JP7351417B2

JP7351417B2 - アンテナ装置並びにそれを用いたレーダ装置および車両

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Publication number: JP7351417B2
Application number: JP2022527614A
Authority: JP
Inventors: 一也川端
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-05-26
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2041-04-28
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Description

本発明は、誘電体レンズアレー構造または誘電体ロッドレンズアレー構造を持つアンテナ装置、並びに、それを用いたレーダ装置および車両に関するものである。

従来、この種のアンテナ装置としては、例えば、特許文献１の図８および図９に記載された各アンテナ装置がある。

同文献の図８に記載されたアンテナ装置は、導波管スロットアンテナの各スロットの開口側に、誘電率の異なる複数の誘電体が設けられて構成される。各誘電体の誘電率は各スロット毎に異なり、送受信する電波の各スロット開口面における放射量が異なるため、これによって開口面分布を制御し低サイドローブを得るアレーアンテナとされる。

また、同文献の図９に記載されたアンテナ装置は、導波管スロットアンテナを構成する導波管の管軸方向に対して幅の異なる複数の導波管が、各スロットの開口側に設けられて構成される。各スロットの開口側に設けられる複数の導波管は、導波管スロットアンテナを構成する導波管の各端から中央に向かって順に、管軸方向に垂直な方向の幅が大きくなる。このアンテナ装置によっても、送受信する電波の各スロット開口面における開口面分布が管軸方向に対して非リニア形状となり、上面方向に向かって凸形状とされる。

特開２０１１－９９７６６号公報

しかしながら、特許文献１の図８に開示された上記従来のアンテナ装置では、その開口面分布を制御するために、各スロットの開口側に設けられる誘電体の誘電率を変えているが、各誘電体のサイズに大きな差が無いため、誘電率の変化にも大きな差をもたらすことができない。このため、アンテナ装置の開口面分布を変えることはできても、実効開口面積を大きくすることができないので、アンテナ利得を高くするには限界がある。

また、特許文献１の図９に開示された上記従来のアンテナ装置では、導波管スロットアンテナの管軸方向に垂直な方向の幅を大きくできるので、その方向の開口径が広くなるため、開口面分布を制御して高利得で低サイドローブ化は可能である。しかし、各スロットに設けられる導波管は、導波管スロットアンテナの管軸方向に間隔が開いてその間の電力が有効に使われないため、導波管スロットアンテナの管軸方向にアンテナ利得を上げることが難しい。このため、アンテナ装置全体として、アンテナ利得を高くするのに限界がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
基板上に少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナと、
各平面アンテナの上方に設けられ、基板に平行な開口面の面積がアレーの中央部からアレーの両端部に向けて小さくなることで送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体レンズと、
各平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各平面アンテナへの給電線と
から、アンテナ装置を構成した。

また、本発明は、
少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナが基板上に２次元状に並べられることで、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナが構成されて構成されたＭＩＭＯアンテナ装置と、
複数の送信アンテナまたは複数の受信アンテナを構成する各平面アンテナの上方に設けられ、基板に平行な開口面の面積が平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて小さくなることで送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体レンズと、
各平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各平面アンテナへの給電線と
から、アンテナ装置を構成した。

本構成によれば、基板上にアレー状に設けられた各平面アンテナの上方に、少なくとも３個の誘電体レンズが、基板に平行な開口面の面積がアレーの中央部からアレーの両端部に向けて、または、平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて、小さくなるように、設けられる。各平面アンテナの上方に各誘電体レンズがこのように設けられることで、アンテナ装置は、平面アレーアンテナの上方に誘電体レンズアレー構造を持つようになり、その誘電体レンズアレー構造により、開口面分布が、アレーの中央部からアレーの両端部に向けて、または、平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされる。また、各平面アンテナへの給電線は、各平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節される。

したがって、アンテナ装置の開口面分布は、各平面アンテナの送受信する電波が各誘電体レンズの開口面積に応じた分収束されて重み付けされるだけで制御され、送受信する電波の電力は、従来のアンテナ装置のように損失を生じることなく、有効に利用される。また、重み付けの程度は、各誘電体レンズの開口面積に応じて所望に設定できる。このため、アンテナ装置は、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。

また、本発明は、
基板上に少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナと、
各平面アンテナの上方に設けられ、基板に垂直な厚みがアレーの中央部からアレーの両端部に向けて薄くなることで送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体ロッドレンズと、
各平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各平面アンテナへの給電線と
から、アンテナ装置を構成した。

また、本発明は、
少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナが基板上に２次元状に並べられることで、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナが構成されて構成されたＭＩＭＯアンテナ装置と、
複数の送信アンテナまたは複数の受信アンテナを構成する各平面アンテナの上方に設けられ、基板に垂直な厚みが平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて薄くなることで送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体ロッドレンズと、
各平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各平面アンテナへの給電線と
から、アンテナ装置を構成した。

本構成によれば、基板上にアレー状に設けられた各平面アンテナの上方に、少なくとも３個の誘電体ロッドレンズが、基板に垂直な厚みがアレーの中央部からアレーの両端部に向けて、または、平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて、薄くなるように、設けられる。各平面アンテナの上方に各誘電体ロッドレンズがこのように設けられることで、アンテナ装置は、平面アレーアンテナの上方に誘電体ロッドレンズアレー構造を持つようになり、その誘電体ロッドレンズアレー構造により、開口面分布が、アレーの中央部からアレーの両端部に向けて、または、平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされる。また、各平面アンテナへの給電線は、各平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節される。

したがって、アンテナ装置の開口面分布は、各平面アンテナの送受信する電波が各誘電体ロッドレンズの厚さに応じた分収束されて重み付けされるだけで制御され、送受信する電波の電力は、従来のアンテナ装置のように損失を生じることなく、有効に利用される。また、重み付けの程度は、各誘電体ロッドレンズの厚みに応じて所望に設定できる。このため、アンテナ装置は、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。また、アンテナ装置は、各誘電体ロッドレンズの厚みによって開口面分布が制御されるので、平面アンテナアレーを構成する平面アンテナのアレー間隔を変える必要はない。このため、アンテナ装置の、平面アンテナアレーのアレー方向の長さを抑制して、その方向の大きさを小さくすることができる。

また、本発明は、ＭＩＭＯ構成をしたいずれかの上記のアンテナ装置における送信アンテナおよび受信アンテナと、送信アンテナによって送信信号を電波として出射する送信回路と、物体で反射した電波を受信アンテナに受信して受信信号に変換する受信回路と、受信信号を処理する信号処理回路とを備えるレーダ装置を構成した。

本構成によれば、アンテナ利得が高められて、しかも、サイドローブが低減されたアンテナ装置がレーダ装置に用いられることで、電波を効率よく送受信することのできるレーダ装置が提供される。

また、本発明は、上記のレーダ装置を備える車両を構成した。

本構成によれば、車両に備えられるレーダ装置が、電波を効率よく送受信することのできるレーダ装置になる。このため、そのレーダ装置を使って、車両の周囲の物体を感度よく検出することができるようになる。

本発明によれば、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めながら、サイドローブを低減できるアンテナ装置、並びに、それを用いたレーダ装置および車両を提供することができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置のＩａ－Ｉａ線破断矢視断面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置のIIａ－IIａ線破断矢視断面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置の平面図、（ｂ）はIIIｂ－IIIｂ線破断矢視断面図である。（ａ）は、第３の実施形態の変形例によるアンテナ装置の平面図、（ｂ）はIVｂ－IVｂ線破断矢視断面図である。（ａ）は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置の平面図、（ｂ）はＶｂ－Ｖｂ線破断矢視断面図である。（ａ）は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置の平面図、（ｂ）はVIｂ－VIｂ線破断矢視断面図である。図３から図６に示すＭＩＭＯ構成のいずれかのアンテナ装置における送信アンテナおよび受信アンテナを用いて構成される本発明の一実施形態によるレーダ装置の概略構成を示すブロック図である。図７に示すレーダ装置を用いて構成される本発明の一実施形態による車両の平面図である。（ａ）は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置の平面図、（ｂ）はIXｂ－IXｂ線破断矢視断面図である。

次に、本発明のアンテナ装置、並びに、それを用いたレーダ装置および車両を実施するための形態について、説明する。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置１ＡのＩａ－Ｉａ線破断矢視断面図、図１（ｂ）は平面図である。

アンテナ装置１Ａは、誘電体基板２上に設けられた５個のパッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2を有する平面アレーアンテナ３と、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の上方に各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2と光結合して設けられた５個の誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2とから構成される。

各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2は、誘電体基板２の表面に銅箔等が１次元アレー状に設けられた平面アンテナであり、それぞれ放射素子を構成する。平面アレーアンテナ３は、これらパッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2と、誘電体基板２の裏面全面に設けられた銅箔等からなるグランドパターン５とから構成される。

各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2はお椀を伏せたような形状をしており、マイクロ誘電体レンズアレー構造４を構成する。パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2と各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の底面との間には、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の焦点距離に応じた空間が設けられている。各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2は、誘電体基板２の表面に平行な楕円状をした開口面の面積が、平面アレーアンテナ３のアレー中央部のパッチアンテナ３a上方に位置する誘電体レンズ４aから、アレー両端部のパッチアンテナ３c1，３c2上方に位置する誘電体レンズ４c1，４c2に向けて、小さくなっている。すなわち、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の開口面積は、アレー中央部に位置する誘電体レンズ４aが最も大きく、その次に各誘電体レンズ４b1，４b2が大きく、各誘電体レンズ４c1，４c2が最も小さい。なお、ここでいう上方とは、パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2が電波を放射する方向をいう。

したがって、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2によって集光されて、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に受光されて送受信される電波の強さは、アレー中央部に位置するパッチアンテナ３aが最も大きく、その次に各パッチアンテナ３b1，３b2が大きく、各パッチアンテナ３c1，３c2が最も小さい。アンテナ装置１Ａは、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に送受信される電波の強さがこのように重み付けされることで、送受信する電波の振幅が、アレー中央部を頂上とし、アレー中央部からアレー両端部に向けて低くなる、山状の開口面分布に設定されている。

また、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2は、給電線６から送信信号に応じて給電されることで、電波を出射する。また、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2は、アンテナ装置１Ａに入射する電波Ｄを各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2を介して受信し、受信信号を給電線６へ出力する。

給電線６は、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2で送受信される電波の位相が合うように、長さが調節されている。給電線６は位相を合わせるため調整長さαを持つ。本実施形態では、給電線６は、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の誘電率をε_ｒ、誘電体基板２の表面に垂直な方向の高さが最も高いアレー中央の誘電体レンズ４aの厚みをｄ_１、その底面の誘電体基板２からの高さをｌ_１、他の任意の誘電体レンズ４b1，４b2，４c1，４c2の厚みをｄ_２、その底面の誘電体基板２からの高さをｌ_２とした場合、次の式を満たす調整長さαの分、

高さが最も高い誘電体レンズ４aへの給電線６aと、他の任意の誘電体レンズ４b1，４b2，４c1，４c2への給電線６b1，６b2，６c1，６c2との各長さに、差がもたされている。

上記式の右辺は、アンテナ装置１Ａに入射する電波Ｄが、図１（ａ）に点線で示す等位相面Ｈからアレー中央の誘電体レンズ４aを経由して、誘電体基板２の表面に届くまでの電気長、左辺は、アンテナ装置１Ａに入射する電波Ｄが、等位相面Ｈから他の任意の各誘電体レンズ４b1，４b2，４c1，４c2を経由して、誘電体基板２の表面に届くまでの電気長を表わしている。これら各電気長が調整長さαの分の電気長によって等しく設定されることで、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2で送受信される電波の位相が合うように位相調節されている。

このような本実施形態によるアンテナ装置１Ａによれば、上記のように、誘電体基板２上にアレー状に設けられた各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の上方に、誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2が、誘電体基板２に平行な開口面の面積がアレーの中央部からアレーの両端部に向けて小さくなるように、設けられる。各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の上方に各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2がこのように設けられることで、アンテナ装置１Ａは、平面アレーアンテナ３の上方にマイクロ誘電体レンズアレー構造４を持つようになり、そのマイクロ誘電体レンズアレー構造４により、開口面分布が、上記のように、アレーの中央部からアレーの両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされる。

また、誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2によって各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に受光される電波は、誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の各開口面積の差に伴って位相差が生じる。しかし、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2への給電線６a，６b1，６b2，６c1，６c2は、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2で送受信される電波の位相が合うように、上記のように、長さが調整長さαによって調節される。すなわち、高さが最も高い誘電体レンズ４aへの給電線６aと、他の任意の誘電体レンズ４b1，４b2，４c1，４c2への給電線６b1，６b2，６c1，６c2との各長さに、上記の式を満たす調整長さαの分だけ差がもたされることで、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2を介して各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に入出射する電波の各位相が合せられる。したがって、誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の各開口面積の差に伴って生じる位相差は、給電線６a，６b1，６b2，６c1，６c2の長さによって容易に位相調整され、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2間における電波の位相が容易に合わされる。

このように、アンテナ装置１Ａの開口面分布は、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の送受信する電波が各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の開口面積に応じた分収束されて重み付けされるだけで制御され、送受信する電波の電力は、従来のアンテナ装置のように損失を生じることなく、有効に利用される。また、重み付けの程度は、各誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2の開口面積に応じて所望に設定できる。このため、アンテナ装置１Ａは、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。また、アンテナ装置１Ａは、１つの誘電体レンズで開口面分布が制御される場合よりも、薄型化が可能である。

また、特許文献１に開示された従来のアンテナ装置では、各誘電体からの放射位相を合わせる手段がスロットとの結合であり、放射位相を大きく変えることができないため、位相を合わせるには限界がある。しかしながら、本実施形態においては、給電線６における調整長さαの分の電気長によって放射位相が調整されるため、パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2で送受信される電波の位相が合うように位相調節が可能となる。また一方で、特許文献１に開示された従来のアンテナ装置では、各アレー素子の位相を合わせる手段がスロットとの結合であるが、各素子の放射位相を変えるためにスロットの傾き等を変える必要があるが、放射位相を大きく変えることができないため、開口面分布制御には限界がある。しかしながら、本実施形態では、開口径の異なる誘電体レンズ４a，４b1，４b2，４c1，４c2を用いている。つまり、アンテナ開口部の中央付近に大きな開口径の誘電体レンズ４aを用いて、周辺の開口部には前記誘電体レンズ４aよりも小さな誘電体レンズ４b1，４b2，４c1，４c2を用いることにより、低サイドローブで高利得を得るための開口面分布制御が可能となる。

図２（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置１ＢのIIａ－IIａ線破断矢視断面図、図２（ｂ）は平面図である。なお、同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

アンテナ装置１Ｂは、誘電体基板２上に設けられた５個のパッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2を有する平面アレーアンテナ３と、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の上方に各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2と光結合して設けられた５個の誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2とから構成される。

各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2は、誘電体基板２と平行な断面が同じ面積の円形をした柱状をしており、マイクロ誘電体ロッドレンズアレー構造７を構成する。パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2と各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の底面との間には、高さｌ_１の一定の空間が設けられている。各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2は、誘電体基板２に垂直な厚みが、平面アレーアンテナ３のアレー中央部のパッチアンテナ３a上方に位置する誘電体ロッドレンズ７aから、アレー両端部のパッチアンテナ３c1，３c2上方に位置する誘電体ロッドレンズ７c1，７c2に向けて、薄くなっている。すなわち、各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の厚みは、アレー中央部に位置する誘電体ロッドレンズ７aが最も厚く、その次に各誘電体ロッドレンズ７b1，７b2が厚く、各誘電体ロッドレンズ７c1，７c2が最も薄い。なお、ここでいう上方も、パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2が電波を放射する方向をいう。

したがって、各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2によって集光されて、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に受光されて送受信される電波の強さは、アレー中央部に位置するパッチアンテナ３aが最も大きく、その次に各パッチアンテナ３b1，３b2が大きく、各パッチアンテナ３c1，３c2が最も小さい。アンテナ装置１Ｂは、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に送受信される電波の強さがこのように重み付けされることで、送受信する電波の振幅が、アレー中央部を頂上とし、アレー中央部からアレー両端部に向けて低くなる、山状の開口面分布に設定されている。

給電線６は、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2で送受信される電波の位相が合うように、長さが調節されている。給電線６は、開口面までの位相を調整する調整長さαを持つ。本実施形態では、給電線６は、各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の誘電率をε_ｒ、誘電体基板２の表面に垂直な方向の高さが最も高いアレー中央の誘電体ロッドレンズ７aの厚みをｄ_１、その底面の誘電体基板２からの高さをｌ_１、他の任意の誘電体ロッドレンズ７b1，７b2，７c1，７c2の厚みをｄ_２、その底面の誘電体基板２からの高さをｌ_２（＝ｌ_１）とした場合、次の式を満たす調整長さαの分、

高さが最も高い誘電体ロッドレンズ７aへの給電線６aと、他の任意の誘電体ロッドレンズ７b1，７b2，７c1，７c2への給電線６b1，６b2，６c1，６c2との各長さに、差がもたされている。

このような本実施形態によるアンテナ装置１Ｂによれば、上記のように、誘電体基板２上にアレー状に設けられた各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の上方に、誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2が、誘電体基板２に垂直な厚みがアレーの中央部からアレーの両端部に向けて薄くなるように並べられて、設けられる。各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の上方に各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2がこのように設けられることで、アンテナ装置１Ｂは、平面アレーアンテナ３の上方にマイクロ誘電体ロッドレンズアレー構造７を持つようになり、そのマイクロ誘電体ロッドレンズアレー構造７により、開口面分布が、上記のように、アレーの中央部からアレーの両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされる。

また、誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2によって各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に受光される電波は、誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の各厚さの差に伴って位相差が生じる。しかし、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2への給電線６a，６b1，６b2，６c1，６c2は、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2で送受信される電波の位相が合うように、上記のように、長さが調整長さαによって調節される。すなわち、高さが最も高い誘電体ロッドレンズ７aへの給電線６aと、他の任意の誘電体ロッドレンズ７b1，７b2，７c1，７c2への給電線６b1，６b2，６c1，６c2との各長さに、上記の式を満たす調整長さαの分だけ差がもたされることで、各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2を介して各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2に入出射する電波の各位相が合せられる。したがって、誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の各厚さの差に伴って生じる位相差は、給電線６a，６b1，６b2，６c1，６c2の長さによって容易に位相調整され、各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2間における電波の位相が容易に合わされる。

このように、アンテナ装置１Ｂの開口面分布は、各パッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2の送受信する電波が各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の厚さに応じた分収束されて重み付けされるだけで制御され、送受信する電波の電力は、従来のアンテナ装置のように損失を生じることなく、有効に利用される。また、重み付けの程度は、各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の厚さに応じて所望に設定できる。このため、アンテナ装置１Ｂは、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。

また、アンテナ装置１Ｂは、断面積が同じ各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2の厚みによって開口面分布が制御されるので、図１に示すアンテナ装置１Ａのように、平面アレーアンテナ３を構成するパッチアンテナ３a，３b1，３b2，３c1，３c2のアレー間隔を変える必要はない。このため、アンテナ装置１Ｂの、平面アレーアンテナ３のアレー方向の長さを抑制して、その方向の大きさを小さくすることができる。

図３（ａ）は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置１Ｃの平面図、図３（ｂ）はIIIｂ－IIIｂ線破断矢視断面図である。なお、同図において図１と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

アンテナ装置１Ｃにおいては、平面アレーアンテナ３が、誘電体基板２上に２次元状に並べられることで、複数の送信アンテナＴx1，Ｔx2および複数の受信アンテナＲx1，Ｒx2を構成して、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）アンテナ装置を構成している。平面アレーアンテナ３は、パッチアンテナ３d1，３d2，３d3，３d4，３d5，３d6が１次元アレイ状に並べられて、給電線６によって直列接続されて、構成されている。

また、受信アンテナＲx1，Ｒx2を構成する各平面アレーアンテナ３においてアレー中央部に並んで配置された２個のパッチアンテナ３d3上には、楕円形状をした１個の誘電体レンズ４d1、２個のパッチアンテナ３d4上には、楕円形状をした１個の誘電体レンズ４d2が設けられている。また、受信アンテナＲx1，Ｒx2を構成する各平面アレーアンテナ３においてアレー両端側に並んで配置された２個のパッチアンテナ３d2上には、楕円形状をした１個の誘電体レンズ４d3、２個のパッチアンテナ３d5上には、楕円形状をした１個の誘電体レンズ４d4が設けられている。

各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4は、マイクロ誘電体レンズアレー構造４を構成し、パッチアンテナ３d1～３d6が並べられるアレー方向Ａと直交する方向Ｂに長軸を有する楕円形状をしている。また、各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4は、誘電体基板２の表面に平行な楕円状をした開口面の面積が、各平面アレーアンテナ３におけるアレー中央部のパッチアンテナ３d3，３d4上方に位置する誘電体レンズ４d1，４d2から、アレー両端部側のパッチアンテナ３d2，３d5上方に位置する誘電体レンズ４d3，４d4に向けて、小さくなるように並べられている。誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4のこの配置により、各平面アレーアンテナ３の開口面分布は、アレーの中央部からアレーの両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされている。

また、各パッチアンテナ３d1～３d6への給電線６は、各パッチアンテナ３d1～３d6で送受信される電波の位相が合うように、上述のように長さが調整長さαによって調節されている。このため、各受信アンテナＲx1，Ｒx2は、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。また、誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4は、近接配置されて各受信アンテナＲx1，Ｒx2を構成する各パッチアンテナ３d2，３d3，３d4，３d5について、それぞれ一体化される。このため、マイクロ誘電体レンズアレー構造４を増やさなくても、受信アンテナＲx1，Ｒx2のアンテナ利得を高めることができると共に、低サイドローブ化を図ることができる。

送信アンテナＴx1，Ｔx2は、それらを構成する各平面アレーアンテナ３においてアレー中央部に配置されたそれぞれのパッチアンテナ３d3上に、楕円形状をした各誘電体レンズ４e1、それぞれのパッチアンテナ３d4上に、楕円形状をした各誘電体レンズ４e2が設けられている。また、送信アンテナＴx1，Ｔx2を構成する各平面アレーアンテナ３においてアレー両端側に配置されたそれぞれのパッチアンテナ３d2上には、楕円形状をした各誘電体レンズ４e3、それぞれのパッチアンテナ３d5上には、楕円形状をした各誘電体レンズ４e4が設けられている。

各誘電体レンズ４e1，４e2，４e3，４e4は、マイクロ誘電体レンズアレー構造４を構成し、パッチアンテナ３d1～３d6が並べられるアレー方向Ａと直交する方向Ｂに長軸を有する楕円形状をしている。また、各誘電体レンズ４e1，４e2，４e3，４e4は、誘電体基板２の表面に平行な楕円状をした開口面の面積が、各平面アレーアンテナ３におけるアレー中央部のパッチアンテナ３d3，３d4上方に位置する誘電体レンズ４e1，４e2から、アレー両端部側のパッチアンテナ３d2，３d5上方に位置する誘電体レンズ４e3，４e4に向けて、小さくなるように並べられている。誘電体レンズ４e1，４e2，４e3，４e4のこの配置により、各平面アレーアンテナ３の開口面分布は、アレーの中央部からアレーの両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされている。

また、送信アンテナＴx1，Ｔx2における各パッチアンテナ３d1～３d6への給電線６も、各パッチアンテナ３d1～３d6で送受信される電波の位相が合うように、上述のように長さが調整長さαによって調節されている。このため、各送信アンテナＴx1，Ｔx2も、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。

平面アレーアンテナを使ってＭＩＭＯアンテナ装置を構成する場合、平面アレーアンテナを構成する各パッチアンテナは、一般的に、アレー中央のものが面積が大きく、アレーの両端に向かって面積が小さく構成されて、アンテナ装置の低サイドローブ化が図られる。この場合、各平面アンテナは、アレーの両端に向かって面積が小さく構成されるので、送受信する電波の電力を有効に得ることができない。しかし、本実施形態によるアンテナ装置１Ｃによれば、各平面アレーアンテナ３の上方に設けられるマイクロ誘電体レンズアレー構造４により、上記のように、アンテナ装置１Ｃの開口面分布が制御されて低サイドローブ化が図られるので、平面アレーアンテナ３を構成する各パッチアンテナ３d1～３d6の大きさを一定の大きさに保つとともにパッチサイズに左右されずに有効開口径を大きくすることができる。このため、アンテナ利得を落とすことなく、低サイドローブ化を図りながら、平面アレーアンテナ３を誘電体基板２上に２次元状に並べて、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成することができる。

また、本実施形態によるアンテナ装置１Ｃによれば、誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4の楕円形状の長軸方向に、送受信する電波の指向性を絞ることができる。すなわち、楕円形状の長軸方向とされる、パッチアンテナ３d1～３d6が並べられるアレー方向Ａと直交する方向Ｂに、送受信する電波の指向性を絞ることができる。したがって、誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4の楕円形状の長軸方向における、アンテナ装置の感度を高めることができる。

なお、図３（ａ）において点線で示す各ラインＬは、各パッチアンテナ３d2～３d5で送受信される電波の位相中心を表し、各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4の焦点位置を表す。

図４（ａ）は、第３の実施形態の変形例によるアンテナ装置１Ｃ’の平面図、図４（ｂ）はIVｂ－IVｂ線破断矢視断面図である。なお、同図において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

この変形例によるアンテナ装置１Ｃ’は、各平面アレーアンテナ３を構成するパッチアンテナ３d2，３d3，３d4，３d5の直列接続数が４個になって両端の２個が無くなっている点、受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4の配列数が４列になって２列増えている点、受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4を構成する各平面アレーアンテナ３上のそれぞれにマイクロ誘電体レンズアレー構造４が設けられて、近接する平面アレーアンテナ３間で誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4が一体化されていない点が、第３の実施形態によるアンテナ装置１Ｃと相違する。

さらに、この変形例によるアンテナ装置１Ｃ’は、受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4を構成する各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4の平面形状が、パッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａと直交する方向Ｂでなく、パッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａに長軸を有する楕円形状をしている点、送信アンテナＴx1，Ｔx2を構成する各誘電体レンズ４e1，４e2の平面形状が、パッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａと直交する方向Ｂと共に、パッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａにも長軸を有する楕円形状をし、真円状になっている点、断面形状が、図３（ｂ）に示すような半円形状でなく、図４（ｂ）に示すようなかまぼこ形状をしている点が、第３の実施形態によるアンテナ装置１Ｃと相違する。

このような変形例によるアンテナ装置１Ｃ’も、第３の実施形態によるアンテナ装置１Ｃと同様な作用効果を奏し、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。また、アンテナ利得を落とすことなく、低サイドローブ化を図りながら、平面アレーアンテナ３を誘電体基板２上に２次元状に並べて、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成することができる。

また、変形例によるアンテナ装置１Ｃ’によれば、楕円形状の長軸方向とされる、各受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4を構成するパッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａに、受信する電波の指向性を絞ることができる。したがって、受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4を構成する各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4の楕円形状の長軸方向における、アンテナ装置の感度を高めることができる。また、送信アンテナＴx1，Ｔx2を構成するパッチアンテナ３d3，３d4については、楕円形状の長軸方向とされる、パッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａに直交する方向Ｂ、および、パッチアンテナ３d2～３d5が並べられるアレー方向Ａの双方に、送信する電波の指向性を絞ることができる。したがって、誘電体レンズ４e1，４e2の楕円形状の各長軸方向における、アンテナ装置の感度を高めることができる。

なお、上記の第３の実施形態によるアンテナ装置１Ｃおよびその変形例によるアンテナ装置１Ｃ’では、各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4が、平面形状が楕円形状で、断面形状が半円形状またはかまぼこ形状をしている場合について、説明した。しかし、図２に示した各誘電体ロッドレンズ７a，７b1，７b2，７c1，７c2のように、各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4を柱状にして、その厚さによって送受信する電波の重み付けをして、アンテナ装置１Ｃ，１Ｃ’の開口面分布を制御するようにしてもよい。

この場合、各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4の断面形状は、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように楕円形状となる。このようにロッド状に構成した各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4によってアンテナ装置１Ｃ，１Ｃ’を構成しても、実効開口面積を大きくしてアンテナ利得を高めることができると共に、サイドローブを低減することができる。また、アンテナ利得を落とすことなく、低サイドローブ化を図りながら、平面アレーアンテナ３を誘電体基板２上に２次元状に並べて、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成することができる。

図５（ａ）は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置１Ｄの平面図、図５（ｂ）はＶｂ－Ｖｂ線破断矢視断面図である。なお、同図において図４と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第４の実施形態によるアンテナ装置１Ｄは、各誘電体レンズ４f1，４f2，４f3，４f4が、平面アレーアンテナ３が２次元状に並べられる方向Ｂに延設されて、その方向Ｂに１次元状に並ぶ各パッチアンテナ３d2，３d3，３d4，３d5上に位置する点が、第３の実施形態の変形例によるアンテナ装置１Ｃ’と相違する。

第４の実施形態によるアンテナ装置１Ｄによれば、アンテナ装置１Ｃ’のように、各誘電体レンズ４d1～４d4、４e1～４e4の楕円形状の各長軸方向における、アンテナ装置の感度を高めることはできないが、それ以外は、第３の実施形態の変形例によるアンテナ装置１Ｃ’と同様な作用効果が奏される。さらに、第４の実施形態によるアンテナ装置１Ｄによれば、各誘電体レンズ４f1，４f2，４f3，４f4が、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂに延設され、その方向Ｂに１次元状に並ぶ各パッチアンテナ３d2，３d3，３d4，３d5上に位置させられることで、各パッチアンテナ３d2，３d3，３d4，３d5上に、図４に示すように個別にあった各誘電体レンズ４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4が、一体化される。このため、アンテナ装置１Ｄは、量産化に適したマイクロ誘電体レンズアレー構造４を有して、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成するようになる。

図６（ａ）は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置１Ｅの平面図、図６（ｂ）はVIｂ－VIｂ線破断矢視断面図である。なお、同図において図５と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

アンテナ装置１Ｅは、平面アレーアンテナ３が、誘電体導波路に設けられたスロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4から構成され、ＳＩＷ（Substrate Integrated Waveguide）構造を有する点が、第４の実施形態によるアンテナ装置１Ｄと相違する。誘電体導波路は、誘電体基板２の表面および裏面のそれぞれの全面に設けられた銅箔等の導体箔８に囲まれて構成される。平面アレーアンテナ３を構成する各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4は、誘電体基板２の表面に設けられた導体箔８の一部がスロット状に開口されて構成される。誘電体基板２には、その表面および裏面に設けられた導体箔８を接続する複数のビア９が、各平面アレーアンテナ３を囲んで構成されている。

各誘電体レンズ４f1，４f2，４f3，４f4は、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂに延設され、その方向Ｂに１次元状に並ぶ各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4上に位置させられることで、一体化されている。また、各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4への給電は、誘電体導波路によって行われる。給電長さによる、各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4に送受信される電波の位相調整は、各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4間の導体箔８における配置間隔が調整長さαに応じて調節されることで、行われる。

第５の実施形態によるアンテナ装置１Ｅによっても、第４の実施形態によるアンテナ装置１Ｄと同様な作用効果が奏される。さらに、第５の実施形態によるアンテナ装置１Ｅによれば、給電線が誘電体導波路によって構成され、給電線から各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4に給電される電源は、導波管モードで誘電体導波路を伝搬する。このため、給電線を介する各スロットアンテナ３e1，３e2，３e3，３e4への給電は低損失で行われる。

なお、上記の第５の実施形態によるアンテナ装置１Ｅにおいて、各誘電体レンズ４f1，４f2，４f3，４f4は、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂに延設されず、図４に示すアンテナ装置１Ｃ’のように、各平面アレーアンテナ３上のそれぞれにマイクロ誘電体レンズアレー構造４を個別に設けるように構成してもよい。この場合、マイクロ誘電体レンズアレー構造４の個数は増えてしまうが、それ以外は、上記の第５の実施形態によるアンテナ装置１Ｅと同様な作用効果が奏される。

図７は、本発明の一実施形態によるレーダ装置１１の概略構成を示すブロック図である。

レーダ装置１１は、ＭＩＭＯ構成をした上記のいずれかのアンテナ装置１Ｃ，１Ｃ’，１Ｄ，１Ｅにおける送信アンテナＴx（Ｔx1，Ｔx2）および受信アンテナＲx（Ｒx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4）と、送信アンテナＴxによって送信信号を電波として出射する送信回路１２と、移相器１３と、物体で反射した電波を受信アンテナＲxに受信して受信信号に変換する受信回路１４と、受信信号を処理する信号処理回路１５とを備えて構成される。本実施形態では、信号処理回路１５は、距離推定部１５ａ、角度推定部１５ｂおよび位置算出部１５ｃを備える。

送信回路１２によって生成されるチャープ信号は、移相器１３によってその位相が制御され、送信アンテナＴｘから送信信号として出射される。受信アンテナＲｘは、送信アンテナＴｘから出射されて物体で反射した反射波を受信する。受信回路１４は、受信アンテナＲｘに受信される受信信号と送信回路１２で生成される送信信号とをミキシングして、ＩＦ（中間周波数）信号を算出する。

距離推定部１５ａは、受信回路１４で算出されたＩＦ信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）して物体までの距離を推定する。角度推定部１５ｂは、受信回路１４で算出されたＩＦ信号を基に、ＦＦＴ、ＭＵＳＩＣ法等の反射波の到来方向推定手法を用いて、物体が存在する角度を推定する。位置算出部１５ｃは、距離推定部１５ａで推定された物体までの距離と、角度推定部１５ｂで推定された物体が存在する角度とに基づいて、物体の推定される位置を算出する。

本実施形態によるレーダ装置１１によれば、アンテナ利得が高められて、しかも、サイドローブが低減されたいずれかのアンテナ装置１Ｃ，１Ｃ’，１Ｄ，１Ｅにおける送信アンテナＴxおよび受信アンテナＲxがレーダ装置１１に用いられることで、電波を効率よく送受信することのできるレーダ装置１１が提供される。

図８は、上記のレーダ装置１１を車両前方のバンパー等に備える、本発明の一実施形態による車両２１の平面図である。

本実施形態の車両２１によれば、車両２１に備えられるレーダ装置１１が、電波を効率よく送受信することのできるものになる。このため、そのレーダ装置１１を使って、車両２１の周囲の物体２２を感度よく検出することができるようになる。

なお、上記の各実施形態および変形例においては、平面アンテナをパッチアンテナまたはスロットアンテナとした場合について、説明した。しかし、平面アンテナはこれらに限定されることは無く、例えば、導線を折り曲げてクランク状にしたメアンダライン・アンテナなどの平面アンテナであってもよい。また、平面アレーアンテナを構成する平面アンテナの個数も、上記の各実施形態および変形例における個数に限定されることは無く、３個以上であればよい。また、平面アレーアンテナは、中央に配置される平面アンテナを中心に、必ずしも左右対称である構造である必要はなく、左右対称でない構造であってもよい。

また、上記の各実施形態および変形例においては、平面アレーアンテナ３のアレー方向Ａにおけるレンズの開口面分布を制御した場合について説明したが、平面アレーアンテナ３が２次元状に並べられる方向Ｂ（図９参照）におけるレンズの開口面分布を制御するように構成してもよい。すなわち、複数の送信アンテナＴｘおよび複数の受信アンテナＲｘによって構成されるＭＩＭＯアンテナ装置において、複数の送信アンテナＴｘまたは複数の受信アンテナＲｘを構成する各平面アンテナの上方に設けられる少なくとも３個の誘電体レンズについて、誘電体基板２に平行な開口面の面積が、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂの中央部から両端部に向けて小さくなることで、送受信する電波の強さに重み付けがされて、開口面分布が設定されるように構成してもよい。

例えば、図９に示す、複数の送信アンテナＴx1，Ｔx2および複数の受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4によって構成されたＭＩＭＯアンテナ装置１Ｆにおいて、複数の受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4を構成する各パッチアンテナ３d4，３d4，３d4，３d4の上方に設けられる４個の誘電体レンズ４g1，４g2，４g3，４g4，について、誘電体基板２に平行な開口面の面積が、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂの中央部から両端部に向けて小さくなることで、送受信する電波の強さに重み付けがされて、開口面分布が設定されるように構成してもよい。

図９（ａ）は、本発明の第６の実施形態によるマイクロ誘電体レンズアレー構造４を備えるアンテナ装置１Ｆの平面図、図９（ｂ）はIXｂ－IXｂ線破断矢視断面図である。なお、同図において図５と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

各パッチアンテナ３d2～３d5の上方に各誘電体レンズ４g1，４g2，４g3，４g4がこのように設けられることで、アンテナ装置１Ｆは、受信アンテナＲx1，Ｒx2，Ｒx3，Ｒx4を構成する平面アレーアンテナ３の上方にマイクロ誘電体レンズアレー構造４を持つようになる。そして、そのマイクロ誘電体レンズアレー構造４により、開口面分布が、上記のように、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂの中央部から両端部に向けて、送受信する電波の強さが小さくなるように重み付けがされる。

複数の送信アンテナＴｘおよび複数の受信アンテナＲｘによってＭＩＭＯアンテナ装置が構成される、マイクロ誘電体ロッドレンズアレー構造７を備えるアンテナ装置においても、同様に、複数の送信アンテナＴｘまたは複数の受信アンテナＲｘを構成する各平面アンテナの上方に設けられる少なくとも３個の誘電体ロッドレンズについて、誘電体基板２に垂直な厚みが、平面アレーアンテナ３の２次元状に並べられる方向Ｂの中央部から両端部に向けて薄くなることで、送受信する電波の強さに重み付けがされて、開口面分布が設定されるように構成してもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｃ’，１Ｄ，１Ｅ…アンテナ装置
２…誘電体基板
３…平面アレーアンテナ
３a，３b1，３b2，３c1，３c2、３d1，３d2，３d3，３d4，３d5，３d6…パッチアンテナ（平面アンテナ）
３e1，３e2，３e3，３e4…スロットアンテナ（平面アンテナ）
４…マイクロ誘電体レンズアレー構造
４a，４b1，４b2，４c1，４c2、４d1，４d2，４d3，４d4、４e1，４e2，４e3，４e4、４f1，４f2，４f3，４f4…誘電体レンズ
５…グランドパターン
６、６a，６b1，６b2，６c1，６c2…給電線
７…マイクロ誘電体ロッドレンズアレー構造
７a，７b1，７b2，７c1，７c2…誘電体ロッドレンズ
８…導体箔
９…ビア
１１…レーダ装置
１２…送信回路
１３…移相器
１４…受信回路
１５…信号処理回路
２１…車両
２２…物体
Ｔｘ…送信アンテナ
Ｒｘ…受信アンテナ

Claims

基板上に少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナと、
各前記平面アンテナの上方に設けられ、前記基板に平行な開口面の面積がアレーの中央部からアレーの両端部に向けて小さくなることで送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体レンズと、
各前記平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各前記平面アンテナへの給電線と
から構成されるアンテナ装置。
基板上に少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナと、
各前記平面アンテナの上方に設けられ、前記基板に垂直な厚みがアレーの中央部からアレーの両端部に向けて薄くなることで送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体ロッドレンズと、
各前記平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各前記平面アンテナへの給電線と
から構成されるアンテナ装置。
前記給電線は、前記誘電体レンズまたは前記誘電体ロッドレンズの誘電率をε_ｒ、前記基板に垂直な方向の高さが最も高い前記誘電体レンズまたは前記誘電体ロッドレンズの厚みをｄ_１、底面の前記基板からの高さをｌ_１、他の任意の前記誘電体レンズまたは前記誘電体ロッドレンズの厚みをｄ_２、底面の前記基板からの高さをｌ_２とした場合、次の式を満たす調整長さαの分、

前記高さが最も高い前記誘電体レンズまたは前記誘電体ロッドレンズへの給電線と前記他の任意の前記誘電体レンズまたは前記誘電体ロッドレンズへの給電線との各長さに差がもたされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
前記平面アレーアンテナは、前記基板上に２次元状に並べられることで複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを構成して、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
前記平面アレーアンテナは、基板上に２次元状に並べられることで複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを構成して、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成し、
各前記誘電体レンズは、前記平面アンテナが並べられるアレー方向と直交する方向または前記平面アンテナが並べられるアレー方向に長軸を有する楕円形状をしていることを特徴とする請求項１または請求項１を引用する請求項３に記載のアンテナ装置。
前記平面アレーアンテナは、基板上に２次元状に並べられることで複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを構成して、ＭＩＭＯアンテナ装置を構成し、
各前記誘電体レンズは、前記平面アレーアンテナが２次元状に並べられる方向に延設されて、前記平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向に１次元状に並ぶ各前記平面アンテナ上に位置することを特徴とする請求項１または請求項１を引用する請求項３に記載のアンテナ装置。
前記平面アレーアンテナは、誘電体導波路に設けられたスロットアンテナから構成されることを特徴とする請求項１または請求項１を引用する請求項３もしくは請求項４または請求項５または請求項６に記載のアンテナ装置。
少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナが基板上に２次元状に並べられることで、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナが構成されて構成されたＭＩＭＯアンテナ装置と、
複数の前記送信アンテナまたは複数の前記受信アンテナを構成する各前記平面アンテナの上方に設けられ、前記基板に平行な開口面の面積が前記平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて小さくなることで、送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体レンズと、
各前記平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各前記平面アンテナへの給電線と
から構成されるアンテナ装置。
少なくとも３つの平面アンテナがアレー状に設けられた平面アレーアンテナが基板上に２次元状に並べられることで、複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナが構成されて構成されたＭＩＭＯアンテナ装置と、
複数の前記送信アンテナまたは複数の前記受信アンテナを構成する各前記平面アンテナの上方に設けられ、前記基板に垂直な厚みが前記平面アレーアンテナの２次元状に並べられる方向の中央部から両端部に向けて薄くなることで、送受信する電波の強さに重み付けがされて開口面分布が設定された少なくとも３個の誘電体ロッドレンズと、
各前記平面アンテナで送受信される電波の位相が合うように長さが調節された各前記平面アンテナへの給電線と
から構成されるアンテナ装置。
請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のアンテナ装置、または、請求項４もしくは請求項５もしくは請求項６を引用する請求項７に記載のアンテナ装置、または、請求項８もしくは請求項９に記載のアンテナ装置における前記送信アンテナおよび前記受信アンテナと、前記送信アンテナによって送信信号を電波として出射する送信回路と、物体で反射した前記電波を前記受信アンテナに受信して受信信号に変換する受信回路と、前記受信信号を処理する信号処理回路とを備えるレーダ装置。
請求項１０に記載のレーダ装置を備える車両。