じ回転角だけずらされている。また、x軸方向に隣り合う2個のアンテナ素子22a(例えば、アンテナ素子2211及び2221の組み合わせ)は互いにπ/2ラジアンの回転角だけずらされた状態で配置される。
As shown in FIG. 25, the two
また、図24に示すように、本変形例では、送信アンテナ13b及び受信アンテナ14Lbは同一平面上に形成されることになるので、第1の変形例のような技術的効果を得るには、受信アンテナ14Lbに与える交流信号の位相制御を行って、送信アンテナ13bの主放射方向を基準とする受信アンテナ14Lbのビーム方向をx軸の正方向にチルトさせる必要がある。
In addition, as shown in FIG. 24, in this modification, the
上記のようなチルトのために、本変形例において、分配配線27bは、図26に示すように、グランド層に積層された基板上に形成され、受信回路14Lbと接続される入出力ライン271bと、それからx軸の負方向に延びるライン272Lbと、入出力ライン271bからx軸の正方向に延びるライン272Rbとを含む。また、分配配線27bは、ライン272Lbの終端からy軸の正方向に延びるライン273Lbと、ライン273Lbの終端から2分岐して、アンテナ素子2221及び2222の給電線と接続されるライン274Lb及び275Lbとをさらに含む。また、分配配線27bは、ライン272Lbの終端からy軸の負方向に延びるライン276Lbと、ライン276Lbの終端から2分岐して、アンテナ素子2223及び2224の給電線と接続されるライン277Lb及び278Lbとをさらに含む。
Due to the tilt as described above, in this modification, as shown in FIG. 26, the
また、分配配線27bは、上記ライン273Lb、274Lb、275Lb、276Lb、277Lb及び278Lbに対して、yz平面に平行で、ストリップ導体24b(点線部分を参照)のy軸方向に平行な中心軸を含む基準面νと対称な形状を有する273Rb、274Rb、275Rb、276Rb、277Rb及び278Rbをさらに含む。
The
ここで、入出力ライン271bからみて、アンテナ素子2221の給電線までの線路長はLaに設定される。また、入出力ライン271bからみて、アンテナ素子2222の給電線までの線路長はLbに設定される。ただし、シーケンシャル回転アレーを構成するために、線路長Lbは、線路長Laに対して、使用周波数(例えば26GHz)の信号の伝搬波長のπ/2ラジアンに相当する長さだけ長く設定されている。同様に、アンテナ素子2223及び2224のそれぞれの給電線までの線路長も、アンテナ素子2221及び2222それぞれの給電線までの線路長と同様の関係を有する。アンテナ素子2211−2214の給電線までの線路長も同様に選ばれる。上記に代表される線路長の設定により位相遅延が実現され、シーケンシャル回転アレーが実現される。
Here, viewed from the input-
また、入出力ライン271bからみて、アンテナ素子2221の給電線までの線路長Laに対して、アンテナ素子2211の給電線までの線路長Lcが、使用周波数(例えば26GHz)の信号の伝搬波長のπ/2ラジアンに相当する長さだけ長くなるよう、ライン272Lb及び272Rbの長さは選ばれる。具体的には、ライン272Lbがライン272Rbよりも上記伝搬波長のπ/2ラジアンに相当する長さ分だけ長くなるよう選ばれる。このような線路長の設定により、同様の関係が、アンテナ素子2222の給電線までの線路長Lbと、アンテナ素子2212の給電線までの線路長Ldとの線路長差、アンテナ素子2223の給電線までの線路長Leと、アンテナ素子2213の給電線までの線路長Lfとの線路長差、及びアンテナ素子2224の給電線までの線路長Lgと、アンテナ素子2214の給電線までの線路長Lhとの線路長差にも適用される。
Also, as viewed from the input and
以上のような線路長の設定により、受信アンテナ14Lbに与える交流信号の位相制御が実現され、送信アンテナ13bの主放射方向を基準とする受信アンテナ14Lbのビーム方向をx軸の正方向に角度θaだけチルトさせることができる。
By setting the line length as described above, phase control of the AC signal applied to the reception antenna 14Lb is realized, and the beam direction of the reception antenna 14Lb with respect to the main radiation direction of the
次に、受信アンテナ14Rbについては、受信アンテナLbと比較すると、前述の基準面νを基準として面対称な形状を有する分配配線を有する点で相違する。それ以外に両受信アンテナ14Rb及びLbの間に相違点は無いので、受信アンテナ14Rbの説明を控える。このような形状の分配配線により、受信アンテナ14Rbに与える交流信号の位相制御が実現され、送信アンテナ13bの主放射方向を基準とする受信アンテナ14Rbのビーム方向をx軸の正方向に角度θbだけチルトさせることができる。
Next, the receiving antenna 14Rb is different from the receiving antenna Lb in that the receiving antenna 14Rb has a distribution wiring having a shape symmetrical with respect to the reference plane ν. Other than that, there is no difference between the two receiving antennas 14Rb and Lb, and therefore the description of the receiving antenna 14Rb is omitted. With such a distribution wiring, phase control of the AC signal applied to the receiving antenna 14Rb is realized, and the beam direction of the receiving antenna 14Rb with respect to the main radiation direction of the transmitting
以上のような構成により、レーダ装置1bもまた、レーダ装置1aと同様の技術的効果を奏することになる。 With the configuration as described above, the radar apparatus 1b also has the same technical effect as the radar apparatus 1a.
なお、レーダ装置1bにおいて、受信アンテナ14Lbが含む8個のアンテナ素子2211−2224を、図27に示すように配置しても構わない。具体的には、y軸方向に隣り合う2個のアンテナ素子22a(例えば、アンテナ素子2211及び2212の組み合わせ)は互いにπ/2ラジアンだけ、スパイラル中心回りに回転させた状態で配置される。また、x軸方向に隣り合う2個のアンテナ素子22a(例えば、アンテナ素子2211及び2221の組み合わせ)もまた互いにπ/2ラジアンだけ、スパイラル中心回りに回転させた状態で配置される。
In the radar apparatus 1b, the eight
上述のような配置の場合、受信アンテナ14Rbが含む8個のアンテナ素子2211−2224は、基準面νを基準として、受信アンテナ14Lbが含む8個のアンテナ素子2211−2224と面対称になるよう配置される。
In the case of the arrangement as described above, the eight
さらに上述のような配置の場合、受信アンテナ14Lb及び14Rbに備わる分配配線27bは、図26に示すものと比較して、図28に示すように基準面νに対して対称な形状を有する点で相違する。具体的には、ライン272Lb及び272Rbが互いに同じ長さに設定される。
Further, in the case of the arrangement as described above, the
以上の図27及び図28のような構成によっても、レーダ装置1bは、レーダ装置1aと同様の技術的効果を奏することになる。 The radar apparatus 1b also exhibits the same technical effect as the radar apparatus 1a even with the configuration shown in FIGS.
図29A−図29Cは、前述のレーダ装置1、1a及び1bを車両Vに搭載した場合における有用性を示す模式図である。上述のように、レーダ装置1、1a及び1bは方位角Δθを高精度に検出することができる。また、周知のように、車両Vの予測走行軌跡(図29A−図29Cにおける点線を参照)を導出して、このまま車両Vが進めば周囲の障害物Gに衝突することを警報する警報装置がある。このような警報装置にレーダ装置1、1a及び1bを組み込んだ場合、たとえ車両Vの後方に障害物(つまり、検出対象)Gが存在しても、現在の予想走行軌跡に従えば車両Vが検出対象Gに衝突すると判断できる場合(図29Aを参照)に限り、警報装置は、警報を出すことができる。逆に言えば、現在の予想走行軌跡に従えば検出対象Gに衝突しないと判断できる場合(図29B及び図29Cを参照)には、警報装置は、警報を出さない。
FIGS. 29A to 29C are schematic diagrams showing the utility when the above-described
上記のように、レーダ装置1、1a及び1bのいずれかと、警報装置とを組み合わせると、よりきめ細かい警報を行うことが可能となる。
As described above, when any one of the
また、車載用途以外にも、レーダ装置1、1a及び1bは応用可能である。例えば、建物の内外に設置すれば、セキュリティ用途、例えば入室退室の人数計測に利用することもできる。
Further, the
以上、本発明を詳細に説明したが、上記説明はあらゆる意味において例示的なものであり限定的なものではない。本発明の範囲から逸脱することなしに多くの他の改変例及び変形例が可能であることが理解される。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the said description is an illustration in all the meanings, and is not restrictive. It will be appreciated that many other modifications and variations are possible without departing from the scope of the invention.
本発明に係るレーダ装置は、検出対象を高精度に検出することが要求される車載用途、セキュリティ用途等に好適である。 The radar apparatus according to the present invention is suitable for in-vehicle applications, security applications, and the like that are required to detect a detection target with high accuracy.
1,1a,1b レーダ装置
11 制御回路
12 送信回路
13,13a,13b 送信アンテナ
21 基板
21a 共通基板
22,22a アンテナ素子
23 グランド層
23a 共通グランド層
24,24a ストリップ導体
25,25a 接続導体
26,26a 給電線
27a 分配配線
28a 分配配線用基板
α 主面
β 裏面
Ha,Hb 貫通孔
14L,14R,14La,14Ra,14Lb,14Rb 受信アンテナ
15L,15R 受信回路
16 処理回路
1, 1a,
Claims (7)
前記レーダ装置は、
前記電波を空間に向けて放射する送信アンテナと、
前記反射波がそれぞれ入射される少なくとも2個の受信アンテナとを備え、
前記送信アンテナの主放射方向に対する各前記受信アンテナのチルト角は互いに異なる値に設定されており、
前記レーダ装置はさらに、
前記少なくとも2個の受信アンテナに入射された反射波の振幅差を、反射波の振幅の和で正規化した値に基づいて、前記レーダ装置を基準として前記検出対象が位置する方向を導出する処理回路を備え、
前記送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナは、
誘電性を有する基板と、
前記基板の主面に配置される円偏波のアンテナ素子と、
前記基板の裏面に形成されるグランド層と、
前記アンテナ素子を取り囲み、前記基板の主面に配置されるストリップ導体と、
前記基板の主面において前記ストリップ導体が形成される領域から、前記基板の裏面へと貫きかつ所定の間隔で並ぶ複数の貫通孔が形成されており、前記グランド層と前記ストリップ導体とを各前記貫通孔を介して電気的に接続する複数の接続導体と含み、
前記ストリップ導体の内縁は、各前記貫通孔の内壁よりも前記アンテナ素子側に突出する、レーダ装置。 A radar device that emits radio waves into space and receives and processes reflected waves reflected by a detection target existing in space,
The radar device is
A transmitting antenna that radiates the radio waves toward space;
And at least two receiving antennas each receiving the reflected wave,
The tilt angle of each receiving antenna with respect to the main radiation direction of the transmitting antenna is set to a value different from each other,
The radar device further includes
A process of deriving a direction in which the detection target is located with reference to the radar apparatus, based on a value obtained by normalizing a difference in amplitude of reflected waves incident on the at least two receiving antennas with a sum of amplitudes of reflected waves. With a circuit,
The transmitting antenna and the plurality of receiving antennas are:
A dielectric substrate;
A circularly polarized antenna element disposed on the main surface of the substrate;
A ground layer formed on the back surface of the substrate;
A strip conductor surrounding the antenna element and disposed on a main surface of the substrate;
A plurality of through holes penetrating from the region where the strip conductor is formed on the main surface of the substrate to the back surface of the substrate and arranged at a predetermined interval are formed, and the ground layer and the strip conductor are connected to each other. Including a plurality of connecting conductors electrically connected through the through holes,
A radar device, wherein an inner edge of the strip conductor protrudes closer to the antenna element than an inner wall of each through hole.
前記ストリップ導体は、格子状の形状を有しており、各格子により少なくとも1つのアンテナ素子を取り囲み、
前記送信アンテナ及び前記複数の受信アンテナはさらに、
前記基板の裏面側に形成され、各前記アンテナ素子に交流信号を与える給電線を含む、請求項1に記載のレーダ装置。 The circularly polarized antenna elements are plural,
The strip conductor has a grid-like shape, each grid surrounding at least one antenna element;
The transmitting antenna and the plurality of receiving antennas are further
The radar apparatus according to claim 1, further comprising a feeder line formed on a back surface side of the substrate and supplying an AC signal to each of the antenna elements.
前記グランド層上に積層され、その表面上に前記分配配線が形成される分配配線用基板をさらに備え、
前記分配配線はストリップラインからなる、請求項3に記載のレーダ装置。 The transmitting antenna and the plurality of receiving antennas are further
A distribution wiring board that is laminated on the ground layer and on which the distribution wiring is formed;
The radar apparatus according to claim 3, wherein the distribution wiring is a strip line.
前記チルト角は、前記送信アンテナに含まれる基板の主面に対する、各前記受信アンテナに含まれる基板の主面の角度を互いに異ならせることで設定される、請求項3に記載のレーダ装置。 The transmitting antenna and the plurality of receiving antennas are configured with a sequential rotating array composed of the plurality of antenna elements,
The radar apparatus according to claim 3, wherein the tilt angle is set by making an angle of a main surface of a substrate included in each reception antenna different from a main surface of a substrate included in the transmission antenna.
前記チルト角は、各前記受信アンテナに含まれる各アンテナ素子の配置及び/又は前記分配配線に与えられるべき交流信号の位相制御により、各前記受信アンテナのビーム方向を互いに異ならせることで、前記チルト角は設定される、請求項3に記載のレーダ装置。 The transmitting antenna and the plurality of receiving antennas are configured with a sequential rotating array composed of the plurality of antenna elements,
The tilt angle is obtained by making the beam directions of the reception antennas different from each other by arranging the antenna elements included in the reception antennas and / or controlling the phase of an AC signal to be applied to the distribution wiring. The radar apparatus according to claim 3, wherein the angle is set.
前記方法は、
送信アンテナから、電波を空間に向けて放射する放射ステップと、
空間に存在する検出対象で反射した反射波を第1の受信アンテナにより受信する第1の受信ステップと、
前記第1の受信アンテナとは異なる第2の受信アンテナにより、前記反射波を受信する第2の受信ステップと、
前記第1及び第2の受信ステップにおける2つの受信信号の振幅差を、2つの受信信号の振幅和で正規化した値に基づいて、前記レーダ装置を基準として前記検出対象が位置する方向を導出する導出ステップとを備え、
前記第1及び前記第2の受信アンテナのパラメータである、前記送信アンテナの放射方向を基準とするチルト角は互いに異なる値に設定されており、
前記送信アンテナ、並びに、前記第1及び前記第2の受信アンテナは、
誘電性を有する基板と、
前記基板の主面に配置される円偏波のアンテナ素子と、
前記基板の裏面に形成されるグランド層と、
前記アンテナ素子を取り囲み、前記基板の主面に配置されるストリップ導体と、
前記基板の主面において前記ストリップ導体が形成される領域から、前記基板の裏面へと貫きかつ所定の間隔で並ぶ複数の貫通孔が形成されており、前記グランド層と前記ストリップ導体とを各前記貫通孔を介して電気的に接続する複数の接続導体と含み、
前記ストリップ導体の内縁は、各前記貫通孔の内壁よりも前記アンテナ素子側に突出する、方向検出方法。
A method of detecting a direction in which a detection target in space is present, used in a radar device,
The method
A radiation step for radiating radio waves from the transmitting antenna toward the space;
A first receiving step of receiving a reflected wave reflected by a detection target existing in space by a first receiving antenna;
A second receiving step of receiving the reflected wave by a second receiving antenna different from the first receiving antenna;
Based on the value obtained by normalizing the amplitude difference between the two received signals in the first and second receiving steps with the sum of the amplitudes of the two received signals, the direction in which the detection target is located is derived with reference to the radar device. A derivation step to
The tilt angles based on the radiation direction of the transmitting antenna, which are parameters of the first and second receiving antennas, are set to different values.
The transmitting antenna, and the first and second receiving antennas are
A dielectric substrate;
A circularly polarized antenna element disposed on the main surface of the substrate;
A ground layer formed on the back surface of the substrate;
A strip conductor surrounding the antenna element and disposed on a main surface of the substrate;
A plurality of through holes penetrating from the region where the strip conductor is formed on the main surface of the substrate to the back surface of the substrate and arranged at a predetermined interval are formed, and the ground layer and the strip conductor are connected to each other. Including a plurality of connecting conductors electrically connected through the through holes,
The direction detection method, wherein an inner edge of the strip conductor protrudes closer to the antenna element than an inner wall of each through hole.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2045875A1 (en) | 2007-10-02 | 2009-04-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Antenna for radar device |
EP2211423A2 (en) | 2009-01-26 | 2010-07-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Radar antenna |
JP2016201597A (en) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 株式会社東芝 | Array Antenna Device |
WO2018138910A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
WO2019102646A1 (en) | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 森田テック株式会社 | Antenna device, antenna system, and instrumentation system |
JP2019521629A (en) * | 2016-06-06 | 2019-07-25 | カトライン エスエー | Circuit board arrangement for signal supply to radiators |
JP2019174246A (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Radar device |
KR20200085340A (en) | 2017-11-24 | 2020-07-14 | 모리타 테크 가부시키가이샤 | Antenna devices, antenna systems, and instrumentation systems |
JP2022064624A (en) * | 2020-10-14 | 2022-04-26 | 株式会社村田製作所 | Antenna module and antenna driving method |
CN115084843A (en) * | 2015-12-15 | 2022-09-20 | 株式会社电装 | Antenna device |
-
2005
- 2005-03-18 JP JP2005080462A patent/JP2006258762A/en active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2045875A1 (en) | 2007-10-02 | 2009-04-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Antenna for radar device |
US7893880B2 (en) | 2007-10-02 | 2011-02-22 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Antenna installed on radar |
EP2211423A2 (en) | 2009-01-26 | 2010-07-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Radar antenna |
JP2016201597A (en) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 株式会社東芝 | Array Antenna Device |
CN115084843A (en) * | 2015-12-15 | 2022-09-20 | 株式会社电装 | Antenna device |
US11289796B2 (en) | 2016-06-06 | 2022-03-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Circuit board arrangement for signal supply to a radiator |
JP2019521629A (en) * | 2016-06-06 | 2019-07-25 | カトライン エスエー | Circuit board arrangement for signal supply to radiators |
JPWO2018138910A1 (en) * | 2017-01-30 | 2019-06-27 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
JP6509464B2 (en) * | 2017-01-30 | 2019-05-08 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
WO2018138910A1 (en) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | 三菱電機株式会社 | Antenna device |
WO2019102646A1 (en) | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 森田テック株式会社 | Antenna device, antenna system, and instrumentation system |
KR20200085340A (en) | 2017-11-24 | 2020-07-14 | 모리타 테크 가부시키가이샤 | Antenna devices, antenna systems, and instrumentation systems |
US11444383B2 (en) | 2017-11-24 | 2022-09-13 | Morita Tech Co., Ltd. | Antenna device, antenna system, and instrumentation system |
JP2019174246A (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Radar device |
JP7008216B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-01-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Radar device |
JP2022064624A (en) * | 2020-10-14 | 2022-04-26 | 株式会社村田製作所 | Antenna module and antenna driving method |
US11735832B2 (en) | 2020-10-14 | 2023-08-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Antenna module and antenna driving method |
JP7371602B2 (en) | 2020-10-14 | 2023-10-31 | 株式会社村田製作所 | Antenna module and antenna driving method |
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