JP4888471B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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つまり、(1)式において、−180°<Δφ≦+180°に対応する方位θの角度範囲が検知範囲となる。従って、位相モノパルスレーダを広角化するには、レーダ波の波長λが決まっている場合、受信アンテナの配置間隔Lを短くする必要がある。
[第1実施形態]
<全体構成>
図1は、本発明のアンテナ装置を適用して構成した車載レーダ装置1の全体構成を示すブロック図である。
アンテナ部10は、送受共用に用いる4本の単位アンテナからなるアンテナ本体11と、各単位アンテナを介してレーダ波の送受信を行う送受信回路部13とで構成されている。
送受信回路部13は、周波数制御部21からの制御信号に応じて周波数が変化するミリ波帯の高周波信号を発生させる高周波発振器、高周波発振器にて発生させた高周波信号を増幅し、且つ、位相差が180°異なる二つの送信信号(差動出力)を生成する増幅器等を備え、増幅器の一方の出力(非反転出力)を、チャンネルCH1,CH2の単位アンテナで形成された第1アンテナグループに供給し、増幅器の他方の出力(反転出力)を、チャンネルCH3,CH4の単位アンテナで形成された第2アンテナグループに供給する、いわゆる差動給電を行うように接続されている。
アンテナ本体11を構成する各単位アンテナは、複数のアンテナ素子(パッチアンテナ)を給電線路を介して直列接続し、給電端とは反対側の端部は、その端部にて信号の反射が発生しないように終端されている。つまり、単位アンテナは進行波型のアンテナとして構成されている。
ここで、上述の合成特性が得られるように、アンテナ本体11を設計する際の設計手順について説明する。
(A)送信アンテナの指向性の第1ヌル点(グレーティングの折り返し角度)が、検知角度範囲(−30°〜+30°)より外側に位置するように(例えば±40°)、単位アンテナの配置間隔dnを設定する。
(B)受信アンテナの指向性が、グレーティングによって検知角度範囲内に折り返すサイドローブが存在する角度範囲(以下「折返しサイドローブ領域」という)、即ち、折返し角度より外側の角度範囲で十分に低下するように、曲げ幅RGpを設定する。
(C)送信アンテナの指向性が、折り返しサイドローブエリアで低くなるように、単位アンテナの本数nTを設定する。(場合によっては、単位アンテナの配置間隔dnも調整する。)
(D)合成特性において、検知角度範囲(但し、正面ヌル領域を除く)にて所望の指向性強度が得られ、且つ、検知角度範囲の両端(±30°)での指向性強度と、折り返しサイドローブエリアで最大となる指向性強度との差が予め設定された余裕値(ここでは20dB)以上となるように、単位アンテナの本数nT、配置間隔dn、曲げ幅RGpを適宜微調整する。
以上説明したように、車載レーダ装置1では、二つにグループ分けした単位アンテナに差動給電を行い、送信アンテナの指向性を、正面方向にヌル点を有するものとすることにより、メインローブの領域端での利得を増大させている。
[第2実施形態]
次に第2実施形態の車載レーダ装置3について説明する。
アンテナ部30は、6本の単位アンテナからなる送信アンテナ部31と、4本の単位アンテナからなる受信アンテナ部33と、送信アンテナ部31を構成する各単位アンテナに供給する送信信号、及びこれを電力分配してなるローカル信号を生成する送信回路部35と、受信アンテナ部33を構成する各単位アンテナからの受信信号を個別に、受信アンテナ部33から供給されるローカル信号と混合して、中間周波信号を生成する受信回路部37とを備えている。
なお、送信回路部35は、周波数制御部21からの制御信号に応じて周波数が変化するミリ波帯の高周波信号を発生させる高周波発振器、高周波発振器にて発生させた高周波信号を電力分配して送信信号及びローカル信号を生成する分配器と、分配器にて生成された送信信号を増幅し、且つ、位相差が180°異なる二つの送信信号(差動出力)を生成する増幅器等を備えた周知のものである。
受信回路部は、各単位アンテナから供給される受信信号に送信回路部から供給されるローカル信号とを混合するミキサを、単位アンテナ毎に備えた周知のものである。
受信アンテナ部33は、第1実施形態における送受共用のアンテナ本体11と同様に構成されている。
送信アンテナ部31を構成する単位アンテナ(以下「送信側単位アンテナ」という)は、複数のアンテナ素子(パッチアンテナ)を給電線路を介して直列接続し、給電端とは反対側の端部は、その端部にて信号の反射が発生しないように終端されている。つまり、送信側単位アンテナは進行波型のアンテナとして構成されている。
ここで、上述の合成特性が得られるように、アンテナ本体11を設計する際の設計手順について説明する。
(E)送信アンテナ部31の指向性の第1ヌル点(グレーティングの折り返し角度)が、検知角度範囲(−30°〜+30°)より外側に位置し(例えば±40°)、且つ送信アンテナ部31の指向性が、折り返しサイドローブエリアで低くなるように、送信側単位アンテナの配置間隔TGp及び本数mTを設定する。
(F)グレーティングの折り返し角度が検知角度範囲より外側に位置するように、受信アンテナ部33を構成する単位アンテナ(以下「受信側単位アンテナ」という)の配置間隔dnを設定すると共に、受信信号に基づく信号処理を実行した際に、所望の解像度が得られるように受信側単位アンテナの本数nTを設定する。
(G)各受信側単位アンテナの指向性が、グレーティングによって検知角度範囲内に折り返す角度範囲(折返しサイドローブ領域)、即ち、折返し角度より外側の角度範囲で十分に低下するように、曲げ幅RGpを設定する。
(H)合成特性において、検知角度範囲(但し、正面ヌル領域を除く)にて所望の指向性強度が得られ、且つ、検知角度範囲の両端(±30°)での指向性強度と、折り返しサイドローブエリアで最大となる指向性強度との差が予め設定された余裕値(ここでは20dB)以上)となように、送信側単位アンテナの本数mT及び配置間隔TGp、受信側単位アンテナの配置間隔dn,曲げ幅RGpを適宜微調整する。
以上説明したように、車載レーダ装置1では、送信側単位アンテナを二つにグループ分けして差動給電を行い、送信アンテナ部31の指向性(ひいては合成特性)を、正面方向にヌル点を有するものとすることにより、メインローブの領域端での利得を増大させている。
[他の実施形態]
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することが可能である。
Claims (7)
- 同数の単位アンテナによって構成された二つのアンテナグループを有する送信アンテナ部、及び複数の単位アンテナによって構成された受信アンテナ部からなる送受信手段と、
前記送信アンテナ部の指向性が、正面方向にヌル点を有したものとなるように、前記送信アンテナ部を構成する二つのアンテナグループに対して位相差180°で給電を行う給電手段と、
を備え、
前記受信アンテナ部を構成する前記単位アンテナの配置間隔は、予め設定された検知角度範囲内での位相の回転が1回転未満となる長さに設定され、
前記受信アンテナ部を構成する前記単位アンテナの個別の指向性は、前記検知角度範囲の全体をメインローブに含み、且つ、前記送信アンテナ部のサイドローブが位置する角度範囲の信号強度を抑圧するように設定されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 前記受信アンテナ部を構成する各単位アンテナは、給電線路を介して一列に直列接続された複数のアンテナ素子からなり、該アンテナ素子が並ぶ配列線は、予め設定された屈曲点の前後で異なり且つ平行であることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記送信アンテナ部の指向性と前記受信アンテナ部を構成する個々の単位アンテナの指向性とを合成したものを合成特性として、
前記屈曲点前後の配列線間の距離は、前記単位アンテナの配置間隔より狭く、且つ、グレーティングによって前記メインローブ内に折り返される前記合成特性のサイドローブと、該サイドローブが折り返された角度位置での前記合成特性のメインローブとの強度差が予め設定された余裕値より大きくなるように設定され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。 - 前記送信アンテナ部を構成する前記単位アンテナの数及び配置間隔は、前記送信アンテナ部の指向性のヌル点により、送信強度が予め設定された送信閾値以下となる正面ヌル領域の角度範囲が、予め設定された正面検知距離に位置する車両の車幅に相当する角度範囲より小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記送信アンテナ部と前記受信アンテナ部とは、前記単位アンテナを共用することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記給電手段は、MMICによって実現され、
前記MMICは、前記送受信手段を構成する前記単位アンテナの配置面に実装されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 前記検知角度範囲は、正面方向を0°として−30°〜+30°の範囲であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のアンテナ装置。
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