JP2019211346A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ装置において、アンテナの角度ずれの影響を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】レーダ装置は、電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子が、平面内の所定方向に並ぶとともに伝送線路で接続された単位アンテナを複数有する。複数の前記単位アンテナの中には、アンテナ位相中心を通る前記所定方向に平行な仮想直線に対して複数の前記アンテナ素子が非対称に配置される第１単位アンテナと、前記第１単位アンテナの前記アンテナ素子配置に対し、前記仮想直線を軸として前記アンテナ素子配置が略対称である第２単位アンテナと、が含まれる。【選択図】図３

Description

本発明は、レーダ装置に関する。

特許文献１には、アンテナの指向性の偏りを利用して、物体を検出する検知エリアを左右対称に近づくようにした車両用物体検知装置が開示される。特許文献１には、送信アンテナとしては、その指向性が車両右側に偏るアンテナを用い、受信アンテナとしては、その指向性が車両左側に偏るアンテナを用い、送信アンテナおよび受信アンテナは、個々の指向性の偏りが互いに向き合うように配置されることが開示される。

特開２００５−９９２２号公報

ところで、レーダ装置が備える平面アンテナは、特許文献１の構成と異なり、ビーム軸と水平面とのなす角である仰角が所定角度（例えば仰角ゼロ）である場合に左右対称のビームパターンとなるように設計されることがある。このような設計において、平面アンテナの放射素子がアンテナ位相中心を通る鉛直線に対して左右非対称となる構成では、仰角が所定角度からずれた場合に、ビームパターンが左右のいずれかに傾き、左右対称でなくなることがある。このような現象が生じると、レーダ装置において物体を検出できる範囲が狭くなる等の性能低下が生じることがある。なお、仰角は、例えばレーダ装置の車両への取付ばらつきや、車両の走行中の姿勢変化などが原因となって所定角度からずれることがある。

本発明は、レーダ装置において、アンテナの角度ずれの影響を抑制することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のレーダ装置は、電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子が、平面内の所定方向に並ぶとともに伝送線路で接続された単位アンテナを複数有するレーダ装置であって、複数の前記単位アンテナの中には、アンテナ位相中心を通る前記所定方向に平行な仮想直線に対して複数の前記アンテナ素子が非対称に配置される第１単位アンテナと、前記第１単位アンテナの前記アンテナ素子配置に対し、前記仮想直線を軸として前記アンテナ素子配置が略対称である第２単位アンテナと、が含まれる構成（第１の構成）になっている。

上記第１の構成のレーダ装置において、前記第１単位アンテナと前記第２単位アンテナとのうち、一方は電波を送信する送信アンテナであり、他方は電波を受信する受信アンテナである構成（第２の構成）であってよい。

上記第１の構成のレーダ装置は、電波を受信する複数の受信アンテナを有し、複数の前記受信アンテナには、前記第１単位アンテナで構成される第１受信アンテナと、前記第２単位アンテナで構成され、前記第１受信アンテナと組になって使用される第２受信アンテナと、が含まれる構成（第３の構成）であってよい。

上記第１の構成のレーダ装置は、電波を送信する複数の送信アンテナを有し、複数の前記送信アンテナには、前記第１単位アンテナで構成される第１送信アンテナと、前記第２単位アンテナで構成され、前記第１送信アンテナと組になって使用される第２送信アンテナと、が含まれる構成（第４の構成）であってよい。

上記第１のレーダ装置は、前記第１単位アンテナと前記第２単位アンテナとを同数含んで構成され、電波を送信する送信アンテナと、前記第１単位アンテナと前記第２単位アンテナとを同数含んで構成され、電波を受信する受信アンテナと、のうち、少なくとも一方を備える構成（第５の構成）であってよい。

上記第１から第５のいずれかの構成のレーダ装置において、前記所定方向は鉛直方向である構成（第６の構成）が好ましい。

本発明のレーダ装置によれば、アンテナの角度ずれの影響を抑制することができる。

レーダ装置の概要を説明するための模式図 レーダ装置の構成例を示すブロック図 第１単位アンテナの構成を示す図 第２単位アンテナの構成を示す図 比較例の水平方向ビームパターンを示す図 第１実施例の水平方向ビームパターンを示す図 第２実施例のアンテナ構成について説明するための図 第３実施例のアンテナ構成について説明するための図 第４実施例のアンテナ構成について説明するための図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜１．レーダ装置の概要＞
図１は、本発明の実施形態に係るレーダ装置１の概要を説明するための模式図である。本明細書では、水平な路面ＲＳを走行する車両１００の進行方向を前方として前後の表現を用いる。水平な路面ＲＳと直交する方向ＶＤを鉛直方向とする。水平な路面ＲＳと平行であって前後方向と直交する方向を左右方向とする。

図１に示すように、本実施形態のレーダ装置１は、例えば自動車等の車両１００に搭載される。ただし、本発明のレーダ装置は、航空機や船舶等の車両以外の移動体に搭載されてもよい。

レーダ装置１は、車両１００の前部のバンパ１０１内に搭載され、車両１００の前方に存在する物標を検出する。物標には、例えば、他の車両、標識、ガードレール、人等が含まれる。レーダ装置１は、バンパ１０１の前面の外装板を透過してミリ波帯の電波を車両１００の前方に送出する。レーダ装置１は、先行車、対向車、路側設置物等の物標によって反射された電波を受信する。なお、レーダ装置１は、車両１００の前方に限らず、車両１００の後方等の他の位置に配置されてもよい。例えばレーダ装置１が車両１００の後方に設置されることによって、車両１００の後方に存在する物標を検出することができる。

図２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。図２に示すように、レーダ装置１は、送信部２と、受信部３と、信号処理部４と、を備える。

送信部２は、送信処理部２１と送信アンテナ２２とを備える。送信処理部２１は、信号生成部２１１と発振器２１２とを含む。発振器２１２は、信号生成部２１１で生成された信号を変調して送信信号を生成する。送信信号は、送信アンテナ２２に出力される。送信信号は、後述するミキサ３２１に対しても分配される。

なお、送信信号は、例えば、時間に対して周波数が直線的に漸増と漸減を繰り返すか、又は、漸増および漸減のいずれか一方を繰り返すように変調されたミリ波帯の高周波信号であってよい。前者の高周波信号はＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）方式の信号であり、後者の高周波信号はＦＣＭ（First Chirp Modulation）方式の高周波信号である。ただし、レーダ装置１は、例えばパルス方式等のＦＭＣＷやＦＣＭ以外の方式を採用するレーダ装置であってもよい。

送信アンテナ２２は、発振器２１２から出力された送信信号を送信波ＴＷに変換して出力する。送信アンテナ２２は１つ以上であればよく、その数は適宜変更されてよい。本実施形態において、送信アンテナ２２は、マイクロストリップラインを用いた平面アンテナとして構成される。平面アンテナは、誘電体基板と、その両面に銅などの導体箔のパターンとして形成されたアンテナ素子および地導体板（いずれも不図示）とを有し、基板表面が鉛直方向ＶＤ（図１参照）と平行となる向きで車両１００に搭載される。送信アンテナ２２が複数である場合、複数の送信アンテナは同一の誘電体基板上に形成されることが好ましい。送信アンテナ２２から自車両の前方へ送信された送信波ＴＷは、他の車両等の物標で反射されて反射波ＲＷになる。

受信部３は、受信アンテナ３１と受信処理部３２とを備える。受信アンテナ３１は１つ以上であればよく、その数は適宜変更されてよい。本実施形態において、受信アンテナ３１は、送信アンテナ２２と同様に、マイクロストリップラインを用いた平面アンテナとして構成される。受信アンテナ３１が複数である場合、複数の受信アンテナは同一の誘電体基板上に形成されることが好ましい。本実施形態では、送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とは、同一の誘電体基板上に設けられる。このために、送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とは、レーダ装置１の車両１００への取り付け時に、同様の角度ずれを起こす可能性がある。なお、送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とは、互いに異なる誘電体基板上に設けられてもよい。受信アンテナ３１は、物標からの反射波ＲＷを受信して受信信号を受信処理部３２に出力する。

受信処理部３２は、ミキサ３２１とＡ／Ｄ変換器３２２とを備える。受信処理部３２は、受信アンテナ３１が複数設けられる場合、１つの受信アンテナ３１に対して１つずつ設けられる構成としてよい。受信アンテナ３１で得られた受信信号は、ローノイズアンプ（不図示）で増幅された後にミキサ３２１に送られる。ミキサ３２１には発振器２１２からの送信信号が入力され、ミキサ３２１において送信信号と受信信号とがミキシングされる。これにより、送信信号の周波数と受信信号の周波数との差となるビート周波数を有するビート信号が生成される。ミキサ３２１で生成されたビート信号は、Ａ／Ｄ変換器３２２でデジタルの信号に変換された後に、信号処理部４に出力される。

信号処理部４は、Ａ／Ｄ変換器３２２を介して取り込んだビート信号に基づいて各種の処理を実行する。信号処理部４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１及びメモリ４２などを含むマイクロコンピュータによって構成できる。メモリ４２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、および、その他の各種記憶媒体のうちの少なくとも１つを有してよい。

なお、信号処理部４が備えるマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。また、信号処理部４がメモリ４２に記憶されるプログラムを実行することにより実現される機能のうち一部又は全てを、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してよい。

信号処理部４は、入力されたビート信号に基づいて物標検出処理を行う。物標検出処理は、ＣＰＵ４１がメモリ４２に記憶されている物標検出処理用のプログラムを読み込んで実行することにより行われる。物標検出処理には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transfer）処理やピーク抽出処理が含まれる。

ＦＦＴ処理では、所定の周波数間隔で設定された周波数ポイント（周波数ビン）ごとに受信レベルや位相情報が算出される。ピーク抽出処理では、ＦＦＴ処理等の結果からピークを検出する。抽出したピークに基づいて自車両の前方に存在する物標の物標データを導出する。物標データには、物標までの距離、物標の相対速度、物標の存在する方位が含まれる。導出された物標データは、自車両の挙動を制御する車両ＥＣＵ（Electrical Control Unit）５等に対して出力され、例えばＰＣＳ（Pre-crash Safety System）やＡＥＢＳ（Advanced Emergency Braking System）などの車両制御に用いられる。

＜２．単位アンテナ＞
図３は、第１単位アンテナ１０Ａの構成を示す図である。図４は、第２単位アンテナ１０Ｂの構成を示す図である。レーダ装置１は、複数の単位アンテナ１０を有する。単位アンテナ１０は、上述した送信アンテナ２２又は受信アンテナ３１そのものであったり、送信アンテナ２２又は受信アンテナ３１の一部であったりする。

単位アンテナ１０において、電波を放射又は受信する複数のアンテナ素子１１は、平面内の所定方向に並ぶ。単位アンテナ１０において、複数のアンテナ素子１１は、伝送線路１２で接続される。本実施形態では、所定方向は鉛直方向ＶＤである。このような構成とすることにより、鉛直方向の指向性を狭くし、水平方向において広角に物標を検出可能なアンテナ構成を実現できる。レーダ装置１が有する複数の単位アンテナ１０の中には、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとが含まれる。

図３に示すように、第１単位アンテナ１０Ａは、複数のアンテナ素子１１と、伝送線路１２とを有する。複数のアンテナ素子１１は、第１単位アンテナ１０Ａが送信アンテナ２２の全部又は一部を構成する場合、放射素子となる。複数のアンテナ素子１１は、第１単位アンテナ１０Ａが受信アンテナ３１の全部又は一部を構成する場合、受信素子となる。複数のアンテナ素子１１を電気的に接続する伝送線路１２は、鉛直方向に延びる直線状である。ただし、伝送線路１２は、直線状に限らず、例えば、曲線状であってもよいし、直線と曲線とが混じった形状であってもよい。

なお、本実施形態では、伝送線路１２に対する給電方向は鉛直方向下側から鉛直方向上側に向かう向きである。ただし、これは例示にすぎず、伝送線路１２に対する給電方向は鉛直方向上側から鉛直方向下側に向かう向き等の他の向きであってよい。また、伝送線路１２への給電箇所も、特に限定されず、例えば、伝送線路１２の鉛直方向の両端のうちのいずれか一方であったり、伝送線路１２の中間位置等であったりしてよい。なお、伝送線路の形状や給電点の位置は、より好適にはアンテナ間で相似であることが望ましいが、アンテナ間で異なるものであってもよい。これは後述の第２単位アンテナとも異なるものでもよい。

伝送線路１２の左右の側辺には、それぞれ、伝送線路１２に沿って所定間隔をあけて配置された複数のアンテナ素子１１が配置される。本実施形態では、伝送線路１２の左右の側辺に同数のアンテナ素子１１が配置される。ただし、伝送線路１２の左側辺に配置されるアンテナ素子１１の数と、伝送線路１２の右側辺に配置されるアンテナ素子１１の数とは異なってよい。本実施形態では、伝送線路１２の左右でアンテナ素子１１が配置される位置は、鉛直方向にずれている。すなわち、第１単位アンテナ１０Ａにおいては、複数のアンテナ素子１１は、アンテナ位相中心Ｃを通る鉛直方向に平行な仮想直線Ｌに対して非対称に配置されている。

なお、アンテナ位相中心Ｃは、遠方界での放射波の等位相面の曲率の中心として定義される。アンテナ位相中心Ｃは、機構的なアンテナの中心ではなく、実効的な波源の位置であり、電波の放射および入射において仮想的に電波の集中点とみなせる。また、第１単位アンテナ１０Ａの形状は、図３に示す形状に限定されない。アンテナ素子１１の数は適宜変更されてもよいし、複数のアンテナ素子１１を仮想直線Ｌに対して非対称とする形状も適宜変更されてよい。例えば、複数のアンテナ素子１１は、伝送線路１２の左右の側辺の一方側にのみ配置されてもよい。

図４に示すように、第２単位アンテナ１０Ｂは、複数のアンテナ素子１１と、伝送線路１２とを有する。複数のアンテナ素子１１は、第２単位アンテナ１０Ｂが送信アンテナ２２の全部又は一部を構成する場合、放射素子となる。複数のアンテナ素子１１は、第２単位アンテナ１０Ｂが受信アンテナ３１の全部又は一部を構成する場合、受信素子となる。

第２単位アンテナ１０Ｂにおいても、伝送線路１２の左右の側辺には、それぞれ、伝送線路１２に沿って所定間隔をあけて配置された複数のアンテナ素子１１が配置される。伝送線路１２の左右でアンテナ素子１１が配置される位置は、鉛直方向にずれている。ただし、第２単位アンテナ１０Ｂは、第１単位アンテナ１０Ａと異なる形状を有する。詳細には、第２単位アンテナ１０Ｂは、第１単位アンテナ１０Ａのアンテナ素子配置に対し、仮想直線Ｌを軸としてアンテナ素子配置が略対称である。すなわち、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとは、アンテナ素子１１が仮想直線Ｌを軸として略対称な外形形状を有する。アンテナ素子１１間の伝送線路１２や給電点については、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとの間で異なる形状や配置であってもよい。本実施形態では、これらは第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとの間で同じである。また、本実施形態では、仮想直線Ｌに対して直交する方向に長方形のアンテナ素子１１が配置される例を示しているが、これに限らず、例えば長方形のアンテナ素子１１が仮想直線Ｌに対して斜めに配置されてもよい。また、アンテナ素子１１は、非矩形状であってもよい。その場合においても、第２単位アンテナ１０Ｂは、仮想直線Ｌを軸として、アンテナ素子１１の外形形状が第１単位アンテナ１０Ａと略対称となるように構成される。つまり、上記で言うところのアンテナ素子配置が対称とは、位置、角度、形状なども含めて対称に配置するということを意味する。

なお、第２単位アンテナ１０Ｂは、第１単位アンテナ１０Ａのアンテナ素子配置に対し、仮想直線Ｌを軸としてアンテナ素子１１が対称形状に配置されることが好ましいが、アンテナ素子１１が対称形状に近似した形状に配置される構成であってもよい。例えば、第２単位アンテナ１０Ｂは、第１単位アンテナ１０Ａと比べてアンテナ素子１１の数が若干異なってもよい。例えば、第２単位アンテナ１０Ｂの鉛直方向上端側又は下端側において、少なくとも１つのアンテナ素子１１の追加や抹消が行われてよい。上述の対称形状としない場合、アンテナ位相中心Ｃから離れた位置で形状変更が行われることが好ましい。

第１単位アンテナ１０Ａは、複数のアンテナ素子１１が仮想直線Ｌに対して非対称に配置されているために、左右非対称な性能を有する。ただし、このことは、第１単位アンテナ１０Ａが常に左右非対称な性能を有するということと同義であってもよいが、同義でなくてもよい。すなわち、第１単位アンテナ１０Ａは、所定の条件下において左右対称な性能を有し、所定の条件から外れた場合に左右非対称な性能を有する構成であってよい。例えば、第１単位アンテナ１０Ａは、第１単位アンテナ１０Ａのビーム軸が水平面と平行になる仰角ゼロの場合に左右対称のビームパターンとなり、ビーム軸が水平面となす角である仰角がゼロからずれた場合に左右非対称のビームパターンになる構成であってよい。

第２単位アンテナ１０Ｂも、複数のアンテナ素子１１が仮想直線Ｌに対して非対称に配置されているために、左右非対称な性能を有する。ただし、第２単位アンテナ１０Ｂは、第１単位アンテナ１０Ａのアンテナ素子配置に対し、仮想直線Ｌを軸としてアンテナ素子配置が略対称であるために、左右の非対称性が第１単位アンテナ１０Ａと逆になる。このために、レーダ装置１においては、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとを組み合わせて使用することによって、互いの性能を補完して、左右に隔たりの少ない特性を得ることができる。

＜３．アンテナ構成の具体例＞
以下、レーダ装置１が備えるアンテナ構成の具体的な実施例について説明する。

＜３−１．第１実施例＞
第１実施例においては、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとのうち、一方は電波を送信する送信アンテナ２２であり、他方は電波を受信する受信アンテナ３１である。ここでは、一例として、第１単位アンテナ１０Ａが送信アンテナ２２であり、第２単位アンテナ１０Ｂが受信アンテナ３１とする。

本実施例では、一例として、第１単位アンテナ１０Ａおよび第２単位アンテナ１０Ｂは、仰角がゼロである場合、左右対称のビームパターンとなるように設計されている。各単位アンテナ１０Ａ、１０Ｂは、仰角がゼロからずれると、ビームパターンが左右非対称になる。第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとは、ビームパターンの左右非対称形状が逆になる。すなわち、送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とで、仰角がゼロからずれた場合におけるビームパターンの左右非対称形状は逆になる。

なお、仰角がゼロからずれる原因としては、例えば、アンテナの取付ばらつき、アンテナの寸法ばらつき、アンテナの特性ばらつき、車両１００の走行中の姿勢変化等が挙げられる。アンテナの特性ばらつきは、例えばアンテナ周囲の環境温度のばらつきが原因となって発生する。車両１００の姿勢変化は、例えば、車両１００においてブレーキが掛けられた場合や、車両１００の荷室に荷物を積み込んだ場合等に発生する。

図５は、比較例の水平方向ビームパターンを示す図である。比較例においては、送信アンテナ２２および受信アンテナ３１は、いずれも第１単位アンテナ１０Ａで構成されている。図５において、横軸は水平方向の方位角（ｄｅｇ）である。本実施形態では、方位角がプラスとなる側が右側であり、方位角がマイナスとなる側が左側である。図５において、縦軸はアンテナの利得（ｄＢｉ）である。

図５に示すビームパターンは、送信アンテナ２２から送信されるビームパターンと、受信アンテナ３１で受信されるビームパターンとを掛け合わせて得られる送受合成ビームのパターンである。図５において、実線は仰角がゼロである場合のビームパターン、一点鎖線は仰角がマイナス方向（−７ｄｅｇ）にずれた場合のビームパターン、二点鎖線はプラス方向（＋７ｄｅｇ）にずれた場合のビームパターンである。

図５に示すように、仰角がゼロからずれると、利得が低下し、ビームパターンの左右対称性が悪くなる。図５に示す例では、仰角がマイナス方向にずれることによって、右側の利得が左側に比べて大きくなる非対称性を示す。一方、仰角がプラス方向にずれることによって、左側の利得が右側に比べて大きくなる非対称性を示す。図５に示す例において、斜線で示す部分が、仰角−７ｄｅｇ〜＋７ｄｅｇの範囲における性能保証範囲となる。方位角の絶対値が大きくなると、アンテナの利得が小さくなり、物標の検出エリアが狭くなる。

図６は、第１実施例の水平方向ビームパターンを示す図である。図６において、横軸は水平方向の方位角（ｄｅｇ）である。図６において、縦軸はアンテナの利得（ｄＢｉ）である。図６に示すビームパターンは、送信アンテナ２２から送信されるビームパターンと、受信アンテナ３１で受信されるビームパターンとを掛け合わせて得られる送受合成ビームのパターンである。図６において、実線は仰角がゼロである場合のビームパターン、一点鎖線は仰角がマイナス方向（−７ｄｅｇ）にずれた場合のビームパターン、二点鎖線はプラス方向（＋７ｄｅｇ）にずれた場合のビームパターンである。

図６においては、仰角がゼロからずれると、利得の低下は見られるものの、仰角がゼロからずれても、ビームパターンの左右対称性は概ね保たれている。斜線で示す性能保証範囲について、方位角の絶対値が大きくなった場合の利得の落ち込みが図５に示す比較例の場合に比べて小さく、物標の検出エリアが狭くなることを抑制することができる。これは、送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とが、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとを組み合わせて使用する構成であり、送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とで互いの性能を補完できることに由来する。

以上においては、第１単位アンテナ１０Ａで構成される送信アンテナ２２と、第２単位アンテナ１０Ｂで構成される受信アンテナ３１の数を１つずつとしたが、これは例示である。例えば、第１単位アンテナ１０Ａで構成される送信アンテナ２２は１つとし、第２単位アンテナ１０Ｂで構成される受信アンテナ３１は複数としてもよい。例えば、第２単位アンテナ１０Ｂで構成される受信アンテナ３１は２つとすることによって、物標の方位推定をＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）やＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques） 等の手法で求めることができるレーダ装置が得られる。本変形例の場合も、送信アンテナ２２と各受信アンテナ３１との組合せが、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとの組み合わせとなり、互いの性能を補完して左右の対称性を確保することができる。

また、第１単位アンテナ１０Ａで構成される送信アンテナ２２と、第２単位アンテナ１０Ｂで構成される受信アンテナ３１との両方について、アンテナ数を複数としてもよい。例えば、第１単位アンテナ１０Ａで構成される送信アンテナ２２の数を２つとし、第２単位アンテナ１０Ｂで構成される受信アンテナ３１の数を４つとしてもよい。このような構成とすることによって、仮想アンテナの数が８つとなるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）レーダを構成することができる。本変形例の場合も、各送信アンテナ２２と各受信アンテナ３１の組み合わせが、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとの組み合わせとなり、互いの性能を補完して左右の対称性を確保することができる。

＜３−２．第２実施例＞
図７は、第２実施例のアンテナ構成について説明するための図である。図７に示すように、第２実施例のレーダ装置１は、電波を受信する複数の受信アンテナ３１を有する。複数の受信アンテナ３１は、左右方向に所定の間隔をあけて配置される。本実施例では、受信アンテナ３１の数は４つである。各受信アンテナ３１で受信された受信信号は、受信処理部３２で個別に処理されて、信号処理部４に入力される。

複数の受信アンテナ３１には、第１受信アンテナ３１Ａと、第２受信アンテナ３１Ｂとが含まれる。第１受信アンテナ３１Ａと第２受信アンテナ３１Ｂとは同数である。本実施例では、第１受信アンテナ３１Ａと第２受信アンテナ３１Ｂとの数は、いずれも２つである。ただし、第１受信アンテナ３１Ａと第２受信アンテナ３１Ｂとの数は、両者の数が同数であれば、他の数であってよい。

第１受信アンテナ３１Ａは、第１単位アンテナ１０Ａで構成される。第２受信アンテナ３１Ｂは、第２単位アンテナ１０Ｂで構成され、第１受信アンテナ３１Ａと組になって使用される。図７に示す例では、紙面左から右に向けて、第１受信アンテナ３１Ａ、第１受信アンテナ３１Ａ、第２受信アンテナ３１Ｂ、第２受信アンテナ３１Ｂの順に並ぶ。ただし、この並び順は例示にすぎず、左右方向の並び順は、図７に示す並び順から適宜変更されてよい。一例として、第１単位アンテナ１０Ａおよび第２単位アンテナ１０Ｂは、仰角がゼロである場合、左右対称のビームパターンとなるように設計されてよい。

なお、送信アンテナ２２の数は、本実施例では１つである。ただし、送信アンテナ２２の数は複数とされてもよい。送信アンテナ２２の構成は特に限定されるものではないが、仰角によらず左右対称のビームパターンとなる構成であることが好ましい。

４つの受信アンテナ３１から信号処理部４に入力された各信号は、個別にＦＦＴ処理およびピーク抽出処理が行われる。本実施例では、各受信アンテナ３１からの信号を処理して得られたピークについて、平均値を算出して最終的なピーク抽出を行う。

本実施例では、複数の受信アンテナ３１の中に、左右の非対称性が互いに逆となる第１受信アンテナ３１Ａと第２受信アンテナ３１Ｂとが同数ずつ含まれる。このために、各受信アンテナ３１から得られる信号を平均して得られた結果は、左右の非対称性が互いに補完された結果となる。例えば、方位推定の処理において隣接するアンテナ同士で平均をとることがある。この場合、図７の配置であれば、隣接するアンテナはすべて第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとの組合せとなるために、従前の処理に特段の変更を加えることなく、左右の非対称性を互いに補完することができる。このために、左右の非対称性が原因となって生じる性能低下を抑制することができる。なお、複数の受信アンテナ３１の配置は図７に示す配置に限定されるものではない。例えば、第１単位アンテナ１０Ａ同士や、第２単位アンテナ１０Ｂ同士が互いに隣接する構成としてもよい。また、本実施例の構成では、送信アンテナ２２が左右非対称な性能を有する場合には、当該左右非対称な性能は残ることになる。

＜３−３．第３実施例＞
図８は、第３実施例のアンテナ構成について説明するための図である。図８に示すように、第３実施例のレーダ装置１は、電波を送信する複数の送信アンテナ２２を有する。複数の送信アンテナ２２は、左右方向に所定の間隔をあけて配置される。本実施例では、送信アンテナ２２の数は２つである。

複数の送信アンテナ２２には、第１送信アンテナ２２Ａと、第２送信アンテナ２２Ｂとが含まれる。第１送信アンテナ２２Ａと第２送信アンテナ２２Ｂとは同数である。本実施例では、第１送信アンテナ２２Ａと第２送信アンテナ２２Ｂとの数は、いずれも１つである。ただし、第１送信アンテナ２２Ａと第２送信アンテナ２２Ｂとの数は、両者の数が同数であれば、他の数であってよい。図８に示す例では、紙面左から右に向けて、第１送信アンテナ２２Ａ、第２送信アンテナ２２Ｂの順に並ぶ。ただし、この並び順は例示にすぎず、左右方向の並び順は、図８に示す並び順から変更されてよい。

第１送信アンテナ２２Ａは、第１単位アンテナ１０Ａで構成される。第２送信アンテナ２２Ｂは、第２単位アンテナ１０Ｂで構成され、第１送信アンテナ２２Ａと組になって使用される。本実施例では、第１送信アンテナ２２Ａと第２送信アンテナ２２Ｂとは、同時に送信波ＴＷを出力する。すなわち、２つの送信アンテナ２２Ａ、２２Ｂからの合成波が物標を検出するための送信波として利用される。合成波を利用することにより、送信パワーが大きくなり、送信範囲を遠距離とすることができる。

なお、複数の送信アンテナ２２のそれぞれにはスイッチが備えられ、個々の送信アンテナ２２から送信波ＴＷを個別に送信できる構成としてもよい。また、一例として、第１単位アンテナ１０Ａおよび第２単位アンテナ１０Ｂは、仰角がゼロである場合、左右対称のビームパターンとなるように設計されてよい。

受信アンテナ３１の数は、少なくとも１つ以上であればよい。受信アンテナ３１の構成も特に限定されないが、左右非対称の性能となることを抑制できるように、例えば第２実施例で説明した構成とすることが好ましい。例えば、図７に示すように、受信アンテナ３１の数は４つとされ、４つのうちの２つが第１受信アンテナ３１Ａで、残りの２つが第２受信アンテナ３１Ｂである構成とされてよい。

本実施例では、複数の送信アンテナ２２の中に、左右の非対称性が互いに逆となる第１送信アンテナ２２Ａと第２送信アンテナ２２Ｂとが同数ずつ含まれる。このために、各送信アンテナ２２を合成して得られる合成波は、左右の非対称性が互いに補完されて左右対称なビームパターンになる。このために、左右の非対称性が原因となって生じる性能低下を抑制することができる。

＜３−４．第４実施例＞
第４実施例においては、レーダ装置１は、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとを同数含んで構成され、電波を送信する送信アンテナ２２と、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとを同数含んで構成され、電波を受信する受信アンテナ３１と、のうち、少なくとも一方を備える。以下、レーダ装置１が、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとを同数含む送信アンテナ２２と、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとを同数含む受信アンテナ３１と、の両方を備える場合を例として説明する。

図９は、第４実施例のアンテナ構成について説明するための図である。図９に示すように、送信アンテナ２２および受信アンテナ３１は、いずれも、１つの第１単位アンテナ１０Ａと、１つの第２単位アンテナ１０Ｂとで構成される。第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとは左右方向に所定の間隔をあけて並ぶ。左右方向に間隔をあけて並ぶ２つの単位アンテナ１０Ａ、１０Ｂは、伝送線路１２の鉛直方向ＶＤの一端（給電端）が互いに電気的に接続されている。送信アンテナ２２および受信アンテナ３１は、いわゆるアレーアンテナである。

図９に示す例では、紙面左から右に向けて、第１単位アンテナ１０Ａ、第２単位アンテナの順に並ぶ。ただし、この並び順は例示にすぎず、左右方向の並び順は、図９に示す並び順から変更されてよい。送信アンテナ２２と受信アンテナ３１とで並び順が異なってもよい。

なお、送信アンテナ２２および受信アンテナ３１は、同数の第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとで構成されればよく、複数の第１単位アンテナ１０Ａと複数の第２単位アンテナ１０Ｂとで構成されてもよい。また、一例として、第１単位アンテナ１０Ａおよび第２単位アンテナ１０Ｂは、仰角がゼロである場合、左右対称のビームパターンとなるように設計されてよい。

レーダ装置１は、少なくとも１つの送信アンテナ２２と、少なくとも１つの受信アンテナ３１とで構成されればよい。例えば、レーダ装置１は、１つの送信アンテナ２２と、４つの受信アンテナ３１とで構成されてよい。

送信アンテナ２２においては、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとから同時に送信波ＴＷが送信される。受信アンテナ３１においては、第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとによってほぼ同時に反射波ＲＷが受信される。

本実施例では、送信アンテナ２２および受信アンテナ３１のそれぞれにおいて、左右の非対称性が互いに逆となる第１単位アンテナ１０Ａと第２単位アンテナ１０Ｂとが同数ずつ含まれる。このために、送信アンテナ２２および受信アンテナ３１のそれぞれにおいて、左右の非対称性を互いに補完することができる。このために、左右の非対称性が原因となって生じる性能低下を抑制することができる。

＜４．留意事項＞
本明細書における実施形態や変形例の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態や変形例の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、複数の実施形態及び変形例は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

以上においては、単位アンテナ１０の複数のアンテナ素子１１が鉛直方向ＶＤに並ぶ構成としたが、これは例示である。本発明は、例えば、単位アンテナ１０の複数のアンテナ素子１１が水平方向に並ぶ構成に対しても適用可能である。この場合には、鉛直方向（上下）の非対称性が原因となって生じる性能低下を抑制することができる。

１・・・レーダ装置
１０・・・単位アンテナ
１０Ａ・・・第１単位アンテナ
１０Ｂ・・・第２単位アンテナ
１１・・・アンテナ素子
１２・・・伝送線路
２２・・・送信アンテナ
２２Ａ・・・第１送信アンテナ
２２Ｂ・・・第２送信アンテナ
３１・・・受信アンテナ
３１Ａ・・・第１受信アンテナ
３１Ｂ・・・第２受信アンテナ
Ｃ・・・アンテナ位相中心
Ｌ・・・仮想直線
ＶＤ・・・鉛直方向

Claims (6)

1. 電波を送信又は受信する複数のアンテナ素子が、平面内の所定方向に並ぶとともに伝送線路で接続された単位アンテナを複数有するレーダ装置であって、
   複数の前記単位アンテナの中には、
   アンテナ位相中心を通る前記所定方向に平行な仮想直線に対して複数の前記アンテナ素子が非対称に配置される第１単位アンテナと、
   前記第１単位アンテナの前記アンテナ素子配置に対し、前記仮想直線を軸として前記アンテナ素子配置が略対称である第２単位アンテナと、
   が含まれる、レーダ装置。
2. 前記第１単位アンテナと前記第２単位アンテナとのうち、一方は電波を送信する送信アンテナであり、他方は電波を受信する受信アンテナである、請求項１に記載のレーダ装置。
3. 電波を受信する複数の受信アンテナを有し、
   複数の前記受信アンテナには、
   前記第１単位アンテナで構成される第１受信アンテナと、
   前記第２単位アンテナで構成され、前記第１受信アンテナと組になって使用される第２受信アンテナと、
   が含まれる、請求項１に記載のレーダ装置。
4. 電波を送信する複数の送信アンテナを有し、
   複数の前記送信アンテナには、
   前記第１単位アンテナで構成される第１送信アンテナと、
   前記第２単位アンテナで構成され、前記第１送信アンテナと組になって使用される第２送信アンテナと、
   が含まれる、請求項１に記載のレーダ装置。
5. 前記第１単位アンテナと前記第２単位アンテナとを同数含んで構成され、電波を送信する送信アンテナと、
   前記第１単位アンテナと前記第２単位アンテナとを同数含んで構成され、電波を受信する受信アンテナと、
   のうち、少なくとも一方を備える、請求項１に記載のレーダ装置。
6. 前記所定方向は鉛直方向である、請求項１から５のいずれか１項に記載のレーダ装置。

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