(57)【要約】【課題】放射範囲のオーバラップを少なくして、電波の放射範囲を拡張する。【解決手段】開示のレーダセンサ用アンテナシステムは、第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナ５０と、前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナ４０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナと、
前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナと、
を備えるレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項２】
前記第１送信アンテナの垂直面指向性はヌルフィルされている
請求項１に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項３】
前記第２送信アンテナは、１又は複数の第１素子と、１又は複数の第２素子と、を備え、
前記第２送信アンテナによって形成される前記ビームパターンは、前記第１素子に対する給電を前記第２素子に対する給電とは逆相給電にすることによって形成される
請求項１又は２に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項４】
前記第１素子と前記第２素子との間隔は、０．４５λ以上、０．７５λ以下（λ：電波の波長）である
請求項３に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項５】
前記第１素子及び前記第２素子への電力分配比が異なる
請求項３又は４に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項６】
前記第１素子へ分配される電力は、前記第２素子へ分配される電力の１．２倍以上、３倍以下である
請求項５に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項７】
前記第１素子及び前記第２素子の近傍に配置された無給電素子を更に備える
請求項３から６のいずれか１項に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項８】
前記無給電素子は、前記第１素子及び前記第２素子の間に配置されている
請求項７に記載のレーダセンサ用アンテナシステム。
【請求項９】
第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナと、
前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナと、
前記第１送信アンテナ又は前記第２送信アンテナから放射された電波の反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナによって受信した前記反射波に基づき、対象物を検知する検知回路と、
を備えるレーダセンサ。
【請求項１０】
前記第１送信アンテナからの電波の放射と前記第２送信アンテナからの電波の放射とを切り替える切替器を更に備える
請求項９に記載のレーダセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーダセンサ用アンテナシステム及びレーダセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダセンサ（電波センサともいう）は、送信アンテナから送信された電波の反射波を受信アンテナで受信することで、対象物を検知する。特許文献１は、第１アンテナ及び第２アンテナから電波を送信する送信部を備えた電波センサを開示している。特許文献１において、第１アンテナは、横断歩道の開始部分のエリアであって、横断歩道の全部を含まないエリアである第１エリアに照射範囲を制限して電波を送信する。第２アンテナは、横断歩道のうち、第１エリアよりも電波センサから離れた部分を含む第２エリアに照射範囲を制限して電波を照射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４８５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電波センサを用いて対象物を検知する場合には、遠方と近方との両方を検知することが望まれることがある。ここで、検知エリアの幅が、遠方と近方とで同じであると仮定した場合、遠方については、送信アンテナの放射角は狭くてもよいが、距離が遠いため、大きなアンテナ利得が必要である。一方、近方については、放射角は広い必要があるが、距離が近いため、小さなアンテナ利得でよい。このように、遠方と近方とでは、相反するアンテナ性能が要求される。
【０００５】
このため、１つの送信アンテナを用いるだけでは、遠方と近方の両方のエリアにおいて、必要な検知感度を確保することが困難である。そこで、特許文献１のように、近方用の第１アンテナと遠方用の第２アンテナとを用いる手法がある。
【０００６】
近方用アンテナと遠方用アンテナとを使い分ける場合、遠方アンテナの放射角は狭角としておき、近方アンテナは遠方アンテナよりも放射角を大きくしてビーム幅を広くすることができる。この場合、近方の広角範囲への電波放射を強くすることができる。
【０００７】
ところが、単に、近方用アンテナと遠方用アンテナとで放射角の広狭を異ならせるだけでは、両アンテナの正面方向においては、両アンテナの放射範囲がオーバラップする。オーバラップしている範囲では、近方用アンテナでも遠方用アンテナでも対象物を検知できるが、検知はいずれかのアンテナで行うことができれば足りる。本発明者らは、このオーバラップをできるだけ少なくすることで、電波の放射範囲をさらに拡張できることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のある側面は、レーダセンサ用アンテナシステムに関する。レーダセンサ用アンテナシステムは、第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナと、前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナと、を備える。
【０００９】
本開示の他の側面は、レーダセンサに関する。レーダセンサは、第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナと、前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナと、前記第１送信アンテナ又は前記第２送信アンテナから放射された電波の反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナによって受信した前記反射波に基づき、対象物を検知する検知回路と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、第１送信アンテナと第２送信アンテナとの放射範囲のオーバラップを少なくして、電波の放射範囲を拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、レーダセンサが設置された交差点の平面図である。
【図２】図２は、レーダセンサの構成図である。
【図３】図３は、アンテナシステムの平面図である。
【図４】図４は、レーダセンサのビームパターンを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第２送信アンテナの拡大平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１送信アンテナ及び第２送信アンテナの水平面指向性（俯角０°）を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１送信アンテナ及び第２送信アンテナの水平面指向性（俯角０°）の参考例を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、第１送信アンテナの垂直面指向性（方位０°）を示す図である。
【図６】図６Ａは、俯角０°の水平面指向性を示す図である。図６Ｂは、俯角１０°の水平面指向性を示す図である。
【図７】図７Ａは、俯角２０°の水平面指向性を示す図である。図７Ｂは、俯角３０°の水平面指向性を示す図である。
【図８】図８Ａは、方位＋２０°の垂直面指向性を示す図である。図８Ｂは、方位＋４０°の垂直面指向性を示す図である。
【図９】図９Ａは、方位＋６０°の垂直面指向性を示す図である。図９Ｂは、方位＋８０°の垂直面指向性を示す図である。
【図１０】図１０Ａは、方位−３０°の垂直面指向性を示す図である。図１０Ｂは、方位＋３０°の垂直面指向性を示す図である。
【図１１】図１１は、第１送信アンテナによる受信強度を示す図である。
【図１２】図１２は、同相給電の第２送信アンテナによる受信強度を示す図である。
【図１３】図１３は、逆相給電の第２送信アンテナによる受信強度を示す図である。
【図１４】図１４は、レーダセンサが搭載された車両の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［１．実施形態の概要］
【００１３】
（１）実施形態のレーダセンサ用アンテナシステムは、第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナと、前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナと、を備える。このレーダセンサ用アンテナシステムによれば、第１送信アンテナと第２送信アンテナとの放射範囲のオーバラップを少なくして、電波の放射範囲を拡張することができる。
【００１４】
（２）前記第１送信アンテナの垂直面指向性はヌルフィルされているのが好ましい。この場合、第１方向は、俯角の浅い範囲(遠方)から俯角の深い範囲(近方)までを第１送信アンテナでカバーできる。この結果、第２送信アンテナの第１方向への放射強度を弱くして、第２方向の放射強度を十分に大きくすることができる。
【００１５】
（３）前記第２送信アンテナは、１又は複数の第１素子と、１又は複数の第２素子と、を備え、前記第２送信アンテナによって形成される前記ビームパターンは、前記第１素子に対する給電を前記第２素子に対する給電とは逆相にすることによって形成されるのが好ましい。前記ビームパターンを容易に形成することができる。
【００１６】
（４）第２方向を適切な方向に設定するため、前記第１素子と前記第２素子との間隔は、０．４５λ以上、０．７５λ以下（λ：電波の波長）であるのが好ましい。
【００１７】
（５）前記第１素子及び前記第２素子への電力分配比が異なるのが好ましい。この場合、第２送信アンテナによって形成されるビームパターンをヌルフィルにすることができる。
【００１８】
（６）前記第１素子へ分配される電力は、前記第２素子へ分配される電力の１．２倍以上、３倍以下である。この場合、適切なヌルフィルが得られる。
【００１９】
（７）前記第１素子及び前記第２素子の近傍に配置された無給電素子を更に備えるのが好ましい。この場合、無給電素子により第２方向の方位を調整することができる。
【００２０】
（８）前記無給電素子は、前記第１素子及び前記第２素子の間に配置されているのが好ましい。この場合、省スペース化に有利である。
【００２１】
（９）実施形態に係るレーダセンサは、第１ビーム幅を持ち、第１方向へ電波を放射する第１送信アンテナと、前記第１ビーム幅よりも広いビーム幅を持ち、前記第１方向の両側の第２方向における放射強度が、前記第１方向への放射強度よりも強いビームパターンを形成する第２送信アンテナと、前記第１送信アンテナ又は前記第２送信アンテナから放射された電波の反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナによって受信した前記反射波に基づき、対象物を検知する検知回路と、を備える。
【００２２】
（１０）第１送信アンテナからの電波の放射と前記第２送信アンテナからの電波の放射とを切り替える切替器を更に備えるのが好ましい。この場合、受信アンテナとして第１送信アンテナ用と第２送信アンテナ用とを設ける必要がなくなる。
【００２３】
［２  実施形態の詳細］
【００２４】
［２．１  レーダセンサの設置環境］
【００２５】
図１は、レーダセンサ１０の用途の一例として、横断歩道１００において、歩行者又は自転車等を対象物として検知するレーダセンサ１０を示している。横断歩道１００を横断する歩行者・自転車の存在を感知することで、交差点を通行する車両のドライバーに注意喚起を行うことができる。ドライバーへの注意喚起により、交差点での事故の減少が期待される。
【００２６】
図１には、交差点に設けられた４つの横断歩道１００の範囲において歩行者等を検知するため、４つのレーダセンサ１０が設けられている。以下では、一例として、図１における交差点の左上角に設けられたレーダセンサ１０に着目して説明する。レーダセンサ１０は、対象物を検知すべき所定の検知エリア２００を持つ。実施形態において、検知エリア２００は、レーダセンサ１０の位置を基準として、左右方向（図１のＸ方向）において±６．５ｍ程度の幅を持つ。また、検知エリア２００は、レーダセンサ１０の正面方向（図１のＹ方向）へ２ｍ程度の位置から４０ｍ程度の位置までの長さを持つ。すなわち、検知エリア２００は、レーダセンサ１０の正面方向に２ｍ離れた位置から正面方向に向かって延びている。換言すると、レーダセンサ１０は、検知エリア２００の２ｍ背面側に位置している。そして、検知エリア２００は、前後方向幅Ｌ１が、３８ｍ程度である。さらに、検知エリア２００は、レーダセンサ１０の左右両方向に広がる幅を持ち、左右方向幅Ｌ２が１３ｍ程度である。また、検知エリア２００は、歩行者高さの中央値に相当する地上高１ｍの高さに設定される。レーダセンサ１０は、検知エリア２００よりも３ｍ上に設置されるものとする。すなわち、レーダセンサ１０は、地上高４ｍに設置される。なお、ここで説明した検知エリア２００に関する数値は、単なる一例である。
【００２７】
実施形態において、検知エリア２００は、横断歩道１００を横断する歩行者等を検知できるように、横断歩道１００全体を含む。検知エリア２００は、さらに、横断歩道１００直近の待機エリア１１１，１１２をも含んでいる。待機エリア１１１，１１２は、歩行者等が横断歩道１００を横断する前に待機するエリアである。待機エリア１１１，１１２は、横断歩道１００直近の歩道上に位置する。図１に示す検知エリア２００は、図１のＹ方向を横断方向とする横断歩道１００を含むとともに、横断方向両側の待機エリア１１１，１１２をも含むように設定されている。
【００２８】
横断歩道１００を横断しようとする歩行者等は、横断歩道１００を横断する前に、待機エリア１１１において待機又は待機エリア１１１，１１２を通過する。このたため、ドライバーへの注意喚起という観点からは、待機エリア１１１，１１２に存在する歩行者等の確実な検知が望まれる。図１のように、レーダセンサ１０が、横断歩道１００の横断方向両側の一方側に配置されている場合、両待機エリア１１１，１１２のうちの一方の待機エリア１１１は、レーダセンサ１０の近方に位置する。また、他方の待機エリア１１２は、レーダセンサ１０から離れた遠方に位置する。遠方の待機エリア１１２に存在する歩行者等を検知するには、アンテナビーム幅は狭くてもよいが、大きなアンテナ利得が得られるよう正面方向（Ｙ方向）の放射強度が強い必要がある。しかし、アンテナビーム幅が狭いと、レーダセンサ１０の近方の待機エリア１１１に存在する歩行者等を確実に検知が困難になる。このため、レーダセンサ１０近方の歩行者等の確実な検知には、できるだけ広角のビーム幅が望まれる。
【００２９】
［２．２  レーダセンサ及びレーダセンサ用アンテナシステムの構成］
【００３０】
図２に示すレーダセンサ１０は、アンテナシステム２０（図３参照）を備える。アンテナシステム２０は、第１送信アンテナ５０及び第２送信アンテナ４０を備えている。第１送信アンテナ５０は遠方用アンテナであり、主に、検知エリア２００における遠方範囲における対象物検知を担う。第２送信アンテナ４０は、近方用アンテナであり、検知エリア２００における近方範囲における対象物検知を担う。
【００３１】
実施形態のアンテナシステム２０は、受信アンテナ６０を備えている。受信アンテナ６０は、第１送信アンテナ５０又は第２送信アンテナ４０から放射された電波の反射波を受信する。
【００３２】
図３に示すように、受信アンテナ６０は、アレー毎の位相差を検知できるように、複数（１×１２）の素子６１を有するアレーアンテナを４系統有して構成されている。実施形態において、受信アンテナ６０は、第１送信アンテナ５０及び第２送信アンテナ４０のいずれから送信された電波の反射波でも受信する。受信アンテナ６０として、第１送信アンテナ５０用と第２送信アンテナ４０用の２種類設ける必要がないため、コストの観点において有利である。
【００３３】
図２に戻り、レーダセンサ１０は、アンテナシステム２０に接続された信号処理回路７０を備える。信号処理回路７０は、対象物の検知のための信号処理をする検知回路７１を備える。検知回路７１は、受信アンテナ６０によって受信された信号を処理する。検知回路７１は、例えば、検知された対象物までの距離及び方位を算出する。対象物までの距離は、送信アンテナ４０，５０から電波を送信した時刻から受信した時刻までの時間に基づいて算出される。対象物の方位は、受信アンテナ６０に含まれる複数系統（４系統）のアレーアンテナが受信した信号の位相差を用いて、推定される。
【００３４】
信号処理回路７０は、切替器７２を備える。切替器７２は、第１送信アンテナ５０からの電波の放射と第２送信アンテナ４０からの電波の放射とを切り替える。高周波源回路７３から出力された高周波は、切替器７２によって、第１送信アンテナ５０及び第２送信アンテナ４０のいずれか一方に択一的に与えられる。第１送信アンテナ５０又は第２送信アンテナ４０に与えられた高周波は、電波といて放射される。なお、電波の周波数は、例えば、２４ＧＨｚ程度とすることができる。
【００３５】
切替器７２による第１送信アンテナ５０と第２送信アンテナ４０との切替は、コントローラ７４によって制御される。コントローラ７４は、比較的短い時間間隔で、高速に、切替が行われるように切替器７２を制御する。これにより、レーダセンサ１０は、近方範囲及び遠方範囲を含む検知エリア２００全体を実質的に常時監視することができる。
【００３６】
図３に示すアンテナシステム２０は、誘電体からなる基板２１と、基板２１の上に配置された素子４１Ａ，４１Ｂ，５１，６１と、を備えている。実施形態において、複数の素子４１Ａ，４１Ｂ，５１，６１それぞれは、パッチアンテナ素子である。アンテナシステム２０は、基板２１の面内方向に直交する方向（図３の紙面を背面から正面に貫通する方向）が、レーダセンサ１０の正面方向（Ｙ方向）になるように設置される。なお、レーダセンサ１０の正面方向は、Ｙ方向に完全に一致している必要はなく、ほぼＹ方向であれば足りる。レーダセンサ１０の正面方向は、例えば、Ｙ方向から地面に向かう方向（Ｚ方向）に傾斜していてもよい。
【００３７】
第１送信アンテナ５０は、複数（４×１２）の素子５１を有するアレーアンテナである。基板２１には、複数の素子５１それぞれに対して延びる給電線５３が形成されている。給電線５３は、第１送信アンテナ５０において、チルト又はヌルフィルなどの所望の垂直面指向性が得られるように、線路長が設定されている。実施形態においては、給電線５３の線路長の設定により、図５Ｄに示すように、第１送信アンテナ５０の垂直面指向性がヌルフィルされている。これにより、第１送信アンテナ５０は、正面方向である第１方向Ｄ１については、俯角の浅い範囲（遠方）から俯角の深い範囲（近方）までの範囲をカバーできる。
【００３８】
図４に模式的に示すように、第１送信アンテナ５０は、ビームパターン８１を形成する。第１ビームパターン８１は、レーダセンサ１０の正面方向（Ｙ方向）である第１方向Ｄ１への指向性を有する。第１ビームパターン８１は、検知エリア２００の遠方において十分な検知感度が得られる程度の大きなアンテナ利得が得られるように、比較的強い放射強度を持つ。ただし、第１ビームパターン８１は、後述の第２ビームパターン８２に比べて、狭角の第１のビーム幅を持つ。
【００３９】
第２送信アンテナ４０は、近方用アンテナであり、主に、検知エリア２００の近方エリアに電波を放射する。図５Ａにも示すように、第２送信アンテナ４０は、複数（２列）の素子列４０Ａ，４０Ｂを有するアレーアンテナである。第１素子列４０Ａは、複数の第１素子４１Ａが１列に配置されて構成されている。第２素子列４０Ｂは、複数の第２素子４１Ｂが１列に配置されて構成されている。
【００４０】
基板２１には、複数の素子４１Ａ，４１Ｂそれぞれに接続される給電線４３が形成されている。第２送信アンテナ４０において、複数の素子４１Ａ，４１Ｂと給電線４３とは、第１素子列４０Ａと第２素子列４０Ｂとの間に位置し列方向（図５Ａの上下方向）に延びる仮想的な中心線Ｃに対して左右対称に形成されている。左右対称配置により、アンテナ指向性を左右対称にすることができる。
【００４１】
給電線４３は、給電点４５から第１素子列４０Ａへ延びる第１給電線４３Ａと、給電点４５から第２素子列４０Ｂへ延びる第２給電線４３Ｂと、を有している。第１給電線４３Ａは、第２送信アンテナ４０において、チルト又はヌルフィルなどの所望の垂直面指向性が得られるように、線路長が設定されている。第２給電線４３Ｂは、第１素子列４０Ａの第１給電線４３Ａと、中心線Ｃに対して左右対称となるように、線路長が設定されている。
【００４２】
実施形態において、給電点４５は、中心線Ｃよりも、第１素子列４０Ａ側にλ／４（λ：波長）ほど偏った位置に設けられている。給電点４５がλ／４の偏りを持つことにより、第１素子列４０Ａに対する給電は、第２素子列４０Ｂに対する給電の逆相給電となる。すなわち、左右対称形状の給電線４３における給電点４５のλ／４の偏りにより、第１給電線４３Ａの線路長は、第２給電線４３Ｂの線路長に対して、λ／２（＝１８０°）ほど短くなる。この結果、第１素子列４０Ａへの給電位相と、第２素子列４０Ｂへの給電位相と、の差は、１８０°（逆相）となる。
【００４３】
逆相給電により、第２送信アンテナ４０は、図４に示す第２ビームパターン８２を形成する。第２ビームパターン８２は、第１ビームパターン８１に比べてビーム幅が広い。しかも、第２ビームパターン８２は、正面方向Ｄ１の両側の第２方向Ｄ２，Ｄ２における放射強度が、第１方向への放射強度８４よりも強い特性を持つ。なお、第２方向Ｄ２，Ｄ２は、正面方向Ｄ１を０°としたとき、±９０°未満の角度である。
【００４４】
ここで、図４には、第２送信アンテナ４０の第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂに同相給電した場合の仮想ビームパターン８３が参考のため模式的に描かれている。仮想ビームパターン８３は、第１ビームパターン８１に比べて、正面方向Ｄ１への放射強度は弱いが、ビーム幅は広角である。したがって、仮想ビームパターン８３は、近方用アンテナにおけるビームパターンとしての必要な特性（放射強度は弱いが広角）を、一応有している。
【００４５】
実施形態の第２ビームパターン８２は、仮想ビームパターン８３に比べて、正面方向Ｄ１の放射強度８４が弱くなっている代わりに、左右方向（水平方向）のビーム幅が広くなっている。したがって、第２ビームパターン８２は、仮想ビームパターン８３よりも、近方用アンテナとしてより優れたものとなっている。なお、第２ビームパターン８２では、正面方向Ｄ１の放射強度８４が弱くなっているが、正面方向Ｄ１については、ヌルフィルされた垂直面指向性を有する第１送信アンテナ５０によりカバーされるため問題がない。
【００４６】
第２ビームパターン８２は、仮想ビームパターン８３よりも、第１ビームパターン８１とオーバラップする範囲が小さくなっている。これにより、オーバラップしていた範囲の電波のエネルギーが、他の範囲（特に、第２方向Ｄ２，Ｄ２の範囲）へ振り向けられている。この結果、第２ビームパターン８２は、仮想ビームパターン８３よりも広角になっている。
【００４７】
実施形態において、第２ビームパターン８２は、第１素子列４０Ａと第２素子列４０Ｂとに対する逆相給電により得られている。すなわち、逆相給電により、正面方向においては、第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂそれぞれから放射された電波の打ち消しが生じて、結果として放射強度が弱くなる。弱くなった分のエネルギーが、左右両側に振り向けられることで、ビーム幅がより広角になる。この結果、第２送信アンテナ４０を近方用アンテナとして用いることで、近方の検知エリアを左右に広く確保することができる。
【００４８】
第２ビームパターン８２において、放射強度が強い部分８５，８６が形成される第２方向Ｄ２，Ｄ２は、例えば、正面方向Ｄ１から±３３°方向付近であるのが好ましい。第２方向Ｄ２，Ｄ２を±３３°方向付近とすることで、第１ビームパターン８１とのオーバラップを少なくして、ビーム幅を十分に広角にすることができる。
【００４９】
図５Ｂに示すように、実施形態においては、第２ビームパターン８２おいて、正面方向Ｄ１（０°方向）側の３ｄＢ角（図５Ｂにおいて符号Ｓの位置）は、第１ビームパターン８１のメインローブの内側に位置している。また、第２ビームパターン８２は、正面方向Ｄ１（０°方向）側の６ｄＢ角が、第１ビームパターン８１のメインローブの内側に位置するように形成されてもよい。第２ビームパターン８２の３ｄＢ角又は６ｄＢ角が、第１ビームパターン８１のメインローブ内に位置することにより、第１送信アンテナ５０及び第２送信アンテナ４０は、狭角範囲及び広角範囲における適切な役割分担をすることができる。なお、図５Ｃは、参考的に、第１ビームパターン８１と仮想ビームパターン８３の水平面指向性を参考的に示している。
【００５０】
第２送信アンテナ４０において所望の方向における利得を高めたい場合、例えば、第２送信アンテナ４０における第１素子列４０Ａと第２素子列４０Ｂとの間隔Ｅ（図５Ａ参照）の調整により行える。レーダセンサ１０の検知能力を高めるには近方アンテナの±６０°の利得を高めるのが望ましい。そのためには、間隔Ｅを、０．４５λ以上、０．７５λ以下とすればよい。間隔Ｅのより好ましい下限は、０．５λであり、さらに好ましい下限は、０．６λである。間隔Ｅのより好ましい上限は、０．７λである。一例として、間隔Ｅは、例えば、０．６８５λとすることができる。この場合、電波の周波数が２４．１５ＧＨｚであれば、間隔Ｅは、８．５ｍｍとなる。
【００５１】
図５Ａに示す第２送信アンテナ４０は、素子４１Ａ，４１Ｂの近傍に配置された無給電素子４２を備える。無給電素子４２は、複数の素子４１Ａ，４１Ｂそれぞれの近傍に設けられている。無給電素子４２は、第２ビームパターン８２において、放射強度が強い部分７５，７６が形成される第２方向Ｄ２，Ｄ２を調整する。無給電素子４２を各素子４１Ａ，４１Ｂの左右方向（水平方向）両側のいずれか一方又は両方に設けると、第２方向Ｄ２，Ｄ２を、正面方向Ｄ１である第１方向（Ｙ方向）から離れる方向Ｔへずらすことができる。第２方向Ｄ２，Ｄ２を方向Ｔへずらすことで、第２ビームパターン８２をより広角にすることができる。
【００５２】
無給電素子４２は、図示のように、第１素子列４０Ａと第２素子列４０Ｂとの間の範囲（各列４０Ａ，４０Ｂの左右方向（水平方向）の間の範囲）に配置すると、基板２１上の領域を有効活用できる（このような配置を内側配置という）。内側配置によれば、アンテナシステム２０の小型化が容易になる。方向Ｄ２，Ｄ２を方向Ｔへずらすには、無給電素子４２を、第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂの左右方向両外側に配置してもよい（このような配置を外側配置という）。しかし、この外側配置は、より多くのスペースを必要とし、アンテナシステム２０の小型化には不利である。無給電素子４２は、素子４１Ａ，４１Ｂと給電線４３Ａ，４３Ｂとの間に位置する必要があることから、無給電素子４２の外側配置をするには、給電線４３Ａ，４３Ｂを素子４１Ａ，４１Ｂから大きく離す必要があり、第２送信アンテナ４０にとって必要なスペースが増大する。これに対して、内側配置であれば、素子列４０Ａ，４０Ｂの間の空間を、無給電素子４２の配置スペースとして有効活用することができる。
【００５３】
図４に示す第２ビームパターン８２において、正面方向Ｄ１にある放射強度が弱い部分８４は、ヌル（ゼロ）であってもよいし、図示のように、非ヌル（ヌルフィル）であってもよい。正面方向Ｄ１の部分８４をヌルにした場合には、第１ビームパターン８１とのオーバラップを小さくでき好ましい。また、正面方向Ｄ１の部分７８をヌルフィルにすることで、第２ビームパターン８２のビーム幅内（一方の方向Ｄ２から他方の方向Ｄ２までの範囲）において、第２送信アンテナ４０では対象物を検知できない領域が発生するのを回避できる。
【００５４】
第２ビームパターン８２において、正面方向Ｄ１の部分８４をヌルフィルにするには、例えば、第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂへの電力分配比を異ならせればよい。仮に、電力分配比が等しい場合には、正面方向Ｄ１においては、逆相給電による打ち消し効果により完全なヌルになるおそれがあるが、第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂへの電力分配比が異なることで、完全なヌルになることを回避できる。この結果、部分８４がヌルフィルになる。
【００５５】
第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂへの電力分配比を異ならせるには、いずれか一方の素子列へ分配される電力を、他方の素子列へ分配される電力よりも大きくすればよい。ここでは、一例として、第１素子列４０Ａへ、より多くの電力が分配されるものとするが、第２素子列４０Ｂへ、より多くの電力が分配されてもよい。
【００５６】
第１素子列４０Ａへ、より多くの電力が分配される場合、第１素子列４０Ａへ分配される電力は、第２素子列４０Ｂへ分配される電力の１．２倍以上であるのが好ましく、より好ましくは１．３倍以上、さらに好ましくは１．４倍以上である。分配比をある程度十分に大きくすることで、ヌルフィルを十分に形成することができる。
【００５７】
第１素子列４０Ａへ分配される電力は、第２素子列４０Ｂへ分配される電力の３倍以下であるのが好ましく、より好ましくは２．５倍以下、さらに好ましくは２倍以下である。分配比が大きすぎると、利得の低下が生じるため、分配比は適切な大きさに抑えるのが好ましい。
【００５８】
一例として、第１素子列４０Ａへ分配される電力は、第２素子列４０Ｂへ分配される電力の１．５倍とすることができる。この場合、１０％程度のヌルフィルが可能である。
【００５９】
第１素子列４０Ａ及び第２素子列４０Ｂへの電力分配比を異ならせるには、例えば、給電点４５から延びる給電線４３Ａ，４３Ｂの幅Ｗ１，Ｗ２を異ならせればよい。図５Ａに示す例では、第１素子列４０Ａへ接続される給電線４３Ａは、給電点４５の近傍において、給電線幅が広く形成された第１調整部４６を有している。また、第２素子列４０Ｂへ接続される給電線４３Ｂは、給電点４５の近傍において、給電線幅が狭く形成された第２調整部４７を有している。給電点４５の近傍以外の範囲における給電線４３Ａ，４３Ｂの給電線幅をＷ３とすると、第１調整部４６の給電線幅Ｗ１は、Ｗ３よりも広い。また、第２調整部４７の給電線幅Ｗ２は、Ｗ３よりも狭い。第１調整部４６と第２調整部４７のインピーダンス比の逆数が、電力分配比となる。なお、第１調整部４６及び第２調整部４７それぞれのインピーダンス値は、給電線幅Ｗ１，Ｗ２によって決まる。
【００６０】
例えば、第１素子列４０Ａへ分配される電力が、第２素子列４０Ｂへ分配される電力の１．５倍になるようにするには、第１調整部４６と第２調整部４７のインピーダンス比を、１．５：１とすればよい。
【００６１】
図６から図１０は、第２送信アンテナ（近方用送信アンテ）４０に逆相給電した場合を実施例とし、同相給電した場合を比較例とした場合の指向性についてのシミュレーション結果を示している。図６Ａは、俯角０°の水平面指向性を示し、図６Ｂは、俯角１０°（下方へ１０°）の水平面指向性を示している。図７Ａは、俯角２０°の水平面指向性を示し、図７Ｂは、俯角３０°の指向性を示している。比較例では、いずれの俯角においても、正面方向である第１方向Ｄ１（０deg）において利得が最大になっているのに対して、実施例では、第１方向Ｄ１において利得が小さくなっている。実施例では、±３３deg（第２方向Ｄ２に相当）において利得が最大となっている。また、間隔Ｅが８．５ｍｍに設定されていることにより、図６から図７では、比較例よりも実施例の方が全て±６０°の利得が高くなっている。
【００６２】
図８Ａは、方位＋２０°の垂直面指向性を示し、図８Ｂは、方位＋４０°の垂直面指向性を示している。図９Ａは、方位６０°の垂直面指向性を示し、図９Ｂは、方位８０°の垂直面指向性を示している。図１０Ａは、方位−３０°の垂直面指向性を示しており、図１０Ｂは、方位＋３０°の垂直面指向性を示している。垂直面指向性については、実施例及び比較例はおおむね同様の指向性を有している。
【００６３】
図１１から図１３は、レーダセンサ１０により放射された電波の受信強度［ｄＢ］のシミュレーション結果を示している。図１１〜１３において、横軸は、レーダセンサ左右方向Ｘにおける位置を示し単位は［ｍ］であり、縦軸は、レーダセンサ正面方向Ｙにおける位置を示し、単位は［ｍ］である。レーダセンサ１０は、左右方向Ｘの７ｍの位置であって、正面方向０ｍの位置に存在する。図１１から図１３においては、比較的強い受信強度である１［ｄＢ］以上となった範囲を黒で示し、比較的弱いが対象物検知には十分である受信強度である−５［ｄＢ］から０［ｄＢ］となった範囲をグレーで示した。−６［ｄＢ］以下の範囲は、白色で示されている。
【００６４】
図１１は、第１送信アンテナ（遠方用送信アンテナ）５０単独によるレーダ受信強度を示している。図１１の黒及びグレーで示される範囲は、図４に示すビームパターン８１の形状とおおむね対応している。図１１によれば、正面方向Ｙへ３８ｍ程度の遠方まで比較的十分な受信強度が確保できていることがわかる。
【００６５】
図１２は、第２送信アンテナ（近方用送信アンテナ）４０に同相給電した場合の第２送信アンテナ４０単独によるレーダ受信強度を示している。図１２の黒及びグレーで示される範囲は、図４に示すビームパターン８３の形状とおおむね対応している。図１２によれば、比較的近方における広角の範囲で比較的十分な受信強度が確保できていることがわかる。ただし、図１２においては、受信強度が比較的高い範囲内に、図１１において受信強度が比較的高い範囲とのオーバラップ部分８８が存在する。
【００６６】
図１３は、第２送信アンテナ（近方用送信アンテナ）４０に逆相給電した場合の第２送信アンテナ４０単独によるレーダ受信強度を示している。図１３の黒及びグレーで示される範囲は、図４に示すビームパターン８２とおおむね対応している。図１３では、図１２に存在していたオーバラップ部分８８における受信強度が比較的抑えられている。その代わりに、図１３では、オーバラップ部分８８の左右両側において、図１２よりも受信強度が高まった部分８５，８６が存在する。したがって、図１３では、受信強度が高い範囲がより広角な範囲になっていることがわかる。
【００６７】
［３．付記］
【００６８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６９】
例えば、レーダセンサ１０の用途は、歩行者の検知に限られるものではなく、例えば、図１４に示すように、車両８０に搭載されて、車両８０の周囲の対象物を検知するために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０    ：レーダセンサ
２０    ：アンテナシステム
２１    ：基板
４０    ：第２送信アンテナ
４０Ａ  ：第１素子列
４０Ｂ  ：第２素子列
４１Ａ    ：第１素子
４１Ｂ    ：第２素子
４２    ：無給電素子
４３    ：給電線
４３Ａ  ：第１給電線
４３Ｂ  ：第２給電線
４５    ：給電点
４６    ：調整部
５０    ：第１送信アンテナ
５１    ：素子
５３    ：給電線
６０    ：受信アンテナ
６１    ：素子
７０    ：信号処理回路
７１    ：検知回路
７２    ：切替器
７３    ：高周波源回路
７４    ：コントローラ
８１    ：第１ビームパターン
８２    ：第２ビームパターン
８３    ：仮想ビームパターン
８０    ：車両
１００  ：横断歩道
１１１  ：待機エリア
１１２  ：待機エリア
２００  ：検知エリア
Ｃ      ：中心線
Ｄ１    ：第１方向
Ｄ２    ：第２方向
Ｌ１    ：方向幅
Ｌ２    ：左右方向幅
Ｔ      ：方向
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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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