JP7327961B2 - レーダ装置およびレーダ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーダ装置およびレーダ装置の制御方法に関するものである。

近年、車両の周囲に存在する他の車両、歩行者、障害物等の物標に対して電波を送信して検出するレーダ装置が多く使用されるようになってきた。

ところで、レーダ装置は、車両の外装体（例えば、バンパ）の内部に配置されることから、バンパを介して電波を送信することが一般的である。このため、バンパの厚さ等によっては、特性が劣化する場合がある。

そこで、特許文献１に開示された技術では、波長λの電波を出射して反射波を測定することにより物標を検出するレーダ装置において、介在物の厚さｄを、当該厚さ方向に電波が伝搬する電気長が実質的にλ／２の整数倍となる厚さとし、所定の誘電体の厚さｄ２は、介在物において厚さ方向に電波が伝搬する電気長が実質的にλ／２の整数倍となるように調整するようにしている。これにより、特性の劣化を抑制することが可能になる。

特開２０１５－１３７８７７号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術では、誘電体に異常が生じた場合には、特性が劣化したり、誤検出が生じたりするという問題点がある。

本発明は、誘電体部材に異常が生じた場合でも特性が劣化することを抑制可能なレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両の外装体の内側に配置され、電波により物標を検出するレーダ装置において、前記物標に向けて電波を送信する送信手段と、前記送信手段によって送信され、前記物標によって反射された反射波を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記反射波に基づいて前記物標を検出する検出手段と、を有し、前記検出手段は、前記外装体の内側に貼付された誘電体部材によって反射される電波の変化から前記誘電体部材に異常が発生したことを検出する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、誘電体部材に異常が生じた場合でも特性が劣化することを抑制することが可能になる。

また、本発明は、前記検出手段は、前記誘電体部材を貼付する前において検出した反射波と、前記誘電体部材を貼付した後において検出した反射波を比較し、振幅に変化が生じている場合には、前記誘電体部材に異常が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、誘電体部材を貼付する前の反射波と比較するとで、誘電体部材の異常を精度良く検出することができる。

また、本発明は、前記検出手段は、前記誘電体部材の左右端からの反射波の振幅の比を求め、反射波の振幅の比に変化が生じている場合には、前記誘電体部材の左右端のいずれかに異常が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、誘電体部材の左右端の異常を精度良く検出することができる。

また、本発明は、前記受信手段を構成する受信アンテナの近傍に共振周波数が異なる分散部が設けられ、前記検出手段は、前記分散部からの信号が変化した場合には、前記誘電体部材の上下端のいずれかに異常が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、簡単な構成により、誘電体部材の上下端の異常を精度良く検出することができる。

また、本発明は、前記送信手段は垂直方向に異なる指向特性を有する送信信号を異なるタイミングで送信し、前記受信手段によって受信される異なる指向特性を有する送信信号に対する２種類の受信信号の状態が変化した場合には、前記誘電体部材の上下端のいずれかに異常が発生したと判定することを特徴とする。
このような構成によれば、簡単な構成により、誘電体部材の上下端の異常を精度良く検出することができる。

また、本発明は、前記検出手段は、前記物標を検出する視野角を有するとともに、前記視野角の外側から前記視野角の中心方向に対して９０°の方向までの角度範囲のうちの所定の角度の反射信号の変化により、前記誘電体部材の水平方向の異常を検出することを特徴とする。
このような構成によれば、誘電体部材の水平方向の端部の異常を容易に検出することができる。

また、本発明は、前記検出手段によって前記誘電体部材に異常が発生したことが検出されたことを示す情報を出力し、ユーザに警告をする出力手段を有することを特徴とする。
このような構成によれば、誘電体部材の異常をユーザに通知することができる。

また、本発明は、車両の外装体の内側に配置され、電波により物標を検出するレーダ装置の制御方法において、前記物標に向けて電波を送信する送信ステップと、前記送信ステップにおいて送信され、前記物標によって反射された反射波を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された前記反射波に基づいて前記物標を検出する検出ステップと、を有し、前記検出ステップは、前記外装体の内側に貼付された誘電体部材によって反射される電波の変化から前記誘電体部材に異常が発生したことを検出する、ことを特徴とする。
このような方法によれば、誘電体部材に異常が生じた場合でも特性が劣化することを抑制することが可能になる。

本発明によれば、誘電体部材に異常が生じた場合でも特性が劣化することを抑制することが可能なレーダ装置およびレーダ装置の制御方法を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。 図１に示す制御・処理部の詳細な構成例を示す図である。 図１に示すレーダ装置の受信アンテナアレイの構成例を示す図である。 図１に示すレーダ装置の取り付け例を示す図である。 図１に示すレーダ装置の視野角を示す図である。 図４において誘電体部材が剥離した状態を示す図である。 バンパの厚みが好適な場合においてバンパの有無に対する受信信号の振幅を示す図である。 バンパの厚みが不適な場合においてバンパの有無に対する受信信号の振幅を示す図である。 第１実施形態において実行される処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態において実行される処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示すレーダ装置の受信アンテナアレイの構成例を示す図である。 図１１に示す受信アンテナアレイの斜視図である。 図１２に示す図を矢印Ａの方向から見た図である。 図１１に示す受信アンテナアレイの斜視図である。 図１１に示す受信アンテナアレイの斜視図である。 図１１に示す分散部のシミュレーションを行う際の座標軸を示す図である。 図１１に示す分散部に入射された電波の反射パターンのシミュレーション結果を示す図である。 図１１に示す分散部に入射された電波の反射パターンのシミュレーション結果を示す図である。 図１１に示す分散部に入射された電波の反射パターンのシミュレーション結果を示す図である。 第１実施形態における、電波の入射角度と受信信号の関係を示す図である。 第３実施形態において実行される処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態の構成例を示す図である。 図２２に示すレーダ装置の動作原理を説明するための図である。 従来のレーダ装置の送信信号の指向特性を示す図である。 図２２に示す実施形態の送信信号の指向特性を示す図である。 図２２に示すレーダ装置に格納されているテーブルの一例である。 図２２に示す実施形態の送信信号の時間波形を示し図である。 図２２に示す実施形態の送信アンテナおよび受信アンテナの配置例である。 図２２に示す実施形態による仮想アレイアンテナとしての動作を示す図である。 図２２に示す送信アンテナの詳細な構成例を示す図である。 送信アンテナから放射されるビームの幅と検出可能な距離の関係を説明するための模式図である。 受信アンテナによってサイドローブを抑圧した状態を示す図である。 図２２に示す受信アンテナの詳細な構成例を示す図である。 図１に示す実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形実施形態を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）第１実施形態の構成の説明
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。この図に示すように、本発明の第１実施形態に係るレーダ装置１は、局部発振部１０、送信部１１、制御・処理部１５、受信部１６、および、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部２１を主要な構成要素としている。

ここで、局部発振部１０は、所定の周波数のＣＷ（Continuous Wave）信号を生成して、送信部１１と受信部１６に供給する。

送信部１１は、変調部１２、および、送信アンテナ１３を有し、局部発振部１０から供給されるＣＷ信号を、変調部１２によってパルス変調し、送信アンテナ１３を介して物標に向けて送信する。

送信部１１の変調部１２は、制御・処理部１５によって制御され、局部発振部１０から供給されるＣＷ信号をパルス変調して出力する。送信アンテナ１３は、変調部１２から供給されるパルス信号を、物標に向けて送信する。

制御・処理部１５は、局部発振部１０、変調部１２、アンテナ切換部１８、および、利得可変増幅部１９を制御するとともに、Ａ／Ｄ変換部２１から供給される受信データに対して演算処理を実行することで、物標を検出する。

図２は、図１に示す制御・処理部１５の詳細な構成例を示すブロック図である。図２に示すように、制御・処理部１５は、制御部１５ａ、処理部１５ｂ、検出部１５ｃ、および、通信部１５ｄを有している。ここで、制御部１５ａは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成され、ＲＯＭおよびＲＡＭに記憶されているデータに基づいて装置の各部を制御する。処理部１５ｂは、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等によって構成され、Ａ／Ｄ変換部２１から供給されるデジタル信号に対する処理を実行する。検出部１５ｃは、例えば、ＤＳＰ等によって構成され物標を検出する処理を実行する。通信部１５ｄは、検出部１５ｃによる検出結果を、外部の装置に対して通知する。

図１に戻る。受信部１６は、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎ（Ｎ≧２）、アンテナ切換部１８、利得可変増幅部１９、および、復調部２０を有し、送信アンテナ１３から送信され、物標によって反射された信号を受信して復調処理を施した後、Ａ／Ｄ変換部２１に出力する。

受信部１６の第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎは、Ｎ個のアンテナ素子によって構成され、送信アンテナ１３から送信され、物標によって反射された信号を受信し、アンテナ切換部１８に供給する。

アンテナ切換部１８は、制御・処理部１５の制御部１５ａによって制御され、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎのいずれか１つを選択して、受信信号を利得可変増幅部１９に供給する。利得可変増幅部１９は、制御・処理部１５の制御部１５ａによって利得が制御され、アンテナ切換部１８から供給される受信信号を所定の利得で増幅して復調部２０に出力する。復調部２０は、利得可変増幅部１９から供給される受信信号を、局部発振部１０から供給されるＣＷ信号を用いて復調して出力する。

Ａ／Ｄ変換部２１は、復調部２０から供給される受信信号を所定の周期でサンプリングし、デジタル信号に変換して制御・処理部１５に供給する。

図３は、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎのより詳細な構成例を示す図である。なお、図３の例では、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８が配置されており、Ｎ＝８の場合を例示している。なお、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８は受信アレーアンテナ１７を構成する。図３に示すように、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８は、それぞれが図３の上下方向に所定の長さＬを有し、左右方向に幅Ｗ（Ｗ＜Ｌ）を有している。第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８は、回路基板３０の板面上に、間隔Ｄをそれぞれ隔てて配置される。

図４は、図１に示すレーダ装置１の車体への装着例を示す図である。図４では、レーダ装置１の筐体１ｂが車体１３０にネジ等によって固定されている。レーダ装置１のレドーム１ａは、外装体であるバンパ１５０側を向くように配置されている。また、バンパ１５０の裏側には、誘電体部材１４０が接着剤等によって貼付されている。レーダ装置１から送出される電波の波長をλとするとき、誘電体部材１４０とバンパ１５０とを合わせた厚みがｎ×λ／２（ｎは整数）になるように調整されている。

図５は、レーダ装置１の視野角の一例を示す図である。図５の左下に示すように、レーダ装置１のレドーム１０ａに平行な面をＸ－Ｙ面とすると、電波はＺ軸方向に送出される。レーダ装置１から送出される電波は、Ｘ軸方向（垂直方向）に２αの視野角を有し、Ｙ軸方向（水平方向）に２βの視野角を有している。また、図５において、破線は、レーダ装置１から遠方を仮定した受信視野Ｅの形状を模式的に示している。受信視野Ｅは、車両の水平方向であるＹ軸方向には幅が広く、車両の上下方向であるＸ軸方向には幅が狭い形状を有している。視野中心方向はＡである。なお、βはαの約５～７倍程度とされている。もちろん、これ以外の値であってもよい。なお、図４に示す誘電体部材１４０は、誘電体部材１４０が配置される位置において、図５に示す受信視野Ｅの断面の面積よりも広い面積を有している。

（Ｂ）第１実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の第１実施形態の動作を説明する。第１実施形態では、図６に示すように、例えば、誘電体部材１４０が剥離した場合に、剥離の発生を検出し、例えば、ユーザに対して通知する。

図７～図８は、バンパ１５０の厚みが好適／不適な場合に、バンパ１５０の有無による受信信号の距離による強度を示す図である。図７は、バンパ１５０の厚みが好適な場合において、バンパ１５０の有無による受信信号の振幅を示している。図７において、横軸はレーダ装置１からの距離［ｍ］を示し、縦軸は受信信号の振幅［ｄＢ］を示している。図７では、バンパ１５０の厚みが好適であることから、バンパ１５０有りの場合と、無しの場合の振幅は略一致している。

図８は、バンパ１５０の厚みが不適な場合におけるバンパ１５０の有無による振幅を示している。図８の例では、バンパ１５０の有りの場合と、無しの場合の振幅は乖離している。

図７～図８に示すように、バンパ１５０の厚みが好適である場合には、バンパ１５０の有無に拘わらず、振幅は略一致する。このため、図６に示すように、誘電体部材１４０が剥離した場合には、厚さが好適でなくなることから、バンパ１５０が無い場合に比較すると、両者の振幅が乖離する。

そこで、第１実施形態では、誘電体部材１４０が貼付された状態（バンパ１５０の厚みが好適な状態）において、受信信号の振幅をリファレンスデータとして記憶しておく。そして、所定のタイミングで、受信信号の振幅のデータを取得し、記憶されているリファレンスデータと比較し、振幅が増加した場合には、誘電体部材１４０に異常（例えば、剥離）が生じたと判定することができる。なお、リファレンスデータは、例えば、車両の組み立て工程において、誘電体部材１４０が貼付されて調整がされた後に測定して記憶することができる。あるいは、実測値の平均値を求めておき、当該平均値をリファレンスデータとして記憶させるようにしてもよい。

つぎに、図９を参照して、第１実施形態において実行される処理の一例について説明する。図９に示す処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、制御・処理部１５の制御部１５ａは、変調部１２を制御して、送信アンテナ１３からパルス信号の送信を開始させる。この結果、送信アンテナ１３から送信されたパルス波は、物標によって反射され、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎに入射される。

ステップＳ１１では、制御・処理部１５の制御部１５ａは、アンテナ切換部１８を制御して、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎのいずれかによって受信された信号を利得可変増幅部１９に供給する。

ステップＳ１２では、制御・処理部１５の制御部１５ａは、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎの全てによる受信が終了したか否かを判定し、全てのアンテナによる受信が終了しておらず、繰り返し処理を実行すると判定する場合（ステップＳ１２：Ｙ）にはステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ１２：Ｎ）にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、制御・処理部１５の検出部１５ｃは、ステップＳ１０～ステップＳ１２の繰り返し処理によって受信された受信信号に基づいて、物標の検出処理を実行する。具体的には、クラスタリング処理およびトラッキング処理によって物標を検出する。

ステップＳ１４では、検出部１５ｃは、ステップＳ１０～ステップＳ１２の繰り返し処理によって受信された受信信号の振幅と、予め記憶しているリファレンスデータとを比較する。

ステップＳ１５では、検出部１５ｃは、ステップＳ１４における比較の結果、リファレンスデータよりも、受信信号の振幅が増加している場合（ステップＳ１５：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ１５：Ｎ）にはステップＳ１７に進む。例えば、リファレンスデータよりも受信信号の振幅の方が増加している場合には、図８または図１０のように、リファレンスデータに対応する破線の曲線よりも、受信信号に対応する実線の曲線の方が、振幅が増加するので、その場合にはＹと判定してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、検出部１５ｃは、誘電体部材１４０の異常（例えば、誘電体部材１４０の剥離）が生じたと判定し、通信部１５ｄを介して上位のＥＣＵに通知する。このような情報を受信したＥＣＵは、例えば、ディスプレイに情報を表示することで異常が生じていることをユーザに通知する。あるいは、ＥＣＵは、剥離が生じたレーダ装置１からの情報の確度が低下している可能性があることから、当該レーダ装置１から得られた情報については、例えば、判断の対象から除外することができる。

ステップＳ１７では、検出部１５ｃは、処理を終了するか否かを判定し、処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１７：Ｙ）には処理を終了し、それ以外の場合（ステップＳ１７：Ｎ）にはステップＳ１０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返す。

以上の処理によれば、誘電体部材１４０の剥離等の異常を検出することができる。なお、異物がバンパ１５０に付着することで、リファレンスデータよりも振幅が増加することも想定されるので、誘電体部材１４０の異常と直ちに判断するのではなく、一定期間を隔てて再判定し、それでも、振幅が増加している場合には、誘電体部材１４０の異常と判定するようにしてもよい。

（Ｃ）第２実施形態の構成の説明
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の構成は、第１実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。

（Ｄ）第２実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の第２実施形態の動作について説明する。第２実施形態では、誘電体部材１４０の左右端の剥離等の異常を検出する。すなわち、第２実施形態に係るレーダ装置１では、図５に示す受信視野Ｅの左右の端部付近の受信信号の振幅の比を求め、振幅の比が変化した場合には、誘電体部材１４０の左右端の一方に剥離等が発生したと判定する。

図１０は、本発明の第２実施形態の動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図１０に示すフローチャートにおいて、図９と対応する処理には同一の符号を付しているのでその説明は省略する。図１０では、図９と比較すると、ステップＳ１４およびステップＳ１５がステップＳ３０およびステップＳ３１にそれぞれ置換されている。

ステップＳ３０では、制御・処理部１５の検出部１５ｃは、受信視野Ｅの左右端に対応する受信信号の振幅の比を計算する。例えば、左端付近の受信信号の振幅と、右端付近の受信信号の振幅との比Ｒを計算する。なお、図１に示す実施形態では、図３に示すように、複数の受信アンテナ１７－１～１７－８を有するので、図５に示すＹ方向の角度については、受信アンテナ１７－１～１７－８の受信信号の位相差に基づいて検出することができる。

ステップＳ３１では、検出部１５ｃは、ステップＳ３１で計算した比Ｒが従来から変化したか否かを判定し、変化したと判定した場合（ステップＳ３１：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ３１：Ｎ）にはステップＳ１７に進む。例えば、制御・処理部１５の検出部１５ｃは、過去に求めたＲの値と、ステップＳ３０で新たに求めたＲの値を比較し、値が変化した場合には、誘電体部材１４０の左右いずれかの端部に剥離が生じている可能性があるので、その場合にはＹと判定してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、誘電体部材１４０の異常（例えば、誘電体部材１４０の剥離）が生じたと判定し、通信部１５ｄを介して上位のＥＣＵに通知する。

以上に説明したように、第２実施形態によれば、誘電体部材１４０の左右端に剥離が生じたことを検出することができる。また、第２実施形態では、左右端の受信信号の比を用いるようにしたことから、誘電体１１０を貼付した後のリファレンスデータを記憶する必要がないため、リファレンスデータを測定する手間を省略することができる。

（Ｅ）第３実施形態の構成の説明
つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と比較すると、物標の垂直方向の位置を識別できる点が異なっている。

図１１は、第３実施形態の受信アンテナの構成例を示している。図１１に示す例では、第８受信アンテナ１７－８の右隣に、分散部３１を構成する共振素子３１－１～３１－３が配置されている。なお、共振素子３１－１～３１－３のそれぞれの長さはＬ１～Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）とされ、また、幅はＷ１とされている。このような分散部３１を設けることによって、物標の垂直方向の位置を識別することができる。

（Ｆ）第３実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の第３実施形態の動作について説明する。以下では、第３実施形態の動作原理（物標の垂直方向の位置の検出の動作原理）について説明した後、誘電体部材１４０の異常を検出する動作について説明する。

図１２は、第３実施形態の動作を説明するための図である。なお、図１２の下に示すように、回路基板３０の左右方向（図３の左右方向）をＹ軸とし、回路基板３０の上下方向（図３の上下方向）をＸ軸とし、回路基板３０の法線方向をＺ軸とする。このような図１２において、図示しない物標からの反射波がＺ軸の上方向から実線で示すように入射されたとする。より詳細には、図１２において、矢印Ａの方向から回路基板３０を眺めた状態を図１３に示す。図１３において、細い実線で示す法線（回路基板３０の板面に対する法線）と同じ方向から入射される太い実線が図４における反射波の入射方向を示している。

分散部３１は、３つの共振素子３１－１～３１－３によって構成される。ここで、共振素子３１－２は、レーダ装置１が送信する電波の周波数と略同じ周波数ｆ２を共振周波数とする素子である。共振素子３１－１は、レーダ装置１が送信する電波の周波数よりも高い周波数ｆ１を共振周波数とする素子である。共振素子３１－３は、レーダ装置１が送信する電波の周波数よりも低い周波数ｆ３を共振周波数とする素子である。すなわち、ｆ１＞ｆ２＞ｆ３となるように設定されている。

分散部３１に対して、図１３の実線で示すように、法線方向と同じ角度の反射波が入射されると、入射波は分散部３１によって様々な方向に反射されるが、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８の方向に反射される電波に注目すると、これらの電波は図１２において実線で示すように、法線に対して略直角に反射されて第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８に入射される。

このとき、分散部３１を構成する共振素子３１－１～３１－３は、共振周波数が異なることから、分散特性、すなわち、周波数による伝搬速度が変化する。より詳細には、共振素子３１－１によって反射された電波は、共振素子３１－３によって反射された電波に比較して反射時に伝搬速度が速くなることから、共振素子３１－１によって反射された電波の方が共振素子３１－３によって反射された電波よりも位相が進んだ状態となる。この結果、図１２に模式的に示すように、共振素子３１－１、共振素子３１－２、共振素子３１－３の順に位相が進んだ状態となる。なお、このとき、共振素子３１－１と共振素子３１－３の位相差をΔΦで表すものとする。

つぎに、図１３に破線で示すように、反射波の入射角を法線に対して角度θだけＸ軸のマイナス方向に設定した場合（－θに設定した場合）、共振素子３１－１に入射される反射波と、共振素子３１－３に入射される反射波の位相差をΔφとすると、Δφは以下の式（１）で表すことができる。なお、式（１）において、ｄは分散部３１のＸ軸方向の長さを示し、λは反射波の波長を示すものとする。

Δφ＝２πｄ／λ・ｓｉｎθ ・・・（１）

この場合、分散部３１から出射される電波の位相差は、入射される際に生じる位相差Δφと、分散による位相差ΔΦを加算したものとなる。このため、分散部３１から出射される電波は、図１４に破線で模式的に示すように、共振素子３１－１から出射される電波の位相が共振素子３１－３から出射される電波の位相よりもさらに進んだ状態となる。

つぎに、図１３に一点鎖線で示すように、反射波の入射角を法線に対して角度θだけＸ軸のプラス方向に設定した場合（＋θに設定した場合）、共振素子３１－１に入射される反射波と、共振素子３１－３に入射される反射波の位相差をΔφとすると、Δφは以下の式（２）で表すことができる。

Δφ＝－２πｄ／λ・ｓｉｎθ ・・・（２）

このとき、仮に、入射される際に生じる位相差Δφと、分散による位相差ΔΦが同じ位相差である場合（－Δφ＝ΔΦ）には、これらを加算した結果は０となることから、図１５に一点鎖線で模式的に示すように、共振素子３１－１～共振素子３１－３から出射される電波の位相は略同じ状態となる。

図１７～図１９は、図１６に示すように、分散部３１に対してｘ軸およびｙ軸を設定した場合に、反射波の入射角を－３０°、０°、３０°と変化させたときの分散部３１によって反射される電波の状態をシミュレーションした結果を示す図である。より詳細には、図１６に示すように、分散部３１の共振素子３１－１～３１－３の中央にｘ軸を設定し、共振素子３１－２の中央にｙ軸を設定している。また、共振素子３１－１～３１－３の長さＬ１～Ｌ３は、Ｌ１＝２ｍｍ、Ｌ２＝６ｍｍ、Ｌ３＝１０ｍｍに設定し、共振素子３１－１～３１－３の素子間のギャップｇは１ｍｍに設定し、反射波の周波数は２４ＧＨｚに設定している。

図１７は、図１３に破線で示す－θの入射角においてθ＝３０°とした場合（－３０°の入射角）における分散部３１によって反射される電波の状態を示す図である。また、図１８は、図１３に太い実線で示す０°とした場合における分散部３１によって反射される電波の状態を示す図である。また、図１９は、図１３に一点鎖線で示す＋θの入射角においてθ＝３０°とした場合（＋３０°の入射角）における分散部３１によって反射される電波の状態を示す図である。

図１７～図１９の比較から、図中に濃淡で示す電波の位相は、図１７では共振素子３１－１に比較して共振素子３１－３で反射された電波の位相が遅れているが、図１９では共振素子３１－１と共振素子３１－３で反射された電波の位相はほぼ同じ状態になっている。

第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８は、図１７～図１９に示す反射波を入力する。ここで、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８は、Ｘ軸方向の長さがＬであり、これらから出力される電気信号は、長さＬ方向に電波を積分して得られる値となる。

分散部３１から出射される電波が図１９に示す状態である場合、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８のそれぞれにおける電波の位相は略同じであることから積分して得られる値はその時点における位相に応じた所定の値となる。一方、分散部３１から出射される電波が図１７に示す状態である場合、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８のそれぞれにおける電波の位相がずれていることから積分して得られる値は、相殺されて図１９の場合よりも小さい値となる。

図２０は、図１７～図１９において、レーダ装置１によって検出される信号の一例を示している。より詳細には、図２０（Ａ）は、図１７に示す状態において検出される信号を示している。なお、図２０（Ａ）において、横軸はＹ軸方向の角度（法線方向を０°とし、Ｙ軸プラス側をマイナスとし、Ｙ軸マイナス側をプラスとする角度）を示し、縦軸は信号のレベルを示している。また、図２０において、－Θ～Θの範囲は通常の検出範囲（例えば、－６０°～＋６０°）を示し、９０°は分散部３１によって反射された信号を示している。図２０（Ａ）では、分散部３１によって反射された信号の位相が揃っていないことから検出される信号のレベルは低い状態になっている。一方、図２０（Ｃ）では、分散部３１によって反射された信号の位相が揃っていることから検出される信号のレベルは高い状態になっている。図２０（Ｂ）では検出される信号は、図２０（Ａ）および図２０（Ｃ）の中間となっている。なお、図２０（Ｃ）の場合のみ一定の出力を生じ、図２０（Ａ），（Ｂ）は殆ど出力を生じない設定としてもよい。

このため、分散部３１から入射される信号、すなわち、９０°の角度から入射される信号のレベルを参照し、信号のレベルが所定の閾値Ｔｈ２よりも大きい場合には図１３に示すプラス方向に物標が存在していると判定する。また、－Θ～Θの範囲において、物標を検出した場合において、９０°の角度から入射される信号のレベルが所定の閾値Ｔｈ１よりも小さい場合には図１３に示すマイナス方向に物標が存在していると判定する。さらに、－Θ～Θの範囲において、物標を検出した場合において、９０°の角度から入射される信号のレベルが所定の閾値Ｔｈ１より大きく、閾値Ｔｈ２より小さい場合には、図１３に示す０°の方向に物標が存在していると判定する。もちろん、図１３に示す３つの場合を全て検出するのではなく、例えば、プラス方向だけを検出するようにしてもよい。

以上が、垂直方向（仰角方向）の物標を検出する処理であるが、つぎに、誘電体部材１４０の異常を検出する動作について説明する。

図２１は、本発明の第３実施形態の動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図２１に示すフローチャートにおいて、図９と対応する処理には同一の符号を付しているのでその説明は省略する。図２１では、図９と比較すると、ステップＳ１４およびステップＳ１５がステップＳ５０およびステップＳ５１にそれぞれ置換されている。

ステップＳ５０では、制御・処理部１５の検出部１５ｃは、９０°の信号を検出する。より詳細には、図２０に示す９０°の信号を検出する。

ステップＳ５１では、検出部１５ｃは、ステップＳ５０で検出した９０°の信号の振幅が変化しているか否かを判定し、変化したと判定した場合（ステップＳ５１：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ５１：Ｎ）にはステップＳ１７に進む。例えば、図６に示すように、誘電体部材１４０の上端部が剥離した場合には、当該位置からの反射波が増加することから、図１３に示す＋θ成分が増加する。この結果、９０°の信号の振幅が増加する。検出部１５ｃは、９０°の信号の振幅が変化した場合には、Ｙと判定してステップＳ１６に進む。なお、逆に、誘電体部材１４０の下端部が剥離した場合には、当該位置からの反射波が増加することから、図１３に示す－θ成分が増加する。この結果、９０°の信号の振幅が減少する。

ステップＳ１６では、誘電体部材１４０の異常（例えば、誘電体部材１４０の剥離）が生じたと判定し、通信部１５ｄを介して上位のＥＣＵに通知する。

以上に説明したように、第３実施形態によれば、誘電体部材１４０の上下端に剥離が生じたことを検出することができる。特に、重力の影響で、誘電体部材１４０の上端部が剥離しやすいことから、第３実施形態では、このような上端部の剥離を正確に検出することができる。また、第３実施形態では、共振素子３１－１～３１－３を用いて垂直方向の位置を検出するようにしたので、簡単な構成によって垂直方向の位置を検出することができる。

（Ｇ）本発明の第４実施形態の構成の説明
図２２は、本発明の第４実施形態に係るレーダ装置の構成例を示す図である。なお、第３実施形態では、第１実施形態と比較すると、物標の垂直方向の位置を識別できる点が異なっている。

ここで、レーダ装置１Ａは、制御部１１１、局部発振部１１２、パルス整形部１１３、可変増幅部１１４、アンテナ切換部１１５、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２、第１受信アンテナ１１７－１～第Ｎ受信アンテナ１１７－Ｎ、アンテナ切換部１１８、増幅部１１９、乗算部１２０、ＩＦ（Intermediate Frequency）増幅部１２１、Ａ／Ｄ変換部１２２、記憶部１２３、および、演算部１２４を主要な構成要素としている。なお、以下では、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４（Ｎ＝４）の場合を例に挙げて説明する。

ここで、制御部１１１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、および、ＲＡＭ等によって構成され、装置の各部を制御する。なお、図中破線の矢印は、制御線を示している。

局部発振部１１２は、制御部１１１の制御に応じて所定の周波数の局発信号を生成して出力する。

パルス整形部１１３は、制御部１１１から供給される矩形波を、後述するパルス波形を有する信号に整形して出力する。

可変増幅部１１４は、電圧制御増幅回路によって構成され、パルス整形部１１３から供給されるパルス波形の電圧に応じて局発信号を増幅して出力する。

アンテナ切換部１１５は、制御部１１１の制御に応じて、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２の一方を選択し、可変増幅部１１４からの出力信号を供給する。

第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２は、可変増幅部１１４からの出力信号を電磁波として物標に向けて送信する。

第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４は、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２によって送信され、物標によって反射された反射信号を受信し、ＲＦ信号に変換してアンテナ切換部１１８に供給する。

アンテナ切換部１１８は、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４から供給されるＲＦ信号のいずれか一つを選択して増幅部１１９に出力する。

増幅部１１９は、アンテナ切換部１１８から出力されるＲＦ信号を所定のゲインで増幅して乗算部１２０に供給する。

乗算部１２０は、局部発振部１１２から供給される局発信号と、増幅部１１９から供給されるＲＦ信号とを乗算し、ＩＦ信号を生成して出力する。

ＩＦ増幅部１２１は、乗算部１２０から出力されるＩＦ信号を所定のゲインで増幅して出力する。

Ａ／Ｄ変換部１２２は、ＩＦ増幅部１２１から出力されるＩＦ信号をデジタルデータに変換して出力する。

記憶部１２３は、例えば、ＲＡＭ等によって構成され、Ａ／Ｄ変換部１２２から供給されるデジタルデータを記憶する。

演算部１２４は、水平方向検出処理部２４１、垂直方向検出処理部２４２、および、統合処理部２４３を有している。

水平方向検出処理部２４１は、記憶部１２３に格納されているデータを取得し、物標の水平方向の位置を検出して出力する。垂直方向検出処理部２４２は、記憶部１２３に格納されているデータを取得し、物標の垂直方向の位置を検出して出力する。

統合処理部２４３は、水平方向検出処理部２４１から供給されたデータと、垂直方向検出処理部２４２から供給されたデータを統合する処理を実行し、統合されたデータを、例えば、図示しない上位の装置（例えば、同レーダ装置１Ａ内のアプリケーション処理部、または、レーダ装置１Ａ外のＥＣＵ（Electric Control Unit）等）に供給する。

なお、図２２では図面を簡略化するために図示を省略しているが、乗算部１２０は増幅部１１９から出力される信号を直交復調してＩＱ信号として出力する。このため、乗算部１２０以降は、Ｉ，Ｑの２つの成分が伝達される。

（Ｈ）第４実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の第４実施形態の動作を説明する。以下では、第４実施形態の動作原理について説明した後、第４実施形態の動作の詳細について説明する。

図２３～図２６は、本発明の動作原理を示す図である。一例として、図２３に示す車両の後部バンパ内にレーダ装置を装備した場合を考える。この場合、従来のレーダ装置は、図２４に示すような指向特性を有する送信信号を車両の後方に向けて送信する。図２４において、横軸は利得［ｄＢ］を示し、縦軸は仰角（垂直方向の角度）を示す。図２４の例では、送信信号は仰角０度の軸を中心として線対称の指向特性を有している。従来のレーダ装置は、垂直方向の角度を検出することができないため、図２３（Ａ）に示す物標Ｏ１（例えば、地面に設置されたポール）と、図２３（Ｂ）に示す物標Ｏ２（例えば、地面に設置された車止め）とを識別することができない。

第４実施形態では、図２５に示すような、垂直方向に異なる指向特性を有する送信信号を異なるタイミングで送信する。そして、物標で反射されたこれらの反射信号の電力（例えば、強度、振幅等）の差異から、垂直方向の角度を求める。より詳細には、図２５に示す例では、実線の曲線は第１指向特性を有する送信信号の指向特性を示し、破線の曲線は第２指向特性を有する送信信号の指向特性を示している。

本発明の実施形態では、例えば、第１送信アンテナ１６－１から第１指向特性を有する実線の送信信号を送信し、物標で反射された第１反射信号を受信する。また、第２送信アンテナ１６－２から第２指向特性を有する破線の送信信号を送信し、物標で反射された第２反射信号を受信する。そして、第１反射信号と第２反射信号の差異（例えば、強度の比（第１反射信号／第２反射信号））を求め、この比を図２６に示すようなテーブルと対比することで、物標の高さを求めることができる。

図２６に示すテーブルでは、第１反射信号／第２反射信号の比と、それぞれに対応する物標の高さが格納されている。例えば、図２３（Ｂ）に示す物標Ｏ２の場合、第２指向特性を有する送信信号に対する第２反射信号はある程度の強度（電力）を有するが、第１指向特性を有する送信信号に対する第１反射信号の強度は第２反射信号に比較して小さい（第２反射信号＞第１反射信号である）ため、第１反射信号／第２反射信号の比＜１となる。

一方、図２３（Ａ）に示す物標Ｏ１の場合、第１指向特性を有する送信信号に対する第１反射信号も第２指向特性を有する送信信号に対する第２反射信号の強度も略ある程度の大きさを有することから、第１反射信号／第２反射信号の比は、図２３（Ｂ）に比較して大きくなる。

そこで、本実施形態では、例えば、第１反射信号／第２反射信号の比を求め、この比を図２６に示すテーブルと対比することで、物標の仰角方向の高さを検出することができる。

つぎに、図２７～図３３を参照して、本発明の実施形態の詳細な動作について説明する。

レーダ装置１Ａが装備されている車両（不図示）のエンジンが始動されると、図２２に示すレーダ装置１Ａの各部に対して電源電力の供給が開始され、動作が可能な状態になる。

電源電力の供給が開始されると、制御部１１１は、局部発振部１１２に対して局発信号の出力を開始させるとともに、パルス整形部１１３に対して矩形波を供給し、パルス信号を生成させる。この結果、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２からは図２７に示すパルス信号が出力される。

図２７は、図２２に示すレーダ装置１Ａから送信される送信信号の例を示す図である。図２７（Ａ）に示すように、送信信号には繰り返し周期Ｔ０でパルスＰが含まれている。パルスＰは、図２７（Ｂ）に拡大して示すように、振幅がＡとされている。

図２７（Ｃ）は、制御部１１１からパルス整形部１１３に供給される信号の一例を示している。パルス整形部１１３は、制御部１１１から供給される図２７（Ｃ）に示す矩形波を、図２７（Ｂ）に示すように整形して出力する。可変増幅部１１４は、パルス整形部１１３から供給される信号の振幅に基づいて局部発振部１１２から供給される局発信号を増幅して出力する。図２７（Ｃ）に示すように、制御部１１１から供給される信号は、可変増幅部１１４から出力されるパルス信号の振幅が図２７（Ｂ）に示すＡとなるように、パルス幅Ｗが調整されている。

第１送信アンテナ１６－１～第２送信アンテナ１６－２のいずれか一方から送信されたパルスＰは、物標によって反射され、反射信号として第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４に受信され、ＲＦ信号に変換されて出力される。

アンテナ切換部１１８は、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４のいずれか１つを選択するので、アンテナ切換部１１８によって選択された第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４によって受信された反射信号はＲＦ信号に変換されて増幅部１１９に供給される。

増幅部１１９は、アンテナ切換部１１８から供給されるＲＦ信号を所定のゲインで増幅して出力する。乗算部１２０は、増幅部１１９から供給される受信信号と、局部発振部１１２から供給される局発信号とを乗算してＩＦ信号に変換（ダウンコンバート）して出力する。

ＩＦ増幅部１２１は、乗算部１２０から供給されるＩＦ信号を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換部１２２は、ＩＦ増幅部１２１から供給されるＩＦ信号をＡ／Ｄ変換して出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部１２２は、図４１を参照して後述するように、ＩＦ増幅部１２１から供給される受信信号を、等価時間サンプリングして出力する。

記憶部１２３は、Ａ／Ｄ変換部１２２から出力されるデジタルデータを記憶し、演算部１２４の水平方向検出処理部２４１と垂直方向検出処理部２４２にそれぞれ供給する。

水平方向検出処理部２４１は、従来のレーダ装置と同様に、水平方向における物標の位置および速度を検出する処理を実行する。なお、水平方向検出処理部２４１は、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２および第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４を用いて、仮想アレイアンテナの原理を用いることで、水平方向の位置の分解能を高めることができる。

図２８は、図２２に示す第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２および第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４の詳細な構成例を示している。図２８に示す例では、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２は、それぞれ４つのパッチアンテナを有するアレイアンテナによって構成されている。また、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４は、それぞれ８つのパッチアンテナを有するアレイアンテナによって構成されている。第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４は、例えば、誘電体基板等の表面に形成され、図３１に示すように、上下方向であるＹ方向に８つのパッチが所定の間隔を隔てて直線状に配置されて構成される。また、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４は、左右方向であるＸ方向に所定の間隔を隔てて配置され、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４を構成するパッチがマトリクス状に配置される。第１送信アンテナ１６－１は、第１受信アンテナ１７－１の右下方に配置され、第２送信アンテナ１６－２は、第４受信アンテナ１７－４の左下方に配置される。なお、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４のそれぞれの距離をｄとすると、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２の距離は４×ｄで表される。

なお、図２８に示すアンテナは、図２９に示すように、仮想アレイアンテナとして動作することができる。すなわち、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２を用いることで、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４が、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８の８アレイのアンテナに仮想的に拡張される。

図３０は、図２８に示す第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２の詳細な構成例を示している。なお、図３０では、図面を簡略化するために第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２の距離を実際よりも狭めて描画している。図３０の例では、第１送信アンテナ１６－１は、４つのパッチアンテナ１６１１～１６１４を有している。また、パッチアンテナ１６１１～１６１４は、給電線Ｌ１１～Ｌ１３によって相互に接続され、給電点Ｆｐ１から送信信号が供給される。また、第２送信アンテナ１６－２も同様に、４つのパッチアンテナ１６２１～１６２４を有している。また、パッチアンテナ１６２１～１６２４は、給電線Ｌ２１～Ｌ２３によって相互に接続され、給電点Ｆｐ２から送信信号が供給される。

ここで、第１送信アンテナ１６－１を構成する給電線Ｌ１１～Ｌ１３の長さは、Ｌ１３＞Ｌ１２＞Ｌ１１となるように設定されている。第２送信アンテナ１６－２を構成する給電線Ｌ２１～Ｌ２３の長さは、Ｌ２３＞Ｌ２２＞Ｌ２１となるように設定されている。

このように設定することで、給電線の長さに応じた位相遅れが生じることから、第１送信アンテナ１６－１では、給電点Ｆｐ１に送信信号が供給されると、パッチアンテナ１６１１～１６１４の順に位相が進んだ電磁波が送信されることから、電磁波が下向きに放射される、第２送信アンテナ１６－２では、パッチアンテナ１６２４～１６２１の順に位相が進んだ電磁波が送信されることから、電磁波が上向きに放射される。これにより、図２５に示す指向特性を実現することができる。

また、本実施形態では、図２８に示すように、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２を構成するパッチアンテナの数は４とされ、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４を構成するパッチアンテナの数は８とされ、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２を構成するパッチアンテナの数の方が少なく設定されている。これは、以下の理由による。すなわち、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２のビームの幅（例えば、半値幅）が広い場合には、ビームが重複する領域が広く、また、ビームの幅が狭い場合には、ビームが重複する領域が狭い。図３１は、ビームが広い場合と狭い場合による重複する領域を模式的に示す図である。より詳細には、図３１は垂直方向に上向きと下向きの２つのビームの重複する様子を示す模式図であり、図３１（Ａ）はビームの幅が広い場合を示し、図３１（Ｂ）はビームの幅が狭い場合を示している。なお、図３１（Ａ）と図３１（Ｂ）において、ビームの照射する角度（垂直方向の角度）は同じである。２つの第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２を用いて物標を検出する場合、物標を検出可能な範囲は２つのビームが重複する範囲であることから、図３１（Ａ）では利得Ｇ１に対応する範囲であり、図３１（Ｂ）では利得Ｇ２に対応する範囲である。このため、ビーム幅が広い方が遠くまで物標の検出が可能になる。

そこで、本実施形態では、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２をそれぞれ構成するパッチアンテナの数を第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４の８よりも少ない４とすることで、垂直方向のビーム幅を広くし、水平方向における物標の検出可能な距離を、垂直方向のビーム幅が狭い場合に比較して長くしている。なお、パッチアンテナの数としては、例えば、３～７程度にすることができる。この場合、送信アンテナを構成するパッチアンテナの数を減らして（例えば、受信アンテナを構成するパッチアンテナの数の半分以下）垂直方向のビーム幅を広くする場合においても、可変増幅部１１４の出力を調整することで水平方向における物標の検出可能な距離を維持することができる。

なお、以上は、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２の送信利得についての説明であるが、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４も受信利得を有しており、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２の送信利得と第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４の受信利得の積によってトータルの利得が計算できる。図３２は、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２と第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４の積によって得られるトータルの利得を示す図である。この図において、破線は図３３（Ａ）に示す受信アンテナを使用した場合の利得を示し、実線は図３３（Ｂ）に示す受信アンテナを使用した場合の利得を示している。

図３３（Ａ）に示す受信アンテナでは、パッチアンテナ１７１１～１７１８同士を接続する給電線Ｌ３１～Ｌ３６の幅は略一定とされている。一方、図３３（Ｂ）に示す受信アンテナでは、パッチアンテナ１７２１～１７２８同士を接続する給電線Ｌ４１～Ｌ４６の一部に隘路が整形されて幅が調整されており、この結果として、図３２に実線で示す曲線のように、破線で示す曲線に比較して、サイドローブが抑圧されている。より具体的には、例えば、図３３（Ｂ）のアンテナの上下方向中央からパッチアンテナ１７２１～１７２４を見た際の、各パッチアンテナのインピーダンスが互いに異なる値となるように、各パッチアンテナを接続する給電線の一部の幅が調整される。パッチアンテナ１７２５～１７２８についても同様である。サイドローブが存在する角度範囲は、利得差が周期的に変化することから、物標の検出には使用できない。破線で示す利得曲線の場合、実線の利得曲線に比較してサイドローブの利得が大きく、数も多いことから、物標を検出可能な角度範囲が狭くなる。一方、実線の利得曲線では、サイドローブが抑圧されている（利得が小さく、数も少ない）ことから、物標を検出可能な角度範囲を広くすることができる。

なお、前述したように、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２と第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４の積によってトータルの利得が得られるので、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２を調整することでもサイドローブを抑圧することは可能である。しかしながら、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２は、パッチアンテナの数が少ないことから、設計の自由度が低い。一方、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４は、パッチアンテナの数が多いことから、設計の自由度が高い。そこで、本実施形態では、第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４の給電線を調整することで、サイドローブを抑圧するようにしている。

図２２に戻る。垂直方向検出処理部２４２は、水平方向だけでなく、垂直方向における物標の位置および速度を検出する処理を実行する。なお、垂直方向検出処理部２４２は、第１送信アンテナ１１６－１～第２送信アンテナ１１６－２および第１受信アンテナ１１７－１～第４受信アンテナ１１７－４を仮想アレイアンテナとしては使用せずに、４アレイのアンテナとして使用する。

垂直方向検出処理部２４２では、第１送信アンテナ１６－１および第２送信アンテナ１６－２から送信される送信信号の指向性の差異（図２５参照）に基づいて、垂直方向における物標の位置を検出する。

以上が、垂直方向（仰角方向）の物標を検出する処理であるが、つぎに、誘電体部材１４０の異常を検出する動作について説明する。図６に示すように、誘電体部材１４０の上端（または下端）が剥離した場合、図７～図１０に示すように、バンパ１５０の厚みが不適な状態となり、剥離した側の受信信号の電力が増加する。

例えば、図６に示すように、誘電体部材１４０の上側が剥離した場合、強度の比（第１反射信号／第２反射信号）が剥離前に比較して増加する。このため、従来（例えば、初期値または所定の時間（例えば、数日から数週間）前）に比較して、強度の比が増加した場合には、誘電体部材１４０の上側が剥離したと判定することができる。

一方、誘電体部材１４０の下側が剥離した場合、強度の比（第１反射信号／第２反射信号）が剥離前に比較して減少する。このため、従来に比較して、強度の比が減少した場合には、誘電体部材１４０の下側が剥離したと判定することができる。

つぎに、本発明の第４実施形態の詳細な動作について説明する。図３４は、本発明の第４実施形態の動作の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図３４に示すフローチャートにおいて、図９と対応する処理には同一の符号を付しているのでその説明は省略する。図３４では、図９と比較すると、ステップＳ１４およびステップＳ１５がステップＳ７０およびステップＳ７１にそれぞれ置換されている。

ステップＳ７０では、演算部１２４の垂直方向検出処理部２４２は、第１反射信号と第２反射信号の強度の比（第１反射信号／第２反射信号）を算出する。

ステップＳ７１では、垂直方向検出処理部２４２は、ステップＳ７０で検出した第１反射信号と第２反射信号の強度の比と、過去に算出した第１反射信号と第２反射信号の強度の比を比較し、値が変化しているか否かを判定し、変化していると判定した場合（ステップＳ７１：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合（ステップＳ７１：Ｎ）にはステップＳ１７に進む。例えば、図６に示すように、誘電体部材１４０の上端部が剥離した場合には、第１反射信号／第２反射信号が増加する。この結果、垂直方向検出処理部２４２は、Ｙと判定してステップＳ１６に進む。逆に、誘電体部材１４０の下端部が剥離した場合には、第１反射信号／第２反射信号が減少する。この場合も、垂直方向検出処理部２４２は、Ｙと判定してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、誘電体部材１４０の異常（例えば、誘電体部材１４０の剥離）が生じたと判定し、上位のＥＣＵに通知する。

以上に説明したように、本発明の第４実施形態では、垂直方向に指向性が異なる送信信号を送信し、反射信号の電力の比が変化した場合には、誘電体部材１４０が剥離したと判定するようにしたので、簡易な構成によって、垂直方向の誘電体部材１４０の剥離を検出することができる。

（Ｉ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、第１～第４実施形態では、送信アンテナ１３からはパルス信号を送信するようにしたが、ＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）を用いるようにしてもよい。

また、以上の各実施形態では、左右方向については、反射波の振幅に基づいて、誘電体部材１４０の剥離を検出するようにしたが、例えば、図３５に示すように、水平方向の視野角における通常の検出範囲（例えば、－６０°～＋６０°）と、プラスマイナス９０°の間に生じる反射信号の有無によって、誘電体部材１４０の左右端の剥離を検出するようにしてもよい。より詳細には、例えば、誘電体部材１４０の右端が剥離した場合には、図３５（Ａ）に示すように、Θと破線で示す９０°との間に反射信号が生じる。また、誘電体部材１４０の左端が剥離した場合には、図３５（Ｂ）に示すように、－Θと破線で示す－９０°との間に反射信号が生じる。このため、これらの反射信号を検出することで、左右端の剥離を確実に検出することができる。より具体的には、例えば、バンパ１５０の裏側に貼付された誘電体部材１４０の左右方向の一方の端部が６０°＜Θ１＜９０°を満たす領域に配される場合、当該Θ１からの反射信号に基づいて前記一方の端部の剥離を検出する様に設定してもよい。

また、図３に示す実施形態では、アンテナ切換部１８によって第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎからの出力を択一的に選択するようにしたが、第１受信アンテナ１７－１～第Ｎ受信アンテナ１７－Ｎのそれぞれに対して利得可変増幅部１９、復調部２０、および、Ａ／Ｄ変換部２１を設け、Ａ／Ｄ変換部２１の出力を選択部によって選択して制御・処理部１５に供給するようにしてもよい。もちろん、利得可変増幅部１９または復調部２０の後段に選択部を設け、選択部によって利得可変増幅部１９または復調部２０の出力を選択するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８を用いる場合（すなわち、Ｎ＝８）の場合を例に挙げて説明したが、これ以外の本数であってもよい。なお、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施す都合から、２のべき乗の本数を用いることが望ましい。

また、図３等に示す第１受信アンテナ１７－１～第８受信アンテナ１７－８の形状は一例であって、本発明が図３に示す形状のみに限定されないことはいうまでもない。

また、図９、図１０、図２１、および、図３４に示すフローチャートの処理は一例であって、本発明がこれらフローチャートの処理に限定されるものではないことはいうまでもない。

また、以上の実施形態では、レーダ装置が車両等の移動体に取り付けられる場合を例に挙げて説明したが、固定的に配置されるレーダ装置に本願発明を適用するようにしてもよい。

また、以上の第２実施形態では左右端の剥離を検出し、第３および第４実施形態では上下端の剥離を検出するようにしたが、左右端および上下端の剥離を並行して検出するようにしてもよい。すなわち、図１０の検出処理と、図２１および図３４の検出処理を並行して実行するようにしてもよい。

また、水平方向の所定の角度方向についての上下端の剥離を検出するようにしてもよい。このような構成により、例えば、車両側の設計により、重力影響による誘電体１４０の剥離がより懸念される領域を特定的に監視することができ、より確実に誘電体１４０の上下端の剥離を検出することができる。

１ レーダシステム
１０ 局部発振部
１１ 送信部
１２ 変調部
１３ 送信アンテナ
１５ 制御・処理部
１５ａ 制御部
１５ｂ 処理部
１５ｃ 検出部
１５ｄ 通信部
１６ 受信部
１７ 受信アレーアンテナ
１７－１～１７－８ 第１受信アンテナ～第８受信アンテナ
１８ アンテナ切換部
１９ 利得可変増幅部
２０ 復調部
２１ Ａ／Ｄ変換部
３０ 回路基板
３１，３２，３３，３４ 分散部
３１－１～３１－３，３２－１～３２－３，３３－１～３３－３，３４－１～３４－３ 共振素子
１１１ 制御部
１１２ 発振部
１１３ パルス整形部
１１４ 可変増幅部
１１５ 選択部
１１６－１～１１６－２ 送信アンテナ
１１７－１～１１７－４ 受信アンテナ
１１８ 選択部
１１９ 増幅部
１２０ 乗算部
１２１ ＩＦ増幅部
１２２ Ａ／Ｄ変換部
１２３ 記憶部
１２４ 演算部
２４１ 水平方向検出処理部
２４２ 垂直方向検出処理部
２４３ 統合処理部

Claims (4)

1. 車両の外装体の内側に配置され、電波により物標を検出するレーダ装置において、
   前記物標に向けて電波を送信する送信手段と、
   前記送信手段によって送信され、前記物標によって反射された反射波を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された前記反射波に基づいて前記物標を検出する検出手段と、を有し、
   前記検出手段は、前記外装体の内側に貼付された誘電体部材の左右端からの反射波の振幅の比を求め、前記反射波の振幅の比に変化が生じている場合には、前記誘電体部材の左右端のいずれかに異常が発生したと判定する
   ことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記送信手段は垂直方向に異なる指向特性を有する送信信号を異なるタイミングで送信し、
   前記受信手段によって受信される異なる指向特性を有する送信信号に対する２種類の受信信号の状態が変化した場合には、前記誘電体部材の上下端のいずれかに異常が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
3. 前記検出手段によって前記誘電体部材に異常が発生したことが検出されたことを示す情報を出力し、ユーザに警告をする出力手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ装置。
4. 車両の外装体の内側に配置され、電波により物標を検出するレーダ装置の制御方法において、
   前記物標に向けて電波を送信する送信ステップと、
   前記送信ステップにおいて送信され、前記物標によって反射された反射波を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにおいて受信された前記反射波に基づいて前記物標を検出する検出ステップと、を有し、
   前記検出ステップは、前記外装体の内側に貼付された誘電体部材によって反射される電波の変化から前記誘電体部材に異常が発生したことを検出し、前記誘電体部材の左右端からの反射波の振幅の比を求め、反射波の振幅の比に変化が生じている場合には、前記誘電体部材の左右端のいずれかに異常が発生したと判定する
   ことを特徴とするレーダ装置の制御方法。