WO2023149491A1 - アンテナ装置、レーダ装置及び伝送装置 - Google Patents

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WO2023149491A1
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conductor
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antenna device
layer
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研一 川崎
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ソニーグループ株式会社
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22—Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line

Definitions

  • the present disclosure relates to antenna devices, radar devices, and transmission devices.
  • Gap waveguides are attracting attention as waveguides used in antenna devices.
  • a gap waveguide is easy to manufacture because it has low loss and does not need to be completely surrounded by a conductor unlike a waveguide.
  • MRGW Magnetic Ridge Gap Waveguide
  • ESG Electromagnetic Band Gap
  • a compact and high-performance structure can be realized by using a narrow conductor pattern such as a microstrip line.
  • a microstrip line for example, can be used as a transmission line for inputting/outputting signals between the MRGW and the IC chip for signal transmission/reception.
  • the radio wave propagates on the substrate
  • the microstrip line the radio wave propagates in the substrate, so a conversion structure is required to connect them.
  • a conversion structure for example, a configuration in which a conductor block is provided so as to cover the substrate to form the MRGW, and the conductor block is connected to the substrate between the MRGW and the microstrip line is also conceivable.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described problems, and aims to provide an antenna device, a radar device, and a transmission device that can easily realize a configuration in which a waveguide and a transmission line are connected. do.
  • An antenna device includes a substrate including a conductor layer, a first conductor pattern disposed on the surface of the substrate, a connection portion connecting the first conductor pattern to the conductor layer, and one end of which is the first conductor.
  • a second conductor pattern connected to one end side of the pattern and having a length of approximately 1/4 or more of the operating wavelength, and a plurality of first electromagnetic bands arranged on both sides of the first conductor pattern in the longitudinal direction on the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a radar device including an antenna device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a radar device including an antenna device
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the device of FIG. 1 in which slots are formed in the conductor plate; The figure which shows the structure which removed the conductor plate in FIG. The figure which extracted and showed only the conductor plate in FIG. It is the perspective view which transparently showed a part of antenna apparatus.
  • 1 is a plan view of part of an antenna device
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the AA cross section in FIG. 7; It is a top view which shows the structure of 1st conductor pattern vicinity.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the AA cross section in FIG. 7
  • It is a top view which shows the structure of 1st conductor pattern vicinity.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure of the BB cross section in FIG. 9;
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the first conductor pattern side of the second conductor pattern;
  • FIG. 12 is a sectional view showing the structure of the CC section in FIG. 11;
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the third conductor pattern side of the second conductor pattern;
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of the DD cross section in FIG. 13; It is a top view which shows the structure of 3rd conductor pattern vicinity.
  • FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of pass characteristics;
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of an antenna device according to modification 1;
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of an antenna device according to modification 2;
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of an antenna device according to modification 3;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of an antenna device according to modification 4;
  • FIG. 21 is a perspective view transparently showing an example of an antenna device according to Modification 5;
  • FIG. 24 is a sectional view showing the structure of the FF section in FIG. 23;
  • FIG. 21 is a perspective view transparently showing an example of an antenna device according to Modification 6;
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing the structure of the GG cross section in FIG. 25;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a radar device including an antenna device according to Modification 7;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a radar device including an antenna device according to Modification 8;
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of a vehicle control system;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a sensing area;
  • Embodiments for implementing the present technology will be described below. The explanation is given in the following order. 1. Details of Embodiments of the Present Disclosure2. Modification 3. Overview of wireless communication device 4 . Configuration example of vehicle control system5. Summary 6. supplement
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a radar device including an antenna device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a radar device 2000 including an antenna device 1000.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the portion of the device of FIG. 1 in which slots 240 are formed.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration in which the conductor plate 301 is removed from the configuration of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing only the conductor plate extracted from FIG.
  • the direction in which the transmission line extends in the portion of the antenna device 1000 that functions as an antenna is defined as the X-axis direction.
  • a direction parallel to the main surface (surface) of the antenna device 1000 and orthogonal to the X-axis direction is defined as a Y-axis direction.
  • the direction (thickness direction) perpendicular to the main surface of the antenna device 1000 is defined as the Z-axis direction. That is, the direction orthogonal to both the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction.
  • the antenna device 1000 includes a substrate 200 and a structure 300 including a gap waveguide.
  • a structure 300 including a gap waveguide (hereinafter referred to as structure 300) is mainly composed of a portion of substrate 200 and conductor plate 301 arranged to face it.
  • a portion of the substrate 200 that functions as the structure 300 is mainly a portion of the substrate 200 that is arranged to face the conductor plate 301 (the portion below the substrate 200 in the negative direction of the X-axis in FIG. 1).
  • Radar device 2000 includes antenna device 1000 and IC chip 400 .
  • the IC chip 400 functions as a radar transmission/reception circuit that causes the antenna device 1000 to transmit or receive radar waves.
  • a substrate 200 has a conductor pattern 201 formed on one surface of a dielectric layer 202 .
  • the conductor pattern 201 is formed by patterning a conductor foil (copper foil or the like) by etching or the like.
  • a conductor layer 203 (ground layer) functioning as a ground is formed on the other surface of the dielectric layer 202 .
  • the substrate 200 has a structure including the dielectric layer 202 and the conductor layer 203 .
  • the conductor pattern 201, the dielectric layer 202 and the conductor layer 203 form a microstrip line.
  • the conductor pattern 201 and the conductor layer 203 are electrically connected via vias 204 penetrating the dielectric layer 202 .
  • a via 204 corresponds to an example of a connecting portion that connects the conductor pattern 201 to the conductor layer 203 .
  • the conductor pattern 201 is grounded.
  • a plurality of first electromagnetic bandgap elements 205 and a plurality of second electromagnetic bandgap elements 206 are arranged on both sides of the conductor pattern 201 perpendicular to the longitudinal direction in the portion facing the conductor plate 301 (FIG. 1). reference).
  • the plurality of first electromagnetic bandgap elements 205 and the plurality of second electromagnetic bandgap elements 206 are arranged in multiple rows and multiple columns in the X-axis direction and the Y-axis direction, as shown in FIG. ing. By arranging many electromagnetic bandgap elements 205 and 206, it is possible to confine the electromagnetic field and improve the performance of the Gap Waveguide.
  • FIG. 6 is a perspective view transparently showing a part of the antenna device (structure of gap waveguide, conversion structure to be described later, microstrip line).
  • FIG. 7 is a plan view of part of the antenna device (gap waveguide structure, conversion structure to be described later, microstrip line).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the AA cross section in FIG. 6 to 8 schematically show the configuration of each part in order to facilitate understanding of the function of each part.
  • the conductor pattern 201 arranged on the dielectric layer 202 includes a first conductor pattern 201A, a second conductor pattern 201B, and a third conductor pattern 201C.
  • the first conductor pattern 201A, the second conductor pattern 201B and the third conductor pattern 201C are linearly and integrally formed in this order.
  • the first conductive pattern 201A, the second conductive pattern 201B, and the third conductive pattern 201C extend along the X-axis direction as a whole on the upper surface (surface) of the dielectric layer 202, as shown in FIG. , are electrically connected.
  • the second conductor pattern 201B has a width that narrows in two steps in the Z-axis direction, but it can have various shapes such as a shape that widens again after being narrowed.
  • the conductor pattern 201 may be partially curved or partially extended in another direction.
  • the conductor pattern 201 may extend from the IC chip 400 in the Y-axis negative direction and the conductor pattern 201 may extend from the IC chip 400 in another direction.
  • FIG. 1 shows an example in which the conductor pattern 201 extends to the Y-axis negative direction side of the IC chip 400 .
  • An antenna device similar to the antenna device 1000 shown on the X-axis direction side in FIG. 1 is provided on the Y-axis negative direction side of the conductor pattern 201 . Only one of the antenna devices may be provided, or both of them may be provided.
  • the first conductor pattern 201A is arranged on the upper surface of the substrate 200 and electrically connected to the conductor layer 203 through a plurality of vias 204, as shown in FIG. Also, the first conductor pattern 201A is arranged parallel to the upper surface of the substrate 200 and corresponding to the X-axis direction (first direction), as shown in FIG. The first direction corresponds to the longitudinal direction of the first conductor pattern 201A. Also, the first conductor pattern 201A faces the conductor plate 301 (see FIG. 2).
  • the second conductor pattern 201B is connected to the first conductor pattern 201A and arranged on the upper surface of the substrate 200, as shown in FIG. Unlike the first conductor pattern 201A, the second conductor pattern 201B is not electrically connected to the conductor layer 203 via the vias 204 .
  • the second conductor pattern 201B is arranged parallel to the upper surface of the substrate 200 and corresponding to the X-axis direction (second direction), as shown in FIG.
  • the second direction corresponds to the longitudinal direction of the second conductor pattern 201B.
  • the second conductor pattern 201B is formed to have a length of approximately 1/4 or more of the operating wavelength (propagation wavelength) in order to sufficiently exhibit the function as a conversion structure, which will be described later.
  • the second direction is the same or substantially the same as the first direction, but the second direction may be different from the first direction.
  • the second conductor pattern 201B has a first portion 201B_1 and a second portion 201B_2.
  • the first portion 201B_1 is a portion on the first conductor pattern 201A side.
  • the second portion 201B_2 is a portion on the third conductor pattern 201C side and opposite to the first portion 201B_1.
  • the conductor plate 301 has a shape (notch 303) in which the outer peripheral portion is notched.
  • the first portion 201B_1 faces the conductor plate 301, but the second portion 201B_2 does not face the conductor plate 301.
  • the entire third conductor pattern 201 ⁇ /b>C may face the conductor plate 301 without the conductor plate 301 having a shape in which the outer peripheral portion is notched.
  • the width of the second conductor pattern 201B is formed to be narrower than the width of the first conductor pattern 201A in order to match the impedance. This can reduce transmission loss.
  • the third conductor pattern 201C is connected to the second conductor pattern 201B and arranged on the upper surface of the substrate 200 in correspondence with the X-axis direction. Unlike the first conductor pattern 201A, the third conductor pattern 201C is not electrically connected to the conductor layer 203 via the vias 204 . Also, the third conductor pattern 201 ⁇ /b>C does not face the conductor plate 301 . Thereby, the third conductor pattern 201C functions as a transmission line 210 (hereinafter, line 210) together with the conductor layer 203 and the substrate (dielectric layer) 202.
  • line 210 a transmission line 210
  • the line 210 is a microstrip line, but it may be another type of line such as a coplanar line.
  • Line 210 includes a third conductor pattern 201C connected to second conductor pattern 201B of structure 300 .
  • FIG. A ground terminal of the IC chip 400 is connected to the conductor layer 203 via a via (connection portion) 203_P.
  • the line 210 When receiving a signal by radio wave, the line 210 receives the signal of the radio wave propagated in the electric field between the second conductor pattern 201B, the conductor plate 301 and the conductor layer 203, and transmits the signal to the IC chip 400. When transmitting a signal by radio waves, the transmission line 210 transmits the signal from the IC chip 400 to the structure 300 via the electric field formed between the third conductor pattern 201C and the conductor layer 203 .
  • the portion of the conductor layer 203 that faces the first conductor pattern 201A and the second conductor pattern 201B corresponds to the first conductor layer
  • the portion of the conductor layer 203 that faces the third conductor pattern 201C (the conductor layer constituting the line) corresponds to the first conductor layer.
  • the first conductor layer and the second conductor layer are integrally formed on the same layer of the substrate.
  • the second conductor layer may be provided inside the dielectric layer 202, and the first conductor layer and the second conductor layer may be electrically connected through vias (see FIG. 28 described later). .
  • the width of the third conductor pattern 201C is formed to be narrower than the width of the first conductor pattern 201A in order to match the impedance. This can reduce transmission loss. However, the width of the third conductor pattern 201C may be wider than the width of the first conductor pattern 201A.
  • the dielectric layer 202 includes, for example, a fluorine substrate or a glass polyimide substrate.
  • a material with a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent is preferably selected for the dielectric layer 202 in order to suppress the transmission loss of radio waves.
  • the conductor layer 203 is arranged on the bottom surface of the substrate 200 .
  • the conductor layer 203 is formed by patterning a conductor foil (copper foil or the like) on the other surface of the dielectric layer 202 . Note that the conductor layer 203 may be arranged on the entire bottom surface of the substrate 200 .
  • the via 204 is formed in a columnar shape so that a conductive material such as copper penetrates through the dielectric layer 202 .
  • the via 204 is formed, for example, by forming a via hole, which is a through hole, in the dielectric layer 202 and plating the via hole with copper or the like.
  • the via 204 electrically connects the first conductor pattern 201A and the conductor layer 203 .
  • a plurality of vias 204 are provided at predetermined intervals in the X-axis direction. Thereby, the first conductor pattern 201A is electrically connected to the conductor layer 203 through the vias 204 in the longitudinal direction.
  • the plurality of vias 204 can be arranged at intervals narrower than the intervals at which the first electromagnetic bandgap elements 205 are arranged, as shown in FIG. 6 as an example.
  • the substrate 200 according to the embodiment of the present disclosure has a single-layer structure, but it may be a multi-layer substrate including a conductor layer as an intermediate layer.
  • a plurality of first electromagnetic bandgap elements (hereinafter also simply referred to as "first EBG elements”) 205 are arranged on both sides along the longitudinal direction of the first conductor pattern 201A, as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 7, the first EBG element 205 is parallel to the substrate surface and perpendicular to the X-axis direction (first direction) on the first side and the second side of the first conductor pattern 201A. placed on the side. The first EBG element 205 is also arranged on the terminal side of the first conductor pattern 201A (the side opposite to the side connected to the second conductor pattern 201B), as shown in FIG.
  • Each first EBG element 205 has a conductor piece 205A and a via 205B.
  • Conductor piece 205A is provided on the surface of dielectric layer 202 .
  • the via 205B electrically connects the conductor piece 205A and the conductor layer 203 .
  • the via 205B is connected to the conductor piece 205A on the upper surface side of the substrate 200 and connected to the conductor layer 203 on the lower surface side of the substrate 200, as shown in FIG.
  • the first EBG element 205 has a so-called mushroom structure in which the surface (upper surface) facing the conductor plate 301 has a larger outer shape, as shown in FIG.
  • a plurality of second electromagnetic bandgap elements (hereinafter also simply referred to as "second EBG elements") 206 are arranged on both sides along the longitudinal direction of the second conductor pattern 201B, as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 7, the second EBG element 206 is parallel to the substrate surface and perpendicular to the X-axis direction (second direction) on the first side and the second side of the second conductor pattern 201B. placed on the side.
  • Each second EBG element 206 has a conductor piece 206A and a via 206B.
  • Conductor piece 206A is provided on the surface of dielectric layer 202 .
  • Via 206B electrically connects conductor piece 206A and conductor layer 203 .
  • the via 206B is connected to the conductor piece 206A on the upper surface side of the substrate 200 and is connected to the conductor layer 203 on the lower surface side of the substrate 200, as shown in FIG.
  • the second EBG element 206 has a mushroom structure as shown in FIG.
  • the first EBG element 205 and the second EBG element 206 are assumed to have the same shape or structure in this example, the first EBG element 205 and the second EBG element 206 may have different shapes or different structures.
  • the structure including the EBG elements 205 and 206 includes the outer shape (diameter) size of the conductor pieces 205A and 206A, the height (distance) of the gap between the conductor plate 301 and the substrate 200, the thickness of the substrate 200, and the dielectric layer. It has a resonant frequency based on the dielectric constant of 202 or the like. These factors are interrelated and depending on the desired resonant frequency, for example, the lower the operating frequency, the larger the EBG elements 205, 206 should be. The thinner the substrate, the larger the conductor pieces 205A and 206A need to be. Also, when the dielectric layer 202 is interposed, the conductor pieces 205A and 206A must be made smaller.
  • the resonant frequency of the structure including the EBG elements 205, 206 is set to correspond to the operating band of radar waves.
  • the sizes of the conductor pieces 205A and 206A are set so that the resonance frequency corresponds to the operating band of radar waves.
  • the conductor pieces 205A and 206A can be configured to have an outer shape with a length that is approximately 1/4 of this wavelength or slightly shorter.
  • the EBG elements 205 and 206 are arranged in line at an interval of, for example, approximately 1/4 wavelength of the transmission signal or shorter. Such a configuration can prevent the EBG elements 205 and 206 from leaking and spreading from the path along the conductor pattern 201 .
  • the conductor plate 301 forming the structure 300 is a conductive plate material (for example, an aluminum plate or a copper plate).
  • the conductor plate 301 is formed into a shape having functions described later by cutting, pressing, or etching.
  • the conductor plate 301 faces the first conductor pattern 201A and the second conductor pattern 201B on the upper surface side of the substrate 200 . Therefore, the conductor plate 301 faces the first conductor pattern 201A and the second conductor pattern 201B in the direction perpendicular to the upper surface of the substrate 200. As shown in FIG. Moreover, the conductor plate 301 is arranged on the upper surface side of the substrate 200 so as to be separated from the substrate 200 . Therefore, the conductor plate 301 faces the substrate 200 via an air layer. In other words, the structure 300 has an air layer gap between the substrate 200 and the conductor plate 301 . In order to ensure the bandgap characteristics of the gap waveguide, the height (width) of the air layer is preferably narrower than 1/4 of the propagation wavelength.
  • a slot 302 that is a rectangular through hole is formed in the conductor plate 301 .
  • the slot 302 functions as a slot antenna that passes and radiates radio waves.
  • the slot 302 is arranged at a position offset in the Y-axis direction with respect to the center of the first conductor pattern 201A (the center of the line).
  • a slot 302 is formed for each first conductor pattern 201A (that is, for each line).
  • a plurality of slots 302 may be formed for each first conductor pattern 201A, but one slot 302 is formed for each first conductor pattern 201A.
  • You may also, the number of first conductor patterns 201A is not limited to a plurality, and may be one.
  • the interval between adjacent slots 302 in the Z-axis direction is approximately 1/2 wavelength as an example, as shown in FIG.
  • the length of the slot 302 in the X-axis direction is approximately 1/2 wavelength as an example, as shown in FIG.
  • the slot 302 is used as a slot antenna for transmitting and receiving signals transmitted by radar waves.
  • the slots 302 corresponding to the two rows of the first conductor patterns 201A on one side of the four rows in FIG. can do.
  • slots 302 corresponding to all four first conductor patterns 201A may be used for either transmission or reception.
  • each antenna device may be switched between transmission and reception.
  • the conductor plate 301 has a notch 303 on its outer circumference at a position overlapping the conductor pattern 201 in the Z-axis direction (see FIGS. 6 and 7).
  • the conductor plate 301 has a shape in which the outer peripheral portion facing the second portion 201B_2 of the second conductor pattern 201B is notched.
  • the width of the notch 303 may be wider than the width of the second portion 201B_2.
  • the notch 303 is provided in a portion that does not overlap with the EBG element 206 . In other words, the EBG element 206 is positioned outside the width of the notch 303 when viewed from the Z-axis direction.
  • part of the outer periphery of the conductor plate 301 has a protrusion 304 that protrudes toward the substrate 200 by a predetermined length.
  • the protrusions 304 can be provided at the corners of the conductor plate 301, as shown in FIG.
  • a through hole 304A is provided in the protruding portion 304 .
  • the conductor plate 301 is fitted with the through hole 304A and the projecting portion 207 provided on the substrate 200, and is further fixed with fasteners (not shown) such as screws.
  • the conductor plate 301 is aligned with the substrate 200 by aligning and fixing the protrusions 207 and the through holes 304A. As a result, the slot 302 and the first conductor pattern 201A are aligned, and the notch 303 and the second portion 201B_2 of the second conductor pattern 201B are aligned.
  • the height of the air layer described above can be set by the height of the protrusion 304 . It should be noted that instead of the projecting portion 304 , another member may be sandwiched between the substrate 200 and the conductor plate 301 .
  • the IC chip 400 is, for example, an integrated circuit such as a system LSI (Large-Scale Integrated circuit) that functions as a radar transmission/reception circuit.
  • the radar transmitting/receiving circuit may be configured using not only the IC chip 400 but also passive elements (not shown) or other semiconductor chips.
  • the IC chip 400 can input and output signals via the line 210 including the third conductor pattern 201C. Accordingly, the IC chip 400 can transmit and receive signals (radio waves) via the antenna device 1000 .
  • the IC chip 400 outputs a radar wave signal through the line 210 under the control of a signal processing circuit (not shown) during signal transmission. Thereby, the radar wave is transmitted from the antenna device 1000 .
  • the antenna device 1000 receives a radar wave reflected by an object (target)
  • the radar wave signal is input to the IC chip 400 via the line 210 .
  • the radar device 2000 calculates the propagation time (or frequency change) of radar waves based on the output signal of the IC chip 400 and the input signal.
  • the radar device 2000 calculates the distance and speed from the antenna device 1000 to the object (target) based on the propagation time (or frequency change).
  • FIG. 9 to 16 illustrate each configuration in more detail to facilitate understanding of the function of each section.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration around the first conductor pattern.
  • FIG. 10 is a sectional view showing the structure of the BB section in FIG.
  • the first conductor pattern 201A is connected through vias 204 to a conductor layer 203 functioning as a ground. Therefore, an electric field is not generated in the conductor layer 203, but is generated in the air layer between the first conductor pattern 201A and the conductor plate 301 as indicated by arrows in the figure.
  • the electric field is confined between the substrate 200 and the conductor plate 301 to prevent lateral leakage and spread. can be done.
  • FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the first conductor pattern side of the second conductor pattern (in particular, the first portion 201B_1 on which the conductor plate 301 exists directly above).
  • FIG. 12 is a sectional view showing the structure of the CC section in FIG. As shown in FIG. 12, unlike the first conductor pattern 201A, the second conductor pattern 201B is not connected to the conductor layer 203 via vias. Therefore, the electric field is generated between the second conductor pattern 201B and the conductor plate 301 (air layer) and between the second conductor pattern 201B and a portion of the conductor layer 203 facing the second conductor pattern 201B (a dielectric layer). layer 202).
  • the second EGB elements 206 included in the rows on both sides near the second conductor pattern 201B among the rows of the EBG elements 206 along the X-axis direction are arranged at an appropriate distance closer than 1/4 wavelength. This suppresses the expansion of the electric field in the Y-axis direction.
  • the width of the second conductor pattern 201B is narrower than the width of the first conductor pattern 201A for impedance matching.
  • the width of the second conductor pattern 201B may be gradually narrowed toward the direction of the IC400 chip.
  • the width of the second conductor pattern 201B may be gradually reduced starting from the width of the first conductor pattern 201A.
  • FIG. 13 is a plan view showing the configuration of the third conductor pattern side of the second conductor pattern (in particular, the second portion 201B_2 where the conductor plate 301 does not exist directly above).
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of the DD cross section in FIG. As shown in FIG. 14, in the second conductor pattern 201B (the second portion 201B_2 where the conductor plate 301 does not exist directly above), between the edge portion of the conductor plate 301 contacting the notch 303 and the second conductor pattern 201B An electric field is generated.
  • the EBG element 206 may be separated from the second conductor pattern 201B by the notch 303 of the conductor plate 301 .
  • FIG. 15 is a plan view showing the configuration around the third conductor pattern.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of the EE cross section in FIG.
  • the third conductor pattern 201C constitutes the microstrip line 210 together with the dielectric layer 202 and the conductor layer 203.
  • An electric field is mainly generated between the third conductor pattern 201C and a portion of the conductor layer 203 facing the third conductor pattern 201C.
  • the structure 300 includes, as main components, the first conductor pattern 201A, the second conductor pattern 201B, the third conductor pattern 201C, the plurality of first EBG elements 205, and the plurality of second EBG elements. 206 and a conductor plate 301 having slots 302 .
  • the first conductor pattern 201A connected to the conductor layer 203 via the via 204 is sandwiched between the first EBG elements 205 on both sides of the substrate 200 in the Y-axis direction.
  • the first conductor pattern 201A is covered with the conductor plate 301 via an air layer. Thereby, it functions as a gap waveguide through which a signal propagates through the air layer above the first conductor pattern 201A.
  • the gap waveguide in the embodiment of the present disclosure functions as a so-called MRGW because it is configured on the substrate 200 .
  • the MRGW according to the embodiment of the present disclosure since the propagating signal mainly propagates through the air layer in the space between the conductor plate 301 and the substrate 200, the influence of substrate loss can also be reduced compared to the microstrip line.
  • the second conductor pattern 201B connected to the first conductor pattern 201A is configured not to be connected to the conductor layer 203 via the via 204, and is sandwiched between the second EBG elements 206 on both sides of the substrate 200 in the Y-axis direction. Configuration. Specifically, the second conductor pattern 201B is sandwiched between EGBs arranged at a distance shorter than 1/4 wavelength on both sides in the Y-axis direction. Thereby, the structure functions as a conversion structure that propagates a signal by an electric field formed in the dielectric layer 202 of the substrate 200 around the second conductor pattern 201B. In addition, since the second conductor pattern 201B includes the second portion 201B_2 where the conductor plate 301 does not exist directly above, the electric field can be converted more efficiently.
  • the third conductor pattern 201C connected to the second conductor pattern 201B is not connected to the conductor layer 203 via the via 204 and is not sandwiched between the EBG elements. 210, more specifically it functions as a microstrip line.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of a radar device including an antenna device 1000, showing propagation paths of radio waves. Signals are transmitted by propagation of radio waves as indicated by thick arrows in the figure. Specifically, radio waves (for example, radar waves) propagated and received inside the structure 300 through the slots 302 of the conductor plate 301 propagated through the air layer between the conductor plate 301 and the first conductor pattern 201A. After that, in the second conductor pattern 201B, it propagates to the underlying dielectric layer 202 as well. The received radio wave propagates through the dielectric layer 202 along the line 210 and is input to the IC chip 400 functioning as a radar receiving circuit.
  • radio waves for example, radar waves
  • a signal received by radio waves is first formed between the first conductor pattern 201A arranged on the substrate 200 including the conductor layer 203 and the conductor plate 301 facing the substrate 200. transmitted by an electric field (first electric field).
  • first electric field After the signal is transmitted by the first electric field, the second conductor pattern 201B having a length of approximately 1/4 or more of the operating wavelength, which is connected to the first conductor pattern 201A, the conductor plate 301, and the conductor layer 203 A signal is transmitted by an electric field (second electric field) respectively formed between them.
  • an electric field (second 3 electric field) to transmit the signal
  • the transmission signal is transmitted by propagating radio waves in the opposite direction indicated by the thick arrow in FIG. Specifically, the radio wave propagates through the dielectric layer 202 along the line 210, and also propagates through the air layer between the second conductor pattern 201B and the first conductor pattern 201A. Then, in the first conductor pattern 201A, the radio wave propagates through the air layer between the conductor plate 301 and the first conductor pattern 201A and is radiated (transmitted) from the structure 300 via the slot 302.
  • the conductor pattern 201 can be provided with An electric field can be generated along to achieve both propagation and conversion of radio waves.
  • FIG. 18 is a diagram showing simulation results of pass characteristics.
  • the simulation results shown in the figure were obtained using existing simulation software capable of performing electromagnetic field analysis based on the model of the structure 300 and the parameters of the frequency of the transmission signal.
  • the length of the notch 303 of the conductor plate 301 in other words, the line length of the second portion 201B_2 of the second conductor pattern 201B
  • the effective dielectric constant is 2.5 or less
  • the frequency of the transmission signal is 74 GHz to 82 GHz. Note that such a frequency corresponds to a millimeter wave band frequency used in an on-vehicle radar.
  • the structure 300 according to the embodiment of the present disclosure has the line length of the second portion 201B_2 is 1.1 mm to 1.3 mm (the hatched portion in FIG. 18), the loss is small. That is, it was confirmed that the transmission characteristics were good.
  • This line length corresponds to about 1/2 wavelength around the frequency of 74 GHz to 82 GHz.
  • the line length with the smallest loss differs for each frequency. Therefore, by adjusting the line length of the second portion 201B_2 in the second conductor pattern 201B according to the frequency of the transmission signal, the loss of the transmission signal can be reduced and the antenna characteristics of the structure 300 can be improved. can be done.
  • FIG. 19 is a plan view showing an example of a conversion structure from a microstrip line to an MRGW of an antenna device according to Modification 1.
  • FIG. 1 the length of the first portion 201B_1 of the second conductor pattern 201B is shorter than that of the second portion 201B_2, but in Modification 1 shown in FIG. It is longer than the portion 201B_2.
  • the second EBG element 206 is smaller than the first EBG element 205 and arranged densely.
  • FIG. 20 is a plan view showing an example of a conversion structure from a microstrip line to MRGW of an antenna device according to Modification 2.
  • FIG. 1 the width of the conductor pattern 201 gradually decreases from the first conductor pattern 201A to the third conductor pattern 201C. is continuously tapered in the direction from the first conductor pattern 201A to the third conductor pattern 201C.
  • the second conductor pattern 201B tapers in the direction of the third conductor pattern 201C. According to this, it is possible to suppress the occurrence of dimensional errors when forming the conductor pattern 201 by etching, and it is possible to stably form the conductor pattern 201 with impedance matching.
  • the second conductor pattern 201B is tapered toward the first conductor pattern 201A at a portion of the first conductor pattern 201A side, so that the width of the second conductor pattern 201B becomes equal to that of the first conductor. It can also be configured so as to taper toward the pattern 201A side.
  • the width of the first portion 201B_1 may be the narrowest portion of the conductor pattern 201 in order to match the impedance.
  • FIG. 21 is a plan view showing an example of a portion including a conversion structure from a microstrip line to an MRGW of an antenna device according to Modification 3.
  • FIG. 21 the conductor pieces 205A and 206A of the EBG elements 205 and 206 have a circular outer shape in the Z-axis direction, but the conductor pieces 205A and 206A may have a rectangular outer shape in the Z-axis direction. Also, the outer shape of the conductor pieces 205A and 206A may be polygonal other than rectangular.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing an example of a portion including a microstrip line-to-MRGW conversion structure of an antenna device according to Modification 4.
  • FIG. 305 a configuration example in which an air layer is provided between the substrate 200 and the conductor plate 301 has been described.
  • the dielectric layer 305 may be made of a low-loss dielectric such as a foam material in order to suppress transmission loss of radio waves in the same manner as the dielectric layer 202 .
  • the height of the gap between the substrate 200 and the conductor plate 301 can also be adjusted by the thickness of the dielectric layer 305 .
  • the dielectric layer 305 may be used to bond the substrate 200 and the conductor plate 301 together.
  • FIG. 23 is a perspective view transparently showing an example of the MRGW structure according to Modification 5.
  • FIG. FIG. 24 is a sectional view showing the structure of the FF section in FIG.
  • the configuration example using the substrate 200 including the dielectric layer 202 was described, but the substrate 200 not including the dielectric layer 202 is used in Modified Example 5 shown in FIGS.
  • the substrate 200 is formed by cutting an aluminum plate, for example.
  • a conductor pattern 201 is formed on a conductor layer 203 in the X-axis direction.
  • a conductor plate 301 is provided above the substrate 200 (positive direction of the Z-axis).
  • a contact surface (contact portion) of the conductor pattern 201 with the conductor layer 203 corresponds to an example of a conductive connection portion that connects the conductor pattern 201 to the conductor layer 203 .
  • a space (air layer) is formed between the conductor pattern 201 and the conductor plate 301 .
  • a plurality of rectangular columnar EBG elements 208 are formed on the conductor layer 203 . These configurations act as Ridge Gap Waveguides.
  • FIG. 23 shows only the portion related to the first conductor pattern 201A
  • the portion related to the second conductor pattern and the portion related to the third conductor pattern can be formed in the same manner.
  • the second conductor pattern extends in the negative direction of the X-axis so as to be connected to only a portion of the conductor pattern 201 in the Z-axis direction (only the upper portion of the conductor pattern 201 along the Z-axis direction) in FIG.
  • a space is formed between the two conductor patterns and each of the conductor plate 301 and the substrate 200 . Thereby, an electric field can be formed between the second conductor pattern, the substrate 200 and the conductor plate 301, respectively.
  • a third conductor pattern is provided to extend from the second conductor pattern and to form a space between the conductor plate 301 and an electric field to be formed between the third conductor pattern and the conductor plate 301.
  • the third conductor pattern is connected to the signal terminal of the IC chip directly or through a wire or the like. Also, the ground terminal of the IC chip and the substrate 200 are electrically connected by a wire or the like.
  • the EBG element 208 prevents lateral leakage of the electric field.
  • the height (thickness) of the conductor pattern 201 on the conductor layer 203 may be zero.
  • FIG. 25 is a perspective view transparently showing an example of the antenna device according to Modification 6.
  • FIG. FIG. 26 is a cross-sectional view showing the structure of the GG section in FIG. Modification 6 shown in FIGS. 25 and 26 includes a substrate 200 on which a plurality of rectangular columnar EBG elements 208 are provided, a substrate 209 (for example, a dielectric substrate) on which conductor patterns 201 are arranged, and a conductor plate 301. include.
  • the portion related to the first conductor pattern 201A is shown, and the illustration of the portions related to the second and third conductor patterns is omitted.
  • Substrate 200 does not include dielectric layer 202 . These configurations act as Inverted Microstrip Gap Waveguides.
  • the conductor pattern 201 is connected to a second conductor pattern (not shown) in the negative direction of the X-axis, and the second conductor pattern can form an electric field between the conductor plate 301 and the conductor layer 203 . Furthermore, the second conductor pattern is connected to a line including the third conductor pattern (not shown).
  • an electric field is generated in the air layer between the conductor pattern 201 on the substrate 209 and the conductor plate 301 .
  • the conductor pattern 201 can also be connected to the conductor layer 203 at a location not shown.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view of a radar device 2000 including an antenna device 1000 according to Modification 7.
  • the third conductor pattern 201C is integrally connected to the second conductor pattern 201B.
  • the third conductor pattern 201C is physically separated from the second conductor pattern 201B and arranged so as to be electrically coupled with the second conductor pattern 201B. This makes it possible to separate the DC (direct current) component.
  • the third conductor pattern 201C is electrically connected to the second conductor pattern 201B in this way, it is possible to connect the third conductor pattern 201C not only by direct connection but also by electric field coupling.
  • the term "electrically connected” includes not only a state of conduction through physical contact or connection, but also an indirect connection such as electrons flying around in space.
  • the third conductor pattern 201C includes a body portion 201C_1, a connection portion (via) 201C_2, and a tip portion 201C_3.
  • the body portion 201C_1 is connected to the tip portion 201C_3 via the connection portion 201C_2.
  • the tip portion 201C_3 is arranged inside the dielectric layer 202, and the connection portion 201C_2 connects the tip portion 201C_3 and the body portion 201C_1 on the surface of the substrate 200.
  • the tip portion 201C_3 overlaps the second conductor pattern 201B in the Z-axis direction, and is capable of electric field coupling with the second conductor pattern 201B.
  • the received radio wave is first propagated by the electric field between the first conductor pattern 201A and the conductor plate 203, and then propagated by the electric field between the second conductor pattern 201B and each of the conductor plate 301 and the conductor layer 203. be done. Next, this radio wave is transmitted by the electric field between the tip portion 201C_3 and the conductor layer 203, and finally propagated by the electric field between the body portion 201C_1 and the conductor layer 203. Thus, even if the third conductor pattern 201C is not connected to the second conductor pattern 201B, the signal of the received radio wave can be transmitted to the IC chip 400 with a simple configuration.
  • the conductor layer 203 includes a conductor layer 203_1 (first conductor layer) and a conductor layer 203_2 (second conductor layer).
  • the conductor layer 203_1 is a portion of the conductor layer 203 that faces the first conductor pattern 201A and the second conductor pattern 201B
  • the conductor layer 203_2 is a portion that faces the third conductor pattern 201C.
  • the conductor layers 203_1 and 203_2 are provided inside the dielectric layer 202 and are electrically connected via an interlayer connection portion 203C (for example, a via).
  • the conductor layer 203_2 forms the line 210 with the third conductor pattern 201C and the dielectric layer 202 .
  • Line 210 is a microstrip line, but other types of lines such as coplanar lines may be formed. Even when the conductor layer 203 is composed of a plurality of layers in this way, it is possible to transmit the signal of the received radio wave to the IC chip 400 with a simple configuration. In addition, this structure can realize a structure that performs impedance conversion between the gap waveguide side and the chip side. Note that another conductor layer may be separately provided on the lower surface of the dielectric layer 202 (the surface in the negative direction of the Z-axis).
  • the IC chip 400 in the radio communication device 3000 has a function as a radio communication circuit that causes the antenna device 1000 to transmit or receive a radio signal used in, for example, a 5G communication system instead of or in addition to the function as a radar transmission/reception circuit. Also, the wireless communication device 3000 transmits and receives radio waves for wireless communication via the antenna device 1000 . The wireless communication device 3000 may transmit or receive signals for wireless communication using beams.
  • the IC chip 400 modulates a baseband signal output from a signal processing circuit (not shown), and radiates (transmits) the modulated wireless signal via the antenna device 1000 .
  • IC chip 400 functioning as a wireless communication circuit demodulates a wireless signal received by antenna device 1000 and outputs a demodulated baseband signal to a signal processing circuit.
  • FIG. 29 is a block diagram showing a configuration example of a vehicle control system 11, which is an example of a mobile device control system to which the present technology is applied.
  • the vehicle control system 11 is provided in the vehicle 1 and performs processing related to driving support and automatic driving of the vehicle 1.
  • the vehicle control system 11 includes a vehicle control ECU (Electronic Control Unit) 21, a communication unit 22, a map information storage unit 23, a position information acquisition unit 24, an external recognition sensor 25, an in-vehicle sensor 26, a vehicle sensor 27, a storage unit 28, a travel Assistance/automatic driving control unit 29 , DMS (Driver Monitoring System) 30 , HMI (Human Machine Interface) 31 , and vehicle control unit 32 .
  • vehicle control ECU Electronic Control Unit
  • communication unit 22 includes a vehicle control ECU (Electronic Control Unit) 21, a communication unit 22, a map information storage unit 23, a position information acquisition unit 24, an external recognition sensor 25, an in-vehicle sensor 26, a vehicle sensor 27, a storage unit 28, a travel Assistance/automatic driving control unit 29 , DMS (Driver Monitoring System) 30 , HMI (Human Machine Interface) 31 , and vehicle control unit 32 .
  • HMI Human Machine Interface
  • Vehicle control ECU 21, communication unit 22, map information storage unit 23, position information acquisition unit 24, external recognition sensor 25, in-vehicle sensor 26, vehicle sensor 27, storage unit 28, driving support/automatic driving control unit 29, driver monitoring system ( DMS) 30 , human machine interface (HMI) 31 , and vehicle control unit 32 are connected via a communication network 41 so as to be able to communicate with each other.
  • the communication network 41 is, for example, a CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network), FlexRay (registered trademark), Ethernet (registered trademark), and other digital two-way communication standards. It is composed of a communication network, a bus, and the like.
  • the communication network 41 may be used properly depending on the type of data to be transmitted.
  • CAN may be applied to data related to vehicle control
  • Ethernet may be applied to large-capacity data.
  • each part of the vehicle control system 11 performs wireless communication assuming relatively short-range communication such as near-field wireless communication (NFC (Near Field Communication)) or Bluetooth (registered trademark) without going through the communication network 41. may be connected directly using NFC (Near Field Communication)) or Bluetooth (registered trademark) without going through the communication network 41. may be connected directly using NFC (Near Field Communication)
  • Bluetooth registered trademark
  • the vehicle control ECU 21 is composed of various processors such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit).
  • the vehicle control ECU 21 controls the functions of the entire vehicle control system 11 or a part thereof.
  • the communication unit 22 communicates with various devices inside and outside the vehicle, other vehicles, servers, base stations, etc., and transmits and receives various data. At this time, the communication unit 22 can perform communication using a plurality of communication methods.
  • the communication with the outside of the vehicle that can be performed by the communication unit 22 will be described schematically.
  • the communication unit 22 is, for example, 5G (5th generation mobile communication system), LTE (Long Term Evolution), DSRC (Dedicated Short Range Communications), etc., via a base station or access point, on the external network communicates with a server (hereinafter referred to as an external server) located in the external network.
  • the external network with which the communication unit 22 communicates is, for example, the Internet, a cloud network, or a provider's own network.
  • the communication method that the communication unit 22 performs with the external network is not particularly limited as long as it is a wireless communication method that enables digital two-way communication at a communication speed of a predetermined value or more and a distance of a predetermined value or more.
  • the communication unit 22 can communicate with a terminal located near the vehicle using P2P (Peer To Peer) technology.
  • Terminals in the vicinity of one's own vehicle are, for example, terminals worn by pedestrians, bicycles, and other moving objects that move at relatively low speeds, terminals installed at fixed locations in stores, etc., or MTC (Machine Type Communication) terminal.
  • the communication unit 22 can also perform V2X communication.
  • V2X communication includes, for example, vehicle-to-vehicle communication with other vehicles, vehicle-to-infrastructure communication with roadside equipment, etc., and vehicle-to-home communication , and communication between the vehicle and others, such as vehicle-to-pedestrian communication with a terminal or the like possessed by a pedestrian.
  • the communication unit 22 can receive from the outside a program for updating the software that controls the operation of the vehicle control system 11 (Over The Air).
  • the communication unit 22 can also receive map information, traffic information, information around the vehicle 1, and the like from the outside.
  • the communication unit 22 can transmit information about the vehicle 1, information about the surroundings of the vehicle 1, and the like to the outside.
  • the information about the vehicle 1 that the communication unit 22 transmits to the outside includes, for example, data indicating the state of the vehicle 1, recognition results by the recognition unit 73, and the like.
  • the communication unit 22 performs communication corresponding to a vehicle emergency call system such as e-call.
  • the communication unit 22 receives electromagnetic waves transmitted by a road traffic information communication system (VICS (Vehicle Information and Communication System) (registered trademark)) such as radio wave beacons, optical beacons, and FM multiplex broadcasting.
  • VICS Vehicle Information and Communication System
  • radio wave beacons such as radio wave beacons, optical beacons, and FM multiplex broadcasting.
  • the communication with the inside of the vehicle that can be performed by the communication unit 22 will be described schematically.
  • the communication unit 22 can communicate with each device in the vehicle using, for example, wireless communication.
  • the communication unit 22 performs wireless communication with devices in the vehicle using a communication method such as wireless LAN, Bluetooth, NFC, and WUSB (Wireless USB) that enables digital two-way communication at a communication speed higher than a predetermined value. can be done.
  • the communication unit 22 can also communicate with each device in the vehicle using wired communication.
  • the communication unit 22 can communicate with each device in the vehicle by wired communication via a cable connected to a connection terminal (not shown).
  • the communication unit 22 performs digital two-way communication at a predetermined communication speed or higher through wired communication such as USB (Universal Serial Bus), HDMI (High-Definition Multimedia Interface) (registered trademark), and MHL (Mobile High-definition Link). can communicate with each device in the vehicle.
  • USB Universal Serial Bus
  • HDMI High-Definition Multimedia Interface
  • MHL Mobile High-definition Link
  • equipment in the vehicle refers to equipment that is not connected to the communication network 41 in the vehicle, for example.
  • in-vehicle devices include mobile devices and wearable devices possessed by passengers such as drivers, information devices that are brought into the vehicle and temporarily installed, and the like.
  • the map information accumulation unit 23 accumulates one or both of the map obtained from the outside and the map created by the vehicle 1. For example, the map information accumulation unit 23 accumulates a three-dimensional high-precision map, a global map covering a wide area, and the like, which is lower in accuracy than the high-precision map.
  • High-precision maps are, for example, dynamic maps, point cloud maps, vector maps, etc.
  • the dynamic map is, for example, a map consisting of four layers of dynamic information, quasi-dynamic information, quasi-static information, and static information, and is provided to the vehicle 1 from an external server or the like.
  • a point cloud map is a map composed of a point cloud (point cloud data).
  • a vector map is, for example, a map adapted to ADAS (Advanced Driver Assistance System) and AD (Autonomous Driving) by associating traffic information such as lane and traffic signal positions with a point cloud map.
  • the point cloud map and the vector map may be provided from an external server or the like, and based on the sensing results of the camera 51, radar 52, LiDAR 53, etc., as a map for matching with a local map described later. It may be created by the vehicle 1 and stored in the map information storage unit 23 . Further, when a high-precision map is provided from an external server or the like, in order to reduce the communication capacity, map data of, for example, several hundred meters square, regarding the planned route that the vehicle 1 will travel from now on, is acquired from the external server or the like. .
  • the position information acquisition unit 24 receives GNSS signals from GNSS (Global Navigation Satellite System) satellites and acquires position information of the vehicle 1 .
  • the acquired position information is supplied to the driving support/automatic driving control unit 29 .
  • the location information acquisition unit 24 is not limited to the method using GNSS signals, and may acquire location information using beacons, for example.
  • the external recognition sensor 25 includes various sensors used for recognizing situations outside the vehicle 1 and supplies sensor data from each sensor to each part of the vehicle control system 11 .
  • the type and number of sensors included in the external recognition sensor 25 are arbitrary.
  • the external recognition sensor 25 includes a camera 51, a radar 52, a LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) 53, and an ultrasonic sensor 54.
  • the configuration is not limited to this, and the external recognition sensor 25 may be configured to include one or more types of sensors among the camera 51, radar 52, LiDAR 53, and ultrasonic sensor .
  • the numbers of cameras 51 , radars 52 , LiDARs 53 , and ultrasonic sensors 54 are not particularly limited as long as they are realistically installable in the vehicle 1 .
  • the type of sensor provided in the external recognition sensor 25 is not limited to this example, and the external recognition sensor 25 may be provided with other types of sensors. An example of the sensing area of each sensor included in the external recognition sensor 25 will be described later.
  • the imaging method of the camera 51 is not particularly limited.
  • cameras of various types such as a ToF (Time Of Flight) camera, a stereo camera, a monocular camera, and an infrared camera, which are capable of distance measurement, can be applied to the camera 51 as necessary.
  • the camera 51 is not limited to this, and may simply acquire a photographed image regardless of distance measurement.
  • the external recognition sensor 25 can include an environment sensor for detecting the environment with respect to the vehicle 1.
  • the environment sensor is a sensor for detecting the environment such as weather, weather, brightness, etc., and can include various sensors such as raindrop sensors, fog sensors, sunshine sensors, snow sensors, and illuminance sensors.
  • the external recognition sensor 25 includes a microphone used for detecting the sound around the vehicle 1 and the position of the sound source.
  • the in-vehicle sensor 26 includes various sensors for detecting information inside the vehicle, and supplies sensor data from each sensor to each part of the vehicle control system 11 .
  • the types and number of various sensors included in the in-vehicle sensor 26 are not particularly limited as long as they are the types and number that can be realistically installed in the vehicle 1 .
  • the in-vehicle sensor 26 can include one or more sensors among cameras, radars, seating sensors, steering wheel sensors, microphones, and biosensors.
  • the camera provided in the in-vehicle sensor 26 for example, cameras of various shooting methods capable of distance measurement, such as a ToF camera, a stereo camera, a monocular camera, and an infrared camera, can be used.
  • the camera included in the in-vehicle sensor 26 is not limited to this, and may simply acquire a photographed image regardless of distance measurement.
  • the biosensors included in the in-vehicle sensor 26 are provided, for example, on a seat, a steering wheel, or the like, and detect various biometric information of a passenger such as a driver.
  • the vehicle sensor 27 includes various sensors for detecting the state of the vehicle 1, and supplies sensor data from each sensor to each section of the vehicle control system 11.
  • the types and number of various sensors included in the vehicle sensor 27 are not particularly limited as long as the types and number are practically installable in the vehicle 1 .
  • the vehicle sensor 27 includes a speed sensor, an acceleration sensor, an angular velocity sensor (gyro sensor), and an inertial measurement unit (IMU (Inertial Measurement Unit)) integrating them.
  • the vehicle sensor 27 includes a steering angle sensor that detects the steering angle of the steering wheel, a yaw rate sensor, an accelerator sensor that detects the amount of operation of the accelerator pedal, and a brake sensor that detects the amount of operation of the brake pedal.
  • the vehicle sensor 27 includes a rotation sensor that detects the number of rotations of an engine or a motor, an air pressure sensor that detects tire air pressure, a slip rate sensor that detects a tire slip rate, and a wheel speed sensor that detects the rotational speed of a wheel.
  • a sensor is provided.
  • the vehicle sensor 27 includes a battery sensor that detects the remaining battery level and temperature, and an impact sensor that detects external impact.
  • the storage unit 28 includes at least one of a nonvolatile storage medium and a volatile storage medium, and stores data and programs.
  • the storage unit 28 is used as, for example, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory), and storage media include magnetic storage devices such as HDD (Hard Disc Drive), semiconductor storage devices, optical storage devices, And a magneto-optical storage device can be applied.
  • the storage unit 28 stores various programs and data used by each unit of the vehicle control system 11 .
  • the storage unit 28 includes an EDR (Event Data Recorder) and a DSSAD (Data Storage System for Automated Driving), and stores information of the vehicle 1 before and after an event such as an accident and information acquired by the in-vehicle sensor 26.
  • EDR Event Data Recorder
  • DSSAD Data Storage System for Automated Driving
  • the driving support/automatic driving control unit 29 controls driving support and automatic driving of the vehicle 1 .
  • the driving support/automatic driving control unit 29 includes an analysis unit 61 , an action planning unit 62 and an operation control unit 63 .
  • the analysis unit 61 analyzes the vehicle 1 and its surroundings.
  • the analysis unit 61 includes a self-position estimation unit 71 , a sensor fusion unit 72 and a recognition unit 73 .
  • the self-position estimation unit 71 estimates the self-position of the vehicle 1 based on the sensor data from the external recognition sensor 25 and the high-precision map accumulated in the map information accumulation unit 23. For example, the self-position estimation unit 71 generates a local map based on sensor data from the external recognition sensor 25, and estimates the self-position of the vehicle 1 by matching the local map and the high-precision map.
  • the position of the vehicle 1 is based on, for example, the center of the rear wheel versus axle.
  • a local map is, for example, a three-dimensional high-precision map created using techniques such as SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), an occupancy grid map, or the like.
  • the three-dimensional high-precision map is, for example, the point cloud map described above.
  • the occupancy grid map is a map that divides the three-dimensional or two-dimensional space around the vehicle 1 into grids (lattice) of a predetermined size and shows the occupancy state of objects in grid units.
  • the occupancy state of an object is indicated, for example, by the presence or absence of the object and the existence probability.
  • the local map is also used, for example, by the recognizing unit 73 for detection processing and recognition processing of the situation outside the vehicle 1 .
  • the self-position estimation unit 71 may estimate the self-position of the vehicle 1 based on the position information acquired by the position information acquisition unit 24 and the sensor data from the vehicle sensor 27.
  • the sensor fusion unit 72 combines a plurality of different types of sensor data (for example, image data supplied from the camera 51 and sensor data supplied from the radar 52) to perform sensor fusion processing to obtain new information.
  • Methods for combining different types of sensor data include integration, fusion, federation, and the like.
  • the recognition unit 73 executes a detection process for detecting the situation outside the vehicle 1 and a recognition process for recognizing the situation outside the vehicle 1 .
  • the recognition unit 73 performs detection processing and recognition processing of the external situation of the vehicle 1 based on information from the external recognition sensor 25, information from the self-position estimation unit 71, information from the sensor fusion unit 72, and the like. .
  • the recognition unit 73 performs detection processing and recognition processing of objects around the vehicle 1 .
  • Object detection processing is, for example, processing for detecting the presence or absence, size, shape, position, movement, and the like of an object.
  • Object recognition processing is, for example, processing for recognizing an attribute such as the type of an object or identifying a specific object.
  • detection processing and recognition processing are not always clearly separated, and may overlap.
  • the recognition unit 73 detects objects around the vehicle 1 by clustering the point cloud based on sensor data from the radar 52 or the LiDAR 53 or the like for each cluster of point groups. As a result, presence/absence, size, shape, and position of objects around the vehicle 1 are detected.
  • the recognition unit 73 detects the movement of objects around the vehicle 1 by performing tracking that follows the movement of the masses of point groups classified by clustering. As a result, the speed and traveling direction (movement vector) of the object around the vehicle 1 are detected.
  • the recognition unit 73 detects or recognizes vehicles, people, bicycles, obstacles, structures, roads, traffic lights, traffic signs, road markings, etc. based on image data supplied from the camera 51 . Further, the recognition unit 73 may recognize types of objects around the vehicle 1 by performing recognition processing such as semantic segmentation.
  • the recognition unit 73 based on the map accumulated in the map information accumulation unit 23, the estimation result of the self-position by the self-position estimation unit 71, and the recognition result of the object around the vehicle 1 by the recognition unit 73, Recognition processing of traffic rules around the vehicle 1 can be performed. Through this processing, the recognition unit 73 can recognize the position and state of traffic lights, the content of traffic signs and road markings, the content of traffic restrictions, the lanes in which the vehicle can travel, and the like.
  • the recognition unit 73 can perform recognition processing of the environment around the vehicle 1 .
  • the surrounding environment to be recognized by the recognition unit 73 includes the weather, temperature, humidity, brightness, road surface conditions, and the like.
  • the action plan section 62 creates an action plan for the vehicle 1.
  • the action planning unit 62 creates an action plan by performing route planning and route following processing.
  • global path planning is the process of planning a rough path from the start to the goal. This route planning is called trajectory planning, and in the planned route, trajectory generation (local path planning) that allows safe and smooth progress in the vicinity of the vehicle 1 in consideration of the motion characteristics of the vehicle 1 is performed. It also includes the processing to be performed.
  • Route following is the process of planning actions to safely and accurately travel the route planned by route planning within the planned time.
  • the action planning unit 62 can, for example, calculate the target speed and target angular speed of the vehicle 1 based on the result of this route following processing.
  • the motion control unit 63 controls the motion of the vehicle 1 in order to implement the action plan created by the action planning unit 62.
  • the operation control unit 63 controls a steering control unit 81, a brake control unit 82, and a drive control unit 83 included in the vehicle control unit 32, which will be described later, so that the vehicle 1 can control the trajectory calculated by the trajectory plan. Acceleration/deceleration control and direction control are performed so as to advance.
  • the operation control unit 63 performs coordinated control aimed at realizing ADAS functions such as collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, and vehicle lane departure warning.
  • the operation control unit 63 performs cooperative control aimed at automatic driving in which the vehicle autonomously travels without depending on the driver's operation.
  • the DMS 30 performs driver authentication processing, driver state recognition processing, etc., based on sensor data from the in-vehicle sensor 26 and input data input to the HMI 31, which will be described later.
  • the driver's state to be recognized includes, for example, physical condition, alertness, concentration, fatigue, gaze direction, drunkenness, driving operation, posture, and the like.
  • the DMS 30 may perform authentication processing for passengers other than the driver and processing for recognizing the state of the passenger. Further, for example, the DMS 30 may perform recognition processing of the situation inside the vehicle based on the sensor data from the sensor 26 inside the vehicle. Conditions inside the vehicle to be recognized include temperature, humidity, brightness, smell, and the like, for example.
  • the HMI 31 inputs various data, instructions, etc., and presents various data to the driver.
  • the HMI 31 comprises an input device for human input of data.
  • the HMI 31 generates an input signal based on data, instructions, etc. input from an input device, and supplies the input signal to each section of the vehicle control system 11 .
  • the HMI 31 includes operators such as a touch panel, buttons, switches, and levers as input devices.
  • the HMI 31 is not limited to this, and may further include an input device capable of inputting information by a method other than manual operation using voice, gestures, or the like.
  • the HMI 31 may use, as an input device, a remote control device using infrared rays or radio waves, or an external connection device such as a mobile device or wearable device corresponding to the operation of the vehicle control system 11 .
  • the presentation of data by HMI31 will be briefly explained.
  • the HMI 31 generates visual information, auditory information, and tactile information for the passenger or outside the vehicle.
  • the HMI 31 performs output control for controlling the output, output content, output timing, output method, and the like of each generated information.
  • the HMI 31 generates and outputs visual information such as an operation screen, a status display of the vehicle 1, a warning display, an image such as a monitor image showing the situation around the vehicle 1, and information indicated by light.
  • the HMI 31 also generates and outputs information indicated by sounds such as voice guidance, warning sounds, warning messages, etc., as auditory information.
  • the HMI 31 generates and outputs, as tactile information, information given to the passenger's tactile sense by force, vibration, movement, or the like.
  • a display device that presents visual information by displaying an image by itself or a projector device that presents visual information by projecting an image can be applied.
  • the display device displays visual information within the passenger's field of view, such as a head-up display, a transmissive display, and a wearable device with an AR (Augmented Reality) function. It may be a device.
  • the HMI 31 can use a display device provided in the vehicle 1 such as a navigation device, an instrument panel, a CMS (Camera Monitoring System), an electronic mirror, a lamp, etc., as an output device for outputting visual information.
  • Audio speakers, headphones, and earphones can be applied as output devices for the HMI 31 to output auditory information.
  • a haptic element using haptic technology can be applied as an output device for the HMI 31 to output tactile information.
  • a haptic element is provided at a portion of the vehicle 1 that is in contact with a passenger, such as a steering wheel or a seat.
  • the vehicle control unit 32 controls each unit of the vehicle 1.
  • the vehicle control section 32 includes a steering control section 81 , a brake control section 82 , a drive control section 83 , a body system control section 84 , a light control section 85 and a horn control section 86 .
  • the steering control unit 81 detects and controls the state of the steering system of the vehicle 1 .
  • the steering system includes, for example, a steering mechanism including a steering wheel, an electric power steering, and the like.
  • the steering control unit 81 includes, for example, a steering ECU that controls the steering system, an actuator that drives the steering system, and the like.
  • the brake control unit 82 detects and controls the state of the brake system of the vehicle 1 .
  • the brake system includes, for example, a brake mechanism including a brake pedal, an ABS (Antilock Brake System), a regenerative brake mechanism, and the like.
  • the brake control unit 82 includes, for example, a brake ECU that controls the brake system, an actuator that drives the brake system, and the like.
  • the drive control unit 83 detects and controls the state of the drive system of the vehicle 1 .
  • the drive system includes, for example, an accelerator pedal, a driving force generator for generating driving force such as an internal combustion engine or a driving motor, and a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels.
  • the drive control unit 83 includes, for example, a drive ECU that controls the drive system, an actuator that drives the drive system, and the like.
  • the body system control unit 84 detects and controls the state of the body system of the vehicle 1 .
  • the body system includes, for example, a keyless entry system, smart key system, power window device, power seat, air conditioner, air bag, seat belt, shift lever, and the like.
  • the body system control unit 84 includes, for example, a body system ECU that controls the body system, an actuator that drives the body system, and the like.
  • the light control unit 85 detects and controls the states of various lights of the vehicle 1 .
  • Lights to be controlled include, for example, headlights, backlights, fog lights, turn signals, brake lights, projections, bumper displays, and the like.
  • the light control unit 85 includes a light ECU that controls the light, an actuator that drives the light, and the like.
  • the horn control unit 86 detects and controls the state of the car horn of the vehicle 1 .
  • the horn control unit 86 includes, for example, a horn ECU for controlling the car horn, an actuator for driving the car horn, and the like.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example of sensing areas by the camera 51, radar 52, LiDAR 53, ultrasonic sensor 54, etc. of the external recognition sensor 25 in FIG. 30 schematically shows the vehicle 1 viewed from above, the left end side being the front end (front) side of the vehicle 1, and the right end side being the rear end (rear) side of the vehicle 1.
  • a sensing area 101F and a sensing area 101B are examples of sensing areas of the ultrasonic sensor 54.
  • FIG. The sensing area 101 ⁇ /b>F covers the periphery of the front end of the vehicle 1 with a plurality of ultrasonic sensors 54 .
  • the sensing area 101B covers the periphery of the rear end of the vehicle 1 with a plurality of ultrasonic sensors 54 .
  • the sensing results in the sensing area 101F and the sensing area 101B are used, for example, for parking assistance of the vehicle 1 and the like.
  • Sensing areas 102F to 102B show examples of sensing areas of the radar 52 for short or medium range.
  • the sensing area 102F covers the front of the vehicle 1 to a position farther than the sensing area 101F.
  • the sensing area 102B covers the rear of the vehicle 1 to a position farther than the sensing area 101B.
  • the sensing area 102L covers the rear periphery of the left side surface of the vehicle 1 .
  • the sensing area 102R covers the rear periphery of the right side surface of the vehicle 1 .
  • the sensing result in the sensing area 102F is used, for example, to detect vehicles, pedestrians, etc. existing in front of the vehicle 1.
  • the sensing result in the sensing area 102B is used, for example, for the rear collision prevention function of the vehicle 1 or the like.
  • the sensing results in the sensing area 102L and the sensing area 102R are used, for example, to detect an object in a blind spot on the side of the vehicle 1, or the like.
  • Sensing areas 103F to 103B show examples of sensing areas by the camera 51 .
  • the sensing area 103F covers the front of the vehicle 1 to a position farther than the sensing area 102F.
  • the sensing area 103B covers the rear of the vehicle 1 to a position farther than the sensing area 102B.
  • the sensing area 103L covers the periphery of the left side surface of the vehicle 1 .
  • the sensing area 103R covers the periphery of the right side surface of the vehicle 1 .
  • the sensing results in the sensing area 103F can be used, for example, for recognition of traffic lights and traffic signs, lane departure prevention support systems, and automatic headlight control systems.
  • a sensing result in the sensing area 103B can be used for parking assistance and a surround view system, for example.
  • Sensing results in the sensing area 103L and the sensing area 103R can be used, for example, in a surround view system.
  • the sensing area 104 shows an example of the sensing area of the LiDAR53.
  • the sensing area 104 covers the front of the vehicle 1 to a position farther than the sensing area 103F.
  • the sensing area 104 has a narrower lateral range than the sensing area 103F.
  • the sensing results in the sensing area 104 are used, for example, to detect objects such as surrounding vehicles.
  • a sensing area 105 shows an example of a sensing area of the long-range radar 52 .
  • the sensing area 105 covers the front of the vehicle 1 to a position farther than the sensing area 104 .
  • the sensing area 105 has a narrower lateral range than the sensing area 104 .
  • the sensing results in the sensing area 105 are used, for example, for ACC (Adaptive Cruise Control), emergency braking, and collision avoidance.
  • ACC Adaptive Cruise Control
  • emergency braking emergency braking
  • collision avoidance collision avoidance
  • the sensing regions of the cameras 51, the radar 52, the LiDAR 53, and the ultrasonic sensors 54 included in the external recognition sensor 25 may have various configurations other than those shown in FIG. Specifically, the ultrasonic sensor 54 may also sense the sides of the vehicle 1 , and the LiDAR 53 may sense the rear of the vehicle 1 . Moreover, the installation position of each sensor is not limited to each example mentioned above. Also, the number of each sensor may be one or plural.
  • the antenna device having the structure in which the gap waveguide and the microstrip line are connected using the EBG element suppresses the side leakage of the electric field by the EBG element, and the Since the electric field can be converted into the electric field in the substrate, it is possible to convert between the gap waveguide and the microstrip line with a simple configuration.
  • the technology of the present disclosure also allows the incorporation of a low-loss, high-performance MRGW structure on a single substrate. Furthermore, it can be applied to circuits of various devices such as radio communication devices and transmission devices as well as radar devices using antenna devices.
  • a substrate including a conductor layer; a first conductor pattern disposed on the surface of the substrate; a connection portion that connects the first conductor pattern to the conductor layer; a second conductor pattern having one end connected to one end of the first conductor pattern, having a length of approximately 1/4 or more of the operating wavelength, and disposed on the surface of the substrate; a plurality of first electromagnetic bandgap elements arranged on both sides in the longitudinal direction of the first conductor pattern on the substrate; a plurality of second electromagnetic bandgap elements arranged on both sides in the longitudinal direction of the second conductor pattern on the substrate; a conductor plate facing the first conductor pattern; a third conductor pattern having one end connected to the other end of the second conductor pattern and arranged on the surface of the substrate; Antenna device with [Item 2] 2.
  • the antenna device according to item 1, wherein the plurality of second electromagnetic bandgap elements are arranged at positions closer than 1/4 wavelength from the second conductor pattern.
  • the second conductor pattern has a first portion on the first conductor pattern side of the second conductor pattern and a second portion on the opposite side of the first portion, The antenna device according to any one of items 1 to 3, wherein the first portion faces the conductor plate, and the second portion does not face the conductor plate.
  • Item 5 Item 5.
  • the antenna device according to Item 4, wherein the conductor plate has a shape in which a portion facing the second portion is cut away.
  • the substrate further comprises a dielectric layer;
  • the first conductor pattern is provided on the surface of the dielectric layer, 6.
  • the substrate further comprises a dielectric layer;
  • the antenna device according to any one of items 1 to 7, wherein the first conductor pattern, the second conductor pattern, and the third conductor pattern are provided on the surface of the dielectric layer.
  • the conductor layer is a first conductor layer connected to the first conductor pattern by the connection portion; a second conductor layer provided in a layer different from the first conductor layer; Item 9.
  • a transmission line is formed by the third conductor pattern, a portion of the conductor layer facing the third conductor pattern, and a portion of the dielectric layer between the third conductor pattern and the portion of the conductor layer. 10.
  • [Item 11] The antenna device according to any one of items 1 to 10, wherein the width of the second conductor pattern is narrower than the width of the first conductor pattern.
  • [Item 12] 12 12.
  • the antenna device according to item 11, wherein the second conductor pattern has a tapered shape from the first conductor pattern toward the third conductor pattern.
  • [Item 13] 13 13.
  • the antenna device according to item 11 or 12 wherein the width of the third conductor pattern is narrower than the width of the first conductor pattern.
  • [Item 14] 14 14. The antenna device according to any one of items 1 to 13, wherein an air layer is provided between the substrate and the conductor plate. [Item 15] 15. The antenna device according to any one of items 1 to 14, further comprising a dielectric layer between the substrate and the conductor plate. [Item 16] The first conductor pattern is provided on the surface of the conductor layer, The antenna device according to any one of items 1 to 15, wherein the connecting portion is a contact surface that contacts the conductor layer of the first conductor pattern. [Item 17] 17. The antenna device according to any one of items 1 to 16, wherein the conductor plate has a slot for radiating radio waves in a portion facing the first conductor pattern.
  • the antenna device is a substrate including a conductor layer; a first conductor pattern disposed on the surface of the substrate; a connection portion that connects the first conductor pattern to the conductor layer; a second conductor pattern having one end connected to one end of the first conductor pattern and having a length of approximately 1/4 or more of the operating wavelength; a plurality of first electromagnetic bandgap elements arranged on both sides in the longitudinal direction of the first conductor pattern on the substrate; a plurality of second electromagnetic bandgap elements arranged on both sides in the longitudinal direction of the second conductor pattern on the substrate; a conductor plate facing the first conductor pattern; a third conductor pattern having one end connected to the other end of the second conductor pattern and arranged on the surface of the substrate; radar device.
  • a substrate including a conductor layer; a first conductor pattern disposed on the surface of the substrate; a connection portion that connects the first conductor pattern to the conductor layer; a second conductor pattern having one end connected to one end of the first conductor pattern, having a length of approximately 1/4 or more of the operating wavelength, and disposed on the surface of the substrate; a plurality of first electromagnetic bandgap elements arranged on both sides in the longitudinal direction of the first conductor pattern on the substrate; a plurality of second electromagnetic bandgap elements arranged on both sides in the longitudinal direction of the second conductor pattern on the substrate; a conductor plate facing the first conductor pattern; a third conductor pattern having one end connected to the other end of the second conductor pattern and arranged on the surface of the substrate; transmission equipment with [Item 20] receiving a signal by radio waves through a slot provided in a conductor plate facing the surface of the substrate; The signal is transmitted by a first electric field formed between the conductor plate and a first conductor pattern provided on the
  • a second conductor pattern having a length of approximately 1/4 or more of an operating wavelength, one end of which is connected to one end of the first conductor pattern after the signal is transmitted by the first electric field; transmitted by a second electric field formed between a portion of the conductor layer facing the second conductor pattern and each of the conductor plates; After transmitting the signal by the second electric field, the signal is transferred to a third conductor pattern, one end of which is electrically connected to the other end of the second conductor pattern, and the conductor facing the third conductor pattern.
  • antenna device 2000 radar device 3000 wireless communication device 200 substrate 201 conductor pattern 201A first conductor pattern 201B second conductor pattern 201B_1 first portion 201B_2 second portion 201C third conductor pattern 201C_1 body portion 201C_2 connection portion 201C_3 tip portion 202 dielectric Layer 203 Conductor layer 203C Interlayer connection portion 203_P Connection portion 204 Vias 205, 206 Electromagnetic bandgap element (EBG element) 205A, 206A Conductor pieces 205B, 206B Via 207 Projection 208 EBG element 209 Substrate 210 Line (microstrip line) 300 Structure 301 Conductor Plate 302 Slot 303 Notch 304 Projection 305 Dielectric Layer 400 IC Chip 1 Vehicle 11 Vehicle Control System 21 Vehicle Control ECU (Electronic Control Unit) 22 communication unit 23 map information storage unit 24 position information acquisition unit 25 external recognition sensor 26 in-vehicle sensor 27 vehicle sensor 28 storage unit 29 driving support/automatic driving control unit 30 driver monitoring system (DM

Abstract

［課題］導波路と伝送線路とを接続した構成を容易に実現可能にする。 ［解決手段］本開示のアンテナ装置は、導体層を含む基板と、前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有する第２導体パターンと、前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、前記第１導体パターンに対向する導体板と、一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、を備える。

Description

アンテナ装置、レーダ装置及び伝送装置
　本開示は、アンテナ装置、レーダ装置及び伝送装置に関する。
　アンテナ装置に用いられる導波路としてギャップ導波路が注目されている。ギャップ導波路は、低損失でありながら導波管のように導体で完全に囲んだ構成にする必要がないことから、製造が容易である。例えばギャップ導波路の中でも下記特許文献１に開示されるＭＲＧＷ（Microstrip Ridge Gap Waveguide）は基板上に電磁バンドギャップ（ＥＢＧ（Electromagnetic Band Gap））素子を実装することができるため、ギャップ導波路を容易に実現することができる。このＭＲＧＷにおいて、マイクロストリップ線路のような幅の狭い導体パターンを用いることで、コンパクトで高性能な構造を実現することもできる。
　ＭＲＧＷと信号送受信用のＩＣチップとの間で信号を入出力するための伝送線路としては、例えばマイクロストリップ線路を用いることができる。しかしながら、ＭＲＧＷでは電波が基板上を伝搬するのに対してマイクロストリップ線路では電波が基板内で伝搬するために、これらを接続するための変換構造が必要となる。このような変換構造として、例えば基板を覆うように導体ブロックを設けてＭＲＧＷを形成し、ＭＲＧＷとマイクロストリップ線路との間で導体ブロックを基板に接続する構成も考えられる。しかしながら、導体ブロックを精度よく基板に接続することは容易ではなく、変換構造を簡単に製造することはできなかった。
特表２０１７－５１９４０４号公報
　本開示は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、導波路と伝送線路とを接続した構成を容易に実現可能なアンテナ装置、レーダ装置及び伝送装置を提供することを目的とする。
　本開示のアンテナ装置は、導体層を含む基板と、前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有する第２導体パターンと、前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、前記第１導体パターンに対向する導体板と、一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、を備える。
本開示の実施形態に係るアンテナ装置を含むレーダ装置の概略平面図である。 アンテナ装置を含むレーダ装置の概略断面図である。 図１の装置において導体板にスロットが形成された部分の拡大図。 図３において導体板を取り除いた構成を示す図。 図３において導体板のみを取り出して示した図。 アンテナ装置の一部を透過的に示した斜視図である。 アンテナ装置の一部の平面図である。 図７におけるＡ－Ａ断面の構造を示す断面図である。 第１導体パターン付近の構成を示す平面図である。 図９におけるＢ－Ｂ断面の構造を示す断面図である。 第２導体パターンのうちの第１導体パターン側の構成を示す平面図である。 図１１におけるＣ－Ｃ断面の構造を示す断面図である。 第２導体パターンのうちの第３導体パターン側の構成を示す平面図である。 図１３におけるＤ－Ｄ断面の構造を示す断面図である。 第３導体パターン付近の構成を示す平面図である。 図１５におけるＥ－Ｅ断面の構造を示す断面図である。 電波の伝搬経路を示すレーダ装置の概略断面図である。 通過特性のシミュレーション結果を示す図である。 変形例１に係るアンテナ装置の例を示す平面図である。 変形例２に係るアンテナ装置の例を示す平面図である。 変形例３に係るアンテナ装置の例を示す平面図である。 変形例４に係るアンテナ装置の例を示す断面図である。 変形例５に係るアンテナ装置の例を透過的に示した斜視図である。 図２３におけるＦ－Ｆ断面の構造を示す断面図である。 変形例６に係るアンテナ装置の例を透過的に示した斜視図である。 図２５におけるＧ－Ｇ断面の構造を示す断面図である。 変形例７に係るアンテナ装置を含むレーダ装置の概略断面図。 変形例８に係るアンテナ装置を含むレーダ装置の概略断面図である。 車両制御システムの構成例を示すブロック図である。 センシング領域の例を示す図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書および図面において、実質的に同一又は類似の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なる数字又はアルファベットを付して区別する場合がある。また、本明細書および図面において、一個の構成要素を細分化するような複数の構成要素を、同一の符号の後に異なる数字又はアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、実質的に同一又は類似の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
　以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
　１．本開示の実施形態の詳細
　２．変形例
　３．無線通信装置の概要
　４．車両制御システムの構成例
　５．まとめ
　６．補足
　＜１．本開示の実施形態の詳細＞
　以下に説明する本開示の実施形態は、ギャップ導波路を簡単な接続構造により伝送線路に接続したアンテナ装置、及び当該アンテナ装置を備えたレーダ装置に関する。まず、図１及び図２を参照して、本開示の実施形態におけるアンテナ装置１０００及びレーダ装置２０００の概要を説明する。図１は、本開示の実施形態に係るアンテナ装置を含むレーダ装置の概略平面図である。図２は、アンテナ装置１０００を含むレーダ装置２０００の概略断面図である。図３は、図１の装置においてスロット２４０が形成された部分の拡大図である。図４は、図３の構成において導体板３０１を取り除いた構成を示す図である。図５は、図３において導体板のみを取り出して示した図である。
　なお、以下の説明においては、図１に示されるように、アンテナ装置１０００のアンテナとして機能する部分で伝送線路が延在する方向をＸ軸方向と定義する。また、アンテナ装置１０００の主面（表面）に平行でかつＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と定義する。さらに、アンテナ装置１０００の主面に垂直な方向（厚み方向）をＺ軸方向と定義する。すなわち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれとも直交する方向がＺ軸方向と定義される。
　図１に示されるように、アンテナ装置１０００は、基板２００とギャップ導波路（Gap waveguide）を含む構造体３００とを含む。ギャップ導波路（Gap waveguide）を含む構造体３００（以下、構造体３００）は、主として基板２００の一部とこれに対向して配置された導体板３０１とにより構成される。基板２００のうち構造体３００として機能する部分は、主として基板２００のうち導体板３０１に対向して配置された部分（図１のＸ軸負方向に基板２００の下側の部分）である。レーダ装置２０００は、アンテナ装置１０００とＩＣチップ４００とを備える。ＩＣチップ４００は、アンテナ装置１０００にレーダ波を送信又は受信させるレーダ送受信回路としての機能を有する。
　図２に示されるように、基板２００には、導体パターン２０１が誘電体層２０２の一方の表面に形成されている。導体パターン２０１は、導体箔（銅箔等）をエッチング等でパターン形成することにより構成される。誘電体層２０２の他方の表面にはグランドとして機能する導体層２０３（グランド層）が形成される。これにより、基板２００は誘電体層２０２と導体層２０３とを含む構成を有する。導体パターン２０１と、誘電体層２０２及び導体層２０３によりマイクロストリップ線路が構成される。
　導体パターン２０１と導体層２０３は、誘電体層２０２を貫通するビア２０４を介して電気的に接続されている。ビア２０４は導体パターン２０１を導体層２０３に接続する接続部の一例に対応する。これにより、導体パターン２０１は接地される。導体パターン２０１の長手方向に直交する両側には、導体板３０１に対向する部分において、複数の第１電磁バンドギャップ素子２０５と複数の第２電磁バンドギャップ素子２０６とが配置されている（図１参照）。複数の第１電磁バンドギャップ素子２０５及び複数の第２電磁バンドギャップ素子２０６は、図１に示されるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、複数行かつ複数列に整列するように配置されている。電磁バンドギャップ素子２０５、２０６を多く配置することで、電磁界を閉じ込めGap Waveguideの性能を向上させることができる。
　続いて、図１から図８を参照してアンテナ装置１０００の具体的な構成を説明する。図６は、アンテナ装置の一部（Gap waveguideの構造、後述する変換構造、マイクロストリップ線路）を透過的に示した斜視図である。図７は、アンテナ装置の一部（Gap waveguideの構造、後述する変換構造、マイクロストリップ線路）の平面図である。図８は、図７におけるＡ－Ａ断面の構造を示す断面図である。なお、図６から図８では、各部の機能の理解を容易にするために各部の構成を模式的に図示している。
　誘電体層２０２に配置された導体パターン２０１は、第１導体パターン２０１Ａ、第２導体パターン２０１Ｂ、及び、第３導体パターン２０１Ｃを含む。第１導体パターン２０１Ａ、第２導体パターン２０１Ｂ及び第３導体パターン２０１Ｃは、この順序で直線状に一体的に形成されている。これにより、第１導体パターン２０１Ａ、第２導体パターン２０１Ｂ及び第３導体パターン２０１Ｃは、図７に示すように、誘電体層２０２の上面（表面）において全体としてＸ軸方向に沿って延在し、電気的に接続される。第２導体パターン２０１Ｂは図７ではＺ軸方向に２段階に渡って細くなる幅の形状を有しているが、細くなった後で再度太くなる形状など様々な形状が可能である。なお、導体パターン２０１は、一部が曲がっていたり、一部が別の方向に沿って延在していたりする構成でもよい。例えば、ＩＣチップ４００から導体パターン２０１をＹ軸負方向また導体パターン２０１がＩＣチップ４００から別の方向に延在してもよい。図１の例では、ＩＣチップ４００のＹ軸負方向側に導体パターン２０１を延在させた例が示されている。導体パターン２０１のさらにＹ軸負方向側には図１のＸ軸方向側に示すアンテナ装置１０００と同様にアンテナ装置が設けられる。アンテナ装置はいずれか一方のみが設けられてもよいし、両方が設けられてもよい。
　第１導体パターン２０１Ａは、図２に示されるように、基板２００の上面に配置され、複数のビア２０４を介して導体層２０３と電気的に接続されている。また、第１導体パターン２０１Ａは、図１に示されるように、基板２００の上面に平行でＸ軸方向（第１方向）に対応して配置される。第１方向は、第１導体パターン２０１Ａの長手方向に対応する。また、第１導体パターン２０１Ａは、導体板３０１と対向する（図２参照）。
　第２導体パターン２０１Ｂは、図２に示されるように、第１導体パターン２０１Ａに接続されて基板２００の上面に配置されている。第２導体パターン２０１Ｂは、第１導体パターン２０１Ａとは異なり、ビア２０４を介して導体層２０３と電気的に接続されていない。第２導体パターン２０１Ｂは、図１に示されるように、基板２００の上面に平行でかつＸ軸方向（第２方向）に対応して配置される。第２方向は、第２導体パターン２０１Ｂの長手方向に対応する。また、第２導体パターン２０１Ｂは、後述する変換構造としての機能を十分に発揮するために、動作波長（伝搬波長）の略１／４以上の長さを有するように形成される。本例では第２方向は第１方向と同じ又は略同じ方向であるが、第２方向が第１方向と異なる方向でもよい。
　第２導体パターン２０１Ｂは、第１部分２０１Ｂ＿１と第２部分２０１Ｂ＿２とを有する。第１部分２０１Ｂ＿１は、第１導体パターン２０１Ａ側の部分である。第２部分２０１Ｂ＿２は、第３導体パターン２０１Ｃ側であって第１部分２０１Ｂ＿１と反対側の部分である。図２及び図６に示すように、導体板３０１が外周部分で切り欠かれた形状（切り欠き３０３）を有する。これにより、第１部分２０１Ｂ＿１は導体板３０１と対向するが、第２部分２０１Ｂ＿２は導体板３０１と対向しない。なお、導体板３０１が外周部分で切り欠かれた形状を有さずに、第３導体パターン２０１Ｃの全てが導体板３０１と対向してもよい。
　第２導体パターン２０１Ｂの幅は、インピーダンスを整合するために、第１導体パターン２０１Ａの幅よりも幅が細くなるように形成されている。これにより伝送損失を低減できる。
　第３導体パターン２０１Ｃは、第２導体パターン２０１Ｂに接続されており、基板２００の上面にＸ軸方向に対応して配置されている。第３導体パターン２０１Ｃは、第１導体パターン２０１Ａとは異なり、ビア２０４を介して導体層２０３と電気的に接続されていない。また、第３導体パターン２０１Ｃは導体板３０１と対向しない。これにより、第３導体パターン２０１Ｃは、導体層２０３及び基板（誘電体層）２０２とともに伝送線路２１０（以下、線路２１０）として機能する。
　本例においては、線路２１０はマイクロストリップ線路であるが、コプレーナ線路など他の種類の線路でもよい。線路２１０は、構造体３００の第２導体パターン２０１Ｂに接続された第３導体パターン２０１Ｃを含んでいる。
　第３導体パターン２０１Ｃの両端部のうち第２導体パターン２０１Ｂとは反対側の端部はＩＣチップ４００の信号端子に接続されている。ＩＣチップ４００のグランド端子はビア（接続部）２０３＿Ｐを介して導体層２０３に接続されている。
　電波による信号の受信時において、線路２１０は、第２導体パターン２０１Ｂと、導体板３０１及び導体層２０３と間の電界で伝搬される電波の信号を受けてＩＣチップ４００に伝送する。電波による信号の送信時には、伝送線路２１０は、ＩＣチップ４００からの信号を第３導体パターン２０１Ｃと導体層２０３との間に形成する電界を介して構造体３００に伝送する。
　導体層２０３のうち第１導体パターン２０１Ａ及び第２導体パターン２０１Ｂに対向する部分は第１導体層に対応し、導体層２０３のうち第３導体パターン２０１Ｃに対向する部分（線路を構成する導体層）は第２導体層に対応する。図２に示す例では、第１導体層及び第２導体層は基板の同じ層に一体に形成されている。他の構成例として、第２導体層が誘電体層２０２の内部に設けられ、ビアを介して第１導体層及び第２導体層が電気的に接続されてもよい（後述する図２８参照）。
　第３導体パターン２０１Ｃの幅は、インピーダンスを整合するために、第１導体パターン２０１Ａの幅よりも幅が細くなるように形成されている。これにより伝送損失を低減できる。但し、第３導体パターン２０１Ｃの幅が、第１導体パターン２０１Ａの幅より太くてもよい。
　誘電体層２０２は、例えばフッ素基板又はガラスポリイミド基板等を含む。誘電体層２０２には、電波の伝送損失抑制のため、低誘電率かつ低誘電正接の材料が選択されるのが望ましい。
　図２に示されるように、導体層２０３は、基板２００の下面に配置されている。導体層２０３は、誘電体層２０２の他方の面に導体箔（銅箔等）をパターン形成することにより構成される。なお、導体層２０３は基板２００の下面全面に配置されてもよい。
　ビア２０４は、導電性材料である銅等が誘電体層２０２を貫通するように円柱状に形成される。ビア２０４は、例えば、誘電体層２０２に貫通穴であるビアホールを形成し、ビアホールに銅等をめっきすることで形成される。ビア２０４は第１導体パターン２０１Ａと導体層２０３とを電気的に接続する。基板２００においては、複数のビア２０４がＸ軸方向において所定の間隔を空けて設けられる。これにより、第１導体パターン２０１Ａは、その長さ方向においてビア２０４を介して導体層２０３と電気的に接続される。なお、複数のビア２０４は、一例として図６に示されるように、第１電磁バンドギャップ素子２０５が配置される間隔よりも狭い間隔で配置することができる。以上に説明したとおり、本開示の実施形態に係る基板２００は１層構造であるが、導体層を中間層として含む多層基板としてもよい。
　複数の第１電磁バンドギャップ素子（以下、単に「第１ＥＢＧ素子」ともいう）２０５は、図６に示されるように、第１導体パターン２０１Ａの長手方向に沿って両側に配置される。具体的には、第１ＥＢＧ素子２０５は、図７に示されるように、基板面に平行で、Ｘ軸方向（第１方向）に直交する第１導体パターン２０１Ａの第１の側及び第２の側に配置される。また、第１ＥＢＧ素子２０５は、図１に示されるように、第１導体パターン２０１Ａの終端側（第２導体パターン２０１Ｂと接続された側とは反対側）にも配置される。
　それぞれの第１ＥＢＧ素子２０５は導体片２０５Ａとビア２０５Ｂとを有する。導体片２０５Ａは、誘電体層２０２の面に設けられている。ビア２０５Ｂは、導体片２０５Ａと導体層２０３とを電気的に接続する。ビア２０５Ｂは、図６に示されるように、基板２００の上面側で導体片２０５Ａと接続され、基板２００の下面側で導体層２０３と接続される。これにより、第１ＥＢＧ素子２０５は、同図に示されるように、導体板３０１に対向する面（上面）で外形が大きくなる所謂マッシュルーム構造を有する。
　複数の第２電磁バンドギャップ素子（以下、単に「第２ＥＢＧ素子」ともいう）２０６は、図６に示されるように、第２導体パターン２０１Ｂの長手方向に沿ってその両側に配置される。具体的には、第２ＥＢＧ素子２０６は、図７に示されるように、基板面に平行で、Ｘ軸方向（第２方向）に直交する第２導体パターン２０１Ｂの第１の側及び第２の側に配置される。
　それぞれの第２ＥＢＧ素子２０６は導体片２０６Ａとビア２０６Ｂとを有する。導体片２０６Ａは、誘電体層２０２の面に設けられている。ビア２０６Ｂは、導体片２０６Ａと導体層２０３とを電気的に接続する。ビア２０６Ｂは、図６に示されるように、基板２００の上面側で導体片２０６Ａと接続され、基板２００の下面側で導体層２０３と接続される。これにより、第２ＥＢＧ素子２０６は、図６に示されるようなマッシュルーム構造を有する。本例では第１ＥＢＧ素子２０５及び第２ＥＢＧ素子２０６は同一の形状又は構造であるとするが、第１ＥＢＧ素子２０５及び第２ＥＢＧ素子２０６は異なる形状又は異なる構造であってもよい。
　ＥＢＧ素子２０５、２０６を含む構造は、導体片２０５Ａ、２０６Ａの外形（直径）の大きさ、導体板３０１と基板２００とのギャップの高さ（間隔）、基板２００の厚み、及び、誘電体層２０２の誘電率等に基づいた共振周波数を有する。これらの要素は相関しており、所望の共振周波数に応じて、例えば、動作周波数が低いほどＥＢＧ素子２０５、２０６を大きくする必要がある。基板の厚みが薄いほど導体片２０５Ａ、２０６Ａを大きくする必要がある。また、誘電体層２０２が介在するときには導体片２０５Ａ、２０６Ａを小さくする必要がある。このような要素を適切に設定することで、ＥＢＧ素子２０５、２０６を含む構造の共振周波数は、レーダ波の動作帯域に対応するように設定される。例えば、導体片２０５Ａ、２０６Ａの大きさは、共振周波数がレーダ波の動作帯域に対応するように設定される。
　一例として、ミリ波帯の信号を伝送する場合には、導体片２０５Ａ、２０６Ａは、この波長の略１／４の長さあるいはそれよりも少し短い長さの外形を有する構成とすることができる。この場合、ＥＢＧ素子２０５、２０６は、例えば伝送信号の略１／４波長あるいはそれより短い長さの間隔で整列して配置される。このような構成により、ＥＢＧ素子２０５、２０６は、導体パターン２０１に沿った経路から漏れ拡がることを防止することができる。
　続いて、ギャップ導波路を含む構造体３００について説明する。構造体３００を構成する導体板３０１は、導電性を有する板材（例えばアルミニウム板や銅板）である。導体板３０１は、切削加工、プレス加工、又は、エッチング加工によって後述の機能を有する形状に形成される。
　図２に示されるように、導体板３０１は、基板２００の上面の側において、第１導体パターン２０１Ａ及び第２導体パターン２０１Ｂと対向する。このため、導体板３０１は、基板２００の上面に垂直な方向で第１導体パターン２０１Ａ及び第２導体パターン２０１Ｂと対向する。また、導体板３０１は、基板２００の上面側において、基板２００と離間して配置される。このため、導体板３０１は、空気層を介して基板２００と対向する。換言すれば、構造体３００は、基板２００と導体板３０１との間に空気層のギャップを有する。なお、ギャップ導波路のバンドギャップ特性を確保するために、空気層の高さ（幅）は伝搬波長の１／４よりも狭くすることが好ましい。
　導体板３０１には、矩形の貫通穴であるスロット３０２が形成されている。スロット３０２は、電波を通過させ放射するスロットアンテナとして機能する。スロット３０２は、図３～図５に示されるように、第１導体パターン２０１Ａの中心（線路の中心）に対しY軸方向にオフセットした位置に配置されている。第１導体パターン２０１Ａごとに（すなわち線路ごとに）、スロット３０２が形成される。なお、図３～図５の例では、１本の第１導体パターン２０１Ａごとに複数のスロット３０２が形成されてもよいが、１本の第１導体パターン２０１Ａごとに１個のスロット３０２を形成してもよい。また第１導体パターン２０１Ａの個数は複数に限定されず、１つでもよい。Ｚ軸方向において隣接するスロット３０２間の間隔は、図３に示すように、一例として略１／２波長である。Ｘ軸方向におけるスロット３０２の長さは、図５に示すように、一例として略１／２波長である。
　スロット３０２は、スロットアンテナとして、レーダ波で伝送する信号の送信と受信に用いられる。この場合、例えば図１の４列のうち片側の２列の第１導体パターン２０１Ａに対応するスロット３０２を送信用とし、残りの２列の第１導体パターン２０１Ａに対応するスロット３０２を受信用とすることができる。また、４つの第１導体パターン２０１Ａの全てに対応するスロット３０２を送信用又は受信用のいずか一方に用いてもよい。また複数のアンテナ装置を配置する場合、アンテナ装置ごとに送信用又は受信用を切り替えてもよい。
　上述したように、導体板３０１は、その外周において導体パターン２０１とＺ軸方向において重なる位置に切り欠き３０３を有する（図６及び図７参照）。これにより、導体板３０１は、第２導体パターン２０１Ｂの第２部分２０１Ｂ＿２と対向する外周部分において切り欠かれた形状を有する。切り欠き３０３の幅は、第２部分２０１Ｂ＿２の幅よりも広くてよい。また、切り欠き３０３は、ＥＢＧ素子２０６と重ならない部分に設けられている。換言すれば、ＥＢＧ素子２０６は、Ｚ軸方向から見て、切り欠き３０３の幅の外側に位置している。
　図１に示されるように、導体板３０１の外周の一部には、基板２００側に向けて所定の長さだけ突起した突起部３０４を有する。例えば、突起部３０４は、同図に示されるように、導体板３０１の角部に設けることができる。突起部３０４には貫通穴３０４Ａが設けられている。導体板３０１は貫通穴３０４Ａと、基板２００に設けられた突出部２０７とが嵌合して、さらにネジ等の締結具（図示せず）で固定される。これらの突出部２０７と貫通穴３０４Ａを位置合わせして固定することで、導体板３０１は基板２００に対して位置合わせされる。これにより、上述したスロット３０２と第１導体パターン２０１Ａとが位置合わせされ、かつ切り欠き３０３と第２導体パターン２０１Ｂの第２部分２０１Ｂ＿２とが位置合わせされる。
　突起部３０４は、その高さにより上述した空気層の高さを設定することができる。なお、突起部３０４に替えて、基板２００と導体板３０１との間に別の部材を挟み込む構成としてもよい。
　続いて、ＩＣチップ４００について説明する。ＩＣチップ４００は、例えば、レーダ送受信回路として機能するシステムＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）などの集積回路である。なお、レーダ送受信回路はＩＣチップ４００だけでなく図示しない受動素子や他の半導体チップも用いて構成してもよい。
　ＩＣチップ４００は、第３導体パターン２０１Ｃに接続されることで、第３導体パターン２０１Ｃを含む線路２１０を介して信号を入出力することができる。これにより、ＩＣチップ４００はアンテナ装置１０００を介した信号（電波）の送受信を行うことができる。ＩＣチップ４００は、信号送信時には図示しない信号処理回路の制御に従って、線路２１０を介してレーダ波の信号を出力する。これにより、レーダ波はアンテナ装置１０００から送信される。物体（目標物）によって反射されたレーダ波をアンテナ装置１０００が受信すると、ＩＣチップ４００には、線路２１０を介してレーダ波の信号が入力される。
　本開示の実施形態におけるレーダ装置２０００は、ＩＣチップ４００の出力信号と入力信号に基づき、レーダ波の伝搬時間（又は周波数変化）を算出する。レーダ装置２０００は、伝搬時間（又は周波数変化）に基づき、アンテナ装置１０００から物体（目標物）までの距離および速度などが算出される。
　続いて、アンテナ装置１０００における変換構造について具体的に説明するために、図９から図１７を参照してアンテナ装置１０００に存在する電界について説明する。図９から図１６では、各部の機能の理解を容易にするために各構成をより詳細に図示している。図９は、第１導体パターン付近の構成を示す平面図である。図１０は、図９におけるＢ－Ｂ断面の構造を示す断面図である。図１０に示されるように、第１導体パターン２０１Ａがビア２０４を介してグランドとして機能する導体層２０３に接続されている。このため、電界は、導体層２０３には生じず、同図に矢印で示されるように第１導体パターン２０１Ａと導体板３０１との間の空気層に生じる。また、第１導体パターン２０１ＡがＹ軸方向の両側において第１ＥＢＧ素子２０５で囲まれた構成であることから、基板２００と導体板３０１と間に電界を閉じ込めて横に漏れ広がることを防止することができる。
　図１１は、第２導体パターンのうちの第１導体パターン側の構成（特に導体板３０１が直上に存在する第１部分２０１Ｂ＿１）を示す平面図である。図１２は、図１１におけるＣ－Ｃ断面の構造を示す断面図である。図１２に示されるように、第２導体パターン２０１Ｂは第１導体パターン２０１Ａと異なりビアを介して導体層２０３に接続された構造ではない。このため、電界は、第２導体パターン２０１Ｂと導体板３０１との間（空気層）と、第２導体パターン２０１Ｂと第２導体パターン２０１Ｂに対向する導体層２０３の一部との間（誘電体層２０２）との両方に生じる。またＸ軸方向に沿ったＥＢＧ素子２０６の列うち第２導体パターン２０１Ｂに近い両側の列に含まれる各第２ＥＧＢ素子２０６が１／４波長より近い適切な距離に配置されている。これにより、電界がＹ軸方向に拡がることが抑制される。
　なお、第２導体パターン２０１Ｂの幅は、インピーダンスの整合のために第１導体パターン２０１Ａの幅よりも細くしている。第２導体パターン２０１Ｂの幅は、ＩＣ４００チップの方向に近づくにつれ段階的に細くしてもよい。例えば、第２導体パターン２０１Ｂの幅を、第１導体パターン２０１Ａの幅を起点として徐々に細くしてもよい。
　図１３は、第２導体パターンのうちの第３導体パターン側の構成（特に導体板３０１が直上に存在しない第２部分２０１Ｂ＿２）を示す平面図である。図１４は、図１３におけるＤ－Ｄ断面の構造を示す断面図である。図１４に示されるように、第２導体パターン２０１Ｂ（導体板３０１が直上に存在しない第２部分２０１Ｂ＿２）では、切り欠き３０３に接する導体板３０１のエッジ部分と第２導体パターン２０１Ｂとの間に電界が生じる。第２部分２０１Ｂ＿２上の導体板３０１が切り欠かれていることで、第２部分２０１Ｂ＿２の直上には導体板３０１が存在しないため、第２部分２０１Ｂ＿２と導体板３０１との距離が遠くなる。したがって、電界を誘電体層２０２側に優先的に発生させることができ、導体パターン２０１に沿って生じる電界をより効率的に変換することができる。ＥＢＧ素子２０６を、導体板３０１の切り欠き３０３の分だけ、第２導体パターン２０１Ｂから離してもよい。
　図１５は、第３導体パターン付近の構成を示す平面図である。図１６は、図１５におけるＥ－Ｅ断面の構造を示す断面図である。図１６に示されるように、第３導体パターン２０１Ｃが、誘電体層２０２及び導体層２０３とともにマイクロストリップ線路２１０を構成する。電界は主に第３導体パターン２０１Ｃと、第３導体パターン２０１Ｃに対向する導体層２０３の一部との間に発生する。
　以上において説明したとおり、構造体３００は、主要な構成として、第１導体パターン２０１Ａと、第２導体パターン２０１Ｂと、第３導体パターン２０１Ｃと、複数の第１ＥＢＧ素子２０５と、複数の第２ＥＢＧ素子２０６と、スロット３０２を有する導体板３０１と、を備えることとなる。これにより、ビア２０４を介して導体層２０３に接続された第１導体パターン２０１Ａは、基板２００におけるＹ軸方向の両側で第１ＥＢＧ素子２０５に挟まれた構成となる。また、第１導体パターン２０１Ａは、空気層を介して導体板３０１に覆われた構成となる。これにより、第１導体パターン２０１Ａ上の空気層を信号が伝搬するギャップ導波路として機能する。特に、本開示の実施形態におけるギャップ導波路は、基板２００上に構成されていることから所謂ＭＲＧＷとして機能する。本開示の実施形態におけるＭＲＧＷでは、伝搬する信号が主に導体板３０１と基板２００との間の空間の空気層を伝搬するため、基板の損失の影響もマイクロストリップ線路より小さくすることもできる。
　第１導体パターン２０１Ａに接続された第２導体パターン２０１Ｂは、ビア２０４を介した導体層２０３への接続がされない構成であり、基板２００におけるＹ軸方向の両側で第２ＥＢＧ素子２０６に挟まれた構成である。具体的には、第２導体パターン２０１Ｂは、Ｙ軸方向の両側で１／４波長より近い距離に配置されたＥＧＢにより挟まれている。これにより、当該構成は、第２導体パターン２０１Ｂの周囲における基板２００の誘電体層２０２に形成される電界により信号を伝搬させる変換構造として機能する。また、第２導体パターン２０１Ｂには、導体板３０１が直上に存在しない第２部分２０１Ｂ＿２が含まれることで、より効率的に電界を変換することができる。
　そして、第２導体パターン２０１Ｂに接続された第３導体パターン２０１Ｃは、ビア２０４を介した導体層２０３へ接続されず、ＥＢＧ素子によって挟まれた構成でもないことから、導体層２０３とともに通常の線路２１０、より具体的にはマイクロストリップ線路として機能する。
　このように、導体パターン２０１を用いて、ギャップ導波路と線路２１０を接続する変換構造を含むアンテナ装置１０００を実現することができる。図１７は、電波の伝搬経路を示す、アンテナ装置１０００を含むレーダ装置の概略断面図である。同図に太矢印で示すように電波が伝搬することで信号が伝送される。詳細には、導体板３０１のスロット３０２を介して構造体３００の内部に伝搬して受信した電波（例えばレーダ波）は、導体板３０１と第１導体パターン２０１Ａとの間の空気層を伝搬した後、第２導体パターン２０１Ｂにおいては、その下の誘電体層２０２にも伝搬する。そして、受信した電波は、線路２１０に沿って誘電体層２０２を伝搬し、レーダ受信回路として機能するＩＣチップ４００に入力される。
　このように、アンテナ装置１０００では、まず電波により受信された信号を、導体層２０３を含む基板２００に配置された第１導体パターン２０１Ａと、基板２００に対向する導体板３０１との間に形成される電界（第１電界）により伝送する。当該信号を第１電界により伝送した後、第１導体パターン２０１Ａに接続される、動作波長の略１／４以上の長さを有する第２導体パターン２０１Ｂと、導体板３０１及び導体層２０３との間にそれぞれ形成される電界（第２電界）により信号を伝送する。第２電界により信号を伝送した後、第１導体パターン２０１Ａの反対側において第２導体パターン２０１Ｂに電気的に接続される第３導体パターン２０１Ｃと導体層２０３との間に形成される電界（第３電界）により前記信号を伝送する
　一方、ＩＣチップ４００がレーダ送信回路と機能して伝送信号を送信するときには、伝送信号は、図１７において、太矢印で示す逆方向に電波が伝搬することで信号が伝送される。具体的には、電波は、線路２１０に沿って誘電体層２０２を伝搬し、第２導体パターン２０１Ｂにおいては、第１導体パターン２０１Ａとの間の空気層にも伝搬する。そして、電波は、第１導体パターン２０１Ａにおいては、導体板３０１と第１導体パターン２０１Ａとの間の空気層を伝搬して、スロット３０２を介して構造体３００から放射（発信）される。
　以上において説明したとおり、本開示の技術によれば、導体パターン２０１の３つの機能に応じて、ビア２０４、ＥＢＧ素子２０５、２０６及び導体板３０１の配置を適切に組み合わせることで、導体パターン２０１に沿って電界を発生させて電波の伝搬と変換の両方を実現することができる。
　次に、図１８を参照して、本開示の実施形態に係る構造体３００の通過特性のシミュレーション結果を説明する。図１８は、通過特性のシミュレーション結果を示す図である。同図に示すシミュレーション結果は、構造体３００のモデルと伝送信号の周波数のパラメータに基づいて、電磁界解析を行うことができる既存のシミュレーションソフトを使用して得られた結果である。詳細には、図７に示される構造体３００における導体板３０１の切り欠き３０３の長さ（換言すれば、第２導体パターン２０１Ｂにおける第２部分２０１Ｂ＿２の線路長）が０．１５ｍｍ～２．１５ｍｍ、実効誘電率が２．５以下、伝送信号の周波数が７４ＧＨｚ～８２ＧＨｚである条件で、図１８のシミュレーション結果を得ることができた。なお、このような周波数は車載レーダで使用するミリ波帯の周波数に相当する。
　上記条件において、本開示の実施形態に係る構造体３００の通過特性（Ｓ（２，１））のシミュレーション結果としては、本開示の実施形態に係る構造体３００は、第２部分２０１Ｂ＿２の線路長が１．１ｍｍ～１．３ｍｍである場合（図１８のハッチング部分）において損失が小さい。すなわち通過特性が良好であることが確認できた。この線路長は周波数７４ＧＨｚ～８２ＧＨｚ付近の約１／２波長に相当する。
　ただし、図１８に示されるように、各周波数において最も損失が小さい線路長は異なる。このため、第２導体パターン２０１Ｂにおける第２部分２０１Ｂ＿２の線路長を伝送信号の周波数に応じて調整することで、伝送信号の損失を小さくすることができ構造体３００のアンテナ特性を良好にすることができる。
　＜２．変形例＞
　続いて、図１９から図２７を参照して、本開示の実施形態におけるアンテナ装置１０００及びレーダ装置２０００の概要を説明する。
　図１９は、変形例１に係るアンテナ装置のマイクロストリップ線路からMRGWへの変換構造の例を示す平面図である。上述した実施形態においては、第２導体パターン２０１Ｂの第１部分２０１Ｂ＿１の長さが第２部分２０１Ｂ＿２よりも短かったが、図１９に示す変形例１では、第１部分２０１Ｂ＿１の長さを第２部分２０１Ｂ＿２よりも長くなっている。また、第２ＥＢＧ素子２０６を第１ＥＢＧ素子２０５よりも小さくして密に配置している。
　図２０は、変形例２に係るアンテナ装置のマイクロストリップ線路からMRGWへの変換構造の例を示す平面図である。上述した実施形態においては、導体パターン２０１が第１導体パターン２０１Ａから第３導体パターン２０１Ｃにかけて段階的に幅が細くなっていたが、図２０に示す変形例２では、第２導体パターン２０１Ｂの幅が第１導体パターン２０１Ａから第３導体パターン２０１Ｃの方向に連続的に細くなっている。この場合、第２導体パターン２０１Ｂは第３導体パターン２０１Ｃの方向にテーパする。これによれば、導体パターン２０１をエッチングで形成する際に寸法誤差の発生を抑制することができ、インピーダンス整合のとれた導体パターン２０１を安定的に形成することができる。なお、同図に示されるように、第２導体パターン２０１Ｂが第１導体パターン２０１Ａ側の一部で第１導体パターン２０１Ａの側にテーパすることで、第２導体パターン２０１Ｂの幅が第１導体パターン２０１Ａの側に細くなるように構成することもできる。
　なお、インピーダンスを整合するために、第１部分２０１Ｂ＿１の幅を導体パターン２０１のなかで最も幅の細い部分とする構成としてもよい。
　図２１は、変形例３に係るアンテナ装置のマイクロストリップ線路からＭＲＧＷへの変換構造を含む部分の例を示す平面図である。上述した実施形態においては、ＥＢＧ素子２０５、２０６の導体片２０５Ａ、２０６ＡはＺ軸方向において外形丸形としたが、導体片２０５Ａ、２０６ＡをＺ軸方向において外形矩形にしてもよい。また、導体片２０５Ａ、２０６Ａの外形を四角形以外の多角形にしてもよい。
　図２２は、変形例４に係るアンテナ装置のマイクロストリップ線路からＭＲＧＷへの変換構造を含む部分の例を示す断面図である。上述した実施形態においては、基板２００と導体板３０１との間に空気層を有する構成例について説明したが、図２２に示す変形例４では、基板２００と導体板３０１との間に誘電体層３０５を有する。この場合、誘電体層３０５には、誘電体層２０２と同様に電波の伝送損失を抑制するために、発泡材のような低損失の誘電体を用いてもよい。なお、誘電体層３０５の厚みで基板２００と導体板３０１との間のギャップの高さを調整することもできる。この場合、導体板３０１の突起部３０４（図１参照）を省略した構成とすることもできる。また、誘電体層３０５で基板２００と導体板３０１とを接着する構成としてもよい。
　図２３は、変形例５に係るＭＲＧＷ構造の例を透過的に示した斜視図である。図２４は、図２３におけるＦ－Ｆ断面の構造を示す断面図である。上述した実施形態においては、誘電体層２０２を含む基板２００を用いる構成例について説明したが、図２３及び図２４に示す変形例５では、誘電体層２０２を含まない基板２００を用いている。基板２００は例えばアルミニウム板を切削加工することにより形成される。
　基板２００において、Ｘ軸方向に導体パターン２０１が導体層２０３上に形成される。基板２００の上方（Ｚ軸正方向）には導体板３０１が設けられている。導体パターン２０１の導体層２０３との接触面（接触部）は、導体パターン２０１を導体層２０３に接続する導電性の接続部の一例に対応する。導体パターン２０１と導体板３０１との間には空間（空気層）が形成される。また、導体層２０３には、複数の矩形柱状のＥＢＧ素子２０８が形成される。これらの構成は、リッジギャップ導波路（Ridge Gap Waveguide）として機能する。
　図２３では、第１導体パターン２０１Ａに関連する箇所のみが示されているが、第２導体パターンに関連する箇所及び第３導体パターンに関連する箇所も同様にして形成できる。例えば図２３の導体パターン２０１のＺ軸方向の一部のみ（Ｚ軸方向に沿って導体パターン２０１の上部のみ）に接続するように、第２導体パターンをＸ軸負方向に延在させ、第２導体パターンと、導体板３０１及び基板２００のそれぞれとの間に空間を形成する。これにより第２導体パターンと、基板２００及び導体板３０１との間にそれぞれ電界を形成可能にする。
　第３導体パターンを第２導体パターンから延在するように、かつ導体板３０１との間に空間を形成可能にするように設け、第３導体パターンと導体板３０１との間に電界を形成可能にする。第３導体パターンをＩＣチップの信号端子と直接又はワイヤ等を介して接続する。またＩＣチップのグランド端子と基板２００とをワイヤ等により電気的に接続する。
　このリッジギャップ導波路においては、図２４に示されるように、導体パターン２０１と導体板３０１との間の空間に電界が生じる。この場合、ＥＢＧ素子２０８によって電界の横漏れが防止される。なお、導体層２０３上の導体パターン２０１の高さ（厚み）をゼロとしてもよい。
　図２５は、変形例６に係るアンテナ装置の例を透過的に示した斜視図である。図２６は、図２５におけるＧ－Ｇ断面の構造を示す断面図である。図２５及び図２６に示す変形例６は、矩形柱状のＥＢＧ素子２０８が複数設けられた基板２００と、導体パターン２０１が配置された基板２０９（例えば誘電体基板）と、導体板３０１と、を含む。図では第１導体パターン２０１Ａに関連する箇所が示され、第２導体パターン、第３導体パターンに関連する箇所の図示は省略されている。基板２００には誘電体層２０２が含まれない。これらの構成は、反転マイクロストリップギャップ導波路（Inverted Microstrip Gap Waveguide）として機能する。導体パターン２０１は、Ｘ軸負方向において図外において第２導体パターンに接続され、第２導体パターンは導体板３０１と導体層２０３との間で電界を形成可能である。さらに第２導体パターンは図外において第３導体パターンを含む線路と接続される。
　この反転マイクロストリップギャップ導波路においては、基板２０９上の導体パターン２０１と導体板３０１との間の空気層に電界が生じる。なお、導体パターン２０１は図示しない箇所において導体層２０３と接続することもできる。
　図２７は、変形例７に係るアンテナ装置１０００を含むレーダ装置２０００の概略断面図である。上述の実施形態では、図７等に示されるように、第３導体パターン２０１Ｃは第２導体パターン２０１Ｂに一体に接続されていた。図２７に示す変形例７では、第３導体パターン２０１Ｃは、第２導体パターン２０１Ｂから物理的に分離しており、第２導体パターン２０１Ｂと電界結合可能に配置される。これによりＤＣ（直流）成分の分離が可能となる。このように第３導体パターン２０１Ｃは第２導体パターン２０１Ｂに電気的に接続されていれば、直接接続の他、電界結合により接続される場合も可能である。電気的に接続とは、物理的に接触又は接続され導通状態にある場合のほか、空間を電子が飛び交うこと等による非直接的な接続も含まれる。
　第３導体パターン２０１Ｃは、本体部２０１Ｃ＿１と、接続部（ビア）２０１Ｃ＿２と、先端部２０１Ｃ＿３とを含む。本体部２０１Ｃ＿１は接続部２０１Ｃ＿２を介して、先端部２０１Ｃ＿３と接続されている。先端部２０１Ｃ＿３は誘電体層２０２の内部に配置されており、接続部２０１Ｃ＿２は先端部２０１Ｃ＿３と、基板２００の面の本体部２０１Ｃ＿１とを接続する。先端部２０１Ｃ＿３は、Ｚ軸方向において第２導体パターン２０１Ｂと重なっており、第２導体パターン２０１Ｂと電界結合可能である。
　受信された電波は、最初、第１導体パターン２０１Ａと導体板２０３間の電界によって伝搬され、次に、第２導体パターン２０１Ｂと、導体板３０１及び導体層２０３のそれぞれとの間の電界によって伝搬される。次に、この電波は、先端部２０１Ｃ＿３と導体層２０３間の電界によって伝送され、最後に、本体部２０１Ｃ＿１と導体層２０３間の電界によって伝搬される。このように第３導体パターン２０１Ｃを第２導体パターン２０１Ｂに接続しなくとも、簡単な構成で受信電波の信号をＩＣチップ４００まで伝送することができる。
　図２８は、変形例８に係るアンテナ装置１０００を含むレーダ装置２０００の概略断面図である。導体層２０３として導体層２０３＿１（第１導体層）と導体層２０３＿２（第２導体層）とが含まれる。導体層２０３＿１は、導体層２０３のうち第１導体パターン２０１Ａ及び第２導体パターン２０１Ｂに対向する部分であり、導体層２０３＿２は、第３導体パターン２０１Ｃに対向する部分である。導体層２０３＿１、２０３＿２は、誘電体層２０２の内部に設けられており、層間接続部２０３Ｃ（例えばビア）を介して電気的に接続されている。導体層２０３＿２は第３導体パターン２０１Ｃと誘電体層２０２とにより線路２１０を形成する。線路２１０はマイクロストリップ線路であるが、コプレーナ線路など他の種類の線路を形成してもよい。このように導体層２０３を複数の層で構成した場合でも、簡単な構成で受信電波の信号をＩＣチップ４００に伝送することができる。またこの構造により、Gap waveguide側とチップ側との間のインピーダンス変換を行う構造を実現できる。なお、誘電体層２０２の下面（Ｚ軸負方向の面）に別途、他の導体層を設けてもよい。
　＜３．無線通信装置の概要＞
　続いて、図１を参照して、本開示の実施形態におけるアンテナ装置１０００を備える無線通信装置３０００の概要を説明する。無線通信装置３０００におけるＩＣチップ４００は、レーダ送受信回路としての機能に替えて又は加えて、例えば５Ｇ通信システムに用いる無線信号をアンテナ装置１０００に送信又は受信させる無線通信回路としての機能を有する。また、無線通信装置３０００は、無線通信用の電波をアンテナ装置１０００を介して送受信する。無線通信装置３０００は無線通信用の信号をビームにより送信又は受信してもよい。
　無線通信装置３０００では、ＩＣチップ４００が、図示しない信号処理回路から出力されたベースバンド信号を変調し、変調後の無線信号をアンテナ装置１０００を介して放射する（送信する）。また、無線通信回路として機能するＩＣチップ４００は、アンテナ装置１０００によって受信された無線信号を復調し、復調後のベースバンド信号を信号処理回路に出力する。
　＜４．車両制御システムの構成例＞
　図２９は、本技術が適用される移動装置制御システムの一例である車両制御システム１１の構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１１は、車両１に設けられ、車両１の走行支援及び自動運転に関わる処理を行う。
　車両制御システム１１は、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ＤＭＳ（Driver Monitoring System）３０、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３１、及び、車両制御部３２を備える。
　車両制御ＥＣＵ２１、通信部２２、地図情報蓄積部２３、位置情報取得部２４、外部認識センサ２５、車内センサ２６、車両センサ２７、記憶部２８、走行支援・自動運転制御部２９、ドライバモニタリングシステム（ＤＭＳ）３０、ヒューマンマシーンインタフェース（ＨＭＩ）３１、及び、車両制御部３２は、通信ネットワーク４１を介して相互に通信可能に接続されている。通信ネットワーク４１は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、イーサネット（登録商標）といったディジタル双方向通信の規格に準拠した車載通信ネットワークやバス等により構成される。通信ネットワーク４１は、伝送されるデータの種類によって使い分けられてもよい。例えば、車両制御に関するデータに対してＣＡＮが適用され、大容量データに対してイーサネットが適用されるようにしてもよい。なお、車両制御システム１１の各部は、通信ネットワーク４１を介さずに、例えば近距離無線通信（ＮＦＣ（Near Field Communication））やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）といった比較的近距離での通信を想定した無線通信を用いて直接的に接続される場合もある。
　なお、以下、車両制御システム１１の各部が、通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、通信ネットワーク４１の記載を省略するものとする。例えば、車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２が通信ネットワーク４１を介して通信を行う場合、単に車両制御ＥＣＵ２１と通信部２２とが通信を行うと記載する。
　車両制御ＥＣＵ２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）といった各種のプロセッサにより構成される。車両制御ＥＣＵ２１は、車両制御システム１１全体又は一部の機能の制御を行う。
　通信部２２は、車内及び車外の様々な機器、他の車両、サーバ、基地局等と通信を行い、各種のデータの送受信を行う。このとき、通信部２２は、複数の通信方式を用いて通信を行うことができる。
　通信部２２が実行可能な車外との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）等の無線通信方式により、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク上に存在するサーバ（以下、外部のサーバと呼ぶ）等と通信を行う。通信部２２が通信を行う外部ネットワークは、例えば、インターネット、クラウドネットワーク、又は、事業者固有のネットワーク等である。通信部２２が外部ネットワークに対して行う通信方式は、所定以上の通信速度、且つ、所定以上の距離間でディジタル双方向通信が可能な無線通信方式であれば、特に限定されない。
　また例えば、通信部２２は、Ｐ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、自車の近傍に存在する端末と通信を行うことができる。自車の近傍に存在する端末は、例えば、歩行者や自転車等の比較的低速で移動する移動体が装着する端末、店舗等に位置が固定されて設置される端末、又は、ＭＴＣ（Machine Type Communication）端末である。さらに、通信部２２は、Ｖ２Ｘ通信を行うこともできる。Ｖ２Ｘ通信とは、例えば、他の車両との間の車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路側器等との間の路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、家との間（Vehicle to Home）の通信、及び、歩行者が所持する端末等との間の歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信等の、自車と他との通信をいう。
　通信部２２は、例えば、車両制御システム１１の動作を制御するソフトウエアを更新するためのプログラムを外部から受信することができる（Over The Air)。通信部２２は、さらに、地図情報、交通情報、車両１の周囲の情報等を外部から受信することができる。また例えば、通信部２２は、車両１に関する情報や、車両１の周囲の情報等を外部に送信することができる。通信部２２が外部に送信する車両１に関する情報としては、例えば、車両１の状態を示すデータ、認識部７３による認識結果等がある。さらに例えば、通信部２２は、ｅコール等の車両緊急通報システムに対応した通信を行う。
　例えば、通信部２２は、電波ビーコン、光ビーコン、ＦＭ多重放送等の道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録商標））により送信される電磁波を受信する。
　通信部２２が実行可能な車内との通信について、概略的に説明する。通信部２２は、例えば無線通信を用いて、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＮＦＣ、ＷＵＳＢ（Wireless USB）といった、無線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の機器と無線通信を行うことができる。これに限らず、通信部２２は、有線通信を用いて車内の各機器と通信を行うこともできる。例えば、通信部２２は、図示しない接続端子に接続されるケーブルを介した有線通信により、車内の各機器と通信を行うことができる。通信部２２は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）、ＭＨＬ（Mobile High-definition Link）といった、有線通信により所定以上の通信速度でディジタル双方向通信が可能な通信方式により、車内の各機器と通信を行うことができる。
　ここで、車内の機器とは、例えば、車内において通信ネットワーク４１に接続されていない機器を指す。車内の機器としては、例えば、運転者等の搭乗者が所持するモバイル機器やウェアラブル機器、車内に持ち込まれ一時的に設置される情報機器等が想定される。
　地図情報蓄積部２３は、外部から取得した地図及び車両１で作成した地図の一方又は両方を蓄積する。例えば、地図情報蓄積部２３は、３次元の高精度地図、高精度地図より精度が低く、広いエリアをカバーするグローバルマップ等を蓄積する。
　高精度地図は、例えば、ダイナミックマップ、ポイントクラウドマップ、ベクターマップ等である。ダイナミックマップは、例えば、動的情報、準動的情報、準静的情報、静的情報の４層からなる地図であり、外部のサーバ等から車両１に提供される。ポイントクラウドマップは、ポイントクラウド（点群データ）により構成される地図である。ベクターマップは、例えば、車線や信号機の位置といった交通情報等をポイントクラウドマップに対応付け、ＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）やＡＤ（Autonomous Driving）に適合させた地図である。
　ポイントクラウドマップ及びベクターマップは、例えば、外部のサーバ等から提供されてもよいし、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３等によるセンシング結果に基づいて、後述するローカルマップとのマッチングを行うための地図として車両１で作成され、地図情報蓄積部２３に蓄積されてもよい。また、外部のサーバ等から高精度地図が提供される場合、通信容量を削減するため、車両１がこれから走行する計画経路に関する、例えば数百メートル四方の地図データが外部のサーバ等から取得される。
　位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からＧＮＳＳ信号を受信し、車両１の位置情報を取得する。取得した位置情報は、走行支援・自動運転制御部２９に供給される。なお、位置情報取得部２４は、ＧＮＳＳ信号を用いた方式に限定されず、例えば、ビーコンを用いて位置情報を取得してもよい。
　外部認識センサ２５は、車両１の外部の状況の認識に用いられる各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。外部認識センサ２５が備えるセンサの種類や数は任意である。
　例えば、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）５３、及び、超音波センサ５４を備える。これに限らず、外部認識センサ２５は、カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４のうち１種類以上のセンサを備える構成でもよい。カメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の数は、現実的に車両１に設置可能な数であれば特に限定されない。また、外部認識センサ２５が備えるセンサの種類は、この例に限定されず、外部認識センサ２５は、他の種類のセンサを備えてもよい。外部認識センサ２５が備える各センサのセンシング領域の例は、後述する。
　なお、カメラ５１の撮影方式は、特に限定されない。例えば、測距が可能な撮影方式であるＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった各種の撮影方式のカメラを、必要に応じてカメラ５１に適用することができる。これに限らず、カメラ５１は、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。
　また、例えば、外部認識センサ２５は、車両１に対する環境を検出するための環境センサを備えることができる。環境センサは、天候、気象、明るさ等の環境を検出するためのセンサであって、例えば、雨滴センサ、霧センサ、日照センサ、雪センサ、照度センサ等の各種センサを含むことができる。
　さらに、例えば、外部認識センサ２５は、車両１の周囲の音や音源の位置の検出等に用いられるマイクロフォンを備える。
　車内センサ２６は、車内の情報を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車内センサ２６が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
　例えば、車内センサ２６は、カメラ、レーダ、着座センサ、ステアリングホイールセンサ、マイクロフォン、生体センサのうち１種類以上のセンサを備えることができる。車内センサ２６が備えるカメラとしては、例えば、ＴｏＦカメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラといった、測距可能な各種の撮影方式のカメラを用いることができる。これに限らず、車内センサ２６が備えるカメラは、測距に関わらずに、単に撮影画像を取得するためのものであってもよい。車内センサ２６が備える生体センサは、例えば、シートやステアリングホイール等に設けられ、運転者等の搭乗者の各種の生体情報を検出する。
　車両センサ２７は、車両１の状態を検出するための各種のセンサを備え、各センサからのセンサデータを車両制御システム１１の各部に供給する。車両センサ２７が備える各種センサの種類や数は、現実的に車両１に設置可能な種類や数であれば特に限定されない。
　例えば、車両センサ２７は、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ（ジャイロセンサ）、及び、それらを統合した慣性計測装置（ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit））を備える。例えば、車両センサ２７は、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ、ヨーレートセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、及び、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサを備える。例えば、車両センサ２７は、エンジンやモータの回転数を検出する回転センサ、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサ、タイヤのスリップ率を検出するスリップ率センサ、及び、車輪の回転速度を検出する車輪速センサを備える。例えば、車両センサ２７は、バッテリの残量及び温度を検出するバッテリセンサ、並びに、外部からの衝撃を検出する衝撃センサを備える。
　記憶部２８は、不揮発性の記憶媒体及び揮発性の記憶媒体のうち少なくとも一方を含み、データやプログラムを記憶する。記憶部２８は、例えばＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)及びＲＡＭ(Random Access Memory)として用いられ、記憶媒体としては、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）といった磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、及び、光磁気記憶デバイスを適用することができる。記憶部２８は、車両制御システム１１の各部が用いる各種プログラムやデータを記憶する。例えば、記憶部２８は、ＥＤＲ（Event Data Recorder）やＤＳＳＡＤ（Data Storage System for Automated Driving）を備え、事故等のイベントの前後の車両１の情報や車内センサ２６によって取得された情報を記憶する。
　走行支援・自動運転制御部２９は、車両１の走行支援及び自動運転の制御を行う。例えば、走行支援・自動運転制御部２９は、分析部６１、行動計画部６２、及び、動作制御部６３を備える。
　分析部６１は、車両１及び周囲の状況の分析処理を行う。分析部６１は、自己位置推定部７１、センサフュージョン部７２、及び、認識部７３を備える。
　自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータ、及び、地図情報蓄積部２３に蓄積されている高精度地図に基づいて、車両１の自己位置を推定する。例えば、自己位置推定部７１は、外部認識センサ２５からのセンサデータに基づいてローカルマップを生成し、ローカルマップと高精度地図とのマッチングを行うことにより、車両１の自己位置を推定する。車両１の位置は、例えば、後輪対車軸の中心が基準とされる。
　ローカルマップは、例えば、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）等の技術を用いて作成される３次元の高精度地図、占有格子地図（Occupancy Grid Map）等である。３次元の高精度地図は、例えば、上述したポイントクラウドマップ等である。占有格子地図は、車両１の周囲の３次元又は２次元の空間を所定の大きさのグリッド（格子）に分割し、グリッド単位で物体の占有状態を示す地図である。物体の占有状態は、例えば、物体の有無や存在確率により示される。ローカルマップは、例えば、認識部７３による車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理にも用いられる。
　なお、自己位置推定部７１は、位置情報取得部２４により取得される位置情報、及び、車両センサ２７からのセンサデータに基づいて、車両１の自己位置を推定してもよい。
　センサフュージョン部７２は、複数の異なる種類のセンサデータ（例えば、カメラ５１から供給される画像データ、及び、レーダ５２から供給されるセンサデータ）を組み合わせて、新たな情報を得るセンサフュージョン処理を行う。異なる種類のセンサデータを組合せる方法としては、統合、融合、連合等がある。
　認識部７３は、車両１の外部の状況の検出を行う検出処理、及び、車両１の外部の状況の認識を行う認識処理を実行する。
　例えば、認識部７３は、外部認識センサ２５からの情報、自己位置推定部７１からの情報、センサフュージョン部７２からの情報等に基づいて、車両１の外部の状況の検出処理及び認識処理を行う。
　具体的には、例えば、認識部７３は、車両１の周囲の物体の検出処理及び認識処理等を行う。物体の検出処理とは、例えば、物体の有無、大きさ、形、位置、動き等を検出する処理である。物体の認識処理とは、例えば、物体の種類等の属性を認識したり、特定の物体を識別したりする処理である。ただし、検出処理と認識処理とは、必ずしも明確に分かれるものではなく、重複する場合がある。
　例えば、認識部７３は、レーダ５２又はＬｉＤＡＲ５３等によるセンサデータに基づくポイントクラウドを点群の塊毎に分類するクラスタリングを行うことにより、車両１の周囲の物体を検出する。これにより、車両１の周囲の物体の有無、大きさ、形状、位置が検出される。
　例えば、認識部７３は、クラスタリングにより分類された点群の塊の動きを追従するトラッキングを行うことにより、車両１の周囲の物体の動きを検出する。これにより、車両１の周囲の物体の速度及び進行方向（移動ベクトル）が検出される。
　例えば、認識部７３は、カメラ５１から供給される画像データに基づいて、車両、人、自転車、障害物、構造物、道路、信号機、交通標識、道路標示等を検出又は認識する。また、認識部７３は、セマンティックセグメンテーション等の認識処理を行うことにより、車両１の周囲の物体の種類を認識してもよい。
　例えば、認識部７３は、地図情報蓄積部２３に蓄積されている地図、自己位置推定部７１による自己位置の推定結果、及び、認識部７３による車両１の周囲の物体の認識結果に基づいて、車両１の周囲の交通ルールの認識処理を行うことができる。認識部７３は、この処理により、信号機の位置及び状態、交通標識及び道路標示の内容、交通規制の内容、並びに、走行可能な車線等を認識することができる。
　例えば、認識部７３は、車両１の周囲の環境の認識処理を行うことができる。認識部７３が認識対象とする周囲の環境としては、天候、気温、湿度、明るさ、及び、路面の状態等が想定される。
　行動計画部６２は、車両１の行動計画を作成する。例えば、行動計画部６２は、経路計画、経路追従の処理を行うことにより、行動計画を作成する。
　なお、経路計画（Global path planning）とは、スタートからゴールまでの大まかな経路を計画する処理である。この経路計画には、軌道計画と言われ、計画した経路において、車両１の運動特性を考慮して、車両１の近傍で安全かつ滑らかに進行することが可能な軌道生成（Local path planning）を行う処理も含まれる。
　経路追従とは、経路計画により計画された経路を計画された時間内で安全かつ正確に走行するための動作を計画する処理である。行動計画部６２は、例えば、この経路追従の処理の結果に基づき、車両１の目標速度と目標角速度を計算することができる。
　動作制御部６３は、行動計画部６２により作成された行動計画を実現するために、車両１の動作を制御する。
　例えば、動作制御部６３は、後述する車両制御部３２に含まれる、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、及び、駆動制御部８３を制御して、軌道計画により計算された軌道を車両１が進行するように、加減速制御及び方向制御を行う。例えば、動作制御部６３は、衝突回避又は衝撃緩和、追従走行、車速維持走行、自車の衝突警告、自車のレーン逸脱警告等のＡＤＡＳの機能実現を目的とした協調制御を行う。例えば、動作制御部６３は、運転者の操作によらずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行う。
　ＤＭＳ３０は、車内センサ２６からのセンサデータ、及び、後述するＨＭＩ３１に入力される入力データ等に基づいて、運転者の認証処理、及び、運転者の状態の認識処理等を行う。認識対象となる運転者の状態としては、例えば、体調、覚醒度、集中度、疲労度、視線方向、酩酊度、運転操作、姿勢等が想定される。
　なお、ＤＭＳ３０が、運転者以外の搭乗者の認証処理、及び、当該搭乗者の状態の認識処理を行うようにしてもよい。また、例えば、ＤＭＳ３０が、車内センサ２６からのセンサデータに基づいて、車内の状況の認識処理を行うようにしてもよい。認識対象となる車内の状況としては、例えば、気温、湿度、明るさ、臭い等が想定される。
　ＨＭＩ３１は、各種のデータや指示等の入力と、各種のデータの運転者等への提示を行う。
　ＨＭＩ３１によるデータの入力について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、人がデータを入力するための入力デバイスを備える。ＨＭＩ３１は、入力デバイスにより入力されたデータや指示等に基づいて入力信号を生成し、車両制御システム１１の各部に供給する。ＨＭＩ３１は、入力デバイスとして、例えばタッチパネル、ボタン、スイッチ、及び、レバーといった操作子を備える。これに限らず、ＨＭＩ３１は、音声やジェスチャ等により手動操作以外の方法で情報を入力可能な入力デバイスをさらに備えてもよい。さらに、ＨＭＩ３１は、例えば、赤外線又は電波を利用したリモートコントロール装置や、車両制御システム１１の操作に対応したモバイル機器又はウェアラブル機器等の外部接続機器を入力デバイスとして用いてもよい。
　ＨＭＩ３１によるデータの提示について、概略的に説明する。ＨＭＩ３１は、搭乗者又は車外に対する視覚情報、聴覚情報、及び、触覚情報の生成を行う。また、ＨＭＩ３１は、生成された各情報の出力、出力内容、出力タイミング及び出力方法等を制御する出力制御を行う。ＨＭＩ３１は、視覚情報として、例えば、操作画面、車両１の状態表示、警告表示、車両１の周囲の状況を示すモニタ画像等の画像や光により示される情報を生成及び出力する。また、ＨＭＩ３１は、聴覚情報として、例えば、音声ガイダンス、警告音、警告メッセージ等の音により示される情報を生成及び出力する。さらに、ＨＭＩ３１は、触覚情報として、例えば、力、振動、動き等により搭乗者の触覚に与えられる情報を生成及び出力する。
　ＨＭＩ３１が視覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、自身が画像を表示することで視覚情報を提示する表示装置や、画像を投影することで視覚情報を提示するプロジェクタ装置を適用することができる。なお、表示装置は、通常のディスプレイを有する表示装置以外にも、例えば、ヘッドアップディスプレイ、透過型ディスプレイ、ＡＲ（Augmented Reality）機能を備えるウエアラブルデバイスといった、搭乗者の視界内に視覚情報を表示する装置であってもよい。また、ＨＭＩ３１は、車両１に設けられるナビゲーション装置、インストルメントパネル、ＣＭＳ（Camera Monitoring System）、電子ミラー、ランプ等が有する表示デバイスを、視覚情報を出力する出力デバイスとして用いることも可能である。
　ＨＭＩ３１が聴覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、オーディオスピーカ、ヘッドホン、イヤホンを適用することができる。
　ＨＭＩ３１が触覚情報を出力する出力デバイスとしては、例えば、ハプティクス技術を用いたハプティクス素子を適用することができる。ハプティクス素子は、例えば、ステアリングホイール、シートといった、車両１の搭乗者が接触する部分に設けられる。
　車両制御部３２は、車両１の各部の制御を行う。車両制御部３２は、ステアリング制御部８１、ブレーキ制御部８２、駆動制御部８３、ボディ系制御部８４、ライト制御部８５、及び、ホーン制御部８６を備える。
　ステアリング制御部８１は、車両１のステアリングシステムの状態の検出及び制御等を行う。ステアリングシステムは、例えば、ステアリングホイール等を備えるステアリング機構、電動パワーステアリング等を備える。ステアリング制御部８１は、例えば、ステアリングシステムの制御を行うステアリングＥＣＵ、ステアリングシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ブレーキ制御部８２は、車両１のブレーキシステムの状態の検出及び制御等を行う。ブレーキシステムは、例えば、ブレーキペダル等を含むブレーキ機構、ＡＢＳ（Antilock Brake System）、回生ブレーキ機構等を備える。ブレーキ制御部８２は、例えば、ブレーキシステムの制御を行うブレーキＥＣＵ、ブレーキシステムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　駆動制御部８３は、車両１の駆動システムの状態の検出及び制御等を行う。駆動システムは、例えば、アクセルペダル、内燃機関又は駆動用モータ等の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構等を備える。駆動制御部８３は、例えば、駆動システムの制御を行う駆動ＥＣＵ、駆動システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ボディ系制御部８４は、車両１のボディ系システムの状態の検出及び制御等を行う。ボディ系システムは、例えば、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウインドウ装置、パワーシート、空調装置、エアバッグ、シートベルト、シフトレバー等を備える。ボディ系制御部８４は、例えば、ボディ系システムの制御を行うボディ系ＥＣＵ、ボディ系システムの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ライト制御部８５は、車両１の各種のライトの状態の検出及び制御等を行う。制御対象となるライトとしては、例えば、ヘッドライト、バックライト、フォグライト、ターンシグナル、ブレーキライト、プロジェクション、バンパーの表示等が想定される。ライト制御部８５は、ライトの制御を行うライトＥＣＵ、ライトの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　ホーン制御部８６は、車両１のカーホーンの状態の検出及び制御等を行う。ホーン制御部８６は、例えば、カーホーンの制御を行うホーンＥＣＵ、カーホーンの駆動を行うアクチュエータ等を備える。
　図３０は、図２９の外部認識センサ２５のカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４等によるセンシング領域の例を示す図である。なお、図３０において、車両１を上面から見た様子が模式的に示され、左端側が車両１の前端（フロント）側であり、右端側が車両１の後端（リア）側となっている。
　センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂは、超音波センサ５４のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０１Ｆは、複数の超音波センサ５４によって車両１の前端周辺をカバーしている。センシング領域１０１Ｂは、複数の超音波センサ５４によって車両１の後端周辺をカバーしている。
　センシング領域１０１Ｆ及びセンシング領域１０１Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の駐車支援等に用いられる。
　センシング領域１０２Ｆ乃至センシング領域１０２Ｂは、短距離又は中距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０２Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０１Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０１Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０２Ｌは、車両１の左側面の後方の周辺をカバーしている。センシング領域１０２Ｒは、車両１の右側面の後方の周辺をカバーしている。
　センシング領域１０２Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の前方に存在する車両や歩行者等の検出等に用いられる。センシング領域１０２Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の後方の衝突防止機能等に用いられる。センシング領域１０２Ｌ及びセンシング領域１０２Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、車両１の側方の死角における物体の検出等に用いられる。
　センシング領域１０３Ｆ乃至センシング領域１０３Ｂは、カメラ５１によるセンシング領域の例を示している。センシング領域１０３Ｆは、車両１の前方において、センシング領域１０２Ｆより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｂは、車両１の後方において、センシング領域１０２Ｂより遠い位置までカバーしている。センシング領域１０３Ｌは、車両１の左側面の周辺をカバーしている。センシング領域１０３Ｒは、車両１の右側面の周辺をカバーしている。
　センシング領域１０３Ｆにおけるセンシング結果は、例えば、信号機や交通標識の認識、車線逸脱防止支援システム、自動ヘッドライト制御システムに用いることができる。センシング領域１０３Ｂにおけるセンシング結果は、例えば、駐車支援、及び、サラウンドビューシステムに用いることができる。センシング領域１０３Ｌ及びセンシング領域１０３Ｒにおけるセンシング結果は、例えば、サラウンドビューシステムに用いることができる。
　センシング領域１０４は、ＬｉＤＡＲ５３のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０４は、車両１の前方において、センシング領域１０３Ｆより遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０４は、センシング領域１０３Ｆより左右方向の範囲が狭くなっている。
　センシング領域１０４におけるセンシング結果は、例えば、周辺車両等の物体検出に用いられる。
　センシング領域１０５は、長距離用のレーダ５２のセンシング領域の例を示している。センシング領域１０５は、車両１の前方において、センシング領域１０４より遠い位置までカバーしている。一方、センシング領域１０５は、センシング領域１０４より左右方向の範囲が狭くなっている。
　センシング領域１０５におけるセンシング結果は、例えば、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、緊急ブレーキ、衝突回避等に用いられる。
　なお、外部認識センサ２５が含むカメラ５１、レーダ５２、ＬｉＤＡＲ５３、及び、超音波センサ５４の各センサのセンシング領域は、図３０以外に各種の構成をとってもよい。具体的には、超音波センサ５４が車両１の側方もセンシングするようにしてもよいし、ＬｉＤＡＲ５３が車両１の後方をセンシングするようにしてもよい。また、各センサの設置位置は、上述した各例に限定されない。また、各センサの数は、１つでもよいし、複数であってもよい。
　＜５．まとめ＞
　以上のように、本開示の技術によれば、ギャップ導波路とマイクロストリップ線路とをＥＢＧ素子を用いて接続する構造を有するアンテナ装置により、ＥＢＧ素子によって電界の横漏れを抑制しつつ基板上の電界と基板内の電界と変換することができることから、簡単な構成でありつつ、ギャップ導波路とマイクロストリップ線路間を変換することができる。また、本開示の技術によれば、１枚の基板上に低損失で高性能なＭＲＧＷ構造を組み込むこともできる。さらに、アンテナ装置を用いたレーダ装置だけでなく無線通信装置又は伝送装置等の様々な装置の回路に適用することもできる。
　＜６．補足＞
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
［項目１］
　導体層を含む基板と、
　前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、
　前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、
　一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有し、前記基板の前記表面に配置された第２導体パターンと、
　前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、
　前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、
　前記第１導体パターンに対向する導体板と、
　一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、
　を備えたアンテナ装置。
［項目２］
　前記複数の第２電磁バンドギャップ素子は、前記第２導体パターンからの距離が1/4波長より近い位置に配置される
　項目１に記載のアンテナ装置。
［項目３］
　前記第１、第２および第３導体パターンは、マイクロストリップ線路である
　項目１又は２に記載のアンテナ装置。
［項目４］
　前記第２導体パターンは、前記第２導体パターンの前記第１導体パターン側の第１部分と、前記第１部分と反対側の第２部分とを有し、
　前記第１部分は前記導体板と対向し、前記第２部分は前記導体板と対向しない
　項目１～３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目５］
　前記導体板は、前記第２部分と対向する部分において切り欠かれた形状を有する
　項目４に記載のアンテナ装置。
［項目６］
　前記基板は誘電体層をさらに含み、
　前記第１導体パターンは前記誘電体層の表面に設けられ、
　前記接続部は、前記誘電体層を貫通し、前記第１導体パターンを前記導体層に接続する複数のビアを含む
　項目１～５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目７］
　前記第１電磁バンドギャップ素子及び前記第２電磁バンドギャップ素子のそれぞれは、
　前記誘電体層の前記表面に設けられた導体片と、
　前記誘電体層を貫通し、前記導体片及び前記導体層間を接続する複数のビアと
　を含む
　項目６に記載のアンテナ装置。
［項目８］
　前記基板は誘電体層をさらに含み、
　前記第１導体パターン、前記第２導体パターン及び前記第３導体パターンは前記誘電体層の表面に設けられる
　項目１～７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目９］
　前記導体層は、
　前記接続部によって前記第１導体パターンに接続される第１導体層と、
　前記第１導体層と異なる層に設けられた第２導体層と、
　前記第１導体層と前記第２導体層間を接続する層間接続部とを含む
　項目８に記載のアンテナ装置。
［項目１０］
　前記第３導体パターンと、前記第３導体パターンに対向する前記導体層の部分と、前記第３導体パターンと前記導体層の前記部分との間の前記誘電体層の部分と、によって伝送線路が形成される
　項目８又は９に記載のアンテナ装置。
［項目１１］
　前記第２導体パターンの幅は、第１導体パターンの幅よりも細い
　項目１～１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目１２］
　前記第２導体パターンは、前記第１導体パターンから前記第３導体パターンの方向にテーパした形状を有する
　項目１１に記載のアンテナ装置。
［項目１３］
　前記第３導体パターンの幅は、前記第１導体パターンの幅よりも細い
　項目１１又は１２に記載のアンテナ装置。
［項目１４］
　前記基板と前記導体板との間に空気層を有する
　項目１～１３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目１５］
　前記基板と前記導体板との間に誘電体層を有する
　項目１～１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目１６］
　前記第１導体パターンは前記導体層の表面に設けられ、
　前記接続部は、前記第１導体パターンの前記導体層と接触する接触面である
　項目１～１５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目１７］
　前記導体板は、前記第１導体パターンに対向する部分において電波を放射するスロットを有する
　項目１～１６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
［項目１８］
　アンテナ装置と、
　レーダ波を前記アンテナ装置に送信又は受信させるレーダ送受信回路と、を備え、
　前記アンテナ装置は、
　導体層を含む基板と、
　前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、
　前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、
　一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有する第２導体パターンと、
　前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、
　前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、
　前記第１導体パターンに対向する導体板と、
　一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、
を備えるレーダ装置。
［項目１９］
　導体層を含む基板と、
　前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、
　前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、
　一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有し、前記基板の前記表面に配置された第２導体パターンと、
　前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、
　前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、
　前記第１導体パターンに対向する導体板と、
　一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、
　を備えた伝送装置。
［項目２０］
　基板の表面に対向する導体板に設けられたスロットを介して電波による信号を受信し、
　前記信号を、前記基板の前記表面に設けられかつ前記導体板の導体層に接続部を介して接続された第１導体パターンと、前記導体板との間に形成される第１電界により伝送し、
　前記信号を前記第１電界により伝送した後、前記信号を、一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続される、動作波長の略１／４以上の長さを有する第２導体パターンと、前記第２導体パターンに対向する前記導体層の一部及び前記導体板のそれぞれとの間に形成される第２電界により伝送し、
　前記第２電界により前記信号を伝送した後、前記信号を、一端側が前記第２導体パターンの他端側に電気的に接続される第３導体パターンと、前記第３導体パターンに対向する前記導体層の一部との間に形成される第３電界により伝送する
　信号受信方法。
１０００　アンテナ装置
２０００　レーダ装置
３０００　無線通信装置
２００　基板
２０１　導体パターン
２０１Ａ　第１導体パターン
２０１Ｂ　第２導体パターン
２０１Ｂ＿１　第１部分
２０１Ｂ＿２　第２部分
２０１Ｃ　第３導体パターン
２０１Ｃ＿１　本体部
２０１Ｃ＿２　接続部
２０１Ｃ＿３　先端部
２０２　誘電体層
２０３　導体層
２０３Ｃ　層間接続部
２０３＿Ｐ　接続部
２０４　ビア
２０５、２０６　電磁バンドギャップ素子（ＥＢＧ素子）
２０５Ａ、２０６Ａ　導体片
２０５Ｂ、２０６Ｂ　ビア
２０７　突出部
２０８　ＥＢＧ素子
２０９　基板
２１０　線路（マイクロストリップ線路）
３００　構造体
３０１　導体板
３０２　スロット
３０３　切り欠き
３０４　突起部
３０５　誘電体層
４００　ＩＣチップ
１　車両
１１　車両制御システム
２１　車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
２２　通信部
２３　地図情報蓄積部
２４　位置情報取得部
２５　外部認識センサ
２６　車内センサ
２７　車両センサ
２８　記憶部
２９　走行支援・自動運転制御部
３０　ドライバモニタリングシステム（ＤＭＳ）
３１　ヒューマンマシーンインタフェース（ＨＭＩ）
３２　車両制御部
４１　通信ネットワーク
５１　カメラ
５２　レーダ
５３　LiDAR
５４　超音波センサ
６１　分析部
６２　行動計画部
６３　動作制御部
７１　自己位置推定部
７２　センサフュージョン部
７３　認識部
８１　ステアリング制御部
８２　ブレーキ制御部
８３　駆動制御部
８４　ボディ系制御部
８５　ライト制御部
８６　ホーン制御部

Claims (19)

  1. 　導体層を含む基板と、
    　前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、
    　前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、
    　一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有し、前記基板の前記表面に配置された第２導体パターンと、
    　前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、
    　前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、
    　前記第１導体パターンに対向する導体板と、
    　一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、
    　を備えたアンテナ装置。
  2. 　前記複数の第２電磁バンドギャップ素子は、前記第２導体パターンからの距離が1/4波長より近い位置に配置される
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１、第２および第３導体パターンは、マイクロストリップ線路である
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第２導体パターンは、前記第２導体パターンの前記第１導体パターン側の第１部分と、前記第１部分と反対側の第２部分とを有し、
    　前記第１部分は前記導体板と対向し、前記第２部分は前記導体板と対向しない
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記導体板は、前記第２部分と対向する部分において切り欠かれた形状を有する
    　請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記基板は誘電体層をさらに含み、
    　前記第１導体パターンは前記誘電体層の表面に設けられ、
    　前記接続部は、前記誘電体層を貫通し、前記第１導体パターンを前記導体層に接続する複数のビアを含む
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記第１電磁バンドギャップ素子及び前記第２電磁バンドギャップ素子のそれぞれは、
    　前記誘電体層の前記表面に設けられた導体片と、
    　前記誘電体層を貫通し、前記導体片及び前記導体層間を接続する複数のビアと
    　を含む
    　請求項６に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記基板は誘電体層をさらに含み、
    　前記第１導体パターン、前記第２導体パターン及び前記第３導体パターンは前記誘電体層の表面に設けられる
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  9. 　前記導体層は、
    　前記接続部によって前記第１導体パターンに接続される第１導体層と、
    　前記第１導体層と異なる層に設けられた第２導体層と、
    　前記第１導体層と前記第２導体層間を接続する層間接続部とを含む
    　請求項８に記載のアンテナ装置。
  10. 　前記第３導体パターンと、前記第３導体パターンに対向する前記導体層の部分と、前記第３導体パターンと前記導体層の前記部分との間の前記誘電体層の部分と、によって伝送線路が形成される
    　請求項８に記載のアンテナ装置。
  11. 　前記第２導体パターンの幅は、第１導体パターンの幅よりも細い
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  12. 　前記第２導体パターンは、前記第１導体パターンから前記第３導体パターンの方向にテーパした形状を有する
    　請求項１１に記載のアンテナ装置。
  13. 　前記第３導体パターンの幅は、前記第１導体パターンの幅よりも細い
    　請求項１１に記載のアンテナ装置。
  14. 　前記基板と前記導体板との間に空気層を有する
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  15. 　前記基板と前記導体板との間に誘電体層を有する
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  16. 　前記第１導体パターンは前記導体層の表面に設けられ、
    　前記接続部は、前記第１導体パターンの前記導体層と接触する接触面である
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  17. 　前記導体板は、前記第１導体パターンに対向する部分において電波を放射するスロットを有する
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  18. 　アンテナ装置と、
    　レーダ波を前記アンテナ装置に送信又は受信させるレーダ送受信回路と、を備え、
    　前記アンテナ装置は、
    　導体層を含む基板と、
    　前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、
    　前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、
    　一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有する第２導体パターンと、
    　前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、
    　前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、
    　前記第１導体パターンに対向する導体板と、
    　一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、
    を備えるレーダ装置。
  19. 　導体層を含む基板と、
    　前記基板の表面に配置された第１導体パターンと、
    　前記第１導体パターンを前記導体層に接続する接続部と、
    　一端側が前記第１導体パターンの一端側に接続され、動作波長の略１／４以上の長さを有し、前記基板の前記表面に配置された第２導体パターンと、
    　前記基板において前記第１導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第１電磁バンドギャップ素子と、
    　前記基板において前記第２導体パターンの長手方向の両側に配置された複数の第２電磁バンドギャップ素子と、
    　前記第１導体パターンに対向する導体板と、
    　一端側が前記第２導体パターンの他端側に接続され、前記基板の前記表面に配置された第３導体パターンと、
    　を備えた伝送装置。
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