JP3663703B2

JP3663703B2 - モノパルスレーダ装置

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Publication number: JP3663703B2
Application number: JP31673795A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　　邦彦; 俊哉斉藤; 浩史筈見
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: JPH09162626A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノパルスレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等の移動体の衝突を未然に防ぐために運転者の視覚を補助する手段として、電波を伝送媒体とした障害物検出レーダの実現が期待されている。またこの種のレーダ装置において、前を走行する車両等，障害物の水平方向の位置を判別することは、衝突の可能性予測にきわめて重要な技術である。このため、こうした自動車用のレーダ装置としては、モノパルスレーダ装置が有効であると考えられる。
【０００３】
つまり、モノパルスレーダ装置は、外部に所定の電波を送信し、その送信電波が物標に当たって反射してくる反射波を、位置又はビーム方向をずらした一対の受信アンテナにて受信し、各受信アンテナからの受信信号の位相差又は振幅差から物標の位置（方向等）を測位するものであり、一般には、航空機追尾用レーダとして用いられているが、受信アンテナの位置やビーム方向を水平方向にずらして設置すれば、水平方向の物標を高精度に判別することができるため、自動車の走行環境のような多くの障害物が存在する状況において、極めて有効に機能すると考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、モノパルスレーダ装置では、受信アンテナに、導波管ホーンやパラボラアンテナといった、大型でしかも量産化が難しいアンテナ装置が使用されていた。これは、従来のモノパルスレーダ装置は、航空機追尾用に開発されものであり、小型化・量産化の要求がなかったためであるが、上記のように、モノパルスレーダ装置を障害物検出レーダとして自動車等の移動体に搭載するには、受信アンテナを小型化・量産化する必要があり、従来のモノパルスレーダ装置をそのまま障害物検出レーダに適用することはできなかった。
【０００５】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、受信アンテナの小型化・量産化を容易に図ることができ、障害物検出レーダとして自動車等の移動体に搭載するのに好適なモノパルスレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１に記載のモノパルスレーダ装置では、マトリクス状に配置されたアンテナ素子と、このアンテナ素子の各列毎に設けられた直列給電線路と、該直列給電線路を介してアンテナ素子の各列毎に並列給電を行う並列給電線路とからなるアレーアンテナを２系統備え、各アレーアンテナにおいて直列給電線路にて形成されるアンテナ素子列の内の全列又は一部の列が略等間隔で交互に噛み合うように、各アレーアンテナを同一平面上に配置してなる平面アレーアンテナを、受信アンテナとして使用する。
【０００７】
つまり、本発明のモノパルスレーダ装置では、送信用アンテナから送信した送信電波が外部の物標に当たって反射してきた反射電波を、上記のように構成された平面アレーアンテナにて受信し、この平面アレーアンテナの各並列給電線路の給電端子から得られる受信信号に基づき、物標の方向を検出する。
従って、本発明のモノパルスレーダ装置によれば、従来のモノパルスレーダ装置のように、２つの受信アンテナを使用することなく物標の方向を検出することができ、自動車等の移動体に搭載して障害物検出レーダとして使用するのに最適なレーダ装置となり得る。
【０００８】
即ち、位相モノパルスレーダ装置は、図５に示す如く、同一の指向特性のアンテナ（図では反射鏡を備えたパラボラアンテナを示す）Ａ１，Ａ２を横方向に少しずらした状態で配置し、同一の反射物標Ｐｘからの反射電波を各アンテナＡ１，Ａ２にて受信して、その受信信号の位相差から反射物標の方向（角度）θを計測するものであり、具体的には、反射物標Ｐｘから各アンテナＡ１，Ａ２の受信点Ｐ１，Ｐ２までの電波の経路長ＬA1，ＬA2の差によって生じる受信信号の位相差をφ、アンテナＡ１，Ａ２の間隔をＤ、電波の波長をλ、反射物標の方向角度をθとしたとき、下記の関係式(1) から反射物標の方向θを求めるものである。
【０００９】
φ＝（２π／λ）Ｄ・ｓinθ …(1)
このため、位相モノパルスレーダ装置を構成する際には、基本的には、同一の指向特性のアンテナＡ１，Ａ２を用いて、反射物標Ｐｘからの反射電波を同時に受信する必要がある。
【００１０】
しかし、上記平面アレーアンテナは、各系統のアンテナ素子列の間隔ｄにて決定される所定距離（「ｄ／２」又は「ｎ・ｄ＋ｄ／２」）だけ位置ずれした２系統のアレーアンテナを構成していることから、１つの平面アレーアンテナにて、位相モノパルスレーダ装置の受信アンテナを実現できることになり、位相モノパルスレーダ装置における受信アンテナの小型化を容易に図ることができる。また、平面アレーアンテナは、従来よりモノパルスレーダ装置の受信アンテナとして利用されているパラボラアンテナや導波管ホーンのように、反射鏡や導波管を設ける必要がないため、量産化を容易に図ることができ、しかも軽量になるので、自動車等の移動体にも容易に搭載することができる。
【００１１】
また、図５に示した従来装置のように、位相モノパルスレーダ装置を、一対の受信アンテナを用いて構成した場合には、受信アンテナが２つ必要なため、装置が大型化し、また、そのアンテナ間隔Ｄが、各アンテナＡ１，Ａ２のアンテナ口径にて制限されてしまい、アンテナ間隔Ｄが広くなって、受信信号の位相差から方位を一義的に定めることができなくなるとか、逆に、アンテナ間隔を狭くするために各アンテナＡ１，Ａ２にアンテナ口径の小さいアンテナを使用すると、物標の最大探知距離が小さくなってしまう、といった問題があるが、本発明の平面アレーアンテナによれば、一つの平面アレーアンテナにて位相モノパルスレーダ装置用の一対の受信アンテナを実現でき、これら各一対の受信アンテナの間隔は、平面アレーアンテナのアンテナ口径に制限されることなく任意に設定できることから、アンテナ利得，延いては物標の最大探知距離を低下させずに、物標方向を一義的に検出することが可能になる。
【００１２】
なお、位相モノパルスレーダ装置において、アンテナ間隔Ｄが広くなると物標方向θの方位を一義的に検出できなくなるのは、受信可能な方向θの範囲で、位相差φと方向θとが１対１に対応しなくなるためである。つまり、アンテナ間隔Ｄが大きい程、方向θの僅かな変化で位相差φの値が大きく変化するようになり、位相差φの値の範囲が±πを超え、折り返すため、１つの位相差の値φに対し、複数の方位の値θが対応してしまうためである（図６参照）。
【００１３】
ところで、２系統のアレーアンテナにおいて各アンテナ素子列に対して並列給電を行なう並列給電線路として、一般的な並列給電線路のように、給電端子からアンテナ素子の各列までの線路長を全て同じにした場合には、上記２系統のアレーアンテナの放射ビームの方向が一致するようになる。そして、このように各アレーアンテナの放射ビームの方向を一致させた場合には、受信信号の位相差から物標の方位を検出する位相モノパルスレーダ装置として使用することができる。
【００１４】
しかし、受信信号の振幅差から物標の方位を検出する振幅モノパルスレーダ装置では、２つの受信アンテナの放射ビームの方向をずらす必要があることから、上記のように並列給電線路の各列までの線路長を全て同じにすると、振幅モノパルスレーダ装置の受信アンテナとして使用することができない。
【００１５】
そこで、本発明のモノパルスレーダ装置を振幅モノパルスレーダ装置として構成する場合には、請求項２に記載の如く、上記２系統のアレーアンテナを夫々構成する一対の並列給電線路のうち、少なくとも一方の並列給電線路の給電端子から各アンテナ素子列までの線路長を不均等にして、２系統のアレーアンテナの放射ビーム中心方向が互いに所定角度ずれるように構成すればよい。
【００１６】
つまり、アレーアンテナでは、各アンテナ素子に対する給電線路の長さを調整して、各アンテナ素子毎に送受信信号の位相をずらせば、放射ビームの方向を変化させることができることから、本発明の平面アレーアンテナを振幅モノパルスレーダ装置の受信アンテナとして使用する場合には、上記２系統のアレーアンテナの放射ビームの中心方向がずれるように、並列給電線路の給電端子から各アンテナ素子列までの線路長を調整すればよいのである。なお、この場合、一対の並列給電線路の内の一方の線路長のみを調整しても良く、両方の線路長を調整してもよい。
【００１７】
また、アンテナ素子としては、従来より平面アンテナとして使用されている平面パッチやスリットアンテナ等の各種アンテナ素子を利用することができるが、このうち請求項３に記載のように、アンテナ素子を平面パッチにて形成すれば、平面アレーアンテナをより簡単に量産化することができる。つまり、平面パッチは、誘電体基板にマイクロストリップ線路を形成することにより簡単に作製できるため、アンテナ素子を平面パッチにて形成すれば、平面アレーアンテナの量産化をより簡単に実現できるのである。
【００１８】
一方、本発明のように、２系統のアレーアンテナを構成するアンテナ素子列の内の全列又は一部の列が交互に噛み合うように２系統のアレーアンテナを同一平面上に配置するようにした場合、各系統のアレーアンテナのアンテナ素子列が噛み合った部分では、各アンテナ素子列の間隔が通常の半分になってしまい、アンテナ素子を一般に使用される円形の平面パッチで形成すると、各系統のアンテナ素子同士が重なり、正常な受信特性が得られなくなることが考えられる。そこで、このような場合には、請求項４に記載のように、各アンテナ素子を列方向に長い半波長共振器にて形成することが好ましい。
【００２１】
ところで上記平面アレーアンテナは、一つのアンテナ装置にて２系統のアレーアンテナを構成しているので、モノパルスレーダ装置の受信アンテナとして使用するのに最適であるが、モノパルスレーダ装置の受信アンテナとしてのみ使用する場合には、別途送信用アンテナを設ける必要がある。しかし、上記平面アレーアンテナにおける２系統のアレーアンテナは、各々独立したアンテナ装置であるので、個々に送信用アンテナとして使用することもできる。
【００２２】
そこで、この平面アレーアンテナをモノパルスレーダ装置に使用する場合、請求項５に記載のように、一方の並列給電線路の給電端子にサーキュレータを接続し、このサーキュレータを介して送信信号の入力及び受信信号の取り出しを行うようにすれば、この並列給電線路から給電を受けるアレーアンテナを、送受信兼用のアンテナ装置として動作させることができる。そして、この場合、送信用アンテナを別途設ける必要がないので、モノパルスレーダ装置の構成をより簡素化して、モノパルスレーダ装置をより安価に実現することが可能になる。
【００２３】
また次に、モノパルスレーダ装置は、一対の受信信号の位相差又は振幅差から、物標の方位を検出するものであるが、上記のように移動体等に搭載して障害物検出レーダとして利用するには、物標と移動体との間の距離や、物標と移動体との相対速度を検出できることが好ましい。そこで、本発明のモノパルスレーダ装置を、障害物検出レーダとして使用する場合には、請求項６に記載のように、信号発生手段から、送信信号として所定の連続波を発生させ、物標の検出を行う物標検出手段側では、平面アレーアンテナにて受信した一対の受信信号をホモダイン検波して、その検波信号から、物標の方向だけでなく、距離及び速度をも検出するようにすればよい。
【００２４】
つまり、従来より、連続波（ＣＷ）を用いて物標の距離及び相対速度を検出するＣＷレーダとして、三角波にて周波数変調した信号（ＦＭ−ＣＷ）を送信し、受信信号をこの送信信号にて周波数変換（ホモダイン検波）して、その周波数変換した信号（検波信号）から物標との間の距離及び相対速度を求めるＦＭ−ＣＷレーダや、周波数の異なる２信号を送信し、その受信信号を各信号毎にホモダイン検波することにより、ドップラ効果により生じた信号の周波数変化（ドップラ周波数成分）を検出し、その検出結果から物標との間の距離及び相対速度を求める２周波ＣＷレーダ等が知られているが、上記モノパルスレーダ装置において、こうしたＣＷレーダ方式を利用して距離及び相対速度を検出するようにすれば、障害物検出をより良好に行うことができるようになり、このモノパルスレーダ装置を、自動車等の移動体に搭載すれば、移動体の走行安全性をより向上することが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明が適用された実施例の障害物検出レーダについて説明する。
まず図２は、本実施例の障害物検出レーダの構成を表わすブロック図である。
本実施例の障害物検出レーダは、自動車等の移動体に搭載され、その前方又は後方に存在する障害物（物標）を検出して、移動体がその障害物に衝突する虞があるときに警報を発して、その旨を運転者等に報知するためのものであり、受信アンテナ１０として、２系統のアレーアンテナを有する平面アレーアンテナを備えている。
【００２６】
また、本実施例の障害物検出レーダは、送信アンテナ６から送信した送信電波が外部の障害物に当たって反射してきた反射電波を、受信アンテナ１０（２系統のアレーアンテナ）にて受信し、その受信信号の位相差から障害物の方向を検出する位相モノパルスレーダ装置として構成されているが、単にこうした位相モノパルスレーダとしての機能だけでなく、受信信号から障害物までの距離及び障害物との相対速度を検出する、ＦＭ−ＣＷレーダとしての機能も有する。
【００２７】
即ち、図２に示す如く、本実施例の障害物検出レーダは、受信信号から障害物の方位，距離及び相対速度を求める電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２０と、このＥＣＵ２０から出力される制御電圧（三角波）を受け、その制御電圧に応じて発振周波数が漸次増・減する電圧制御発振器２と、この電圧制御発振器２からの出力信号を送信信号として送信アンテナ６の給電端子に入力して、送信アンテナ６から周波数が三角波状に漸次増・減する送信電波を放射させると共に、その送信信号を所定の比率で電力分配器１２側に分配する方向性結合器４と、受信アンテナ１０を構成する各アレーアンテナの給電端子Ａ，Ｂからの出力（つまり受信信号）を夫々ＲＦ端子に受け、電力分配器１２にて電力分配された送信信号をＬＯ端子に受けて、各信号を混合することで、受信信号を、両者の差の周波数を有する中間周波信号（以下、ＩＦ信号という）に周波数変換（ホモダイン検波）する一対のミキサ回路１４ａ，１４ｂと、各ミキサ回路１４ａ，１４ｂから出力されるＩＦ信号を夫々増幅する一対のＩＦ回路１６ａ，１６ｂと、ＥＣＵ２０からの警報出力情報を受けて運転者等に危険を報知する警報装置１８と、を備えている。
【００２８】
そして、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成され、予め設定されたプログラムに従い、後述の手順で、ＦＭ−ＣＷレーダ及び位相モノパルスレーダとしての機能を実現する。
なお、電力分配器１２は、方向性結合器４から入力された送信信号を各ミキサ回路１４ａ，１４ｂに同位相で電力分配を行うものである。
【００２９】
次に、本発明にかかわる主要部である受信アンテナ１０の構成について説明する。なお、図１において、（ａ）は、受信アンテナ１０を電波を放射する表面側より見た状態を表わし、（ｂ）は、図に点線で示す一つのアンテナ素子部２９を以下に説明する列方向に切断したときの断面状態を表わす。
【００３０】
図１に示す如く、受信アンテナ１０は、電波を放射する表面側に配置される第１の誘電体基板２２とその裏面側に配置される第２の誘電体基板２７とを備え、第１の誘電体基板２２の表面側には、アンテナ素子２４がマトリクス状に配置されている。
【００３１】
アンテナ素子２４は、受信アンテナ１０を表面側から見たときの垂直方向の並びを列、水平方向の並びを行とすると、ｍ行，２・ｍ列（本実施例では８行１６列）のマトリクス状に配置されており、各アンテナ素子２４は、夫々、列方向に細長いマイクロストリップ線路（換言すれば平面パッチ）からなる半波長共振器にて構成されている。また、各アンテナ素子２４の配置間隔は、各列の間隔が通常のアレー間隔の半分の長さとなり、各行の間隔が通常のアレー間隔の長さとなるようにされている。
【００３２】
また、各アンテナ素子２４が配置された第１の誘電体基板２２の裏面側には、アンテナ素子２４を列毎に直列に接続する直列給電線路２６と、この直列給電線路２６にて接続された各列のアンテナ素子２４の内、向かって左側から１列毎にグループ分けした奇数列のアンテナ素子と偶数列のアンテナ素子とに、夫々、同位相で並列給電を行う一対の並列給電線路２６ａ，２６ｂとが設けられ、第２の誘電体基板２７は、給電線路を挟んで、第１の誘電体基板２２の裏面側に積層されている。そして、第２の誘電体基板２７の給電線路とは反対側面（つまり受信アンテナ１０の裏面側）には、その面全体に、接地導体２８が設けられている。
【００３３】
このように構成された本実施例の受信アンテナ１０では、奇数列の各アンテナ素子２４には、給電端子Ａから並列給電線路２６ａを介して同位相で給電され、偶数列の各アンテナ素子２４には、給電端子Ｂから並列給電線路２６ｂを介して同位相で給電される。そして、各列内では、直列給電線路２６を介して、電磁結合方式で直列給電される。
【００３４】
従って、本実施例の受信アンテナ１０は、各並列給電線路２６ａ，２６ｂから給電を受ける奇数列のアンテナ素子により形成されるアレーアンテナと、偶数列のアンテナ素子２４により形成されるアレーアンテナとの、２系統のアレーアンテナを備えることになり、各並列給電線路２６ａ，２６ｂの給電端子Ａ，Ｂからこれら各アレーアンテナが受信した受信信号を取り込むことができる。
【００３５】
次に、本実施例の障害物検出レーダが位相モノパルスレーダ及びＦＭ−ＣＷレーダとして機能するために、ＥＣＵ２０において実行される制御動作について説明する。
まず、ＥＣＵ２０は、所定の電圧発生回路を用いて、三角波状に変化する制御電圧を電圧制御発振器２に出力することにより、電圧制御発振器２から、周波数が三角波状に漸次増・減するＦＭ変調信号を出力させる。すると、このＦＭ変調信号（送信信号）に対応した送信電波が、送信アンテナ６から送信され、外部に障害物があるときには、送信電波が障害物に当たって反射され、その反射電波が受信アンテナ１０に入射する。受信アンテナ１０では、この反射電波が、奇数列のアンテナ素子２４と偶数列のアンテナ素子２４とで構成される一対のアレーアンテナにより各々受信され、その受信信号が、上記各並列給電線路２６ａ，２６ｂの各給電端子Ａ，Ｂから出力される。そして、これら各受信信号は、ミキサ回路１４ａ，１４ｂにて、現在送信中の送信信号と混合（ホモダイン検波）されてＩＦ信号に変換され、更にＩＦ回路１６ａ，１６ｂにて増幅された後、ＥＣＵ２０に入力される。
【００３６】
するとＥＣＵ２０は、ＩＦ回路１６ａ，１６ｂから入力された受信信号（ＩＦ信号）の内のどちらか一方を高速フェーリエ変換手法等によって周波数分析し、送信電波を反射した障害物までの距離と障害物との相対速度を計測する、周知のＦＭ−ＣＷレーダとしての計測動作を実行すると共に、各ＩＦ信号から受信アンテナ１０にて受信された一対の受信信号の位相を比較することにより、外部の障害物の方向（角度）を計測する周知の位相モノパルスレーダとしての計測動作を実行する。
【００３７】
そして、ＥＣＵ２０は、この計測結果、つまり障害物までの距離と障害物との相対速度と障害物の方向とから、移動体が障害物に衝突する虞があるかどうかを判断し、衝突の虞がある場合に、警報装置１８を動作させて、その旨を運転者等に報知する。
【００３８】
なお、警報装置１８は、ＥＣＵ２０からの警報出力情報を受けて、運転者等に危険を報知するものであるが、この警報装置１８には、所定の警告音を発生するブザー等を使用してもよいが、例えば、上記検出結果に応じて障害物の方向等を表わす音声メッセージを発する音声合成装置等を利用すれば、より安全性を高めることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施例の移動体用の障害物検出レーダでは、位相モノパルスレーダとしての機能を実現するために、受信アンテナ１０として、従来のようにパラボラアンテナや導波管ホーン等からなる一対の受信アンテナを用いるのではなく、２系統のアレーアンテナの機能を有する平面アレーアンテナを備えている。従って、移動体には受信アンテナ１０を一つ搭載するだけでよく、装置を小型化して、移動体への搭載性を向上できる。また、受信アンテナ１０は、平面アレーアンテナであるため、反射鏡や導波管を必要とせず、量産化・軽量化を容易に図ることができる。従って、レーダ装置を安価に実現できると共に、移動体の任意の位置に取り付けることができるようになり、汎用性の高いレーダ装置を実現できる。
【００４０】
また更に、本実施例の受信アンテナ１０によれば、一つの平面アレーアンテナにて位相モノパルスレーダ装置用の一対のアレーアンテナを構成でき、その一対のアレーアンテナの間隔は、アンテナ素子２４一列分の間隔（１系統のアレーアンテナの間隔の半分）であり、アンテナ口径よりも極めて小さくすることができるので、アンテナ利得，延いては物標の最大探知距離を低下させることなく、物標方向を一義的に検出することが可能になる。
【００４１】
また、本実施例の障害物検出レーダは、単なる位相モノパルスレーダ装置としての機能だけでなく、ＦＭ−ＣＷレーダとしての機能も有するため、障害物の方位だけでなく、障害物との距離及び相対速度をも検出できる。この結果、障害物への衝突の可能性をより高精度に判定することができ、自動車等の走行安全性をより高めることができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施例では、アンテナ素子２４を８行１６列のマトリクス状に配置した受信アンテナ１０について説明したが、この行数及び列数については、使用すべきアンテナの特性（送受信電波の周波数，放射ビームの幅，アンテナゲイン等）に応じて適宜設定すればよい。
【００４３】
また、本実施例では、受信アンテナ１０における並列給電線路２６ａ，２６ｂを、対応する列のアンテナ素子２４に対して全て同位相で給電可能なものとして説明したが、これは、各アレーアンテナからの放射ビームの中心方向を、誘電体基板２２に直交する方向に一致させて、高精度な位相モノパルスレーダを実現するためであり、受信信号の振幅差から障害物の方向を検出する振幅モノパルスレーダを実現する場合には、例えば、並列給電線路２６ａ，２６ｂのうち、奇数列のアンテナ素子２４に給電を行う並列給電線路２６ａについては、給電端子Ａから向かって左側の列に至る給電線路程、線路長が長くなるように、給電端子Ａから各列に至る給電線路の線路長を設定し、逆に、偶数列のアンテナ素子２４に給電を行う並列給電線路２６ｂについては、給電端子Ｂから向かって右側の列に至る給電線路程、線路長が長くなるように、給電端子Ｂから各列に至る給電線路の線路長を設定すればよい。
【００４４】
つまり、振幅モノパルスレーダでは、使用するアンテナ装置の放射ビームの中心方向を互いにずらす必要があるが、このようにすれば、奇数列及び偶数列のアンテナ素子にて夫々形成される２系統のアレーアンテナからの放射ビームの中心方向を水平方向に所定角度だけずらすことができ、振幅モノパルスレーダを良好に実現することができるようになる。また、この構成のアンテナ装置を用いて位相モノパルスレーダ装置を実現することもでき、更に、受信信号の振幅差及び位相差の両方から物標の方向を検出するモノパルスレーダ装置を実現することもできる。
【００４５】
また、本実施例では、送信電波は、送信専用の送信アンテナ６を用いて送信するように構成したが、図３に示す如く、方向性結合器４から出力される送信電波発生用の送信信号を、サーキュレータ３２を介して、上記実施例の受信アンテナ１０と同様に構成された送受信アンテナ３０の一方の給電端子Ａ（Ｂでもよい）に入力し、この給電端子Ａから出力される受信信号をサーキュレータ３２を介してミキサ回路１４ａのＲＦ端子に入力するようにしてもよい。
【００４６】
そして、このようにすれば、図１に示した奇数列のアンテナ素子２４にて形成されるアレーアンテナを利用して、送信電波を送信できるようになり、送信アンテナ６を別途設けることなく、上記実施例と同様の機能を有する障害物検出レーダを構成でき、このレーダ装置の構成をより簡素化して、安価に実現できるようになる。
【００４７】
なお、図３に示す障害物検出レーダは、図２に示した上記実施例の障害物検出レーダから送信アンテナ６を取り除き、代りにサーキュレータ３２を設けることにより、図１に示した平面アレーアンテナを、送受信アンテナ３０として動作させるものであり、それ以外の構成については、上記実施例と全く同様であるため、他の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
また更に、上記実施例では、受信アンテナ１０として、アンテナ素子２４をｍ行，２・ｍ列のマトリクス状に配置し、全アンテナ素子を、奇数列のアンテナ素子と偶数列のアンテナ素子とにグループ分けして、各グループ毎に、各列のアンテナ素子に対して直列給電を行なう複数の直列給電線路と各列毎に並列給電を行なう並列給電線路とを設けることにより、２つの給電端子Ａ，Ｂから各々給電可能な２系統のアレーアンテナ１０Ａ，１０Ｂの全アンテナ素子列が交互に噛み合い、各アレーアンテナ１０Ａ，１０Ｂの間隔Ｄが各系統のアレーアンテナ１０Ａ，１０Ｂにおけるアンテナ素子列の間隔の半分となるように構成された平面アレーアンテナ（図４に示す模式図ａ１，ａ２参照）を用いた障害物検出レーダについて説明したが、本発明の平面アレーアンテナは、必ずしも２系統のアレーアンテナ１０Ａ，１０Ｂのアンテナ素子列の全列が交互に噛み合うようにする必要はない。
【００４９】
つまり、本発明の平面アレーアンテナは、図４（ｂ１），（ｂ２）に示す受信アンテナ１０′のように、２つの給電端子Ａ，Ｂから各々給電可能な２系統のアレーアンテナ１０Ａ′，１０Ｂ′のアンテナ素子列の内の一部（図では全８列の内の６列）が交互に噛み合い、左・右の両端側のアンテナ素子列の間（図では左・右の１列目と２列目及び２列目と３列目の間）には、他方のアレーアンテナのアンテナ素子列が配置されないようにしてもよい。
【００５０】
そして、この場合、平面アレーアンテナ全体の開口面は大きくなるものの、全アンテナ素子列が交互に噛み合うように構成した場合に比べて、各アレーアンテナ１０Ａ，１０Ｂの間隔Ｄを大きくすることができる。
従って、本発明によれば、２系統のアレーアンテナが交互に噛み合うアンテナ素子列の列数を任意に設定することにより、２系統のアレーアンテナの間隔を任意に設定することができ、位相モノパルスレーダ装置用のアンテナ装置として使用する場合に、要求される物標検出特性に応じてアンテナ間隔を最適に設定することができる、という効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の受信アンテナ（平面アレーアンテナ）の構成を説明する説明図である。
【図２】実施例の障害物検出レーダの構成を表わすブロック図である。
【図３】図１に示した平面アレーアンテナを送受信アンテナとして使用する障害物検出レーダの構成を表わすブロック図である。
【図４】図１に示した平面アレーアンテナとその変形例とを夫々模式的に表す説明図である。
【図５】位相モノパルスレーダ装置における物標の検出原理を説明する設営図である。
【図６】位相モノパルスレーダ装置においてアンテナ間隔の大小により生じる受信特性の変化を説明する説明図である。
【符号の説明】
２…電圧制御発振器４…方向性結合器６…送信アンテナ
１０…受信アンテナ１２…電力分配器１４ａ，１４ｂ…ミキサ回路
１６ａ，１６ｂ…ＩＦ回路１８…警報装置２０…ＥＣＵ
２２…第１の誘電体基板２４…アンテナ素子２６…直列給電線路
２６ａ，２６ｂ…並列給電線路２７…第２の誘電体基板
２８…接地導体Ａ，Ｂ…給電端子
３０…送受信アンテナ３２…サーキュレータ

Claims

マトリクス状に配置されたアンテナ素子と、該アンテナ素子の各列毎に設けられた直列給電線路と、該直列給電線路を介して前記アンテナ素子の各列毎に並列給電を行う並列給電線路と、からなるアレーアンテナを２系統備え、該２系統のアレーアンテナにおいて前記直列給電線路にて形成されるアンテナ素子列の内、全列又は一部の列が略等間隔で交互に噛み合うように、各アレーアンテナを同一平面上に配置してなる平面アレーアンテナ、を受信アンテナとして備えると共に、
送信信号を発生して、送信用アンテナから送信させる信号発生手段と、
前記送信用アンテナから送信した送信電波が外部の物標に当たって反射してきた反射電波を前記平面アレーアンテナにて受信し、該平面アレーアンテナの前記各並列給電線路の給電端子から得られる受信信号に基づき、物標の方向を検出する物標検出手段と、
を備えたことを特徴とするモノパルスレーダ装置。
前記平面アレーアンテナにおいて前記２系統のアレーアンテナを夫々構成する一対の並列給電線路のうち、少なくとも一方の並列給電線路の給電端子から各アンテナ素子列までの線路長を不均等にして、該２系統のアレーアンテナの放射ビーム中心方向が互いに所定角度ずれるように構成してなることを特徴とする請求項１に記載のモノパルスレーダ装置。
前記平面アレーアンテナにおいて、前記各アンテナ素子を平面パッチにて形成してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモノパルスレーダ装置。
前記平面アレーアンテナにおいて、前記各アンテナ素子を列方向に長い半波長共振器にて形成してなることを特徴とする請求項３に記載のモノパルスレーダ装置。
前記平面アレーアンテナの一方の並列給電線路の給電端子に接続され、前記信号発生手段からの送信信号を該給電端子に入力すると共に、該給電端子から受信信号を取り出すサーキュレータ、を設け、該サーキュレータが接続された側のアレーアンテナを送受信兼用としたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のモノパルスレーダ装置。
前記信号発生手段は、送信信号として所定の連続波を発生し、前記物標検出手段は、前記受信信号をホモダイン検波して、該検波信号から、前記物標の方向，距離及び速度を検出することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載のモノパルスレーダ装置。