JPH0897620A - Multi-beam planar array antenna - Google Patents
Multi-beam planar array antennaInfo
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- JPH0897620A JPH0897620A JP25447094A JP25447094A JPH0897620A JP H0897620 A JPH0897620 A JP H0897620A JP 25447094 A JP25447094 A JP 25447094A JP 25447094 A JP25447094 A JP 25447094A JP H0897620 A JPH0897620 A JP H0897620A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車載用レーダ装置の構
成要素などとして利用されるマルチビーム平面アレーア
ンテナに関するものであり、特に、簡易・安価なビーム
走査機能を備えたマルチビーム平面アレーアンテナに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam planar array antenna used as a component of an on-vehicle radar device, and more particularly to a multi-beam planar array antenna having a simple and inexpensive beam scanning function. It is about.
【0002】[0002]
【従来技術】従来、ミリ波帯の電波を利用する車載用レ
ーダ装置が開発されている。従来、このような車載用レ
ーダ装置でビームを走査するには、本出願人の先願に係
わる特願平3ー74758号に開示したように、オフセ
ット・デフォーカス・パラボリック・マルチビーム・ア
ンテナなどを使用していた。2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle-mounted radar device that utilizes millimeter-wave radio waves has been developed. Conventionally, in order to scan a beam with such an on-vehicle radar device, as disclosed in Japanese Patent Application No. 3-74758 related to the applicant's prior application, an offset defocus parabolic multi-beam antenna, etc. Was using.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のオフセット
・デフォーカス・パラボリック・マルチビーム・アンテ
ナなどを利用する走査方式では、アンテナの構造が複雑
で製造費用も高価になりレーダ装置全体の高コスト化の
一因となっているという問題がある。従って、本発明の
目的は、構成が簡易で安価に製造できる走査可能なアン
テナを提供することにある。In the conventional scanning method using the above offset / defocus / parabolic / multi-beam antenna, the antenna structure is complicated and the manufacturing cost is high, and the cost of the entire radar apparatus is increased. There is a problem that it is one of the causes. Therefore, an object of the present invention is to provide a scannable antenna which has a simple structure and can be manufactured at low cost.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明のマルチビーム平
面アレーアンテナは、誘電体基板上に配列された複数の
パッチと、給電部と、この給電部と各パッチとの間を接
続する給電線とを備えた平面アンテナで構成されてい
る。複数のパッチは、それぞれに対する給電線路長の差
異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放射す
る複数のアンテナ部分を形成している。そして、給電線
路は、複数のアンテナ部分のそれぞれへの給電を選択的
に開始し停止する給電選択手段を備えている。A multi-beam planar array antenna according to the present invention comprises a plurality of patches arranged on a dielectric substrate, a feeding section, and a feeding line connecting between the feeding section and each patch. It is composed of a planar antenna provided with. The plurality of patches form a plurality of antenna portions that radiate beams with different tilt angles set based on the difference in the feed line length for each patch. The power feeding line includes a power feeding selecting unit that selectively starts and stops power feeding to each of the plurality of antenna portions.
【0005】[0005]
【作用】図5に示すように、誘電体基板DB上に2個の
パッチP1,P2を形成しておき、給電点FPから長さ
が異なる給電線F1,F2を通してパッチP1,P2の
それぞれに高周波電力を供給する。パッチP1,P2か
ら放射される電波は、給電点FPから給電線F1,F2
上と空間内の伝播路に沿って通算した位相差が等しくな
る方向では互いに強め合うと共に、その他の方向では相
殺し合う。このため、パッチP1,P2に立てた法線
(図中の一点鎖線)からチルト角θだけ傾いた方向に放
射される。本発明によれば、誘電体基板上に異なるチル
ト角のアンテナ部分を複数形成しておき、そのうちの一
つあるいはいくつかをダイオードなどで選択的に動作さ
せることにより、ビームの走査が行われる。As shown in FIG. 5, two patches P1 and P2 are formed on the dielectric substrate DB, and the patches P1 and P2 are respectively provided from the feeding point FP through feeding lines F1 and F2 having different lengths. Supply high frequency power. Radio waves radiated from the patches P1 and P2 are fed from the feeding point FP to feeding lines F1 and F2.
They strengthen each other in the direction in which the total phase difference along the propagation path in the space is equal to each other, and cancel each other out in other directions. Therefore, the patches P1 and P2 are radiated in a direction inclined by the tilt angle θ from the normal line (one-dot chain line in the figure) set up. According to the present invention, a plurality of antenna portions having different tilt angles are formed on a dielectric substrate, and one or some of them are selectively operated by a diode or the like to perform beam scanning.
【0006】[0006]
【実施例】図1は、本発明の一実施例のマルチビーム平
面アレーアンテナの構成を示す平面図である。誘電体基
板DB上には、16個の矩形状のパッチP11〜P44
が配列されている。誘電体基板DBの中央部には、給電
部Pが形成されている。この給電部Pと各パッチとの間
を接続するマイクロストリップ形式の給電線S0,S1
〜S4が誘電体基板PB上に形成されている。16個の
パッチP11〜P14は、それぞれに対する給電線路長
の差異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放
射する4個のアンテナ部分A1,A2,A3,A4を形
成している。1 is a plan view showing the structure of a multi-beam planar array antenna according to an embodiment of the present invention. On the dielectric substrate DB, 16 rectangular patches P11 to P44 are provided.
Are arranged. A power feeding portion P is formed at the center of the dielectric substrate DB. Microstrip type power supply lines S0 and S1 for connecting between the power supply unit P and each patch.
To S4 are formed on the dielectric substrate PB. The 16 patches P11 to P14 form four antenna portions A1, A2, A3, A4 that radiate beams with different tilt angles set based on the difference in the feed line lengths for the respective patches.
【0007】アンテナ部分A1は、給電線路長が同一の
左側の2個のパッチP11,P12と、これらに比べて
給電線路長がL1だけ長い右側の2個のパッチP13,
P14とから構成されている。アンテナ部分A2は、給
電線路長が同一の左側の2個のパッチP21,P22
と、これらに比べて給電線路長がL2だけ長い右側の2
個のパッチP23,P24とから構成されている。The antenna portion A1 has two left-side patches P11 and P12 having the same feed line length and two right-side patches P13 and P13 having a feed line length L1 longer than these.
P14 and. The antenna portion A2 includes two left patches P21 and P22 having the same feed line length.
And the length of the feeder line is L2 longer than these
It is composed of individual patches P23 and P24.
【0008】アンテナ部分A3は、給電線路長が同一の
右側の2個のパッチP31,P32と、これらに比べて
給電線路長がL3だけ長い左側の2個のパッチP33,
P34とから構成されている。アンテナ部分A4は、給
電線路長が同一の右側の2個のパッチP41,P42
と、これらに比べて給電線路長がL4だけ長い左側の2
個のパッチP43,P44とから構成されている。The antenna portion A3 includes two right-side patches P31 and P32 having the same feed line length and two left-side patches P33 and P33 having a feed line length L3 longer than these patches P31 and P32.
And P34. The antenna part A4 includes two right patches P41 and P42 having the same feed line length.
And the length of the feeder line is L4 longer than these
It is composed of individual patches P43 and P44.
【0009】誘電体基板の中央部に形成された給電部P
は、裏面に配置された同軸線路のコネクタや導波管内か
ら延長されるピンで構成され、同軸モードや導波管モー
ドからマイクロストリップ・モードへのモード変換が行
われる。このように給電部Pが誘電体基板の中央部分に
配置されたため、その周辺部から給電を行う場合に比べ
て、高密度の素子配列が可能になる。A power feeding portion P formed in the central portion of the dielectric substrate
Is composed of a coaxial line connector arranged on the back surface and pins extending from inside the waveguide, and performs mode conversion from the coaxial mode or the waveguide mode to the microstrip mode. Since the power feeding portion P is arranged in the central portion of the dielectric substrate in this manner, it is possible to arrange the elements at a higher density than in the case where power is fed from the peripheral portion.
【0010】給電部Pからアンテナ部分A1への給電
は、マイクロストリップ形式の給電線路S0とS1とを
通して行われ、給電部Pからアンテナ部分A2への給電
は給電線路S0とS2とを通して行われる。給電部Pか
らアンテナ部分A3への給電は給電線路S0とS3とを
通して、給電部Pからアンテナ部分A4への給電は給電
線路S0とS4とを通してそれぞれ行われる。Power feeding from the power feeding portion P to the antenna portion A1 is performed through the microstrip type power feeding lines S0 and S1, and power feeding from the power feeding portion P to the antenna portion A2 is performed through the power feeding lines S0 and S2. Power feeding from the power feeding portion P to the antenna portion A3 is performed through the power feeding lines S0 and S3, and power feeding from the power feeding portion P to the antenna portion A4 is performed through the power feeding lines S0 and S4.
【0011】給電線路S0と、給電線路S1〜S4のそ
れぞれの間には高周波特性に優れるPINダイオードD
1,D2,D3,D4が設置されている。各PINダイ
オードに対するバイアス回路が、バイアス入力端子V
0,V1〜V4と、低域通過フィルタF0,F1〜F4
とを含んで誘電体基板DB上に形成されている。すなわ
ち、共通のバイアス入力端子V0には常に正の電圧が印
加され続けると共にバイアス入力端子V1〜V4のそれ
ぞれには、端子V0に印加される正電圧よりも高い正電
圧と、接地(ゼロ)電圧のどちらかかが選択的に印加さ
れる。バイアス入力端子V1〜V4に接地電圧が印加さ
れると、対応のPINダイオードD1〜D4が導通して
給電線S0と対応の給電線S1〜S4とが電気的に接続
され、給電部Pから対応のアンテナ部A1〜A4に高調
波電力が給電される。A PIN diode D having excellent high frequency characteristics is provided between the feed line S0 and each of the feed lines S1 to S4.
1, D2, D3, D4 are installed. The bias circuit for each PIN diode has a bias input terminal V
0, V1 to V4 and low pass filters F0, F1 to F4
And is formed on the dielectric substrate DB. That is, the common bias input terminal V0 is always applied with a positive voltage, and each of the bias input terminals V1 to V4 has a positive voltage higher than the positive voltage applied to the terminal V0 and a ground (zero) voltage. Either of these is selectively applied. When the ground voltage is applied to the bias input terminals V1 to V4, the corresponding PIN diodes D1 to D4 become conductive to electrically connect the power supply line S0 and the corresponding power supply lines S1 to S4, and the power supply unit P responds. The harmonic power is supplied to the antenna units A1 to A4.
【0012】アンテナ部A1〜A4のそれぞれは異なる
チルト角を有しているため、図2に例示するように、4
種類の異なる方向を向いたビームB1〜B4を放射す
る。従って、4個のPINダイオードD1,D2,D
3,D4の一つを同順に所定期間だけ導通させてゆくこ
とにより4個のアンテナ部A1,A2,A3,A4の一
つから同順に所定期間だけビームB1,B2,B3,B
4の一つを同順に放射させると共に、物体で生じた反射
波を逆の経路で給電部Pまで伝播させると、この平面ア
レーアンテナによって4種類の異なる向きにビームを走
査したことになる。Since the antenna parts A1 to A4 have different tilt angles, as shown in FIG.
Beams B1 to B4 directed in different kinds of directions are emitted. Therefore, four PIN diodes D1, D2, D
By conducting one of the antennas 3, 3 and D4 in the same order for a predetermined period of time, the beams B1, B2, B3, B from one of the four antenna units A1, A2, A3, A4 in the same order for a predetermined period of time.
When one of the antennas 4 is radiated in the same order and the reflected wave generated by the object is propagated to the feeding portion P through the opposite path, the plane array antenna scans the beam in four different directions.
【0013】図1に示した本実施例のマルチビーム平面
アレーアンテナを含む車載用レーダーの一例を、図3の
ブロック図に示す。上記実施例のマルチビーム平面アレ
ーアンテナPAを含む4個のレーダーモジュールLM1
〜LM4と、これらのレーダーモジュールのそれぞれの
動作を制御すると共に、障害物の情報を含む信号を処理
して警報を発する処理ブロックPSとから構成されてい
る。An example of an on-vehicle radar including the multi-beam planar array antenna of this embodiment shown in FIG. 1 is shown in a block diagram of FIG. Four radar modules LM1 including the multi-beam planar array antenna PA of the above embodiment
To LM4, and a processing block PS for controlling the operation of each of these radar modules and processing a signal containing information on an obstacle to issue an alarm.
【0014】レーダーモジュールLM1〜LM4のそれ
ぞれは、レーダーモジュールLM1で代表して示すよう
に、FM信号発生器M1を含む送受信部TRと、遅延回
路M5を含む信号遅延部と、4個のアンテナ部分A1〜
A4を含むマルチビーム平面アレーアンテナ部PAとか
ら構成されている。レーダーモジュールLM1〜LM4
のそれぞれは、図4の概念図に示すように、車両の四隅
に設置されると共に、処理部PSは車両内の適宜な箇所
に設置される。Each of the radar modules LM1 to LM4, as represented by the radar module LM1, is a transmission / reception unit TR including an FM signal generator M1, a signal delay unit including a delay circuit M5, and four antenna parts. A1-
It is composed of a multi-beam planar array antenna unit PA including A4. Radar modules LM1 to LM4
As shown in the conceptual diagram of FIG. 4, each of the above is installed at four corners of the vehicle, and the processing section PS is installed at an appropriate place in the vehicle.
【0015】FM信号発生器M1は、処理部PSのタイ
ミング制御回路P3から受けるタイミング制御信号に同
期して周波数が所定周期で鋸歯状に変化するFM信号を
発生する。発生されたFM信号の一部は方向性結合器
(カップラー)、増幅器M3、サーキュレータM4を経
てマルチビーム平面アレーアンテナPAに供給され、処
理部PSのタイミング制御回路P3から受けた制御信号
に基づきオン/オフされるPINダイオードD1〜D4
の一つを経て対応のアンテナ部分A1〜A4の一つから
車外に放射される。アンテナ部分から放射され車外の物
体で反射されたFM信号は対応のアンテナ部分に受信さ
れ、遅延回路M5とサーキュレータM4とを通ってミキ
サーM4の一方の入力端子に供給される。The FM signal generator M1 generates an FM signal whose frequency changes in a sawtooth shape in a predetermined cycle in synchronization with the timing control signal received from the timing control circuit P3 of the processing section PS. A part of the generated FM signal is supplied to the multi-beam planar array antenna PA via the directional coupler (coupler), the amplifier M3 and the circulator M4, and is turned on based on the control signal received from the timing control circuit P3 of the processing unit PS. / PIN diodes D1 to D4 that are turned off
Is radiated to the outside of the vehicle from one of the corresponding antenna parts A1 to A4. The FM signal radiated from the antenna portion and reflected by the object outside the vehicle is received by the corresponding antenna portion and is supplied to one input terminal of the mixer M4 through the delay circuit M5 and the circulator M4.
【0016】ミキサーM4の他方の端子には、FM信号
発生器M1で発生されたFM信号の一部がカップラーM
2を経て供給されている。このため、ミキサーM4は、
反射を生じさせた物体までの距離に応じて増大する周波
数のビート信号を出力する。このビート信号は、処理部
PSに供給され、セレクタP5を経てA/D変換回路P
6に供給され、ディジタル信号に変換される。ディジタ
ル信号に変換されたビート信号は高速フーリエ変換回路
(FFT)P7において、周波数スペクトルに分解され
る。処理部P1は、周波数スペクトルに分解されビート
信号を解析することにより障害物の情報を検出し、表示
装置に表示する。At the other terminal of the mixer M4, a part of the FM signal generated by the FM signal generator M1 is connected to the coupler M.
It has been supplied through 2. Therefore, the mixer M4
It outputs a beat signal having a frequency that increases according to the distance to the object that caused the reflection. This beat signal is supplied to the processing unit PS, passes through the selector P5 and the A / D conversion circuit P.
6 and is converted into a digital signal. The beat signal converted into a digital signal is decomposed into a frequency spectrum in a fast Fourier transform circuit (FFT) P7. The processing unit P1 detects obstacle information by analyzing the beat signal which is decomposed into a frequency spectrum, and displays the information on the display device.
【0017】以上、左右方向にチルト角を設定する場合
を例示した。しかしながら、前後方向にチルト角を設定
したり、左右方向と前後方向を組合せたチルト角を設定
することもできる。The case where the tilt angle is set in the left-right direction has been exemplified above. However, it is also possible to set the tilt angle in the front-rear direction, or to set the tilt angle in which the left-right direction and the front-rear direction are combined.
【0018】また、各アンテナ部を4個のパッチにより
構成する場合を例示した。しかしながら、必要に応じ
て、例えば指向性の先鋭化などのため、各アンテナ部を
4個よりも多い適宜な個数のパッチで構成することもで
きる。Further, the case where each antenna section is composed of four patches has been illustrated. However, if necessary, for example, in order to sharpen the directivity, each antenna unit may be composed of an appropriate number of patches larger than four.
【0019】さらに、複数のアンテナ部分のうち一つだ
けから電波を放射するというビームの走査への応用を説
明した。しかしながら、これらのうちの任意の2個以上
から同時に電波を放射することによって、ビームの合成
指向性を変化させることにも応用できる。Further, the application to beam scanning in which the radio wave is radiated from only one of the plurality of antenna parts has been described. However, it is also applicable to change the combined directivity of beams by simultaneously radiating radio waves from any two or more of these.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のマ
ルチビーム平面アレーアンテナは、互いにチルト角を異
ならせたアンテナ部分を予め複数形成しておき、これら
のうち所望のものをPINダイオードのオン/ オフ制御
などにより選択的に動作させる構成であるから、極めて
簡易・安価な構成のもとでビームの走査などを実現でき
るという効果が奏される。As described above in detail, in the multi-beam planar array antenna of the present invention, a plurality of antenna parts having different tilt angles are formed in advance, and a desired one of them is a PIN diode. Since the configuration is such that it is selectively operated by on / off control, it is possible to achieve beam scanning and the like with an extremely simple and inexpensive configuration.
【0021】特に、本発明のマルチビーム平面アレーア
ンテナは、近距離の障害物を検出する車載用レーダー装
置に応用した場合に、小型化、低コスト化の利点が発揮
される。In particular, the multi-beam planar array antenna of the present invention exhibits the advantages of downsizing and cost reduction when it is applied to an on-vehicle radar device for detecting an obstacle at a short distance.
【図1】本発明の一実施例に係わるマルチビーム平面ア
レーアレーの構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a multi-beam planar array array according to an embodiment of the present invention.
【図2】上記実施例でアンテナ部分A1〜A4のそれぞ
れから放射される電波のビームパターンB1〜B4の一
例を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of beam patterns B1 to B4 of radio waves radiated from each of the antenna parts A1 to A4 in the above embodiment.
【図3】図1の実施例のマルチビーム平面アレーアンテ
ナを含む車載用レーダー装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。3 is a block diagram showing an example of the configuration of an on-vehicle radar device including the multi-beam planar array antenna of the embodiment of FIG.
【図4】図3の車載レーダー装置に含まれる4個のレー
ダーモジュールLM1〜LM4の配置とビームパターン
の一例を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of an arrangement and beam patterns of four radar modules LM1 to LM4 included in the vehicle-mounted radar device of FIG.
【図5】本発明の作用を説明するための概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the operation of the present invention.
DB 誘電体基板 P11 〜P44 パッチ A1〜A4 アンテナ部分 P 給電部 S0〜S4 給電線路 D1〜D4 PIN ダイオード V0〜V4 バイアス電圧入力端子 F0〜F4 低域通過フィルタ DB Dielectric substrate P11 to P44 Patch A1 to A4 Antenna part P Feeding part S0 to S4 Feeding line D1 to D4 PIN diode V0 to V4 Bias voltage input terminal F0 to F4 Low pass filter
Claims (3)
と、給電部と、この給電部と前記各パッチとの間を接続
する給電線とを備えた平面アレーアンテナにおいて、 前記複数のパッチは、それぞれに対する給電線路長の差
異に基づき設定された異なるチルト角のビームを放射す
る複数のアンテナ部分を形成しており、 前記給電線路は、前記複数のアンテナ部分のそれぞれへ
の給電を選択的に開始し停止する給電選択手段を備えた
ことを特徴とするマルチビーム平面アレーアンテナ。1. A planar array antenna comprising a plurality of patches arranged on a dielectric substrate, a power feeding section, and a power feeding line connecting the power feeding section and each of the patches, wherein the plurality of patches are provided. Form a plurality of antenna portions that radiate beams with different tilt angles set based on the difference in the lengths of the feed lines with respect to each, and the feed line selectively feeds power to each of the plurality of antenna portions. A multi-beam planar array antenna, characterized in that it is provided with a power supply selecting means for starting and stopping.
ード又はトランジスタであることを特徴とする平面アレ
ーアンテナ。2. The planar array antenna according to claim 1, wherein the feeding selection means is a diode or a transistor that is selectively made conductive.
誘電体基板を裏面から表面に向けて貫通するように形成
されたことを特徴とする平面アレーアンテナ。3. The planar array according to claim 1, wherein the power feeding portion is formed so as to penetrate the dielectric substrate from a back surface to a front surface in a central portion of the dielectric substrate. antenna.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25447094A JPH0897620A (en) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Multi-beam planar array antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25447094A JPH0897620A (en) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Multi-beam planar array antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0897620A true JPH0897620A (en) | 1996-04-12 |
Family
ID=17265490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25447094A Pending JPH0897620A (en) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Multi-beam planar array antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
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