JP2007049691A - アンテナモジュールおよび無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な方向ごとに適切なビーム幅を設定し、アンテナモジュールの高性能化と、小型化とを図る。
【解決手段】アンテナモジュール４１では、アンテナ基板４２に設けたアンテナ４３Ａ、４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ，４３Ｆが互いに異なる方向に指向する。マイクロストリップアレーアンテナ（４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ）は高いアンテナ利得が必要な方向に指向する。八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）は広い検知領域が必要な方向に指向する。
アンテナ基板４２を支持する支持基板４４の側部に、電磁波を反射する電磁波反射面４５を設けて、該電磁波反射面４５で、八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）の指向性を定める。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数のアンテナを備えるアンテナモジュール、および、そのアンテナモジュールを備える無線装置に関する。

本発明の発明者らは、それぞれ異なる方向に指向するように角度を異ならせて配置した複数のホーンアンテナを備えたアンテナモジュールを提案している（特許文献１参照。）。

図１（Ａ）を用いてこのアンテナモジュール１を説明する。アンテナモジュール１は、ケーシング２に複数のホーンアンテナ３Ａ〜３Ｆを収めた構成であり、アンテナ切り換えスイッチ４によりホーンアンテナ３Ａ〜３Ｆを切り換えて用いる。

このようなアンテナモジュール１は例えば車載レーダの一部として用いられるが、このような場合に、各ホーンアンテナ３Ａ〜３Ｆのビーム指向方向と車の進行方向との関係によって、各方向に必要なアンテナ利得が異なるために、ビーム幅５Ａ〜５Ｆは異なるものに設定される。例えば、高いアンテナ利得が求められる方向には狭いビーム幅が、広範囲の検知領域が求められる方向には広いビーム幅がそれぞれ必要となる。そこで、特許文献１では、各ホーンアンテナ３Ａ〜３Ｆのビーム幅５Ａ〜５Ｆをそれぞれのホーンアンテナ３Ａ〜３Ｆの開口面の大きさにより定める。例えば、高いアンテナ利得よりも広範囲の検知領域が求められる方向に配したホーンアンテナ３Ａ，３Ｆは、開口面を小さくすることによりビーム幅５Ａ，５Ｆを広くしている。逆に、広範囲の検知領域よりも高いアンテナ利得が求められる方向に配したホーンアンテナ３Ｃ，３Ｄは、開口面を大きくすることによりビーム幅５Ｃ，５Ｄを狭くしている。

本発明の発明者らは、他にも誘電体レンズなどの２次放射器の裏面に１次放射器を配置しておき、１次放射器を回転させて高いアンテナ利得と広い検知領域とを切り換えることができるアンテナモジュールも提案している（特許文献２参照。）。

図１（Ｂ）を用いてこのアンテナモジュール１について説明する。このアンテナモジュール１は、回転する円形導波管２に１次放射器（ホーンアンテナ）３を配している。また、１次放射器３とは離れた位置に２次放射器６を配している。この２次放射器６は誘電体レンズなどであり、その焦点位置に円形導波管２を配置している。

このような構成では、１次放射器３から照射されるビームが２次放射器６を通過する場合は誘電体レンズアンテナとして作用して高いアンテナ利得を実現できる。また、１次放射器３の回転角度によっては、１次放射器３から照射されるビームが２次放射器６を通過せず、そのまま空間に放射され広い検知領域を実現できる。そのため、アンテナの指向する方向によって、高いアンテナ利得と広い検知領域とを切り換えて用いることができる。

また他にも、単一のビーム幅特性（指向性パターン）の放射器を複数備え、その配置により指向方向を異ならせ、様々な指向方向を得たアンテナモジュールが公知である（特許文献３参照。）。
特開２００４−１５８９１１号公報 特開２００４−１１２６６０号公報 特許第３４１１４２８号公報

以上に示した従来技術がレーダセンシングの分野で利用されているが、近年、さらなるアンテナモジュールの高性能化と小型化とが要求されてきている。

しかしながら、従来技術のアンテナモジュールにおいては、さらなる高性能化（高アンテナ利得の実現や、指向性パターンの改善）と小型化とを両立させることが難しく、その解決が求められることになった。

特許文献１においては、例えば高アンテナ利得が必要とされる方向に向けるホーンアンテナでは、その開口面を大きくすることでアンテナのビーム幅を狭くする。また、広い検知領域が必要とされる方向に向けるホーンアンテナでは、その開口面を小さくすることでアンテナのビーム幅を広くする。このようにしてアンテナモジュールの高性能化を実現していた。しかしながら、このような開口面を大きくしたホーンアンテナは、必然的に奥行サイズが大きなものとなり小型化の問題を十分に解決するものではなかった。

また、特許文献２においても、１次放射器と２次放射器との間に所定の間隙が必要となるために、これも小型化の問題を十分に解決するものではなかった。

また、特許文献３においては、高性能化のためにビーム幅を異ならせる場合に、アンテナの構成自体を変更する必要があり、アンテナモジュール全体としての小型化と高性能化を両立して実現するものではなかった。

そこで、本発明は、様々な方向ごとに適切なビーム幅を実現して、アンテナモジュールの高性能化を図りながらも、従来よりも小型化を可能にすることを目的とする。

本発明のアンテナモジュールは、異なる方向に指向する複数のアンテナを備えたアンテナモジュールであって、前記複数のアンテナを複数種のアンテナで構成し、少なくとも１つのアンテナはアレーアンテナとしたことを特徴とする。

このように、アレーアンテナを用いて、また各方向に適切なビーム幅特性を実現する複数種のアンテナを用いてアンテナモジュール全体を高性能化する。すると、アレーアンテナは薄板上に搭載可能であるために、アンテナモジュール全体としてのサイズを容易に小型化（薄型化）でき、相反する２つの要求（高性能化、小型化）を満足させることができる。

また、本発明のアンテナモジュールでは、複数のアンテナとして、高いアンテナ利得が必要な方向に指向する導波管スロットアレーアンテナと、広い検知領域が必要な方向に指向するマイクロストリップアレーアンテナと、を含むことを特徴とする。

このように、導波管スロットアレーアンテナを、より高アンテナ利得が必要とされる方向に用いて、また、その方向よりは広い検知領域が必要な方向にマイクロストリップアレーアンテナを用いて、アンテナモジュール全体の高性能化を実現する。すると、導波管スロットアレーアンテナ、マイクロストリップアレーアンテナはともに薄板上に搭載可能であるために、アンテナモジュール全体のサイズを容易に小型化（薄型化）でき、相反する２つの要求（高性能化、小型化）をさらに満足させることができる。

また、本発明のアンテナモジュールでは、前記複数のアンテナを略単一のアンテナ基板に配することを特徴とする。

このように、多くのアンテナを略単一のアンテナ基板上に実現することでアンテナモジュールのサイズを最大限に小型化（薄型化）できる。

また、本発明のアンテナモジュールでは、前記複数のアンテナは、前記アンテナ基板の主面に対して略垂直方向に指向する垂直放射型のアンテナと、前記アンテナ基板の主面に対して略平行方向に指向する平行放射型のアンテナと、を含むことを特徴とする。

このようにして、略垂直方向、略平行方向の検知領域に対してそれぞれ垂直放射型のアンテナと平行放射型のアンテナを用いるため、このアンテナモジュール全体を広角化できる。そのため、例えば広角ビーム走査に適したものとなり、さらなる高性能化が実現できる。

また、本発明のアンテナモジュールは、前記アンテナ基板を支持する支持基板を備え、前記支持基板の側部に電磁波を反射する電磁波反射面を設け、前記平行放射型のアンテナは、電磁波反射面により、このアンテナの前記平行方向の指向性を定める構成であることを特徴とする。

たとえば、アンテナ基板上のアンテナを１次放射器とし、電磁波反射面を２次放射器として用いることで、電磁波反射面により１次放射器からの電磁波を前記平行方向に偏向する。このようにすることで、平行放射型のアンテナの１次放射器として、電磁波を平行放射するアンテナに限らずに、垂直放射するアンテナを選択することもできる。これにより、この１次放射器の指向性パターンをより望ましいものに設定できる。

また、たとえば、アンテナ基板上のアンテナが電磁波を平行放射するアンテナである場合であっても、アンテナ近傍の指向性パターンの一部と重なる位置に電磁波反射面を配置すれば、その指向性パターンをより精緻に設定でき、電磁波反射面を所望角度に設定することにより、ビーム方向を所望方向に設定できる。

さらに、電磁波反射面を支持基板の側部に設けることで、部品点数の低減を図ることができ、部品コスト、製造コストともに抑制できる。

また、上記課題を解決する本発明の無線装置は、上記アンテナモジュールを信号送受信部に備えることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、薄板上に搭載できるアレーアンテナを用いて、全体のサイズを小型化（薄型化）し、高性能化を行ったアンテナモジュールを提供できる。

さらに、各方向（例えば平行方向）に対応させるアンテナの種類を柔軟に選択でき、より高性能化と小型化に適したアンテナモジュールを提供できる。

次に、第１の実施形態について図２に基づいて説明する。
ここでは、説明のために図中に示す直交座標系（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸）を用いる。各アンテナはＸＹ面における所定の方向を向けて配置する。以下の説明では、それぞれの方向をＸ軸に近い角度の方向からＹ軸までを順に、方向Ａ、方向Ｂ、方向Ｃとする。また、逆にＹ軸に近い角度の方向からＸ′軸（Ｘ軸の負の方向）までを順に、方向Ｄ、方向Ｅ、方向Ｆとする。

このアンテナモジュール１１において、ケーシング１２はＸＹ面が略半円状または略半楕円状の断面を有し、Ｚ軸方向に所定寸法を持つ筐体である。このケーシング１２には、複数のアンテナ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆを前記円周の外縁に沿って配置している。ここでアンテナ１３Ａは方向Ａに向くように配置しており、アンテナ１３Ｂは方向Ｂに向くように配置しており、アンテナ１３Ｃは方向Ｃに向くように配置しており、アンテナ１３Ｄは方向Ｄに向くように配置しており、アンテナ１３Ｅは方向Ｅに向くように配置しており、アンテナ１３Ｆは方向Ｆに向くように配置している。

また、ケーシング１２の内部にはアンテナ切り換えスイッチ（図示せず。）を設け、該スイッチによりアンテナ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆへの給電を切り換え可能なように構成している。

各アンテナ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆはアンテナ種類が異なり、アンテナ１３Ａ，１３Ｆはホーンアンテナ、アンテナ１３Ｂ，１３Ｅはマイクロストリップアレーアンテナ、アンテナ１３Ｃ，１３Ｄは導波管スロットアレーアンテナである。

ホーンアンテナ（１３Ａ，１３Ｆ）は、導電性金属ブロックに開口導波管１５を設けることで構成している。開口導波管１５は、ブロックのＸＹ面の中心点Ｏ側から方向Ａ，方向Ｆに向かい、しだいに拡開し、半円の端面で開口するように形成している。

このようなホーンアンテナ（１３Ａ，１３Ｆ）によれば、開口導波管１５を電磁波が伝搬し、その結果、開口から自由空間に亘って指向性パターンが生じることになる。この指向性パターンは、開口寸法を設定することにより設定可能であるが、ここでは、ＸＹ面での開口寸法を比較的小さなものに設定することで図２（Ｂ）に示すような広い検知領域を得るようにしている。

また、マイクロストリップアレーアンテナ（１３Ｂ，１３Ｅ）は、マイクロストリップ型のパッチ電極１６と、基板の裏面に設けた裏面電極とにより構成している。複数のパッチ電極１６は給電点から縦続接続して４列に構成している。

このようなマイクロストリップアレーアンテナ（１３Ｂ，１３Ｅ）によれば、各パッチ電極の位相や振幅、配置個数や配列などを設定することで、所望の指向方向や所望のアンテナ利得、所望のビーム幅特性などを実現できる。ここでは、それぞれのパッチ電極１６の配置間隔や寸法、面積などを設定して各パッチ電極１６が同位相、同振幅で励振するようにし、基板に略垂直な方向にアンテナの指向性パターンを得て、図２（Ｂ）に示すようにＸＹ面における、比較的広い検知領域と比較的大きなアンテナ利得とを実現している。

また、導波管スロットアレーアンテナ（１３Ｃ，１３Ｄ）は、ケーシング１２内部にＴＥ０１モードで励振する複数の方形導波管を設け、それらの導波管のＨ面またはＥ面がケーシング１２の端面となるようにして構成している。ここでは、図２（Ｂ）に示すようにＸＹ面における、大きなアンテナ利得を得るようにそのスロットの形状や配置を設定している。

以上のように、複数の方向のうち、より高いアンテナ利得が必要とされる方向に対して、アレーアンテナを対応させてアンテナモジュール１１を構成する。このために、従来のようなサイズが大きくなりがちなホーンアンテナを必ずしも全方位に必要としないでアンテナモジュール１１を構成することができる。本実施形態の場合には特にＹ軸方向の寸法を従来より小さくしてアンテナモジュール１１を構成できる。

また、一般に、導波管スロットアレーアンテナ（１３Ｃ，１３Ｄ）はマイクロストリップアレーアンテナ（１３Ｂ，１３Ｅ）に比べると損失が小さく、したがって大きなアンテナ利得を得ることができる。そのため、本実施形態のアンテナモジュール１１は、図２（Ｂ）に示すようにＸＹ面におけるＹ軸に近い方向（方向Ｃおよび方向Ｄ）ほど高アンテナ利得を得ることができ、逆にＸ軸に近い方向（方向Ａおよび方向Ｆ）ほど広い検知領域を得ることができる。このように、高アンテナ利得を得ることができる導波管スロットアレーアンテナ１３Ｃおよび１３Ｄと、ある程度のアンテナ利得と検知領域を実現できるマイクロストリップアレーアンテナ１３Ｂおよび１３Ｅと、広い検知領域を得ることができるホーンアンテナ１３Ａおよび１３Ｆと、を適切に配置したことにより、アンテナモジュール１１の高性能化を実現し、従来より小型化することができる。

次に、各アンテナに生じるグレーティングローブについて説明する。
一般にアレーアンテナにおいて、高周波の管内波長が自由空間波長に比べて短いアンテナでは、所謂グレーティングローブが可視領域に生じない性質があり、良好な指向性パターンを得られる。一方、高周波の管内波長が自由空間波長に比べて長いアンテナでは、所謂グレーティングローブが生じやすい性質があり、良好な指向性パターンを得ることが困難である。

図３はマイクロストリップアレーアンテナについて説明する図であり、図４は導波管スロットアレーアンテナについて説明する図である。
図３（Ａ）は、マイクロストリップアレーアンテナのメインローブを示しており、図３（Ｂ）は指向性パターンを示した図である。図中の実線は、メインローブを９０°の方向に向けた場合のものであり、破線は、メインローブを４５°の方向に向けた場合のものである。

マイクロストリップアレーアンテナのようなアンテナでは、高周波の管内波長が自由空間波長に比べて短く、「アレー素子間隔 ＜ 自由空間波長」の場合、図３（Ｂ）に示すように、グレーティングローブが可視領域に表れることが無い。

このため、マイクロストリップアレーアンテナの指向性パターンでは、メインローブにのみ最大アンテナ利得が得られる。なお、この図で低いアンテナ利得が得られている角度のローブはサイドローブである。

一方、図４（Ａ）は導波管スロットアレーアンテナのメインローブを示しており、図４（Ｂ）は指向性パターンを示した図である。図中の実線は、メインローブを９０°の方向に向けた場合であり、破線はメインローブを４５°の方向に向けた場合である。

導波管スロットアレーアンテナのようなアンテナでは、高周波の管内波長が自由空間波長に比べて長く、図４（Ｂ）に示すように、グレーティングローブが可視領域に表れてしまう。導波管スロットアレーアンテナの指向性パターンでは、最大アンテナ利得を得られる角度が複数あり、これらが即ちメインローブとグレーティングローブとなる。

図４（Ｂ）に示す例では、９０°方向にメインローブを生じさせた場合には、２０°及び１６０°方向にグレーティングローブが生じる。また、４５°方向にメインローブを生じさせた場合には、１００°方向にグレーティングローブが生じている。

このように導波管スロットアレーアンテナは、高アンテナ利得を実現できる一方、グレーティングローブが生じてしまうという問題がある。また、マイクロストリップアレーアンテナは、アンテナ利得は比較的低い一方、グレーティングローブが生じないという利点がある。

このために、本実施形態では、導波管スロットアレーアンテナ（１３Ｃ，１３Ｄ）を方向Ｃ，Ｄに向けて配置することで、この方向Ｃ，Ｄに向けて高いアンテナ利得を得るとともに、グレーティングローブを低仰角方向（Ｘ軸に近い方向）に向かせる。

また、マイクロストリップアレーアンテナ（１３Ｂ，１３Ｅ）を方向Ｂ，Ｅに向けて配置することで、この方向Ｂ，Ｅに向けて、ある程度の高いアンテナ利得と、広い検知領域とを両立させるとともにグレーティングローブの問題を回避する。

これにより、このアンテナモジュール１１をレーダに用いた場合に、高仰角の方向にグレーティングローブを発生させず、他の車両などの誤検知を無くす。また、低仰角な方向に生じるグレーティングローブに写り込む道路設備などの物標を信号処理により除去できるようにしている。また、より狭いビーム幅となるようにスロットの形状や位相を設定することで、導波管スロットアレーアンテナ（１３Ｃ，１３Ｄ）のメインローブだけではなく、グレーティングローブのビーム幅も狭くできる。

以上のように導波管スロットアレーアンテナとマイクロストリップアレーアンテナとを使い分けることで本実施形態では、グレーティングローブによる影響を抑制できる。

なお、本実施形態では、ホーンアンテナを配したアンテナモジュールを提示したが、本発明はこれに限らずホーンアンテナに変えて誘電体レンズアンテナを用いてもよい。

また、マイクロストリップラインを用いたマイクロストリップアレーアンテナを提示したが、本発明はこれに限らずマイクロストリップアレーアンテナの代わりに、コプレーナ線路で構成したアンテナを用いてもよく、サスペンディッド線路で構成したアンテナを用いてもよく、トリプレート型で構成したアンテナを用いてもよい。

また、本実施形態では、Ｙ軸に近い方向（方向Ｃおよび方向Ｄ）ほど高い角度分解能と高アンテナ利得が必要であり、Ｘ軸に近い方向（方向Ａおよび方向Ｆ）ほど広い検知領域が必要な場合の構成例を示したが、逆にＹ軸に近い方向Ａおよび方向Ｆに高い角度分解能と高アンテナ利得が必要であり、Ｘ軸に近い方向Ｃおよび方向Ｄに広い検知領域が必要な場合には、配置を逆にして構成することもできる。

このように本実施形態は、高角度分解能と高アンテナ利得が必要な方向に向けて、アレーアンテナを配し、広検知領域が必要な方向に他のアンテナを配する。これによりアンテナモジュール１１全体の高性能化とサイズの小型化を実現し、相反する２つの要求（高性能化、小型化）を満足させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について図５に基づいて説明する。
図５（Ａ）は本実施形態のアンテナモジュール２１の斜視図であり、このアンテナモジュール２１はアンテナ基板２２上に複数のアンテナ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅを配置している点を特徴とする。

アンテナ基板２２は支持基板２４に接合しており、アンテナ基板２２の図上面には導波管スロットアレーアンテナ（２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）のスロット２７と、マイクロストリップアレーアンテナ（２３Ａ，２３Ｅ）のパッチ電極２６を設けている。またアンテナ基板２２の裏面には、パッチ電極２６に対向する部分周辺とスロット２７に対向する部分周辺とに裏面電極を設けている。なお、ここではアンテナ基板２２と支持基板２４とを、ともに矩形の薄板状に構成し、スロット２７はアンテナ基板２２を貫通する孔として形成している。なお、スロット２７は必ずしも貫通孔で構成しなくともよく、裏面電極に電極非形成部分を設けることでスロット２７としてもよい。

マイクロストリップアレーアンテナ（２３Ａ，２３Ｅ）のパッチ電極２６の部分全体に設けた裏面電極と、パッチ電極２６とは３列のマイクロストリップライン型の線路として構成している。ここでは複数のパッチ電極２６を給電点から縦続接続し、３列に構成している。そのため３列の縦続接続したパッチ電極２６がそれぞれ裏面電極とマイクロストリップラインをなす。また、それぞれのパッチ電極２６が各列ごとに所定の位相差で励振するようにその配置間隔や寸法を設定している。また、それぞれのパッチ電極２６が同振幅または所定の振幅差で励振するように各パッチ電極２６の面積を設定している。このようなマイクロストリップアレーアンテナ（２３Ａ，２３Ｅ）によれば、各パッチ電極２６が所定の位相差で、且つ所定の振幅で励振するために、基板に略垂直な方向から所定の方向にチルトした方向にアンテナの指向性パターンが生じることになる。この指向性パターンは、パッチ電極２６の配置間隔や寸法、配置個数などによって設定可能であり、このようにしてアンテナ利得やビーム幅特性を定めることができる。

導波管スロットアレーアンテナ（２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）のスロット２７部分全体に対向する支持基板には空隙（ここではアンテナ２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄに対応して３列の空隙を備えている。）を設けており、この空隙の部分全体に電極を設けるとともに、アンテナ基板２２の裏面の、間隙部分にあたる裏面電極と空隙表面の電極とによりＴＥ０１モードで励振するように導波管を形成している。そして、それらの導波管の一面が前記アンテナ基板の面となるようにして構成している。

このようなアンテナモジュール２１では、導波管スロットアレーアンテナ（２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）により、アンテナ面に対し垂直方向に高アンテナ利得を得ることができ、また、マイクロストリップアレーアンテナ（２３Ａ，２３Ｅ）により、アンテナ面の垂直方向からチルトした方向に広い検知領域を得ることができる。これによりアンテナモジュール１１の高性能化を実現し、従来のアンテナより小型化することができる。

また、導波管スロットアレーアンテナ（２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）はマイクロストリップアレーアンテナ（２３Ａ，２３Ｅ）に比べて低損失であり、高アンテナ利得を実現できるものである。さらに、マイクロストリップアレーアンテナ（２３Ａ，２３Ｅ）は導波管スロットアレーアンテナ（２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）に比べてグレーティングローブの影響が少ないものである。そのため、グレーティングローブによる影響を抑制することもできる。

このように、アンテナ基板２２に複数のアンテナ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅを配しているために、本実施形態のアンテナモジュールでは、アンテナモジュール２１全体のサイズを極めて小型化（薄型化）できる。

次に、本実施形態の変形例を図５（Ｂ）に示す。

本変形例のアンテナモジュール３１では、導波管スロットアレーアンテナ（３３Ａ，３３Ｆ）に、アンテナ基板３２の垂直方向からチルトした方向の指向性を持たせている。また、マイクロストリップアレーアンテナ（３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ）に、アンテナ基板３２の垂直方向の指向性を持たせている。このように、高いアンテナ利得が必要な方向が垂直方向でなく垂直方向からチルトした方向であっても、その方向に最適な指向性パターンを有するアレーアンテナを配することで、アンテナモジュール３１全体のサイズを最大限に薄型化しながら高アンテナ利得を実現し、且つ、高アンテナ利得が必要な方向にグレーティングローブが生じることを防いでいる。

次に、本発明の第３の実施形態について図６に基づいて説明する。
図６（Ａ）は本実施形態のアンテナモジュール４１の斜視図であり、図６（Ｂ）はそのアンテナモジュール４１の断面斜視図である。このアンテナモジュール４１はアンテナ基板４２に支持基板４４を接合して構成している。また、支持基板４４にアンテナ４３Ａ，４３Ｆからの電磁波を反射する電磁波反射面４５を設けている。一部のアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）の種類は前述の実施形態とは異なる。

アンテナモジュール４１では、アンテナ基板４２の図上面にはマイクロストリップアレーアンテナ（４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ）のパッチ電極４６を設けている。またこのアンテナ基板の裏面にはマイクロストリップアレーアンテナ（４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ）のパッチ電極４６と対向するように裏面電極を設けており、この裏面電極とパッチ電極４６とでマイクロストリップライン型の線路を構成している。

また、アンテナ基板４２の図上面にはさらにアレー状に配置した八木宇田アンテナ（以下、八木宇田アレーアンテナという。）（４３Ａ，４３Ｆ）を設けている。八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）は図６（Ｃ）に示すアンテナ素子を複数、給電点から縦続接続してなり、各アンテナ素子は図に示す放射器４８と導波器４９と、その裏面付近に設けた反射器（図示せず。）とから構成している。放射器４８は分岐した２つの線路から構成していて、分岐された一方の線路長が他方の線路長よりも高周波信号の半波長分だけ長くなるようにしている。

この八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）は、アンテナ基板４２から略平行な方向に、且つアンテナ素子の配列方向に対して垂直な方向に電磁波を放射する。

このようにアンテナ面から略垂直方向に電磁波を放射するマイクロストリップアレーアンテナ（４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ）と、略平行方向に電磁波を放射する八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）とを備えるため、このアンテナモジュール４１全体を広角化して用いることができる。このようにすることで、例えば広角ビーム走査に適したアンテナモジュールを構成することになり、さらなる高性能化が実現できる。

また、本実施形態では、八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）の本来の指向性パターンの一部に重なるように、支持基板４４に電磁波反射面４５を設けている。電磁波反射面４５には、金属膜を設けており、これにより、八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）からの電磁波を反射することになる。また、この電磁波反射面４５の形状は、ビーム方向を所望方向に向ける形状になっており、これにより、八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）からの電磁波を偏向する構成になっている。そのために、八木宇田アレーアンテナ（４３Ａ，４３Ｆ）のアンテナ利得を高くしたり、検知領域を広くしたりでき、アンテナ特性をさらに精緻に設定できる。

また、電磁波反射面４５が支持基板４４の側部に設けてあることで、部品点数が削減でき、部品コスト、製造コストともに抑制できる。

次に、本発明の他の実施形態について図７に基づいて説明する。
図７（Ａ）は第３の実施形態のアンテナモジュール４１と略同様な構成のアンテナモジュール５１であるが支持基板５４に電磁波反射面を設けていない点で相違する。このように電磁波反射面を設けていなくとも、八木宇田アレーアンテナ（５３Ａ，５３Ｆ）を用いているために容易に平行放射型のアレーアンテナが構成できる。

また、図７（Ｂ）は第３の実施形態のアンテナモジュール４１と略同様な構成のアンテナモジュール６１であるが、アンテナ基板６２にはマイクロストリップアレーアンテナに代えて、導波管スロットアレーアンテナ（６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ）を設けている点で相違する。このように導波管スロットアレーアンテナ（６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ）を用いてもよく、このような構成により、垂直方向のアンテナ利得を更に高くできる。

また、図７（Ｃ）は第３の実施形態のアンテナモジュール４１と略同様な構成のアンテナモジュール７１であるがアンテナ基板７２には八木宇田アレーアンテナのうちの１つに代えて、アンテナ基板にパッチ電極７６を配したパラボラアンテナ（７３Ａ）を設けた構成である。

このように八木宇田アレーアンテナではなく、垂直方向に向けて指向性を有するパッチ電極７６を用いて、電磁波反射面７５によりその電磁波を偏向させてアンテナ基板７２の平行方向に向けるため、パッチ電極７６を１次放射器として、電磁波反射面を２次放射器として平行放射型のアンテナを構成することができる。なおこの例では、単一のパッチ電極７６のみでパラボラアンテナ７３Ａを構成するが、このような場合でも、電磁波反射面によりそのパッチ電極７６からの電磁波を集光し所望方向に指向性を持たせることができる。また、この例ではアンテナ基板７２の図上面にのみパッチ電極７６を設けたが、この部分にスルーホールなどを設けて、アンテナ基板７２の裏面にパッチ電極７６を配してもよい。

また、図７（Ｄ）のアンテナモジュール８１は、導波管スロットアレーアンテナ（８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄ）と、パラボラアンテナ（８３Ａ，８３Ｅ）とを備えている。このようにしても導波管スロットアレーアンテナ（８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄ）により大きなアンテナ利得を得ることができ、本発明は好適に実施できる。なお、この例では、パラボラアンテナ（８３Ａ，８３Ｅ）として、導波管スロットアンテナを用い、そのスロット８７を図での表示の無いアンテナ板８２の裏面に設けている。この例では、アンテナ板８２は金属製の箱状であり内部に空隙を備える。また、各アンテナ８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄ，８３Ｅに対向する空隙部分を区分するようにアンテナ板８２内部に隔壁を備えており、各アンテナが設けられた部分が導波管となるように構成している。このようにアンテナ板に導波管を設けてもよく、とくに導波管の構成に係らずに本発明は実施できる。

次に本発明の無線装置について図８に基づいて説明する。ここでは無線装置の具体例としてレーダ装置の信号送受信部の構成を説明する。

レーダ装置１００は、電圧制御発振器１０１と、該電圧制御発振器１０１に増幅器１０２、サーキュレータ１０４を介して接続されたスイッチ回路１０５と、該スイッチ回路１０５に接続される、第３の実施形態で示したアンテナモジュール４１と、受信アンテナ１０８から受信した信号を中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするためにサーキュレータ１０６に接続されたミキサ１０７とによって概略構成されている。また、増幅器１０２とサーキュレータ１０４との間には方向性結合器１０３が接続して設けられ、この方向性結合器１０３によって電力分配された信号は、ミキサ１０７にローカル信号として入力される。また、スイッチ回路１０５は、アンテナモジュール４１の各アンテナ４３Ａ〜４３ＦのうちいずれかをＣＰＵ（不図示）から指示されるタイミングで切り替えながら選択する。

レーダ装置１００は上述の如き構成を信号送受信部に有するもので、電圧制御発振器１０１から出力された発振信号は増幅器１０２によって増幅され、方向性結合器１０３およびサーキュレータ１０４を経由して、スイッチ回路１０５により選択されているアンテナモジュール４１のアンテナから送信信号として送信される。一方、受信アンテナ装置１０８から受信された受信信号はサーキュレータ１０６を通じてミキサ１０７に入力されると共に、方向性結合器１０３によるローカル信号を用いてダウンコンバートされ、中間周波信号ＩＦとして出力される。

かくして、本実施の形態によれば、アンテナモジュール４１を用いてレーダ装置１００を構成したから、様々な方向ごとに適切なビーム幅を実現し、従来よりも小型化したレーダ装置を提供できる。

なお、本発明によるアンテナ装置はレーダ装置以外のさまざまな無線装置に適用してもよい。

また、図示する構成に、さらに符号化・復号化回路、同期制御回路、変調器、復調器、およびＣＰＵなどから成る信号処理回路に接続して高周波モジュールおよび通信装置を構成してもよい。

従来のアンテナモジュールの構成例を示す図である。 第１の実施形態のアンテナモジュールの構成例を示す図である。 マイクロストリップアレーアンテナの指向性を説明する図である。 導波管スロットアレーアンテナの指向性を説明する図である。 第２の実施形態のアンテナモジュールの構成例を示す図である。 第３の実施形態のアンテナモジュールの構成例を示す図である。 他の実施形態のアンテナモジュールの構成例を示す図である。 レーダ装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１−アンテナモジュール
１２−ケーシング
２２，３２，４２，６２，７２−アンテナ基板
８２−アンテナ板
１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３，８３−アンテナ
２４，３４，４４，５４−支持基板
１５−開口導波管
４５，７５，８５−電磁波反射面
１６，２６，３６，４６，７６−パッチ電極
１７，２７，３７，８７−スロット
４８−放射器
４９−導波器
１００−無線装置
１０１−電圧制御発振器
１０２−増幅器
１０３−方向性結合器
１０４，１０６−サーキュレータ
１０５−スイッチ回路
１０７−ミキサ

Claims (6)

1. 互いに異なる方向に指向する複数のアンテナを備えたアンテナモジュールであって、
   前記複数のアンテナを複数種のアンテナで構成し、少なくとも１つのアンテナをアレーアンテナとしたことを特徴とするアンテナモジュール。
2. 前記複数のアンテナは、高いアンテナ利得が必要な方向に指向する導波管スロットアレーアンテナと、広い検知領域が必要な方向に指向するマイクロストリップアレーアンテナとを含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記複数のアンテナを略単一のアンテナ基板に配したことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナモジュール。
4. 前記複数のアンテナは、前記アンテナ基板の主面に対して略垂直方向に指向する垂直放射型のアンテナと、前記アンテナ基板の主面に対して略平行方向に指向する平行放射型のアンテナと、を含むことを特徴とする請求項３に記載のアンテナモジュール。
5. 前記アンテナ基板を支持する支持基板を備え、
   前記支持基板の側部に電磁波を反射する前記電磁波反射面を設け、
   前記平行放射型のアンテナは、前記電磁波反射面により、このアンテナの前記平行方向の指向性を定めた構成であることを特徴とする請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを信号送受信部に備えたことを特徴とする無線装置。

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