(57)【要約】【課題】大型化を抑制することが可能なレーダ装置を提供する。【解決手段】レーダ装置は、予め設定された鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿った鉛直基準線ＥＬＶ１と、鉛直基準線ＥＬＶ１と交差し、予め設定された水平基準線ＡＺＭ１とにより形成され、鉛直基準線上および水平基準線上を除く４象限ＱＡＤ１〜ＱＡＤ４のそれぞれに、すくなくとも一つ配置された複数の受信アンテナ（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）を備え、複数の受信アンテナ（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）は、水平基準線に沿った水平方向おいて、互いに異なる位置に配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された鉛直方向に沿った鉛直基準線と、前記鉛直基準線と交差し、予め設定された水平基準線とにより形成され、鉛直基準線上および水平基準線上を除く４象限のそれぞれに、すくなくとも一つ配置された複数の受信アンテナを備え、
前記複数の受信アンテナは、前記水平基準線に沿った水平方向おいて、互いに異なる位置に配置されている、レーダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記複数の受信アンテナに結合され、前記複数の受信アンテナからの信号を処理することにより、前記鉛直基準線上および前記水平基準線上に複数の変換後アンテナを生成する変換部を、さらに備える、レーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレーダ装置において、
前記複数の受信アンテナは、前記水平方向に、等間隔に配置されている、レーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーダ装置において、
前記複数の受信アンテナは、前記鉛直基準線に沿った鉛直方向に、等間隔に配置されている、レーダ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記複数の変換後アンテナは、前記水平基準線上において、等間隔に配置された複数の変換後アンテナを含む、レーダ装置。
【請求項６】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記複数の変換後アンテナは、前記鉛直基準上において、等間隔に配置された複数の変化後アンテナを含む、レーダ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のレーダ装置において、
第１送信アンテナおよび第２送信アンテナと、
前記第１送信アンテナからの出力と、前記第２送信アンテナからの出力とを切り替える切替部と、
をさらに備える、レーダ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーダ装置において、
前記第１送信アンテナからの出力と、前記第２送信アンテナからの出力を切り替えることで、検知距離を切り替える、レーダ装置。
【請求項９】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記変換部は、前記４象限において、互いに異なる象限に配置された複数の受信アンテナからの信号に基づいて、変換後アンテナを形成する、レーダ装置。
【請求項１０】
第１仮想基準線と、前記第１仮想基準線と交差する第２仮想基準線とにより形成される４象限のそれぞれに、少なくとも一つが配置された複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナからの信号を処理することにより、第１仮想基準線上および第２仮想基準線上のそれぞれに、複数の変換後アンテナを形成する変換部と、
を備える、レーダ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレーダ装置において、
前記第１仮想基準線上に形成された複数の変換後アンテナは、前記第１仮想基準線に沿った方向における角度検出に用いられ、前記第２仮想基準線上に形成された複数の変換後アンテナは、前記第２仮想基準線に沿った方向における角度検出に用いられる、レーダ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のレーダ装置において、
前記第１仮想基準線および前記第２仮想基準線は、鉛直方向に沿った垂直線および前記垂直線と直交する水平線との間で、所定の角度を備える、レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置に関し、例えば対象の角度を検出することが可能なミリ波レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レーダ装置を備えたレーダシステムが、特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１には、受信アンテナを水平と垂直に並べて配置した車載レーダシステムが開示されている。また、特許文献２には、受信アンテナを二等辺三角形状に配置した車載レーダシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０１０１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１７３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水平・鉛直を問わず、対象の角度を検出するレーダ装置には、一般的に複数のアンテナにより構成された受信アンテナアレーが用いられている。図２６には、本発明に先だって、本発明者が検討したレーダ装置の回路構成が示されている。レーダ装置は、Ｋ個の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴＫと、それぞれに接続されたＫ個の受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫと、それぞれに接続されアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫと、信号生成器ＬＯ１と、送信器ＴＸＣ１と、送信アンテナＴＸＡＮＴ１と、信号処理部ＣＰＵとを備えている。
【０００５】
受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫは、対応する受信アンテナから入力された信号をダウンコンバートし、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫは、ダウンコンバートされた信号を、デジタルの中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦＫに変換して、出力する。信号処理部ＣＰＵにおいて、中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦＫは、周波数弁別部ＦＣＯＮにより、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などにより周波数弁別が実施され、弁別後のＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴＫが出力される。得られたＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴＫから、角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬにより、水平方向の角度Ａｚｉｍｕｔｈが検出される。角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬで実施される角度検出処理としては、デジタル・ビームフォーミング処理やＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アルゴリズムなどが用いられる。
【０００６】
レーダ装置で、対象との間の距離と相対速度を検知するには、信号生成器ＬＯ１の出力信号に周波数変調を掛ける方式が一般的に用いられている。主な周波数変調方式としては、ＣＷ変調、ＦＭＣＷ変調、ステップ変調、２ＦＣＷ変調等がある。ここでは、最も一般的なＦＭＣＷ変調を用いた場合を例にして説明する。図２７は、ＦＭＣＷ変調された信号の波形と、信号の周波数の時間的な遷移とを示している。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示している。図２７において、実線Ｓｅｗは、ＦＭＣＷ変調が掛けられた信号生成器の出力信号を示している。出力信号には、図２７に示すように、時間に比例して、周波数が高くなるように変調が掛けられている。勿論、時間に比例して、その周波数が低くなるように、変調が掛けられるようにしてもよい。このような変調が掛けられた出力信号が、レーダ装置から対象（物標）に放射され、対象で反射した反射信号を、レーダ装置が受信する場合を考える。
【０００７】
図２７において、実線は出力信号Ｓｅｗを示し、破線Ｒｅｗは受信信号を示している。受信信号Ｒｅｗは、出力信号Ｓｅｗが送信されてから対象で反射されて戻ってくるまでの時間Ｔｄｅｌａｙだけ、出力信号Ｓｅｗに対して遅延し、図２７に示すように、Ｔｄｅｌａｙ遅れた信号となる。受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫで実施されるダウンコンバートにおいて、これらの受信信号と出力信号とが掛け合わせられ、受信信号と出力信号との間の差分周波数の信号が、受信器から出力される。差分周波数は、時間Ｔｄｅｌａｙに比例しているため、差分周波数を把握することにより、対象までの距離を検出することが可能である。図２６に示したレーダ装置では、得られた差分周波数の信号が、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫによってデジタル信号に変換され、信号処理部ＣＰＵにおいて、デジタル信号に対してＦＦＴ等の処理を行い、ピークとなるピーク周波数が検出され、ピーク周波数から対象までの距離が抽出される。
【０００８】
一方、対象との相対速度は、ドップラーシフトで検出することが可能である、相対速度を求める方法も複数存在するが、ここでは２次ＦＦＴを用いる方法を説明する。対象との間の距離情報は、上記したように、ピーク周波数を検出することで行われる。対象との間で相対速度が存在すれば、距離が次第に変化することになる。図２６で示した複数の波形のそれぞれにおいて、ピーク周波数を検出する。距離が変化している場合、検出したピーク周波数を表す複素数（ＦＦＴピーク値）の位相が変化することになる。この位相の変化を検出することで、相対速度を抽出することが可能である。
【０００９】
対象の角度（方位）は、複数の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴＫで受信した信号の位相関係を解析することで検出することが可能である。具体的な解析としては、デジタル・ビームフォーミング信号処理技術や、ＭＵＳＩＣ信号処理技術などの方位検出信号処理技術が用いられる。
【００１０】
図２６に示したレーダ装置で、対象の水平と鉛直の両方の方位を検出するには、特許文献１に示されているように、受信アンテナを水平方向と垂直（鉛直）方向の両方に配置することが考えられる。しかしながら、この場合には、受信アンテナの個数が増加するため、レーダ装置が大型化すると言う課題が生じる。
【００１１】
レーダ装置は、障害物等を検出するために、自動車等に搭載されるが、他の装置の搭載および車重を考慮すると、車載レーダ装置によって占有される体積は小さいことが望ましい。
【００１２】
また、車載レーダ装置では、鉛直方向の対象を検知する範囲は狭くするのが一般的である。これは、路面に接しない自動車のタイヤ面に沿った鉛直方向に存在する対象は、路面等であり、鉛直方向を広範囲で検出することが要求されないためである。そのため、車載レーダ装置では、鉛直方向の指向性は狭くするのが一般的であり、受信アンテナを構成する従来のパッチアンテナの場合には、互いに接続された複数のパッチが、鉛直方向に配列されていた。そのため、受信アンテナは、鉛直方向に長くなっていた。さらに、受信アンテナアレーを構成する複数の受信アンテナの間隔と、受信アンテナアレーのメインローブの指向性との関係は、受信アンテナ間隔が広くなれば、メインローブのビーム幅は狭くなり、サイドローブとの区別が困難になる。従って、特許文献１のように、鉛直方向に受信アンテナを配置すると、レーダ装置が大型化するだけでなく、検出角度範囲が狭くなると言う課題も生じる。
【００１３】
特許文献２には、水平方向に配置された３つの受信アンテナの真ん中の受信アンテナを鉛直方向にずらして、左右の受信アンテナの受信位相の間の位相と、真ん中の受信アンテナの受信位相とから鉛直方向の方位を求める方法が記載されている。この方法は、３つの受信アンテナから水平方向に２つ、鉛直方向に２つの変換後アンテナを生成することと等価である。２つの受信アンテナからの受信信号から角度を求めるには、位相モノパルス方式を用いるが、等距離に２つの対象がある場合には、これを分離して検出することは困難である。分離して検出するためには、３つ以上の受信アンテナが必要となり、レーダ装置が大型化すると言う課題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
すなわち、レーダ装置は、予め設定された鉛直方向に沿った鉛直基準線と、鉛直基準線と交差し、予め設定された水平基準線とにより形成され、鉛直基準線上および水平基準線上を除く４象限のそれぞれに、すくなくとも一つ配置された複数の受信アンテナを備え、複数の受信アンテナは、水平基準線に沿った水平方向おいて、互いに異なる位置に配置されている。
【００１６】
４象限に配置された受信アンテナからの受信信号に基づいて、鉛直基準線上に変換後アンテナが形成され、対象の検出が行われる。鉛直基準線上に沿って受信アンテナが配置されないため、レーダ装置が大型化するのを抑制することが可能である。また、検出角度範囲が狭くなるのを抑制することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１８】
大型化を抑制することが可能なレーダ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。
【図３】実施の形態１に係わる受信アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図４】実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１に係わる変換後アンテナの生成方法を説明するための説明図である。
【図６】実施の形態１に係わる変換後アンテナの生成方法を説明するための説明図である。
【図７】実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。
【図８】実施の形態１に係わる受信アンテナと変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図９】実施の形態１に係わる受信アンテナと変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図１２】実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図１４】実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図１６】実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。
【図１７】実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図１８】実施の形態１に係わるレーダ装置のアンテナの配置を示す図である。
【図１９】実施の形態１に係わるアンテナの放射重心の配置を示す図である。
【図２０】実施の形態１に係わるレーダ装置による解析の結果を示す図である。
【図２１】実施の形態２に係わるレーダシステムの構成を示すブロック図である。
【図２２】実施の形態２に係わるアンテナの配置を示す図である。
【図２３】実施の形態２に係わるモード切り替えを説明するためのタイミングチャート図である。
【図２４】実施の形態２に係わるモード切り替えを説明するためのタイミングチャート図である。
【図２５】実施の形態２に係わるアンテナとＭＭＩＣとの配置を示す図である。
【図２６】本発明に先だって、本発明者が検討したレーダ装置の回路構成を示す図である。
【図２７】ＦＭＣＷ変調された信号の波形と、信号の周波数の時間的な遷移とを示す波形図である。
【図２８】本発明者が考えた受信アンテナの配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
また、車載レーダ装置を例にして、以下、説明するが、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅとは、路面に接しない自動車のタイヤ面に沿った上下の方向を意味し、水平方向Ｄｉｒ＿Ａとは、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅと直交する左右の方向を意味している。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明者は、特許文献２に記載されている方法を、４つの受信アンテナに発展させることを考え、図２８に示すような受信アンテナの配置に到達した。すなわち、図２８は、本発明者が考えた受信アンテナの配置を示す図である。
【００２５】
図２８において、破線で囲まれたＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４は、受信アンテナを示している。それぞれの受信アンテナは、パッチアンテナによって構成されている。受信アンテナＲＸＡＮＴ１を例にして述べると、受信アンテナＲＸＡＮＴ１は、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅ方向に沿って配置された４つのパッチＰＴ＿１〜ＰＴ＿４により構成されている。また、ＲＣＧ１は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１の放射重心を示しており、ＰＲ１は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１から受信信号が取り出される端子を示している。このように、４つの受信アンテナを配置することにより、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ１とＲＸＡＮＴ３との中間に変換後アンテナを生成することが可能である。また、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ２とＲＸＡＮＴ４との中間に変換後アンテナを生成することが可能である。
【００２６】
その結果、水平方向Ｄｉｒ＿Ａおよび鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの両方で３つの受信信号を得ることが可能となり、等距離に２つの対象がある場合にも、これを分離して検出することが可能である。しかしながら、図２８に示すように、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って、受信アンテナＲＸＡＮＴ２およびＲＸＡＮＴ４を配置することが必要となり、レーダ装置が大型化することが危惧される。
【００２７】
そのため、本発明者はさらに検討を続け、次に述べるレーダ装置の構成を考えた。
【００２８】
＜レーダ装置の構成＞
図１は、実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示すブロック図である。レーダ装置１は、受信系ブロックと送信系ブロックとを備えている。
【００２９】
受信系ブロックは、受信アンテナアレー２を構成するＫ個の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴＫと、受信アンテナに対応したＫ個の受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫと、受信器に対応したＫ個のＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫと、信号処理部ＣＰＵを備えている。送信系ブロックは、Ｌ個の送信アンテナＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴＬと、送信アンテナに対応したＬ個の送信器ＴＸＣ１〜ＴＸＣＬと、信号生成器ＬＯ１とを備えている。信号生成器ＬＯ１によって生成された信号は、受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫおよび送信器ＴＸＣ１〜ＴＸＣＬの両方に供給されるため、信号生成器ＬＯ１は、受信系ブロックと送信系ブロックの両方に備えられていると見なすこともできる。
【００３０】
受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫは、対応する受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴＫから入力された信号をダウンコンバートして、対応するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫに出力する。このダウンコンバートの際に、受信器は、対応する受信アンテナから入力された信号と、信号生成器ＬＯ１からの信号との掛け合わせを実施する。掛け合わせにより得られた差分周波数の信号が、受信器から対応するＡ／Ｄ変換器に出力されることになる。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫは、入力した信号に対応するデジタルの中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦＫを信号処理部ＣＰＵへ出力する。信号処理部ＣＰＵでは、周波数弁別部ＦＣＯＮにおいて、入力した中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦＫに対してＦＦＴなどの周波数弁別が実施される。周波数弁別部ＦＣＯＮは、弁別により得られたＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴＫを、ＸＹ変換処理部ＸＹＣＯＮに出力する。ＸＹ変換処理部ＸＹＣＯＮは、ＸＹ変換処理により、ＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴＫを、水平方向のＭＡ個（ＭＡ＜Ｋ、Ｌ）の信号ＦＦＴ＿ＡＺＭ１〜ＦＦＴ＿ＡＺＭＭＡと、鉛直方向のＭＥ個（ＭＥ＜Ｋ、Ｌ）の信号ＦＦＴ＿ＥＬＶ１〜ＦＦＴ＿ＥＬＶＭＥに変換する。
【００３２】
水平方向の信号ＦＦＴ＿ＡＺＭ１〜ＦＦＴ＿ＡＺＭＭＡは、角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ａｚｉｍｕｔｈ）に供給され、鉛直方向の信号ＦＦＴ＿ＥＬＶ１〜ＦＦＴ＿ＥＬＶＭＥは、角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）に供給される。角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ａｚｉｍｕｔｈ）は、角度検出処理を実施することにより、水平方向の信号ＦＦＴ＿ＡＺＭ１〜ＦＦＴ＿ＡＺＭＭＡから、対象の水平方向の角度を検出し、検出信号Ａｚｉｍｕｔｈとして出力する。一方、角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）は、角度検出処理を実施することにより、鉛直方向の信号ＦＦＴ＿ＥＬＶ１〜ＦＦＴ＿ＥＬＶＭＥから、対象の鉛直方向の角度を検出し、検出信号Ｅｌｅｖａｔｉｏｎとして出力する。角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ａｚｉｍｕｔｈ）およびＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）で実施される角度検出処理としては、デジタル・ビームフォーミング処理やＭＵＳＩＣアルゴリズムなどが用いられる。
【００３３】
一方、送信器ＴＸＣ１〜ＴＸＣＬは、信号生成器ＬＯ１からの信号を、対応する送信アンテナＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴＬに供給し、送信アンテナから無線信号を送信させる。なお、同図において、ＲＰ１〜ＲＰＫは、受信アンテナの端子を示し、ＴＰ１〜ＴＰＬは、送信アンテナの端子を示している。
【００３４】
＜受信アンテナアレーの配置＞
図２は、実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。図２には、受信アンテナアレー２が、４つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４によって構成されている例が示されている。受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４のそれぞれは、直列的に接続された複数のパッチ（パッチアンテナ）を用いたシリーズフェッドアンテナにより構成されている。
【００３５】
１つのシリーズフェッドアンテナを構成する複数のパッチは、レーダ装置１が自動車等に設置されたときに、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って配列されている。図２では、鉛直方向にＤｉｒ＿Ｅに沿って配列された４つのパッチＰＴ＿１〜ＰＴ＿４によって、１つのシリーズフェッドアンテナが構成されている。図２では、受信アンテナＲＸＡＮＴ１についてのみ、それを構成している４つのパッチに符号ＰＴ＿１〜ＰＴ＿４が付されているが、他の受信アンテナＲＸＡＮＴ２〜ＲＸＡＮＴ４も同様である。また、受信アンテナＲＸＡＮＴ２〜ＲＸＡＮＴ４上に示した点ＲＣＧ１〜ＲＣＧ４は、受信アンテナの放射重心を示している。本明細書においては、直列的に接続された複数のパッチ（図２では、４つのパッチＰＴ１〜ＰＴ４）においてアンテナの中心部分に配置された２つのパッチ（図２では、ＰＴ＿２およびＰＴ＿３）の間の部分、すなわち、図２では破線で外形形状が示されたアンテナの中心部が、アンテナの放射重心となっている。
【００３６】
図２において、符号ＡＺＭ１が付された一点鎖線は、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに沿って延在する任意の水平基準線を示し、符号ＥＬＶ１が付された一点鎖線は、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って延在する任意の鉛直基準線を示している。同図では、鉛直基準線ＥＬＶ１は、受信アンテナＲＸＡＮＴ２とＲＸＡＮＴ３との間を延在するように設定されている。水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１とは直交している。同図に示すように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４のそれぞれは、鉛直基準線ＥＬＶ１と平行し、水平基準線ＡＺＭ１に沿って並ぶように配置されている。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４のそれぞれを構成する４つのパッチは、鉛直基準線ＥＬＶ１と平行するように配列され、水平方向において異なる位置に配置されている。また、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４のそれぞれの放射重心ＲＣＧ１〜ＲＣＧ４が、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅにおいて異なる位置になるように、受信アンテナは配置されている。
【００３７】
水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１とによって生成される座標系を考えると、水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１とによって４象限が生成されることになる。実施の形態１においては、水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１とによって生成される４象限の全てに、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４が配置される。次に、図３を用いて、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の配置をさらに詳しく説明する。放射重心ＲＣＧ１〜ＲＣＧ４は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の中心部に位置する。そのため、放射重心ＲＣＧ１〜ＲＣＧ４は、対応する受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の位置を表していることになる。理解を容易にするために、以下、放射重心を用いて受信アンテナ等の位置を説明する。
【００３８】
図３は、実施の形態１に係わる受信アンテナの放射重心の配置を示す図である。放射重心を用いて説明するために、図２に示した受信アンテナを構成する４つのパッチは、図３では省略し、図３には、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒのみが描かれている。また、図３において、鉛直基準線ＥＬＶ１上の点Ｅ１〜Ｅ３および水平基準線ＡＺＭ１上の点Ａ１〜Ａ３は、後で説明する変換後アンテナの放射重心を示している。同図および以下の図面では、受信アンテナの放射重心を、斜線で埋めた○で表し、変換後アンテナの放射重心を、●で表す。
【００３９】
図２に示したように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を配置することにより、図３において、紙面の左下の第３象限ＱＡＤ３には、受信アンテナＲＸＡＮＴ１の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒが配置され、左上の第２象限ＱＡＤ２には、受信アンテナＲＸＡＮＴ２の放射重心ＲＸＡＮＴ＿Ｒが配置されることになる。同様に、紙面の右下の第４象限ＱＡＤ４には、受信アンテナＲＸＡＮＴ３の放射重心ＲＸＡＮＴ３＿Ｒが配置され、右上の第１象限ＱＡＤ１には、受信アンテナＲＸＡＮＴ４の放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒが配置されることになる。
【００４０】
対象の水平方向の角度と鉛直方向の角度を検出するためには、水平方向に並んで配置された複数の受信アンテナと鉛直方向に並んで配置された複数の受信アンテナで受信された複数の信号が必要となる。例えば、対象の水平方向Ｄｉｒ＿Ａの角度を検出するためには、同じ水平基準線（ＡＺＭ１）上に配置された複数の受信アンテナで受信された複数の信号が必要となる。同様に、対象の鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの角度を検出するためには、同じ鉛直基準線（ＥＬＶ１）上に配置された複数の受信アンテナで受信された複数の信号が必要となる。
【００４１】
実施の形態１においては、異なる象限内に配置された複数の受信アンテナで受信した複数の信号を演算することにより、同じ水平基準線（ＡＺＭ１）上または／および同じ鉛直線（ＥＬＶ１）上に仮想的なアンテナ（以下、仮想的なアンテナを変換後アンテナと称する）を生成し、変換後アンテナで受信した信号と等価な信号を生成する。すなわち、水平基準線（ＡＺＭ１）上および鉛直基準線（ＥＬＶ１）上を除いた４つの象限内に、受信アンテナを配置することにより、水平基準線上および鉛直基準線上のそれぞれに複数の変換後アンテナを配置することが可能となり、受信アンテナアレー２が、水平方向および鉛直方向に大型化するのを抑制することが可能となる。
【００４２】
特に、実施の形態１では、受信アンテナを構成する複数のパッチが、鉛直方向に配置されているため、受信アンテナの鉛直方向が長くなる。そのため、同じ鉛直基準線上に複数の受信アンテナを配置すると、受信アンテナアレー２の鉛直方向が長くなる。実施の形態１によれば、鉛直基準線上および水平基準線上を除いた４つの象限内に受信アンテナを配置することにより、複数の変換後アンテナを同じ鉛直基準線上に形成することが可能となるため、鉛直方向に受信アンテナアレーが長くなるのを抑制することが可能である。すなわち、同じ鉛直方向に実際の受信アンテナを、複数配置することなく、鉛直方向の角度を検出できることから、従来に比べて角度分解能を高くできるだけでなく、鉛直方向の変換後アンテナの間隔を従来よりも狭くできるため、レーダ装置を小型化でき、さらに検出角度範囲も広くすることができる。
【００４３】
具体的に説明すると、図３において、水平基準線ＡＺＭ１上に配置されている点Ａ１およびＡ３と、鉛直基準線ＥＬＶ１上に配置されている点Ｅ１およびＥ３と、水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１との交点に配置されている点Ａ２，Ｅ２は、変換後アンテナの放射重心を示している。後で詳しく説明するが、仮想直線ＶＬによって結ばれた複数の受信アンテナで受信した信号に基づいて、仮想直線ＶＬ上に、変換後アンテナが生成される。すなわち、変換後アンテナＡ１は、第２象限ＱＡＤ２内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ２と第３象限ＱＡＤ３内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ１で受信した信号に基づいて生成され、変換後アンテナＡ３は、第１象限ＱＡＤ１内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ４と第４象限ＱＡＤ４内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ３で受信した信号に基づいて生成される。
【００４４】
また、変換後アンテナＥ１は、第３象限ＱＡＤ３内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ１と第４象限ＱＡＤ４内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ３で受信した信号に基づいて生成され、変換後アンテナＥ３は、第１象限ＱＡＤ１内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ４と第２象限ＱＡＤ２内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ２で受信した信号に基づいて生成される。さらに、変換後アンテナＡ２、Ｅ２は、第２象限ＱＡＤ２内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ２と第４象限ＱＡＤ４内に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ３で受信した信号に基づいて生成される。
【００４５】
＜変換後アンテナの生成方法＞
次に、上記した変換後アンテナの生成方法を、図４〜図６を用いて説明する。
【００４６】
図４は、実施の形態１に係わるレーダ装置の構成を示すブロック図であり、図５および図６は、実施の形態１に係わる変換後アンテナの生成方法を説明するための説明図である。
【００４７】
図４は、図１に示したレーダ装置１から説明に必要な部分を取り出して、レーダ装置１として描いたブロック図である。すなわち、１つの変換後アンテナを生成するために、少なくとも２つの受信アンテナが要求されるため、２つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２を備えたレーダ装置１が、図４には描かれている。より具体的に述べると、図４に示したレーダ装置１は、２つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２と、２つの受信器ＲＸＣ１、ＲＸＣ２と、２つのＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１、ＡＤＣ２と、信号処理部ＣＰＵと、１つの送信アンテナＴＸＡＮＴ１と、送信器ＴＸＣ１と、信号生成器ＬＯ１とを備えている。
【００４８】
信号生成器ＬＯ１は、ＦＭＣＷ方式の信号を生成する。信号生成器ＬＯ１で生成された信号は、送信器ＴＸＣ１から送信アンテナＴＸＡＮＴ１の端子ＴＰ１に供給され、送信アンテナＴＸＡＮＴ１から放射される。
【００４９】
送信アンテナＴＸＡＮＴ１から放射された高周波信号は、対象で反射し、反射された信号は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１およびＲＸＡＮＴ２で受信され、対応する受信器ＲＸＣ１およびＲＸＣ２に入力される。受信器ＲＸＣ１およびＲＸＣ２は、入力された受信信号をダウンコンバートする。このダウンコンバートのときに、信号生成器ＬＯ１からの信号と受信信号との差分周波数の信号が生成される。受信器ＲＸＣ１およびＲＸＣ２でダウンコンバートされた信号は、対応するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１およびＡＤＣ２に入力され、デジタルの中間周波信号ＩＦ１およびＩＦ２が、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣ１およびＡＤＣ２から出力される。
【００５０】
信号処理部ＣＰＵの周波数弁別部ＦＣＯＮで、中間周波信号ＩＦ１およびＩＦ２に対する周波数弁別が実施され、ＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１、ＦＦＴ２が、ＸＹ変換処理部ＸＹＣＯＮへ出力される。ＸＹ変換処理部ＸＹＣＯＮは、変換後アンテナの信号ＶＦＦＴ１を出力する。この信号ＶＦＦＴ１は、図１に示した信号ＦＦＴ＿ＡＺＭ１〜ＦＦＴ＿ＡＺＭＭＡまたは信号ＦＦＴ＿ＥＬＶ１〜ＦＦＴ＿ＥＬＶＭＥの一部として、角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ａｚｉｍｕｔｈ）またはＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）に出力される。
【００５１】
図５には、図４に示した受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２と変換後アンテナの放射重心の配置が示されている。同図において、ＲＸＡＮＴ１＿Ｒは、図４に示した受信アンテナＲＸＡＮＴ１の放射重心を示し、ＲＸＡＮＴ２＿Ｒは、受信アンテナＲＸＡＮＴ２の放射重心を示している。また、図５において、ＶＬは、受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ、ＲＸＡＮＴ２＿Ｒ間を結ぶ仮想的な直線（仮想直線）である。仮想直線ＶＬ上であって、放射重心ＲＸＡＮＴ１＿ＲとＲＸＡＮＴ２＿Ｒとの間に配置されている点ＶＲＸＡＮＴ１＿Ｒは、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１の放射重心を示している。
【００５２】
ＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１、ＦＦＴ２は、複素数のデータである。このＦＦＴ解析結果をベクトル表記で表すと、図６に示すようになる。変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１の放射重心ＶＲＸＡＮＴ１＿Ｒを、仮想直線上ＶＬであって、放射重心ＲＸＡＮＴ１＿ＲとＲＸＡＮＴ２＿Ｒとの間の真ん中に生成する場合を考える。この場合には、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ１のベクトルは、図６に示すように、ＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１、ＦＦＴ２のベクトルの間に挟まれ、中間に存在する。すなわち、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１からの受信信号と等価な信号を、少なくとも２つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２からの受信信号に基づいて生成することが可能である。言い換えるならば、実際に配置した受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２からの受信信号に基づいて、仮想的に配置した変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１からの受信信号を等価的に生成することが可能である。
【００５３】
変換後アンテナは、受信アンテナ間を結ぶ仮想直線上に形成することが可能である。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２の放射重心を結ぶ仮想直線ＶＬ上であれば、図５に示すように、受信アンテナ間に変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１の放射重心を生成することも可能であるし、受信アンテナの外側に変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１＿ＥＸの放射重心ＶＲＸＡＮＴ１＿ＥＸ＿Ｒを生成することも可能である。受信アンテナ間に変換後アンテナを生成する場合には、受信アンテナからの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果を用いた内挿法により、変換後アンテナからの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果を算出することが可能である。一方、受信アンテナの外側に変換後アンテナを生成する場合には、受信アンテナからの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果を用いた外挿法により、変換後アンテナからの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果を算出することが可能である。
【００５４】
以下、内挿法で、変換後アンテナからのＦＦＴ解析結果を生成する場合を、具体的に説明する。ここでは、図５に示すように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１の放射重心ＡＮＴ１＿Ｒと変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１の放射重視ＶＲＸＡＮＴ１＿Ｒとの間の距離がＭで、受信アンテナＲＸＡＮＴ２の放射重心ＡＮＴ２＿Ｒと変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１の放射重視ＶＲＸＡＮＴ１＿Ｒとの間の距離がＮの場合を例にして説明する。すなわち、受信アンテナと変換後アンテナの距離の比が、Ｍ：Ｎの場合を説明する。
【００５５】
変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ１の値は、式（１）に示す複素数の演算により生成することができる。
2020020720.tif 000003
【００５６】
式（１）に従って演算を実施することにより、任意の２つの受信アンテナを結ぶ仮想直線ＶＬ上であれば、どこにでも変換後アンテナを生成することが可能である。
【００５７】
次に、受信アンテナを複数配置したときに生成される変換後アンテナの具体例を、複数説明する。
【００５８】
＜４つの受信アンテナを配置した具体例１＞
図７は、実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。また、図８は、実施の形態１に係わる受信アンテナと変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。図８には、図７に示した受信アンテナアレーに対応する放射重心が示されている。
【００５９】
実際の受信アンテナアレー２においては、図７に示すように、４つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４が、配置されている。各受信アンテナは、鉛直基準線ＥＬＶ１に沿って配置された４つのパッチＰＴ＿１〜ＰＴ＿４により構成されている。受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４は、水平基準線ＡＺＭ１に沿って配列されている。図７に示すように、各受信アンテナは、水平方向Ｄｉｒ＿Ａにおいて、互いに異なる位置に配置され、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅにおいて、それぞれの放射重心ＲＣＧ１〜ＲＣＧ４が、異なる位置になるように配置されている。
【００６０】
図７に示すように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を配置することにより、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒは、図８に示すように、水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１により形成される４象限ＱＡＤ１〜ＱＡＤ４内に配置されることになる。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１の放射重心は第３象限ＱＡＤ３内、受信アンテナＲＸＡＮＴ２の放射重心は第２象限ＱＡＤ２内、受信アンテナＲＸＡＮＴ３の放射重心は第４象限ＱＡＤ４内、受信アンテナＲＸＡＮＴ４の放射重心は第１象限ＱＡＤ１内に配置される。
【００６１】
図７に示したように受信アンテナを配置した場合、図８に示すように、水平方向Ｄｉｒ＿Ａにおいて隣接する受信アンテナの放射重心間の間隔は、全て等しくｄＡとなる。すなわち、放射重心ＲＸＡＮＴ１＿ＲとＲＸＡＮＴ２＿Ｒとの間の水平方向の距離、放射重心ＲＸＡＮＴ２＿ＲとＲＸＡＮＴ３＿Ｒとの間の水平方向の距離および放射重心ＲＸＡＮＴ３＿ＲとＲＸＡＮＴ４＿Ｒとの間の水平方向の距離は、距離ｄＡとなる。また、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅにおいて隣接する受信アンテナの放射重心間の間隔も、全て等しくｄＥとなる。すなわち、放射重心ＲＸＡＮＴ４＿ＲとＲＸＡＮＴ２＿Ｒとの間の鉛直方向の距離、放射重心ＲＸＡＮＴ２＿ＲとＲＸＡＮＴ３＿Ｒとの間の鉛直方向の距離および放射重心ＲＸＡＮＴ３＿ＲとＲＸＡＮＴ１＿Ｒとの間の鉛直方向の距離は、距離ｄＥとなる。
【００６２】
受信アンテナの放射重心は、受信アンテナの位置を表しているため、実際の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４において、水平方向で隣接する受信アンテナ間の間隔は、全て間隔ｄＡとなる。同様に、実際の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４において、鉛直方向で隣接する受信アンテナ間の間隔は、全て間隔ｄＥとなる。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４は、水平方向に等間隔に配置され、鉛直方向でも等間隔に配置されていることになる。
【００６３】
変換後アンテナの放射重心は、図８に示すように、水平基準線ＡＺＭ１上および鉛直基準線ＥＬＶ１上に生成する。すなわち、水平基準線ＡＺＭ１上に、変換後アンテナの放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ３を生成し、鉛直基準線ＥＬＶ１上に、変換後アンテナの放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３を生成する。この場合、水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１とが交差する位置に形成される変換後アンテナは、鉛直および水平の両方の変換後アンテナとして機能することになる。すなわち、鉛直方向および水平方向の両方の角度を求める際に共通に用いられることになる。
【００６４】
図８に示した例では、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１＿Ａ１からのＦＦＴ解析結果は、第２象限ＱＡＤ２内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ２（放射重心ＲＸＡＭＴ２＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果と、第３象限ＱＡＤ３内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ１（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果とに基づいて生成される。すなわち、図８において、仮想直線ＶＬで、互いに放射重心が結ばれている受信アンテナからのＦＦＴ解析結果に基づいて、仮想直線ＶＬ上の変換後アンテナのＦＦＴ解析結果が生成される。
【００６５】
以降、同様にして、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１＿Ａ３からのＦＦＴ解析結果は、第１象限ＱＡＤ１内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果と、第４象限ＱＡＤ４内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ３（ＲＸＡＮＴ３＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果とに基づいて生成される。また、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１＿Ｅ１からのＦＦＴ解析結果は、第３象限ＱＡＤ３内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ１（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果と、第４象限ＱＡＤ４内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ３（放射重心ＲＸＡＮＴ３＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果とに基づいて生成される。さらに、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ１＿Ｅ３からのＦＦＴ解析結果は、第１象限ＱＡＤ１内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果と、第２象限ＱＡＤ２内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ２（放射重心ＲＸＡＭＴ２＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果とに基づいて生成される。
【００６６】
また、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ２、Ｅ２からのＦＦＴ解析結果は、第２象限ＱＡＤ２内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ２（放射重心ＲＸＡＮＴ２＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果と、第４象限ＱＡＤ４内に配置されている受信アンテナＲＸＡＮＴ３（放射重心ＲＸＡＮＴ３＿Ｒ）からのＦＦＴ解析結果とに基づいて生成される。
【００６７】
水平方向ＤＩＲ＿Ａに沿って形成した変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ３からの受信信号に基づいたものと等価なＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ３の値は、式（２）〜式（４）の複素数演算を行うことにより、生成することができる。ここで、ＦＦＴ１〜ＦＦＴ４は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）の受信信号に基づいたＴＴＦ解析結果を示している。
2020020720.tif 000004
【００６８】
一方、鉛直方向ＤＩＲ＿Ｅに沿って形成した変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３からの受信信号に基づいたものと等価なＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ３の値は、式（５）〜式（７）の複素数演算を行うことにより、生成することができる。
2020020720.tif 000005
【００６９】
対象の水平方向Ｄｉｒ＿Ａの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ３を用いて求め、対象の鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ３を用いて求める。すなわち、図１に示した角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ａｚｉｍｕｔｈ）にＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ３が供給され、角度検出処理部ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）にＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ３が供給され、それぞれの角度検出処理部で、デジタル・ビームフォーミング処理やＭＵＳＩＣアルゴリズムなどを用いて、対象の角度を求め、出力する。
【００７０】
図８に示した配置の受信アンテナアレー２によれば、変換後アンテナも等間隔（間隔ｄＡ、間隔ｄＥ）で生成することができ、角度検出が容易である。また、変換後アンテナの間隔は、実際に受信アンテナを配置した間隔ｄＡ、ｄＥよりも狭くすることができる。すなわち、変換後アンテナの間隔は、水平方向では４ｄＡ／５となり、鉛直方向も４ｄＥ／５で表される。実際の受信アンテナの間隔に比べて、変換後アンテナの間隔を狭くすることができるため、検出する角度範囲が広がるだけでなく、アンテナ利得も増大させることができる。
【００７１】
＜４つの受信アンテナを配置した具体例２＞
受信アンテナアレー２が、４つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を備えることは、図７および図８を用いて説明した具体例１と同じであるが、象限ＱＡＤ１〜ＱＡＤ４内における４つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の位置が、具体例１とは異なっている。
【００７２】
図９は、実施の形態１に係わる受信アンテナと変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。具体例２において、具体例１と同様に受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ２，ＲＸＡＮＴ３およびＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）は、図８に示したように、第３象限ＱＡＤ３内、第２象限ＱＡＤ２内、第４象限ＱＡＤ４内および第１象限ＱＡＤ１内に配置されている。しかしながら、図９に示すように、各象限内において、放射重心の位置が、図８と異なるように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４は配置されている。
【００７３】
各象限内における放射重心の位置が、図８と異なるため、水平基準線ＡＺＭ１上および鉛直基準線ＥＬＶ１上に形成される変換後アンテナの放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ３＿ＲおよびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜Ｅ３＿Ｒの位置は、図８と異なる。しかしながら、実際の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４において、水平方向で隣接した受信アンテナの間隔および鉛直方向で隣接した受信アンテナの間隔は、図８と同じで、間隔ｄＡおよびｄＥとなっている。すなわち、受信アンテナアレー２において、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４は、水平方向および鉛直方向で等間隔に配置されている。
【００７４】
具体例２のように受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を配置した場合、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに沿って生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ３からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果と等価なＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ３の値は、式（８）〜式（１０）の複素数演算により生成することができる。ここでも、ＦＦＴ１〜ＦＦＴ４は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の受信信号に基づいたＴＴＦ解析結果を示している。
2020020720.tif 000006
【００７５】
一方、鉛直方向ＤＩＲ＿Ｅに沿って生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３からの受信信号に基づいたものと等価なＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ３の値は、式（１１）〜式（１３）の複素数演算を行うことにより、生成することができる。
2020020720.tif 000007
【００７６】
例２においても、例１と同様に、対象の水平方向の角度は、ＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ３により求めることができ、対象の鉛直方向の角度は、ＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ３により求めることができる。対象の角度を求める構成は、具体例１と同じであるため、説明は省略する。
【００７７】
具体例２のように、受信アンテナを配置した場合も、変換後アンテナは、等間隔に生成される。そのため、角度検出が容易である。一方、具体例２の場合には、水平方向における変換後アンテナの間隔は、４ｄＡ／３で表され、鉛直方向における変換後アンテナの間隔も、４ｄＥ／３で表される。そのため、実際の受信アンテナの間隔（間隔ｄＡ、間隔ｄＥ）に比べて、変換後アンテナの間隔を広くすることができる。そのため、必要なアンテナの間隔よりも狭い間隔で実際の受信アンテナを配置することが可能となり、受信アンテナアレー２の小型化を図ることが可能である。
【００７８】
すなわち、実施の形態１によれば、水平基準線上および鉛直基準線上の任意の位置に、変換後アンテナを生成することが可能であり、要求に応じて、アンテナ利得の増大または受信アンテナアレー２の小型化を図ることが可能である。
【００７９】
＜６つの受信アンテナを配置した具体例３＞
図１０は、実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。また、図１１は、実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。図１１には、図１０に示したように受信アンテナアレー２を構成した場合の受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心が示されている。
【００８０】
図１０では、６つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６によって、受信アンテナアレー２が構成されている。図１０においても、各受信アンテナは、図２で説明した受信アンテナと同様に、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って配列された複数のパッチ（ＰＴ＿１〜ＰＴ＿４）により構成されている。図２と同様に、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６は、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに配列されているが、水平方向において全く異なる位置に配置されている。また、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅにおける受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６の位置も、互いに異なっている。
【００８１】
受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６において、水平方向Ｄｉｒ＿Ａで隣接する受信アンテナの間隔は、同じになっており、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅで隣接する受信アンテナの間隔も同じとなっている。
【００８２】
図１０に示すように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６を配置した場合、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ６＿Ｒは、図１１に示すように配置される。すなわち、第１象限ＱＡＤ１内に、受信アンテナＲＸＡＮＴ４およびＲＸＡＮＴ６の放射重心ＲＸＡＮＴ４＿ＲおよびＲＸＡＮＴ６＿Ｒが配置され、第２象限ＱＡＤ２内に、受信アンテナＲＸＡＮＴ２の放射重心ＲＸＡＮＴ２＿Ｒが配置される。また、第３象限ＱＡＤ３内に、受信アンテナＲＸＡＮＴ１およびＲＸＡＮＴ３の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿ＲおよびＲＸＡＮＴ３＿Ｒが配置され、第４象限ＱＡＤ４内に、受信アンテナＲＸＡＮＴ５の放射重心ＲＸＡＮＴ５＿Ｒが配置されることになる。
【００８３】
受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６からの受信信号に基づいて、水平基準線ＡＺＭ１上および鉛直基準線ＥＬＶ１上に、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５が生成される。これにより、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５の放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ５＿Ｒが、水平基準線ＡＺＭ１上に形成され、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５の放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜Ｅ５＿Ｒが、鉛直基準線ＥＬＶ１上に形成されることになる。
【００８４】
変換後アンテナからのＦＦＴ解析結果は、上記したのと同様に、仮想直線ＶＬで結ばれた受信アンテナのＦＦＴ解析結果に基づいて生成される。なお、図面が複雑になるのを避けるために、図１１には、受信アンテナＲＸＡＮＴ４とＲＸＡＮＴ５の放射重心間を結ぶ仮想直線についてのみ符号ＶＬが付されている。
【００８５】
図１１においても、符号ｄＡは、水平方向で隣接する受信アンテナの間隔を示し、符号ｄＥは、鉛直方向で隣接する受信アンテナの間隔を示している。図１０および図１１においても、受信アンテナアレー２において、水平方向および鉛直方向に、受信アンテナが等間隔（間隔ｄＡ、ｄＥ）で配置されている。
【００８６】
６つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６で受信され、周波数解析することにより得られたＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴ６に基づいて、式（１４）〜式（２３）の複素数演算を行う。この演算により、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに沿って生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５および鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って生成される変換後アンテナ放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５からの受信信号を周波数解析することにより得られるＦＦＴ解析結果を等価な結果を得ることができる。
2020020720.tif 000008
【００８７】
対象の水平方向Ｄｉｒ＿Ａの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ５を用いて求め、対象の鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ５を用いて求める。対象の角度を求める構成は、具体例１と同じであるため、説明は省略する。
【００８８】
図１０に示した配置の受信アンテナアレー２によれば、変換後アンテナも、水平方向Ｄｉｒ＿Ａおよび鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅのそれぞれにおいて、等間隔で生成することができ、角度検出が容易である。また、変換後アンテナの間隔は、実際に受信アンテナを配置した間隔ｄＡ、ｄＥよりも広くすることができる。すなわち、変換後アンテナの間隔は、水平方向では９ｄＡ／８で表され、鉛直方向も９ｄＥ／８で表される。実際の受信アンテナの間隔に比べて、変換後アンテナの間隔を広くすることができる。そのため、必要なアンテナの間隔よりも狭い間隔で実際の受信アンテナを配置することが可能となり、受信アンテナアレーの小型化を図ることが可能である。
【００８９】
また、具体例３によれば、水平方向Ｄｉｒ＿Ａおよび鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの両方で、変換後アンテナを５つ生成することができるため、具体例１および２よりも多くの対象、すなわち３つよりも多くの対象を別々に識別することが可能である。
【００９０】
＜６つの受信アンテナを配置した具体例４＞
図１２は、実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。また、図１３は、実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。図１３は、図１２に示すように、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６を配置した場合の受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心を示している。
【００９１】
図１０および図１１を用いて説明した具体例３においては、受信アンテナアレー２において設定した水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１と、４象限を形成する水平基準線ＡＺＭ１と鉛直基準線ＥＬＶ１が、それぞれ同一の方向となっていた。すなわち、受信アンテナアレー２において設定した水平基準線ＡＺＭ１と４現象を形成する水平基準線ＡＺＭ１とが、一致し、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに沿って延在していた。同様に、受信アンテナアレー２において設定した鉛直基準線ＥＬＶ１と４現象を形成する鉛直基準線ＥＬＶ１とが、一致し、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って延在していた。
【００９２】
これに対して、図１２および図１３を用いて説明する具体例４においては、４象限を形成する２つの基準線（以下、水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＶＬ１１、または第２仮想基準線および第１仮想基準線とも称する）は、受信アンテナアレー２に設定した水平基準線ＡＺＭ１および鉛直基準線ＥＶＬ１とは異なり、水平方向Ｄｉｒ＿Ａおよび鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅとの間で所定の角度で延在している。また、水平基準線ＡＺＭ１１は、鉛直基準線ＥＶＬ１１と交差しているが、直交しておらす、水平基準線ＡＺＭ１１と鉛直基準線ＥＶＬ１１との間は所定の角度で交差している。すなわち、具体例４は、４現象を形成する水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１は、受信アンテナアレー２において設定される水平基準線ＡＺＭ１および鉛直基準線ＥＬＶ１と同じでなくてもよいことを示している。また、４象限を形成する水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１は、必ずしも直交することが必要でないことを示している。
【００９３】
図１２は、図１０と類似しているので、相異点を主に説明する。図１２においては、受信アンテナアレー２に配置されている６つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６の位置が、図１０とは異なっている。しかしながら、水平方向Ｄｉｒ＿Ａにおいて隣接する受信アンテナ間の間隔は同じ間隔ｄＡであり、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅにおいて隣接する受信アンテナ間の間隔も同じ間隔ｄＥである。
【００９４】
図１２に示したように受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６を配置することにより、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ６＿Ｒは、図１３に示すように配置されることになる。
【００９５】
４象限を形成する水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１は、図１３に示すように、水平方向Ｄｉｒ＿Ａおよび鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに対して所定の角度だけ傾いている。すなわち、水平基準線ＡＺＭ１１の傾き角度は、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに対して、アークタンジェント（２ｄＥ／７ｄＡ）「Ａｔａｎ（２ｄＥ／７ｄＡ）」であり、鉛直基準線ＥＬＶ１１の傾き角度は、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに対して、アークタンジェント（２ｄＡ／７ｄＥ）「Ａｔａｎ（２ｄＡ／７ｄＥ）」である。また、水平基準線ＡＺＭ１１と鉛直基準線ＥＬＶ１１とは、直交していない。
【００９６】
この傾いた水平基準線ＡＺＭ１１と鉛直基準線ＥＬＶ１１とによって、４象限が形成される。形成された４象限ＱＡＤ１〜ＱＡＤ４内に配置されている受信アンテナからの受信信号に基づいて、傾いた水平基準線ＡＺＭ１１上および鉛直基準線ＥＬＶ１１上に変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５が生成される。図１３には、生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５の放射重心が、ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ５＿ＲおよびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜Ｅ５＿Ｒとして示されている。
【００９７】
水平基準線ＡＺＭ１１と鉛直基準線ＥＬＶ１１の両方が、傾くことにより、隣接する変換後アンテナの距離を等間隔にすることが可能である。すなわち、水平基準線ＡＺＭ１１上に生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５の放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ５＿Ｒは、図１３に示すように等間隔になり、鉛直基準線ＥＬＶ１１上に生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５の放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜Ｅ５＿Ｒも、図１３に示すように等間隔になる。
【００９８】
この具体例４においても、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ６からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴ６を基にして、式（２４）〜式（３３）の複素数演算を行うことにより、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ５およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果と等価な結果を生成することができる。
2020020720.tif 000009
【００９９】
水平基準線ＡＺＭ１１に沿った対象の角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ５を用いて求め、鉛直基準線ＥＬＶ１１に沿った対象の角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ５を用いて求める。対象の角度を求める構成は、具体例１と同じであるため、説明は省略する。
【０１００】
この具体例４では、具体例１〜３と異なり、対象の角度は、水平方向Ｄｉｒ＿Ａとの間で所定の角度だけ傾いた水平基準線ＡＺＭ１１における角度を検出することができる。また、鉛直方向についても同様に、具体例４によれば、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅとの間で所定の角度だけ傾いた鉛直基準線ＥＬＶ１１における角度を検出することができる。
【０１０１】
また、具体例３と同様に、具体例４によれば、水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１に沿って、それぞれ５つの変換後アンテナを生成することができるため、３つ以上の対象を識別することができる。
【０１０２】
図１３に示したように、水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１の両方において、変換後アンテナを等間隔に生成することができ、角度検出を容易にすることができる。この場合、水平基準線ＡＺＭ１１上に生成される変換後アンテナの間隔は、式（３４）で表され、鉛直基準線ＥＬＶ１１上に生成される変換後アンテナの間隔は、式（３５）で表される。
2020020720.tif 000010
【０１０３】
水平基準線ＡＺＭ１１と鉛直基準線ＥＬＶ１１とが直交しない例を説明したが、これに限定されるものではない。水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１は、それぞれ独立に、水平方向Ｄｉｒ＿Ａおよび鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅとの間で任意の角度に設定することが可能である。従って、直交するように、水平基準線ＡＺＭ１１と鉛直基準線ＥＬＶ１１を設定してもよい。また、この具体例４によれば、受信アンテナアレー２において、実際の受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ５を、水平基準線ＡＺＭ１および鉛直基準線ＥＬＶ１に合わせて配置しても、水平基準線ＡＺＭ１および鉛直基準線ＥＬＶ１とは異なる水平基準線ＡＺＭ１１および鉛直基準線ＥＬＶ１１における対象の角度を検出することが可能である。
【０１０４】
＜８つの受信アンテナを配置した具体例５＞
図１４は、実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。また、図１５は、実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。図１５には、図１４に示したように受信アンテナアレー２を構成した場合の受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心が示されている。
【０１０５】
具体例５においては、受信アンテナアレー２に、８つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８が配置されている。受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８のそれぞれの構成は、具体例１で説明した受信アンテナと同じである。具体例１と同様に、図１４においても、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８は、水平基準線ＡＺＭ１に沿って配列されている。
【０１０６】
具体例５においては、８つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８が、それぞれ４つの受信アンテナを備えた２つのグループに分けられている。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を備える第１グループと、受信アンテナＲＸＡＮＴ５〜ＲＸＡＮＴ８を備える第２グループに分けられている。それぞれのグループに含まれる受信アンテナにおいては、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅにおける受信アンテナの位置が全て異なっている。
【０１０７】
この具体例５においては、鉛直基準線ＥＬＶ１は、第１グループと第２グループの間で無く、第１グループに含まれる受信アンテナＲＸＡＮＴ２とＲＸＡＮＴ３との間を延在するように設定されている。すなわち、鉛直基準線ＥＬＶ１は、受信アンテナアレー２の中心から外れるように設定されている。
【０１０８】
そのため、図１５に示す第３象限ＱＡＤ３には、受信アンテナＲＸＡＮＴ１の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒが配置され、第２象限ＱＡＤ２には、受信アンテナＲＸＡＮＴ２の放射重心ＲＸＡＮＴ２＿Ｒが配置されている。また、第１象限ＱＡＤ１には、受信アンテナＲＸＡＮＴ４、ＲＸＡＮＴ６およびＲＸＡＮＴ８の放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ、ＲＸＡＮＴ６＿ＲおよびＲＸＡＮＴ８＿Ｒが配置されている。さらに、第４象限ＱＡＤ４には、受信アンテナＲＸＡＮＴ３、ＲＸＡＮＴ５およびＲＸＡＮＴ７の放射重心ＲＸＡＮＴ３＿Ｒ、ＲＸＡＮＴ５＿ＲおよびＲＸＡＮＴ７＿Ｒが配置されている。
【０１０９】
それぞれのグループに含まれる受信アンテナにおいて、水平方向Ｄｉｒ＿Ａで隣接する受信アンテナは、水平方向に等間隔に配置されている。この間隔は、ｄＡである。また、それぞれのグループに含まれる受信アンテナにおいて、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅで隣接する受信アンテナは、鉛直方向に等間隔に配置されている。この間隔は、ｄＥである。具体例５では、水平方向Ｄｉｒ＿Ａにおいて、隣接する第１グループ内の受信アンテナＲＸＡＮＴ４と、第２グループ内の受信アンテナＲＸＡＮＴ５との間の水平方向の間隔は、間隔ｄＡではなく、２倍の間隔（２ｄＡ）となっている。すなわち、水平方向において、第１グループと第２グループの間は、間隔２ｄＡとなっている。
【０１１０】
図１５に示すように、仮想直線ＶＬによって結ばれている２つの受信アンテナを用いて、水平基準線ＡＺＭ１上および鉛直基準線ＥＶＬ１上に、変換後アンテナＶＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７（放射重心ＶＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ７＿Ｒ）およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３（放射重心心ＶＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜Ｅ３＿Ｒ）を生成する。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果ＦＦ１〜ＦＦＴ８を用いて、式（３６）〜式（４５）の複素数演算を行う。これにより、変換後アンテナＶＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７およびＶＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３からの受信信号に基づいたＴＴＦ解析結果と等価なＴＴＦ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜Ａ７およびＶＦＦＴ＿Ｅ１〜Ｅ３を生成する。
2020020720.tif 000011
2020020720.tif 000012
【０１１１】
対象の水平方向Ｄｉｒ＿Ａの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ７を用いて求め、対象の鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ３を用いて求める。対象の角度を求める構成は、具体例１と同じであるため、説明は省略する。
【０１１２】
具体例５によれば、第１グループに含まれる受信アンテナＲＸＡＮＴ４と第２グループに含まれる受信アンテナＲＸＡＮＴ５を用いて、第１グループと第２グループとの間に変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４＿Ｒ）を生成することができる。そのため、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７を等間隔に配置することが可能である。また、具体例３等と同様に、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３も等間隔に配置することが可能である。そのため、角度検出が容易である。具体例５においては、水平方向に生成される変換後アンテナの間隔は、４ｄＡ／３であり、鉛直方向に生成される変換後アンテナの間隔は、４ｄＥ／３である。具体例５によれば、変換後アンテナの間隔を、実際の受信アンテナの間隔よりも広くすることが可能である。そのため、受信アンテナアレー２に配置する受信アンテナの間隔を、要求される受信アンテナの間隔よりも狭くすることが可能となり、小型化を図るホトが可能である。
【０１１３】
＜８つの受信アンテナを配置した具体例６＞
図１６は、実施の形態１に係わる受信アンテナアレーの配置を示す図である。また、図１７は、実施の形態１に係わる受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心の配置を示す図である。図１７には、図１６に示したように受信アンテナアレー２を構成した場合の受信アンテナおよび変換後アンテナの放射重心が示されている。
【０１１４】
具体例６においては、受信アンテナアレー２に、８つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８が配置されている。受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８のそれぞれの構成は、具体例１で説明した受信アンテナと同じである。具体例１と同様に、図１６においても、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８は、水平基準線ＡＺＭ１に沿って配列されている。
【０１１５】
水平基準線ＡＺＭ１に沿って配列された８つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８は、鉛直方向ＤＩｒ＿Ｅにおいて、互いに異なる位置に配置されている。水平方向Ｄｉｒ＿Ａにおいて、隣接する受信アンテナの水平方向の間隔は、等間隔となっている。水平方向の間隔は、ｄＡである。一方、鉛直方向において、隣接する受信アンテナの鉛直方向の間隔は、受信アンテナアレー２の外周側に配置された受信アンテナＲＸＡＮＴ１およびＲＸＡＮＴ８を除いて、等間隔となっている。鉛直方向の等間隔の間隔は、ｄＥである。
【０１１６】
図１６に示すように受信アンテナを配置すると、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ８の放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ８＿Ｒは、図１７に示すように配置される。具体例６では、鉛直基準線ＥＬＶ１は、受信アンテナＲＸＡＮＴ４とＲＸＡＮＴ５との間を延在するように設定されている。
【０１１７】
これにより、設定された鉛直基準線ＥＬＶ１と水平基準線ＡＺＭ１とにより形成される４象限のうち、第１象限ＱＡＤ１には、図１７に示すように、受信アンテナＲＸＡＮＴ５、ＲＸＡＮＴ７（放射重心ＲＸＡＮＴ５＿Ｒ、ＲＸＡＮＴ７＿Ｒ）が配置され、第２象限ＱＡＤ２には、受信アンテナＲＸＡＮＴ１、ＲＸＡＮＴ３（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ、ＲＸＡＮＴ３＿Ｒ）が配置されることになる。また、図１７に示すように、第３象限ＱＡＤ３には、受信アンテナＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）が配置され、第４象限ＱＡＤ４には、受信アンテナＲＸＡＮＴ６、ＲＸＡＮＴ８（放射重心ＲＸＡＮＴ６＿Ｒ、ＲＸＡＮＴ８＿Ｒ）が配置されることになる。
【０１１８】
水平基準線ＡＺＭ１上および鉛直基準線ＥＬＶ１上に、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ７＿Ｒ）およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜Ｅ５＿Ｒ）が生成されるように、仮想直線ＶＬで結ばれた互いに異なる象限内の受信アンテナのＦＦＴ解析結果ＦＦＴ１〜ＦＦＴ８を用いて、式（４６）〜式（５７）の複素数演算を行う。この演算を行うことにより、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７およびＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ５からの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果と等価なＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜Ａ７およびＶＦＦＴ＿Ｅ１〜Ｅ５を生成することができる。
2020020720.tif 000013
【０１１９】
対象の水平方向Ｄｉｒ＿Ａの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ａ１〜ＶＦＦＴ＿Ａ７を用いて求め、対象の鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅの角度は、生成したＦＦＴ解析結果ＶＦＦＴ＿Ｅ１〜ＶＦＦＴ＿Ｅ５を用いて求める。対象の角度を求める構成は、具体例１と同じであるため、説明は省略する。
【０１２０】
具体例６によれば、水平方向Ｄｉｒ＿Ａに生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７を等間隔に配置することが可能であり、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに生成される変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３も等間隔に配置することが可能である。そのため、角度検出が容易である。具体例６においては、水平方向に生成される変換後アンテナの間隔は、９ｄＡ／８であり、鉛直方向に生成される変換後アンテナの間隔は、９ｄＥ／８である。具体例６においても、変換後アンテナの間隔を、実際の受信アンテナの間隔よりも広くすることが可能である。そのため、受信アンテナアレー２に配置する受信アンテナの間隔を、要求される受信アンテナの間隔よりも狭くすることが可能となり、小型化を図るホトが可能である。
【０１２１】
＜ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  ＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）レーダ装置＞
図１８は、実施の形態１に係わるレーダ装置のアンテナの配置を示す図である。また、図１９は、実施の形態１に係わるアンテナの放射重心の配置を示す図である。
【０１２２】
図１８には、受信アンテナアレーと送信アンテナを含むアンテナの構成が示されている。受信アンテナアレー２の例として、図１８には、図２で示した受信アンテナアレーが示されている。同図においては、受信アンテナアレー２に加えて、水平方向Ｄｉｒ＿Ａで、受信アンテナアレー２を挟むように、２つの送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２が追加されている。
【０１２３】
受信アンテナアレー２を構成する受信アンテナには、送信アンテナＴＸＡＮＴ１とＴＸＡＮＴ２から、時分割の送信信号や位相変調された送信信号が入力される。これにより、ＭＩＭＯレーダ装置を構成することができる。
【０１２４】
受信アンテナアレー２において、図１８に示すように受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を配置することにより、図２および図３で説明したように、４象限ＱＡＤ１〜ＱＡＤ４内に受信アンテナが配置され、水平基準線ＡＺＭ１上および鉛直基準線ＥＬＶ１上に変換後アンテナが形成される。すなわち、図１９に示すように、第２象限ＱＡＤ２内に受信アンテナＲＸＡＮＴ２（放射重心ＲＸＡＮＴ２＿Ｒ）が配置され、第３象限ＱＡＤ３内に受信アンテナＲＸＡＮＴ１（放射重心ＲＸＡＮＴ２＿Ｒ）が配置され、第４象限ＱＡＤ４内に受信アンテナＲＸＡＮＴ３（放射受信ＲＸＡＮＴ３＿Ｒ）が配置され、第１象限ＱＡＤ１内に受信アンテナＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）が配置される。
【０１２５】
これらの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４によって、図２および図３で説明したように、水平基準線ＡＺＭ１上に変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ３（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ３＿Ｒ：図３では、Ａ１〜Ａ３）が生成されることになる。また、鉛直基準線ＥＬＶ１上には、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１〜Ｅ３（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜ＡＥ＿Ｒ：図３では、Ｅ１〜Ｅ３）が生成されることになる。
【０１２６】
ＭＩＭＯレーダ装置を構成するように、送信アンテナＴＸＡＮＴ１およびＴＸＡＮＴ２が追加されているため、仮想アンテナＲＸＡＮＴ１’〜ＲＸＡＮＴ４’が生じる。仮想アンテナＲＸＡＮＴ１’〜ＲＸＡＮＴ４’（放射重心ＲＸＡＮＴ１’＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４’＿Ｒ）は、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）と同様な配置パターンで、第１象限ＱＡＤ１および第４象限ＱＡＤ４内に配置されることになる。この仮想アンテナＲＸＡＮＴ１’〜ＲＸＡＮＴ４’に基づいて、水平基準線ＡＺＭ１上に変換後アンテナＲＸＡＮＴ＿Ａ５〜ＲＸＡＮＴ＿Ａ７（放射重心ＲＸＡＮＴ＿Ａ５＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ＿Ａ７＿Ｒ）を生成する。すなわち、仮想直線ＶＬで結ばれ、異なる象限内に配置されている仮想アンテナからの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果を複素数演算することにより、水平基準線ＡＺＭ１上に生成される変換後アンテナからの受信信号に基づいたＦＦＴ解析結果と等価なＦＦＴ解析結果を生成する。
【０１２７】
また、受信アンテナＲＸＡＮＴ４（放射重心ＲＸＡＮＴ４＿Ｒ）と仮想アンテナＲＸＡＮＴ１’（放射重心ＲＸＡＮＴ１’＿Ｒ）は、異なる象限内に配置され、仮想直線ＶＬで結ぶことができるため、実際の受信アンテナＲＸＡＮＴ４と仮想アンテナＲＸＡＮＴ１’とを用いて、水平基準線ＡＺＭ１上に変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４＿Ｒ）が生成される。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ４と仮想アンテナＲＸＡＮＴ１’のＦＦＴ解析結果を複素数演算することにより、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４のＦＦＴ解析結果と等価なＦＦＴ解析結果を生成する。
【０１２８】
これにより、図１９に示すように、水平基準線ＡＺＭ１上には、７つの変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１〜Ａ７（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜Ａ７＿Ｒ）が生成されることになる。この場合、図１９に示すように、変換後アンテナは、等間隔に配置されている。
【０１２９】
従来のＭＩＭＯレーダ装置では、隣接する受信アンテナ間の間隔をｄＡとし、受信アンテナの数をＮとし、２つの送信アンテナ間の距離をｄｔｒｘとした場合、ｄｔｒｘ＝ｄＡ×Ｎの関係が成立する必要がある。従って、送信アンテナと受信アンテナを隣接させて、コンパクトにアンテナを配置しようとすると、送信アンテナと受信アンテナの距離が短くなり、送受信間の干渉が大きくなったり、アンテナ利得が低下すると言う問題がある。
【０１３０】
これに対して、図１８および図１９に示した構成では、図１９で示したように、受信アンテナと仮想アンテナを用いて、変換後アンテナＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４（放射重心ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ４＿Ｒ）が配置される。そのため、送信アンテナ間の距離は、ｄｔｒｘ＝ｄＡ×（Ｎ＋１）となり、従来に比べて受信アンテナ間隔分広くすることができる。また、図１８に示すように、受信アンテナを等間隔に配置することができるため、受信アンテナを効率よく配置して小型化も図ることが可能である。
【０１３１】
図２０は、実施の形態１に係わるレーダ装置による解析の結果を示す図である。同図において、横軸は水平および鉛直（Ａｚｉｍｕｔｈ、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）の角度を示し、縦軸はデジタル・ビームフォーミングのパワーを示している。図２０において、破線は、従来のレーダ装置でターゲット（対象）の角度を求めたデジタル・ビームフォーミングによる解析例を示す波形である。ターゲットは、レーダ装置からの距離が３ｍ、水平角度が３０度、鉛直角度が１５度に配置されている。従来のレーダ装置は、水平に３つ、鉛直にも３つの合計６つの受信アンテナが配置されている。そのため、水平角度も鉛直角度も求めることができるが、６つの受信アンテナがあるため、レーダ装置が大型化していた。
【０１３２】
図２０において、実線は、図１に示したレーダ装置１において、受信アンテナの構成を図２に示したようにしたときの解析波形を示している。ターゲットは従来のレーダ装置と同じである。この場合も、ターゲットの角度は、デジタル・ビームフォーミングにより解析している。図２０から理解されるように、従来に比べて受信アンテナ数は６から４に削減されているにも関わらず、同等の解析結果が得られている。すなわち、少ない受信アンテナ数で水平と鉛直の両方の角度が検出できるため、レーダ装置を小型し、さらにはレーダ装置に必要なＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）の数も低減できることからコストも低減することができる。
【０１３３】
なお、図２０において、Ａｚｉｍｕｔｈの波形は、３０度付近でピークとなり、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎの波形は、１５度付近でピークとなっているため、ターゲットの水平角度および鉛直角度は、正しく検知されていることが分かる。
【０１３４】
（実施の形態２）
＜レーダシステム＞
図２１は、実施の形態２に係わるレーダシステムの構成を示すブロック図である。レーダシステム３は、レーダ装置１と処理装置４とを備えている。処理装置４は、レーダ装置１から検出信号Ａｚｉｍｕｔｈ、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎが供給され、供給された検出信号を処理する。レーダ装置１は、図１で説明したレーダ装置に類似しているので、相異点を主に説明する。実施の形態２に係わるレーダ装置１は、図１に示したレーダ装置に対して、モード切替制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮと、ＭＩＭＯ制御器ＭＩＭＯ＿ＣＯＮが追加されている。また、レーダ装置１では、送信アンテナがＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴ３の３つになっており、送信アンテナに対応する送信器も、ＴＸＣ１〜ＴＸＣ３の３つとなっている。
【０１３５】
モード切替制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮは、至近距離まで検知する近距離検知（ＳＲＲ：Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｒａｄａｒ）モード（以下、ＳＲＲモードと称する）と、中距離を検知する中距離検知（ＭＲＲ：Ｍｉｄｄｌｅ  Ｒａｎｇｅ  Ｒａｄａｒ）モード（以下、ＭＲＲモードと称する）とを切り替える制御器である。モード切り替え制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮは、送信器ＲＸＣ１〜ＴＸＣ３と信号生成器ＬＯ１に接続されている。ＭＩＭＯ制御器ＭＩＭＯ＿ＣＯＮは、送信器ＴＸＣ１、ＴＸＣ２と、ＸＹ変換処理部ＸＹＣＯＮとに接続されている。
【０１３６】
実施の形態２に係わるレーダ装置１においては、送信は２チャンネルで構成されている。すなわち、レーダ装置１は、送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２および送信器ＴＸＣ１、ＴＸＣ２を用いる送信チャンネルと、送信アンテナＴＸＡＮＴ３および送信器ＴＸＣ３を用いる送信チャンネルとを備えている。ＳＲＲモードが指定されると、モード切替制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮは、送信器ＴＸＣ１およびＴＸＣ２をオン状態にし、送信器ＴＸＣ３をオフ状態にする。一方、ＭＲＲモードが指定されると、モード切替制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮは、送信器ＴＸＣ３をオン状態にし、送信器ＴＸＣ１およびＴＸＣ２をオフ状態にする。すなわち、検知距離に応じて、送信アンテナＴＸＡＮＴ１とＴＸＡＮＴ２により構成された第１送信アンテナと、送信アンテナＴＸＡＮＴ３により構成された第２送信アンテナとが切り替えられることになる。また、モード切替制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮは、ＳＲＲモードとＭＲＲモードとで、信号生成器ＬＯ１が生成する信号を変更する。ＭＲＲモードとＳＲＲモードでは、アンテナに求められる指向性や送信出力の大きさが異なるが、このように２つの送信チャンネルで構成することにより、２つのモードを一つのレーダシステム３で実現することができる。
【０１３７】
ＳＲＲモードでは、オン状態にされた２つの送信器ＴＸＣ１、ＴＸＣ２を用いてＭＩＭＯレーダ装置を構成する。ＭＩＭＯレーダ装置とすることで、角度検知精度を向上させることができる。ＭＩＭＯレーダ装置を実現するために、送信器ＴＸＣ１とＴＸＣ２は、時系列でオン／オフされるか、あるいは信号生成器ＬＯ１からの信号によって、送信器ＴＸＣ１およびＴＸＣ２から出力される信号に位相変調が掛けられる。
【０１３８】
次に、図２１に示した受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴＫおよび送信アンテナＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴ３の構成を、図２２を用いて説明する。ここでは、受信アンテナとして４つの受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４が設けられている例を説明する。
【０１３９】
図２２は、実施の形態２に係わるアンテナの配置を示す図である。図２２は、図１８に類似している。主な相異点は、図１８に示した送信アンテナＴＸＡＮＴ２の外側に、送信アンテナＴＸＡＮＴ３が追加されていることである。送信アンテナＴＸＡＮＴ３は、送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２に比べて大きくなっている。すなわち、送信アンテナＴＸＡＮＴ３は、鉛直方向Ｄｉｒ＿Ｅに沿って配列された２つのパッチ列を備え、それぞれのパッチ列が、互いに接続された６つのパッチＰＴ＿１〜ＰＴ＿６によって構成されている。送信アンテナを大きくすることにより、利得を大きくすることが可能である。そのため、ＭＲＲモードに際に、送信アンテナＴＸＡＮＴ３を用いることにより、アンテナの利得を大きくすることが可能である。図２２において、ＮＤＲ１〜ＮＤＲ４は、受信アンテナの出力ノードを示し、ＮＤＴ１〜ＮＤＴ３は、送信アンテナＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴ３の入力ノードを示している。この出力ノードＮＤＲ１〜ＮＤＲ４および入力ノードＮＤＴ１〜ＮＤＴ３は、あとで図２５を用いて説明する。
【０１４０】
図示しないが、さらに多くの送信チャンネルを設けることで、近距離と中距離だけでなく、アンテナ利得の高いアンテナを用いた遠距離や、輻射ビームを絞った狭角照射モードなどにも対応させることが可能である。このようにモードに応じて、変調周波数波形と出力する送信チャンネルを切り替えることで、一つのレーダシステムで至近距離から中距離、さらには遠距離まで検知することができるようになり、低価格のレーダシステムを提供することが可能となる。
【０１４１】
ＳＲＲモードとＭＲＲモードの切り替えは、予め定めたシーケンシャルに応じて切り替えるようにする方法や、車載用レーザシステムであれば自動車の速度（以下、自車速と称する）に応じて切り替える方法などがある。次にそれぞれの方法を適用する場合を、図面を用いて説明する。
【０１４２】
図２３は、実施の形態２に係わるモード切り替えを説明するためのタイミングチャート図である。図２３では、ＭＲＲモードとＳＲＲモードとが交互に切り替えられる。図２１に示したレーダシステム３においては、モード切替制御器ＭＲＲ／ＳＲＲ＿ＣＯＮが、図２３に示したタイミングチャートに従って、モードの切り替えを行う。また、ＳＲＲモードとＭＲＲモードとの間に遷移期間ＳＷを設け、この遷移期間ＳＷ中に、変調の設定と送信の設定を、切り替える先のモードに合わせるようにする。このようなタイミングチャートで切り替えることで、至近距離から中距離までを常時検知することが可能となる。
【０１４３】
図２４は、実施の形態２に係わるモード切り替えを説明するためのタイミングチャート図である。図２４では、レーダシステム３を搭載した自動車の速度（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｐｅｅｄ）を基準として、ＭＲＲモードとＳＲＲモードとを切り替える。すなわち、自車速が閾値を超えているか否かに応じて、ＭＲＲモードとＳＲＲモードとが切り替えられる。閾値近辺で自車速が変化する場合、モード切り替えが頻繁に起こってしまう。そのため、図２４の例では、閾値にヒステリシスが設けられている。
【０１４４】
自車速が、第１の閾値Ｓｐ−ＴＨ１以上のときは、ＭＲＲモードに設定される。ここから自車速が第２の閾値Ｓｐ−ＴＨ２を下回った場合に、ＭＲＲモードからＳＰＰモードに切り替える。逆に自車速が第２の閾値Ｓｐ−ＴＨ２以下から第１の閾値Ｓｐ−ＴＨ１を上回った場合に、ＳＰＰモードに切り替える。このように自車速に応じてモードを切り替えることで、そのときの自車速で、走行時に検知すべき対象を的確に検知できるようになる。図２４の場合も、モード切り替えの期間には、遷移期間ＳＷが設けられており、遷移期間ＳＷにおいて、切り替え先のモードに合わせて、変調の設定と送信の設定を切り替える。
【０１４５】
図２５は、実施の形態２に係わるアンテナとＭＭＩＣとの配置を示す図である。同図は、左右が反転されているが、図２２に示したアンテナの配置を示している。すなわち、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４を挟むように、送信アンテナＴＸＡＮＴ１とＴＸＡＮＴ２が配置され、さらに送信アンテナＴＸＡＮＴ２の外側に大きな送信アンテナＴＸＡＮＴ３が配置されている。同図において、５は、受信アンテナおよび送信アンテナに接続された受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣ４および送信器ＴＸＣ１〜ＴＸＣ３を備えたＭＭＩＣを示している。
【０１４６】
図２５において、ＲＸＣ１＿Ｔ〜ＲＸＣ４＿Ｔは、受信器ＲＸＣ１〜ＲＸＣ４の入力端子を示し、ＴＸＣ１＿Ｔ〜ＴＸＣ３＿Ｔは、送信器ＴＸＣ１〜ＴＸＣ３の出力端子を示している。受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の出力ノードＮＤＲ１〜ＮＤＲ４は、配線Ｎｒ１〜Ｎｒ４を介して対応する受信器の入力端子ＲＸＣ１＿Ｔ〜ＲＸＣ４＿Ｔに電気的に接続され、送信アンテナＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴ３の入力ノードＮＤＴ１〜ＮＤＴ３は、配線Ｎｘ１〜Ｎｘ３を介して対応する送信器の出力端子ＴＸＣ１＿Ｔ〜ＴＸＣ３＿Ｔに電気的に接続されている。
【０１４７】
図２５においては、受信アンテナＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴ４の出力ノードと、対応する出力端子ＲＸＣ１＿Ｔ〜ＲＸＣ４＿Ｔとの間の直線距離が互いに異なっている。図２５では、受信アンテナと対応する出力端子との間を伝達する信号の遅延が互いに等しくなるように、配線Ｎｒ１〜Ｎｒ４の長さが設定されている。例えば、受信アンテナＲＸＡＮＴ３は、受信アンテナＲＸＡＮＴ４に比べて、対応する出力端子との間の直線距離が短くなっている。そのため、配線Ｎｒ３は、大きく屈曲するように形成されている。このようにすることにより、受信器と受信アンテナとの間の信号の伝達遅延が、互いに等しくなる。
【０１４８】
送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２と、対応する出力端子ＴＸＣ１＿Ｔ、ＴＸＣ２＿Ｔとの間の直線距離も、互いに異なっている。送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２と、対応する送信器の出力端子との間を伝達する信号の遅延を互いに等しくするように、配線Ｎｘ１、Ｎｘ２の長さが設定されている。また、送信アンテナＴＸＡＮＴ３は、送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２に比べて大きいため、送信アンテナＴＸＡＮＴ３の入力ノードＮＤＴ３に付随する容量が大きくなる。この容量を考慮して、送信アンテナＴＸＡＮＴ３と対応する送信器との間を伝達する信号の遅延が、送信アンテナＴＸＡＮＴ１、ＴＸＡＮＴ２と対応する送信器との間の信号遅延と等しくなるように、配線Ｎｘ３の長さが設定されている。
【０１４９】
実施の形態１および２においては、鉛直基準線および水平基準線を除く、４象限内のそれぞれに少なくとも１つの受信アンテナを配置する例を説明した。しかしながら、異なる２つの象限内のそれぞれに、少なくとも１つの受信アンテナを配置することにより、２つの受信アンテナを結ぶ仮想直線上に変換後アンテナを形成することが可能である。上記した複素数演算により、変換後アンテナからのＦＦＴ解析結果と等価な結果を生成するが、演算は、内挿法（または外挿法）の演算であるため、演算量の増加を抑制することが可能である。
【０１５０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記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で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１５１】
１  レーダ装置
２  受信アンテナアレー
３  レーダシステム
４  処理装置
５  ＭＭＩＣ
ＡＤＣ１〜ＡＤＣＫ  Ａ／Ｄ変換器
ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ａｚｉｍｕｔｈ）、ＡＮＧ＿ＣＡＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）  角度検出処理部
ＡＺＭ１  水平基準線
Ａ１〜Ａ３、Ｅ１〜Ｅ３、ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ１＿Ｒ〜ＶＲＸＡＮＴ＿Ａ７＿Ｒ、ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ１＿Ｒ〜ＶＲＸＡＮＴ＿Ｅ５＿Ｒ  変換後アンテナの放射重心
ＣＰＵ  信号処理部
Ｄｉｒ＿Ａ  水平方向
Ｄｉｒ＿Ｅ  鉛直方向
ＥＬＶ１  鉛直基準線
ＦＣＯＮ  周波数弁別部
ＬＯ１  信号生成器
ＱＡＤ１〜ＱＡＤ４  第１象限〜第４象限
ＲＸＡＮＴ１〜ＲＸＡＮＴＫ  受信アンテナ
ＲＸＡＮＴ１＿Ｒ〜ＲＸＡＮＴ８＿Ｒ  受信アンテナの放射重心
ＲＸＣ１〜ＲＸＣＫ  受信器
ＴＸＡＮＴ１〜ＴＸＡＮＴＬ  送信アンテナ
ＴＸＣ１〜ＴＸＣＬ  送信器
ＸＹＣＯＮ  ＸＹ変換処理部
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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