JP2017005429A - 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサ - Google Patents

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Abstract

【課題】
扁平ビームを生成できるアンテナを有するセンサを実現する。
【解決手段】
センサは、アンテナを有するセンサであって、アンテナは、基板上に形成された放射部と、放射部から放射される電磁波を内部で伝搬させ、ビームとして放射する、放射側開口部の互いに直交する第１の方向よりも第２の方向の方が長い導波管とを有し、導波管から放射されるビームの放射方向に垂直な、ビームの断面形状が、互いに直交する第１の方向よりも第２の方向の方が狭い。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車、鉄道、インフラ機器などの移動体の相対速度、距離、方位などを検知するためのドップラーセンサまたはレーダに関し、特に扁平ビーム生成アンテナを有するセンサ、レーダに関する。
自動車、鉄道、インフラ機器などの安全運航のための周辺状況検知センサとして、電波を用いたドップラーセンサまたはレーダが実用化されている。以下説明の簡略化のため、自動車向けのドップラーセンサまたはレーダに絞って記述する。
自動車向けのドップラーセンサまたはレーダとして、安全運転支援や自動運転の実現に向けて、前方長距離、前方中距離、前方近距離、側方、後方中距離などのあらゆる領域をカバーするセンサまたはレーダが用いられる。これは運転シーンに合わせて、前方障害物、先行車、後方車、人などの多様な対象物を検知するためである。
特許文献１の図１または特許文献２の図１に開示されたアンテナ構造がある。特許文献１では、アンテナ素子１０１の並列数を給電線路１００で接続された方向と、接続されていない方向とで異なる数とすることにより、扁平ビームを生成している。特許文献２では、送信側単位アンテナ３１乃至３４および受信側単位アンテナ１１、１２（２１、２２）の並列数を特許文献２の図１に記載された水平方向と垂直方向とで異なる数とすることにより、扁平ビームを生成している。
しかしながら、特許文献１または特許文献２に開示されたアンテナ構造では、アンテナ素子または単位アンテナへ電力を供給する給電線路の長さが長くなり、給電線路の伝送損失によりアンテナ利得が低下するという課題があった。
給電線路による損失を低減するために、特許文献３の図１および図２に開示されたアンテナ構造がある。特許文献３では、誘電体レンズ４と、１つのパッチアンテナ１６と金属製のホーン１２から構成される一次放射器６とからなり、一次放射器６は誘電体レンズ４の焦点位置に配置される。ホーン１６と誘電体レンズ４を用いることにより、１つのパッチアンテナ１６から放射される電磁波を集光することでアンテナ利得向上が可能となる。
特開２０１２−０５９２８号公報 特開２０１２−２２２５０７号公報 特開２０００−２２８６０８号公報
自動車向けのドップラーセンサまたはレーダに共通する課題として、センサまたはレーダを構成するアンテナから送信または受信される電波ビームは、水平方向には広く、垂直方向には狭い扁平な形状が必要とされる点である。この理由は、水平方向については対象物に対する視野角を広くする一方で、垂直方向については地面からの不要輻射による雑音（ロードクラッタノイズ）を低減し、受信信号の検知感度（信号対雑音比）を上げることで、検知距離を延長するためである。
特許文献１または特許文献２の課題である給電線路による損失を低減するための特許文献３に開示された構造では、一次放射器６と誘電体レンズ４とが電磁波の波長より十分長い焦点距離だけ離れて配置されているため、一次放射器６から放射された電磁波は誘電体レンズ４の開口面上にほぼ円形上に分布するため、誘電体レンズ４より放射される電磁波はほぼ等方形のビーム形状となり、センサに好適なアンテナとして、扁平ビームを生成できないという課題がある。
開示するセンサは、アンテナを有するセンサであって、アンテナは、基板上に形成された放射部と、放射部から放射される電磁波を内部で伝搬させ、ビームとして放射する、放射側開口部の互いに直交する第１の方向よりも第２の方向の方が長い導波管とを有し、導波管から放射されるビームの放射方向に垂直な、ビームの断面形状が、互いに直交する第１の方向よりも第２の方向の方が狭い。
開示するセンサはアンテナを有し、そのアンテナは、センサに好適な扁平ビームを生成可能である。
扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナを構成する誘電体基板の形状である。 扁平ビーム生成アンテナを構成する誘電体基板の形状である。 扁平ビーム生成アンテナをホーンの開口部側から見た形状である。 扁平ビーム生成アンテナをホーンの開口部側から見た形状である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナを構成する誘電体基板の形状である。 扁平ビーム生成アンテナを構成する誘電体基板の形状である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナの動作説明図である。 扁平ビーム生成アンテナの構造図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサを具備する運転支援システムのブロック図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度を示した図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度を示した図である。 扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度を示した図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための図面において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。各実施例における扁平ビーム生成アンテナは、センサまたはレーダ（以下、センサを代表させる。）の主要部を構成する。
図１および図２Ａは、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図である。図１および図２Ａにおいて、扁平ビーム生成アンテナは、誘電体基板１００、誘電体基板１００の第１の面に形成された第１の放射部１１０ａ、誘電体基板１００の第１の面に形成された第１の導体部１２０ａ、誘電体基板１００の第１の面と反対側に位置する第２の面に形成された第２の導体部１３０ａ、誘電体基板１００に形成された貫通孔４００ａ、少なくとも内側表面が導体により形成される導波管としての第１のホーン２００ａ、および、第１のホーン２００ａの内側に設けた第１の誘電体レンズ３００ａを有する。
第１の仮想線Ａ１−Ａ１’は、第１のホーン２００ａの放射側開口部面内における仮想線であり、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’は、第１のホーン２００ａの放射側開口部面内における仮想線であり、光軸Ｃ１−Ｃ１’は、第１の誘電体レンズ３００ａの光軸であり、交点１０ａは誘電体レンズ３００ａの光軸Ｃ１−Ｃ１’と第１の誘電体基板１００の第１の面との交点である。
第１の仮想線Ａ１−Ａ１’は第１のホーン２００ａの放射側開口部図形の中心を通り、かつ最短の長さとなる線であり、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の中心を通り、かつ第１の仮想線Ａ１−Ａ１’と直交する線であり、本実施例において、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の長さの方が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の長さより長い。つまり、本実施例において、第１のホーン２００ａの放射側開口部図形は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向の長さが第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向の長さより長い長方形の形状を有する。
図１の上側に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを第１のホーン２００ａの放射側開口部側から見た形状を示している。また、図１の左下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第１の仮想線Ａ１−Ａ１’に沿った断面形状を示している。さらに、図１の右下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’に沿った断面形状を示している。
図２Ａは、誘電体基板１００を第１の面の側から見た形状を示している。誘電体基板１００の第１の面において、第１の導体部１２０ａは第１の放射部１１０ａから所定の距離をおいて第１の放射部１１０ａを囲むように形成され、貫通孔４００ａを介して誘電体基板１００の第２の面に形成された第２の導体部１３０ａに電気的に接続されることにより、第１の導体部１２０ａおよび第２の導体部１３０ａが第１の放射部１１０ａの基準電位面として動作するので、第１の放射部１１０ａはパッチアンテナとして動作し、誘電体基板１００の第１の面の方向に電磁波を放射する。
さらに、第１のホーン２００ａの放射側開口部と反対側に位置する放射部側開口部は、第１の放射部１１０ａを内包するように、誘電体基板１００の第１の面側に配置される。このような第１の放射部１１０ａと第１のホーン２００ａの構造により、第１の放射部１１０ａから放射された電磁波は第１のホーン２００ａにより電磁波面が球面波から平面波に変換され、所望の方向に指向性のあるビームを放射することが可能となる。
さらに、本実施例において、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の長さの方が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’より長いため、第１のホーン２００ａより放射されるビームの形状が、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向より第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向の幅が広くなるような扁平ビームが生成される。
なお、貫通孔４００ａの配置される間隔は、使用する電磁波の誘電体基板１００内での波長の４分の１の長さより短い方が望ましい。
さらに、第１のホーン２００ａを第１の導体部１２０ａに電気的に接続することにより、第１のホーン２００ａの電位を第１の放射部１１０ａの基準電位と等しくすることができるため、第１の放射部１１０ａから放射される電磁波を効率よく第１のホーン２００ａに伝達することが可能となる。
さらに、第１のホーン２００ａの放射側開口部に放射部側開口部の方向に凸の形状を有する第１の誘電体レンズ３００ａを配置することにより、第１のホーン２００ａの放射部側開口部から放射側開口部の長さを短くすることが可能となり、アンテナの小型化が可能となる。
さらに、第１の誘電体レンズ３００ａの断面形状は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向は双曲線形状、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向は直線形状となるシリンドリカル形状を有することにより、第１の誘電体レンズ３００ａより放射されるビームの第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方位および第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方位のサイドローブを各々抑制することが可能となる。
なお、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向において、第１の放射部１１０ａの中心は第１の誘電体レンズ３００ａの光軸Ｃ１−Ｃ１’と誘電体基板１００の第１の面との交点１０ａに配置することが望ましい。
図２Ｂおよび図２Ｃは、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを構成する誘電体基板１００を第１の面の側から見た形状を示している。図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、第１の給電線路１４０ａは給電線路である。
図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、第１の放射部１１０ａは、第１の給電線路１４０ａに接続され、第１の導体部１２０ａは、第１の放射部１１０ａおよび第１の給電線路１４０ａから所定の距離をおいて第１の放射部１１０ａを囲むように形成される。
このような構造により、第１の放射部１１０ａは第１の給電線路１４０ａを介して第１の放射部１１０ａより放射する電磁波のエネルギーを供給される。給電線路１４０ａに第１の放射部１１０ａのみを接続する構造によりアンテナ利得の向上が可能となる。
なお、第１の放射部１１０ａと第１の給電線路１４０ａの接続方向は、使用する電磁波の偏波面に応じて、図２Ｂまたは図２Ｃのいずれかの方向、または図２Ｂおよび図２Ｃの両方の方向でも構わない。
図３Ａおよび図３Ｂは、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを、第１のホーン２００ａの放射側開口部側から見た形状を示している。また、図３Ｃは、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図である。
図３Ａにおいて、第１のホーン２００ａの放射側開口部の形状は、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向の長さの方が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向の長さより長く、四隅が曲線上の形状を有する。
また、図３Ｂにおいて、第１のホーン２００ａの放射側開口部の形状は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の方向の長さの方が第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’の方向の長さより長い楕円形の形状を有する。
本実施例の扁平ビーム生成アンテナにおいて、第１のホーン２００ａの製造上の容易性、生成する扁平ビームの放射パターンに応じて、第１のホーン２００ａの放射側開口部の形状は、図１に示した長方形の形状、または、図３Ａ若しくは図３Ｂに示した曲線部を含む形状のいずれを選択しても構わない。また、生成する扁平ビームの放射パターンに応じて、放射側開口部または放射部側開口部にリッジを持つホーン形状であっても構わない。
図３Ｃにおいて、第２のホーン２００ｂは、第１のホーン２００ａと異なり、第２のホーン２００ｂの内側に第２の誘電体レンズ３００ｂを設けている。図３Ｃに記載の扁平ビーム生成アンテナは、記第２のホーン２００ｂの側面形状が曲線形状を有する点以外は、第１のホーン２００ａと同様である。
本実施例の扁平ビーム生成アンテナにおいて、第１のホーン２００ａの側面形状は、第２のホーン２００ｂの形状であっても構わない。
また、第１のホーン２００ａの側面形状は図１に示した直線形状、図３Ｃに示した曲線状以外に、凹凸のある形状など、生成する扁平ビームの放射パターンに応じて形状を選択してもよい。
図４は、実施例１乃至３に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。図４において、センサは、第１乃至第３の端子５０１ａ〜５０３ａを具備する分配回路５００、第１の送信回路５１０ａ、および、第１の受信回路５２０ａを有する。
なお、図４において、第１の放射部１１０ａ、第１の導体部１２０ａ、第１のホーン２００ａ、および第１の誘電体レンズ３００ａ有する扁平ビーム生成アンテナは、実施例１乃至３に記載のアンテナ構成を模式的に示したものである。
図４において、第１の放射部１１０ａは第１の端子５０１ａに接続され、第１の送信回路５１０ａは第２の端子５０２ａに接続され、第１の受信回路５２０ａは第３の端子５０３ａに接続される。分配回路５００は、第２の端子から入力された信号を第１の端子に出力すると共に、第１の端子から入力された信号を第３の端子に出力するように動作する。
図４に示した本実施例のセンサの動作は次の通りである。第１の送信回路５１０ａから出力された信号は分配回路５００を介して第１の放射部１１０ａに入力され、電磁波として第１の誘電体レンズ３００ａより放射される。一方、第１の誘電体レンズ３００ａより放射された電磁波が障害物等に照射され、障害物等により反射された電磁波は、第１の誘電体レンズ３００ａを介して第１の放射部１１０ａにおいて電気的信号に変換され、さらに分配回路５００を介して第１の受信回路５２０ａに入力される。
このように動作する扁平ビーム生成アンテナを有するセンサは、障害物等までの距離、障害物等の相対速度を計測するセンサとして適用される。
図５および図６Ａは、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図である。
図５および図６Ａにおいて、扁平ビーム生成アンテナは、誘電体基板１００と、誘電体基板１００の第１の面に形成された第２および第３の放射部１１０ｂ、１１０ｃと、誘電体基板１００の第１の面に形成された第３の導体部１２０ｂ、誘電体基板１００の第１の面と反対側に位置する第２の面に形成された第４の導体部１３０ｂ、および誘電体基板１００に形成された貫通孔４００ｂと、誘電体基板１００の第１の面の側に配置され少なくとも内側表面が導体により形成される第３のホーン２００ｃと、第３のホーン２００ｃの内側に設けた第３の誘電体レンズ３００ｃとを有する。
第３の仮想線Ａ２−Ａ２’は第３のホーン２００ｃの放射側開口部面内における仮想線であり、第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’は第３のホーン２００ｃの放射側開口部面内における仮想線であり、光軸Ｃ２−Ｃ２’は第３の誘電体レンズ３００ｃの光軸であり、交点１０ｂは第３の誘電体レンズ３００ｂの光軸Ｃ２−Ｃ２’と誘電体基板１００の第１の面との交点である。
第３の仮想線Ａ２−Ａ２’は第３のホーン２００ｃの放射側開口部図形の中心を通りかつ最短の長さとなる線であり、第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’は第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の中心を通り、かつ第３の仮想線Ａ２−Ａ２’と直交する線であり、本実施例において、第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の長さの方が第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の長さより長い。つまり、本実施例において、第３のホーン２００ｃの放射側開口部図形は第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の方向の長さが第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の方向の長さより長い長方形の形状を有する。
図５の上側に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを第３のホーン２００ｃの放射側開口部側から見た形状を示している。また、図５の左下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第３の仮想線Ａ２−Ａ２’に沿った断面形状を示している。さらに、図５の右下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’に沿った断面形状を示している。
図６Ａは、誘電体基板１００を第１の面の側から見た形状を示している。誘電体基板１００の第１の面において、第３の導体部１２０ｂは第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃから所定の距離をおいて第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃを囲むように形成され、貫通孔４００ｂを介して誘電体基板１００の第２の面に形成された第４の導体部１３０ｂに電気的に接続されることにより、第３の導体部１２０ｂおよび第４の導体部１３０ｂが第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃの基準電位面として動作するので、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃは各々パッチアンテナとして動作し、誘電体基板１００の第１の面の方向に電磁波を放射する。
さらに、第３のホーン２００ｃの放射側開口部と反対側に位置する放射部側開口部は、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃを内包するように、誘電体基板１００の第１の面側に配置される。このような第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃと第３のホーン２００ｃの構造により、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃから放射された電磁波は第３のホーン２００ｃにより電磁波面が球面波から平面波に変換され、所望の方向に指向性のあるビームを放射することが可能となる。
さらに、本実施例において、第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の長さの方が第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’より長いため、第３のホーン２００ｃより放射されるビームの形状が、第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の方向より第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の方向の幅が広くなるような扁平ビームが生成される。
なお、貫通孔４００ｂの配置される間隔は、使用する電磁波の誘電体基板１００内での波長の４分の１の長さより短い方が望ましい。
さらに、第３のホーン２００ｃを第３の導体部１２０ｂに電気的に接続することにより、第３のホーン２００ｃの電位を第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃの基準電位と等しくすることができるため、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃから放射される電磁波を効率よく第３のホーン２００ｃに伝達することが可能となる。
さらに、第３のホーン２００ｃの放射側開口部に放射部側開口部の方向に凸の形状を有する第３の誘電体レンズ３００ｃを配置することにより、第３のホーン２００ｃの放射部側開口部から放射側開口部の長さを短くすることが可能となり、アンテナの小型化が可能となる。
さらに、第３の誘電体レンズ３００ｃの断面形状は第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の方向は双曲線形状、第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の方向は直線形状となるシリンドリカル形状を有することにより、第３の誘電体レンズ３００ｃより放射されるビームの第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の方位および第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の方位のサイドローブを各々抑制することが可能となる。
なお、第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の方向において、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃの中心は第３の誘電体レンズ３００ｃの光軸Ｃ２−Ｃ２’と誘電体基板１００の第１の面との交点１０ｂに対して対称な位置に配置することが望ましい。また、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃの中心は第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の方向に配置することが望ましい。
なお、第３のホーン２００ｃの放射側開口部形状は実施例３に記載のいずれの形状であっても構わない。また、第３のホーン２００ｃの側面形状も実施例３に記載のいずれの形状であっても構わない。
図６Ｂおよび図６Ｃは本実施例の扁平ビーム生成アンテナを構成する誘電体基板１００を第１の面の側から見た形状を示している。図６Ｂおよび図６Ｃにおいて、第２および第３の給電線路１４０ｂおよび１４０ｃは各々給電線路である。
図６Ｂおよび図６Ｃにおいて、第２の放射部１１０ｂは、第２の給電線路１４０ｂに接続され、第３の放射部１１０ｃは第３の給電線路１４０ｃに接続され、第３の導体部１２０ｂは、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃ並びに第２および第３の給電線路１４０ｂおよび１４０ｃから所定の距離をおいて第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃを囲むように形成される。
このような構造により、第２の放射部１１０ｂは第２の給電線路１４０ｂを介して第２の放射部１１０ｂより放射する電磁波のエネルギーを供給され、第３の放射部１１０ｃは第３の給電線路１４０ｃを介して第３の放射部１１０ｃより放射する電磁波のエネルギーを供給される。
なお、第２の放射部１１０ｂと第２の給電線路１４０ｂの接続方向、および第３の放射部１１０ｃと第３の給電線路１４０ｃの接続方向は、使用する電磁波の偏波面に応じて、図６Ｂまたは図６Ｃのいずれかの方向、または図６Ｂおよび図６Ｃの両方の方向でも構わない。
図７は、実施例５乃至６に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。図７において、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃ、第３の導体部１２０ｂ、第３のホーン２００ｃ、および第３の誘電体レンズ３００ｃを有する扁平ビーム生成アンテナは、実施例５乃至６に記載のアンテナ構成を模式的に示したものである。
図７において、第２の放射部１１０ｂは第１の送信回路５１０ａに接続され、第３の放射部１１０ｃは第１の受信回路５２０ａに接続される。
図７に示した本実施例のセンサの動作は次の通りである。第１の送信回路５１０ａから出力された信号は第２の放射部１１０ｂに入力され、電磁波として第３の誘電体レンズ３００ｃより放射される。一方、第３の誘電体レンズ３００ｃより放射された電磁波が障害物等に照射され、障害物等により反射された電磁波は、第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第３の放射部１１０ｃにおいて電気的信号に変換され、第１の受信回路５２０ａに入力される。
このように動作する扁平ビーム生成アンテナを有するセンサは、障害物等までの距離、障害物等の相対速度を計測するセンサとして適用され、実施例４に記載のセンサに比べて送受信間のアイソレーションを大きくすることが可能である。
図８は、実施例５乃至６に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。図８において、センサは第２の受信回路５２０ｂを有し、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃ、第３の導体部１２０ｂ、第３のホーン２００ｃ、および第３の誘電体レンズ３００ｃを有する扁平ビーム生成アンテナは、実施例５乃至６に記載のアンテナ構成を模式的に示したものである。
図８において、第２の放射部１１０ｂは第１の端子５０１ａに接続され、第１の送信回路５１０ａは第２の端子５０２ａに接続され、第１の受信回路５２０ａは第３の端子５０３ａに接続され、第３の放射部１１０ｃは第２の受信回路５２０ｂに接続される。分配回路５００は、実施例４と同様に、第２の端子５０２ａから入力された信号を第１の端子５０１ａに出力すると共に、第１の端子５０１ａから入力された信号を第３の端子５０３ａに出力するよう動作する。
図８に示した本実施例のセンサの動作は次の通りである。第１の送信回路５１０ａから出力された信号は分配回路５００を介して第２の放射部１１０ｂに入力され、電磁波として第３の誘電体レンズ３００ｃより放射される。一方、第３の誘電体レンズ３００ｃより放射された電磁波が、障害物等に照射され、障害物等により反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第２の放射部１１０ｂにおいて電気的信号に変換され、さらに分配回路５００を介して第１の受信回路５２０ａに入力されると共に、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第３の放射部１１０ｃにおいて電気的信号に変換され、第２の受信回路５２０ｂに入力される。つまり、本実施例のセンサは、送信１チャネル及び受信２チャネルを具備する。
このように動作する扁平ビーム生成アンテナを有するセンサは、障害物等までの距離、障害物等の相対速度に加えて、障害物の第４の仮想線Ｂ２−Ｂ２’の方位を計測するレーダに適用可能である。
図９および図１０は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図である。図９および図１０において、第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’は第１または第３のホーン２００ａまたは２００ｃの放射側開口部面内における仮想線である。第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’は第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の中点および第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の中点を通りかつ第１の仮想線Ａ１−Ａ１’および第３の仮想線Ａ２−Ａ２’と直交する線である。
つまり、本実施例の扁平ビーム生成アンテナは、実施例１乃至３に記載の扁平ビーム生成アンテナと、実施例５乃至６に記載の扁平ビーム生成アンテナとが、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’および第３の仮想線Ｂ２−Ｂ２’が共に第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’と重なるように配置された構造を有する。
このようなアンテナ構造により、第１の誘電体レンズ３００ａの光軸Ｃ１−Ｃ１’（図９には記載せず）と第３の誘電体レンズ３００ｃの光軸Ｃ２−Ｃ２’（図９には記載せず）は互いに並行となるため、各々のアンテナから放射されるビーム中心方向は一致する。また、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’と第３の仮想線Ａ２−Ａ２’とが互いに並行となるため、各々のアンテナから放射されるビームの扁平方向は等しくなる。
したがって、本実施例の扁平ビーム生成アンテナは、実施例１乃至３または実施例５乃至６に記載の扁平ビーム生成アンテナに比べて、アンテナ利得を向上することが可能となる。
なお、第１の放射部１１０ａへの給電線路、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃへの給電線路の接続構造は、各々実施例２および６に記載のいずれの構造を適用しても構わない。
また、本実施例において、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’および第３の仮想線Ｂ２−Ｂ２’が共に第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’と重なるように２つ扁平ビーム生成アンテナを配置したが、この構造に限らず、第２の仮想線Ｂ１−Ｂ１’および第３の仮想線Ｂ２−Ｂ２’が互いに並行となるような任意の配置にしても効果は同様である。
さらに、配列する扁平ビーム生成アンテナは実施１乃至３または実施例５乃至６に記載の扁平ビーム生成アンテナの種類、個数は用途に応じて任意の組合せ、個数を適用することが可能である。
図１１は、実施例９に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。図１１において、第１の放射部１１０ａ、第１の導体部１２０ａ、第１のホーン２００ａ、および第１の誘電体レンズ３００ａによる扁平ビーム生成アンテナは、実施例１乃至３に記載のアンテナ構成を模式的に示したものであり、第２および第３の放射部１１０ｂおよび１１０ｃ、第３の導体部１２０ｂ、第３のホーン２００ｃ、および第３の誘電体レンズ３００ｃによる扁平ビーム生成アンテナは、実施例５乃至６に記載のアンテナ構成を模式的に示したものである。
図１１において、第１の放射部１１０ａは第１の送信回路５１０ａに接続され、第２の放射部１１０ｂは第１の受信回路５２０ａに接続され、第３の放射部１１０ｃは第２の受信回路５２０ｂに接続される。
図１１に示した本実施例のセンサの動作は次の通りである。第１の送信回路５１０ａから出力された信号は第１の放射部１１０ａに入力され、電磁波として第１の誘電体レンズ３００ａより放射される。一方、第１の誘電体レンズ３００ａより放射された電磁波が、障害物等に照射され、障害物等により反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第２の放射部１１０ｂにおいて電気的信号に変換され、第１の受信回路５２０ａに入力されると共に、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第３の放射部１１０ｃにおいて電気的信号に変換され、第２の受信回路５２０ｂに入力される。つまり、本実施例のセンサは、送信１チャネルおよび受信２チャネルを具備する。
このように動作する扁平ビーム生成アンテナを有するセンサは、障害物等までの距離、障害物等の相対速度に加えて、障害物の第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’の方位を計測するレーダに適用可能であり、実施例８に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサに比べて、送受信間のアイソレーションを大きくすることが可能である。
図１２は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図であり、図１３は図１２に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサのブロック図である。
図１２は、誘電体基板１００の第１の面の側から見た形状を示している。図１２には、第４および第５の放射部１１０ｄおよび１１０ｅがある。図１２において、第２乃至５の放射部１１０ｂ〜１１０ｅの中心は第３の誘電体レンズ３００ｃの光軸Ｃ２−Ｃ２’と誘電体基板１００の第１の面との交点１０ｂに対して点対称な位置に配置される。その他、ホーン、誘電体レンズの構造は実施例１乃至３、実施例５乃至６および実施例９と同様である。
図１３には、第３および第４の受信回路５２０ｃおよび５２０ｄがある。図１３において、第１の放射部１１０ａ、第１の導体部１２０ａ、第１のホーン２００ａ、および第１の誘電体レンズ３００ａによる扁平ビーム生成アンテナは、実施例１乃至３に記載のアンテナ構成を模式的に示したものである。また、第２乃至５の放射部１１０ｂ〜e、第３の導体部１２０ｂ、第３のホーン２００ｃ、および第３の誘電体レンズ３００ｃによる扁平ビーム生成アンテナは、図１２に記載のアンテナ構成を模式的に示したものである。
図１３において、第１の放射部１１０ａは第１の送信回路５１０ａに接続され、第２の放射部１１０ｂは第１の受信回路５２０ａに接続され、第３の放射部１１０ｃは第２の受信回路５２０ｂに接続され、第４の放射部源１１０ｄは第３の受信回路５２０ｃに接続され、第５の放射部１１０ｅは第４の受信回路５２０ｄに接続される。
図１３に示した本実施例のセンサの動作は次の通りである。第１の送信回路５１０ａから出力された信号は第１の放射部１１０ａに入力され、電磁波として第１の誘電体レンズ３００ａより放射される。一方、第１の誘電体レンズ３００ａより放射された電磁波が、障害物等に照射され、障害物等により反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第２の放射部１１０ｂにおいて電気的信号に変換され、第１の受信回路５２０ａに入力されると共に、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第３の放射部１１０ｃにおいて電気的信号に変換され、第２の受信回路５２０ｂに入力され、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第４の放射部１１０ｄにおいて電気的信号に変換され、第３の受信回路５２０ｃに入力され、反射された電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第５の放射部１１０ｅにおいて電気的信号に変換され、第４の受信回路５２０ｄに入力される。つまり、本実施例のセンサは、送信１チャネルおよび受信４チャネルを具備する。
このように動作する本実施例の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサは、障害物等までの距離、障害物等の相対速度、障害物の第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’の方位に加えて、障害物の第１の仮想線Ａ１−Ａ１’または第３の仮想線Ａ２−Ａ２’の方位を計測するレーダに適用可能である。
図１４および図１５は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図であり、図１６は、図１４および図１５に記載の扁平ビーム生成アンテナの動作を示す概念図である。
図１４および図１５において、扁平ビーム生成アンテナは、誘電体基板１００と、誘電体基板１００の第１の面に形成された第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈと、誘電体基板１００の第１の面に形成された第５の導体部１２０ｃ、誘電体基板１００の第１の面と反対側に位置する第２の面に形成された第６の導体部１２０ｃ、および誘電体基板１００に形成された貫通孔４００ｃと、誘電体基板１００の第１の面の側に配置され少なくとも内側表面が導体により形成される第４のホーン２００ｄと、第４のホーン２００ｄの内側に設けた第４の誘電体レンズ３００ｄとを有する。
第６の仮想線Ａ３−Ａ３’は、第４のホーン２００ｄの放射側開口部面内における仮想線であり、第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’は、第４のホーン２００ｄの放射側開口部面内における仮想線であり、光軸Ｃ３−Ｃ３’は第４の誘電体レンズ３００ｄの光軸であり、交点１０ｃは第４の誘電体レンズ３００ｄの光軸Ｃ３−Ｃ３’と誘電体基板１００の第１の面との交点である。
第６の仮想線Ａ３−Ａ３’は第４のホーン２００ｄの放射側開口部図形の中心を通りかつ最短の長さとなる線であり、第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’は第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の中心を通りかつ第６の仮想線Ａ３−Ａ３’と直交する線であり、本実施例において、第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の長さの方が第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’の長さより長い。つまり、本実施例において、第４のホーン２００ｄの放射側開口部図形は第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の方向の長さが第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’の長さより長い長方形の形状を有する。
図１４の上側に記載し図は、本実施例扁平ビーム生成アンテナを第４のホーン２００ｄの放射側開口部側から見た形状を示している。また、図１４の左下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第６の仮想線Ａ３−Ａ３’に沿った断面形状を示している。さらに、図１４の右下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’に沿った断面形状を示している。
図１５は、誘電体基板１００を第１の面の側から見た形状を示している。誘電体基板１００の第１の面において、第５の導体部１２０ｃは第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈから所定の距離をおいて第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈを囲むように形成され、貫通孔４００ｃを介して誘電体基板１００の第２の面に形成された第６の導体部１３０ｃに電気的に接続されることにより、第５の導体部１２０ｃおよび第６の導体部１３０ｃが第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈの基準電位面として動作するので、第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈは各々パッチアンテナとして動作し、誘電体基板１００の第１の面の方向に電磁波を放射する。
さらに、第４のホーン２００ｄの放射側開口部と反対側に位置する放射部側開口部は、第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈを内包するように、誘電体基板１００の第１の面側に配置される。このような第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈと第４のホーン２００ｄの構造により、第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈから放射された電磁波は第４のホーン２００ｄにより電磁波面が球面波から平面波に変換され、所望の方向に指向性のあるビームを放射することが可能となる。
さらに、本実施例において、第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の長さの方が第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’より長いため、第４のホーン２００ｄより放射されるビームの形状が、第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の方向より第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’の方向の幅が広くなるような扁平ビームが生成される。
なお、貫通孔４００ｃの配置される間隔は、使用する電磁波の誘電体基板１００内での波長の４分の１の長さより短い方が望ましい。
さらに、第４のホーン２００ｄを第５の導体部１２０ｃに電気的に接続することにより、第４のホーン２００ｄの電位を第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈの基準電位と等しくすることができるため、第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈから放射される電磁波を効率よく第４のホーン２００ｄに伝達することが可能となる。
さらに、第４のホーン２００ｄの放射側開口部に放射部側開口部の方向に凸の形状を有する第４の誘電体レンズ３００ｄを配置することにより、第４のホーン２００ｄの放射部側開口部から放射側開口部の長さを短くすることが可能となり、アンテナの小型化が可能となる。
さらに、第４の誘電体レンズ３００ｄの断面形状は第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の方向は双曲線形状、第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’の方向は直線形状となるシリンドリカル形状を有することにより、第４の誘電体レンズ３００ｄより放射されるビームの第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の方位および第７の仮想線Ｂ４−Ｂ４’の方位のサイドローブを各々抑制することが可能となる。
さらに、第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の方向において、第６の放射部１１０ｇの中心は第４の誘電体レンズ３００ｄの光軸Ｃ３−Ｃ３’と誘電体基板１００の第１の面との交点１０ｃに位置し、第５の放射部１１０ｆおよび第７の放射部１１０ｈの中心は交点１０ｃに対して対称な位置に配置する。
図１４および１５に示した本実施例の扁平ビーム生成アンテナの動作を図１６を用いて説明すると次の通りである。図１６において、第１乃至３の放射方向２０ａ〜２０ｃを表す。
第５乃至７の放射部１１０ｆ〜１１０ｈの各々に等しい電力を供給した場合または第６の放射部１１０ｇのみに電力を供給した場合、第４の誘電体レンズ３００ｄから放射されるビームの中心は第４の誘電体レンズ３００ｄの光軸Ｃ３−Ｃ３’と並行な放射方向２０ａとなる。一方、第５の放射部１１０ｆおよび第６の放射部１１０ｇに等しい電力を供給し、第７の放射部１１０ｈに電力を供給しない場合、第４の誘電体レンズ３００ｄから放射されるビームの中心は第６の仮想線Ａ３−Ａ３’のＡ３’方向にずれた放射方向２０ｂとなる。さらに、第６の放射部１１０ｇおよび第７の放射部１１０ｈに等しい電力を供給し、第５の放射部１１０ｆに電力を供給しない場合、第４の誘電体レンズ３００ｄから放射されるビームの中心は第６の仮想線Ａ３−Ａ３’のＡ３方向にずれた放射方向２０ｃとなる。
したがって、本実施例の扁平ビーム生成アンテナは、放射ビーム幅が狭い第６の仮想線Ａ３−Ａ３’の方向にビームフォーミングが可能となる。
なお、第４のホーン２００ｄの放射側開口部形状は実施例３に記載のいずれの形状であっても構わない。また、第４のホーン２００ｄの側面形状も実施例３に記載のいずれの形状であっても構わない。
図１７は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの構造図である。図１７において、扁平ビーム生成アンテナは、少なくとも内側表面が導体により形成される第５のホーン２００ｅ、および第５の誘電体レンズ３００ｅを含む。図１７において、第８の仮想線Ａ４−Ａ４’は第５のホーン２００ｅの放射側開口部面内における仮想線であり、第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’は第５のホーン２００ｅの放射側開口部面内における仮想線であり、Ｃ４−Ｃ４’は第５のホーンの第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向の断面における対象軸であり、仮想法線Ｄ１−Ｄ１’は電体基板１００の第１の面に鉛直な方向を示した仮想法線であり、チルト角３０ａは対象軸Ｃ４−Ｃ４’と仮想法線Ｄ１−Ｄ１’のなすチルト角である。
第８の仮想線Ａ４−Ａ４’は第５のホーン２００ｅの放射側開口部図形の中心を通りかつ最短の長さとなる線であり、第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’は第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の中心を通りかつ第８の仮想線Ａ４−Ａ４’と直交する線であり、本実施例において、第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の長さの方が第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’の長さより長い。つまり、本実施例において、第５のホーン２００ｅの放射側開口部図形は第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向の長さが第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’の長さより長い長方形の形状を有する。
図１７の上側に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを第５のホーン２００ｅの放射側開口部側から見た形状を示している。また、図１７の左下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第８の仮想線Ａ４−Ａ４’に沿った断面形状を示している。さらに、図１７の右下に記載した図は、本実施例の扁平ビーム生成アンテナの第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’に沿った断面形状を示している。
図１７において、第５のホーン２００ｅの放射側開口部と反対側に位置する放射部側開口部は第１の放射部１１０ａを内包するように、かつ第５のホーン２００ｅの第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向の対象軸Ｃ４−Ｃ４’と仮想法線Ｄ１−Ｄ１’とがチルト角３０ａが０度以上の任意の角度となるように、誘電体基板１００の第１の面側に配置される。このような第１の放射部１１０ａと第５のホーン２００ｅの構造により、第１の放射部１１０ａから放射された電磁波は第５のホーン２００ｅにより電磁波面が球面波から平面波に変換され、誘電体基板１００の仮想法線Ｄ１−Ｄ１’の方向からチルト角３０ａだけ傾いた所望の方向に指向性のあるビームを放射することが可能となる。さらに、本実施例において、第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の長さの方が第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’より長いため、第５のホーン２００ｅより放射されるビームの形状が、第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向より第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’の方向の幅が広くなるような扁平ビームが生成される。
さらに、第５のホーン２００ｅを第１の導体部１２０ａに電気的に接続することにより、第５のホーン２００ｅの電位を第１の放射部１１０ａの基準電位と等しくすることができるため、第１の放射部１１０ａから放射される電磁波を効率よく第５のホーン２００ｅに伝達することが可能となる。
さらに、第５のホーン２００ｅの放射側開口部に第５の誘電体レンズ３００ｅを、第５の誘電体レンズの光軸と第５のホーンの対象軸Ｃ４−Ｃ４’とが重なるように配置することにより、第５のホーン２００ｅの放射部側開口部から放射側開口部の長さを短くすることが可能となり、アンテナの小型化が可能となる。
さらに、第５の誘電体レンズ３００ｅの断面形状は第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向は双曲線形状、第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’の方向は直線形状となるシリンドリカル形状を有することにより、第５の誘電体レンズ３００ｅより放射されるビームの第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方位および第９の仮想線Ｂ５−Ｂ５’の方位のサイドローブを各々抑制することが可能となる。
なお、第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向において、第１の放射部１１０ａの中心は対象軸Ｃ４−Ｃ４’と記誘電体基板１００の第１の面との交点（符号なし）に配置することが望ましい。
なお、第５のホーン２００ｅの放射側開口部形状は実施例３に記載のいずれの形状であっても構わない。また、第５のホーン２００ｅの側面形状も実施例３に記載のいずれの形状であっても構わない。
本実施例の扁平ビーム生成アンテナは、放射ビーム幅が狭い第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の方向に誘電体基板１００の設置角度を変えることなく、誘電体基板１００の仮想法線Ｄ１−Ｄ１’の方向からチルト角３０ａだけ傾いた所望の方向に傾けることが可能である。
図１８は、実施例１０に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサを具備する運転支援システムのブロック図である。図１８において、運転支援システムは、パワートレイン制御、車体制御等の移動体の動作を制御する車両制御回路６００ａを有する。
本実施の形態の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサを具備する運転支援システムにおいて、車両制御回路６００ａは、第１の送信回路５１０ａならびに第１の受信回路５２０ａおよび第２の受信回路５２０ｂに接続される。この接続方法はケーブルを用いた有線方式であっても、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの無線方式であっても構わない。
図１８に示した本実施例の運転支援システムの動作は次の通りである。車両制御回路６００ａから出力され、第１の送信回路５１０ａに入力された第１の送信信号は第１の送信回路５１０ａから第２の送信信号として出力され、さらに第１の放射部１１０ａに入力され、送信電磁波として第１の誘電体レンズ３００ａより放射される。一方、第１の誘電体レンズ３００ａより放射された送信電磁波が、障害物等に照射され、障害物等により反射された受信電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第２の放射部１１０ｂにおいて第１の受信信号に変換され、第１の受信回路５２０ａに入力されると共に、受信電磁波は第３の誘電体レンズ３００ｃを介して第３の放射部１１０ｃにおいて第２の受信信号に変換され、第２の受信回路５２０ｂに入力される。さらに、第１の受信信号は受信回路５２０ａより第３の受信信号として出力されて車両制御回路６００ａに入力され、第２の受信信号は受信回路５２０ｂより第４の受信信号として出力されて車両制御回路６００ａに入力される。
つまり、本実施例のセンサは、送信１チャネルおよび受信２チャネルを具備し、運転支援システムは、障害物等との距離、障害物等の相対速度、障害物の第５の仮想線Ｂ３−Ｂ３’の方位を計測可能なレーダとしてのセンサを具備する。
さらに、車両制御回路６００ａは第１の送信信号と第３および４の受信信号との関係に基づいて、障害物等の位置や距離を認識し、パワートレイン、車体制御部に制御信号を出力することにより、周辺状況に応じた移動体全体の動作制御が可能となる。
図１９Ａは、実施例１０に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度を示した図である。図１９Ａにおいて、４０ａは鉛直方向であり、４０ｂは水平方向であり、第１０の仮想線Ｂ６−Ｂ６‘は、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’の中心および第４の仮想線Ａ２−Ａ２’の中心を通る第１０の仮想線である。図１９Ａにおいて、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’および第４の仮想線Ａ２−Ａ２’は鉛直方向４０ａと並行である。
図１９Ａに示した本実施例の扁平ビーム生成アンテナから放射されるビームのビーム放射方向に垂直な断面形状は、第１の仮想線Ａ１−Ａ１’および第４の仮想線Ａ２−Ａ２’の方向の幅の方が第１０の仮想線Ｂ６−Ｂ６’の方向の幅より狭い。したがって、本実施例の扁平ビーム生成アンテナから放射されるビームのビーム放射方向に垂直な断面形状は、鉛直方向４０ａの方向の方が狭く、水平方向４０ｂの方が広くすることが可能となる。このようなアンテナ構造により、ロードクラッタノイズを低減しつつ、水平方位角の広いレーダを実現することが可能となる。
なお、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付位置は、移動体前方、側方、後方いずれであっても構わない。
図１９Ｂは、実施例１０に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度を示した図である。図１９において、偏波角５０ａは第１の仮想線Ａ１−Ａ１’および第４の仮想線Ａ２−Ａ２’と第１０の仮想線Ｂ６−Ｂ６’とがなす偏波角である。
図１９Ｂにおいて、第１０の仮想線Ｂ６−Ｂ６’は水平方向４０ｂと並行であり、偏波角５０ａは４５度が望ましい。図１９Ｂに示した本実施例の扁平ビーム生成アンテナから放射されるビームは、鉛直方向４０ａに対して４５度の偏波角を有するため、ロードクラッタノイズの影響を低減することが可能となる。
なお、本実施例の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付位置は、移動体前方、側方、後方いずれであっても構わない。
図１９Ｃは、実施例１３に記載の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度を示した図である。図１９Ｃにおいて、移動体の進行方向４０ｃと、地面７００を表している。図１９Ｃにおいて、第８の仮想線Ａ４−Ａ４’の断面方向は移動体の進行方向４０ｃと並行である。
図１９Ｃに示した本実施例の扁平ビーム生成アンテナを有するセンサは、移動体の相対速度を検知する速度センサとして適用可能である。
なお、図１９Ｃにおいて、扁平ビーム生成アンテナは地面にビーム放射方向が向くよう配置したが、相対速度検知の対象となる物体の位置に応じて、移動体の任意の位置に配置して構わない。また、相対速度検知の対象となる物体は、地面に限らず、壁や線路など任意の固定物であって構わない。
以上、本実施形態の扁平ビーム生成アンテナおよび扁平ビーム生成アンテナを有するセンサならびにセンサを具備する運転支援システムの構造および動作の好ましい形を実施例１乃至１７にて説明した。
ただし、扁平ビーム生成アンテナを構成する放射部の個数および形状は実施例１乃至１７に記載とは異なる形状であっても、本実施形態の扁平ビーム生成アンテナにより得られる効果は同様である。
また、実施例１乃至１６において、第１乃至５の誘電体レンズ３００ａ〜３００ｅは第１乃至８の放射部１１０ａ〜１１０ｈの方向に凸形状を有するが、第１乃至８の放射部１１０ａ〜１１０ｈと反対方向に凸形状であっても構わない。また、第１乃至５のホーン２００ａ〜２００ｅの放射側開口面の形状に応じて、第１乃至５の誘電体レンズ３００ａ〜３００ｅの形状はシリンドリカル形状以外に凸面が回転双極線形状であっても構わない。
さらに、扁平ビーム生成アンテナおよび扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの種類、組合せ個数は実施例１乃至１６以外の任意の組合せであって構わない。
さらに、扁平ビーム生成アンテナを有するセンサの移動体への取付角度、扁平ビーム生成アンテナから放射されるビームの方向は実施例１５または１７の形態以外の任意の形であって構わない。
さらに、誘電体基板１００を構成する材料は、樹脂系材料、セラミック系材料、半導体材料のいずれの材料であっても構わない。
１０：誘電体レンズの光軸と誘電体基板の第１の面との交点、２０：放射方向、１００：誘電体基板、１１０：放射部、１２０：導体部、１３０：導体部、１４０：給電線、２００：ホーン、３００：誘電体レンズ、４００：貫通孔、５００：分配回路、５０１：第１の端子、５０２：第２の端子、５０３：第３の端子、５１０：送信回路、５２０：受信回路、６００：車両制御回路。

Claims (10)

  1. アンテナを有するセンサであって、
    前記アンテナは、
    基板上に形成された放射部と、
    前記放射部から放射される電磁波を内部で伝搬させ、ビームとして放射する、放射側開口部の互いに直交する第１の方向よりも第２の方向の方が長い導波管とを有し、
    前記導波管から放射される前記ビームの放射方向に垂直な、前記ビームの断面形状が、互いに直交する前記第１の方向よりも前記第２の方向の方が狭い
    ことを特徴とするセンサ。
  2. 請求項１に記載のセンサにおいて、
    前記導波管の前記ビームを放射する側の開口形状は、少なくとも４つ以上の直線状の辺を含む
    ことを特徴とするセンサ。
  3. 請求項１に記載のセンサにおいて、
    前記導波管の前記ビームを放射する側の開口部に底面を持つ凹および凸のいずれかの形状の誘電体レンズを備えた
    ことを特徴とするセンサ。
  4. 請求項１に記載のセンサにおいて、
    前記基板上の前記放射部と同一面かつ、前記放射部の周囲に形成され、前記放射部の基準電位を有する基準電位部と前記導波管とが電気的に接続された
    ことを特徴とするセンサ。
  5. 請求項３に記載のセンサにおいて、
    前記誘電体レンズの、前記第１の方向の断面形状が直線形状であり、前記第２の方向の断面形状が双曲線の形状を有するシリンドリカルレンズである
    ことを特徴とするセンサ。
  6. 請求項１に記載のセンサにおいて、
    複数の前記アンテナが前記第２の方向が互いに並行となるように配列される
    ことを特徴とするセンサ。
  7. 請求項６に記載のセンサにおいて、
    さらに、
    送信回路と、
    受信回路とを備え、
    前記送信回路の数と前記受信回路の数は、前記アンテナを構成する前記放射部の数と等しく、
    前記送信回路は前記放射部に各々１つずつ接続され、
    前記受信回路は残る前記放射部に各々１つずつ接続される
    ことを特徴とするセンサ。
  8. 請求項１に記載のセンサにおいて、
    さらに、 第１乃至第３の端子を備えた 分配回路と、
    送信回路と、
    受信回路とを備え、
    前記分配回路の前記第１の端子に前記放射部が接続され、
    前記分配回路の前記第２の端子に前記送信回路が接続され、
    前記分配回路の前記第３の端子に前記受信回路が接続される
    ことを特徴とするセンサ。
  9. 請求項１に記載のセンサにおいて、
    さらに、
    送信回路と、
    受信回路とを備え、
    前記送信回路の数と前記受信回路の数は、前記アンテナを構成する前記放射部の数と等しく、
    前記送信回路は前記放射部に各々１つずつ接続され、
    前記受信回路は残る前記放射部に各々１つずつ接続される
    ことを特徴とするセンサ。
  10. 基板上に形成された放射部と、前記放射部から放射される電磁波を内部で伝搬させ、ビームとして放射する導波管とを有し、前記導波管から放射される前記ビームの放射方向に垂直な、前記ビームの断面形状が、互いに直交する第１の方向よりも第２の方向の方が狭い、複数のアンテナが前記第２の方向が互いに並行となるように配列され、
    前記放射部に各々１つずつ接続される送信回路、
    前記送信回路に接続された以外の前記放射部に各々１つずつ接続される受信回路、および
    前記送信回路および前記受信回路と接続する前記駆動制御部
    を有することを特徴とする運転支援システム。
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