JP2013088364A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭帯域狭覆域なアンテナと広帯域広覆域なアンテナを１つの誘電体基板上に配置してそれぞれで好適な特性が得られるように構成されたアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１００は、誘電体基板１３０の同一面上に配置された広帯域広覆域な第１アンテナ群１１０と狭帯域狭覆域な第２アンテナ群１２０とを備えている。第１アンテナ群１１０の第１の送信アンテナ部１１１と第１の受信アンテナ部１１２が誘電体基板１３０の両端辺の近傍に配置され、その間の誘電体基板１３０の略中央に第２アンテナ群１２０が配置されている。誘電体基板１３０は３層構造を有し、第２の誘電体層１３２と第３の誘電体層１３３との間に第１のグランド１３４が形成され、第１の誘電体層１３１と第２の誘電体層１３２との間には第２のグランド１３５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用レーダ等に用いられるアンテナ装置に関し、とくに遠距離の観測と近距離の観測のそれぞれに用いられるアンテナを１つの誘電体基板上に搭載したアンテナ装置に関するものである。

近年、自動車に搭載されるレーダとして多様な用途のものが開発されているが、大きく分類して遠距離にある対象物を検知するものと、近距離にある対象物を検知するものに分けられる。遠距離にある対象物を検知する用途では、前方から接近する対向車を早期に発見する、あるいは車線変更時に後方から接近する車両を早期に検知する、といった用途に用いるレーダがある。このような用途のレーダでは、特定の方向（前方、後方、あるいは所定の斜め方向等）にある対象物を遠方から検知できることが重要であり、ビーム幅の狭い狭覆域なナロービームを用いることができる。また、遠方の対象物を検知するときは、比較的高い利得が要求されるがそれほど高い距離分解能は必要ない。従って、遠方の対象物の検知には、狭帯域狭覆域の電磁波を用いるのがよい。

一方、近距離にある対象物を検知する用途では、左折時に近傍の対象物を検知したり、駐車時の支援等に用いるレーダがある。このような用途のレーダでは、車両の近傍にある対象物を広角度に検知できることが重要であり、ビーム幅の広い広覆域なワイドビームを用いる必要がある。また、近傍の対象物を検知するときは高い距離分解能が要求される。従って、近傍の対象物の検知には、広帯域広覆域の電磁波を用いるのがよい。

上記のように、遠方の対象物を比較的低い距離分解能で検知するレーダ機能と、近傍の対象物を広角度に高い距離分解能で検知するレーダ機能に対するニーズが高いが、両方のレーダ機能を車載レーダに持たせるには、狭帯域狭覆域の電磁波に対応したアンテナと広帯域広覆域の電磁波に対応したアンテナの両方を搭載する必要がある。狭帯域な電磁波と広帯域な電磁波を切り替えて用いるレーダ装置が、特許文献１に開示されている。

特許文献１には、車両に搭載して対象物までの距離、相対速度、及び方向を測定するレーダ装置が記載されている。ここでは、第１の測定方式で対象物を検知すると、より範囲の狭い再測定範囲を決定し、その範囲を第１の測定方式よりも分解能の高い第２の測定方式で測定する、２段階の測定方式が用いられている。第２の測定方式では、第１の測定方式で用いられる電磁波より広帯域な、例えばＵＷＢ（Ultra Wide Band）の電磁波を用いている。

特開２００９−１９２３５９号公報

遠方の対象物を検知するレーダ機能と近傍の広範囲にある対象物を検知するレーダ機能の両方を有するレーダ装置では、狭帯域狭覆域なアンテナと広帯域広覆域なアンテナの両方が必要となる。車載用レーダあるいは車載用アンテナは、設置スペースが限られることから小型化が強く望まれるが、それぞれのアンテナを別々の基板上に形成するとアンテナ装置が大型化してしまい、コストアップにもなってしまう。そこで、２つのアンテナを１つの基板上に配置するのが望ましいが、狭帯域狭覆域なアンテナと広帯域広覆域なアンテナを１つの基板上に搭載すると、いずれか一方のアンテナで好適な特性が得られない、あるいは両方のアンテナである程度の特性が得られるように調整することでともに好適な特性が得られなくなる、といった問題が生じていた。

特許文献１には、狭帯域な電磁波と広帯域な電磁波を切り替えて用いることが記載されているものの、アンテナの構造は開示されておらず、狭帯域なアンテナと広帯域なアンテナを１つの基板上に搭載したものではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、狭帯域狭覆域なアンテナと広帯域広覆域なアンテナを１つの誘電体基板上に配置してそれぞれで好適な特性が得られるように構成されたアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のアンテナ装置の第１の態様は、広帯域なアンテナをそれぞれ１以上配置して広覆域で動作する第１の送信アンテナ部及び第１の受信アンテナ部を有する第１のアンテナ群と、狭帯域なアンテナをそれぞれ１以上配置して狭覆域で動作する少なくとも第２の受信アンテナ部を有する第２のアンテナ群と、前記第１のアンテナ群及び前記第２のアンテナ群を表面または内部に配置する誘電体基板と、を備え、前記誘電体基板が２以上の誘電体層からなる多層構造を有し、前記誘電体層のいずれかの面に形成されて前記第１のアンテナ群に対するグランドとなる第１のグランドと、前記誘電体層のいずれかの面に形成されて前記第２のアンテナ群に対するグランドとなる第２のグランドと、をさらに備え、前記第１のアンテナ群と前記第１のグランドとの間の前記誘電体層の厚さが、前記第２のアンテナ群と前記第２のグランドとの間の前記誘電体層の厚さと異なっていることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第１のアンテナ群と前記第１のグランドとの間の前記誘電体層の厚さが、前記第２のアンテナ群と前記第２のグランドとの間の前記誘電体層の厚さよりも厚くなっていることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第１のアンテナ群と前記第２のアンテナ群とが前記誘電体層の同一面上に配置され、前記第２のグランドが形成されている前記誘電体層の面が、前記第２のアンテナ群が形成されている前記誘電体層の別の面と前記第１のグランドが形成されている前記誘電体層のさらに別の面との間に位置していることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第２のアンテナ群の開口面積が前記第１のアンテナ群の開口面積より広く形成されて前記第２のアンテナ群の放射パターンが前記第１のアンテナ群の放射パターンよりビーム幅が狭くなっていることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第２のアンテナ群と前記第２のグランドとの間に配置される前記誘電体層は、前記第１のグランドと前記第２のグランドとの間に配置される別の前記誘電体層よりも高い高周波特性を有していることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第１のアンテナ群は、広帯域なアンテナを２以上配置して形成されたアレーアンテナであり、前記第２のアンテナ群は、狭帯域なアンテナを２以上配置して形成されたアレーアンテナであることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第１のアンテナ群及び前記第２のアンテナ群は、中心周波数が略等しい電磁波を送受信することを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第１の受信アンテナ部と前記第２の受信アンテナ部は、それぞれの受信動作を時分割で切り替えて行うことを特徴とする。

本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記第１のアンテナ群は、マイクロストリップアンテナ、プリント化ダイポールアンテナ、プリント化モノポールアンテナのいずれか１つで形成され、前記第２のアンテナ群は、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナのいずれか１つで形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、狭帯域狭覆域なアンテナと広帯域広覆域なアンテナを１つの誘電体基板上に配置してそれぞれで好適な特性が得られるように構成されたアンテナ装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。 誘電体基板の厚さと距離分解能との間の関係を示す説明図である。 シミュレーション解析に用いた第１実施形態のアンテナ装置の構成を示す構成図である。 シミュレーション解析による放射パターンを示すグラフである。 本発明の別の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。 比較例のアンテナ装置の構成を示す概略構成図である。

本発明の好ましい実施の形態におけるアンテナ装置について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

車載レーダでは、遠方の対象物を検知するときは、高い利得を必要とする一方精度の高い距離分解能を必要としないことから、狭帯域なアンテナを用いる事が可能である。また、遠方の対象物として、特定の方向（前方、後方、あるいは所定の斜め方向等）の限られた角度範囲にあるものを対象とすることから、ビーム幅の狭い狭覆域なアンテナとすることができる。高い利得が得られてビーム幅の狭いアンテナは、開口面積を大きくすることで実現することができる。従って、狭帯域狭覆域なアンテナは、開口面積の大きい狭帯域なアンテナとすることができる。

これに対し、車両近傍の広い角度範囲にある対象物を検知するときは、精度の高い距離分解能を必要とするので、広帯域なアンテナを用いる必要がある。また、検知可能な角度範囲を広くするには、ビーム幅の広い広覆域なアンテナとする必要がある。ビーム幅の広い広覆域なアンテナは、アンテナの開口面積を小さくすることで実現することができる。

遠方の対象物を検知するレーダ機能と近傍の広角度範囲にある対象物を検知するレーダ機能の両方を実現するには、上記説明の狭帯域狭覆域なアンテナと広帯域広覆域なアンテナの両方が必要となる。本発明のアンテナ装置は、特性の大きく異なる広帯域広覆域なアンテナと狭帯域狭覆域なアンテナとが、１つの誘電体基板の同一面（アンテナ面）上に配置されたアンテナ素子と、アンテナ面とは別の面上に形成された地板とで構成される。そして、それぞれで好適な特性が得られるように構成されたものであり、これによりアンテナ装置の小型化と低コスト化を図っている。以下では、広帯域広覆域なアンテナを第１のアンテナ群と称し、狭帯域狭覆域なアンテナを第２のアンテナ群と称することとする。

広帯域広覆域な第１のアンテナ群では、広帯域なパルス信号を用いることで距離分解能を高めることができるが、広帯域パルス信号に対するアンテナ特性を良くするには誘電体基板を厚くする必要がある。また、送信アンテナと受信アンテナとを近くに配置すると、その間のアイソレーションを確保できなくなるおそれがある。そこで、広帯域広覆域な第１のアンテナ群では、基板厚さの厚い誘電体基板上に送信アンテナと受信アンテナとをその間の距離を十分離して配置する必要がある。

これに対し、狭帯域狭覆域な第２のアンテナ群では、少なくとも対象物で反射された反射波を狭帯域で受信する受信アンテナが必要となる。また、狭覆域で高い利得が得られるようにするために、開口面積を大きくするのがよいが、そのためにはアンテナ素子を誘電体基板上に広く配置する必要がある。
第１のアンテナ群である広帯域、広覆域の送受アンテナ間は前述したようにアイソレーション確保の為に送受アンテナ間の距離が必要となる。本発明ではスペースファクターの改善の為に上記送受アンテナ間のスペースを有効に活用して第２のアンテナ群である狭帯域、狭覆域のアンテナを配置している。
グランドを挟んだ基板裏面はレーダ送受信用ＭＩＣ（Microwave integrated circuit）等のアンテナ以外の回路が配置される為に上記第２のアンテナ群は第１のアンテナ群のように基板厚さ全体を使う事ができない制約がある。従って放射部が配置される側の基板厚みの一部を利用して形成する必要があり、薄い基板厚みで成立するアンテナを選択する必要がある。

上記説明のように、誘電体基板の一方の面上に配置されたアンテナ素子と他方の面上に形成された地板とで構成されるアンテナでは、誘電体基板の厚さと距離分解能との間には、図２に示すような関係がある。すなわち、基板厚さと距離分解能（符号１２）との間には、基板厚さが厚いと精度の高い距離分解能が得られ、基板厚さが薄くなるにつれて距離分解能が低下していく。このように、精度の高い距離分解能を必要とする第１のアンテナ群と長い検知距離を必要とする開口面積の大きな第２のアンテナ群とを同一の誘電体基板上に配置するには、基板厚さに対する工夫が少なからず必要となる。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置を、図１を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態のアンテナ装置１００の構成を示す概略構成図である。同図（ａ）はアンテナ装置１００の平面図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線における断面図を示している。アンテナ装置１００は、広帯域広覆域な第１アンテナ群１１０と狭帯域狭覆域な第２アンテナ群１２０と誘電体基板１３０とを備えている。第１アンテナ群１１０及び第２アンテナ群１２０は、誘電体基板１３０の同一面上に配置されている。

広帯域広覆域な第１アンテナ群１１０は、送信アンテナ部（第１の送信アンテナ部とする）１１１と受信アンテナ部（第１の受信アンテナ部とする）１１２とを備えており、それぞれ広帯域なアンテナ１１３を複数配列して構成されている。第１の送信アンテナ部１１１は、広帯域なアンテナ１１３を誘電体基板１３０の一方の端辺に沿って２以上配列し、これを誘電体基板１３０の長手方向（端辺に直交する方向）に１列配列したアレーアンテナとしている。また、第１の受信アンテナ部１１２は、広帯域なアンテナ１１３を誘電体基板１３０の他方の端辺に沿って２以上配列し、これを誘電体基板１３０の長手方向に２列配列したアレーアンテナとしている。第１の受信アンテナ部１１２は、対象物までの距離に加えて、対象物の方位角を検知することが可能な構成となっている。

狭帯域狭覆域な第２アンテナ群１２０は、第２の受信アンテナ部１２２を備えており、狭帯域なアンテナ１２３を誘電体基板１３０の端辺方向及び長手方向に２以上配列したアレーアンテナとしている。狭帯域なアンテナ１２３を多数配列することで、第２の受信アンテナ部１２２の開口面積を大きくしている。誘電体基板１３０は、第１アンテナ群１１０及び第２アンテナ群１２０が配置された面（アンテナ面）側から順に、第１の誘電体層１３１、第２の誘電体層１３２及び第３の誘電体層１３３からなる多層構造の基板としている。第２の誘電体層１３２と第３の誘電体層１３３との間に第１のグランド１３４が形成され、第１の誘電体層１３１と第２の誘電体層１３２との間には第２のグランド１３５が形成されている。なお、本発明のアンテナ装置は、少なくとも２層の誘電体層からなる誘電体基板を用いて構成することができる。

第１アンテナ群１１０を構成する広帯域なアンテナ１１３のそれぞれに接続される給電線路は、誘電体基板１３０のアンテナ面とは反対側の面に配置されている。すなわち、第１の送信アンテナ部１１１を構成する複数の広帯域なアンテナ１１３は、アンテナ面とは反対側の面に配置された送信用給電線路１１４に給電用スルーホール１１６でそれぞれ接続されている。同様に第１の受信アンテナ部１１２を構成する複数の広帯域なアンテナ１１３は、アンテナ面とは反対側の面に配置された受信用給電線路１１５に給電用スルーホール１１６でそれぞれ接続されている。送信用給電線路１１４及び受信用給電線路１１５は、第３の誘電体層１３３を挟んで第１のグランド１３４との間でマイクロストリップライン（ＭＳＬ）を形成している。

一方、第２アンテナ群１２０では、第２の受信アンテナ部１２２を構成する狭帯域なアンテナ１２３のそれぞれに接続される受信用給電線路１２５は、誘電体基板１３０のアンテナ面上に配索されている。受信用給電線路１２５は、第１の誘電体層１３１を挟んで第２のグランド１３５との間でＭＳＬを形成している。また第２のグランド１３５は隔壁１４１を経由して第１のグランド１３４に接続されている。

本実施形態では、第１のアンテナ群１１０の各広帯域なアンテナ１１３が第２の誘電体層１３２と第３の誘電体層１３３との間に形成された第１のグランド１３４をグランドに用いるように構成されている。これにより第１のアンテナ群１１０は、第１のグランド１３４との間に誘電体基板１３０の第１の誘電体層１３１と第２の誘電体層１３２の２層を挟むことになり、誘電体層を厚くして良好な広帯域特性が得られるようにすることができる。広帯域広覆域な第１のアンテナ群１１０に用いる誘電体層の厚さは、第１の誘電体層１３１と第２の誘電体層１３２のそれぞれの厚さを調整することで好適に設定することができる。

これに対し、第１のアンテナ群１１０の各広帯域なアンテナ１１３に給電するための給電線路１１４、１１５は、第３の誘電体層１３３を挟んで第１のグランド１３４との間でＭＳＬを形成するように構成されていることから、第３の誘電体層１３３の厚さを好適に設定することで、送信用給電線路１１４及び受信用給電線路１１５による給電ロスを低減させることができる。

給電線路１１４、１１５がＭＳＬを形成するのに用いる第３の誘電体層１３３には、高周波特性の高い（tanδが低い）基板材を用いるのがよく、たとえばRogers社製などのフッ素系ないし類似性能の高周波基板を用いることができる。高周波特性の高い基板材を第３の誘電体層１３３に用いることで、給電線路１１４、１１５における給電ロスを低減することができる。また、給電線路１１４、１１５が配置されている第３の誘電体層１３３の面上には、別の高周波回路やベースバンド（ＢＢ）回路等を配置することができる。

一方、本実施形態の第２アンテナ群１２０は、第２の受信アンテナ部１２２を構成する各狭帯域なアンテナ１２３が、第１の誘電体層１３１と第２の誘電体層１３２との間に形成された第２のグランド１３５をグランドに用いるように構成されている。これにより第２のアンテナ群１２０は、第２のグランド１３５との間に誘電体基板１３０の第１の誘電体層１３１のみを挟む構成となっている。

また、各狭帯域なアンテナ１２３は、アンテナ面上に配索された受信用給電線路１２５に接続されている。第２の受信アンテナ部１２２の開口面積を大きくするように狭帯域なアンテナ１２３を複数配列したことから、受信用給電線路１２５の距離が長くなっている。そのため、受信用給電線路１２５による給電ロスをできるだけ低減させる必要がある。
第１の誘電体層１３１には、高周波特性の良好な（tanδが低い）基板材を用いるのがよく、たとえばRogers社製のフッ素系ないし類似性能の高周波基板を用いることが適している。
なお、第２の受信アンテナは第１の誘電体層１３１に形成されるため、該当部の第３の誘電体層１３３側には、１３６に示すようにレーダ送受信用ＭＩＣ等のアンテナ以外の回路を形成することができる。

第１の誘電体層１３１の厚さを薄くした場合、第１のアンテナ群１１０と第１のグランド１３４との間の誘電体層の厚さが変化して第１のアンテナ群１１０の広帯域特性が低下してしまうおそれがあるが、第１の誘電体層１３１の厚さが薄くなった分、第２の誘電体層１３２を厚くする等、ＴＭ表面波を発生させない範囲で均衡を保つことができる。

本実施形態の第２のアンテナ群１２０は、第２の受信アンテナ部１２２を有し、送信アンテナ部を有さない構成としている。第２の受信アンテナ部１２２は、第１のアンテナ群１１０の第１の送信アンテナ部１１１から放射された電磁波の反射波を受信している。第１の受信アンテナ部１１２と第２の受信アンテナ部１２２は、時分割で適宜切り替えて受信動作するように構成されている。すなわち、短距離を広い角度範囲で検知するときは、第１のアンテナ群の第１の送信アンテナ部１１１から広帯域な電磁波を放射し、これが対象物で反射された反射波を第１の受信アンテナ部１１２で受信する構成としている。

また、限られた角度範囲で遠距離の対象物を検知するときは、第１の送信アンテナ部１１１から所定の電磁波を放射し、これが対象物で反射された反射波を第２の受信アンテナ部１２２で受信する構成としている。このとき第１の送信アンテナ部１１１から放射される電磁波は、短距離を広い角度範囲で検知するときに放射する電磁波と同じ周波数を有するが、帯域幅は異なっていてもよく、例えば狭帯域な電磁波を放射させるようにすることができる。

遠距離の対象物を検知する場合には、上記説明のように、第１の送信アンテナ部１１１から狭帯域広覆域の電磁波あるいは広帯域広覆域の電磁波を放射させるようにしてもよい。
広帯域広覆域の電磁波を放射させる場合には、第２の受信アンテナ部１２２は、所定の狭帯域の成分のみを受信する。その場合、所定の狭帯域以外の成分であるサイドローブのレベルが低下しないときは、ＥＬ方向にＥＢＧを配置してサイドローブレベルを低下させるようにすることができる。

上記のように本実施形態のアンテナ装置１００は、第１のグランド１３４との間に第１の誘電体層１３１及び第２の誘電体層１３２を挟んで配置された第１の送信アンテナ部１１１及び第１の受信アンテナ部１１２を用いて広帯域広覆域な第１のアンテナ群１１０を構成し、第２のグランド１３５との間に第１の誘電体層１３１を挟んで配置された第２の受信アンテナ部１２２を用いて狭帯域狭覆域な第２のアンテナ群１２０を構成することができ、広帯域広覆域な第１のアンテナ群１１０と狭帯域狭覆域な第２のアンテナ群１２０とを、共通基板である誘電体基板１３０上に配置することができる。

第１の誘電体層１３１の厚さは、第２のアンテナ群１２０である第２の受信アンテナ部１１２において、良好な高周波特性が得られるように決定することができる。また、第２の誘電体層１３２の厚さは、第１の誘電体層１３１の厚さと合わせて第１のアンテナ群１１０で好適な広帯域特性が得られるように決定することができる。なお、第２の誘電体層１３２は、第１の誘電体層１３１及び第３の誘電体層１３３のような良好な高周波特性を有する高価な高周波基板を用いる必要はなく、ＦＲ４のような安価な基板を用いることができる。さらに、第３の誘電体層１３３の厚さは、第１のアンテナ群１１０に用いられる送信用給電線路１１４や受信用給電線路１１５あるいはレーダ送受信用ＭＩＣ等のアンテナ以外の回路などを勘案し、好適な高周波特性が得られるように決定することができる。

本実施形態のアンテナ装置１００では、広帯域広覆域な第１のアンテナ群１１０において、第１の送信アンテナ部１１１と第１の受信アンテナ部１１２との間のアイソレーションを高めるような構成としている。ビーム幅の広い広覆域なアンテナでは、送信アンテナと受信アンテナとの間で結合が生じやすくなることから、両者間の距離をできるだけ大きくして結合しにくくするのがよい。そこで、本実施形態のアンテナ装置１００では、第１の送信アンテナ部１１１と第１の受信アンテナ部１１２とを、それぞれ誘電体基板１３０の両端辺の近傍に配置しており、第２の受信アンテナ部１２２を第１の送信アンテナ部１１１と第１の受信アンテナ部１１２との間の誘電体基板１３０の略中央に配置する構成としている。

さらに、第１の送信アンテナ部１１１と第２の受信アンテナ部１２２との間、及び第１の受信アンテナ部１１２と第２の受信アンテナ部１２２との間、のそれぞれに隔壁１４１、１４２を設けている。本実施形態では、第１のアンテナ群１１０と第２のアンテナ群１２０で略等しい周波数の電磁波を送受信させており、隔壁１４１、１４２を設けることで、第２の受信アンテナ部１２２と第１の送信アンテナ部１１１及び第１の受信アンテナ部１１２との間の結合を低減させるとともに、第１の送信アンテナ部１１１と第１の受信アンテナ部１１２との間の結合をさらに低減させることができる。

隔壁１４１、１４２は、誘電体基板１３０を貫通して誘電体基板１３０の端辺に平行な方向に所定の間隔で配列されたスルーホールで形成することができる。隔壁１４１、１４２を形成するスルーホールは、第１のグランド１３４及び第２のグランド１３５に電気的に接続される。隔壁１４１、１４２に代えて、第２のグランド１３５をグランドに用いて構成される不要波抑圧用ＥＢＧを用いることができる。

本実施形態のアンテナ装置１００の放射パターンをシミュレーション解析により求めた一例を図４に示す。図４に示す放射パターンは、図３に示す構成のアンテナ装置１００’についてシミュレーションを行った結果である。図３に示すアンテナ装置１００’は、広帯域なアンテナ１１３を４×１に配列して第１の送信アンテナ部１１１を構成し、広帯域なアンテナ１１３を４×２に配列して第１の受信アンテナ部１１２を構成し、さらに狭帯域なアンテナ１２３を６×６に配列して第２の受信アンテナ部１２２を構成している。広帯域なアンテナ１１３及び狭帯域なアンテナ１２３は、動作帯域幅は異なるが同一の中心周波数で動作している。アンテナ装置１００’では、図１に示したアンテナ装置１００と比較して、誘電体基板１３０の両端辺にリム１５１、１５２を追加し、誘電体基板１３０の両側辺にはＥＢＧ１５３、１５４を追加した構成としている。

図４は、横軸を方位角とし縦軸を利得としたときの放射パターンを示している。広帯域広覆域な第１のアンテナ群１１０の放射パターンを符号２１で示し、狭帯域狭覆域な第２のアンテナ群１２０の放射パターンを符号２２で示している。放射パターン２１は、広角度にわたって高い対称性を有して高い利得が得られており、広角度にわたって対象物を検知できる広覆域な特性が得られている。これに対し、放射パターン２２は、狭い角度範囲で高い利得が得られており、狭い範囲の対象物を検知できる狭帯域特性を有していることが示されている。特に、狭い角度範囲において放射パターン２１より高い利得が得られており、第１のアンテナ群１１０より遠方の対象物を検知できることが示されている。

第１のアンテナ群１１０に用いられる広帯域なアンテナ１１３は、マイクロストリップアンテナ、プリント化ダイポールアンテナ、プリント化モノポールアンテナのいずれか１つとすることができる。また、第２のアンテナ群１２０に用いられる狭帯域なアンテナ１２３は、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナのいずれか１つとすることができる。

上記説明のように、本実施形態のアンテナ装置１００（及び１００’）では、広帯域広覆域な第１のアンテナ群１１０と狭帯域狭覆域な第２のアンテナ群１２０とを１つの誘電体基板上に配置し、それぞれで好適な特性が得られるようにすることが可能となる。これにより、広帯域広覆域な特性と狭帯域狭覆域な特性を有して低コストで小型のアンテナ装置を提供することができる。

（第２実施形態、第３実施形態）
本発明の第２の実施の形態及び第３実施形態に係るアンテナ装置を、図５を用いて以下に説明する。図５は、本発明の第２実施形態及び第３実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。図５（ａ）に示す第２実施形態のアンテナ装置２００は、第２のアンテナ群２２０が第２の受信アンテナ部２２２に加えて狭帯域狭覆域な電磁波を放射する第２の送信アンテナ部２２１を備えた構成となっている。第２の送信アンテナ部２２１は、第２の受信アンテナ部２２２に用いている第２のグランドを共有して用いている。本実施形態のアンテナ装置２００では、第２の送信アンテナ部２２１を用いて送信を行うようにすることで、好適な狭帯域狭覆域の電磁波を送信することができ、第２の受信アンテナ部２２２による狭帯域狭覆域な受信特性をさらに好適にすることが可能となる。

第１の送信アンテナ部１１１と第１の受信アンテナ部１１２とができるだけ離して配置されるのに対し、第２の送信アンテナ部２２１と第２の受信アンテナ部２２２は近接して配置されている。第２の送信アンテナ部２２１と第２の受信アンテナ部２２２のようにビーム幅の狭い狭覆域な電磁波を送受信するアンテナでは、送信アンテナと受信アンテナとを近接させて配置しても高いアイソレーションを得ることができる。

また、図５（ｂ）に示す第３実施形態のアンテナ装置３００は、第２のアンテナ群３２０のアンテナ部３２１が送信動作と受信動作を切り替えて行う送受信共用アンテナとなっている。本実施形態のアンテナ装置３００でも、アンテナ部３２１を用いて送信を行うようにすることで、好適な狭帯域狭覆域特性を有する電磁波を送信することができ、アンテナ部３２１による狭帯域狭覆域な受信特性をさらに好適にすることが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置を、図６を用いて以下に説明する。図６は、第４実施形態のアンテナ装置４００の構成を示す断面図を示しており、図１（ｂ）と同様の断面で見たものである。アンテナ装置４００は、第１実施形態のアンテナ装置１００と比較して、誘電体基板４３０が第１実施形態の誘電体基板１３０の第１の誘電体層１３１を削除した構成となっている。すなわち、誘電体基板４３０は、高い高周波特性を必要としない第２の誘電体層４３２と高い高周波特性を有する第３の誘電体層４３３とで構成された多層構造となっている。

第１の誘電体層を削除するのに伴い、第１のアンテナ群４１０の第１の送信アンテナ部４１１及び第１の受信アンテナ部４１２は、いずれも第２の誘電体層４３２の上面に形成された広帯域なアンテナ４１３で形成されている。また、第２のアンテナ群４２０の第２の受信アンテナ部４２２は、第２の誘電体層４３２と第３の誘電体層４３３との間に形成された狭帯域なアンテナ４２３で形成されている。本実施形態では、第１のグランド４３４が、第１の実施形態と同様に、第２の誘電体層４３２と第３の誘電体層４３３との間に形成されているが、隔壁４４１と４４２との間の第２のアンテナ群４２０が配置される領域には第１のグランド４３４は形成されない。そして、第１のアンテナ群４１０の送信用給電線路４１４及び受信用給電線路４１５が形成されている第３の誘電体層４３３の面上に、第２のアンテナ群４２０と対向させて第２のグランド４３５が形成されている。

上記のように構成された本実施形態のアンテナ装置４００では、高周波特性の高い基板を１枚とするために、第１のアンテナ群４１０の送信用給電線路４１４及び受信用給電線路４１５が形成されている第３の誘電体層４３３の面上に第２のアンテナ群４２０と第２のグランド４３５を対向させて配置している。その結果、本実施形態では第１のアンテナ群４１０と第２のアンテナ群４２０が同一の基板面上に形成されない。また、第３の誘電体層４３３の送信用給電線路４１４及び受信用給電線路４１５が形成されている面上に第２のグランド４３５が形成されるため、この面上に高周波回路を設けることができなくなる。しかしながら、高周波特性の高い高価な基板材を用いる第１の誘電体層を不要とすることができることから、アンテナ装置４００を低コストで提供することが可能となる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るアンテナ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるアンテナ装置の細部構成及び詳細な動作などに関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１００，１００’、２００、３００、４００ アンテナ装置
１１０、４１０ 第１のアンテナ群
１１１、４１１ 第１の送信アンテナ部
１１２、４１２ 第１の受信アンテナ部
１１３、４１３ 広帯域なアンテナ
１１４、４１４ 送信用給電線路
１１５、４１５ 受信用給電線路
１１６ 給電用スルーホール
１２０、２２０、３２０、４２０ 第２のアンテナ群
１２２、２２２、４２２ 第２の受信アンテナ部
１２３、４２３ 狭帯域なアンテナ
１２５ 受信用給電線路
１３０、４３０ 誘電体基板
１３１ 第１の誘電体層
１３２、４３２ 第２の誘電体層
１３３、４３３ 第３の誘電体層
１３４、４３４ 第１のグランド
１３５、４３５ 第２のグランド
１３６ 第３の誘電体層上に形成されたアンテナ以外の回路
１４１、１４２、４４１、４４２ 隔壁
２２１ 第２の送信アンテナ部
３２１ アンテナ部

Claims (9)

1. 広帯域なアンテナをそれぞれ１以上配置して広覆域で動作する第１の送信アンテナ部及び第１の受信アンテナ部を有する第１のアンテナ群と、
   狭帯域なアンテナをそれぞれ１以上配置して狭覆域で動作する少なくとも第２の受信アンテナ部を有する第２のアンテナ群と、
   前記第１のアンテナ群及び前記第２のアンテナ群を表面または内部に配置する誘電体基板と、を備え、
   前記誘電体基板が２以上の誘電体層からなる多層構造を有し、
   前記誘電体層のいずれかの面に形成されて前記第１のアンテナ群に対するグランドとなる第１のグランドと、
   前記誘電体層のいずれかの面に形成されて前記第２のアンテナ群に対するグランドとなる第２のグランドと、をさらに備え、
   前記第１のアンテナ群と前記第１のグランドとの間の前記誘電体層の厚さが、前記第２のアンテナ群と前記第２のグランドとの間の前記誘電体層の厚さと異なっている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
2. 前記第１のアンテナ群と前記第１のグランドとの間の前記誘電体層の厚さが、前記第２のアンテナ群と前記第２のグランドとの間の前記誘電体層の厚さよりも厚くなっている
   ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１のアンテナ群と前記第２のアンテナ群とが前記誘電体層の同一面上に配置され、
   前記第２のグランドが形成されている前記誘電体層の面が、前記第２のアンテナ群が形成されている前記誘電体層の別の面と前記第１のグランドが形成されている前記誘電体層のさらに別の面との間に位置している
   ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
4. 前記第２のアンテナ群の開口面積が前記第１のアンテナ群の開口面積より広く形成されて前記第２のアンテナ群の放射パターンが前記第１のアンテナ群の放射パターンよりビーム幅が狭くなっている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第２のアンテナ群と前記第２のグランドとの間に配置される前記誘電体層は、前記第１のグランドと前記第２のグランドとの間に配置される別の前記誘電体層よりも高い高周波特性を有している
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記第１のアンテナ群は、広帯域なアンテナを２以上配置して形成されたアレーアンテナであり、前記第２のアンテナ群は、狭帯域なアンテナを２以上配置して形成されたアレーアンテナである
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 前記第１のアンテナ群及び前記第２のアンテナ群は、中心周波数が略等しい電磁波を送受信する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記第１の受信アンテナ部と前記第２の受信アンテナ部は、それぞれの受信動作を時分割で切り替えて行う
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 前記第１のアンテナ群は、マイクロストリップアンテナ、プリント化ダイポールアンテナ、プリント化モノポールアンテナのいずれか１つで形成され、
   前記第２のアンテナ群は、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナのいずれか１つで形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
   
   

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