WO2020105404A1 - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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WO2020105404A1
WO2020105404A1 PCT/JP2019/043064 JP2019043064W WO2020105404A1 WO 2020105404 A1 WO2020105404 A1 WO 2020105404A1 JP 2019043064 W JP2019043064 W JP 2019043064W WO 2020105404 A1 WO2020105404 A1 WO 2020105404A1
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element antennas
interval
receiving antenna
antennas
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新司 山浦
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Denso Corp
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    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/206—Microstrip transmission line antennas

Definitions

  • the present disclosure relates to a radar device.
  • a radar device for a vehicle needs a detection function in a horizontal direction, that is, a horizontal direction in order to detect an object such as another vehicle in front of the vehicle, a large number of receiving antennas are arranged at equal intervals in the horizontal direction.
  • a radar device for a vehicle is also required to have a detection function in a vertical direction, that is, a vertical direction.
  • a detection range and detection resolution equivalent to those in the horizontal direction are required even in the vertical direction.
  • Some conventional radar devices for vehicles have a configuration in which two or three sets of receiving antennas are arranged in the vertical direction (see, for example, Patent Document 1). With this configuration, the angle of one object can be detected also in the vertical direction, but when there are two or more objects, there is a problem that the angle cannot be detected sufficiently. Further, in Patent Document 2, by disposing a plurality of transmitting / receiving antennas at various horizontal / vertical positions, it is possible to obtain vertical separability. In this configuration, it is required that any of the antennas be arranged in the vertical direction at intervals of about 1/2 of the wavelength ⁇ of the radio wave. Therefore, it is not possible to use such a method as shown in FIG. 3 in which a large number of patch antennas are connected to increase the antenna gain.
  • An object of the present disclosure is to obtain a detection range and detection resolution equivalent to those in the horizontal direction even in the vertical direction, increase the degree of freedom of the antenna shape, and use an antenna array according to a desired gain and detection range. It is possible to provide a radar device that can achieve both resolution and detection distance / range.
  • a radar device is a radar device including a transmitting antenna having at least one element antenna and a receiving antenna having a plurality of element antennas, wherein the plurality of element antennas of the receiving antenna are , A first direction of two adjacent element antennas among a plurality of element antennas of the receiving antenna, which are arranged at mutually different positions in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction.
  • the two elements are arranged such that the distance between them in the same direction is equal and the distance between two adjacent element antennas in the second direction is equal.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of the radar device according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an element antenna
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the element antenna
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of the element antenna
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 8 shows the second embodiment and is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of the radar device according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an element antenna
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the element antenna
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of the element antenna
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 11 shows the third embodiment and is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antennas and the receiving antennas.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 13 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 14 shows the fourth embodiment and is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna.
  • FIG. 15 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 16 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 15 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 16 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 17 shows the fifth embodiment and is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 19 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 20 shows the sixth embodiment and is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antennas and the receiving antennas.
  • FIG. 21 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna.
  • FIG. 22 is a characteristic diagram showing the detection range and the detection level of the receiving antenna in the vertical direction
  • FIG. 23 shows the seventh embodiment and is a diagram for explaining the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna.
  • FIG. 24 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna
  • FIG. 25 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna.
  • the radar device 1 of the present embodiment is, for example, a vehicle radar device mounted on a vehicle. As shown in FIG. 1, the radar device 1 includes a signal generator 2, a transmitter 3, a transmitter antenna 4, a receiver antenna 5, a receiver 6, a signal processor 7, a controller 8, and a power supply. And a part 9.
  • the signal generator 2 generates and outputs a reference signal for generating radio waves for radar.
  • the signal generator 2 generates, for example, a reference signal having an FCM (Fast Chirp Modulation) waveform in which the frequency changes like a sawtooth wave.
  • the transmitter 3 receives the reference signal from the signal generator 2, generates a radio wave for radar based on the input reference signal, and sends it out from the transmission antenna 4.
  • the transmission unit 3 converts the reference signal output from the signal generation unit 2 into a signal having a frequency range and power specified by the Radio Law and outputs the signal.
  • the transmitting antenna 4 receives the signal converted by the transmitting unit 3 and emits a radar electric wave having a desired power distribution in a desired radiation range.
  • the receiving antenna 5 receives the reflected electric wave reflected by the target such as an obstacle or an object in front of the vehicle.
  • the receiving unit 6 receives the received signal from the receiving antenna 5 and the reference signal from the signal generating unit 2, and generates a signal for calculating the position and speed of the target based on the input signals.
  • the signal processing unit 7 inputs the signal from the receiving unit 6 and performs signal processing based on the input signal to calculate the position of the target.
  • the control unit 8 has a function of controlling on / off of transmission of radar transmission radio waves, control of modulation and the like, and a function of transmitting a signal calculated by the signal processing unit 7 to an external device.
  • the power supply unit 9 shares the power supply required for each unit of the radar device 1.
  • the received radio wave of the radar device 1, that is, the reflected radio wave reflected by the target may be regarded as a plane wave. Then, in order to estimate the arrival direction of the plane wave that is the received radio wave, it is only necessary to obtain the normal vector of the plane or two or more linearly independent vectors forming the plane. Focusing on this, in the present embodiment, three or more receiving antennas are provided, and for these three or more receiving antennas, two or more direction vectors configured with one of them as a reference are primary independent. With this configuration, the arrival direction of the received radio wave can be estimated not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
  • the transmitting antenna 4 and the receiving antenna 5 are arranged on a single substrate 11.
  • the substrate 11 is used upright and arranged so that the plane of the substrate 11, that is, the plane shown in FIG. 2, faces the front of the vehicle as the front surface 11a.
  • the arrow A direction corresponds to the first direction, for example, the horizontal direction, that is, the left-right direction
  • the arrow B direction is perpendicular to the first direction. It corresponds to the two directions, for example, the vertical direction, that is, the vertical direction.
  • the transmission antenna 4 having one element antenna 12 is disposed in, for example, the lower right corner of the front surface 11a of the substrate 11, and a plurality of, for example, eight element antennas 13 to 20 are provided in other regions of the front surface 11a of the substrate 11.
  • the receiving antenna 5 having is provided.
  • the element antennas 12 to 20 have, for example, the same configuration and have a plurality of patch antennas. As shown in FIG. 3, an example of a specific configuration of each of the element antennas 12 to 20 is configured by connecting, for example, four square patch antennas 21 in series in one row, for example.
  • the number of patch antennas 21 is not limited to four, and may be 5 or more, or 3 or less depending on a desired detection distance, angle range, and the like.
  • serial connection is shown here, parallel connection may be used.
  • FIGS. 4 and 5 show other examples of the element antennas 12 to 20.
  • five patch antennas 22 having different shapes and sizes are arranged in an array.
  • six patch antennas 23 connected in series in one row are arranged in two rows, and one end is connected.
  • the shape and size of such patch antenna arrays 22 and 23 are determined in the process of optimizing the radiation pattern of the radio waves from the antennas.
  • a plurality of patch antennas connected in series in one row may be arranged in three or more rows depending on a desired detection distance and angle range.
  • the lower left corner of the substrate 11 is set as the origin (a0, b0), and (a1, b0), (a2, b0), (a3, b0) ... in the right direction and (a0, b1), ( A0, b2), (a0, b3) ...
  • the coordinates in the horizontal direction A and the vertical direction B are set.
  • the vertical and horizontal intervals of the grid indicated by broken lines are set to, for example, half the wavelength ⁇ of the radio wave for radar.
  • the vertical and horizontal intervals of the grating may be set to an appropriate length different from half the wavelength ⁇ .
  • the center 12c of the element antenna 12 which is the transmitting antenna 4 is arranged at the coordinates (a10, b2).
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at coordinates (a1, b5), and the center 14c of the second element antenna 14 is arranged at coordinates. It is arranged at (a3, b3), the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a5, b2), and the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a7, b4).
  • the center 17c of the fifth element antenna 17 is arranged at the coordinates (a8, b7), the center 18c of the sixth element antenna 18 is arranged at the coordinates (a6, b8), and the seventh element antenna 19 is arranged.
  • Center 19c of the eighth element antenna 20 is arranged at coordinates (a4, b9), and the center 20c of the eighth element antenna 20 is arranged at coordinates (a2, b7).
  • the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 are arranged in the first direction, for example, in the horizontal direction, that is, , The horizontal direction, and the second direction perpendicular to the first direction, for example, the vertical direction, that is, the vertical direction, that is, the vertical direction, that is, the vertical direction. Further, among the eight element antennas 13 to 20, the two adjacent element antennas are arranged so that the horizontal distance between them is equal, and the two adjacent element antennas are arranged so that the vertical distance between them is also equal. ing.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 is configured so as to be a substantially circular arrangement form. Further, the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 is configured to be point-symmetrical.
  • FIG. 6 and 7 show the result of simulating the receiving operation of the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the present embodiment.
  • targets are placed at the origins (0, 0) in the horizontal and vertical directions, at the positions of (6.0 °, 0), and at the positions of (0, 6.0 °), and reflected by each target.
  • the received signal when the received radio wave was received by the receiving antenna 5 of this embodiment was examined.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the present embodiment, that is, the reception level.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna 5 of this embodiment. From these FIG. 6 and FIG.
  • the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the present embodiment has a detection resolution equivalent to that in the horizontal direction even in the vertical direction. Further, according to the present embodiment, it is possible to increase the degree of freedom in the shape of the antenna, and it is possible to use the antenna array according to the desired gain and detection range. Therefore, the resolution and the detection distance / range can be compatible.
  • (Second embodiment) 8 to 10 show the second embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is configured to be close to a pseudo-random arrangement form.
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at coordinates (a1, b7), and the center 14c of the second element antenna 14 is arranged at coordinates. It is arranged at (a2, b4), the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a4, b3), and the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a7, b2). ing. Then, the center 17c of the fifth element antenna 17 is arranged at the coordinates (a8, b5), the center 18c of the sixth element antenna 18 is arranged at the coordinates (a6, b8), and the seventh element antenna 19 is arranged. Center 19c of the eighth element antenna 20 is arranged at coordinates (a5, b6), and the center 20c of the eighth element antenna 20 is arranged at coordinates (a3, b9).
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 becomes close to a pseudo random arrangement form. ..
  • the eight element antennas 13 to 20 two element antennas adjacent to each other in the vertical direction are arranged so as to face each other with a straight line extending in the left-right direction passing through an intermediate position in the vertical direction, for example, the position b5 interposed therebetween.
  • the element antennas 13 to 20 are arranged such that the signs of the coordinates in the vertical direction with respect to the vertical middle point, for example, the position b5, alternate.
  • the configuration of the second embodiment other than the above is the same as the configuration of the first embodiment. Therefore, also in the second embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as the first embodiment.
  • FIGS. 9 and 10 The results of simulating the reception operation of the reception antenna 5 of the radar device 1 of the second embodiment are shown in FIGS. 9 and 10.
  • the simulation conditions are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and the detection level of the receiving antenna 5 of the second embodiment. From these FIG. 9 and FIG. 10, it can be confirmed that the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the second embodiment has a detection resolution equivalent to that in the horizontal direction even in the vertical direction.
  • FIG. 11 shows the third embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the arrangement form of the seven element antennas 13 to 19 of the receiving antenna 5 is configured so as to be close to the arrangement form of the approximately circular shape and its center position.
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at coordinates (a1, b4) and the center 14c of the second element antenna 14 is arranged at coordinates. It is arranged at (a3, b2), the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a4, b5), and the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a6, b3).
  • the center 17c of the fifth element antenna 17 is arranged at the coordinates (a7, b6), the center 18c of the sixth element antenna 18 is arranged at the coordinates (a5, b8), and the seventh element antenna 19 is arranged.
  • the center 19c of is located at coordinates (a2, b7).
  • the arrangement form of the seven element antennas 13 to 20 is approximately circular and its center position is arranged. Get closer to form.
  • the configuration of the third embodiment other than the above is the same as the configuration of the first embodiment. Therefore, also in the third embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as in the first embodiment.
  • FIGS. 12 and 13 Results of simulating the receiving operation of the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the third embodiment are shown in FIGS. 12 and 13.
  • the simulation conditions are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the third embodiment. From these FIG. 12 and FIG. 13, it can be confirmed that the receiving antenna 5 of the radar device 1 according to the third embodiment has the same detection resolution in the vertical direction as in the horizontal direction.
  • (Fourth Embodiment) 14 to 16 show the fourth embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is configured so as to be close to a substantially circular shape, for example, an oval shape that is horizontally long in the horizontal direction. ..
  • the transmitting antenna 4 three element antennas 25, 26, 27 are provided.
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at the coordinates (a2, b13), and the center 14c of the second element antenna 14 is arranged at the coordinates (a2, b13). It is arranged at (a8, b11), the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a14, b10), and the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a20, b12).
  • the center 17c of the fifth element antenna 17 is arranged at coordinates (a23, b14), the center 18c of the sixth element antenna 18 is arranged at coordinates (a17, b16), and the seventh element antenna 19 is arranged.
  • Center 19c of the eighth element antenna 20 is arranged at coordinates (a11, b17), and the center 20c of the eighth element antenna 20 is arranged at coordinates (a5, b15).
  • the center 25c of the first element antenna 25 is arranged at the coordinates (a26, b12) and the center 26c of the second element antenna 26 is arranged.
  • the center 27c of the third element antenna 27 is arranged at coordinates (a27, b20).
  • the eight antenna elements 13 to 20 of the reception antenna 5 receive the radio waves reflected by the target of the radio waves transmitted from the second element antenna 26 of the transmission antenna 4 to receive the reception antenna 5
  • the receiving function is realized by the virtual eight element antennas 13 'to 20'.
  • the radio wave reflected by the target of the radio wave transmitted from the third element antenna 27 of the transmitting antenna 4 is received by the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5, and the virtual antenna of the receiving antenna 5 is received.
  • the reception function is realized by the eight element antennas 13 "to 20".
  • the receiving antenna 5 is actually provided with only eight element antennas 13 to 20, but the virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′ and the virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′.
  • the configuration is provided with individual element antennas 13 "to 20".
  • the antenna substrate 11 As the antenna substrate 11, a substrate in a region surrounded by the horizontal dimension d1 and the vertical dimension d2 in FIG. 14 is prepared, and the eight antennas of the receiving antenna 5 are provided on the substrate.
  • the element antennas 13 to 20 and the three element antennas 25, 26 and 27 of the transmission antenna 4 may be formed.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 is approximately circular, for example, horizontally long in the horizontal direction. It is close to an elliptical arrangement.
  • M element antennas of the receiving antenna 5 are set.
  • the horizontal interval of 13 to 20 is approximately N / 2 times the wavelength ⁇
  • the vertical interval of the M element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is approximately 1/2 of the wavelength ⁇ .
  • the horizontal spacing of the N element antennas 25 to 27 of the transmitting antenna 4 is about 1/2 times the wavelength ⁇ , and the vertical direction of the N element antennas 25 to 27 of the transmitting antenna 4 is increased. Is about M / 2 times the wavelength ⁇ .
  • the interval of the M element antennas of the receiving antenna in the first direction is N times the first set interval d1
  • the second direction of the M element antennas of the receiving antenna is Is the second set interval d2
  • the N element antennas of the transmitting antenna in the first direction is the first set interval d1
  • the N element antennas of the transmitting antenna are in the second direction. Is configured to be M times the second set interval d2.
  • the configuration of the fourth embodiment other than the above is the same as the configuration of the first embodiment. Therefore, also in the fourth embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as in the first embodiment.
  • FIG. 15 and 16 show the result of simulating the receiving operation of the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the fourth embodiment.
  • the simulation conditions are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 15 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the fourth embodiment. From these FIG. 15 and FIG. 16, it can be confirmed that the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the fourth embodiment has a detection resolution equivalent to that in the horizontal direction even in the vertical direction.
  • (Fifth Embodiment) 17 to 19 show the fifth embodiment.
  • the same components as those in the fourth embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is configured so as to be close to a substantially circular shape, for example, an elliptical shape that is horizontally long in the vertical direction. ..
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at the coordinates (a9, b12), and the center 14c of the second element antenna 14 is arranged at the coordinates (a9, b12). It is arranged at (a11, b7), the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a13, b4), and the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a15, b10).
  • the center 17c of the fifth element antenna 17 is arranged at the coordinates (a16, b16), the center 18c of the sixth element antenna 18 is arranged at the coordinates (a14, b22), and the seventh element antenna 19 is arranged.
  • the center 19c of the eighth element antenna 20 is arranged at the coordinates (a12, b25), and the center 20c of the eighth element antenna 20 is arranged at the coordinates (a10, b19).
  • the center 25c of the first element antenna 25 is arranged at the coordinates (a15, b3) and the center 26c of the second element antenna 26 is arranged.
  • the center 27c of the third element antenna 27 is arranged at coordinates (a23, b2).
  • the eight antenna elements 13 to 20 of the reception antenna 5 receive the radio waves reflected by the target of the radio waves transmitted from the second element antenna 26 of the transmission antenna 4 to receive the reception antenna 5
  • the receiving function is realized by the virtual eight element antennas 13 'to 20'.
  • the radio wave reflected by the target of the radio wave transmitted from the third element antenna 27 of the transmitting antenna 4 is received by the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5, and the virtual antenna of the receiving antenna 5 is received.
  • the reception function is realized by the eight element antennas 13 "to 20".
  • the receiving antenna 5 is actually provided with only eight element antennas 13 to 20, but the virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′ and the virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′.
  • the configuration is provided with individual element antennas 13 "to 20".
  • the antenna substrate 11 a substrate in a region surrounded by the horizontal dimension d3 and the vertical dimension d4 in FIG. 17 is prepared, and eight elements of the substance of the receiving antenna 5 are provided on the substrate.
  • the antennas 13 to 20 and the three element antennas 25, 26, 27 of the transmitting antenna 4 may be formed.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 is approximately circular, for example, horizontally long in the vertical direction. It is close to an elliptical arrangement.
  • M element antennas of the receiving antenna 5 are set.
  • the horizontal spacing of 13 to 20 is approximately 1/2 the wavelength
  • the vertical spacing of the M element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is approximately N / 2 times the wavelength.
  • the horizontal spacing of the N element antennas 25 to 27 of the transmitting antenna 4 is approximately M / 2 times the wavelength, and the vertical spacing of the N element antennas 25 to 27 of the transmitting antenna 4 is approximately. It is configured to have a length that is 1/2 times the wavelength.
  • the interval between the M element antennas of the receiving antenna in the first direction is the first set interval d1
  • the interval between the M element antennas of the receiving antenna in the second direction is.
  • the second set interval d2 is N times
  • the interval of the N element antennas of the transmitting antenna in the first direction is M times the first set interval d1
  • the second element interval of the N element antennas of the transmitting antenna is The distance in the direction is configured to be the second set distance d2.
  • the configuration of the fifth embodiment other than the above is the same as the configuration of the fourth embodiment. Therefore, also in the fifth embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as the fourth embodiment.
  • FIG. 18 and 19 show the result of simulating the receiving operation of the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the fifth embodiment.
  • the simulation conditions are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the fifth embodiment.
  • FIG. 19 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the fifth embodiment. From these FIG. 18 and FIG. 19, it can be confirmed that the receiving antenna 5 of the radar device 1 according to the fifth embodiment has the same detection resolution in the vertical direction as in the horizontal direction.
  • FIG. 20 to 22 show the sixth embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the arrangement form of the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is configured to be close to a substantially circular arrangement form.
  • the transmitting antenna 4 is provided with three element antennas 25, 26 and 27.
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at the coordinates (a17, b9) and the center of the second element antenna 14 is arranged.
  • 14c is arranged at coordinates (a21, b5)
  • the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a25, b3)
  • the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a29, b7).
  • the center 17c of the fifth element antenna 17 is arranged at the coordinates (a31, b11)
  • the center 18c of the sixth element antenna 18 is arranged at the coordinates (a27, b15)
  • the seventh element antenna 19 is arranged.
  • the center 19c of the eighth element antenna 20 is arranged at the coordinates (a23, b17), and the center 20c of the eighth element antenna 20 is arranged at the coordinates (a19, b13).
  • the center 25c of the first element antenna 25 is arranged at the coordinates (a31, b3), and the center 26c of the second element antenna 26 is arranged.
  • the center 27c of the third element antenna 27 is arranged at coordinates (a32, b19).
  • the eight antenna elements 13 to 20 of the reception antenna 5 receive the radio waves reflected by the target of the radio waves transmitted from the second element antenna 26 of the transmission antenna 4 to receive the reception antenna 5
  • the receiving function is realized by the virtual eight element antennas 13 'to 20'.
  • the radio wave reflected by the target of the radio wave transmitted from the third element antenna 27 of the transmitting antenna 4 is received by the eight element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5, and the virtual antenna of the receiving antenna 5 is received.
  • the reception function is realized by the eight element antennas 13 "to 20".
  • the receiving antenna 5 is actually provided with only eight element antennas 13 to 20, but the virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′ and the virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′.
  • the configuration is provided with individual element antennas 13 "to 20".
  • the antenna substrate 11 As the antenna substrate 11, a substrate in a region surrounded by the horizontal dimension d5 and the vertical dimension d6 in FIG. 20 is prepared, and the eight antennas of the receiving antenna 5 are provided on the substrate.
  • the element antennas 13 to 20 and the three element antennas 25, 26 and 27 of the transmission antenna 4 may be formed.
  • the disposition form of the eight element antennas 13 to 20 becomes close to a substantially circular disposition form.
  • the receiving antenna 5 includes substantially eight element antennas 13 to 20, virtual eight element antennas 13 ′ to 20 ′, and virtual eight element antennas 13 ′′ to 20 ′′, which are substantially L. A configuration arranged in a letter shape has been realized.
  • the first antenna of the transmitting antenna 4 is used.
  • the second element antenna 26 has a horizontal interval approximately equal to 1/2 of the wavelength ⁇ , and a vertical interval of approximately M / 2 times the wavelength ⁇ .
  • the horizontal spacing is approximately M / 2 times the wavelength ⁇
  • the vertical spacing is approximately half the wavelength ⁇ . Is configured to be.
  • the horizontal spacing between the M element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is approximately equal to 1/2 of the wavelength ⁇
  • the vertical spacing between the M element antennas 13 to 20 of the receiving antenna 5 is approximately. It is configured to be equal to 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ .
  • the second element antenna has the same interval in the first direction as the first set interval d1 and The interval in the second direction is M times the second set interval d2, and the third element antenna has the interval in the first direction that is M times the first set interval d1 and the interval in the second direction.
  • the second set interval d2 is set, the interval between the M element antennas of the receiving antenna in the first direction is twice the first set interval d1, and the interval between the M element antennas of the receiving antenna in the second direction. Is configured to be twice the second set interval d2.
  • the configuration of the sixth embodiment other than the above is the same as the configuration of the first embodiment. Therefore, also in the sixth embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as in the first embodiment.
  • FIG. 21 and 22 show the result of simulating the receiving operation of the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the sixth embodiment.
  • the simulation conditions are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 21 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the sixth embodiment. From these FIG. 21 and FIG. 22, it can be confirmed that the receiving antenna 5 of the radar device 1 according to the sixth embodiment has the same detection resolution in the vertical direction as in the horizontal direction. Furthermore, it can be seen that the receiving antenna 5 in which the element antennas are arranged in an L shape can have high detection resolution, that is, high resolution.
  • (Seventh embodiment) 23 to 25 show the seventh embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
  • the four element antennas 13 to 16 of the receiving antenna 5 are arranged in a so-called zigzag pattern, that is, in a staggered pattern.
  • the center 13c of the first element antenna 13 is arranged at coordinates (a2, b8), and the center 14c of the second element antenna 14 is arranged at coordinates. It is arranged at (a5, b10), the center 15c of the third element antenna 15 is arranged at coordinates (a8, b7), and the center 16c of the fourth element antenna 16 is arranged at coordinates (a11, b9). ing.
  • the center 25c of the first element antenna 25 is arranged at the coordinates (a14, b6) and the center 26c of the second element antenna 26 is arranged.
  • the center 27c of the third element antenna 27 is arranged at coordinates (a15, b10).
  • the four antenna elements 13 to 16 of the reception antenna 5 receive the radio waves reflected by the target of the radio waves transmitted from the second element antenna 26 of the transmission antenna 4 to receive the reception antenna 5
  • the function of receiving is realized by the virtual four element antennas 13 'to 16'.
  • the four element antennas 13 to 16 of the reception antenna 5 receive the radio waves reflected by the target of the radio waves transmitted from the third element antenna 27 of the transmission antenna 4 to generate a virtual image of the reception antenna 5.
  • the function of receiving is realized by the four element antennas 13 "to 16".
  • the receiving antenna 5 is actually provided with only four element antennas 13 to 16, but the virtual four element antennas 13 ′ to 16 ′ and the virtual four element antennas 13 ′ to 16 ′.
  • the configuration is provided with individual element antennas 13 "to 16".
  • the antenna substrate 11 a substrate in a region surrounded by the horizontal dimension d7 and the vertical dimension d8 in FIG. 23 is prepared, and the four elements of the substance of the receiving antenna 5 are provided on the substrate.
  • the antennas 13 to 16 and the three element antennas 25, 26 and 27 of the transmitting antenna 4 may be formed.
  • the configuration of the seventh embodiment other than the above is the same as the configuration of the first embodiment. Therefore, also in the seventh embodiment, it is possible to obtain substantially the same operational effects as in the first embodiment.
  • FIG. 24 and 25 show the result of simulating the receiving operation of the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the seventh embodiment.
  • the simulation conditions are the same as in the first embodiment.
  • FIG. 24 is a characteristic diagram showing the horizontal detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the seventh embodiment.
  • FIG. 25 is a characteristic diagram showing the vertical detection range and detection level of the receiving antenna 5 of the seventh embodiment. From these FIG. 24 and FIG. 25, it can be confirmed that the receiving antenna 5 of the radar device 1 of the seventh embodiment has the same detection resolution in the vertical direction as in the horizontal direction.

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Abstract

本実施形態のレーダ装置は、少なくとも１個の素子アンテナ１２を有する送信アンテナ４と、複数の素子アンテナ１３－２０を有する受信アンテナ５とを備えたものであって、受信アンテナの複数の素子アンテナは、第１の方向及び第１の方向に対して垂直な第２の方向に互いに異なる位置に配置され、受信アンテナの複数の素子アンテナのうちの、隣接する２個の素子アンテナの第１の方向の間隔が等しくなると共に、隣接する２個の素子アンテナの第２の方向の間隔が等しくなるように配置されたものである。

Description

レーダ装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年１１月１９日に出願された日本出願番号２０１８－２１６４９２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、レーダ装置に関する。
　車両用のレーダ装置は、車両の前方の他車両等の物体を検知するために、水平方向、即ち、左右方向の検知機能を必要としていることから、受信アンテナを水平方向に等間隔に多数配置していた。これにより、水平方向の必要な検知分解能を得ていた。近年は、車両用のレーダ装置として、垂直方向、即ち、上下方向の検知機能も要求されてきている。特に、交差点の状況を監視する用途や、車両以外の移動体例えばドローン等に搭載する用途においては、垂直方向についても、水平方向と同等の検知範囲及び検知分解能が求められている。
特表２０１１－５２６３７０号公報 特開２０１６－１８０７２１号公報
　従来の車両用のレーダ装置においては、垂直方向に、２、３組の受信アンテナを配置する構成のものがある（例えば特許文献１参照）。この構成では、垂直方向についても、１個の物体の角度を検知することはできるが、２個以上の物体が存在する場合には、十分に検知することができないという問題があった。
　また、特許文献２では、複数の送信・受信アンテナの配置を水平・垂直のさまざまな位置に配置することにより、垂直方向の分離能を得ることができている。この構成では、いずれかのアンテナを垂直方向にも電波の波長λの１／２程度の間隔で配置されることが要求されている。そのため、図３に示すような多数のパッチアンテナを接続してアンテナ利得を高めるような使用方法がとれない。また、上記構成では、水平方向も同様に電波の波長λの１／２程度の間隔で配置されることが要求されている。そのため、図５に示すような並列接続して利得を高めるようなことができない。
　本開示の目的は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知範囲及び検知分解能を得ることができ、また、アンテナ形状の自由度を高め、所望の利得、検知範囲に応じたアンテナアレーを用いることを可能とすることで、分解能と検知距離・範囲が両立できるレーダ装置を提供することにある。
　本開示の一態様において、レーダ装置は、少なくとも１個の素子アンテナを有する送信アンテナと、複数の素子アンテナを有する受信アンテナとを備えたレーダ装置であって、前記受信アンテナの複数の素子アンテナは、第１の方向及び第１の方向に対して垂直な第２の方向に互いに異なる位置に配置され、前記受信アンテナの複数の素子アンテナのうちの、隣接する２個の素子アンテナの第１の方向の間隔が等しくなると共に、隣接する２個の素子アンテナの第２の方向の間隔が等しくなるように配置されたものである。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態を示すレーダ装置の機能ブロック図であり、 図２は、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図３は、素子アンテナの一例を示す図であり、 図４は、素子アンテナの他の例を示す図であり、 図５は、素子アンテナの他の例を示す図であり、 図６は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図７は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図８は、第２実施形態を示すもので、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図９は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１０は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１１は、第３実施形態を示すもので、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図１２は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１３は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１４は、第４実施形態を示すもので、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図１５は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１６は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１７は、第５実施形態を示すもので、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図１８は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図１９は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図２０は、第６実施形態を示すもので、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図２１は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図２２は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図２３は、第７実施形態を示すもので、送信アンテナ及び受信アンテナの配置形態を説明する図であり、 図２４は、受信アンテナの水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図であり、 図２５は、受信アンテナの垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。
　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態について、図１ないし図７を参照して説明する。本実施形態のレーダ装置１は、例えば車両に搭載される車両用のレーダ装置である。レーダ装置１は、図１に示すように、信号発生部２と、送信部３と、送信アンテナ４と、受信アンテナ５と、受信部６と、信号処理部７と、制御部８と、電源部９とを備えている。
　信号発生部２は、レーダ用の電波を生成するための基準信号を生成して出力する。信号発生部２は、例えば周波数がのこぎり波状に変化するＦＣＭ(Fast Chirp Modulation)波形の基準信号を生成する。送信部３は、信号発生部２からの基準信号を入力し、入力した基準信号に基づいてレーダ用の電波を生成し、送信アンテナ４から送出する。送信部３では、信号発生部２から出力された基準信号を電波法で規定される周波数範囲及び電力の信号に変換して出力する。送信アンテナ４は、送信部３で変換された信号を入力し、所望の放射範囲において所望の電力分布となるレーダ用の電波を発射する。
　受信アンテナ５は、車両の前方の障害物や物体等のターゲットで反射した反射電波を受信する。受信部６は、受信アンテナ５からの受信信号と、信号発生部２からの基準信号とを入力し、これら入力した信号に基づいてターゲットの位置や速度等を計算するための信号を生成する。
　信号処理部７は、受信部６からの信号を入力し、入力した信号に基づいて信号処理を行ってターゲットの位置を計算する。制御部８は、レーダ送信電波の送信のオン・オフや、変調等の制御を行う機能と、信号処理部７で計算された信号を外部の機器へ送信する機能とを有する。電源部９は、レーダ装置１の各部に必要な電源を共有する。
　本実施形態においては、レーダ装置１の受信電波、即ち、ターゲットで反射した反射電波は平面波として見なしてもよい。そして、受信電波である平面波の到来方向を推定するためには、その平面の法線ベクトル或いは平面を構成する２つ以上の一次独立なベクトルを求めればよい。このことに着目し、本実施形態では、受信アンテナを３つ以上備え、これら３つ以上の受信アンテナについて、その内の１つを基準として構成される方向ベクトルが２つ以上一次独立となるように構成することにより、受信電波の到来方向を水平方向だけでなく、垂直方向にも推定できるように構成した。
　ここで、送信アンテナ４及び受信アンテナ５の一例について、図２及び図３を参照して説明する。本実施形態では、送信アンテナ４及び受信アンテナ５は、１枚の基板１１上に配設されている。この構成の場合、基板１１を立てて使用し、基板１１の平面、即ち、図２に示す平面を前面１１ａとして車両の前方に向けるように配設している。図２に示すように、基板１１の前面１１ａにおいて、矢印Ａ方向が第１の方向である例えば水平方向、即ち、左右方向に対応し、矢印Ｂ方向が第１の方向に対して垂直な第２の方向である例えば垂直方向、即ち、上下方向に対応している。
　基板１１の前面１１ａにおける例えば右下隅部には、１個の素子アンテナ１２を有する送信アンテナ４が配設され、基板１１の前面１１ａにおける他の領域に、複数例えば８個の素子アンテナ１３～２０を有する受信アンテナ５が配設されている。各素子アンテナ１２～２０は、例えば同じ構成であり、複数のパッチアンテナを有している。各素子アンテナ１２～２０の具体的構成の一例は、図３に示すように、例えば４個の正方形状のパッチアンテナ２１を例えば１列に直列接続して構成されている。尚、パッチアンテナ２１の個数は、４個に限られるものではなく、所望の検知距離、角度範囲等で決定され、５個以上でも良いし、３個以下としても良い。ここでは直列接続の例を示しているが、並列接続としても良い。
　また、図４及び図５に、各素子アンテナ１２～２０の他の例を示す。図４に示す構成では、例えば５個のパッチアンテナ２２の形状や大きさが異なるものをアレー配置している。図５に示す構成では、例えば６個のパッチアンテナ２３を１列に直列接続しているものを２列に並べ、一端を接続して構成されている。このようなパッチアンテナアレー２２、２３の形状や大きさはアンテナからの電波の放射パターンを最適化する過程において決定される。また、所望の検知距離、角度範囲に応じて、複数のパッチアンテナを１列に直列接続したものを、３列以上並べるように構成しても良い。
　次に、図２に従って、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０の配置位置について説明する。まず、基板１１の左下隅を原点（ａ０、ｂ０）とし、右方向に（ａ１、ｂ０）、（ａ２、ｂ０）、（ａ３、ｂ０）・・・、上方向に（ａ０、ｂ１）、（ａ０、ｂ２）、（ａ０、ｂ３）・・・と、左右方向Ａ及び上下方向Ｂの座標を設定する。この座標系においては、破線で示す格子の縦横の間隔は、例えばレーダ用の電波の波長λの１／２の長さに設定されている。尚、上記格子の縦横の間隔を、波長λの１／２の長さと異なる適切な長さに設定しても良い。上記構成の場合、送信アンテナ４である素子アンテナ１２の中心１２ｃを、座標（ａ１０、ｂ２）に配置している。
　また、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０については、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ１、ｂ５）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ３、ｂ３）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ５、ｂ２）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ７、ｂ４）に配置している。そして、第５の素子アンテナ１７の中心１７ｃを、座標（ａ８、ｂ７）に配置し、第６の素子アンテナ１８の中心１８ｃを、座標（ａ６、ｂ８）に配置し、第７の素子アンテナ１９の中心１９ｃを、座標（ａ４、ｂ９）に配置し、第８の素子アンテナ２０の中心２０ｃを、座標（ａ２、ｂ７）に配置している。
　本実施形態の場合、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０を、上記したように配置することにより、８個の素子アンテナ１３～２０は、第１の方向である例えば水平方向、即ち、左右方向、及び、第１の方向に対して垂直な第２の方向である例えば垂直方向、即ち、上下方向に互いに異なる位置に配置されている。更に、８個の素子アンテナ１３～２０のうちの、隣接する２個の素子アンテナの水平方向の間隔が等しくなると共に、隣接する２個の素子アンテナの垂直方向の間隔が等しくなるように配置されている。
　また、本実施形態では、８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、凡そ円形に近い配置形態となるように構成されている。また、８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、点対称となるように構成されている。
　本実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図６及び図７に示す。このシミュレーションでは、水平方向及び垂直方向の原点（０、０）と、（６．０°、０）の位置と、（０、６．０°）の位置とにターゲットを置き、各ターゲットで反射した電波を本実施形態の受信アンテナ５により受信した場合の、受信信号を調べた。図６は、本実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベル、即ち、受信レベルを示す特性図である。図７は、本実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図６及び図７から、本実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。また、本実施形態によれば、アンテナ形状の自由度を高めることができ、所望の利得、検知範囲に応じたアンテナアレーを用いることが可能となる。このため、分解能と検知距離・範囲を両立させることができる。
　（第２実施形態）
　図８ないし図１０は、第２実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第２実施形態では、図８に示すように、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態を、疑似ランダムの配置形態に近くなるように構成した。
　具体的には、８個の素子アンテナ１３～２０のうちの、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ１、ｂ７）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ２、ｂ４）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ４、ｂ３）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ７、ｂ２）に配置している。そして、第５の素子アンテナ１７の中心１７ｃを、座標（ａ８、ｂ５）に配置し、第６の素子アンテナ１８の中心１８ｃを、座標（ａ６、ｂ８）に配置し、第７の素子アンテナ１９の中心１９ｃを、座標（ａ５、ｂ６）に配置し、第８の素子アンテナ２０の中心２０ｃを、座標（ａ３、ｂ９）に配置している。
　本実施形態の場合、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０を、上記したように配置することにより、８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、疑似ランダムの配置形態に近くなる。また、８個の素子アンテナ１３～２０のうち、垂直方向に隣接する２個の素子アンテナは、垂直方向の中間位置例えば位置ｂ５を通る左右方向に延びる直線を挟んで対向するように配置されている。換言すると、素子アンテナ１３～２０の配置形態は、垂直方向の中点例えば位置ｂ５に対して垂直方向の座標の符号が交番に変わるようになっている。
　尚、上述した以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第２実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
　第２実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図９及び図１０に示す。シミュレーションの条件は、第１実施形態の場合と同じである。図９は、第２実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。図１０は、第２実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図９及び図１０から、第２実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。
　（第３実施形態）
　図１１ないし図１３は、第３実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第３実施形態では、図１１に示すように、受信アンテナ５の７個の素子アンテナ１３～１９の配置形態を、凡そ円形とその中心位置の配置形態に近くなるように構成した。
　具体的には、７個の素子アンテナ１３～２０のうちの、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ１、ｂ４）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ３、ｂ２）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ４、ｂ５）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ６、ｂ３）に配置している。そして、第５の素子アンテナ１７の中心１７ｃを、座標（ａ７、ｂ６）に配置し、第６の素子アンテナ１８の中心１８ｃを、座標（ａ５、ｂ８）に配置し、第７の素子アンテナ１９の中心１９ｃを、座標（ａ２、ｂ７）に配置している。
　本実施形態の場合、受信アンテナ５の７個の素子アンテナ１３～２０を、上記したように配置することにより、７個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、凡そ円形とその中心位置の配置形態に近くなる。
　尚、上述した以外の第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第３実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
　第３実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図１２及び図１３に示す。シミュレーションの条件は、第１実施形態の場合と同じである。図１２は、第３実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。図１３は、第３実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図１２及び図１３から、第３実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。
　（第４実施形態）
　図１４ないし図１６は、第４実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第４実施形態では、図１４に示すように、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態を、凡そ円形例えば水平方向に横長の楕円形の配置形態に近くなるように構成した。また、送信アンテナ４として、３個の素子アンテナ２５、２６、２７を備えている。
　具体的には、８個の素子アンテナ１３～２０のうちの、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ２、ｂ１３）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ８、ｂ１１）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ１４、ｂ１０）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ２０、ｂ１２）に配置している。そして、第５の素子アンテナ１７の中心１７ｃを、座標（ａ２３、ｂ１４）に配置し、第６の素子アンテナ１８の中心１８ｃを、座標（ａ１７、ｂ１６）に配置し、第７の素子アンテナ１９の中心１９ｃを、座標（ａ１１、ｂ１７）に配置し、第８の素子アンテナ２０の中心２０ｃを、座標（ａ５、ｂ１５）に配置している。
　また、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７のうちの、第１の素子アンテナ２５の中心２５ｃを、座標（ａ２６、ｂ１２）に配置し、第２の素子アンテナ２６の中心２６ｃを、座標（ａ２５、ｂ４）に配置し、第３の素子アンテナ２７の中心２７ｃを、座標（ａ２７、ｂ２０）に配置している。
　上記構成の場合、送信アンテナ４の第２の素子アンテナ２６から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’により受信する機能が実現されている。そして、送信アンテナ４の第３の素子アンテナ２７から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”により受信する機能が実現されている。
　即ち、本実施形態においては、受信アンテナ５は、実体としては、８個の素子アンテナ１３～２０を備えているだけであるが、仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’と仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”を備えた構成となっている。この構成の場合、アンテナの基板１１としては、図１４において、横方向の寸法ｄ１と縦方向の寸法ｄ２で囲まれた領域の基板を用意し、その基板に、受信アンテナ５の実体の８個の素子アンテナ１３～２０と、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７を形成するように構成すれば良い。
　本実施形態においては、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０を、上記したように配置することにより、８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、凡そ円形例えば水平方向に横長の楕円形の配置形態に近くなる。また、本実施形態においては、送信アンテナ４の素子アンテナ２５～２７の個数をＮとし、受信アンテナ５の素子アンテナ１３～２０の個数をＭとしたときに、受信アンテナ５のＭ個の素子アンテナ１３～２０の水平方向の間隔が凡そ波長λのＮ／２倍の長さとなり、受信アンテナ５のＭ個の素子アンテナ１３～２０の垂直方向の間隔が凡そ波長λの１／２倍の長さとなり、送信アンテナ４のＮ個の素子アンテナ２５～２７の水平方向の間隔がを凡そ波長λの１／２倍の長さとなり、送信アンテナ４のＮ個の素子アンテナ２５～２７の垂直方向の間隔が凡そ波長λのＭ／２倍の長さとなるように構成されている。
　この構成を別の表現で説明すると、受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１のＮ倍となり、前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２となり、前記送信アンテナのＮ個の素子アンテナの第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１となり、前記送信アンテナのＮ個の素子アンテナの第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２のＭ倍となるように構成されている。
　尚、上述した以外の第４実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第４実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
　第４実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図１５及び図１６に示す。シミュレーションの条件は、第１実施形態の場合と同じである。図１５は、第４実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。図１６は、第４実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図１５及び図１６から、第４実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。
　（第５実施形態）
　図１７ないし図１９は、第５実施形態を示すものである。尚、第４実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第３実施形態では、図１１に示すように、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態を、凡そ円形例えば垂直方向に横長の楕円形の配置形態に近くなるように構成した。
　具体的には、８個の素子アンテナ１３～２０のうちの、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ９、ｂ１２）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ１１、ｂ７）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ１３、ｂ４）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ１５、ｂ１０）に配置している。そして、第５の素子アンテナ１７の中心１７ｃを、座標（ａ１６、ｂ１６）に配置し、第６の素子アンテナ１８の中心１８ｃを、座標（ａ１４、ｂ２２）に配置し、第７の素子アンテナ１９の中心１９ｃを、座標（ａ１２、ｂ２５）に配置し、第８の素子アンテナ２０の中心２０ｃを、座標（ａ１０、ｂ１９）に配置している。
　また、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７のうちの、第１の素子アンテナ２５の中心２５ｃを、座標（ａ１５、ｂ３）に配置し、第２の素子アンテナ２６の中心２６ｃを、座標（ａ７、ｂ４）に配置し、第３の素子アンテナ２７の中心２７ｃを、座標（ａ２３、ｂ２）に配置している。
　上記構成の場合、送信アンテナ４の第２の素子アンテナ２６から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’により受信する機能が実現されている。そして、送信アンテナ４の第３の素子アンテナ２７から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”により受信する機能が実現されている。
　即ち、本実施形態においては、受信アンテナ５は、実体としては、８個の素子アンテナ１３～２０を備えているだけであるが、仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’と仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”を備えた構成となっている。この場合、アンテナの基板１１としては、図１７において、横方向の寸法ｄ３と縦方向の寸法ｄ４で囲まれた領域の基板を用意し、その基板に、受信アンテナ５の実体の８個の素子アンテナ１３～２０と、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７を形成するように構成すれば良い。
　本実施形態においては、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０を、上記したように配置することにより、８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、凡そ円形例えば垂直方向に横長の楕円形の配置形態に近くなる。また、本実施形態においては、送信アンテナ４の素子アンテナ２５～２７の個数をＮとし、受信アンテナ５の素子アンテナ１３～２０の個数をＭとしたときに、受信アンテナ５のＭ個の素子アンテナ１３～２０の水平方向の間隔が凡そ波長の１／２倍の長さとなり、受信アンテナ５のＭ個の素子アンテナ１３～２０の垂直方向の間隔が凡そ波長のＮ／２倍の長さとなり、送信アンテナ４のＮ個の素子アンテナ２５～２７の水平方向の間隔が凡そ波長のＭ／２倍の長さとなり、送信アンテナ４のＮ個の素子アンテナ２５～２７の垂直方向の間隔が凡そ波長の１／２倍の長さとなるように構成されている。
　この構成を別の表現で説明すると、受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１となり、前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２のＮ倍となり、前記送信アンテナのＮ個の素子アンテナの第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１のＭ倍となり、前記送信アンテナのＮ個の素子アンテナの第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２となるように構成されている。
　尚、上述した以外の第５実施形態の構成は、第４実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第５実施形態においても、第４実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
　第５実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図１８及び図１９に示す。シミュレーションの条件は、第１実施形態の場合と同じである。図１８は、第５実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。図１９は、第５実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図１８及び図１９から、第５実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。
　（第６実施形態）
　図２０ないし図２２は、第６実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第６実施形態では、図２０に示すように、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態を、凡そ円形の配置形態に近くなるように構成した。そして、送信アンテナ４として、３個の素子アンテナ２５、２６、２７を備えている。
　具体的には、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０のうちの、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ１７、ｂ９）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ２１、ｂ５）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ２５、ｂ３）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ２９、ｂ７）に配置している。そして、第５の素子アンテナ１７の中心１７ｃを、座標（ａ３１、ｂ１１）に配置し、第６の素子アンテナ１８の中心１８ｃを、座標（ａ２７、ｂ１５）に配置し、第７の素子アンテナ１９の中心１９ｃを、座標（ａ２３、ｂ１７）に配置し、第８の素子アンテナ２０の中心２０ｃを、座標（ａ１９、ｂ１３）に配置している。
　また、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７のうちの、第１の素子アンテナ２５の中心２５ｃを、座標（ａ３１、ｂ３）に配置し、第２の素子アンテナ２６の中心２６ｃを、座標（ａ１５、ｂ２）に配置し、第３の素子アンテナ２７の中心２７ｃを、座標（ａ３２、ｂ１９）に配置している。
　上記構成の場合、送信アンテナ４の第２の素子アンテナ２６から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’により受信する機能が実現されている。そして、送信アンテナ４の第３の素子アンテナ２７から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”により受信する機能が実現されている。
　即ち、本実施形態においては、受信アンテナ５は、実体としては、８個の素子アンテナ１３～２０を備えているだけであるが、仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’と仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”を備えた構成となっている。この構成の場合、アンテナの基板１１としては、図２０において、横方向の寸法ｄ５と縦方向の寸法ｄ６で囲まれた領域の基板を用意し、その基板に、受信アンテナ５の実体の８個の素子アンテナ１３～２０と、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７を形成するように構成すれば良い。
　本実施形態においては、受信アンテナ５の８個の素子アンテナ１３～２０を、上記したように配置することにより、８個の素子アンテナ１３～２０の配置形態が、凡そ円形の配置形態に近くなる。更に、受信アンテナ５は、実体の８個の素子アンテナ１３～２０と、仮想の８個の素子アンテナ１３’～２０’と、仮想の８個の素子アンテナ１３”～２０”とが、ほぼＬ字形に配置された構成が実現されている。
　また、本実施形態においては、送信アンテナ４の素子アンテナ２５～２７の個数を３個以上とし、受信アンテナ５の素子アンテナ１３～２０の個数をＭとしたときに、送信アンテナ４の１個目の素子アンテナ２５を基準として、２個目の素子アンテナ２６を、水平方向の間隔が凡そ波長λの１／２と同等となると共に、垂直方向の間隔が凡そ波長λのＭ／２倍の長さとなるように構成され、３個目の素子アンテナ２７を、水平方向の間隔が凡そ波長λのＭ／２倍の長さとなると共に、垂直方向の間隔が凡そ波長λの１／２と同等となるように構成されている。そして、受信アンテナ５のＭ個の素子アンテナ１３～２０の水平方向の間隔が凡そ波長λの１／２と同等となり、受信アンテナ５のＭ個の素子アンテナ１３～２０の垂直方向の間隔が凡そ波長λの１／２と同等となるように構成されている。
　この構成を別の表現で説明すると、送信アンテナの１個目の素子アンテナを基準として、２個目の素子アンテナを、第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１と同等となると共に、第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２のＭ倍となり、３個目の素子アンテナを、第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１のＭ倍となると共に、第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２となり、前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第１の方向の間隔が第１設定間隔ｄ１の２倍となり、前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第２の方向の間隔が第２設定間隔ｄ２の２倍となるように構成されている。
　尚、上述した以外の第６実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第６実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
　第６実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図２１及び図２２に示す。シミュレーションの条件は、第１実施形態の場合と同じである。図２１は、第６実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。図２２は、第６実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図２１及び図２２から、第６実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。更に、素子アンテナをＬ字形に配置した受信アンテナ５は、検知分解能を高くできること、即ち、高解像化できることがわかる。
　（第７実施形態）
　図２３ないし図２５は、第７実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第７実施形態では、図２３に示すように、受信アンテナ５の４個の素子アンテナ１３～１６の配置形態を、いわゆるジグザグ状、即ち、千鳥足状の配置形態なるように構成した。
　具体的には、４個の素子アンテナ１３～１６のうちの、第１の素子アンテナ１３の中心１３ｃを、座標（ａ２、ｂ８）に配置し、第２の素子アンテナ１４の中心１４ｃを、座標（ａ５、ｂ１０）に配置し、第３の素子アンテナ１５の中心１５ｃを、座標（ａ８、ｂ７）に配置し、第４の素子アンテナ１６の中心１６ｃを、座標（ａ１１、ｂ９）に配置している。
　また、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７のうちの、第１の素子アンテナ２５の中心２５ｃを、座標（ａ１４、ｂ６）に配置し、第２の素子アンテナ２６の中心２６ｃを、座標（ａ１３、ｂ２）に配置し、第３の素子アンテナ２７の中心２７ｃを、座標（ａ１５、ｂ１０）に配置している。
　上記構成の場合、送信アンテナ４の第２の素子アンテナ２６から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の４個の素子アンテナ１３～１６により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の４個の素子アンテナ１３’～１６’により受信する機能が実現されている。そして、送信アンテナ４の第３の素子アンテナ２７から送出された電波のターゲットで反射された電波を、受信アンテナ５の４個の素子アンテナ１３～１６により受信することにより、受信アンテナ５の仮想の４個の素子アンテナ１３”～１６”により受信する機能が実現されている。
　即ち、本実施形態においては、受信アンテナ５は、実体としては、４個の素子アンテナ１３～１６を備えているだけであるが、仮想の４個の素子アンテナ１３’～１６’と仮想の４個の素子アンテナ１３”～１６”を備えた構成となっている。この場合、アンテナの基板１１としては、図２３において、横方向の寸法ｄ７と縦方向の寸法ｄ８で囲まれた領域の基板を用意し、その基板に、受信アンテナ５の実体の４個の素子アンテナ１３～１６と、送信アンテナ４の３個の素子アンテナ２５、２６、２７を形成するように構成すれば良い。
　尚、上述した以外の第７実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第７実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
　第７実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５の受信動作をシミュレーションした結果を、図２４及び図２５に示す。シミュレーションの条件は、第１実施形態の場合と同じである。図２４は、第７実施形態の受信アンテナ５の水平方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。図２５は、第７実施形態の受信アンテナ５の垂直方向の検知範囲及び検知レベルを示す特性図である。これら図２４及び図２５から、第７実施形態のレーダ装置１の受信アンテナ５は、垂直方向についても、水平方向と同等の検知分解能が得られていることを確認できる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (9)

  1. 　少なくとも１個の素子アンテナ（１２、２５、２６、２７）を有する送信アンテナ（４）と、複数の素子アンテナ（１３－２０）を有する受信アンテナ（５）とを備えたレーダ装置（１）であって、
    　前記受信アンテナの複数の素子アンテナは、第１の方向及び第１の方向に対して垂直な第２の方向に互いに異なる位置に配置され、
    　前記受信アンテナの複数の素子アンテナのうちの、隣接する２個の素子アンテナの第１の方向の間隔が等しくなると共に、隣接する２個の素子アンテナの第２の方向の間隔が等しくなるように配置されたレーダ装置。
  2. 　前記受信アンテナの複数の素子アンテナは、疑似ランダムの配置形態に近くなるように配置された請求項１記載のレーダ装置。
  3. 　前記受信アンテナの複数の素子アンテナは、点対称の配置形態に近くなるように配置された請求項１記載のレーダ装置。
  4. 　前記受信アンテナの複数の素子アンテナは、凡そ円形の配置形態に近くなるように配置された請求項１記載のレーダ装置。
  5. 　前記受信アンテナの複数の素子アンテナは、凡そ円形とその中心位置の配置形態に近くなるように配置された請求項１記載のレーダ装置。
  6. 　前記受信アンテナの複数の素子アンテナのうち、第２の方向に隣接する２個の素子アンテナは、第２の方向の中間位置を挟んで対向するように配置された請求項１から４のいずれか一項記載のレーダ装置。
  7. 　前記送信アンテナの素子アンテナの個数をＮとし、前記受信アンテナの素子アンテナの個数をＭとしたときに、
    　前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）のＮ倍とし、第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）とし、前記送信アンテナのＮ個の素子アンテナの第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）とし、第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）のＭ倍とするように構成された請求項１記載のレーダ装置。
  8. 　前記送信アンテナの素子アンテナの個数をＮとし、前記受信アンテナの素子アンテナの個数をＭとしたときに、
    　前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）とし、第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）のＮ倍とし、前記送信アンテナのＮ個の素子アンテナの第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）のＭ倍とし、第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）とするように構成された請求項１記載のレーダ装置。
  9. 　前記送信アンテナの素子アンテナの個数を３個以上とし、前記受信アンテナの素子アンテナの個数をＭとしたときに、
    　前記送信アンテナの１個目の素子アンテナを基準として、２個目の素子アンテナを、第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）と同等とすると共に、第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）のＭ倍とし、３個目の素子アンテナを、第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）のＭ倍とすると共に、第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）とし、
    　前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第１の方向の間隔を第１設定間隔（ｄ１）の２倍と同等とし、前記受信アンテナのＭ個の素子アンテナの第２の方向の間隔を第２設定間隔（ｄ２）の２倍とするように構成された請求項１記載のレーダ装置。
     
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