(57)【要約】【課題】指向性を備えるアンテナにおける２次元方向の分解能やビームスイープの特性を向上させる。【解決手段】複数のアンテナ素子は、２次元平面状に配置される。第１および第２の給電線路は、複数のアンテナ素子に対して、互いに異なる第１および第２の方向から給電するための線路である。給電方向を切り替えることにより、指向性が変化する。また、第１および第２の給電線路は、それぞれ複数の給電ラインを備えてもよい。複数の給電ラインに互いに異なる位相で給電することにより、指向性が変化する。【選択図】図１
2020080464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元平面状に配置された複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電するための第１および第２の給電線路と
を具備するアンテナ装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナ素子と前記第１および第２の給電線路との間は電磁界結合により接続される
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１および第２の給電線路の少なくとも一方に信号を切り替える切替部をさらに具備する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１および第２の給電線路は、それぞれ複数の給電ラインを備える
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数の給電ラインの信号の位相を制御する移相器をさらに具備する
請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記移相器は、前記複数の給電ラインの信号が全て同一の位相になるように制御する
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記移相器は、前記複数の給電ラインの信号が互いに異なる位相になるように制御する
請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１および第２の給電線路は、互いに直交する
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１および第２の給電線路は、互いに直交しない
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記複数のアンテナ素子の各々の形状は、前記第１および第２の給電線路に直交する辺を備える多角形である
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記複数のアンテナ素子の各々の形状は、円形である
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記複数のアンテナ素子は、給電方向に並ぶ複数のアンテナ素子群を含み、
前記複数のアンテナ素子群においては、給電方向の両端側よりも中央側に配置されるアンテナ素子の幅がより太い
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記複数のアンテナ素子の各々の形状は、十字形状である
請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記複数のアンテナ素子は、給電方向に並ぶ複数のアンテナ素子群を含み、
前記複数のアンテナ素子群のうち隣接するアンテナ素子群は、互いに給電方向において異なる位置に配置される
請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
２次元平面状に配置された複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電するものであってそれぞれが複数の給電ラインを備える第１および第２の給電線路とをそれぞれ備える複数のアンテナ装置と、
前記複数のアンテナ装置の各々について前記第１および第２の給電線路の少なくとも一方に接続して前記複数の給電ラインの信号の位相を制御する複数の移相器と、
前記複数の移相器の一つを介して送信を行うとともに前記複数の移相器の他の一つを介して受信を行って物体に関する情報を取得する通信部と
を具備するレーダシステム。
【請求項１６】
前記複数のアンテナ装置の各々について前記移相器と前記第１および第２の給電線路の少なくとも一方との間の切り替えを行う複数の切替部をさらに具備し、
前記複数の切替部は、互いに同期して同じ切り替えを行う
請求項１５記載のレーダシステム。
【請求項１７】
前記取得された情報を組み合わせて前記物体の位置を生成する信号処理部をさらに具備する請求項１５記載のレーダシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、アンテナ装置に関する。詳しくは、複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置、および、そのアンテナ装置を利用したレーダシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のアンテナ素子を配置した装置が知られている。例えば、縦方向に並べたアンテナ素子に直列に給電したアンテナ素子群を水平方向に複数並べた２次元配列の受信アンテナと、そのアンテナ素子群を２つ縦に並べて切替可能にした送信アンテナとを用いた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２１５３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術では、２次元に配列されたアンテナ素子の位相をそれぞれ独立に調整することにより、主ビームを２次元に走査（スイープ）している。しかしながら、この従来技術では、縦方向の分解能やビームスイープ範囲が水平方向に対して小さく、縦方向の特性を向上させるためには縦方向のアンテナの数を増やす必要が生じ、装置の大型化を招くおそれがある。
【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、指向性を備えるアンテナにおける２次元方向の分解能やビームスイープの特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、２次元平面状に配置された複数のアンテナ素子と、上記複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電するための第１および第２の給電線路とを具備するアンテナ装置である。これにより、複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電して、両方向に対する解像度を向上させるという作用をもたらす。
【０００７】
また、この第１の側面において、上記複数のアンテナ素子と上記第１および第２の給電線路との間は電磁界結合により接続されるようにしてもよい。これにより、複数のアンテナ素子と第１および第２の給電線路との間を必要に応じて接続するという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記第１および第２の給電線路の少なくとも一方に信号を切り替える切替部をさらに具備してもよい。これにより、第１および第２の給電線路に対して両者を切り替えながら給電を行うという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記第１および第２の給電線路は、それぞれ複数の給電ラインを備えてもよい。これにより、複数のアンテナ素子に対して同時に給電を行うという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記複数の給電ラインの信号の位相を制御する移相器をさらに具備してもよい。この場合において、上記移相器は、上記複数の給電ラインの信号が全て同一の位相になるように制御してもよく、また、互いに異なる位相になるように制御してもよい。後者の場合には、アンテナ自体を動かすことなく、ビーム走査を行うという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記第１および第２の給電線路は、互いに直交してもよく、また、互いに直交しなくてもよい。第１および第２の給電線路が直交する場合には、干渉することなく縦方向および横方向の同時給電を可能にする。一方、第１および第２の給電線路が直交しない場合には、２次元マッピングの自由度を向上させるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記複数のアンテナ素子の各々の形状は、上記第１および第２の給電線路に直交する辺を備える多角形であってもよく、また、円形または十字形状であってもよい。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記複数のアンテナ素子は、給電方向に並ぶ複数のアンテナ素子群を含み、上記複数のアンテナ素子群においては、給電方向の両端側よりも中央側に配置されるアンテナ素子の幅がより太いものとしてもよい。これにより、サイドローブを低減させるという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記複数のアンテナ素子は、給電方向に並ぶ複数のアンテナ素子群を含み、上記複数のアンテナ素子群のうち隣接するアンテナ素子群は、互いに給電方向において異なる位置に配置されるようにしてもよい。これにより、アンテナ自体を動かすことなく、ビーム走査を行うという作用をもたらす。
【００１５】
また、本技術の第２の側面は、２次元平面状に配置された複数のアンテナ素子と、上記複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電するものであってそれぞれが複数の給電ラインを備える第１および第２の給電線路とをそれぞれ備える複数のアンテナ装置と、上記複数のアンテナ装置の各々について上記第１および第２の給電線路の少なくとも一方に接続して上記複数の給電ラインの信号の位相を制御する複数の移相器と、上記複数の移相器の一つを介して送信を行うとともに上記複数の移相器の他の一つを介して受信を行って物体に関する情報を取得する通信部とを具備するレーダシステムである。これにより、複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電して、両方向に対する解像度を向上させて、物体に関する情報を取得するという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第２の側面において、上記複数のアンテナ装置の各々について上記移相器と上記第１および第２の給電線路の少なくとも一方との間の切り替えを行う複数の切替部をさらに具備し、上記複数の切替部は、互いに同期して同じ切り替えを行うようにしてもよい。これにより、送受信において同期した通信を行うという作用をもたらす。
【００１７】
また、この第２の側面において、上記取得された情報を組み合わせて上記物体の位置を生成する信号処理部をさらに具備してもよい。これにより、アンテナのビーム走査による情報とレーダによる情報とを組み合わせてより精度の高い情報を取得するという作用をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本技術の第１の実施の形態におけるレーダシステムの全体構成の一例を示す図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態における通信機３００の構成の一例を示す図である。
【図３】本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の構造の一例を示す図である。
【図４】本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の給電方向の一例を示す図である。
【図５】本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の縦方向給電による特性の一例を示す図である。
【図６】本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の横方向給電による特性の一例を示す図である。
【図７】本技術の第２の実施の形態における給電線路１５０の各ポートの位相の例を示す図である。
【図８】本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ１００の縦方向給電による特性の一例を示す図である。
【図９】本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ１００の横方向給電による特性の一例を示す図である。
【図１０】本技術の第３の実施の形態におけるレーダシステムの全体構成の一例を示す図である。
【図１１】本技術の第３の実施の形態における物体の位置判断の具体例を示す図である。
【図１２】本技術の第４の実施の形態におけるレーダシステムの全体構成の一例を示す図である。
【図１３】本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ１００の第１の形状例を示す図である。
【図１４】本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ１００の第２の形状例を示す図である。
【図１５】本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ１００の第３の形状例を示す図である。
【図１６】本技術の第６の実施の形態におけるアンテナ１００のアンテナ素子１１０の配置例を示す図である。
【図１７】本技術の第６の実施の形態における物体検知の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（異なる方向から給電する例）
２．第２の実施の形態（位相をずらして給電する例）
３．第３の実施の形態（レーダの情報を組合せた例）
４．第４の実施の形態（同時給電の例）
５．第５の実施の形態（アンテナ素子の形状の変形例）
６．第６の実施の形態（アンテナの配置をずらした例）
【００２０】
＜１．第１の実施の形態＞
［構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態におけるレーダシステムの全体構成の一例を示す図である。
【００２１】
このレーダシステムは、アンテナ１００と、移相器２００と、切替部２５０と、通信機３００とを備える。
【００２２】
アンテナ１００は、複数のアンテナ素子１１０と、複数の給電線路１５０とを備える。複数のアンテナ素子１１０は、２次元に配置される。この例では、横方向（行方向）に４つ、縦方向（列方向）に４つの、計１６個のアンテナ素子１１０がアレイ状に配列されて、２次元アンテナアレイを構成している。
【００２３】
これら複数のアンテナ素子１１０は、複数の給電線路１５０によって異なる方向から給電を行うことが可能な構成となっている。この例では、下側から縦方向に給電する給電線路と、右側から横方向に給電する給電線路とを備えている。すなわち、複数の給電線路１５０は互いに直交している。なお、複数の給電線路１５０は、特許請求の範囲に記載の第１および第２の給電線路の一例である。
【００２４】
なお、この例では、アンテナ素子１１０の形状として、正方形を想定しているが、後述するように、多角形や円形などの他の形状であってもよい。
【００２５】
複数の給電線路１５０の各々は、複数のアンテナ素子１１０の数に応じて、複数の給電ラインを備える。この例では、下側から縦方向に給電する４本の給電ラインと、右側から横方向に給電する４本の給電ラインとを備えている。
【００２６】
移相器２００は、アンテナ素子１１０に給電する際の位相を制御する位相切換器である。移相器２００は、給電線路１５０における給電ラインの各々に対応して設けられる。この例では、４本の給電ラインに対応して４つの移相器２００が設けられる。また、この第１の実施の形態においては、４つの移相器２００は同じ位相により給電を行うことを想定している。
【００２７】
切替部２５０は、移相器２００と複数の給電線路１５０との間の接続を切り替えるものである。ここでは、切替部２５０として、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などの高周波（ＲＦ：Radio Frequency）スイッチを想定している。この切替部２５０は、１つの移相器２００に対して、縦方向の給電ラインまたは横方向の給電ラインの何れかに接続するようになっている。
【００２８】
通信機３００は、移相器２００を介してアンテナ１００に接続し、送受信を行う装置である。この通信機３００としては、ミリ波などの電波を物体に向けて送信し、その反射波を受信して、時間差によって物体との距離を測定するレーダ装置を想定する。この場合、送信アンテナと受信アンテナを別々に設けることが一般的である。したがって、アンテナ１００は、送信用アンテナと受信用アンテナの２種類を設けることになる。また、その場合、送信用アンテナと受信用アンテナのそれぞれの切替部２５０は、互いに同期して同じ切り替えを行う。
【００２９】
図２は、本技術の第１の実施の形態における通信機３００の構成の一例を示す図である。
【００３０】
通信機３００は、変調信号発生器３１０と、電圧制御発振器３２０と、電力増幅器３３０と、送信アンテナ３４１と、受信アンテナ３４２と、低雑音アンプ３５０と、周波数混合器３６０と、中間周波数アンプ３７０と、アナログデジタル変換器３８０と、ＦＦＴ処理部３９０とを備える。送信アンテナ３４１および受信アンテナ３４２は、この実施の形態のアンテナ１００に相当する。
【００３１】
変調信号発生器３１０は、送信対象となる搬送波を変調した変調信号を生成するものである。電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）３２０は、送受信に使用される発振周波数を制御電圧によって制御する発振器である。電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）３３０は、電圧制御発振器３２０の発振周波数により送信信号の電力を増幅して、送信アンテナ３４１を介して送信するものである。
【００３２】
低雑音アンプ（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）３５０は、受信アンテナ３４２によって受信した高周波領域の信号を増幅する増幅器である。周波数混合器（Mixer）３６０は、電圧制御発振器３２０の発振周波数を混合することにより、低雑音アンプ３５０の出力信号の搬送周波数をより低い中間周波数に変換する混合器である。中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）アンプ３７０は、周波数混合器３６０により中間周波数に変換された信号を増幅する増幅器である。アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）３８０は、中間周波数アンプ３７０の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換するものである。ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部３９０は、アナログデジタル変換器３８０の出力について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施して、必要な信号を抽出するものである。
【００３３】
［アンテナ］
図３は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の構造の一例を示す図である。
【００３４】
アンテナ１００は、多層基板により形成される。同図におけるａはアンテナ１００の最上層を表す。同図におけるｂは第２層以下を表す。最上層には、アンテナ素子１１０が２次元に配置される。アンテナ素子１１０の各々は、例えば、パッチアンテナにより実現される。最上層において、アンテナ素子１１０の各々は、多層基板の材料である樹脂によって互いに絶縁されている。したがって、給電が行われていないときには、アンテナ素子１１０の各々はフローティング状態となっている。
【００３５】
そして、第２層に縦方向の給電線路１５０が形成され、第３層に横方向の給電線路１５０が形成される。これら給電線路１５０は、例えば、マイクロストリップライン（ＭＳＬ：microstrip line）により形成される。これら給電線路１５０についても、各層において、多層基板の材料である樹脂によって互いに絶縁されている。また、各層において、給電線路１５０の一方の端はオープン端となっている。
【００３６】
最下層である第４層には、全面にグランド（ＧＮＤ：ground）が形成され、第２層および第３層の給電線路１５０の接地板として機能する。
【００３７】
このような構造において、アンテナ素子１１０と給電線路１５０との間は、電磁界結合により接続される。すなわち、給電線路１５０に給電が行われた際に、その上層に配置されるアンテナ素子１１０と、電磁界を介して接続が行われる。
【００３８】
［特性］
図４は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の給電方向の一例を示す図である。
【００３９】
上述のように、このアンテナ１００は、２方向に給電線路１５０を備えており、それぞれから給電を行えるようになっている。以下では、その特性を説明する際に、同図に示すように「縦方向給電」および「横方向給電」という用語を使用する。
【００４０】
このアンテナ１００は、２次元アンテナアレイを採用することにより、縦方向給電および横方向給電の何れか一方に対して、以下に示すような３次元放射パターンの特性を有する。なお、上述のように、この第１の実施の形態においては、４つの移相器２００は同じ位相により給電を行うことを想定している。
【００４１】
図５は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の縦方向給電による特性の一例を示す図である。なお、以下に示す特性は、数値シミュレーションにより得られたものである。
【００４２】
同図におけるａは、横方向、すなわち方位角（Azimuth）の方向の指向性を示すグラフである。具体的には、放射パターンを、２次元アンテナアレイの中心位置において、給電方向である縦方向とは垂直な面で切った断面により捉えた図である。以下のグラフにおいては、横軸にビームスイープの角度（度）を、縦軸にアンテナ利得であるゲイン（ｄＢｉ）をそれぞれ表している。これによれば、角度ゼロにおいてゲインのピークを有しており、その周囲にサイドローブが表れているのがわかる。
【００４３】
同図におけるｂは、縦方向、すなわち仰角（Elevation）の方向の指向性を示すグラフである。具体的には、放射パターンを、２次元アンテナアレイの中心位置において、給電方向である縦方向と平行な面で切った断面により捉えた図である。これによれば、角度ゼロにおいてゲインのピークを有しており、その周囲に横方向の場合よりも多めのサイドローブが表れているのがわかる。
【００４４】
図６は、本技術の第１の実施の形態におけるアンテナ１００の横方向給電による特性の一例を示す図である。
【００４５】
同図におけるａは、横方向の指向性を示すグラフである。具体的には、放射パターンを、２次元アンテナアレイの中心位置において、給電方向である横方向と平行な面で切った断面により捉えた図である。
【００４６】
同図におけるｂは、縦方向の指向性を示すグラフである。具体的には、放射パターンを、２次元アンテナアレイの中心位置において、給電方向である横方向とは垂直な面で切った断面により捉えた図である。
【００４７】
これら横方向給電においても、角度ゼロにおいてゲインのピークを有し、また、その周囲にサイドローブが表れているのがわかる。
【００４８】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、異なる方向の給電線路１５０を設けて、アンテナ素子１１０と電磁界結合により接続することにより、縦方向および横方向を切り替えて給電を行って、両方向に対する解像度を向上させることができる。
【００４９】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態では、４つの移相器２００は同じ位相により給電を行うことを想定していた。これに対し、この第２の実施の形態では、位相を互いにずらすことにより、ビームスイープの角度を変化させる。なお、装置構成については、上述の第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００５０】
［位相］
図７は、本技術の第２の実施の形態における給電線路１５０の各ポートの位相の例を示す図である。
【００５１】
上述のように、給電線路１５０の各々は４本の給電ラインを備えており、切替部２５０を介してそれぞれ独立した４つの移相器２００が接続される。この第２の実施の形態においては、４つの移相器２００によって位相を調整して、４本の給電ラインに対して異なる位相により給電を行う。なお、同図においては、給電線路１５０の４本の給電ラインのオープン端について、順にポート＃１乃至＃４と呼称している。
【００５２】
同図に示すように、ポート＃１には、通信機３００からの給電と同じ位相で給電が行われる。そして、このポート＃１の位相を基準として、ポート＃２乃至＃４においては位相をずらして給電が行われる。したがって、ポート＃１乃至＃４における給電は互いにずれた位相となっている。
【００５３】
縦方向給電および横方向給電のそれぞれにおいて、このような位相をずらした給電を行うことにより、以下のような特性が得られる。
【００５４】
［特性］
図８は、本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ１００の縦方向給電による特性の一例を示す図である。
【００５５】
同図は、横方向、すなわち方位角の方向の指向性を示すグラフである。同図において、ａは位相が「−９０度」、ｂは位相が「−４５度」、ｃは位相が「０度」、ｄは位相が「４５度」、ｅは位相が「９０度」のそれぞれにおける指向性を示すグラフである。これによれば、縦方向給電の位相をずらすことによって、給電方向とは垂直な面である横方向に指向性を振って、ビーム走査できることがわかる。
【００５６】
図９は、本技術の第２の実施の形態におけるアンテナ１００の横方向給電による特性の一例を示す図である。
【００５７】
同図は、縦方向、すなわち仰角の方向の指向性を示すグラフである。同図において、ａは位相が「−９０度」、ｂは位相が「−４５度」、ｃは位相が「０度」、ｄは位相が「４５度」、ｅは位相が「９０度」のそれぞれにおける指向性を示すグラフである。これによれば、横方向給電の位相をずらすことによって、給電方向とは垂直な面である縦方向に指向性を振って、ビーム走査できることがわかる。
【００５８】
このように、本技術の第２の実施の形態によれば、同じ給電方向の給電線路における異なる給電ラインの位相をずらして給電することにより、アンテナ１００自体を動かすことなく、給電方向と垂直な面の方向に指向性を振って、ビーム走査を行うことができる。
【００５９】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態では、仰角および方位角のそれぞれに１次元方向にビーム走査することができるが、２次元の任意の方向にビーム走査できるわけではない。したがって、仰角および方位角のそれぞれにより複数の物体を検出した場合、その情報だけでは個々の物体の位置を把握できないことが起こり得る。そこで、この第３の実施の形態では、レーダによる距離情報や速度情報をさらに組み合わせることにより、平面の位置を判断する。
【００６０】
［構成］
図１０は、本技術の第３の実施の形態におけるレーダシステムの全体構成の一例を示す図である。
【００６１】
このレーダシステムは、上述の第１の実施の形態と同様に、アンテナ１００と、移相器２００と、切替部２５０と、通信機３００とを備えるとともに、信号処理部４００をさらに備える。
【００６２】
信号処理部４００は、レーダシステムとして得られた情報を組み合わせて物体の位置を判断するものである。すなわち、この信号処理部４００は、上述の第２の実施の形態により給電の位相をずらしてビーム走査することにより得られた仰角および方位角の位置情報と、レーダによる距離情報や速度情報とを組み合わせて、各物体の平面の位置を判断する。
【００６３】
［位置判断］
図１１は、本技術の第３の実施の形態における物体の位置判断の具体例を示す図である。
【００６４】
同図におけるａは、横方向給電により縦方向にビーム走査を行って３つの物体を検出した例を示している。このとき、レーダにより取得された距離情報として、上の物体から「１５０ｍ」、「５０ｍ」、「１００ｍ」の値が示されている。
【００６５】
同図におけるｂは、縦方向給電により横方向にビーム走査を行って３つの物体を検出した例を示している。このとき、レーダにより取得された距離情報として、右の物体から「１００ｍ」、「１５０ｍ」、「５０ｍ」の値が示されている。
【００６６】
ビーム走査により得られた縦方向および横方向の位置と、レーダにより取得された距離情報とを組み合わせると、同図におけるｃに示すように、各物体の平面の位置を特定することができる。仮に、ビーム走査により得られた位置のみしか利用しないものとすると、縦方向のビーム走査により検出された物体と、横方向のビーム走査により検出された物体との対応付けが不明になり、各物体の平面の位置を特定することができなくなる。
【００６７】
このように、本技術の第３の実施の形態によれば、ビーム走査により得られた仰角および方位角の位置情報と、レーダによる距離情報などとを組み合わせることにより、各物体の平面の位置を判断することができる。
【００６８】
＜４．第４の実施の形態＞
上述の実施の形態においては、切替部２５０によって縦方向または横方向の何れかに切り替えて給電を行うことを想定していたが、この第４の実施の形態では、縦方向および横方向から同時に給電を行う。
【００６９】
［構成］
図１２は、本技術の第４の実施の形態におけるレーダシステムの全体構成の一例を示す図である。
【００７０】
このレーダシステムは、アンテナ１００と、移相器２０１および２０２と、通信機３０１および３０２とを備える。すなわち、縦方向に給電を行うための位相器２０１と横方向に給電を行うための位相器２０２とを独立に設けることにより、同時給電を可能にしたものである。これにより、この例では、縦のビームと横のビームを同時に放射することができる。
【００７１】
この場合、縦のビームと横のビームは、偏波が直交しており、また、給電線路１５０のアイソレーションが確保されているため、縦方向および横方向の同時給電を行っても互いに干渉することがない。
【００７２】
このように、本技術の第４の実施の形態によれば、縦方向および横方向に同時給電を行うことにより、縦のビームと横のビームを同時に放射することができる。
【００７３】
＜５．第５の実施の形態＞
上述の実施の形態においては、アンテナ１００のアンテナ素子１１０の形状として四角形を想定したが、他の形状を採用してもよい。
【００７４】
図１３は、本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ１００の第１の形状例を示す図である。
【００７５】
この例では、直交する２方向からの給電を考慮して、十字状の形状を採用したものである。すなわち、給電方向に並ぶアンテナ素子１１０のうち、両端側のアンテナ素子の幅が細く、中央側に配置されるアンテナ素子の幅がより太くなっている。
【００７６】
これにより、１つのアンテナ素子１１０に給電するパワーを調整することができ、放射されるビームのサイドローブを低減することができる。サイドローブとは、最も放射レベルの高いメインローブ以外のビームである。サイドローブのレベルが高いと、メインローブと切り分けることが困難になり、ＳＮ比（Signal Noise ratio）が悪化し、物体の誤検出につながるおそれがある。この点、両端側になるほどアンテナ素子の幅がより細くなるようにすることにより、サイドローブを低減して、物体の誤検出を回避することができる。
【００７７】
図１４は、本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ１００の第２の形状例を示す図である。
【００７８】
この例は、３方向から給電を行うために、給電線路１５０のなす角を６０度と想定し、アンテナ素子１１０の形状として六角形を採用したものである。すなわち、給電線路１５０に直交する辺を備える多角形となっている。
【００７９】
この場合、直交する２方向の場合と比べて、給電線路１５０の間のアイソレーションは不利になるが、解像度が向上するとともに、２次元マッピングが容易になるという利点がある。
【００８０】
図１５は、本技術の第５の実施の形態におけるアンテナ１００の第３の形状例を示す図である。
【００８１】
この例では、アンテナ素子１１０の形状として円形を採用している。この場合、給電線路１５０は互いに直交していてもよく、また、互いに直交していなくてもよい。すなわち、２次元マッピングの自由度が向上するという利点がある。
【００８２】
このように、本技術の第５の実施の形態において示したように、アンテナ素子１１０の形状としては、給電線路１５０のなす角を考慮して、種々の形状を採用することができる。
【００８３】
＜６．第６の実施の形態＞
上述の第１乃至第４の実施の形態においては、１６個のアンテナ素子１１０をアレイ状に配列したものを想定した。これに対し、この第６の実施の形態では、アンテナ素子１１０をずらした配置構造を有する。
【００８４】
図１６は、本技術の第６の実施の形態におけるアンテナ１００のアンテナ素子１１０の配置例を示す図である。
【００８５】
この例は、縦方向および横方向から給電を行う点においては、上述の第１乃至第４の実施の形態と同様である。ただし、給電方向に並ぶアンテナ素子１１０の集合であるアンテナ素子群同士が、給電方向にずれて配置されている。すなわち、隣接するアンテナ素子群は、互いに給電方向において異なる位置に配置される。
【００８６】
一つのアンテナ素子群においては、一方向にアンテナ素子１１０を並べることにより、解像度が上がり指向性は強くなる。そして、このアンテナ素子群をずらして配置することにより、給電の中心位置をずらして、ビームを同方向に振ったのと同様の効果が得られる。この例では、縦方向および横方向にアンテナ素子１１０をずらして配置しているため、ビームを両方向に振ることが可能になる。
【００８７】
図１７は、本技術の第６の実施の形態における物体検知の例を示す図である。
【００８８】
この第６の実施の形態においては、上述のように、縦方向および横方向にアンテナ素子１１０をずらして配置しているため、ビームを両方向に振ることが可能になる。このとき、縦方向給電に対しては、横方向の解像度は高いが、縦方向の解像度は低くなる。一方、横方向給電に対しては、縦方向の解像度は高いが、横方向の解像度は低くなる。そのため、同図に示すように、縦方向給電においては、縦方向に存在する独立した物体について、それぞれを分離して検出することが困難になる場合が生じ得る。また、横方向給電においては、横方向に存在する独立した物体について、それぞれを分離して検出することが困難になる場合が生じ得る。
【００８９】
そこで、上述の第３の実施の形態と同様に、信号処理部４００を想定し、縦方向給電による検出結果と横方向給電による検出結果とを信号処理により組み合わせる。これにより、一方向のみの給電では分離できなかった物体を、分離して検出することが可能になる。
【００９０】
このように、本技術の第６の実施の形態によれば、縦方向および横方向にアンテナ素子１１０をずらして配置することにより、アンテナ１００自体を動かすことなく、各方向に指向性を振って、ビーム走査を行うことができる。また、信号処理により両方向の結果を組み合わせることにより、一方向のみの給電では分離できなかった物体を、分離して検出することができる。
【００９１】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【００９２】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
【００９３】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）２次元平面状に配置された複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電するための第１および第２の給電線路と
を具備するアンテナ装置。
（２）前記複数のアンテナ素子と前記第１および第２の給電線路との間は電磁界結合により接続される
前記（１）に記載のアンテナ装置。
（３）前記第１および第２の給電線路の少なくとも一方に信号を切り替える切替部をさらに具備する
前記（１）または（２）に記載のアンテナ装置。
（４）前記第１および第２の給電線路は、それぞれ複数の給電ラインを備える
前記（１）から（３）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（５）前記複数の給電ラインの信号の位相を制御する移相器をさらに具備する
前記（４）に記載のアンテナ装置。
（６）前記移相器は、前記複数の給電ラインの信号が全て同一の位相になるように制御する
前記（５）に記載のアンテナ装置。
（７）前記移相器は、前記複数の給電ラインの信号が互いに異なる位相になるように制御する
前記（５）に記載のアンテナ装置。
（８）前記第１および第２の給電線路は、互いに直交する
前記（１）から（７）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（９）前記第１および第２の給電線路は、互いに直交しない
前記（１）から（７）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（１０）前記複数のアンテナ素子の各々の形状は、前記第１および第２の給電線路に直交する辺を備える多角形である
前記（１）から（９）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（１１）前記複数のアンテナ素子の各々の形状は、円形である
前記（１）から（９）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（１２）前記複数のアンテナ素子は、給電方向に並ぶ複数のアンテナ素子群を含み、
前記複数のアンテナ素子群においては、給電方向の両端側よりも中央側に配置されるアンテナ素子の幅がより太い
前記（１）から（１１）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（１３）前記複数のアンテナ素子の各々の形状は、十字形状である
前記（１）から（１２）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（１４）前記複数のアンテナ素子は、給電方向に並ぶ複数のアンテナ素子群を含み、
前記複数のアンテナ素子群のうち隣接するアンテナ素子群は、互いに給電方向において異なる位置に配置される
前記（１）から（１３）のいずれかに記載のアンテナ装置。
（１５）２次元平面状に配置された複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子に対して互いに異なる第１および第２の方向から給電するものであってそれぞれが複数の給電ラインを備える第１および第２の給電線路とをそれぞれ備える複数のアンテナ装置と、
前記複数のアンテナ装置の各々について前記第１および第２の給電線路の少なくとも一方に接続して前記複数の給電ラインの信号の位相を制御する複数の移相器と、
前記複数の移相器の一つを介して送信を行うとともに前記複数の移相器の他の一つを介して受信を行って物体に関する情報を取得する通信部と
を具備するレーダシステム。
（１６）前記複数のアンテナ装置の各々について前記移相器と前記第１および第２の給電線路の少なくとも一方との間の切り替えを行う複数の切替部をさらに具備し、
前記複数の切替部は、互いに同期して同じ切り替えを行う
前記（１５）に記載のレーダシステム。
（１７）前記取得された情報を組み合わせて前記物体の位置を生成する信号処理部をさらに具備する前記（１５）に記載のレーダシステム。
【符号の説明】
【００９４】
１００  アンテナ
１１０  アンテナ素子
１５０  給電線路
２００〜２０２  移相器
２５０  切替部
３００〜３０２  通信機
３１０  変調信号発生器
３２０  電圧制御発振器
３３０  電力増幅器
３４１  送信アンテナ
３４２  受信アンテナ
３５０  低雑音アンプ
３６０  周波数混合器
３７０  中間周波数アンプ
３８０  アナログデジタル変換器
３９０  ＦＦＴ処理部
４００  信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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