JP4996640B2

JP4996640B2 - アンテナ装置、レーダ装置

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Publication number: JP4996640B2
Application number: JP2009056259A
Authority: JP
Inventors: 徹司城; 秀一尾林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2012-08-08
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Description

本発明は、アレーアンテナに関し、特に複数の給電口をもつアンテナ装置およびレーダ装置に関する。

ディジタルビームフォーミング、ビームスキャンないしはモノパルス方式を目的としてサブアレーアンテナを複数配置したアレーアンテナがある。ミリ波帯では、サブアレーアンテナに用いられるアンテナ素子としてパッチアンテナ、ホーンアンテナやスロットアンテナなどがあり、これらのアンテナ素子へ給電する場合には、マイクロストリップ線路、トリプレート線路、導波管、誘電体導波管、ポスト壁導波管などにより給電される。ＲＦモジュールからサブアレーアンテナへの給電はミリ波の車載レーダでは導波管給電が一般的である。

従来の導波管線路は、二枚の金属壁を重ねて複数の導波管線路を形成し、各導波線路を伝搬する高周波信号の各線路間の相互結合を低減することを目的として、チョーク構造を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３８４３９４６号公報

車載レーダのように水平方向の測角をおこなう場合、水平方向にサブアレーアンテナが配置され、それぞれのサブアレーアンテナに給電口が設けられる。このサブアレーアンテナの間隔はグレーティングローブレベルとの兼ね合いで、広角化を目指したレーダにおいてはサブアレーアンテナ間隔を狭くする必要がある。例えば最大走査角を４０度とすると、自由空間波長をλ_０と定義すれば、０．６λ_０以下程度を選ぶ必要がある。しかしながら、導波管給電において、各サブアレーアンテナの給電口を同じ側に形成すると、導波管のカットオフの関係より広壁面は０．５λ_０以上必要であり、かつ導波管を形成する金属の壁厚や各アンテナの給電口間のアイソレーションを改善するためのチョーク構造など物理的な影響を考慮すると、グレーティングローブレベルを押さえるための条件以上のスペースが必要となる。よって、アンテナの放射部に比べ、アンテナの給電部の幅が広くなってしまい、アンテナ全体の面積が大きくなってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、給電線路を小面積化し、各サブアレーアンテナの給電口を近接して配置出来るようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子へと給電する第１の給電線路と、をそれぞれ含む複数のサブアレーアンテナと、複数の前記第１の給電線路に信号をそれぞれ供給する複数の給電部と、前記給電部が設けられた面と、を備えるアンテナ部と、一端部と、前記一端部より線路幅が広い他端部を有する複数の第２の給電線路と、複数の前記一端部にそれぞれ設けられ、前記給電部にそれぞれ接続される複数の第１のモード変換部と、複数の前記他端部にそれぞれ設けられる複数の第２のモード変換部と、を含み、前記面に接して配置される給電基板とを備え、前記複数のサブアレーアンテナを、同一平面上に自由空間波長以下の間隔で平行に並列させ、前記一端部を前記間隔で並列させ、隣接する前記第２給電線路の他端部を、前記一端部をはさんで交互に配置することを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係るレーダ装置は、このアンテナ装置と、前記アンテナ装置より受信した信号の増幅及び該信号を周波数変換し変換信号を得るダウンコンバートを含む処理を行うＲＦモジュール部と、前記変換信号にアナログディジタル変換を行いディジタル信号に変換するアナログディジタル変換部と、前記ディジタル変換部よりビームの到来方向を推定するモノパルスＤＢＦ部と、を具備することを特徴とする。

本発明のアンテア装置及びレーダ装置によれば、給電線路を小面積化し、各サブアレーアンテナの給電口を近接して配置出来る。

第１の実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す上面図。第１の実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す図。第１の実施形態に係る第２の給電線路を示す上面図。第１の実施形態に係る第２の給電線路を示す上面図。第１の実施形態に係るレーダ装置を示す図。第１の実施形態に係る第２の給電線路の具体例を示す図。第１の実施形態に係るアンテナ装置の具体例を示す図。第１の実施形態に係るアンテナ装置の変形例を示す図。第１の実施形態に係るアンテナ装置の変形例を示す図。第１の実施形態に係るアンテナ装置の変形例２の具体例を示す図。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。同一の番号を付した部分については同様の動作をおこなうものとして、重ねての説明を省略する。

まず、本発明の実施形態に係るアンテナ装置およびレーダ装置について図１〜図３を参照して説明する。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置は、アレーアンテナ１０１と給電線路基板２００を備える。アレーアンテナ１０１は、アンテナ基板１００に設けられている。アンテナ基板１００と給電線路基板２００は、重ねて配置される。図１は、アンテナ装置をアレーアンテナ１０１側からみた上面図であり、アンテナ基板１００の下側に給電線路基板２００が配置される。図２は、アンテナ装置を、アンテナ基板１００、給電線路基板２００に分解した分解図である。なお、図２には、アンテナ基板１００の上面１００Ａ（図２（ａ））とその裏の面１００Ｂ（図２（ｂ））を示している。又、図２には、給電線路基板２００の上面２００Ａ（図２（ｃ））とその裏の面２００Ｂ（図２（ｄ））を示している。図２には、アンテナ装置に加え、アンテナ装置に接続されるＲＦモジュール４０１を示している（図２（ｅ））。図３及び図４は、給電線路基板２００の第２の給電線路２０３を示す上面図である。

本実施形態に係るレーダ装置は、アンテナ装置及び高周波モジュール４０１を備える。

図１及び図２を用いて本実施形態に係るアンテナ装置の詳細を説明する。

図２（ａ）に示されるように、アレーアンテナ１０１は、複数のサブアレーアンテナ１０２を含む。さらにサブアレーアンテナ１０２は、複数のアンテナ素子１０３、複数の第１の給電線路１０４、複数の給電口１０５を含む。

複数のサブアレーアンテナ１０２は、アンテナ素子１０３が整列している方向と同一平面上で、同一平面上に平行に整列させることによりサブアレーアンテナ群を形成する。サブアレーアンテナ１０２は、アレ―アンテナ１０１の中心軸Ｘ１に対して、鏡像の関係に（線対称）なるように配置する。具体的にはサブアレーアンテナ１０２の数が偶数である場合には、中心にある２つのサブアレーアンテナ１０２の間に中心軸Ｘ１を想定し、図１に示すように両側とも同数のサブアレーアンテナ１０２が存在するように配置する。

アンテナ素子１０３は、例えば、導波管、誘電体導波管、ポスト壁導波路を用いる場合はスロットまたはホーンによって、マイクロストリップ線路、トリプレート線路を用いる場合はパッチ素子によって構成される。

第１の給電線路１０４は、例えば、導波管、マイクロストリップ線路、トリプレート線路、ポスト壁導波路によって構成される。第１の給電線路１０４は、アンテナ素子１０３に給電する。

給電口１０５は、第１の給電線路１０４上に設けられる。図２（ｂ）に示されるように、アンテナ基板１００の、アレーアンテナ１０１が設けられた面と異なる面に給電口１０５は形成されている。給電口１０５は、給電線路基板２００の第２の給電線路２０３（詳細は後述）と第１の給電線路１０４とを電気的に接続する。すなわち、給電口１０５を介して、第２の給電線路２０３に流れる高周波信号が第１の給電線路へと供給される。すなわち、給電線路基板２００は、アンテナ基板１００の面のうち、アンテナ素子１０３が設けられた面１００Ａと対向する面１００Ｂに接して配置される。給電口１０５は、後述する第１のモード変換器２０３Ａと接続される。給電口１０５と第１のモード変換器とが接続されるため、第２の給電線路２０３に流れる高周波信号が第１の給電線路へと給電される。

給電口１０５は、第１の給電線路の種類によりその形状が変化する。給電口１０５は、第１の給電線路の形状に合わせたモード変換器の構造をとる。図１の例では、給電口１０５をサブアレーアンテナの中央に配置している。すなわち、給電口１０５をはさんで、同数のアンテナ素子がサブアレーアンテナに設けられている。

サブアレーアンテナ１０２を並列させる際のサブアレーアンテナ１０２同士の間隔ｄは、グレーティンローブなどの不要放射の抑圧のために、自由空間波長λ、最大走査角をθｍとすると（１）式を満たす必要がある。

この（１）式を満たすように、複数のアンテナ素子１０３の整列方向と平行に複数のサブアレーアンテナ１０２を並列させて配置される。特に、サブアレーアンテナ１０２の間隔が自由空間波長以下になるように配置する。複数のサブアレーアンテナ１０２は、４０度以上のビーム走査する場合は、サイドローブが抑圧できるように、できればサブアレーアンテナ１０２同士の隣り合う間隔が、０．６λ以下程度となるように並べるとよい。

次に、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示されるように、給電線路基板２００は、第１のモード変換器２０１と第２のモード変換器２０２と第２の給電線路２０３を含む。

給電線路基板２００は、板状の誘電体と、誘電体の両面を覆う金属膜によって形成される。給電線路基板２００は、給電口１０５と第１のモード変換器が接続するよう、アレーアンテナが形成されたアンテナ基板１００と重ねて配置される。

第１のモード変換器２０１は、第２の給電線路２０３の一端部２０３Ａに具備された開口である。図２（ｃ）に示されるように、給電線路基板２００のアンテナ基板１００と接触する面２００Ａに、第１のモード変換器２０１は設けられている。第１のモード変換器の形状は、第２の給電線路２０３の種類によって決まる。第１のモード変換器は、給電口１０５と接続しており、第２の給電線路２０３から入力された信号を、給電口１０５を介して第１の給電線路１０４へ供給する。第１のモード変換器２０１は、アレーアンテナ１０１と給電線路基板２００を接触させた場合に、給電口１０５と接続するように配置される（図１参照）。

第２のモード変換器２０２は、第２の給電線路２０３の他端部２０３Ｂに具備された開口である。図２（ｄ）に示されるように、アンテナ基板１００と接触する面２００Ａと対向する面２００Ｂに第２のモード変換器２０２は設けられている。第２のモード変換器の形状は、ＲＦモジュールと第２のモード変換器とを接続する線路の種類によって決まる。第２のモード変換器は、ＲＦモジュール４０１のＲＦポート４０２と接続される。第２のモード変換器２０２は、後述する高周波回路（ＲＦモジュール）から入力された信号を第２の給電線路２０３へ供給する。第２のモード変換器２０２は、給電口１０５のからサブアレーアンテナ１０２が並列して配置した方向にずれた位置に配置される。従って、図３に示されるように、第１のモード変換器２０１と第２のモード変換器２０２とは、サブアレーアンテナ１０２の中心軸Ｘ２に対して、互いにずれた位置に配置される。このように、第１のモード変換器２０１と第２のモード変換器２０２が、互いにずれた位置に配置されることにより、近接して配置されたサブアレーアンテナ１０２に小面積で給電することができる。また、ＲＦモジュールのＲＦポートを互いに近接して配置することができる。

複数の第２の給電線路２０３は、複数の第２の給電線路２０３に平行で、かつ複数の第２の給電線路２０３の全体数を２等分し２つの給電線路群に分割する中心軸Ｘ２に対して、第２の給電線路群同士が鏡像の関係（線対称）になるように配置する。第２の給電線路２０３は、第１のモード変換器２０１と第２のモード変換器２０２とを接続するための給電線路である。

第２の給電線路２０３は、給電線路基板２００の誘電体を貫通するスルーホール２０４により囲まれた部分である。即ち、第２の給電線路２０３は、閉鎖系の線路である。第２の給電線路２０３は、複数のサブアレーアンテナ毎に設けられる。各第２の給電線路２０３の一端部２０３Ａは、第１のモード変換器が給電口１０５と接続するよう一列に配置される。すなわち、サブアレーアンテナと同様に、一端部２０３Ａは、間隔ｄで並列される。一方、他端部２０３Ｂは、隣り合う第２の給電線路２０３の他端部２０３Ｂが隣り合わないように一端部２０３Ａをはさんで交互に配置される。

ただし、複数の第２の給電線路２０３の形状は、アレーアンテナ１０１と同様に、中心軸Ｘ２に対して鏡像の関係にある。したがって、サブアレーアンテナが偶数本（すなわち、第２の給電線路２０３が偶数個）配置される場合、複数の第２の給電線路２０３の中心軸Ｘ２に最も近接する第２の給電線路２０３の他端部２０３Ｂは一端部２０３Ａをはさんで同じ側に、すなわち隣接して配置される。

ここで、サブアレーアンテナ１０２の間隔を０．６λ以下にするためには、給電口１０５も０．６λ以下の間隔に配置する必要がある。以下では、給電口１０５を０．６λ以下の間隔で配置できる理由について説明する。

第２の給電線路２０３は、誘電体線路であるため、誘電体の波長短縮効果により第２の給電線路２０３の幅が０．６λ（λは自由空間波長とする。）以下であっても、高周波信号が伝搬可能である。また、第２の給電線路２０３は、閉鎖系の線路であるため、隣接する第２の給電線路２０３の間隔が近接しても高いアイソレーションを保つことができる。従って、隣接する２つの給電線路２０３を近接して配置でき、尚かつ第２の給電線路２０３を０．６λ以下で形成できるため、第２の給電線路２０３に設けられる第１のモード変換器２０１を、０．６λ以下の間隔に複数配置することができる。従って、第１のモード変換器２０１に接続される給電口１０５も０．６λ以下の間隔に複数配置することができるのである。

ここで、図３及び図４を用いて第２の給電線路２０３の詳細について説明する。なお、ここでは、図２に示す複数の第２の給電線路２０３のひとつについて説明するが、他の第２の給電線路２０３も同様の構成である。

第２の給電線路２０３は、第１のモード変換器が形成される一端部２０３Ａと、第２のモード変換器が形成される他端部２０３Ｂと、一端部２０３Ａと他端部２０３Ｂとを接続する線路部２０３Ｃとを含む。図３に示されるように、一端部２０３Ａの線路幅ａに比べ、他端部２０３Ｂの線路幅ｂが広い（ａ＜ｂ）。線路部２０３Ｃの中心軸Ｘ４（線路部２０３Ｃの線路幅の中央を通る軸）と、一端部２０３Ａの中心軸Ｘ３（一端部Ａの線路幅ａを二等分する軸）とのなす角は、θ（０度≦θ＜９０度）となる。この中心軸Ｘ４と中心軸Ｘ３とのなす角θをベンド角という。一端部２０３Ａの中心軸Ｘ３は、第１の給電線路と平行であるため、第２の給電線路２０３の線路部２０３Ｃは、第１の給電線路と平行には配置されておらず、斜め方向にずれている。線路部２０３Ｃは、第１の給電線路とねじれの関係にある。

線路部２０３Ｃの中心軸Ｘ４は、一端部２０３Ａの中心軸Ｘ３に対して斜め方向に配置される。このことにより、第１のモード変換器２０１と第２のモード変換器が、互いにずれた位置に配置することができ、近接して配置されたサブアレーアンテナ１０２に小面積で給電することができる。

図４に示すように、他端部２０３Ｂは、その中心軸Ｘ６が、一端部２０３Ａの中心軸Ｘ５と平行となるように配置される。他端部２０３Ｂの一辺であって、線路部２０３Ｃと接触する辺Ｙは、第１の辺Ｙ１の方が、第２の辺Ｙ２より長い。つまり、線路部２０３Ｃと接続している第１の辺Ｙ１と第２の辺Ｙ２は、一端部２０３Ａから遠い第１の辺Ｙ１の方が第２の辺Ｙ２より長い。

なお、第２の辺Ｙ２の長さは「０」、すなわち、辺Ｙは、第１の辺Ｙ１のみで形成されていても良い。（図６に示す。）つまり、線路部２０３Ｃの角は、他端部２０３Ｂの角と接する。線路部２０３Ｃと接する他端部２０３Ｂの角部は、他端部２０３Ｂが有する４つの角部の中で、一端部２０３Ａに最も近い角部である。

例えば本実施形態に係るアンテナ装置をレーダ装置として使用する場合、モノパルス方式での測角をおこなうことが考えられる。モノパルス方式で測角をおこなうレーダ装置の一例を図５に示す。図２はモノパルス方式の受信時の回路を示しており、本実施形態に係るレーダ装置３００は、アンテナ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ、ＲＦモジュール部３０２、ＡＤ変換部３０３、モノパルスＤＢＦ（Digital Beam Forming）部３０４、を含む。
ＲＦモジュール３０２は、サブアレーアンテナであるアンテナ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄで受信した信号を、増幅したり、信号のダウンコンバートを含む処理をおこない、ＡＤ変換部３０３に送る。
ＡＤ変換部３０３は、ＲＦモジュールより送られた信号をアナログディジタル変換をおこなってディジタル信号を生成し、モノパルスＤＢＦ３０３部に送る。
モノパルスＤＢＦ部３０４は、ＡＤ変換部２０３から送られたディジタル信号を用いてビームの到来方向を推定する。さらなる詳細な動作については公知の技術を用いるためここでの説明は省略する。

（第１の実施形態の具体例）
まず、図６を用いて、第１の実施形態の具体例として、第２の給電線路２０３の具体的構成について説明する。

第２の給電線路２０３は、給電線路基板２００の誘電体を貫通するスルーホール２０４により囲まれた部分である。

スルーホール２０４は、第１のスルーホール列２０４１と第２のスルーホール列２０４２と第３のスルーホール列２０４３と第１のスルーホール群２０４４と第２のスルーホール群２０４５と第３のスルーホール群２０４６と第４のスルーホール群２０４６とを備える構成である。

第１のスルーホール列２０４１は、第２の給電線路２０３の一端部２０３Ａの中心軸Ｘ５と平行に、一端部２０３Ａを挟んだ二本のスルーホール列からなる。

また、第２のスルーホール列２０４２は、他端部２０３Ｂの中心軸Ｘ６と平行に、他端部２０３Ｂを挟んだ二本のスルーホール列からなる。

また、第３のスルーホール列２０４３は、線路部２０３Ｃの中心軸Ｘ４と平行に、線路部２０３Ｃを挟んだ二本のスルーホール列から成る。

また、第２のスルーホール列２０４２は、第１のスルーホール列２０４１と比べて、列の幅が広く、第１のスルーホール列２０４１の中心軸Ｘ５と、第２のスルーホール列２０４２の中心軸Ｘ６は異なる。

また、第１のスルーホール群２０４４は、第２のスルーホール列２０４１と第３のスルーホール列２０４３とを接続する。

また、第２のスルーホール群２０４５は、第１のスルーホール列２０４１の２本のスルーホール列に関して、第１のスルーホール列２０４１と第３のスルーホール列２０４３との接続部側でない終端部間を接続する。

また、第３のスルーホール群２０４６は、第２のスルーホール列２０４２の２本のスルーホール列に関して、第２のスルーホール列２０４２と第３のスルーホール列２０４３との接続部側でない終端部間を接続する。

なお、ここでは、図２に示す第２の給電線路２０３について説明したが、図３及び図４に示す第２の給電線路２０３も同様にスルーホール列で構成してもよい。第２の給電線路２０３を構成する場合、このように一端部２０３Ａ、他端部２０３Ｂ、線路部２０３Ｃを一つの構成としてもよい。

次に、第１の実施形態の具体例として、アレーアンテナ１０１が、ポスト壁導波路スロットアレーアンテナで作製された場合について、図７を用いて説明する。
アンテナ基板１００は、誘電体基板により形成される。誘電体基板の上下両面が例えば銅のような導電性金属材料により作られた金属膜により覆われている。
また、第１の給電線路１０４は、アンテナ基板１００の誘電体を貫通するスルーホール１０６により囲まれた部分である。スルーホール１０６は、基板を貫通して金属膜間を短絡する金属部材（スルーホール部材と呼ばれる）によって作られる。このスルーホール１０６を整列させたスルーホール列により、等価的に誘電体が充填された導波管構造のように動作するポスト壁導波路が形成される。ポスト壁導波路は、導波管の狭壁面に相当する側面を共有している。
また、アンテナ素子１０３は、スロットアンテナの場合、エッチングによりスロットを開けることにより形成される。ポスト壁導波路スロットアレーアンテナは、誘電体の充填された導波管のスロットアレーアンテナとして動作する。スロットは、ポスト壁導波路における管軸方向（ポスト壁導波路を形成するスルーホール列と並行な方向に相当）に対して、平行、垂直、斜め４５度等、様々な方向に形成されてもよく、また、様々な方向にあけたスロットを組み合わせてもよい。スロットの間隔は、等間隔であっても、不等間隔であってもよい。ポスト壁導波路スロットアレーアンテナには、ポスト壁導波路を形成するスルーホール群以外に、ポスト壁導波路内にスルーホールが具備されていてもよい。

また、給電口１０５は、エッチングにより開口が形成されている。

以上のように第１の実施形態に係るアンテナ装置及びレーダ装置によれば、ＲＦモジュールとアレーアンテナとを接続する第２の給電線路２０３を、アレーアンテナが設けられたアンテナ基板１００とは異なる給電線路基板に設けることで、給電線路を引き回すことなくＲＦモジュールとアレーアンテナとを接続することができ、アンテナ装置を小型化することができる。

さらに、第２の給電線路２０３の、アレーアンテナと接続する側（一端部）を並列に配置し、ＲＦモジュールと接続する側（他端部）を、一端部をはさんで交互に配置することで、複数の第２の給電線路２０３を小型化することができる。一般的にＲＦモジュールと第２の給電線路２０３とを接続する線路の影響で、第２のモード変換器の開口部のサイズが第１のモード変換器の開口部のサイズより大きくなってしまう。そこで、サイズの大きな第２のモード変換器を、一端部をはさんで交互に配置することで、隣接する第２の給電線路２０３の他端部が隣接しないようにしている。これにより、他端部を並列に配置した場合に比べ、第２の給電線路２０３の一端部と他端部とを結ぶ線路部を短くすることができる。

給電口１０５を、第１の給電線路の中央、すなわち複数のアンテナ素子を、給電口をはさんで２分するように配置することで、アレーアンテナのゆがみや製作誤差によりビームチルトを抑制することができる。これは、給電口１０５をサブアレーアンテナの端部に設ける場合に比べ、各アンテナ素子と給電口１０５との距離を短くすることができるためである。これにより該距離によって蓄積される製作誤差や周波数・位相ずれの誤差を抑制することができる。また、複数のアンテナ素子が給電口１０５を中心として対称に配置されるため、アンテナ素子の製作誤差や周波数・位相ずれの誤差による影響が、対称に配置された複数のアンテナ素子で相殺することでビームチルトをさらに抑制することができる。

第２の給電線路２０３の他端部２０３Ｂの線路幅を一端部２０３Ａの線路幅広く形成することにより、第２の給電線路２０３の特性インピーダンスを小さくすることができ、他端部２０３Ｂに設けられた第２のモード変換器２０２の帯域幅を広くすることができる。

また、第２の給電線路２０３の他端部Ｂが有する第１の辺Ｙ１が、第２の辺Ｙ２より長いことにより、第２の給電線路２０３のベンド角を小さくできる。その結果、ベンド角を小さくすることで第２の給電線路２０３に流れる信号の帯域幅を広くすることができる。

（変形例１）
第１の実施形態のアンテナ装置では、線路部２０３Ａの中心軸Ｘ４は、サブアレーアンテナ１０２の中心軸Ｘ３に対して、斜め方向であるが、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、サブアレーアンテナ１０２の中心軸Ｘ３に対して、平行であっても良い。この場合、第２の給電線路２０３のベンド角を小さくすることができる。その結果、ベンド角が大きくなることにより帯域が小さくなることを抑制することができる。

（変形例２）
第１の実施形態のサブアレーアンテナ１０２を形成するアンテナ素子１０３は、サブアレーアンテナ１０２のアンテナ素子１０３の整列方向に、サブアレーアンテナ毎に同じ位置に配置した。しかしながら、図９に示すように、サブアレーアンテナ１０２を形成するアンテナ素子１０３が、サブアレーアンテナ１０２に含まれる前記複数のアンテナ素子１０３の整列方向に、サブアレーアンテナ１０２ごとにずれた位置に配置していても良い。このような構造をとることにより、サブアレーアンテナ１０２ごとに、任意に位相シフトすることができる。また、図１０に、図９に示した変形例２のアレーアンテナ１０１の具体例として、アレーアンテナ１０１が、ポスト壁導波路スロットアレーアンテナで作製された場合を示す。図７に示したポスト壁導波路スロットアレーアンテナと比べて、アンテナ素子１０２の配置が、サブアレーアンテナ１０２のアンテナ素子１０３の整列方向にずれて配置される。

なお、第１の実施形態では、アレーアンテナ１０１としてポスト壁導波路スロットアレーアンテナを用いたが、アレーアンテナ１０１としてホーンアレーアンテナ、又はトリプレート線路パッチアレーアンテナを用いても良い。この場合、アンテナ装置は、アンテナ基板１００は備えておらず、ホーンアレーアンテナ又はトリプレート線路パッチアレーアンテナがアンテナ部として動作する、なお、ホーンアレーアンテナ又はトリプレート線路パッチアレーアンテナは、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子へと給電する第１の給電線路と、第１の給電線路に信号を供給する給電口とを含む複数のサブアレーアンテナを有している。ホーンアレーアンテナ又はトリプレート線路パッチアレーアンテナの給電口は、アンテナ部が有する面に設けられている。

また、図７のアンテナ装置では、第１、第２のモード変換器を構成している開口を、アンテナ素子１０３と平行に形成している。しかし、第１のモード変換器、又は第２のモード変換器を構成している開口は、アンテナ素子１０３と垂直、斜め方向に形成してもよい。また、本実施形態のアンテナ装置では、第１、第２のモード変換器を構成している開口は、それぞれ１個であったが、開口は、それぞれ複数個あっても良い。また、第１の実施形態のアンテナ装置では、第１、第２のモード変換器を構成している開口の形状は、長方形としたが、開口の形状は、コの字型、クロス型、鍵型等、別形状であってもよい。また、第１、第２のモード変換器は、開口と導体ピンを具備してもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００・・・アンテナ基板
１００Ａ、１００Ｂ・・・アンテナ基板の面
１０１・・・アレーアンテナ
１０２・・・サブアレーアンテナ
１０３・・・アンテナ素子
１０４・・・第１の給電線路
１０５・・・給電口
１０６・・・スルーホール
２００・・・給電線路基板
２００Ａ、２００Ｂ・・・給電線路基板の面
２０１・・・第１のモード変換器
２０２・・・第２のモード変換器
２０３・・・第２の給電線路
２０３Ａ・・・一端部
２０３Ｂ・・・他端部
２０３Ｃ・・・線路部
２０４・・・スルーホール
２０４１・・・第１のスルーホール列
２０４２・・・第２のスルーホール列
２０４３・・・第３のスルーホール列
２０４４・・・第１のスルーホール群
２０４５・・・第２のスルーホール群
２０４６・・・第３のスルーホール群
３００・・・レーダ装置
３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ・・・アンテナ
３０２・・・ＲＦモジュール部
３０３・・・ＡＤ変換部
３０４・・・モノパルスＤＢＦ部
４０１・・・ＲＦモジュール
４０２・・・ＲＦポート

Claims

複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子へと給電する第１の給電線路と、をそれぞれ含む複数のサブアレーアンテナと、
複数の前記第１の給電線路に信号をそれぞれ供給する複数の給電部と、
前記給電部が設けられた面と、
を備えるアンテナ部と、
一端部と、前記一端部より線路幅が広い他端部を有する複数の第２の給電線路と、
複数の前記一端部にそれぞれ設けられ、前記給電部にそれぞれ接続される複数の第１のモード変換部と、
複数の前記他端部にそれぞれ設けられる複数の第２のモード変換部と、を含み、
前記面に接して配置される給電基板と、
を備え、
前記複数のサブアレーアンテナを、同一平面上に自由空間波長以下の間隔で平行に並列させ、
前記一端部を前記間隔で並列させ、隣接する前記第２給電線路の他端部を、前記一端部をはさんで交互に配置する
ことを特徴とするアンテナ装置。
前記複数の第２の給電線路は、前記第２の給電線路に平行で、かつ該複数の第２の給電線路の全体数を２等分し２つの給電線路群に分割する第１の中心軸に対して、前記２つの第２の給電線路群同士が鏡像の関係にあることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記複数の第２の給電線路は、偶数個設けられており、前記第２の給電線路に平行で、かつ該複数の第２の給電線路の全体数を２等分し２つの給電線路群に分割する第１の中心軸に最も近い２つの前記第２の給電線路は、前記他端部が前記一端部に対して同じ側に設けられるように配置され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。
前記第２の給電線路は、前記一端部と前記他端部とを接続する線路部を有しており、
前記他端部は、前記線路部と接する第一の辺と、前記線路部に接する第一の辺より短い第２の辺と、を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第２の給電線路は、前記一端部と前記他端部とを接続する線路部を有しており、
前記他端部は、前記線路部と接する角部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第２の給電線路は、前記一端部と前記他端部とを接続する線路部を有しており、前記線路部は、前記第２の給電線路に平行で、かつ該複数の第２の給電線路の全体数を２等分し２つの給電線路群に分割する第１の中心軸から斜め方向にずれた第２の中心軸を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第２の給電線路は、前記給電基板を貫通する複数のスルーホールに囲まれた部分により形成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記他端部の中心軸は、前記一端部の中心軸からずれて配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記複数のサブアレーアンテナが並列される平面上であって、前記複数のサブアレーアンテナの全体数を２等分し２つのサブアレーアンテナ群に分割する中心軸に対して、前記２つのサブアレーアンテナ群の前記アンテナ素子群同士が鏡像の関係にあることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
請求項１乃至請求項９いずれか１項記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置より受信した信号の増幅及び該信号を周波数変換し変換信号を得るダウンコンバートを含む処理を行うＲＦモジュール部と、
前記変換信号にアナログディジタル変換を行いディジタル信号に変換するアナログディジタル変換部と、
前記ディジタル変換部よりビームの到来方向を推定するモノパルスＤＢＦ部と、を具備することを特徴とするレーダ装置。