WO2007097282A1

WO2007097282A1 - アンテナ装置、アレイアンテナ、マルチセクタアンテナ、および高周波送受波装置

Info

Publication number: WO2007097282A1
Application number: PCT/JP2007/052958
Authority: WO
Inventors: Nobumasa Kitamori; Tomohiro Nagai
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2007-08-30
Also published as: JPWO2007097282A1; DE112007000224T5; US20080272976A1; US7724200B2; JP4379541B2

Abstract

誘電体基板（１０）の表面（１１）には直線状に延びる給電電極（２）が形成される。平衡電極（３）は、給電電極（２）の延びる方向に直交し、且つ平行に延びる平衡伝送電極（３Ａ），（３Ｂ）からなる。平衡伝送電極（３Ａ），（３Ｂ）は、給電電極（２）に対して送受信信号の波長の１／２倍の間隔で接続する。放射電極（４）は、平衡伝送電極（３Ａ）に接続する第１電極（４Ａ）と平衡伝送電極（３Ｂ）に接続する第２電極（４Ｂ）とからなり、給電電極（２）に平行に形成される。導波電極（５）は放射電極（４）から所定間隔の位置で放射電極（４）に平行に形成される。誘電体基板（１０）の裏面（１２）には、給電電極（２）の形成部を含む領域に対応してグランド電極（６）が形成される。このように平衡電極（３）の二つの電極を給電電極（２）に波長の１／２の間隔で接続することで、この分岐部が信号分岐とバランとの機能を同時に備える。

Description

明細書

アンテナ装置、アレイアンテナ、マルチセクタアンテナ、および高周波送受波装置

技術分野

[0001] この発明は、ダイポールアンテナに基づくアンテナ装置、特に誘電体基板にダイポール電極を形成してなる平板状アンテナ装置に関するものであり、さらには、このァンテナ装置が複数配列されたアレイアンテナ、該アレイアンテナを複数備えるマルチセクタアンテナ、および高周波送受波装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、一般によく知られているアンテナ装置の一つとして、八木一宇田アンテナがある。このような八木—宇田アンテナには、車載レーダ装置等に搭載し、省スペース化に対応するために、誘電体基板を用いた平板状のものがあり、非特許文献 1には、このような平板状の八木宇田アンテナをアレイ化したアンテナ装置が開示されて!ヽる。

[0003] 図 12 (A)、（B)は非特許文献 1に記載のアンテナの構成図であり、（C)は (A)、（B )のアンテナ装置を複数配列してなるアレイアンテナの構成図である。なお、（C)においては、裏面のグランド電極は図示を省略している。

[0004] 図 12に示すように、非特許文献 1のアンテナ装置 100は、誘電体基板 101の表面 111に給電部電極 20、不平衡ー平衡変換器電極 (以下、バラン電極と称す） 30、放射部電極 40、導波部電極 50が形成され、裏面 112にグランド電極 60が形成されている。

[0005] 給電部電極 20は所定方向に延びる直線状に形成され、片端にバラン電極 30が接続されている。バラン電極 30は、互いの開口部が対向するように配置された二本の U字形状電極からなり、給電部電極 20の延びる方向に垂直な方向に広がる形状で形成されている。二本の U字形状電極の一方（図 12を正面視した右側の U字形状電極)は、他方よりも、電気長にして送受信信号の半波長（λ Ζ2)分長い形状で形成されて、る。この形状により不平衡線路である給電部電極 20から平衡線路である放射部電極 40への電流経路を確保して、送受信信号を伝送させる。放射部電極 40は、バラン電極 30の二本の電極にそれぞれ接続し、給電部電極 20の延びる方向に対して垂直な方向に延びる所定長さの直線状電極を二本有する。この構造により、放射部電極 40はダイポールアンテナの放射部として機能する。導波部電極 50は、放射部電極 40から所定間隔離間し、且つ放射部電極 40に平行に形成されている。ダランド電極 60は、給電部電極 20、バラン電極 30を含む領域に対応して裏面 112に形成されている。

[0006] また、非特許文献 1のアレイアンテナは、このような給電部電極 20、バラン電極 30、放射部電極 40、導波部電極 50、グランド電極 60をそれぞれに備えたアンテナ装置 100A〜100Dを、誘電体基板 101に所定間隔で配列してなる。アンテナ装置 100A 、 100Bの給電部電極は分岐回路 71に接続され、アンテナ装置 100C、 100Dの給電部電極は分岐回路 72に接続されている。分岐回路 71, 72は分岐回路 73に接続されている。この構造により、分岐回路 73に供給された送信波信号は、分岐回路 73 で分岐回路 71、 72に分岐され、分岐回路 71でアンテナ装置 100A, 100Bに分岐され、分岐回路 72でアンテナ装置 100C, 100Dに分岐される。一方、アンテナ装置 1 00A, Bで受信した反射波信号は分岐回路 71, 73を介して後段の処理部に伝送され、アンテナ装置 100C, Dで受信した反射波信号は分岐回路 72, 73を介して後段の処理部に伝送される。

非特干文献 1： William R. Deal, NoritakeKaneda, James Sor, Yongxi Qian, ana fatsu o Itoh, "A New Quasi-Yagi Antennafor Planar Active Antenna Arrays , JUNE 2000, IEEE TRASACTIONS ONMICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.48, N0.6

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところが、図 12 (A) , (B)に示すようなアンテナ装置では、既に小型化されているものの、給電部とバラン部とが別に形成されており、且つバラン部が給電部の延びる方向に対して垂直な方向に広がる二つの U字形状電極力なることから、或る程度の大きさのスペースを必要とする。そして、図 12 (C)に示すようにこれらのアンテナ装置を用いてアレイアンテナを形成する場合に、アンテナ装置毎にこのスペースが必要となる。このため、検知精度の向上のために受信ビームの指向性を鋭くする等、配列するアンテナ数を増加させる場合に、この給電部とバラン部とによるスペースがアレイァンテナ全体のスペースに占める割合が大きくなる。このため、このアンテナ装置を複数用いるアレイアンテナ、このアレイアンテナを有するマルチセクタアンテナ、および高周波送受波装置を小型化する際に問題となる。また、各部を接続する伝送線路の引き回しが長くなるため、伝送損失が大きくなり、アンテナ利得力、さくなつてしまう。

[0008] したがって、本発明の目的は、所望のアンテナ利得を備えながら従来よりも小型の形状力もなる平板状アンテナ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] この発明のアンテナ装置は、誘電体基板の一方面に直線状に延びる形状で形成された給電用電極と、該給電用電極に対して送受信信号波長の 1Z2の奇数倍の長さで離間して接続し、給電用電極の延びる方向に対して所定角で交わる方向へ延びる形状で形成された二本一組からなる平衡電極と、該平衡電極の二本の電極にそれぞれ接続し、給電用電極の延びる方向に沿って、それぞれ反対方向に延びる形状で形成された所定長さの放射用電極と、放射用電極の平衡電極と対向する側で放射用電極から所定長さ離間した位置に放射用電極に対して平行に延びる形状で形成された所定長さの導波用電極と、少なくとも給電用電極の形成部を含み放射用電極および導波用電極の形成部を含まない一方面に対向する他方面の領域に形成された接地電極と、を備えたことを特徴としている。

[0010] この構成では、給電用電極を介して送信信号が供給されると、送信信号が平衡電極を構成する二本の伝送路電極に分岐される。ここで、給電用電極と平衡電極との二つの接続点 (分岐部)の間隔が送受信信号波長の 1Z2の奇数倍の長さで設定されている。すなわち、「え」を送受信信号の波長とし、 Nを「0」を含む自然数とした場合に、前記間隔は（（2N+ 1) λ Ζ2)となる。これにより、平衡電極の二本の伝送路に伝送される送信信号は、互いに位相が λ Ζ2ずれたものとなり、不平衡ー平衡変換が実行される。放射用電極にこの平衡送信信号が供給されると、放射用電極はダイポールアンテナとして機能し、電波を放射する。ここで、導波用電極が形成されていることで、この導波用電極の設置位置、形状に応じて、放射用電極から導波用電極側を指向性の中心として電波が放射される。一方、反射波の受信の場合には、放射用電極が受信した反射波 (受信信号)が平衡電極の二本の伝送路に伝送される。そして、平衡電極と給電用電極との接続点の間隔が送受信信号波長の 1Z2の奇数倍の長さで設定されていることで、受信信号は平衡ー不平衡変換されて給電用電極に伝送される。

[0011] また、この発明のアンテナ装置は、平衡電極の二本の電極が給電用電極に接続する間隔を送受信信号波長の 1Z2倍の長さとすることを特徴としている。

[0012] この構成では、平衡電極の二本の電極 (伝送路電極）と給電用電極との接続部（分岐部)の間隔を送受信信号波長の 1Z2倍の長さ（ λ /2)とすることで、最も短い間隔で不平衡平衡変換が行われる。これにより、最も短い間隔で不平衡ー平衡変換が行われるので、伝送損失が最小限に抑圧されるとともに、小型化される。

[0013] また、この発明のアンテナ装置は、放射用電極の形成位置に対応する他方面の領域で当該他方面から離間し、さらに当該他方面に対して所定角を成す反射面を有する反射用部材を備えたことを特徴として、る。

[0014] この構成では、放射部電極カゝら放射された送信波の一部が、誘電体基板に対して所定角を成して離間された反射面で反射されるので、反射面の形状に応じた指向性が与えられる。このため、反射面を適宜設定することで、それぞれに指向性の中心方向が異なるアンテナ装置を実現することができる。例えば、傾斜角を変更すれば、指向性の中心方向が誘電体基板の前記二面に垂直に交わる方向に沿って変更することがでさる。

[0015] また、この発明のアレイアンテナは、前述のいずれかのアンテナ装置を、給電用電極の延びる方向に所定の配置間隔で複数形成したことを特徴として！/、る。

[0016] この構成では、前述のアンテナ装置が一つの給電用電極に対して直列に接続し、前述のように各アンテナ装置において、分岐部が分岐回路と不平衡ー平衡変換部との機能を備えるので、各アンテナ装置の放射用電極への分岐回路と不平衡ー平衡変換回路との複合部が給電用電極に沿って配置されただけの構造でアレイアンテナが構成される。 [0017] また、この発明のマルチセクタアンテナは、前記アレイアンテナを、送受信方向が異なるように単一の誘電体基板を用いて複数形成してなることを特徴として、る。

[0018] この構成では、前述の構成から成り、送受信方向が異なる複数のアレイアンテナを備えることで、複数方向を検知できるマルチセクタアンテナが構成される。

[0019] また、この発明の高周波送受波装置は、前述のアンテナ装置、アレイアンテナ、およびマルチセクタアンテナの少なくとも一つを備えたことを特徴としている。

[0020] この構成では、前述のアンテナ装置、アレイアンテナ、およびマルチセクタアンテナを備えることで、所望の特性に応じた高周波送受波装置が構成される。

発明の効果

[0021] この発明によれば、給電用電極力もの分岐と不平衡-平衡変換とを、送受信信号の波長の 1Z2の奇数倍の間隔で設けた二つの電極分岐で実現することができるので、従来のアンテナ装置よりも小型のアンテナ装置を構成することができる。特に、電極分岐位置を波長の 1Z2倍とすることで、さらに小型のアンテナ装置を構成することができる。そして、このような形状であることから、伝送損失が低減されてアンテナ利得の優れるアンテナ装置を構成することができる。

[0022] また、この発明によれば、誘電体基板における放射用電極側とは異なる側に、誘電体基板に対して所定角度を成す反射面を備えることで、送受信指向性を適宜設定でき、所望の特性を有するアンテナ装置を小型に形成することができる。

[0023] また、この発明によれば、前記アンテナ装置を給電用電極に直列に接続することで、各アンテナ装置の放射用電極への分岐回路と不平衡ー平衡変換回路との複合部が給電用電極に沿って配置されただけの構造で、アレイアンテナを構成することができる。これにより、アレイアンテナを小型に形成することができる。

[0024] また、この発明によれば、前記アレイアンテナを複数用いることで、マルチセクタァンテナを小型に形成することができ、さらには、これらアンテナ装置、アレイアンテナ、マルチセクタアンテナを用いることで、高周波送受波装置を小型に形成することができる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]第 1の実施形態のアンテナ装置 1の構成を示す平面図および側面図である。圆 2]給電電極と平衡電極との接続点に整合回路を備えるアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[図 3]平衡電極 3の平衡伝送電極 3A, 3Bが平行でな、アンテナ装置の構成を示す平面図である。

圆 4]反射器電極 9を備えたアンテナ装置の構成を示す平面図である。

圆 5]導波電極を複数備えたアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[図 6]放射電極 4の第 1電極 4Aと第 2電極 4Bとの長さが異なるアンテナ装置の構成を示す平面図である。

圆 7]第 2の実施形態のアンテナ装置の外観斜視図、側面図、および異なる構成のァンテナ装置を示す側面図である。

[図 8]斜面部 63Aを備える導体板 61を用いたシミュレーション結果である。

圆 9]第 3の実施形態のアレイアンテナの構成を示す平面図である。

[図 10]第 4の実施形態のマルチセクタアンテナの構成を示す正面図である。

[図 11]第 5の実施形態のレーダ装置の主要部の構成を示すブロック図である。

圆 12]非特許文献 1に記載のアンテナの構成図およびこのアンテナ装置を複数配列してなるアレイアンテナの構成図である。

符号の説明

1, 1，， 1A〜： LH アンテナ装置、 2, 2A, 2B, 211, 212 給電電極、 3 平衡電極、 3A, 3B 平衡伝送電極、 23A, 23B—接続点、 4—放射電極、 4A—放射電極 4の第 1電極、 4B 放射電極 4の第 2電極、 5 導波電極、 6 グランド電極、 7, 7 A〜7H—整合回路、 8 コーナカット部、 9—反射器電極、 10—誘電体基板、 11 - 誘電体基板 10の表面、 12 誘電体基板 10の裏面、 61 導体板、 62 平面部、 6 3—曲面部、 63A 斜面部、 100、 100A〜100D アンテナ装置、 101 誘電体基板、 111 表面、 112 裏面、 20 給電電極、 30—バラン、 40—放射電極、 50 —導波電極、 60 グランド電極、 71〜73 分岐回路、 200, 201, 202, 203 ァレイアンテナ、 301 アンテナ部、 302—信号処理部、 303— VCO、 304—力プラ、 305 サーキユレータ、 306 ミキサ、 307— LNA、 308— A,D変^^

発明を実施するための最良の形態 [0027] 本発明の第 1の実施形態に係るアンテナ装置について図を参照して説明する。図 1 (A)は本実施形態のアンテナ装置 1の構成を示す平面図であり、 (B)はその側面図である。なお、図 1 (A)において、正面視して水平軸を X軸とし、右に向く方向を + x方向、左に向く方向を X方向とする。また、垂直軸を y軸とし、上に向く方向を + y方向、下に向く方向を y方向とする。図 1 (B)において、正面視して水平方向を z 軸とし、左に向く方向を + z方向、右に向く方向を z方向とする。また、垂直軸^ y軸とし、上に向く方向を +y方向、下に向く方向を一 y方向とする。そして、以下では、これら X軸、 y軸、 z軸を補助的に用いて構成の説明を行う。

本実施形態のアンテナ装置 1は 2軸 (X軸、 y軸)方向に所定の広がりを有し、これらに垂直な軸 (z軸)方向に所定厚みを有する誘電体基板 10を備える。誘電体基板 10 の + z方向の面である表面 11 (本発明の「一方面」に相当）には、給電電極 2、平衡電極 3、放射電極 4、および導波電極 5が形成され、 z方向の面である裏面 12 (本発明の「他方面」に相当）にはグランド電極 6が形成されている。

[0028] 給電電極 2は X軸方向に延びる直線状の電極であり、延びる方向に沿って、送受信信号の波長 λの 1Z2倍の長さの間隔で、平衡電極 3の平衡伝送電極 3Αおよび平衡伝送電極 3Βが接続している。以下の説明では、給電電極 2と平衡伝送電極 3Αとの接続点を接続点 23Αとし、給電電極 2と平衡伝送電極 3Βとの接続点を接続点 23 Βとする。

[0029] 平衡伝送電極 3Α、 3Βはそれぞれ接続点 23Α, 23Βで、給電電極 2の延びる方向

(X軸）に対して直交に接続して、この直交方向（+y方向）に沿って、互いに平行に延びる形状で形成されて、る。

[0030] 放射電極 4は、平衡伝送電極 3A, 3Bにおける接続点 23A, 23Bと対向する側の端部にそれぞれ接続する第 1電極 4Aと第 2電極 4Bとを備える。これら第 1電極 4A、第 2電極 4Bは、ともに給電電極 2の延びる方向（X軸）に平行に延びる形状、すなわち、平衡伝送電極 3A, 3Bの延びる方向（y軸）に直交して延びる形状で形成されている。この際、第 1電極 4Aは平衡伝送電極 3Aとの接続点から— X方向に延び、第 2 電極 4Bは平衡伝送電極 3Bとの接続点から + x方向に延びる形状で形成される。そして、第 1電極 4A、第 2電極 4B、および第 1電極 4Aと第 2電極 4Bとのギャップ部からなる放射電極 4の長さは、ダイポールアンテナとして所定の指向性が得られる長さに設定されている。

[0031] 導波電極 5は、放射電極 4の延びる方向（X軸）と平行に延びる形状で形成される。

導波電極 5は、放射電極 4に対して平衡電極 3と対向する側（+y方向）で、放射電極 4から所定距離離間された位置に、放射電極 4よりも短い長さで形成される。また、導波電極 5の延びる方向（X軸）の中心は、放射電極 4の延びる方向（X軸）の中心と、 X 軸方向位置が略一致するように配置されて！、る。

[0032] グランド電極 6は、表面 11における給電電極 2の形成部と、平衡電極 3の形成部の一部とを含み、放射電極 4の形成部、導波電極 5の形成部を含まない領域に対応する裏面 12の領域に形成されている。より、具体的には、給電電極 2の形成部と、平衡電極 3における、放射電極 4に達しない給電電極 2から所定距離の位置を境界として、給電電極 2側に対向する領域に、グランド電極 6が形成されている。

[0033] このような構成では、誘電体基板 10と給電電極 2とグランド電極 6とでマイクロストリップラインが形成される。また、誘電体基板 10と平衡電極 3の給電電極 2側とグランド電極 6とでマイクロストリップラインが形成され、誘電体基板 10と平衡電極 3の放射電極 4側とでコプレーナガイドが形成される。

[0034] これにより、給電電極 2を有するマイクロストリップラインを介して送信信号発生回路

(図示せず)から供給される送信信号は、 λ Ζ2で離間された各接続点 23A, 23Βで平衡電極 3の平衡伝送電極 3Α, 3Βに分岐される。ここで、接続点 23Α, 23Βの間隔、すなわち送信信号分岐点の間隔が λ Ζ2であることから、平衡伝送電極 3Αに分岐される送信信号と平衡伝送電極 3Βに分岐される送信信号とは逆相になる。そして、これら平衡伝送電極 3Α, 3Β (平衡電極 3)を有するマイクロストリップラインにより平衡型送信信号が伝送される。すなわち、不平衡ー平衡変換が行われる。

[0035] 平衡伝送電極 3Α, 3Β力なる伝送線路は、途中でマイクロストリップラインからコプレーナに変換され、平衡型送信信号が伝送される。このように平衡伝送電極 3Α, 3Β を有する伝送線路を介して伝送された平衡型送信信号は放射電極 4に供給され、ダイポールアンテナとして機能する放射電極 4カゝら空間へ放射される。この際、放射電極 4、導波電極 5に直交する方向（y軸）に沿って、放射電極 4を中央に導波電極 5とグランド電極 6とが対向して配置されており、このグランド電極 6が反射器として機能して、これら放射電極 4、導波電極 5、グランド電極 6による平面型八木一宇田アンテナが形成される。これにより、放射電極 4力ゝら導波電極 5に向く方向を指向性の中心として、送信信号が放射される。なお、空間を伝搬して受信された受信信号については、送信信号と逆の経路を迪り、平衡電極 3と給電電極 2との 2つの接続点で結合されて、給電電極 2を有するマイクロストリップラインに伝送され、このマイクロストリップラインから受信信号処理回路（図示せず）に出力される。

[0036] 以上のように、本実施形態の構成を用いることにより、分岐回路 (結合回路）と不平衡ー平衡変換回路とを、給電電極 2と、給電電極 2に λ Ζ2の間隔で接続する平衡電極 3とを有する伝送線路のみで構成することができる。これにより、不平衡線路である給電ラインから平衡型アンテナであるダイポールアンテナ（平面型八木一宇田アンテナ）に送信信号を供給し、ダイポールアンテナ（平面型八木一宇田アンテナ）での受信信号を給電ラインに伝送する構成を簡素化し、且つ小型化することができる。さらに、伝送線路が短くなることで、伝送損失が抑圧されてアンテナ利得が向上する。

[0037] なお、前述の説明では接続点間隔を λ Ζ2としたが、接続点間隔は、 Νを自然数（ 0を含む）として、（2N+ 1) λ Ζ2としても同様の作用'効果を得ることができる。

[0038] また、前述のアンテナ装置を構成する各電極の形状は一例であり、次に示すように、仕様に応じて適宜設定すればよい。

[0039] 図 2は給電電極と平衡電極との接続点に整合回路を備えるアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[0040] 図 2に示すアンテナ装置 1は、給電電極 2と平衡電極 3の平衡伝送電極 3Αとの接続点 23Αの位置に、所定長さに亘り給電電極 2の幅を広くした形状を備える。この際、給電電極 2は、平衡伝送電極 3Α側に対向する側（一 y方向）に幅が広がる形状で形成される。これにより、線路の特性インピーダンスが調整されて、給電電極 2側と平衡伝送電極 3A側との整合回路 7を形成することができる。

また、図 2に示すアンテナ装置 1は、給電電極 2と平衡電極 3の平衡伝送電極 3Bとの接続点 23Bの位置で、給電電極 2を延びる方向に対して所定角を成す形状でコーナカットを施したコーナカット部 8を有する。このようなコーナカット部 8を形成することで、給電電極 2側と平衡伝送電極 3Bとで線路の特性インピーダンスが調整される。なお、この他の構成については、図 1に示したアンテナ装置 1と同じであるので、説明は省略する。

[0041] このような構成として、整合回路 7、コーナカット部 8の形状を適宜設定することにより、給電電極 2と平衡電極 3との間の送受信信号の伝送損失を低減できる。また、これらの電極形状を適宜設定することで、平衡伝送電極 3A, 3Bへの信号分岐比を所定比に設定することができる。これにより、所望の指向性を備え、且つ低損失なアンテナ装置を構成することができる。

[0042] 次に、図 3は平衡電極 3の平衡伝送電極 3A, 3Bが平行でないアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[0043] 図 3に示すアンテナ装置 1は、平衡電極 3の二つの平衡伝送電極 3A, 3Bの間隔が、給電電極 2側カゝら放射電極 4側に向カゝうのに従って、徐々に狭くなるように、平衡伝送電極 3A, 3Bが形成されたものである。その他の構成は、図 2に示したアンテナ装置と同じである。

[0044] このような構成では、放射電極 4の第 1電極 4A、第 2電極 4Bの間隔が短くなるので、前述の平衡伝送電極 3A, 3Bが平行に延びる形状のアンテナ装置と異なる指向性を得ることができる。そして、この近接する割合および放射電極 4のギャップを適宜設定することにより、複数種類の指向性を得ることができる。

[0045] 次に、図 4は反射器電極 9を備えたアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[0046] 図 4に示すアンテナ装置 1は、平衡電極 3の形成領域に対向する裏面 12において、グランド電極 6から放射電極 4方向（+y方向）に所定距離離間した位置に、放射電極 4に平行して反射器電極 9を形成したものである。この反射器電極 9は、延びる方向（X軸）の中心が放射電極 4の延びる方向（X軸）の中心と略一致するように形成されている。また、反射器電極 9の延びる方向（X軸）に沿う長さは、放射電極 4の長さよりも所定量長く設定されている。なお、その他の構成については、図 1に示したアンテナ装置と同じである。

[0047] このような構成では、反射器電極 9およびグランド電極 6がともに八木一宇田アンテナの反射器として機能するので、放射電極 4から放射された送信信号における給電電極 2側に放射される成分が抑圧され、より導波電極 4方向に送信信号が放射される。これにより、所望の指向性を得られるとともに、反射損失を低減して実効アンテナ利得を向上することができる。

[0048] なお、図 4では反射器電極 9を一つ設置したが、反射器電極を平行に複数設置してもよい。

[0049] 次に、図 5は導波電極を複数備えたアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[0050] 図 5に示すアンテナ装置 1は、放射電極 4の給電電極 2と対向する側（+y方向）に、放射電極 4からの距離が異なる二つの導波電極 5A, 5Bを形成したものである。導波電極 5A, 5Bは、それぞれ放射電極 4と同じ方向（X軸方向）に延びる直線状力ゝらなり、放射電極 4、導波電極 5A, 5Bは平行に配置される。また、導波電極 5A, 5Bは同じ長さで形成され、図 1の導波電極 5と同様に、放射電極 4よりも所定量短い形状で形成されている。また、導波電極 5A, 5Bの延びる方向の中心は、放射電極 4の延びる方向の中心と一致するように配置されている。なお、その他の構成については、図 2に示したアンテナ装置と同じである。

[0051] このような構成では、放射された送信信号の指向性が二つの導波電極 5A, 5Bにより狭幅化されるので、より狭ビームの送信信号を放射することができ、さらにアンテナ利得を向上することができる。

[0052] なお、図 5では導波電極を二つ設置したが、三つ以上の複数個を設置してもよい。

[0053] 次に、図 6は放射電極 4の第 1電極 4Aと第 2電極 4Bとの長さが異なるアンテナ装置の構成を示す平面図である。

[0054] 図 6に示すアンテナ装置 1は、放射電極 4の第 1電極 4Aの長さが第 2電極 4Bの長さよりも長い。また、導波電極 5は、延びる方向の中心力放射電極 4の延びる方向の中心に一致するように設置されており、これら導波電極 5と放射電極 4との延びる方向の中心は、平衡電極 3の平衡伝送電極 3A, 3Bを線対称に見る軸位置からずれた位置に配置される。ここで、第 1電極 4Aと第 2電極 4Bとの長さが異なる設定はされている力放射電極 4としては前述のような長さに設定されている。その他の構成については、図 3に示したアンテナ装置と同じである。

[0055] このような構成では、放射電極 4の形状および導波電極 5の位置により指向性の中心方向を、例えば、 X軸に沿ってシフトさせることができるので、指向性を変更することができる。これにより、例えば、ビーム方向やビーム幅を変化させるなど、さらに多種の指向性を実現することができる。

[0056] なお、前述の図 2〜図 6の構成は、これらを単独で用いるのではなぐ複数の構成を組み合わせることもできる。例えば、整合回路およびコーナカット部を備え、グランド電極とは異なる反射器電極を備え、さらに導波電極を複数備える構造等を用いてもよい。このような組み合わせを用いることで、本実施形態のアンテナ装置は、簡素で小型の構成でありながら、多種多様な指向性を実現することができる。

[0057] 次に、第 2の実施形態に係るアンテナ装置について図を参照して説明する。

図 7 (A)は本実施形態のアンテナ装置 1 'の外観斜視図であり、 (B)はその側面図である。また、図 7 (C)は本実施形態のアンテナ装置の異なる構成を示す側面図である。

図 7に示すアンテナ装置 1 'は、図 1に示したアンテナ装置 1に対して、誘電体基板 10の裏面 12側にグランド電極 6の代わりに導体板 61を設置したものである。そして、誘電体基板 10の表面 11側の構成は同じであり、表面 11側については説明を省略する。

[0058] 導体板 61は、 x—y面を平面視して誘電体基板 10と略大きさの形状に形成されており、一側面（図 7の—y方向側面)から所定距離に至る表面が平面状 (平面部 62) で形成され、この平面部 62の終端部から他側面（図 7の +y方向側面）に至る表面が曲面状（曲面部 63)で形成されている。曲面部 63は、平面部 62との境界線から他側面に亘つて徐々に厚みが薄くなる形状で形成された面であり、薄くなる方向（y軸方向）に沿った断面形状が放物線状である。そして、曲面部 63は X軸方向から見て平面部 62との境界点で誘電体基板 10の裏面 12と成す角 Θで接触する。

[0059] 導体板 61の平面部 62は、誘電体基板 10の裏面 12に当接されており、この当接面積は、図 1に示すグランド電極 6と略同じである。これにより、導体板 61は、図 1に示すグランド電極 6と同様に y軸方向に対する反射器として機能する。また、曲面部 63 は、放射電極 4、導波電極 5の電極面に対して平行でなぐ各位置でそれぞれ異なる角度で送信信号を反射する。このため、曲面部 63と放射電極 4、導波電極 5との成す角に応じて送信信号の放射方向を、表面 11側で側面方向に対して所定角を成す方向（y— z平面の +y, +_Z方向）へ設定することができる。これにより、アンテナ装置 1 'の表面に対して所定角を成す方向への送受信を行うことができる。

[0060] このような構造のアンテナ装置 1 'として、図 7 (C)に示すように、曲面ではなぐ平面部 61に対して所定角 Θを成し、平面状である斜面部 63Aを用いた場合のシミュレ一シヨン結果を図 8に示す。

[0061] 図 8は斜面部 63Aを備える導体板 61を用いたシミュレーション結果であり、（A)はアンテナ指向性を示し、（B)は傾斜角 Θに対する送受信信号の中心方向角 φの変化を示した図である。この図では、送受信信号の中心方向角は、表面 11に対して送受信信号の指向性の中心方向が成す角 φを示し、表面 11から + _Z方向に進むほど Φは小さくなる（一値が増加する)。

[0062] 図 8 (A)、 (B)に示すように、傾斜角 Θが小さくなるほどに、送受信信号の指向性の中心方向と表面 11との成す角 φが大きくなる。これを利用し、傾斜角 Θを適宜設定することにより、送受信信号の中心方向を z軸に沿って可変に設定することができる。

[0063] そして、図 2〜図 6に示したアンテナ装置の構成と図 7に示したアンテナ装置の構成とを組み合わせることにより、図 7で例えれば、 2平面である X— y平面、 z— y平面にそれぞれ沿って指向性の中心方向を設定できる。すなわち、 3次元的に送受信信号の指向性の中心方向を設定するアンテナ装置を簡素な構造で小型に構成することができる。

[0064] 次に、第 3の実施形態に係るアレイアンテナについて図を参照して説明する。

図 9は本実施形態のアレイアンテナ 200の構成を示す平面図である。

図 9に示すように、アレイアンテナ 200は、誘電体基板 10の表面に直線状で X軸方向に延びる給電電極 2を備える。また、アレイアンテナ 200は、誘電体基板 10の表面にアンテナ装置 1A〜： LCにそれぞれ対応する平衡電極、放射電極、導波電極を備える。各アンテナ装置 1A〜1Cは、コーナカット部を除き、前述の図 3に示したアンテナ装置 1と同じ形状力もなる。また、このアレイアンテナ 200は、各アンテナ装置 1A〜 1Cの給電電極 2と平衡電極との接続位置力図 3に示した整合回路 7やコーナカット部 8と同様の構造からなり、それぞれ所定の整合条件で設定された整合回路 7A〜7 Cやコーナカット部 8が形成されてヽる。

[0065] 各アンテナ装置 1A〜1Cの間隔は、送受信信号の 1波長の長さに設定されている。

なお、アンテナ装置の間隔は、各アンテナ装置から発生するサイドローブ等を考慮すれば、波長をえとして、 0. 8え〜 0. 9 λ程度が望ましいが、特にこの範囲に限るものではなぐ ηを自然数として、略 (η+ ΐΖ2) λに設定すればよい。

また、各アンテナ装置 1A〜： LCでは、それぞれの平衡電極、放射電極、導波電極は、給電電極 2に対して同一方向（+y方向）に設置されている。このような構成とすることにより、 +y方向に送受信信号の中心方向が向く送受信ビームをアンテナ装置 1 A〜1Cで実現することができる。

[0066] 本実施形態の構成では、非特許文献 1に示すような従来例のように、各アンテナ装置に対するバランと、各アンテナ装置をツリー構造に接続する分岐回路とをそれぞれの伝送線路を仲介して形成しなくてもよい。したがって、簡素な構造で且つ小型に平面状アレイアンテナを形成することができる。さら〖こ、放射電極までの伝送距離が短くなるので、低損失な平面状アレイアンテナを形成することができる。

[0067] また、このような構成にて、各アンテナ装置の形状を図 2〜図 7に示す構造とし、ァンテナ装置間隔を適宜設定することで、所望の指向性を実現できるアレイアンテナを小型に形成することができる。

[0068] 次に、第 4の実施形態に係るマルチセクタアンテナについて図を参照して説明する図 10は、本実施形態のマルチセクタアンテナの構成を示す正面図である。

[0069] 図 10に示すように、誘電体基板 10の表面には、 4本の給電電極 2A, 2B, 211, 2 12が、 X軸方向に沿って延びる形状で形成されている。アレイアンテナ 201, 202は、図 9に示すアレイアンテナ 200と同様の構造力もなり、それぞれ 4つのアンテナ装置から形成されている。アレイアンテナ 201は、アンテナ装置 1A〜： LDを整合回路 7A 〜7Dにより整合しながら給電電極 2Aからなるマイクロストリップラインに接続する構造からなり、 +y方向を指向性の中心方向とする。アレイアンテナ 202は、アンテナ装置 1E〜1Hを整合回路 7E〜7Hにより整合しながら給電電極 2B力なるマイクロストリップラインに接続する構造力なり、—y方向を指向性の中心方向とする。 [0070] アレイアンテナ 203は、給電電極 211、 212に沿って所定間隔で形成された 8個のノツチ電極 222により構成される。この構造により、アレイアンテナ 203は、誘電体基板 10の表面に略直交する + z方向を指向性の中心方向とする。

[0071] ここで、アレイアンテナ 201, 202は、給電電極 2A, 2Bに平行で且つこれら給電電極 2A, 2Bの中間に位置する軸 (対称軸）に対して線対称の形状で形成されて！、る。また、アレイアンテナ 203は、前記対称軸に対して、給電電極 211に設置されたパッチ電極 222と給電電極 212に設置されたパッチ電極 222とが対称なる位置に配置されている。なお、このような対称性は絶対的なものではなぐ必要とするアンテナ特性に応じて適宜設定すればょヽ。

[0072] このような構成とすることで、アレイアンテナ 203で正面方向に指向性を有し、アレイアンテナ 201, 202で側面方向に指向性を有するマルチセクタアンテナを構成することができる。この際、本マルチセクタアンテナでは、前述のアンテナ装置およびアレイアンテナの構成を用いることで、簡素で且つ小型な構造を実現することができる。また、側面方向検知用のアレイアンテナでは各放射電極までの伝送距離が短くなるので、低損失なマルチセクタアンテナを形成することができる。さらに、図 2〜図 6、図 7 に示すようなアンテナ装置の構造を当該マルチセクタアンテナに採用することで、より多様なアンテナ指向性を小型に実現することができる。

[0073] 次に、第 5の実施形態に係るレーダ装置について図を参照して説明する。

図 11は本実施形態のレーダ装置の主要部の構成を示すブロック図である。

信号処理部 302は、 FMCW方式の検知処理に基づ、て送信ビームを形成するための制御電圧を生成して VCO303に与える。 VCO303は与えられた制御電圧にしたがって、周波数を時系列で連続的に三角形状に変化させた送信信号を発生する。力ブラ 304は、入力された送信信号をサーキユレータ 305に出力するとともに、その一部を局部信号としてミキサ 306に与える。サーキユレータ 305は、カプラ 304からの送信信号をアンテナ部 301に出力する。

[0074] アンテナ部 301は、図 9に示したアレイアンテナや、図 10に示したマルチセクタアンに示したアンテナで構成されて、る。 [0075] アンテナ部 301からの受信信号をミキサ 306に出力する。ミキサ 306は、力ブラ 304 力もの局部信号とサーキユレータ 305からの受信信号とをミキシングすることでビート信号を生成して LNA307に出力する。 LNA307はビート信号を増幅して AZD変換器 308に与える。 AZD変 308は増幅されたビート信号を AZD変換して信号処理部 302に与える。信号処理部 302はディジタル化されたビート信号に基づヽて既知の FMCW方式のデータ処理方法を用いて、ターゲットの相対速度、相対距離等を算出する。

[0076] このような構成では、アンテナ部 301が小型化されるので、レーダ装置も小型化することができる。また、アンテナ部 301の損失が低くなるので、アンテナ損失の低いレーダ装置を構成することができ、検知性能も向上することができる。

[0077] なお、本実施形態では、 FMCW方式のレーダ装置について説明する力他の方式のレーダ装置であっても平面状アンテナおよびこれを用いたアレイアンテナやマルチセクタアンテナを用いるものであればよ、。

Claims

請求の範囲

[1] 誘電体基板の一方面に直線状に延びる形状で形成された給電用電極と、

該給電用電極に対して送受信信号波長の 1Z2の奇数倍の長さで離間して接続し

、前記給電用電極の延びる方向に対して所定角で交わる方向へ延びる形状で形成された二本一組からなる平衡電極と、

該平衡電極の二本の電極にそれぞれ接続し、前記給電用電極の延びる方向に沿つて、それぞれ反対方向に延びる形状で形成された所定長さの放射用電極と、前記放射用電極の前記平衡電極と対向する側で前記放射用電極から所定長さ離間した位置に、前記放射用電極に対して平行に延びる形状で形成された所定長さの導波用電極と、

少なくとも前記給電用電極の形成部を含み、前記放射用電極および前記導波用電極の形成部を含まない前記一方面に対向する他方面の領域に形成された接地電極と、を備えたことを特徴とするアンテナ装置。

[2] 前記平衡電極の二本の電極が前記給電用電極に接続する間隔が、前記送受信信号波長の 1Z2倍の長さである請求項 1に記載のアンテナ装置。

[3] 前記放射用電極の形成位置に対応する前記他方面の領域で、該他方面から離間し、前記他方面に対して所定角を成す反射面を配する反射用部材を備えた請求項 1 または請求項 2に記載のアンテナ装置。

[4] 請求項 1〜3のいずれかのアンテナ装置を、前記給電用電極の延びる方向に所定の配置間隔で複数形成したことを特徴とするアレイアンテナ。

[5] 請求項 4に記載のアレイアンテナを、送受信方向が異なるように、単一の誘電体基板を用いて複数形成してなるマルチセクタアンテナ。

[6] 請求項 1〜3に記載のアンテナ装置、請求項 4に記載のアレイアンテナ、請求項 5 に記載のマルチセクタアンテナの少なくとも一つを備えた高周波送受波装置。