JPH09191213A - 開口面アンテナ - Google Patents

開口面アンテナ

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JPH09191213A
JPH09191213A JP8182374A JP18237496A JPH09191213A JP H09191213 A JPH09191213 A JP H09191213A JP 8182374 A JP8182374 A JP 8182374A JP 18237496 A JP18237496 A JP 18237496A JP H09191213 A JPH09191213 A JP H09191213A
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antenna
axis
aperture
azimuth
primary
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JP8182374A
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Hiroshi Hazumi
浩史 筈見
Hiroto Nakatani
浩人 中谷
Akihisa Fujita
晶久 藤田
Hiroshi Mizuno
広 水野
Hiroshi Naganawa
浩 永縄
Kunihiko Sasaki
佐々木　　邦彦
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度な物標の方位検出が可能な開口面アン
テナを提供する。 【解決手段】 外部から到来するレーダ波を収束させる
誘電体レンズ４と、誘電体レンズ４にて収束されたレー
ダ波を受信する３つの一次放射器からなる受信部６とを
備える。受信部６は、誘電体レンズ４の中心と焦点Ｆと
を結ぶアンテナ軸Ｘａに沿って、焦点Ｆより所定距離Ｄ
ｘだけ誘電体レンズ４側にずれた位置に配置され、受信
部６を構成する３つの一次放射器は、アンテナ軸Ｘａに
直交する配列軸Ｘｂに沿って配置されている。このよう
に一次放射器が焦点Ｆからずれた位置に配置されている
ことにより、各一次放射器からは、レーダ波の到来する
方位θに応じて十分に大きな位相差を有する受信信号が
得られるため、精度よく方位を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーダ波を用いて
物標の方位を検出するレーダ装置に使用される開口面ア
ンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種の開口面アンテナとし
て、例えば、特開昭５２−１９０４７号公報には、図１
３に示すように、レーダ波を収束する誘電体レンズ５４
と、この誘電体レンズ５４の焦点Ｆ近傍、且つ誘電体レ
ンズ５４の中心と焦点Ｆとを結ぶアンテナ軸Ｘａに対し
て垂直な軸Ｘｆに沿って配置された複数の一次放射器か
らなる受信部５６とを備えたマルチビームアンテナ５２
が開示されている。これは、一次放射器の位置を、アン
テナ軸Ｘａに対して垂直方向にずらすと、一次放射器の
ビームＢの方位が変化することを利用して、単一の開口
面を有するアンテナにより、方位の異なる複数のビーム
を放射できるようにしたものであり、このマルチビーム
アンテナ５２を用いたレーダ装置は、物標がいずれのビ
ーム内に存在するのかを検出することで、概略の方位を
検出するように構成される。
【０００３】一方では、ビーム幅より精度よく方位を検
出するレーダ装置として、２つの受信アンテナを用いて
レーダ波を受信し、その受信信号の位相差を比較するこ
とにより方位を検出する位相モノパルス方式のレーダ装
置が知られている。即ち、図１４に示すように、所定方
向θから到来する波長λのレーダ波を距離Ｄだけ離れた
２つのアンテナにて受信した場合、各アンテナにて受信
されるレーダ波の経路差△ｄ（＝ｌ１−ｌ２）、及びこ
の経路差△ｄに基づく位相差△φは、（１）（２）式に
て表され、この関係に基づき（３）式が導かれ、その結
果、位相差△φから物標の方位θが求められるのであ
る。
【０００４】 △ｄ＝Ｄｓｉｎθ≒Ｄθ ・・・（１） △φ＝２π（△ｄ／λ） ・・・（２） θ＝△φ・λ／（２π・Ｄ） ・・・（３） 但し、角度θは十分に小さいものとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者のマルチ
ビームアンテナ５２を用いたレーダ装置では、物標がい
ずれのビーム内に存在するのかを検出することで、方位
を検出しているため、概略の方位しか知ることができ
ず、高精度な方位検出ができないという問題があった。
【０００６】また、後者のモノパルス方式のレーダ装置
では、受信アンテナが複数必要であり、装置が大型化す
るという問題があった。ここで、マルチビームアンテナ
５２を使用してモノパルス方式の方位検出を行うことが
考えられるが、このマルチビームアンテナ５２におい
て、各一次放射器から得られる受信信号の位相差は極め
て小さいため、位相モノパルス方式を用いても精度よい
方位検出を行うことができないという問題があった。
【０００７】即ち、位相モノパルス方式では、各一次放
射器にて受信されるレーダ波の経路差に基づく受信信号
の位相差から方位を検出するのであるが、そもそも焦点
Ｆとは、同一方向から到来するレーダ波の位相がそろう
位置のことであるため、焦点近傍に配置された一次放射
器からの各受信信号の位相差は、極めて小さなものとな
るのである。
【０００８】本発明は、上記問題点を解決するために、
単一の開口面にて高精度な物標の方位検出が可能な開口
面アンテナを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１に記載の発明は、一次放射器を、収
束手段の焦点位置から、アンテナ軸に沿ってずらした位
置に配置したことを特徴とする。
【００１０】このように配置された各一次放射器にて受
信されるレーダ波の位相は、レーダ波の到来する方位に
応じて十分に大きな位相差が検出されるため、精度よく
方位の検出を行うことができる。つまり、図１２（Ａ）
（Ｂ）に示すように、収束手段（レンズ，反射鏡）Ｍを
介して一次放射器Ａにてレーダ波を受信する場合、焦点
Ｆでは、収束手段の作用により、レーダ波の位相がそろ
ってしまうところを、あえて、一次放射器Ａを、焦点Ｆ
から所定距離Ｄｘだけずらした位置に配置することによ
り、各一次放射器Ａにて受信されるレーダ波に位相差△
φを生じさせているのである。
【００１１】図１２（Ｃ）は、レーダ波の到来する方位
θと、このレーダ波を受信した２つの一次放射器Ａから
の受信信号の位相差△φとの関係を示すグラフであり、
実線が一次放射器Ａを焦点Ｆから所定距離だけずらし
て配置した場合の特性、一点鎖線が焦点Ｆに近づけて
配置した場合の特性、点線が焦点Ｆより更に遠ざけて
配置した場合の特性である。
【００１２】なお、位相差△φが±１８０°を越える
と、方位θを確定することができず検出不能となるた
め、位相差△φ＝±１８０°の範囲が方位検出可能な範
囲（方位幅）となる。つまり、グラフの傾きが大きいほ
ど方位θ当りの位相差△φが大きくなり、方位検出能力
が向上するのであるが、方位幅が狭くなり方位検出の可
能な範囲が制限される。このため、遠距離の物標を検出
する場合等、狭い方位幅内での精密な検出が必要な場合
には、焦点Ｆからの距離Ｄｘを大きくしてグラフの傾き
が大きくなるように設定し、近距離の物標を検出する場
合等、広い方位幅内での検出が必要な場合には、焦点Ｆ
からの距離Ｄｘを小さくしてグラフの傾きが小さくなる
ように設定すれば、用途に応じて好適な特性を得ること
ができる。
【００１３】ところで、このような位相モノパルス方式
により方位検出を行う場合、各一次放射器のビームを互
いに重なり合うように配置して、少なくとも２つの一次
放射器にて同時にレーダ波を受信する必要があり、その
ためには、一次放射器間の距離Ｄをある程度狭して、ビ
ームの方位差を小さくする必要がある。
【００１４】一方、検出性能や検出精度の向上を図るに
は、一次放射器の開口面積を大きくして、一次放射器，
延いてはアンテナの利得を大きくする必要がある。つま
り、一次放射器は、配列軸に沿った開口面の幅より狭い
間隔で配置することができないため、アンテナの利得を
大きくするために一次放射器の開口面積を大きくする
と、一次放射器間の距離Ｄが大きくなり、その結果、各
一次放射器のビーム方位が大きく異なってしまい、方位
検出ができなくなるという問題が生じる。これは、図１
２（Ｃ）に示すグラフからもわかるように、一次放射器
間の距離Ｄを大きくするとグラフの傾きが大きくなり、
方位幅が制約を受けてしまうのである。
【００１５】そこで、このような問題を解決するため
に、請求項２に記載の発明においては、ｍ×ｎ（ｍ，ｎ
≧２）個の一次放射器を備え、更に、一次放射器に一端
から順番に番号を割り当てた時に、ｉ＋ｍ×ｊ（ｉ＝１
〜ｍ，ｊ＝０〜ｎ−１，但しｉを固定）番目に位置する
ｎ個の一次放射器からの受信出力を互いに結合するｍ個
の結合器が備えられている。
【００１６】これにより、本発明の開口面アンテナは、
開口面積Ｓの一次放射器が、間隔Ｗにて配列されている
とすると、ｎ×Ｓの開口面積を有するｍ個の一次放射器
が間隔Ｗにて配列されている場合と同等に動作する。即
ち、一端の一次放射器の開口面の中心を原点とすると、
ｉ番目の一次放射器を含む合成一次放射器の中心位置Ｃ
ｉは、（４）式のように表されるため、ｉ番目とｉ＋１
番目の合成一次放射器の距離（Ｃi+1−Ｃi）は、常にＷ
となるのである。
【００１７】 Ｃｉ＝（ｉ−１）Ｗ＋（ｍ−１）ｎＬ／２ ・・・（４） 従って、本発明の開口面アンテナによれば、一次放射器
間の距離を増大させることなく、開口面積だけを大きく
することができ、方位幅の制約を受けることなく、方位
の検出性能や検出精度を向上させることができる。
【００１８】また、請求項３に記載の発明においては、
一次放射器が、アンテナ軸と配列軸とにより決まる平面
に対して垂直な垂直軸に沿って上下にずらして配置さ
れ、且つ配列軸に沿って該一次放射器の開口面の一部が
上下に重なり合うように配置されていることを特徴とし
ている。
【００１９】このように、開口面の一部が上下に重なり
合うように配置された一次放射器では、各一次放射器間
の距離（開口面の中心間の距離）を配列軸に投影した距
離は、配列軸に沿った開口面の幅より狭くなる。なお、
本発明の開口面アンテナは、アンテナ軸と配列軸とによ
り決まる平面上の方位を検出するものであるため、一次
放射器間の実質的な距離は、実際の距離をこの平面上、
即ち配列軸に投影したものとなる。
【００２０】従って、本発明によれば、請求項２に記載
の発明と同様に、一次放射器間の距離を増大させること
なく、一次放射器の開口面積を大きくすることができ、
方位幅の制約を受けることなく、方位の検出性能や検出
精度を向上させることができる。
【００２１】次に、請求項４に記載の発明においては、
収束手段を、配列軸に沿ってレーダ波が収束するアンテ
ナ軸上の水平焦点と、垂直軸に沿ってレーダ波が収束す
るアンテナ軸上の垂直焦点とで焦点距離が異なるように
形成し、一次放射器を、収束手段の垂直焦点位置に配置
したことを特徴とする。
【００２２】従って、本発明の開口面アンテナによれ
ば、一次放射器や当該開口面アンテナ自体の開口面積を
拡大することなく、アンテナ利得を改善することがで
き、方位の検出性能や検出精度をより向上させることが
できる。即ち、一次放射器を焦点位置からずらして配置
すると、上述のように、一次放射器間で検出される位相
差を大きくできる一方で、アンテナ利得が低下すること
になる。ところで、アンテナ軸と配列軸とにより決まる
平面上の方位と、配列軸に沿って配列された一次放射器
にて検出される位相差との関係は、収束手段の水平焦点
と次放射器との配置により決まり、収束手段の垂直焦点
に依存しない。このため、収束手段の垂直焦点を一次放
射器の配置場所に一致させることにより、一次放射器に
て検出される位相差の特性に影響を与えることなく、し
かも一次放射器や当該開口面アンテナ自体の開口面積を
拡大することなくアンテナ利得を改善することができる
のである。
【００２３】次に、請求項５に記載の発明は、請求項１
に記載の開口面アンテナにおいて、更に、アンテナ軸と
配列軸とにより決まる平面に対して垂直な垂直軸に沿っ
て配列された同一形状を有する少なくとも２つの一次放
射器を備えたことを特徴としている。
【００２４】従って、本発明の開口面アンテナによれ
ば、アンテナ軸と配列軸とにより決まる平面上の方位に
加えて、アンテナ軸と垂直軸とにより決まる平面上の方
位も検出できるため、３次元的に物体の方位を検出する
ことができる。次に、請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載の開口面アンテナにおいて、収束手段を、配列
軸に沿ってレーダ波が収束する水平焦点と、垂直軸に沿
ってレーダ波が収束する垂直焦点とで焦点距離が異なる
ように形成したことを特徴とする。
【００２５】従って、本発明の開口面アンテナによれ
ば、方位を特定可能な範囲（方位幅）を、配列軸に沿っ
た方向と垂直軸に沿った方向とで夫々独立に設定するこ
とができ、その結果、当該開口面アンテナが方位検出を
すべき範囲の大きさに応じて、方位の検出精度を最大限
に引き出すことができる。
【００２６】即ち、水平焦点と垂直焦点とが一致してい
る収束手段を用いた場合、配列軸に沿った方向と垂直軸
に沿った方向とで方位検出を可能とすべき範囲が異なる
と、検出範囲の大きい方に合わせて方位幅を設定しなけ
ればならない。すると、検出範囲が狭い側では、方位幅
が必要以上に広く（即ち、方位に対して位相差が変化す
る割合が必要以上に小さく）なるため、検出精度を低下
させてしまうことになるのであるが、本発明では、水平
焦点と垂直焦点とを夫々独立に設定でき、延いては当該
開口面アンテナの方位幅をいずれの方向でも検出範囲の
大きさに応じたものとすることができるので、必要以上
に方位検出の精度を低下させてしまうことがないのであ
る。
【００２７】次に、請求項７に記載の発明においては、
一次放射器が、円偏波アンテナからなることを特徴とす
る。なお、円偏波アンテナは、右旋偏波あるいは左旋偏
波のいずれか一方のみを受信し、また、物標に反射して
戻って来る円偏波は、偏波面の旋回方向が逆転するとい
う性質を有する。
【００２８】従って、本発明の開口面アンテナによれ
ば、当該開口面アンテナを用いてレーダ装置を構成した
場合、同様に構成された他のレーダ装置から送出される
レーダ波の干渉を受けない信頼性の高いレーダ装置を構
成することができる。即ち、例えば、左旋円偏波アンテ
ナからなる一次放射器を有する当該開口面アンテナにて
レーダ装置を構成した場合、該レーダ装置は、送信レー
ダ波として右旋円偏波を有するレーダ波を送出し、物標
に反射して左旋偏波で戻って来る反射波を受信するよう
に構成されるため、自装置と対向する方向に位置する同
様に構成された他のレーダ装置からの送信レーダ波が到
来したとしても、このレーダ波は右旋円偏波であるた
め、これを受信することがなく、従って、他装置からの
レーダ波の干渉を受けないのである。
【００２９】また、請求項８に記載の発明においては、
一次放射器が、直線偏波アンテナからなり、偏波面が配
列方向から４５°傾むくように傾斜させて配置されてい
ることを特徴とする。なお、直線偏波アンテナは、偏波
面が所定角度を有するレーダ波のみを受信し、また、物
標に反射して戻って来る直線偏波の偏波面の角度は保持
されるという性質を有する。
【００３０】従って、本発明の開口面アンテナによれ
ば、請求項７に記載の発明と同様に、当該開口面アンテ
ナを用いてレーダ装置を構成した場合、同様に構成され
た他のレーダ装置からのレーダ波の干渉を受けない信頼
性の高いレーダ装置を構成することができる。
【００３１】即ち、例えば、偏波面が左に４５°傾いた
直線偏波のレーダ波を送受信するレーダ装置を構成した
場合、自装置とは対向する方向に位置する同様に構成さ
れた他のレーダ装置からの送信レーダ波は、自装置から
みれば、偏波面が右に４５°傾いており、自装置が送受
信する偏波とは、９０°の違いがあるため、これを受信
することがないのである。
【００３２】また、本発明によれば、送信波と反射波と
で偏波面の角度が等しくなるので、一次放射器を受信器
としてだけでなく、送信器として兼用することができ
る。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は、第１実施例の車両に搭載される障
害物検出用のレーダ装置に使用される開口面アンテナの
全体構成を表す説明図である。
【００３４】図１に示すように、本実施例の開口面アン
テナ２は、外部から到来するレーダ波を収束させる収束
手段としての誘電体レンズ４と、誘電体レンズ４にて収
束されたレーダ波を受信する３つの一次放射器からなる
受信部６と、誘電体レンズ４及び受信部６を囲うように
形成された電波吸収体からなる筐体８とにより構成され
ている。
【００３５】このうち受信部６は、誘電体レンズ４の中
心と焦点Ｆとを結ぶアンテナ軸Ｘａに沿って、焦点Ｆよ
り所定距離Ｄｘだけ誘電体レンズ４側にずれた位置に配
置され、受信部６を構成する３つの一次放射器は、アン
テナ軸Ｘａに直交する配列軸Ｘｂに沿って配置されてい
る。
【００３６】なお、受信部６は、図２に示すように、一
次放射器としてホーンアンテナ６ａ〜６ｃが使用されて
おり、中心に位置するホーンアンテナ６ｂは、開口面の
中心をアンテナ軸Ｘａが貫通する位置に配置され、しか
も、各ホーンアンテナ６ａ〜６ｃは、開口面の中心を結
ぶ軸が配列軸Ｘｂに一致し、且つ互いに接するように配
置されている。つまり、ホーンアンテナ６ａ，６ｂおよ
び６ｂ，６ｃ間の距離（開口面の中心間の距離）Ｄは、
開口面の横幅（配列軸Ｘｂ方向の幅）Ｗに等しくなって
いる。
【００３７】なお、各ホーンアンテナ６ａ〜６ｃには、
夫々、給電線路（図示せず）が接続されており、この給
電線路を介して受信信号が出力される。そして、この開
口面アンテナ２は、車両への取付の際には、水平方向に
位置する障害物の検出が可能なように、配列軸Ｘｂが水
平方向と一致するようにして取り付けられる。
【００３８】上記のように構成された開口面アンテナ２
においては、受信部６を構成する各ホーンアンテナ６ａ
〜６ｃが、夫々異なる方向にビームＢａ，Ｂｂ（図１参
照、但し、ホーンアンテナ６ｃからのビームは図示せ
ず）を形成する。そして、少なくとも２つのビームが互
いに重なりあう領域に位置する物標からのレーダ波を受
信した時に、物標が存在する位置をカバーするビームの
生成源であるホーンアンテナ６ａ〜６ｃからの各受信信
号は、物標の方位θに対応した位相差△φを有する。
【００３９】従って、当該開口面アンテナ２を用いて構
成されるレーダ装置においては、これら受信信号の位相
差△φを検出することにより、物標の方位θが検出可能
となるのである。ここで、図３（Ａ）は、方位θから到
来する波長λが５ｍｍのレーダ波をホーンアンテナ６
ａ，６ｂにて受信した場合の各受信信号の位相差△φを
求めたシミュレーション結果を表すグラフである。
【００４０】なお、誘電体レンズ４の口径Ｒを７０ｍ
ｍ，屈折率βを１．５２，焦点距離Ｄｆを１３４．６ｍ
ｍとし、更に、焦点Ｆから受信部６までの距離Ｄｘを３
３．６５ｍｍ，ホーンアンテナ６ａ，６ｂ間の距離Ｄを
４．４ｍｍであるとして求めたものである。
【００４１】また、図３（Ｂ）は、比較のために、受信
部６を焦点Ｆに配置（Ｄｘ＝０ｍｍ）した従来装置にお
いて、同様に方位θと位相差△φの関係を求めたシミュ
レーション結果を表すグラフである。なお、距離Ｄｘ以
外のパラメータ値は、全て等しいものとして求めてい
る。
【００４２】図３（Ａ）に示すように、本実施例の開口
面アンテナ２では、方位θが１°異なる毎に、検出され
る位相差△φは約２０°変化する。つまり、レーダ装置
にて、受信信号を解析する装置が、例えば位相差△φを
１°毎に検出できるのであれば、方位θを０．０５°単
位で検出することができることになる。一方、図３
（Ｂ）に示すように、従来装置では、方位０°〜２．５
°の範囲では、方位θが１°異なる毎に、検出される位
相差△φは、約４°しか変化せず、０．２５°単位でし
か検出することができないことになる。
【００４３】このように、本実施例の開口面アンテナ２
を用いてレーダ装置を構成すれば、受信部６を焦点Ｆ近
傍に配置した従来装置に比べて、方位θの検出を約５倍
（０．２５／０．０５）の分解能にて行うことができる
のである。以上説明したように、本実施例の開口面アン
テナ２においては、誘電体レンズ４にて収束されたレー
ダ波を受信する受信部６を、複数のホーンアンテナ６ａ
〜６ｃにて構成し、しかも、焦点Ｆからずれた位置に配
置することにより、各ホーンアンテナ６ａ〜６ｃからの
受信信号は、レーダ波の到来する方位θに応じて、十分
に大きな位相差△φを有するようにされている。
【００４４】従って、本実施例の開口面アンテナ２を用
いてレーダ装置を構成すれば、高精度な方位検出を行う
ことができる。また、本実施例の開口面アンテナ２によ
れば、受信部６が複数の一次放射器（ホーンアンテナ６
ａ〜６ｃ）からなり、単一の開口面（誘電体レンズ４）
にて複数系統の受信が可能なようにされているため、当
該開口面アンテナ２を小型に構成でき、また、このよう
に当該開口面アンテナ２は小型であるため、車載用等、
小型のレーダ装置を構成する場合に好適に使用できる。
【００４５】次に、第２実施例の開口面アンテナについ
て説明する。本実施例の開口面アンテナ２は、第１実施
例とは受信部６を構成するホーンアンテナ６ａ〜６ｃの
配置が異なるだけであるため、この異なる部分について
のみ説明する。
【００４６】即ち、本実施例の受信部６は、図４に示す
ように、第１実施例と同様、一次放射器としてホーンア
ンテナ６ａ，６ｂ，６ｃが使用されており、中心に位置
するホーンアンテナ６ｂは、開口面の中心をアンテナ軸
Ｘａが貫通する位置に配置されている。
【００４７】そして、ホーンアンテナ６ｂの左上方には
ホーンアンテナ６ａが、同様に右下方にはホーンアンテ
ナ６ｃが、夫々、開口面の半分が配列軸Ｘｂに沿って上
下に重ね合わされるように配置されている。つまり、各
ホーンアンテナ６ａ〜６ｃの開口面の中心は、開口面の
横幅Ｗおよび縦幅Ｌに応じて、配列軸Ｘｂに対して所定
角度α（＝ｔａｎ-1（Ｌ／（Ｗ／２）））だけ傾斜した
軸Ｘα上に並んでいる。
【００４８】このように配置されたホーンアンテナ６ａ
〜６ｃでは、ホーンアンテナ間の水平距離（開口面の中
心間の距離Ｄを配列軸Ｘｂへ投影した距離）Ｄｂは、開
口面の横幅Ｗの半分となる。なお、本実施例では、上下
に重ね合わされる幅を適宜調整することにより、ホーン
アンテナ間の水平距離Ｄｂを任意に設定することがで
き、また、各ホーンアンテナ６ａ〜６ｃの配列軸Ｘｂ方
向には遮るものがないため、開口面の横幅Ｗ、延いては
開口面の面積も、任意の大きさに形成することができ
る。
【００４９】従って、本実施例の開口面アンテナ２によ
れば、アンテナ軸Ｘａと配列軸Ｘｂとにより決まる平面
上の方位を検出する場合に、実質的なホーンアンテナ間
の距離、即ちホーンアンテナ間の水平距離Ｄｂを任意に
設定できるため、各ホーンアンテナ６ａ〜６ｃに基づく
ビーム方位、及びレーダ波の到来する方位θに対する受
信信号の位相差△φの特性を任意に設定できるだけでな
く、各ホーンアンテナ６ａ〜６ｃの開口面の面積を任意
に設定できるため、隣合うホーンアンテナに基づくアン
テナビームが重なり合う領域を確保しつつ、方位θに対
する位相差φの特性を変化させることなくホーンアンテ
ナ６ａ〜６ｃの利得のみを大きくすることができ、延い
ては、方位検出性能を向上させることができる。
【００５０】なお、本実施例では、ホーンアンテナ６ａ
〜６ｃは、開口面の中心を結ぶ軸Ｘαが、配列軸Ｘｂに
対して角度αだけ傾斜するように配置されているが、開
口面の中心を結ぶ軸Ｘαを配列軸Ｘｂに一致させ、ホー
ンアンテナ６ａ〜６ｃ自体が、配列軸Ｘｂに対して角度
αだけ傾斜するように配置してもよい。
【００５１】また、図５に示すように、ホーンアンテナ
６ｂの左下方にホーンアンテナ６ａが、同様に右下方に
ホーンアンテナ６ｃが、夫々、開口面の半分が配列軸Ｘ
ｂに沿って上下に重ね合わされるようにし、しかも、ホ
ーンアンテナ６ｂとホーンアンテナ６ａ，６ｃとが配列
軸Ｘｂを挟んで上下に位置するように配置してもよい。
【００５２】この場合、上下に重ね合わされる幅を適宜
調整することにより、ホーンアンテナ間の水平距離Ｄｂ
を、開口面の幅Ｗを変化させることなく、最小で開口面
の幅Ｗの１／２にすることができる。次に、第３実施例
について説明する。
【００５３】本実施例の開口面アンテナ２は、第１実施
例とは受信部６の構成が異なるだけであるため、この異
なる部分についてのみ説明する。本実施例の受信部６
は、図６（Ａ）に示すように、一列に配列された４つの
ホーンアンテナ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、ホ
ーンアンテナ１６ａ，１６ｃの出力、及びホーンアンテ
ナ１６ｂ，１６ｄの出力を夫々結合する結合器１８，２
０とにより構成されている。
【００５４】ここで、ホーンアンテナ１６ａ〜１６ｄの
開口面の横幅Ｗをｘ，縦幅Ｌをｙ，開口面積をＳ（＝ｘ
×ｙ）とすると、ホーンアンテナ１６ａ〜１６ｄは、各
開口面の中心を結ぶ軸が配列軸Ｘｂに一致するように、
配列軸Ｘｂに沿って一列に、且つ互いに接触するように
配置されているので、ホーンアンテナ間の距離Ｄは、開
口面の横幅Ｗと同じｘとなっている。
【００５５】このように構成された受信部６は、開口面
積が２Ｓのホーンアンテナ（以下、合成アンテナと呼
ぶ）を、２つ設けた構成と等価になる。しかも、ホーン
アンテナ１６ａ，１６ｃ及び結合器１８からなる第１の
合成アンテナにおいては、各ホーンアンテナ１６ａ，１
６ｃの開口面の中心間の中点、即ちホーンアンテナ１６
ｂの開口面の中心が合成アンテナの中心Ｃacとなり、一
方、ホーンアンテナ１６ｂ，１６ｄ及び結合器２０から
なる第２の合成アンテナにおいては、同様にホーンアン
テナ１６ｃの開口面の中心が合成アンテナの中心Ｃbdと
なる。従って、これら第１および第２の合成アンテナ間
の距離は、ホーンアンテナ１６ｂ，１６ｃ間の距離Ｄ、
即ち開口面の横幅Ｗに等しく、従ってｘである。
【００５６】図６（Ｂ）は、比較のため、開口面の横幅
Ｗおよび縦幅Ｌを同じ比率で拡大して、開口面積が２Ｓ
となるように構成したホーンアンテナＨ１，Ｈ２を２個
を並べた状態を示したものである。図に示すように、開
口面積がＳのホーンアンテナ１６ａ〜１６ｄに比べて、
開口面の横幅Ｗ及び縦幅Ｌが√２倍になるため、ホーン
アンテナＨ１，Ｈ２間の距離Ｄも√２倍となる。もし、
縦幅Ｌを変化させずに横幅Ｗのみを拡大したのであれ
ば、ホーンアンテナＨ１，Ｈ２間の距離Ｄは更に大きく
なり２倍となる。つまり、単に開口面積の大きなホーン
アンテナＨ１，Ｈ２を用いたのでは、開口面積の増大に
応じてホーンアンテナＨ１，Ｈ２間の距離Ｄも増大し、
アンテナの利得が向上したとしても、各ホーンアンテナ
Ｈ１，Ｈ２のビーム方向差が大きくなってしまうのであ
る。このように、各ホーンアンテナＨ１，Ｈ２間の距離
Ｄが増大することにより、方位θに対する位相差△φの
変化割合が大きくなるので、位相差△φが−１８０°≦
△φ≦１８０°を満足する方位θの幅が狭くなる。更
に、各アンテナのビーム方位差が大きくなることによ
り、各アンテナで同時に受信できるビームの重なり領域
が小さくなるので、位相差△φが得られる領域が狭くな
る。
【００５７】このように、本実施例においては、開口面
積がＳである４つのホーンアンテナ１６ａ〜１６ｄか
ら、その出力を２つずつ結合して２つの合成アンテナを
構成することにより、開口面積が２Ｓとなる２つの一次
放射器を構成し、しかも、ホーンアンテナ１６ａ〜１６
ｄを、互いに他の合成アンテナを構成するものと交互に
配置することにより、合成アンテナ間の距離Ｄｇが、ホ
ーンアンテナ間の距離Ｄに等しくなるようにされてい
る。
【００５８】従って、本実施例によれば、各一次放射器
（第１および第２の合成アンテナ）に基づくビーム方
向、及びレーダ波の到来する方位θと受信信号の位相差
△φの関係を変化させることなく、開口面積、即ち一次
放射器の利得のみを大きくすることができるため、第２
実施例と同様に、方位検出性能を向上させることができ
る。
【００５９】次に、第４実施例について説明する。本実
施例の開口面アンテナ２は、第１実施例とは受信部６の
構成が異なるだけであるため、この異なる部分について
のみ説明する。本実施例の受信部６は、一次放射器とし
て、３つの円偏波アンテナ２６ａ，２６ｂ，２６ｃが使
用されている。
【００６０】この円偏波アンテナ２６ａ〜２６ｃは、図
７に示すように、誘電体基板Ｐ上に形成された四角形の
薄膜導体からなり、この薄膜導体の所定位置、即ち、薄
膜導体の中心より配列軸Ｘｂに沿って左側にずれた位置
と、配列軸Ｘｂに直交する軸に沿って薄膜導体の中心よ
り下側にずれた位置とに夫々給電点を設けることで構成
されている。
【００６１】このように構成された円偏波アンテナ２６
ａ〜２６ｃは、左旋円偏波のみを受信する。このため、
当該開口面アンテナ２を用いた車載用の障害物検出用レ
ーダ装置は、右旋円偏波のレーダ波を送信し、物表に反
射して左旋円偏波となって戻って来る反射波を受信する
ように構成される。
【００６２】そして、このように構成されたレーダ装置
では、対向車がこれと同様のレーダ装置を使用していた
としても、対向車から送出されるレーダ波は右旋円偏波
であるため、これを受信することがなく、自装置から送
出されたレーダ波の反射波のみを確実に受信する。
【００６３】即ち、本実施例の開口面アンテナ２を用い
ることにより、対向車からの送信波に干渉されることの
ない、信頼性の高いレーダ装置を構成することができ
る。なお、本実施例の受信部６は、薄膜導体に給電点を
２つ設けてなる円偏波アンテナ２６ａ〜２６ｃからなる
が、この薄膜導体のいずれか一方の給電点を省略し、更
に、図８に示すように、薄膜導体を配列軸Ｘｂに対して
４５°傾けてなる直線偏波アンテナ３６ａ，３６ｂ，３
６ｃにより受信部６を構成してもよい。
【００６４】このように構成された直線偏波アンテナ３
６ａ〜３６ｃは、偏波面が４５°傾いた直線偏波のみを
受信する。なお、障害物に反射して戻って来る直線偏波
の偏波面の角度は、送信波の偏波面の角度と同じである
ため、この直線偏波アンテナ３６ａ〜３６ｃを一次放射
器とした開口面アンテナ２を用いて構成されたレーダ装
置では、偏波面の角度が、受信可能な直線偏波と同様で
あるレーダ波を送出するように構成される。
【００６５】その結果、これと同様のレーダ装置が搭載
された対向車から送出されるレーダ波は、受信可能な直
線偏波の偏波面とは、角度が９０°異なるため、これを
受信することがなく、従って、円偏波アンテナにて受信
部６を構成した場合と同様の効果を得ることができる。
【００６６】しかも一次放射器として直線偏波アンテナ
３６ａ〜３６ｃを用いた場合、送受信波の偏波面の角度
が同じであるため、一次放射器を受信器としてだけでな
く、送信器として兼用することができる。次に、第５実
施例について説明する。
【００６７】本実施例の開口面アンテナは、第１実施例
とは、誘電体レンズ４の構成と、受信部６の配置が異な
るだけであるため、この異なる部分についてのみ説明す
る。図９（Ａ）は本実施例の開口面アンテナの正面図、
（Ｂ）はそのＶ１−Ｖ１断面図、（Ｃ）は同じくＨ１−
Ｈ１断面図である。
【００６８】図９に示すように、本実施例の開口面アン
テナ４２では、外側面が球面状、内側面が円柱面状に形
成された誘電体レンズ４４を用いて構成されており、こ
の円柱面の軸と、配列軸Ｘｂとが平行となるように筐体
４８に取り付けられている。つまり、誘電体レンズ４４
の内側面は、アンテナ軸Ｘａと配列軸Ｘｂとで決まる平
面に沿った方向（水平方向）の曲率Ｋｈ（≒０）と、こ
の平面に垂直な垂直軸Ｘｃとアンテナ軸Ｘａとで決まる
平面に沿った方向（垂直方向）の曲率Ｋｖ（＞Ｋｈ）と
が異なり、水平方向にレーダ波が収束する水平焦点Ｆｈ
までの焦点距離Ｄfhが、垂直方向にレーダ波が収束する
垂直焦点Ｆｖまでの焦点距離Ｄfvより大きく（Ｄfh＞Ｄ
fv）なるように形成されている。
【００６９】また受信部４６は、配列軸Ｘｂに沿って配
列された１対の一次放射器４６ａ，４６ｂからなり、誘
電体レンズ４４の垂直焦点Ｆｖ（Ｄｐ＝Ｄfv；誘電体レ
ンズ４４の中心から受信部４６までの距離をＤｐとす
る）に配置され、即ち水平焦点Ｆｈからは、ずれた位置
（Ｄｐ＜Ｄfh）に配置されている。
【００７０】このように、本実施例の開口面アンテナ４
２によれば、受信部４６が誘電体レンズ４４の水平焦点
Ｆｈからずれた位置に配置され、受信部４６を構成する
一次放射器４６ａ，４６ｂからの出力が、検出すべき物
標の水平方向の方位に応じて十分に大きな位相差を有す
るようにされているので、水平方向の方位を精度よく検
出することができ、しかも受信部４６は誘電体レンズ４
４の垂直焦点Ｆｖに配置され、垂直方向に広がったレー
ダ波が一次放射器４６ａ，４６ｂに効率よく収束するよ
うにされているので、アンテナ利得を最大限に向上させ
ることができる。
【００７１】次に、第６実施例について説明する。本実
施例の開口面アンテナは、第１実施例とは、誘電体レン
ズ及び受信部の構成が異なるだけであるため、この異な
る部分についてのみ説明する。図１０（Ａ）は本実施例
の開口面アンテナの正面図、（Ｂ）はそのＶ２−Ｖ２断
面図、（Ｃ）は同じくＨ２−Ｈ２断面図である。
【００７２】図１０に示すように、本実施例の開口面ア
ンテナ５２では、受信部５６は、４つの一次放射器５６
ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄからなり、一次放射器５６
ａ，５６ｂからなる対と、一次放射器５６ｃ，５６ｄか
らなる対とが、夫々配列軸Ｘｂに沿って並び、これと同
時に、一次放射器５６ａ，５６ｃからなる対と、一次放
射器５６ｂ，５６ｄからなる対とが、夫々垂直軸Ｘｃに
沿って並ぶように配列されている。
【００７３】つまり、配列軸Ｘｂに沿って配列された一
対の一次放射器５６ａ，５６ｂ（又は５６ｃ，５６ｄ）
からの出力に基づいて、その位相差から水平方向の方位
を検出し、また垂直軸Ｘｃに沿って配列された一対の一
次放射器５６ａ，５６ｃ（又は５６ｂ，５６ｄ）からの
出力に基づいて、その位相差から垂直方向の方位を検出
することが可能なようにされている。
【００７４】一方、誘電体レンズ５４は、その内側面の
曲率が、水平方向と垂直方向とで異なっており（Ｋｈ≠
Ｋｖ）、即ち水平焦点Ｆｈ（その焦点距離Ｄfh）と垂直
焦点Ｆｖ（その焦点距離Ｄfv）とが異なるようにされて
いる。そして、ここでは、誘電体レンズ５４から距離Ｄ
ｐの位置に配置された受信部５６に対して、距離Ｄxhだ
けずれた位置に水平焦点Ｆｈ、同様に距離Ｄxv（＜Ｄx
h）だけずれた位置に垂直焦点Ｆｖが存在する（即ち、
Ｄfh＝Ｄｐ＋Ｄxh，Ｄfv＝Ｄｐ＋Ｄxvとなる）ようにさ
れ、水平方向と垂直方向とで夫々異なった方位幅が得ら
れるように設定されている。
【００７５】このように、本実施例の開口面アンテナ５
２によれば、誘電体レンズ５４の曲率（焦点距離）、延
いては当該開口面アンテナ５２の方位幅が、水平方向と
垂直方向とで夫々独立に設定されるため、当該開口面ア
ンテナ５２により方位検出をすべき範囲が水平方向と垂
直方向とで異なる場合であっても、夫々の検出範囲に応
じて、方位の検出精度を最大限に引き出すことができ
る。
【００７６】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例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
施することができる。例えば、上記実施例では、収束手
段として、誘電体レンズ４を用いているが、図１１
（Ａ）に示すように、パラボラ反射鏡１４を用いてパラ
ボラアンテナ１２として構成してもよい。この場合、上
記実施例と同様に、受信部６は、反射鏡１４の中心と焦
点Ｆとを結ぶアンテナ軸Ｘａに沿って、焦点Ｆより反射
鏡１４側にずれた位置に配置され、また、受信部６を構
成する複数の一次放射器は、アンテナ軸Ｘａに直交する
配列軸Ｘｂに沿って配置されるように構成する。
【００７７】また同様に、図１１（Ｂ）に示すように、
主反射鏡２４ａと副反射鏡２４ｂとからなるカセグレン
反射鏡２４を用いてカセグレンアンテナ２２として構成
してもよい。この場合も同様に、受信部６は、反射鏡２
４の中心と焦点Ｆとを結ぶアンテナ軸Ｘａに沿って、焦
点Ｆより副反射鏡２４ｂ側にずれた位置に配置されるよ
うに構成する。なお、この場合、受信部６を焦点Ｆから
ずらして配置する代わりに、副反射鏡２４ｂをアンテナ
軸Ｘａに沿っていずれかの方向にずらして配置してもよ
い。
【００７８】そして、このように構成されたパラボラア
ンテナ１２、及びカセグレンアンテナ２２によっても、
収束手段が誘電体レンズ４にて構成された上記実施例と
全く同様の効果を得ることができる。また、上記実施例
では、受信部６の位置をいずれも収束手段（誘電体レン
ズ４および反射鏡１４，２４）に近づける方向にずらし
ているが、収束手段から離す方向にずらしてもよい。
【００７９】更に、上記実施例では、受信部６を構成す
る一次放射器として、ホーンアンテナあるいは薄膜導体
からなるアンテナを用いているが、通常、一次放射器と
して使用されるアンテナであれば、どのようなものを用
いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の開口面アンテナの全体構成を表
す説明図である。
【図２】 送受信部の構成を表す斜視図である。
【図３】 方位θに対する位相差△φの特性を表すシミ
ュレーション結果のグラフである。
【図４】 第２実施例における送受信部の構成を表す斜
視図である。
【図５】 第２実施例における送受信部の他の構成を表
す斜視図である。
【図６】 第３実施例における送受信部の構成を表す説
明図である。
【図７】 第４実施例における送受信部の構成を表す斜
視図である。
【図８】 第４実施例における送受信部の他の構成を表
す斜視図である。
【図９】 第５実施例の開口面アンテナの全体構成を表
す説明図である。
【図１０】 第６実施例の開口面アンテナの全体構成を
表す説明図である。
【図１１】 収束手段として誘電体レンズの換わりに反
射鏡を用いて構成した場合の全体構成を表すブロック図
である。
【図１２】 本発明の動作を説明するための説明図であ
る。
【図１３】 従来装置の全体構成を表す説明図である。
【図１４】 モノパルス方式による方位検出の原理を表
す説明図である。
【符号の説明】
２，４２，５２…開口面アンテナ ４，４４，５４
…誘電体レンズ ６，４６，５６…受信部 ８，４８，５８
…筐体 ６ａ〜６ｃ，１６ａ〜１６ｄ，５６ａ〜５６ｄ…ホーン
アンテナ １２…パラボラアンテナ １４…パラボラ反射鏡 １８，２０…結合器 ２２…カセグレンアンテナ ２４…カセグレン反射鏡 ２４ａ…主反射鏡 ２４
ｂ…副反射鏡 ２６ａ〜２６ｃ…円偏波アンテナ ３６ａ〜３６ｃ…
直線偏波アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 広 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 永縄 浩 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 佐々木 邦彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーダ波を収束させる収束手段と、 該収束手段が収束するレーダ波を受信するために、該収
    束手段の中心と焦点とを結ぶアンテナ軸に直交する所定
    の配列軸に沿って配列された同一形状を有する少なくと
    も２つの一次放射器と、 を備えた開口面アンテナにおいて、 上記一次放射器を、上記収束手段の焦点位置から、上記
    アンテナ軸に沿ってずらした位置に配置したことを特徴
    とする開口面アンテナ。
  2. 【請求項２】 上記一次放射器を、ｍ×ｎ（ｍ，ｎ≧
    ２）個備え、 更に、該一次放射器に一端から順番に番号を割り当てた
    時に、ｉ＋ｍ×ｊ（ｉ＝１〜ｍ，ｊ＝０〜ｎ−１，但し
    ｉを固定）番目に位置するｎ個の一次放射器からの受信
    出力を互いに結合するｍ個の結合器を備えたことを特徴
    とする請求項１に記載の開口面アンテナ。
  3. 【請求項３】 上記一次放射器は、上記アンテナ軸と上
    記配列軸とにより決まる平面に対して垂直な垂直軸に沿
    って上下にずらして配置され、且つ上記配列軸に沿って
    当該一次放射器の開口面の一部が上下に重なり合うよう
    に配置されていることを特徴とする請求項１または請求
    項２に記載の開口面アンテナ。
  4. 【請求項４】 上記収束手段を、上記配列軸に沿ってレ
    ーダ波が収束する上記アンテナ軸上の水平焦点と、上記
    垂直軸に沿ってレーダ波が収束する上記アンテナ軸上の
    垂直焦点とで焦点距離が異なるように形成し、 上記一次放射器を、上記収束手段の垂直焦点位置に配置
    したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
    かに記載の開口面アンテナ。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の開口面アンテナにおい
    て、 更に、上記アンテナ軸と上記配列軸とにより決まる平面
    に対して垂直な垂直軸に沿って配列された同一形状を有
    する少なくとも２つの一次放射器を備えたことを特徴と
    する開口面アンテナ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の開口面アンテナにおい
    て、 上記収束手段を、配列軸に沿ってレーダ波が収束する上
    記アンテナ軸上の水平焦点と、上記垂直軸に沿ってレー
    ダ波が収束する上記アンテナ軸上の垂直焦点とで焦点距
    離が異なるように形成したことを特徴とする開口面アン
    テナ。
  7. 【請求項７】 上記一次放射器は、円偏波アンテナから
    なることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれ
    かに記載の開口面アンテナ。
  8. 【請求項８】 上記一次放射器は、直線偏波アンテナか
    らなり、偏波面が上記配列軸から４５°傾むくように傾
    斜させて配置されていることを特徴とする請求項１ない
    し請求項６のいずれかに記載の開口面アンテナ。
  9. 【請求項９】 上記収束手段は、パラボラ型反射鏡ある
    いはカセグレン型反射鏡からなることを特徴とする請求
    項１ないし請求項８のいずれかに記載の開口面アンテ
    ナ。
  10. 【請求項１０】 上記収束手段は、誘電体レンズからな
    ることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか
    に記載の開口面アンテナ。
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