WO2007055028A1

WO2007055028A1 - 直線偏波アンテナ及びそれを用いるレーダ装置

Info

Publication number: WO2007055028A1
Application number: PCT/JP2005/020858
Authority: WO
Inventors: Tasuku Teshirogi; Aya Hinotani; Takashi Kawamura
Original assignee: Anritsu Corporation
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-05-18
Also published as: CN101103491B; EP1950832A1; EP1950832B1; US20070290939A1; JPWO2007055028A1; CN101103491A; US7623073B2; EP1950832A4; JP4681614B2

Abstract

　直線偏波アンテナは、誘電体基板と、前記誘電体基板の一面側に重合される地板導体と、前記誘電体基板の反対面に形成された直線偏波型のアンテナ素子と、それぞれの一端側が前記地板導体に接続され、前記誘電体基板をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板の反対面まで延びて、前記アンテナ素子を囲むように所定間隔で設けられることにより、キャビティを構成する複数の金属ポストと、前記誘電体基板の反対面側に、前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子方向に所定距離延びて設けられる、例えば、三角形部分を有する枠状導体とを有する。この直線偏波アンテナは、キャビティと枠状導体とにより、表面波の発生を抑制して、アンテナの放射特性を所望の特性にすることができると共に、キャビティの共振現象を利用することにより、アンテナ利得の周波数特性がＲＲ電波発射禁止帯で鋭い落ち込み（ノッチ）を持つようにすることができるので、ＥＥＳＳや電波天文業務との電波干渉を低減するのに有効である。

Description

明細書

直線偏波アンテナ及びそれを用いるレーダ装置

技術分野

[0001] 本発明は高性能化、高い量産性及び低コストィ匕を実現するための技術を採用した直線偏波アンテナ（linearly polarized antenna)及びそれを用いるレーダ装置に係り、特に、車載レーダ（automotive radars)として今後使用される UWB (Ultra - wideband)レーダに適した直線偏波アンテナ及びそれを用、るレーダ装置に関する。

背景技術

[0002] 主に、車載用あるいは携帯用の短距離用レーダ（short range radar: SRR)として、 22〜29GHzの準ミリ波帯を使用する UWBを利用することが提案されてヽる。

[0003] このような UWBで使用されるレーダ装置のアンテナとしては、放射特性が広帯域であることの他に、車載時に、例えば、車体とバンパーとの隙間等に設置されることを考慮して、小型で且つ薄型平面構造であることが必要である。

[0004] また、このアンテナとしては、 UWBで規定されて、る微弱電波で探査が行え、バッテリ駆動可能なように無駄な電力消費を抑えるために、低損失、高利得が要求されており、そのためにアレー化を容易に達成できることが必要である。

[0005] また、このアンテナとしては、低コストィ匕のために、アンテナ素子の給電部がパターン印刷技術で製作できることが望まし、。

[0006] ところで、前述のように、 UWBレーダでは 22〜29GHz帯を使用することになつている力この帯域の中には電波天文や地球探査衛星業務 (EESS)のパッシブセンサを保護するための RR電波発射禁止帯（23. 6〜24. 0GHz)が含まれている。

[0007] 2002年、 FCC (米国連邦通信委員会）は、次の非特許文献 1にお、て、 22〜29

GHzに置ける平均電力密度を 41. 3dBm以下、ピーク電力密度が 0dBmZ50M

Hzとする規定を公開して、る。

[0008] この規定の中には、前記 EESSへの電波干渉を抑えるため、仰角サイドロープを数年毎に 25dBから一 35dBへと低減することも併せて規定されて、る。非特許文献 1 :FCC 02-48 New Part 15 Rules, FIRST REPORT A ND ORDER

[0009] しかしながら、これを実現するためには、 UWBレーダに用いるアンテナの垂直方向の寸法が大きくなり、一般の乗用車に搭載することが困難になることが想定される。

[0010] このため、 FCCは、アンテナのサイドローブに頼らない方法として、 2004年に下記非特許文献 2で、前記 RR電波発射禁止帯の放射電力密度をこれまでより 20dB小さい 61. 3dBmZMHzとする改定ルールを迫加して!/、る。

非特干文献 2 : Second Report and Order and Second Memorandum Opinion and Order" FCC 04— 285, Dec. 16, 2004

[0011] 従来の UWBレーダは、連続発振器からの連続波（CW)を半導体スィッチでオン Z オフする方式を採用して、る。

[0012] この方式では、スィッチのアイソレーションの不完全性により、大きな残留キャリアが発生するため、図 18に破線で示すように、前記残留キャリアを、ドップラーレーダ用に割り当てられている 24. 05〜24. 25GHzの SRD (Short Range Device)バンドに避難させている。

[0013] し力しながら、 SRDバンドは前記 RR電波発射禁止帯と極めて接近しており、 EES

Sなどとの干渉が避けられな、と、う深刻な問題がある。

[0014] この問題を解決するため、下記の非特許文献 3に示すバースト発振器を UWBレーダに用いる方法が提案されて、る。

非特干文献 3 : Residual― carrier free burst oscillator for automotive UWD radar applications, "Electronics Letters, 28 th April 2005, Vol. 41, No. 9

[0015] バースト発振器はパルスがオンのときのみ発振し、オフでは発振が停止するもので、このようなバースト発振器を UWBレーダに使えば残留キャリアは発生しない。

[0016] このため、任意のスペクトル配置ができるので、図 18に実線で示すような帯域を U WBレーダに用いることができる結果、 RR電波発射禁止帯での放射電力密度を十分低く抑えることが可能となる。

[0017] しかし、バースト発振器のみで上記の放射電力密度をスペクトルピークより 20dB以上低くするのは容易でない。

[0018] この場合、もし、アンテナが上記 RR電波発射禁止帯で利得に鋭、落ち込み (ノッチ )を持つ特性を有するものであれば、このアンテナを前記バースト発振器と組み合わせて使用することにより、 FCCの新規定を満たす UWBレーダを実現することができる。

[0019] 本発明は、このような RR電波発射禁止帯に利得のノッチを有する UWBレーダ用として好適なアンテナを提供することを意図して、る。

[0020] これらの諸要求を満足するアンテナとして、まず、第 1に、広帯域の薄型平面アンテナを実現する必要がある。

[0021] 薄型平面アンテナとしては、誘電体基板上に矩形や円形の平板状のアンテナ素子をパターン形成して構成した所謂パッチアンテナが知られている。

[0022] しかるに、このパッチアンテナは一般的に狭帯域であり、これを広帯域ィ匕するためには、誘電率の低い基板を用い、その厚さを厚くしなければならない。

[0023] また、準ミリ波帯で使用するには低損失の基板が必要であり、このような基板としてテフロン (登録商標）が知られて、る。

[0024] しかるに、このテフロンは金属膜の接合に難点があるため、アンテナの製作が難しく

、コスト高になるという問題がある。

[0025] そこで、 UWDに必要な広帯域の素子アンテナとして、円偏波や直線偏波を用いることが考えられており、円偏波の場合には、スパイラルアンテナ等の良好な特性を有するアンテナがある。

[0026] しかるに、最近、実現化が検討されている通信機能を含んだ車載用短距離用レーダの場合には、円偏波を使用することができないので、直線偏波を使用する UWDァンテナが必要となる。

[0027] しかるに、直線偏波の場合には、一般的に、広帯域の素子アンテナを得るのが容易ではな!/、と!/、う問題がある。

[0028] ところで、比較的に広帯域の直線偏波の素子アンテナとしては、ボウタイ (bow tie

)アンテナと呼ばれる三角形の対で構成するダイポールアンテナが知られて、る。

[0029] しかるに、このボウタイアンテナをアレーアンテナに用いた場合、各アンテナ間の相互結合のため指向性が乱れやす、と、う問題がある。

[0030] 通常、誘電体基板を用いた平面アンテナで広帯域ィ匕をはかるには、基板の厚みを伝搬波長の 1Z4程度に厚くする方法がとられており、これは単一素子で使う場合には有効である。

[0031] し力しながら、複数の素子を配列したアレーアンテナの場合には、誘電体基板を厚くすると、誘電体基板表面に沿って伝搬する表面波が励振されて、各エレメントが表面波の影響を互いに受けて所望の特性が得られな、と、う問題がある。発明の開示

[0032] 本発明の目的は、上述したような表面波による影響を抑え、広帯域にわたって良好な放射特性を有し、且つ RR電波発射禁止帯における放射を抑圧すると共に、高い量産性および低コストィ匕を実現することが可能な直線偏波アンテナ及びそれを用いるレーダ装置を提供することである。

[0033] 前記目的を達成するために、本発明の第 1の態様によると、

誘電体基板 (21、 21' 、21" )と、

前記誘電体基板の一面側に重合される地板導体（22、 22' )と、

前記誘電体基板の反対面に形成された直線偏波型のアンテナ素子（23、 23' )とそれぞれの一端側が前記地板導体に接続され、前記誘電体基板をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板の反対面まで延びて、前記アンテナ素子を囲むように所定間隔で設けられることにより、キヤビティを構成する複数の金属ポスト（30)と、

前記誘電体基板の反対面側に、前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子方向に所定距離延びて設けられる枠状導体 (32、 32' )とを具備する直線偏波アンテナが提供される。

[0034] また、前記目的を達成するために、本発明の第 2の態様によると、

前記アンテナ素子が、一対の入力端子（25a、 25b)を有するダイポール型のアンテナ素子で形成され、

一端側が、前記ダイポール型のアンテナ素子の前記一対の入力端子の一方に接続され、他端側が、前記誘電体基板及び前記地板導体を貫通して設けられる給電ピン（25)をさらに具備し、

前記ダイポール型のアンテナ素子の前記一対の入力端子の他方力前記誘電体基板を貫通して前記地板導体を短絡することを特徴とする第 1の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0035] また、前記目的を達成するために、本発明の第 3の態様によると、

前記枠状導体 (32、 32' )が、前記アンテナ素子を挟んで対向する少なくとも一対の不均等幅部分を有していることを特徴とする第 1の態様に従う直線偏波アンテナ提供される。

[0036] また、前記目的を達成するために、本発明の第 4の態様によると、

前記一対の不均等幅部分が、一対の三角形部分であることを特徴とする第 3の態様に従う直線偏波アンテナ提供される。

[0037] また、前記目的を達成するために、本発明の第 5の態様によると、

前記誘電体基板に形成される前記アンテナ素子と該アンテナ素子の前記一対の入力端子の一方に一端側が接続される前記給電ピンとがそれぞれ複数組設けられ、前記キヤビティを構成する複数の金属ポスト及び前記枠状導体が前記複数組の各アンテナ素子を囲むように格子状に形成され、

前記地板導体側に設けられ、前記複数組の各アンテナ素子に前記複数組の給電ピンを介して励振信号を分配供給するための給電部 (40)をさらに具備することを特徴とする第 3の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0038] また、前記目的を達成するために、本発明の第 6の態様によると、

前記給電部は、前記地板導体を挟んで前記誘電体基板の反対側に設けられた給電用誘電体基板 (41)と、前記給電用誘電体基板の表面に形成されたマイクロストリップ型の給電ライン (42)とにより構成されていることを特徴とする第 5の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0039] また、前記目的を達成するために、本発明の第 7の態様によると、

前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の底辺幅 Wと所定の高さ L

B B

Z2を有して三角形状に形成され、互いに頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴とする第 2の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0040] また、前記目的を達成するために、本発明の第 8の態様によると、

前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の突出幅 Wで所定の高さ L

B

Z2を有して変形菱形形状に形成され、互いに一方の頂部が対向して配置された

B

ボウタイアンテナを構成することを特徴とする第 2の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0041] また、前記目的を達成するために、本発明の第 9の態様によると、

前記アンテナ素子として、第 1の直線偏波型のアンテナ素子（23、 23' )と、第 2の直線偏波型のアンテナ素子（23' 、 23)とが前記誘電体基板 (21" )に形成され、前記複数の金属ポスト（30)が、それぞれの一端側が前記地板導体に接続され、前記誘電体基板をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板の反対面まで延びて、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2 の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられることにより、それぞれ、分離したキヤビティを構成し、

前記枠状導体 (32、 32' )として、それぞれ、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられる前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子方向に所定距離延びて前記誘電体基板の反対面側に第 1の枠状導体 (32)及び第 2 の枠状導体 (32' )とが設けられていることを特徴とする第 1の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0042] また、前記目的を達成するために、本発明の第 10の態様によると、

前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子の一方がレーダ装置（50)の送信アンテナ（51)として適用され、他方が前記レーダ装置（50)の受信アンテナ（52)として適用されことを特徴とする第 9の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0043] また、前記目的を達成するために、本発明の第 11の態様によると、

前記キヤビティ及び枠状導体とで共振器を構成し、前記共振器と前記アンテナ素子との構造パラメータを調整して、前記共振器の共振周波数を所望の値に設定すること〖こより、当該直線偏波アンテナの利得が所定範囲で低下する周波数特性となるようにしたことを特徴とする第 1乃至第 10の態様のいずれか一に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0044] また、前記目的を達成するために、本発明の第 12の態様によると、

前記構造パラメータは、前記キヤビティの内寸 Lw、前記枠状導体のリム幅 L、前記

R

アンテナ素子の全長 L、前記アンテナ素子の横幅 Wの少なくとも一つを含むことを

B B

特徴とする第 11の態様に従う直線偏波アンテナが提供される。

[0045] また、前記目的を達成するために、本発明の第 13の態様によると、

レーダパルスを送信アンテナ（51)を介して空間へ放射する送信部（54)と、前記空間から戻ってくる前記レーダパルスの反射波を受信アンテナ（52)を介して受信する受信部 (55)と、

前記受信部からの受信出力に基づ、て前記空間に存在する物体を探査する解析処理部（56)と、

解析処理部からの出力に基づ!/、て前記送信部及び受信部の少なくとも一方を制御する制御部（53)とを具備し、

前記受信アンテナ及び送信アンテナが、第 1及び第 2の直線偏波型のアンテナ素子（23、 23' )で構成され、前記第 1及び第 2の直線偏波型のアンテナ素子（23、 23 ' )が、それぞれ、

誘電体基板 (21、 21' 、21" )と、

前記誘電体基板の反対面側に、前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子方向に所定距離延びて設けられる枠状導体 (32、3 ）とを具備し、

前記複数の金属ポスト（30)が、それぞれの一端側が前記地板導体に接続され、前記誘電体基板をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板の反対面まで延びて、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2 の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられることにより、それぞれ、分離したキヤビティを構成し、

前記枠状導体 (32、 32' )として、それぞれ、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられる前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子方向に所定距離延びて前記誘電体基板の反対面側に第 1の枠状導体 (32)及び第 2 の枠状導体 (3^ )とが設けられて、ることを特徴とするレーダ装置 (50)が提供される。

[0046] また、前記目的を達成するために、本発明の第 14の態様によると、

前記ダイポール型のアンテナ素子の前記一対の入力端子の他方力前記誘電体基板を貫通して前記地板導体を短絡することを特徴とする第 13の態様に従うレーダ装置 (50)が提供される。

[0047] また、前記目的を達成するために、本発明の第 15の態様によると、

前記枠状導体 (32、 32' )が、前記アンテナ素子を挟んで対向する少なくとも一対の不均等幅部分を有していることを特徴とする第 13の態様に従うレーダ装置（50)が提供される。

[0048] また、前記目的を達成するために、本発明の第 16の態様によると、前記一対の不均等幅部分が、一対の三角形部分であることを特徴とする第 15の態様に従うレーダ装置 (50)が提供される。

[0049] また、前記目的を達成するために、本発明の第 17の態様によると、

前記地板導体側に設けられ、前記複数組の各アンテナ素子に前記複数組の給電ピンを介して励振信号を分配供給するための給電部 (40)をさらに具備することを特徴とする第 14の態様に従うレーダ装置 (50)が提供される。

[0050] また、前記目的を達成するために、本発明の第 18の態様によると、

前記給電部は、前記地板導体を挟んで前記誘電体基板の反対側に設けられた給電用誘電体基板 (41)と、前記給電用誘電体基板の表面に形成されたマイクロストリップ型の給電ライン (42)とにより構成されていることを特徴とする第 17の態様に従うレーダ装置 (50)が提供される。

[0051] また、前記目的を達成するために、本発明の第 19の態様によると、

前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の底辺幅 W

Bと所定の高さ L

B

Z2を有して三角形状に形成され、互いに頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴とする第 14の態様に従うレーダ装置 (50)が提供される。

[0052] また、前記目的を達成するために、本発明の第 20の態様によると、

B

B Z2を有して変形菱形形状に形成され、互いに一方の頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴とする第 14の態様に従うレーダ装置（50)が提供される。

[0053] また、前記目的を達成するために、本発明の第 21の態様によると、

前記キヤビティ及び枠状導体とで共振器を構成し、前記共振器と前記アンテナ素子との構造パラメータを調整して、前記共振器の共振周波数を所望の値に設定すること〖こより、当該直線偏波アンテナの利得が所定範囲で低下する周波数特性となるようにしたことを特徴とする第 13乃至第 20の態様のいずれか一に従うレーダ装置（50) が提供される。また、前記目的を達成するために、本発明の第 22の態様によると、前記構造パラメータは、前記キヤビティの内寸 Lw、前記枠状導体のリム幅 L、前記

R

B B

特徴とする第 21の態様に従うレーダ装置 (50)が提供される。

[0054] 以上のように構成される本発明の直線偏波アンテナでは、誘電体基板を貫通する金属ポストをアンテナ素子を囲むように並べてキヤビティ構造とし、さらに、この金属ポストの先端を並び方向に沿って短絡し、且つアンテナ素子方向に所定距離延びた枠状導体 (rimZconducting rim)を設けているので、表面波の発生を抑制でき、ァンテナの放射特性を所望の特性にすることができる。

[0055] また、本発明の直線偏波アンテナでは、キヤビティの共振現象を利用することにより、アンテナ利得の周波数特性が RR電波発射禁止帯で鋭ヽ落ち込み (ノッチ)を持つようにすることができ、上述した EESSや電波天文業務との電波干渉を低減するのに有効である。

[0056] さらに、本発明の直線偏波アンテナでは、アレー化した場合でも、アンテナ素子間で表面波の影響による特性の暴れを防止することができる。

図面の簡単な説明

[0057] [図 1]図 1は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の構成を説明するために示す斜視図である。

[図 2]図 2は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の構成を説明するために示す正面図である。

[図 3]図 3は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の構成を説明するために示す背面図である。

[図 4A]図 4Aは、図 2の 4A— 4A線拡大断面図である。

[図 4B]図 4Bは、図 2の変形例における 4B—4B線拡大断面図である。

[図 5]図 5は、図 2の 5— 5線拡大断面図である。

[図 6]図 6は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の要部の構成を説明するために示す拡大正面図である。 [図 7]図 7は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の要部の変形例の構成を説明するために示す拡大正面図である。

[図 8]図 8は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の要部の構成を除いたとき及び要部の構成を用いたときの特性図である。

[図 9]図 9は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態が適用されるアレーの構成を説明するために示す正面図である。

[図 10]図 10は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態が適用されるァレ一の構成を説明するために示す側面図である。

圆 11]図 11は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態が適用されるァレ一の構成を説明するために示す背面図である。

[図 12A]図 12Aは、本発明による直線偏波アンテナの第 3の実施形態が適用される要部の構成を説明するために示す拡大正面図である。

[図 12B]図 12Bは、本発明による直線偏波アンテナの第 3の実施形態が適用される要部の変形例の構成を説明するために示す拡大正面図である。

[図 12C]図 12Cは、本発明による直線偏波アンテナの第 3の実施形態が適用される要部の他の変形例の構成を説明するために示す拡大正面図である。

[図 13]図 13は、図 12Cに示す本発明による直線偏波アンテナの第 3の実施形態の変形例が適用される要部の構成を用いたときと、図 2に示す本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態が適用される要部の構成を用いたときの特性図である。

[図 14]図 14は、本発明による直線偏波アンテナの第 4の実施形態が適用されるァレ一の構成を説明するために示す正面図である。

[図 15]図 15は、本発明による直線偏波アンテナの第 4の実施形態が適用されるァレ一の構成を用いたときの特性図である。

[図 16]図 16は、本発明による第 5の実施形態が適用されるレーダ装置の構成を説明するために示すブロック図である。

[図 17]図 17は、本発明による第 5の実施形態が適用されるレーダ装置に用いられる直線偏波アンテナの構成を説明するために示す正面図である。

[図 18]図 18は、準ミリ波帯 UWBのスペクトラムマスクと望ましい使用周波数帯 (推奨帯域)を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0058] 以下、図面に基づいて本発明の幾つかの実施の形態を説明する。

[0059] (第 1実施形態）

図 1乃至図 5は、本発明を適用した第 1実施形態による直線偏波アンテナ 20の基本構造を示している。

[0060] すなわち、図 1は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の構成を説明するために示す斜視図である。

[0061] また、図 2は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の構成を説明するために示す正面図である。

[0062] また、図 3は、本発明による直線偏波アンテナの第 1の実施形態の構成を説明するために示す背面図である。

[0063] また、図 4Aは、図 2の 4A—4A線拡大断面図である。

[0064] また、図 4Bは、図 2の変形例における 4B—4B線拡大断面図である。

[0065] また、図 5は、図 2の 5— 5線拡大断面図である。

[0066] 本発明による直線偏波アンテナは、基本的には、図 1乃至図 5に示すように、誘電体基板 21と、前記誘電体基板 21の一面側に重合される地板導体 22と、前記誘電体基板 21の反対面に形成された直線偏波型のアンテナ素子 23と、それぞれの一端側が前記地板導体 22に接続され、前記誘電体基板 21をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板 21の反対面まで延びて、前記アンテナ素子 23を囲むように所定間隔で設けられることにより、キヤビティを構成する複数の金属ポスト 30と、前記誘電体基板 21の反対面側に、前記複数の金属ポスト 30の各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子 23方向に所定距離延びて設けられる枠状導体 32とを有して、る。

[0067] この直線偏波アンテナ 20は、具体的には、低誘電率（3. 5前後）を有する材質からなる基板で、例えば、その厚さが 1. 2mmの誘電体基板 21と、その誘電体基板 21の一面側（図 1、図 2で背面側）に設けられた地板導体 22と、誘電体基板 21の反対面側（図 1、図 2で前面側）に、例えば、パターン印刷技術によって形成された前記キヤビティを直線偏波で励振するための一対の素子アンテナ 23a、 23bからなるダイポール型のアンテナ素子 23と、このアンテナ素子 23に給電するため 1つの給電ピン (fee d pin) 25と 1つの短絡ピン（short pin) 26とを有している。

[0068] これらの給電ピン 25と短絡ピン 26とは、それぞれ誘電体基板 21をその厚さ方向に貫通し、給電ピン 25はさらに地板導体 22の穴 22aを貫通し、短絡ピン 26は地板導体 22に短絡される。

[0069] 上記ダイポール型のアンテナ素子 23は、平衡型素子のアンテナであるので、平衡給電も可能である。

[0070] その場合には、上記 1つの給電ピン 25と 1つの短絡ピン 26の代わりに、 2つの給電ピンを設け、この 2つの共に地板導体 22に形成する 2つの穴を通過させるように構成すればよい。

[0071] し力しながら、通常は、同軸線路やマイクロストリップ線路等を用いてアンテナに給電する場合が多い。

[0072] これらの同軸線路やマイクロストリップ線路等は、いわゆる不平衡線路であるので、上述したダイポール型のアンテナ素子 23のような平衡型素子のアンテナに給電する場合には、給電ピンとアンテナとの間にバラン (balun)を挿入する必要がある。

[0073] し力しながら、 UWDで必要とする広帯域特性を実現するためには、バランが非常に大きくなつてしまうので、実用的ではない。

[0074] そこで、この問題を解決するために、本発明では、上述したように、ダイポール型のアンテナ素子 23を構成する一対の素子アンテナ 23a、 23bの一方の素子アンテナ 2 3bに給電ピン 25を介して、例えば、同軸ケーブルや、地板導体 22をアースラインとするコプレーナ線路あるいは後述するマイクロストリップ線路等により給電すると共に、他方の素子アンテナ 23aを短絡ピン 26を介して地板導体 22に短絡する構成とすることにより、実質的には不平衡型の給電線であっても、バランを用いることなく給電することがでさるよう〖こして!/、る。

[0075] これにより、アンテナ素子 23から直線偏波の電波を放射することができる。

[0076] 上記の誘電体基板 21の材質としては、準ミリ波帯で低損失の R04003 (Rogers社 )などの材料を用いることができる。 [0077] この誘電体基板 21の材質としては、低損失で誘電率が 2〜5程度の材料であれば使用可能であり、例えば、ガラスクロステフロン基板や各種熱硬化榭脂基板が候補となる。

[0078] ただし、これだけの構造のみによる直線偏波アンテナでは、前記したように、誘電体基板 21の表面に沿った表面波が励振されるため、その表面波の影響によって直線偏波アンテナとして所望の特性が得られな、。

[0079] そこで、この実施形態の直線偏波アンテナ 20では、上記構造に加えて、図 4A、図 5に示しているように、一端側が地板導体 22に接続され、誘電体基板 21を貫通して、他端側が誘電体基板 21の反対面まで延びた、例えば、円柱状の金属ポスト 30を、アンテナ素子 23を囲むように所定間隔で設けることによって形成される、キヤビティ構造を採用している。

[0080] さらに、この実施形態の直線偏波アンテナ 20では、上記キヤビティ構造に加えて、誘電体基板 21の反対面側に、各金属ポスト 30の他端側をその並び方向に沿って順次短絡し、且つ各金属ポスト 30との接続位置力もアンテナ素子 23方向に所定距離延びた枠状導体 32を設けて、る。

[0081] そして、この実施形態の直線偏波アンテナ 20では、このキヤビティ構造と、枠状導体 32との相乗効果によって、表面波を抑圧することができるようにして!/、る。

[0082] なお、複数の金属ポスト 30は、図 4Bに示すように、誘電体基板 21を貫通する複数の穴 301を形成し、この複数の穴 301の内壁にメツキ加工 (スルーホールメツキ）することによって複数の中空状の金属ポストとして実現することもできる。

[0083] この場合、スルーホールメツキによる複数の中空状の金属ポスト 3( の下端部は、誘電体基板 21の一端側にパターン印刷技術によって形成されるランド 302を介して地板導体 22に接続されるようになされて、る。

[0084] 以下、上記のキヤビティ構造と枠状導体 32とによる表面波抑圧の効果を説明するために、各部の構造パラメータと、当該構造パラメータを変えて得られた直線偏波ァンテナ 20の特性にっ、てのシミュレーション結果にっ、て説明する。

[0085] 先ず、各部の構造パラメータとなり得る要素について説明する。

[0086] この直線偏波アンテナ 20の使用周波数は UWB内の 26GHzであり、ダイポール型のアンテナ素子 23は、図 6に示すよう、一対の入力端子 25a、 25bを有すると共に、横幅 Wが約 1. 8mm、全長 Lが約 3. 5mmの三角形状のボウタイアンテナを用いて

B B

いる。

[0087] なお、以下の説明および実施形態では、直線偏波アンテナ 20に採用すべきとしてアンテナ素子 23として三角形状の例を示している。

[0088] しかるに、図 7に示すように、直線偏波アンテナ 20に採用すべきアンテナ素子 23としては、三角形状に代えて、一対の入力端子 25a、 25bを有すると共に、所定の突出幅 W、全長 Lを有する変形菱形形状のアンテナ素子 23を用いることもできる。

B B

[0089] また、誘電体基板 21の外形はアンテナ素子 23の中心を中心とする正方形で、図 2 に示すように、その一辺の長さを L (以下、外形長と記す）とし、キヤビティの外形もこれと同心の正方形として、る。

[0090] また、キヤビティは、図 4A, Bに示すように、その内寸を Lwとし、さらに、枠状導体 3 2のキヤビティ内壁から内側へ延びる距離 (以下、リム幅と記す)を Lとする。

R

[0091] また、キヤビティを形成する複数の金属ポスト 30の直径は、それぞれ、 0. 3mmであり、各金属ポスト 30の間隔は 0. 9mmである。

[0092] 図 8は、ボウタイアンテナを用いた 3種類のアンテナの垂直面（図 1、図 2で yz面）の放射指向性を示している。

[0093] 図 8で、 F1は複数の金属ポスト 30によるキヤビティ及び枠状導体 32が設けられて

Vヽな、場合の放射指向性のシミュレーション結果を示して、る。

[0094] また、 F2は複数の金属ポスト 30によるキヤビティはあるが枠状導体 32がない場合の放射指向性を示している。

[0095] また、 F3は複数の金属ポスト 30によるキヤビティ及び枠状導体 32の両方を設けた場合の放射指向性を示して、る。

[0096] ここで、直線偏波アンテナとして要求される放射特性は、 0° 方向を中心として対称でブロードな単峰特性である。

[0097] 図 8から明らかなように、複数の金属ポスト 30によるキヤビティ及び枠状導体 32が設けられていない場合の放射指向性 F1では、 0° 方向を中心としての非対称性が大きく、単峰特性とは言えな、指向性になって、る。 [0098] これは、容易に想像されるように、複数の金属ポスト 30によるキヤビティが存在しな V、ために、ボウタイアンテナで励振された波が表面波として誘電体基板 21内を拡散されてしまう結果である。

[0099] 一方、複数の金属ポスト 30によるキヤビティはあるが枠状導体 32がない場合の放射指向性 F2では金属ポスト 30によるキヤビティが存在しているので、特性のよいアンテナが得られるように想像される力実際には、図 8に示されているようにやはり 0° 方向を中心として非対称である。

[0100] これは複数の金属ポスト 30によるキヤビティだけでは十分に表面波を抑圧できないことを示している。

[0101] これに対して、複数の金属ポスト 30によるキヤビティ及び枠状導体 32の両方を設けた場合の放射指向性 F3は、 0° 方向を中心として対称でブロードな単峰特性の指向 '性になっている。

[0102] これは、複数の金属ポスト 30によるキヤビティと枠状導体 32の両方によって、キヤビティの外側に伝送していく表面波が抑圧され、キヤビティの開口力だけ電波放射が起きるためであり、枠状導体 32を設けていることの効果が大きいことが分かる。

[0103] なお、リム幅 Lは、表面波を抑圧すると共に、後述するように、 RR電波発射禁止帯

R

でアンテナ利得にノッチが生じるようにシミュレーションまたは実験により決定される。

[0104] 典型的なリム幅 L の値は、 1. 2mmである。

R

[0105] このリム幅 L = 1. 2mmは、表面波の波長のほぼ 1Z4に相当している。

R

[0106] つまり、このリム幅 L = 1. 2mmの部分は、その先端側力ポスト壁側を見たとき、

R

表面波に対してインピーダンスが無限大となる λ g/4 ( λ gは管内波長）の長さの伝送路を形成する。

[0107] したがって、誘電体基板 21の表面に沿った電流が流れないことになり、この電流阻止作用によって表面波の励振が抑圧され、放射特性の暴れを防、で、ることになる

[0108] よって、直線偏波アンテナ 20を上記した以外の他の周波数帯に適用する場合には、その周波数に応じてリム幅 Lを変更設定すればよい。

R

[0109] そして、上記実施形態の直線偏波アンテナ 20は、 UWBの各種通信システムに用いることがでさる。

[0110] (第 2実施形態）

上記第 1実施形態の直線偏波アンテナ 20では、 UWBレーダ等として必要とされる利得が不足する場合や、ビームを絞る必要がある場合には、上記直線偏波アンテナ

20をアレー化にすればよ!、。

[0111] 図 9乃至図 11は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態として、アレー化した直線偏波アンテナ 20' の構成を示している。

[0112] すなわち、図 9は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態が適用されるアレーの構成を説明するために示す正面図である。

[0113] また、図 10は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態が適用されるァレ一の構成を説明するために示す側面図である。

[0114] また、図 11は、本発明による直線偏波アンテナの第 2の実施形態が適用される回転アレーの構成を説明するために示す背面図である。

[0115] この第 2の実施形態による直線偏波アンテナ 20' は、縦長矩形の共通の誘電体基板 21' 及び地板導体 22' 〖こ、前記第 1の実施形態のアンテナ素子 23を、 2列 4段にアレー化して構成されて！、る。

[0116] また、この直線偏波アンテナ 2( の地板導体 22^ 側には、複数のアンテナ素子に励振信号を分配給電するための給電部 40が形成されている。

[0117] 誘電体基板 21' の表面には、前記第 1の実施形態と同様に形成された三角形状のボウタイアンテナによる 8つのアンテナ素子 23 (1)〜23 (8)が 2列 4段に設けられている。

[0118] また、各アンテナ素子 23 (1)〜23 (8)は、前記第 1の実施形態と同様に、一端側が地板導体 2^ に接続されて!ヽる複数の金属ポスト 30を並べて形成したキヤビティにより囲まれている。

[0119] さらに、各アンテナ素子 23 (1)〜23 (8)は、各金属ポスト 30との接続位置力も各ァンテナ素子 23方向に所定距離 (前記したリム幅 L分)延びた枠状導体 32^ により、

R

各金属ポスト 30の他端側をその並び方向に沿って連結して、る。

[0120] すなわち、各アンテナ素子 23 (1)〜23 (8)は、各アンテナ素子毎に表面波の発生を抑圧可能な構成となれて!/ヽる。

[0121] なお、この直線偏波アンテナ 2( のように複数のアンテナ素子 23 (1)〜23 (8)を縦横に配列した場合、隣合うアンテナ素子の間のキヤビティ及び枠状導体 32' を共通化して、全体として格子状に形成することができる。

[0122] ただし、 2つの隣合う 2つのアンテナ素子の間に設けられる枠状導体 32' は、その両アンテナ素子へ所定距離 (前記したリム幅 L )延びるように形成される。

R

[0123] 各アンテナ素子 23 (1)〜23 (8)の給電点に一端側を接続された各給電ピン 25 (1 ；)〜 25 (8)は、誘電体基板 21' を貫通し、地板導体 22' の穴 22 を非導通に通過し、さらに給電部 40を構成する給電用誘電体基板 41を貫通してその表面に他端側を突出させている。

[0124] そして、給電用誘電体基板 41の表面には、図 11に示しているように、地板導体 22 ' をアースとするマイクロストリップ型の給電ライン 42 (a)〜42 (h)及び 42 ( ；)〜 42 ( ）が形成されている。

[0125] この給電ライン 42 (a)〜42 (h)及び 42 (1/ ；)〜 42 ( ）は、図示しない送信部または受信部に接続される入出力用の給電ライン 42aから左右に 2分岐された 2つの給電ライン 42b、 42b' と、そのうち左方への延びたライン 42bから上下に 2分岐された 2つのライン 42c、 42dと、その 2つのライン 42c、 42d力もそれぞれ 2分岐された 4 つの給電ライン 42e〜42hとを有して!/、る。

[0126] そして、この 4つの給電ライン 42e〜42hは、図 11にお!/ヽて右列のアンテナ素子 23

(1)〜23 (4)の各給電ピン 25 (1)〜25 (4)に接続されている。

[0127] また、入出力用の給電ライン 42aから右方に分岐したライン 42b' も、左方側とほぼ同様に、上下に 2分岐された 2つの給電ライン 42c' 、 42ά' と、その 2つのライン 42 c' 、42d' 力それぞれ 2分岐された 4つの給電ライン 42e' 〜42 とを有している。

[0128] そして、この 4つの給電ライン 42e' 〜42 は、図 9において左列のアンテナ素子 23 (5)〜23 (8)の各給電ピン 25 (5)〜25 (8)に接続されて!、る。

[0129] ここで、入出力用の給電ライン 42aからみて各給電ピン 25 (1)〜25 (8)までの線路長はすべて等しく設定されているので、各アンテナ素子は同位相で給電され、放射ビームはアンテナ正面を向くことになる。

[0130] このように構成された第 2の実施形態による直線偏波アンテナ 20' では、個々のァンテナ素子 23は、複数の金属ポスト 30によるキヤビティと枠状導体 32' によって表面波の発生が抑圧されるため、素子間の相互結合力、さくなり、前述した第 1の実施形態と同様に単峰の指向性となる所望の放射特性が得られる。

[0131] また、この第 2の実施形態による直線偏波アンテナ 20' では、アンテナ素子を縦方向に 4段設けてアレー化して!/、るので、垂直面のビーム広がりを適度に狭めることができ、 UWB帯における RR電波発射禁止帯への成分が含まれてヽる場合であっても、問題となる高仰角方向への放射を抑えることができるので、 RR電波発射禁止帯への妨害を低減する効果もある。

[0132] 上記のアレー化した直線偏波アンテナ 20' の給電部 40は、給電用誘電体基板 41 上に形成したマイクロストリップ型の給電ライン 42によって各アンテナ素子へ励振信号の分配供給を行って、るが、コプレーナ線路で給電部を構成することも可能である

[0133] この場合、前記同様に給電用誘電体基板 41の表面上にコプレーナ線路型の給電ラインを形成する方法と、地板導体 22' に直接コプレーナ線路型の給電ラインを形成する方法の、ずれであってもよ、。

[0134] 特に、後者の方法では、給電用誘電体基板 41を省略できると、う利点がある。

[0135] ところで、本発明の直線偏波アンテナは、誘電体基板 21に、複数の金属ポスト 30 によるキヤビティと枠状導体 32を設けることによって共振器を構成し、この共振器を直線偏波アンテナ素子 23で励振していると考えることができる。

[0136] 本発明の直線偏波アンテナは、共振器を構成しているので、共振周波数が存在し

、その共振周波数では直線偏波アンテナの入力インピーダンスが非常に大きくなり、放射をしなくなる。

[0137] この場合、共振器の共振周波数は、前記共振器と直線偏波のアンテナ素子の構造ノラメータで決まる。

[0138] この構造パラメータは、前述したように、キヤビティの内寸 Lw、リム幅 Lのほか、素

R

子アンテナの卷数、素子の基本長 aO、線路幅 Wなどである。 [0139] したがって、アンテナ利得の周波数特性は、前記共振周波数付近で急激に深!ヽ落ち込み (ノッチ）力 S生じること〖こなる。

[0140] この共振周波数を、例えば、前記した RR電波発射禁止帯（23. 6〜24. OGHz)に一致させることができればこのようなアンテナを UWBレーダの送信アンテナとして用いることにより、地球探査衛星などとの干渉を大幅に低減することができる。

[0141] し力しながら、上記のノッチは一般には狭帯域であるので、製作誤差なども考慮して上記の RR電波発射禁止帯を力パーするためには、ノッチの帯域を十に分広げることが重要となる。

[0142] (第 3実施形態）

次に、上記ノッチを広帯域ィ匕するための構成を採用した本発明による直線偏波アンテナの第 3の実施形態について説明する。

[0143] 図 12A、 B、 Cは、それぞれ、本発明による直線偏波アンテナ 20の第 3の実施形態が適用される要部の構成及びそれとは異なる 2つの変形例の構成を説明するために示す正面図である。

[0144] すなわち、図 12A、 B、 Cに示す直線偏波アンテナ 20は、いずれも枠状導体 32の幅を不均等にしているのが特徴である。

[0145] 図 12Aに示す直線偏波アンテナ 20は、枠状導体 32の幅を不均等にするためにとり得る任意の形状として波型した場合の一例を示している。

[0146] 図 12Bに示す直線偏波アンテナ 20は、枠状導体 32の幅を不均等にするためにとり得る任意の形状として円弧で構成される場合の一例を示している。

[0147] 図 12Cに示す直線偏波アンテナ 20は、枠状導体 32の幅を不均等にするためにとり得る任意の形状として三角形で構成される場合の一例を示している。

[0148] これは、前述の図 2に示すように枠状導体 32が方形の均等幅である場合には、その先端側力もポスト壁側を見たとき、共振周波数においてはインピーダンス無限大の λ Ζ4伝送路を形成し、共振が極めて鋭くなるのに対し、枠状導体 32の幅を図 12A

、 B、 Cに示すように不均等とすることにより共振が鈍くなるためである。

[0149] 図 13は、直線偏波アンテナ 20のうち、枠状導体 32の構成が最も単純な図 12Cに示す前記枠状導体 32の形状が三角形の場合の効果を説明する図である。 [0150] この場合の具体例として、図 12C中の hiを約 0. 26mm. h2を約 1. 26mmに選んでいる。

[0151] 図 13中、破線で示す特性は、リム幅 L = 1. Ommの方形の均等幅である図 2に示

R

すような枠状導体 32の場合のアンテナ利得の周波数特性である。

[0152] また、実線で示す特性は、上述したように、 hl = 0. 26mm, h2 = l. 26mmの三角形の不均等幅である図 12Cに示すような枠状導体 32の場合のアンテナ利得の周波数特性である。

[0153] 図 13から明らかなように、 26GHzにおける利得から lOdBi低下したところでの周波数幅は、破線で示す方形の枠状導体 32の場合には、約 260MHzであるのに対し、実線で示す三角形の枠状導体 32の場合には、 500MHz以上に及んでいる。

[0154] すなわち、 RR電波発射禁止帯の幅は 400MHzであるから、破線で示す方形の枠状導体 32の場合にはノッチの帯域幅が RR電波発射禁止帯の幅 400MHzをカバーするのに不十分であるのに対し、実線で示す三角形の枠状導体 32の場合にはノッチの帯域幅が RR電波発射禁止帯の幅 400MHzを十分にカバーしていることが分かる。

[0155] (第 4実施形態）

図 14は、本発明による直線偏波アンテナの第 4の実施形態が適用される要部の構成を説明するために示す正面図である。

[0156] すなわち、第 4の実施形態が適用される直線偏波アンテナは、図 12Cに示したように、前記枠状導体 32の形状を三角形にしたアンテナ素子を用いてアレーアンテナを構成した場合である。

[0157] 図 14に示すアレーアンテナの構成は、図 9と同じ 2 X 4素子アレーである。

[0158] 図 15は、図 14に示すアレーアンテナのアンテナ利得の周波数特性を示している。

[0159] この例では、 25〜29GHzにわたつて禾 IJ得力 5dBiに保たれており、且つ 23. 6〜

24. 0GHzに、ピークレベル力も約 lOdBi以上低下した鋭いノッチが生じていると共に、このノッチも必要な帯域幅が得られて、ることが分かる。

[0160] すなわち、本発明による直線偏波アンテナは、共振器、枠状導体あるいはボウタイ型のアンテナ素子のいずれかの構造パラメータを適切に選択することにより、ノッチが生じる周波数やその帯域幅が前記した RR電波発射禁止帯を覆うようにすることができる。

[0161] このように、本発明による直線偏波アンテナでは、共振器またはアンテナ素子の!/ヽずれか一方、あるいは両方の構造パラメータを適切に選択することにより、ノッチが生じる周波数を前記した RR電波発射禁止帯に容易に一致させることができる。

[0162] そして、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記アンテナ素子 23、 23' 力一対の入力端子 25a、 25bを有するダイポール型のアンテナ素子 23、 23' で形成され、一端側が、前記ダイポール型のアンテナ素子 2 3、 23' の前記一対の入力端子 25a、 25bの一方に接続され、他端側が、前記誘電体基板 21、 21' 及び前記地板導体 22、 22' を貫通して設けられる給電ピン 25をさらに具備し、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' の前記一対の入力端子 25 a、 25bの他方が、前記誘電体基板 21、 21' を貫通して前記地板導体 22、 22' を短絡することを特徴として!/ヽる。

[0163] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記枠状導体 32、 32' 力前記アンテナ素子 23、 23' を挟んで対向する少なくとも一対の不均等幅部分、例えば、一対の三角形状部分を有していることを特徴としている。

[0164] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記誘電体基板 21、 21' に形成される前記アンテナ素子 23、 23' と該アンテナ素子 23、 23' の前記一対の入力端子 25a、 25bの一方に一端側が接続される前記給電ピン 25とがそれぞれ複数組設けられ、前記キヤビティを構成する複数の金属ポスト 30及び前記枠状導体 32、 32' が前記複数組の各アンテナ素子 23、 23' を囲むように格子状に形成され、前記地板導体 22、 22' 側に設けられ、前記複数組の各ァンテナ素子 23、 23' に前記複数組の給電ピン 25を介して励振信号を分配供給するための給電部 40をさらに具備することを特徴としている。

[0165] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記給電部 40が、前記地板導体 22、 22' を挟んで前記誘電体基板 21、 21' の反対側に設けられた給電用誘電体基板 41と、前記給電用誘電体基板 41の表面に形成されたマイクロストリップ型の給電ライン 42とにより構成されていることを特徴としている。

[0166] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' 力それぞれ、所定の底辺幅 Wと所定

B

の高さ L Z2を有して三角形状に形成され、互いに頂部が対向して配置されたボウ

B

タイアンテナを構成することを特徴として、る。

[0167] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' 力それぞれ、所定の突出幅 Wで所定

B

の高さ L

B Z2を有して変形菱形形状に形成され、互いに一方の頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴として！、る。

[0168] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記キヤビティ及び枠状導体とで共振器を構成し、前記共振器と前記アンテナ素子 23、 23' との構造パラメータを調整して、前記共振器の共振周波数を所望の値に設定すること〖こより、当該直線偏波アンテナの利得が所定範囲で低下する周波数特性となるようにしたことを特徴として、る。

[0169] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記構造パラメータは、前記キヤビティの内寸 Lw、前記枠状導体のリム幅 L、前記

R

アンテナ素子 23、 23' の全長 L、前記アンテナ素子の横幅 Wの少なくとも一つを

B B

含むことを特徴としている。

[0170] (第 5の実施形態）

図 16は、本発明による第 5の実施形態が適用されるレーダ装置の構成を説明するために示すブロック図である。

[0171] すなわち、図 16は、上記した各実施形態による直線偏波アンテナ 20、 20' を送信アンテナ 51及び受信アンテナ 52として使用した UWBのレーダ装置 50の構成を示している。

[0172] この図 16に示すレーダ装置 50は車載用のレーダ装置であり、制御部 53によるタイミング制御を受ける送信部 54が、キャリア周波数 26GHzのパルス波を所定周期で生成して送信アンテナ 51から探査対象の空間 1へ放射する。 [0173] 空間 1の物体 laで反射して戻ってきたパルス波は、受信アンテナ 52で受信され、その受信信号が受信部 55に入力される。

[0174] この受信部 55は、制御部 53によるタイミング制御を受けて受信信号の検波処理を行う。

[0175] この検波処理で得られた信号は、解析処理部 56に出力され、探査対象の空間 1〖こ対する解析処理がなされ、必要であれはその解析結果が制御部 53に通知される。

[0176] このような構成のレーダ装置 50の送信アンテナ 51と受信アンテナ 52として、前記した直線偏波アンテナ 20、 20' を用いることができる。

[0177] しかるに、車載用とする場合、送信アンテナ 51と受信アンテナ 52を一体的に形成することが望ましい。

[0178] 図 17は、上記の点を考慮した直線偏波アンテナ 60であり、構造的には前記した図 15の直線偏波アンテナ 2( と同構成の第 1及び第 2の直線偏波アンテナ 20' による送信アンテナ 51と受信アンテナ 52とを、横長の共通の誘電体基板 21グの左右に設けたものである。

[0179] すなわち、図 17は、本発明による第 5の実施形態が適用されるレーダ装置に用いられる直線偏波アンテナ 60の構成を説明するために示す正面図である。

[0180] この直線偏波アンテナ 60に設けられている送信アンテナ 51及び受信アンテナ 52 は、前述したように、複数の金属ポスト 30によるキヤビティ構造と枠状導体 32' で各アンテナ素子 23を囲っており、表面波の影響がないため、広帯域で、かつ RR電波発射禁止帯への放射を抑圧する利得特性を有してヽる。

[0181] し力も、図 17に示す送信アンテナ 51及び受信アンテナ 52の給電部（図示せず）は、それぞれ、前記した図 15に示したアレー構造としているので、前述したような良好な直線偏波特性となり、送信アンテナ 51から探査空間へ放射された直線偏波の、物体 laによる反射波を受信アンテナ 52によって高感度に受信することができる。

[0182] なお、レーダ装置 50の送信アンテナ 51及び受信アンテナ 52として、前記直線偏波アンテナ 20、 20〃と同等のものを採用してもよい。

[0183] すなわち、本発明によるレーダ装置は、基本的には、レーダパルスを送信アンテナ 51を介して空間 1へ放射する送信部 54と、前記空間 1から戻ってくる前記レーダパルスの反射波を受信アンテナ 52を介して受信する受信部 55と、前記受信部 55からの受信出力に基づ、て前記空間 1に存在する物体 laを探査する解析処理部 56と、解析処理部 56からの出力に基づいて前記送信部 54及び受信部 55の少なくとも一方を制御する制御部 53とを具備し、前記送信アンテナ 51及び受信アンテナ 52が第 1及び第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' で構成され、前記第 1及び第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 1S それぞれ、誘電体基板 21、 21' 、 21" と、前記誘電体基板 21、 21' 、 21"の一面側に重合される地板導体 22、 22' と、前記誘電体基板 21、 21' 、 21〃の反対面に形成された直線偏波型のアンテナ素子 2 3、 23' と、それぞれの一端側が前記地板導体 22、 22' に接続され、前記誘電体基板 21、 2 、 21"をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板 21、 21/ 、 21グの反対面まで延びて、前記アンテナ素子 23、 23' を囲むように所定間隔で設けられることにより、キヤビティを構成する複数の金属ボスト 30と、前記誘電体基板 21、 21/ 、 21"の反対面側に、前記複数の金属ポスト 30 の各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子 23、 23' 方向に所定距離延びて設けられる枠状導体 32、 32' とを具備し、前記複数の金属ポスト 30が、それぞれの一端側が前記地板導体 22、 22' に接続され、前記誘電体基板 2 1"をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板 21 "の反対面まで延びて、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' とを分離して囲むように所定間隔で設けられることにより、それぞれ、分離したキヤビティを構成し、前記枠状導体 32、 32' として、それぞれ、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' とを分離して囲むように所定間隔で設けられる前記複数の金属ポスト 30の各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子 2 3、 23' 方向に所定距離延びて前記誘電体基板 21"の反対面側に第 1の枠状導体 32及び第 2の枠状導体 3^ とが設けられて、ることを特徴として、る。

また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記アンテナ素子 23、 23' 力一対の入力端子 25a、 25bを有するダイポール型のアンテナ素子 23、 23' で形成され、一端側が、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' の前記一対の入力端子 25a、 25bの一方に接続され、他端側が、前記誘電体基板 2 1〃及び前記地板導体 22、 22' を貫通して設けられる給電ピン 25をさらに具備し、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' の前記一対の入力端子 25a、 25bの他方が、前記誘電体基板 21"を貫通して前記地板導体 22、 22' を短絡することを特徴としている。

[0185] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記枠状導体 32、 32' 力前記アンテナ素子 23、 23' を挟んで対向する少なくとも一対の不均等幅部分、例えば、一対の三角形状部分を有していることを特徴としている。

[0186] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記誘電体基板 21" に形成される前記アンテナ素子 23、 23' と該アンテナ素子 23、 23 ' の前記一対の入力端子 25a、 25bの一方に接続される前記給電ピン 25とがそれぞれ複数組設けられ、前記キヤビティを構成する複数の金属ポスト 30及び前記枠状導体 32、 32' が前記複数組の各アンテナ素子 23、 23' を囲むように格子状に形成され、前記地板導体 22、 22' 側に設けられ、前記複数組の各アンテナ素子 23、 2 3' に前記複数組の給電ピン 25を介して励振信号を分配供給するための給電部 40 をさらに具備することを特徴として、る。

[0187] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記給電部 40は、前記地板導体 22、 22¹ を挟んで前記誘電体基板 21" の反対側に設けられた給電用誘電体基板 41と、前記給電用誘電体基板 41の表面に形成されたマイクロストリップ型の給電ライン 42とにより構成されて、ることを特徴として！/、る。

[0188] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' は、それぞれ、所定の底辺幅 Wと所定の高さ L

B B

Z2を有して三角形状に形成され、互いに頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴として、る。

[0189] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記ダイポール型のアンテナ素子 23、 23' は、それぞれ、所定の突出幅 Wで所定の高さ L

B B

Z2を有して変形菱形形状に形成され、互いに一方の頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴として、る。

[0190] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記キヤビティ及び枠状導体 32、 32' とで共振器を構成し、前記共振器と前記アンテナ素子 23、 23' との構造パラメータを調整して、前記共振器の共振周波数を所望の値に設定すること〖こより、当該直線偏波アンテナの利得が所定範囲で低下する周波数特性となるようにしたことを特徴として、る。

[0191] また、本発明によるレーダ装置は、上記の基本構成にカ卩えて、好ましくは、前記構造パラメータは、前記キヤビティの内寸 Lw、前記枠状導体 32、 32' のリム幅 L、前

R

記アンテナ素子 23、 23 の全長 L、前記アンテナ素子の 23、 23 横幅 Wの少な

B B

くとも一つを含むことを特徴として、る。

[0192] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記直線偏波アンテナの基本構成にカロえて、好ましくは、前記アンテナ素子として、第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 2 3' と、第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23' 、 23とが前記誘電体基板 21" に形成され、前記複数の金属ポスト 30が、それぞれの一端側が前記地板導体 22に接続され、前記誘電体基板 21"をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板 21"の反対面まで延びて、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' とを分離して囲むように所定間隔で設けられることにより、それぞれ、分離したキヤビティを構成し、前記枠状導体 32、 32' として、それぞれ、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられる前記複数の金属ポスト 30の各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 方向に所定距離延びて前記誘電体基板 21〃の反対面側に第 1の枠状導体 32及び第 2の枠状導体 32' とが設けられることを特徴として!/、る。

[0193] また、本発明による直線偏波アンテナは、上記の基本構成に加えて、好ましくは、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' 及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子 23、 23' の一方がレーダ装置 50の送信アンテナ 51として適用され、他方が前記レーダ装置 50の受信アンテナ 52として適用されることを特徴としている。産業上の利用可能性

なお、上記第 5の実施形態は、本発明による直線偏波アンテナを UWBのレーダ装置に用いた例である力本発明による直線偏波アンテナは、 UWBのレーダ装置だけでなぐ UWB以外の周波数帯で、各種の通信システムにも適用することが可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 誘電体基板と、

前記誘電体基板の一面側に重合される地板導体と、

前記誘電体基板の反対面に形成された直線偏波型のアンテナ素子と、それぞれの一端側が前記地板導体に接続され、前記誘電体基板をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板の反対面まで延びて、前記アンテナ素子を囲むように所定間隔で設けられることにより、キヤビティを構成する複数の金属ポストと、

前記誘電体基板の反対面側に、前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子方向に所定距離延びて設けられる枠状導体とを具備する直線偏波アンテナ。

[2] 前記アンテナ素子が、一対の入力端子を有するダイポール型のアンテナ素子で形成され、

一端側が、前記ダイポール型のアンテナ素子の前記一対の入力端子の一方に接続され、他端側が、前記誘電体基板及び前記地板導体を貫通して設けられる給電ピンをさらに具備し、

前記ダイポール型のアンテナ素子の前記一対の入力端子の他方力前記誘電体基板を貫通して前記地板導体を短絡することを特徴とする請求項 1に記載の直線偏波アンテナ。

[3] 前記枠状導体が、前記アンテナ素子を挟んで対向する少なくとも一対の不均等幅部分を有して、ることを特徴とする請求項 1に記載の直線偏波アンテナ。

[4] 前記一対の不均等幅部分が、一対の三角形状部分であることを特徴とする請求項

3に記載の直線偏波アンテナ。

[5] 前記誘電体基板に形成される前記アンテナ素子と該アンテナ素子の前記一対の入力端子の一方に一端側が接続される前記給電ピンとがそれぞれ複数組設けられ、前記キヤビティを構成する複数の金属ポスト及び前記枠状導体が前記複数組の各アンテナ素子を囲むように格子状に形成され、

前記地板導体側に設けられ、前記複数組の各アンテナ素子に前記複数組の給電ピンを介して励振信号を分配供給するための給電部をさらに具備することを特徴とする請求項 3に記載の直線偏波アンテナ。

[6] 前記給電部は、前記地板導体を挟んで前記誘電体基板の反対側に設けられた給電用誘電体基板と、前記給電用誘電体基板の表面に形成されたマイクロストリップ型の給電ラインとにより構成されていることを特徴とする請求項 5に記載の直線偏波アンテナ。

[7] 前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の底辺幅 Wと所定の高さ L

B B

Z2を有して三角形状に形成され、互いに頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴とする請求項 2に記載の直線偏波アンテナ。

[8] 前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の突出幅 Wで所定の高さ L

B

B Z2を有して変形菱形形状に形成され、互いに一方の頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴とする請求項 2に記載の直線偏波アンテナ。

[9] 前記アンテナ素子として、第 1の直線偏波型のアンテナ素子と、第 2の直線偏波型のアンテナ素子とが前記誘電体基板に形成され、

前記複数の金属ポストが、それぞれの一端側が前記地板導体に接続され、前記誘電体基板をその厚さ方向に沿って貫通し、且つそれぞれの他端側が前記誘電体基板の反対面まで延びて、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられることにより、それぞれ、分離したキヤビティを構成し、

前記枠状導体として、それぞれ、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられる前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子方向に所定距離延びて前記誘電体基板の反対面側に第 1の枠状導体及び第 2の枠状導体とが設けられて、ることを特徴とする請求項 1に記載の直線偏波アンテナ。

[10] 前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子の一方がレーダ装置の送信アンテナとして適用され、他方が前記レーダ装置の受信アンテナとして適用されことを特徴とする請求項 9に記載の直線偏波アンテナ。

[11] 前記キヤビティ及び枠状導体とで共振器を構成し、前記共振器と前記アンテナ素子との構造パラメータを調整して、前記共振器の共振周波数を所望の値に設定すること〖こより、当該直線偏波アンテナの利得が所定範囲で低下する周波数特性となるようにしたことを特徴とする請求項 1乃至 10のいずれか一に記載の直線偏波アンテナ。

[12] 前記構造パラメータは、前記キヤビティの内寸 Lw、前記枠状導体のリム幅 L、前記

R

B B

特徴とする請求項 11に記載の直線偏波アンテナ。

[13] レーダパルスを送信アンテナを介して空間へ放射する送信部と、

前記空間から戻ってくる前記レーダパルスの反射波を受信アンテナを介して受信する受信部と、

前記受信部からの受信出力に基づ、て前記空間に存在する物体を探査する解析処理部と、

解析処理部からの出力に基づ!/、て前記送信部及び受信部の少なくとも一方を制御する制御部とを具備し、

前記受信アンテナ及び送信アンテナが、第 1及び第 2の直線偏波型のアンテナ素子で構成され、前記第 1及び第 2の直線偏波型のアンテナ素子が、それぞれ、誘電体基板と、

前記誘電体基板の一面側に重合される地板導体と、

前記誘電体基板の反対面側に、前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記アンテナ素子方向に所定距離延びて設けられる枠状導体とを具備し、

前記枠状導体として、それぞれ、前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子とを分離して囲むように所定間隔で設けられる前記複数の金属ポストの各他端側をその並び方向に沿って短絡し、且つ前記第 1の直線偏波型のアンテナ素子及び前記第 2の直線偏波型のアンテナ素子方向に所定距離延びて前記誘電体基板の反対面側に第 1の枠状導体及び第 2の枠状導体とが設けられて、ることを特徴とするレーダ装置。

[14] 前記アンテナ素子が、一対の入力端子を有するダイポール型のアンテナ素子で形成され、

前記ダイポール型のアンテナ素子の前記一対の入力端子の他方力前記誘電体基板を貫通して前記地板導体を短絡することを特徴とする請求項 13に記載のレーダ装置。

[15] 前記枠状導体が、前記アンテナ素子を挟んで対向する少なくとも一対の不均等幅部分を有して、ることを特徴とする請求項 13に記載のレーダ装置。

[16] 前記一対の不均等幅部分が、一対の三角形状部分であることを特徴とする請求項

15に記載のレーダ装置。

[17] 前記誘電体基板に形成される前記アンテナ素子と該アンテナ素子の前記一対の入力端子の一方に一端側が接続される前記給電ピンとがそれぞれ複数組設けられ、前記キヤビティを構成する複数の金属ポスト及び前記枠状導体が前記複数組の各アンテナ素子を囲むように格子状に形成され、

前記地板導体側に設けられ、前記複数組の各アンテナ素子に前記複数組の給電ピンを介して励振信号を分配供給するための給電部をさらに具備することを特徴とする請求項 14に記載のレーダ装置。

[18] 前記給電部は、前記地板導体を挟んで前記誘電体基板の反対側に設けられた給電用誘電体基板と、前記給電用誘電体基板の表面に形成されたマイクロストリップ型の給電ラインとにより構成されていることを特徴とする請求項 17に記載のレーダ装置

[19] 前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の底辺幅 Wと所定の高さ L

B B

Z2を有して三角形状に形成され、互いに頂部が対向して配置されたボウタイアンテナを構成することを特徴とする請求項 14に記載のレーダ装置。

[20] 前記ダイポール型のアンテナ素子は、それぞれ、所定の突出幅 Wで所定の高さ L

B

ボウタイアンテナを構成することを特徴とする請求項 14に記載のレーダ装置。

[21] 前記キヤビティ及び枠状導体とで共振器を構成し、前記共振器と前記アンテナ素子との構造パラメータを調整して、前記共振器の共振周波数を所望の値に設定すること〖こより、当該直線偏波アンテナの利得が所定範囲で低下する周波数特性となるようにしたことを特徴とする請求項 13乃至 20の、ずれか一に記載のレーダ装置。

[22] 前記構造パラメータは、前記キヤビティの内寸 Lw、前記枠状導体のリム幅 L、前記

R

B B

特徴とする請求項 21に記載のレーダ装置。