(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１誘電体基板の一方の面の両端に配置されたリムと、
前記第１誘電体基板の一方の面の一端側に配置された送信アンテナと、
前記第１誘電体基板の一方の面の他端側に配置された受信アンテナと、
前記第１誘電体基板の一方の面の前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配置されたＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）と、
前記第１誘電体基板の他方の面に形成された第１地板と、
前記第１地板を挟んで前記第１誘電体基板と反対側の面に配置された第２誘電体基板と、
前記送信アンテナと前記ＥＢＧとの間、及び前記受信アンテナと前記ＥＢＧとの間、のそれぞれに、前記第１誘電体基板及び前記第２誘電体基板を貫通して前記第１地板に導電可能に接続された隔壁スルーホールと、を備え、
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの主偏波の方向が、前記第１誘電体基板の前記一端から前記他端に向かう方向であり、
所定のＭＩＣ（マイクロ波集積回路）が前記第２誘電体基板の前記第１地板と反対側の面に一体化され、
前記ＥＢＧの下方に配置された所定の高周波回路部品と、該高周波回路部品と前記ＥＢＧとの間に配置されて前記第１地板と電気的に導通する第２地板とが前記第１誘電体基板に内蔵されており、
前記送信アンテナ及び／または前記受信アンテナの励振に伴う不要波から前記高周波回路部品を隔離するように前記隔壁スルーホールと前記第２地板と前記第１地板とが導電可能に接続されている
ことを特徴とする内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【請求項２】
前記第１誘電体基板が３層の誘電体から構成され、
前記第２地板が前記１層目の誘電体と前記２層目の誘電体との間に配置され、
前記高周波回路部品が前記２層目の誘電体と前記３層目の誘電体との間に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【請求項３】
前記第１地板と前記第２地板との間を導電可能に接続する小型隔壁スルーホールが前記送信アンテナ側と前記受信アンテナ側のそれぞれに設けられ、前記高周波回路部品が前記送信アンテナ側の小型隔壁スルーホールと前記受信アンテナ側の小型隔壁スルーホールとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【請求項４】
前記送信アンテナは、プリント化ダイポールアンテナを１以上１列に配列して構成され、前記受信アンテナは、前記プリント化ダイポールアンテナを２以上２列に配列して構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【請求項５】
前記送信アンテナは、パッチアンテナを１以上１列に配列して構成され、前記受信アンテナは、前記パッチアンテナを２以上２列に配列して構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【請求項６】
前記パッチアンテナは、所定のマイクロ波線路と電磁結合給電方式で接続される電磁結合パッチアンテナである
ことを特徴とする請求項５に記載の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【請求項７】
前記高周波回路部品は、前記ＭＩＣのバイアス線路、あるいは所定の信号線路または半導体機能部品のいずれかである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向に広覆域な指向性を有する送信アンテナと受信アンテナとを一体化したレーダ用送受一体アンテナに関し、特にアンテナ基板にマイクロ波集積回路のバイアス線路を内蔵させた内蔵型レーダ用送受一体アンテナの技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアバッグの普及やシートベルト着用の完全義務化に伴い、自動車の交通事故による死亡者数は減少傾向にある。しかし、高齢化に伴うシニアドライバの増加などにより、交通事故件数や負傷者数は依然多い傾向にある。そのような背景のもと、運転補助を目的として、車周辺にある障害物を検出するセンサーが注目されており、これまで超音波センサー、カメラ、ミリ波レーダ等が商用化されてきている。
【０００３】
従来の車載用レーダ装置は、３０ｍ未満の中距離や１５０ｍ未満の遠距離に存在する障害物を検出することができたが、例えば２ｍ未満の近距離に存在する障害物に対しては、その検出誤差が大きいといった問題があった。車周辺に存在する障害物を精度良く検出できるようにするために、距離分解能が高くしかも広覆域の視野が確保できるＵＷＢレーダの実用化が求められている。
【０００４】
特許文献１には、素子アンテナを２×４に配列して構成されたアレーアンテナが開示されており、ＵＷＢレーダの受信アンテナに用いて水平方向の方位角を位相比較モノパルス方式で測定することができる。また、この素子アンテナを１×４に配列して送信アンテナに用いることもできる。車載用レーダ装置では、水平方向における放射パターンの広覆域化を実現し、かつ小型化してスペースファクタを改善することが強く要求されることから、送信アンテナと受信アンテナを一つの基板上に配置して一体化した送受一体アンテナが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８９２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ミリ波レーダで障害物を精度良く検出し、かつその占有体積を小さくするためには、アンテナの広帯域化、広覆域化とともに、送受一体アンテナにさらに送受信用マイクロ波集積回路（ＭＩＣ）の基板も一体化するのが望ましい。また、ＭＩＣでは、各回路に基準電圧を供給するためにバイアス線路が必要となるが、このバイアス線路をすべてＭＩＣ内に収納させようとすると、ＭＩＣが大型化してしまうといった問題が生じる。さらに、バイアス線路に限らず、別の信号線路や半導体機能部品を送受一体アンテナに搭載する必要がある場合には、送受一体アンテナの基板あるいはＭＩＣの基板を大きくしなければならなくなる、といった問題が生じる。
【０００７】
そこで、スペースファクタを改善するために、バイアス線路等の信号線路や半導体機能部品（以下では、これらを総称して高周波回路部品という）を立体的に配置して送受一体アンテナの基板内に集積化するのが望ましい。しかしながら、高周波回路部品をアンテナ基板内に設けると、高周波回路部品がアンテナからの電波の影響を受けてしまうといった問題があった。不要波を抑制しながら送受一体アンテナの基板内に高周波回路部品を集積化する手法がこれまで知られていなかった。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、水平方向における放射パターンの広覆域化を実現し、かつ不要波を抑制しながら高周波回路部品をアンテナ基板に集積させることでスペースファクタを改善した内蔵型レーダ用送受一体アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの第１の態様は、第１誘電体基板の一方の面の一端側に配置された送信アンテナと、前記第１誘電体基板の一方の面の他端側に配置された受信アンテナと、前記第１誘電体基板の一方の面の前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配置されたＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）と、前記第１誘電体基板の他方の面に形成された第１地板と、前記第１地板を挟んで前記第１誘電体基板と反対側の面に配置された第２誘電体基板と、を備え、所定のＭＩＣ（マイクロ波集積回路）が前記第２誘電体基板の前記第１地板と反対側の面に一体化され、所定の高周波回路部品が前記第１誘電体基板に内蔵されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記高周波回路部品は前記ＥＢＧの下方に配置され、前記高周波回路部品と前記ＥＢＧとの間に前記第１地板と電気的に導通している第２地板を配置していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記第１誘電体基板が３層の誘電体から構成され、前記第２地板が前記１層目の誘電体と前記２層目の誘電体との間に配置され、前記高周波回路部品が前記２層目の誘電体と前記３層目の誘電体との間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記送信アンテナと前記ＥＢＧとの間、及び前記受信アンテナと前記ＥＢＧとの間、のそれぞれに、少なくとも前記第１誘電体基板を貫通して前記第１地板に導電可能に接続された隔壁スルーホールを備え、前記２つの隔壁スルーホールと前記第２地板とが導電可能に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記送信アンテナと前記ＥＢＧとの間、及び前記受信アンテナと前記ＥＢＧとの間、のそれぞれに、前記第１誘電体基板及び前記第２誘電体基板を貫通して前記第１地板に導電可能に接続された隔壁スルーホールを備え、前記２つの隔壁スルーホールと前記第２地板とが導電可能に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記第１地板と前記第２地板との間を導電可能に接続する小型隔壁スルーホールが前記送信アンテナ側と前記受信アンテナ側のそれぞれに設けられ、前記高周波回路部品が前記送信アンテナ側の小型隔壁スルーホールと前記受信アンテナ側の小型隔壁スルーホールとの間に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記送信アンテナは、プリント化ダイポールアンテナを１以上１列に配列して構成され、前記受信アンテナは、前記プリント化ダイポールアンテナを２以上２列に配列して構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記送信アンテナは、パッチアンテナを１以上１列に配列して構成され、前記受信アンテナは、前記パッチアンテナを２以上２列に配列して構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記パッチアンテナは、所定のマイクロ波線路と電磁結合給電方式で接続される電磁結合パッチアンテナであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの他の態様は、前記高周波回路部品は、前記ＭＩＣのバイアス線路、あるいは所定の信号線路または半導体機能部品のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、不要波を抑制しながら高周波回路部品をアンテナ基板に集積させることで、スペースファクタを改善した内蔵型レーダ用送受一体アンテナを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの構成を示す平面図及び断面図である。
【図２】磁流を主な放射源とする水平偏波の素子アンテナに用いられるプリント化ダイポールアンテナの構成を示す平面図及び断面図である。
【図３】ＥＢＧ−アンテナ−ＥＢＧの構成を有する送受一体アンテナの一例を示す平面図及び断面図である。
【図４】リムーアンテナ−隔壁スルーホールーＥＢＧの構成を有する送受一体アンテナの一例を示す平面図及び断面図である。
【図５】リム−アンテナ−ＥＢＧの構成を有する送受一体アンテナの一例を示す平面図及び断面図である。
【図６】ＭＩＣのバイアス線路が集積化された内蔵型レーダ用送受一体アンテナの一例を示す断面図である。
【図７】受信アンテナが励振されたときに内蔵型領域に漏洩する電界を解析した結果の一例を示すグラフである。
【図８】本発明の第１実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの受信波から得られる和パターン、差パターン、及びディスクリカーブを示すグラフである。
【図９】磁流を主な放射源とする水平偏波の素子アンテナに用いられる電磁結合パッチアンテナの構成を示す平面図及び断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの構成を示す平面図及び断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナの構成を示す平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態における内蔵型レーダ用送受一体アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナは、水平方向における放射パターンの広覆域化を実現し、かつ不要波を抑制しながら高周波回路部品をアンテナ基板に集積させることが可能となっている。
【００２２】
アンテナ基板に集積させる高周波回路部品として、ＭＩＣのバイアス線路、所定の信号線路、半導体機能部品のいずれかがある。信号線路としては、マイクロ波信号線、高周波信号線、低周波信号線、ディジタル信号線、電圧制御線、デバイス制御線がある。また、半導体機能部品としては、各種ＭＩＣ用マイクロ波デバイス（ＬＮＡ、ＨＰＡ、移相器、分配器、ＡＴＴ(減衰器)、チップコンデンサ、チップ抵抗、増幅器、ミキサ）、薄型ヒートパイプ、ヒートシンク、Ａ／Ｄ変換器がある。以下では、アンテナ基板に集積させる高周波回路部品として、アンテナ基板と一体化されるＭＩＣのバイアス線路を例に説明する。
【００２３】
広帯域化及び広覆域化がなされた素子アンテナの一例を、図２に示す。図２は、磁流を主な放射源とする水平偏波の素子アンテナ１０の構成を示しており、同図（ａ）は水平方向における放射パターンの広覆域化を実現した素子アンテナ１０の平面図であり、同図（ｂ）は給電スルーホール１３と接地スルーホール１４とを通る断面で切断したときの断面図である。素子アンテナ１０は、第１誘電体基板２０上に第１素子１１と第２素子１２を有してプリント化ダイポールアンテナとして形成されている。第１素子１１は、第２誘電体基板２２に形成されたマイクロ波線路２３に給電スルーホール１３で接続され、第２素子１２は、接地スルーホール１４で地板２１に接続されている。
【００２４】
以下では、説明を容易とするために、図２に示すような座標系を用いるものとする。ここで、第１素子１１と第２素子１２を結ぶ方向をＸ軸とし、第１誘電体基板２０に平行でＸ軸に直交する方向をＹ軸とし、第１誘電体基板２０に垂直な方向をＺ軸とする。第１素子１１と第２素子１２は、送信波または受信波のＥθ成分がＸＺ面上にあるように配列されている。
【００２５】
図２では、素子アンテナ１０の両側面に金属板あるいはＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）１５が配置されている。送信アンテナ及び受信アンテナを素子アンテナ１０を用いて構成し、図２のように素子アンテナ１０の両側面に金属板あるいはＥＢＧ１５を配置することで、送信アンテナと受信アンテナとを同一基板上に一体化してスペースファクターやアンテナ性能を改善したレーダ用送受一体アンテナを構成することが可能となる。
【００２６】
すなわち、素子アンテナ１０の両側面に金属板あるいはＥＢＧ１５を配置することで、水平方向における放射パターンの広覆域化を実現すると共に不要波を抑制するとともに第１誘電体基板２０のＸ方向の横幅を狭めることが可能となる。また、素子アンテナ１０を用いて構成した位相比較モノパルスアンテナを大きな基板に形成したとき、ＴＭ表面波等の不要波を抑制して測角に用いるのに好適な差パターンを実現することができる。
【００２７】
大きな基板に送信アンテナ及び受信アンテナを配置すると、一般的には基板上に表面波が発生する。このような表面波を抑制するために、送信アンテナと受信アンテナとの間にＥＢＧを配置する方法が知られている（参考文献：岡垣他、”ＥＢＧ装荷ＭＳＡに関する一検討”信学技報、ＩＥＩＣＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ａ，ｐ２００５−１２７（２００５．１２））。しかし、和差パターンを用いて位相比較による方位測角を行うモノパルスアンテナでは、送信アンテナと受信アンテナとの間にＥＢＧを配置しただけでは、測角に用いることが可能な好適な差パターンを実現するのが難しい。
【００２８】
上記のような問題を解決して位相比較モノパルス方式に適用できるアンテナの構成として、以下のものがある。
（構成１）ＥＢＧ−アンテナ−ＥＢＧ
（構成２）リムーアンテナ−隔壁スルーホールーＥＢＧ
（構成３）リム−アンテナ−ＥＢＧ
（構成４）ＥＢＧーアンテナ−隔壁スルーホールーＥＢＧ
【００２９】
上記（構成１）の送受一体アンテナの一例を図３に示す。同図に示す送受一体アンテナ１０１では、第１誘電体基板１１１上に送信アンテナ１２０と受信アンテナ１３０が設けられている。送信アンテナ１２０は、素子アンテナ１０を６×１に配列して構成されており、受信アンテナ１３０は、素子アンテナ１０を６×２に配列して構成されている。各素子アンテナ１０は、第１素子１１が第２誘電体基板１１３に形成されたマイクロ波線路２３に給電スルーホール１１５で接続され、第２素子１２は、接地スルーホール１１６で地板１１３に接続されている。
【００３０】
送受一体アンテナ１０１では、図３（ａ）に示すように、送信アンテナ１２０と受信アンテナ１３０との間にＥＢＧ１４０が配置されている。また、第１誘電体基板１１１の両端面には、ＥＢＧ１５１、１５２が配置されている。これにより、送信アンテナ１２０を中心に、ＥＢＧ１５２−送信アンテナ１２０−ＥＢＧ１４０の構成となり、受信アンテナ１３０を中心に、ＥＢＧ１５１−受信アンテナ１３０−ＥＢＧ１４０の構成となっている。
【００３１】
上記（構成２）の送受一体アンテナの一例を図４に示す。同図（ａ）に示す送受一体アンテナ１０２では、図３に示した送受一体アンテナ１０１のＥＢＧ１５１、１５２に代えて、第１誘電体基板１１１の両端面にリム１６１、１６２が配置されている。また、送信アンテナ１２０とＥＢＧ１４０との間に隔壁スルーホール１６４が設けられ、受信アンテナ１３０とＥＢＧ１４０との間に隔壁スルーホール１６３が設けられている。これにより、送信アンテナ１２０を中心に、リム１６２−送信アンテナ１２０−隔壁スルーホール１６４−ＥＢＧ１４０の構成となり、受信アンテナ１３０を中心に、リム１６１−受信アンテナ１３０−隔壁スルーホール１６３−ＥＢＧ１４０の構成となっている。
【００３２】
上記（構成３）の送受一体アンテナの一例を図５に示す。同図（ａ）に示す送受一体アンテナ１０３では、図３に示した送受一体アンテナ１０１のＥＢＧ１５１、１５２に代えて、第１誘電体基板１１１の両端面にリム１６１、１６２が配置されている。これにより、送信アンテナ１２０を中心に、リム１６２−送信アンテナ１２０−ＥＢＧ１４０の構成となり、受信アンテナ１３０を中心に、リム１６１−受信アンテナ１３０−ＥＢＧ１４０の構成となっている。同様に、上記（構成４）の送受一体アンテナでは、図４に示した送受一体アンテナ１０２のリム１６１、１６２に代えて、第１誘電体基板１１１の両端面にＥＢＧ１５１、１５２が配置される。
【００３３】
また、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）は、送信アンテナ１２０を中心に、上記の（構成１）乃至（構成３）の送受一体アンテナ１０１乃至１０３を給電ポート１１５及び接地ポート１１６を通る断面で切断した部分断面図である。各図に示すように、送受一体アンテナ１０１、１０２、１０３は、ともに第１誘電体基板１１１、第１地板１１２、及び第２誘電体地板１１３の３層で構成されている。
【００３４】
上記の送受一体アンテナ１０１乃至１０３において、送信アンテナ１２０と受信アンテナ１３０との間に配置されたＥＢＧ１４０は第１地板１１２と所定の間隔を有しており、これにより所定の周波数で共振するように形成されている。同様に、送受一体アンテナ１０１で用いられるＥＢＧ１５１、１５２も、第１地板１１２との間に上記の間隔を有して上記の周波数で共振するように形成されている。送受一体アンテナ１０２、１０３のリム１６１、１６２、及び送受一体アンテナ１０２の隔壁スルーホール１６３、１６４は、いずれも第１地板１１２に電気的に接地されている。
【００３５】
上記構成の各送受一体アンテナでは、送受信波を処理するためのＭＩＣが第２誘電体基板１１３に配置される。このとき、スペースファクタを改善するために、ＭＩＣのバイアス線路が立体的に配置されて送受一体アンテナの基板内に集積化される。ＭＩＣのバイアス線路が送受一体アンテナの基板内に集積化された内蔵型レーダ用送受一体アンテナの一例を図６に示す。同図に示す内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００は、送受一体アンテナ１０１の基板にＭＩＣのバイアス線路１７１を集積化したものであり、ＭＩＣ（図示せず）が第２誘電体基板１１３のＥＢＧ１４０に対向する領域Ａに配置される例を示している。
【００３６】
図６において、バイアス線路１７１は、ＥＢＧ１４０の下部に相当する領域Ｂに内蔵される。バイアス線路１７１を第１誘電体基板１１１に内蔵させるために、第１誘電体基板１１１は、第１層１１１ａ、第２層１１１ｂ、及び第３層１１１ｃの３層構造に形成されている。これにより、内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００は、第１誘電体基板１１１の第１層１１１ａの両面には例えばＥＢＧ１４０と第２地板１１４が配置され、第２層１１１ｂと第３層１１１ｃの間にはバイアス線路１７１を配置し、第２誘電体基板１１３の両面には第１地板１１２や例えばマイクロ波線路２３が配置されメタル層としては５層構造となっている。
【００３７】
図６に示すように、バイアス線路１７１がＥＢＧ１４０と第１地板１１２との間に内蔵される。干渉低減策としてバイアス線路がＥＢＧ１４０側から電波的に見えにくくするためにＥＢＧ１４０とバイアス線路１７１との間に第２地板１１４を配置する必要がある。そこで、第１誘電体基板１１１を３層構造とし、第１層１１１ａと第２層１１１ｂとの間に第２地板１１４を配置し、第２層１１１ｂと第３層１１１ｃとの間にバイアス線路１７１を配置する。なお、第２地板１１４を上記のように配置したことで、ＥＢＧ１４０に対し、第１地板１１２より近い位置に第２地板１１４が配置されることになる。その結果、ＥＢＧ１４０の共振周波数が変化してしまうため、ＥＢＧ１４０が第２地板１１４に対して上記の所定の共振周波数で共振するように設計し直す必要がある。
【００３８】
上記のように第１誘電体基板１１１をメタル層として４層構造とすることで、バイアス線路１７１を第１地板１１２と第２地板１１４との間に内蔵することが可能となる。しかしながら、バイアス線路１７１を内蔵する領域Ｂは、給電ポート１１５が設けられている領域と電波的に繋がっているため、例えば送信アンテナ１２０の電界が領域Ｂまで伝播して影響を与えるおそれがある。
【００３９】
内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００において、受信アンテナ１３０を励振したときに領域Ｂに漏洩する電界を、解析により求めた一例を図７に示す。同図は、横軸が第１誘電体基板１１１の受信アンテナ１３０側の端面からの距離を表し、縦軸が漏洩電界を表している。バイアス線路１７１は、送信アンテナ１２０と受信アンテナ１３０との間の第１誘電体基板１１１の領域Ｂに内蔵されている。図７において、符号５１が内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００における漏洩電界を示している。
【００４０】
図７に示すように、内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００では、受信アンテナ１３０からの漏洩電界５１が領域Ｂであまり低下しておらず、受信アンテナ１３０から離れた位置のＢ領域から送信アンテナ１２０までの区間で励振点から１５〜２９ｄＢ程度しか低下していない。受信アンテナ１３０からの漏洩電界（不要波）は、領域Ｂで３５〜４０ｄＢ以上低下しているのが好ましい。
【００４１】
（第１実施形態）
そこで、本発明の第１の実施形態に係る内蔵型レーダ用送受一体アンテナは、図４に示した（構成２）の送受一体アンテナ１０２にＭＩＣのバイアス線路１７１を内蔵させるように構成したものである。第１実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００の構成を、図１に示す。同図（ａ）は、本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００の平面図であり、同図（ｂ）は、送信アンテナ１２０側の給電ポート１１５及び接地ポート１１６を通る断面で切断した部分断面図である。
【００４２】
内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００は、図６に示した送受一体アンテナ９００と同様に、第１誘電体基板１１１が、第１層１１１ａ、第２層１１１ｂ、及び第３層１１１ｃの３層構造に形成されており、第１誘電体基板１１１の第１層１１１ａの両面には例えばＥＢＧ１４０と第２の地板１１４が配置され、第２層１１１ｂと第３層１１１ｃの間にはバイアス線路１７１を配置し、第２誘電体基板１１３の両面には第１の地板１１２や例えばマイクロ波線路２３が配置されメタル層としては５層構造となっている。また、ＭＩＣのバイアス線路１７１は、図６に示した送受一体アンテナ９００の領域Ｂと同じ領域の第２層１１１ｂと第３層１１１ｃとの間に配置されている。さらに、第１層１１１ａと第２層１１１ｂとの間に第２地板１１４が配置されている。
【００４３】
本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００では、図６に示した送受一体アンテナ９００と同様の５層構造とすることで、バイアス線路１７１と第２地板１１４を内蔵可能にしている。これに加えて、図１（ｂ）に示すように、隔離スルーホール１６４と第２地板１１４と地板１１２は電気的に導通している。その結果、給電ポート１１５が配置されている領域とバイアス線路１７１が配置されている領域Ｂとが、隔離スルーホール１６４と第２地板１１４とで隔離された構造となっている。同様に、受信アンテナ１３０側の隔離スルーホール１６３と第２地板１１４と地板１１２も電気的に導通している。
【００４４】
内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００において、受信アンテナ１３０を励振したときに領域Ｂに漏洩する電界を解析により求めた一例を、図７に符号５２で示す。内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００における漏洩電界５１に比べて、本実施形態における漏洩電界５２は、領域Ｂにおいて全体的に低減されていることがわかる。内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００では、バイアス線路１７１を隔離スルーホール１６３、１６４と第２地板１１４で隔離することにより、改善前の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ９００に比べて漏洩電界が平均値でー１９．８ｄＢ低くなっており、隔離スルーホール１６３、１６４の効果が顕著であることがわかる。
【００４５】
内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００において、受信アンテナ１３０の受信波から得られる和パターン、差パターン、及びディスクリカーブを、それぞれ図８（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示す。ここで、符号６１及び６２は、それぞれ実測値及びシミュレーションによる解析値を示している。また、比較のために、特許文献１に記載のアレーアンテナと同様に、垂直偏波のプリント化ダイポールアンテナを２×４に配列して構成された従来の受信アンテナによる実測値を符号６３で示している。
【００４６】
図８より、（ａ）の和パターン、（ｂ）の差パターン、及び（ｃ）のディスクリカーブとも、実測値と解析値は良い一致を示している。また、符号６３で示す従来の受信アンテナと比較して、本実施形態の受信アンテナ１３０では、Ａｚ面（ＸＺ面）における和パターン、差パターンとも広覆域にわたって高い利得が得られており、図８（ｃ）に示すディスクリカーブや前記和パターン（ａ）、差パターン（ｂ）から明らかなように、利得が向上し信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が改善されている分、従来より広い測角範囲が得られる。本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ１００によれば、不要波を抑制しながらＭＩＣのバイアス線路１７１をアンテナ基板である第１誘電体基板１１１に集積させることができ、スペースファクタを改善することが可能となる。
【００４７】
本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナは、磁流を主な放射源とする素子アンテナを誘電体基板上に複数配列して送信アンテナ及び受信アンテナを構成し、そのＥθ成分を主偏波として水平方向（ＸＺ方向）に配置している。そして、送信アンテナ及び受信アンテナのそれぞれのＸ方向近傍にリム等の金属層やＥＢＧ層を配置するのを特徴としている。磁流を放射源とする素子アンテナとして、プリント化ダイポール以外の代表的なものとしてパッチアンテナがある。パッチアンテナでは、その給電方式として、マイクロストリップ線路による共平面給電方式、垂直同軸給電方式、あるいは電磁結合給電方式等がある。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る内蔵型レーダ用送受一体アンテナを、図面を用いて以下に説明する。第２の実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナでは、第１実施形態で用いているプリント化ダイポールアンテナの素子アンテナ１０に代えて、図９に示すような電磁結合パッチアンテナを素子アンテナ３０として用いている。図９は、磁流を主な放射源とする水平偏波の電磁結合パッチアンテナの構成を示す平面図及び断面図である。同図に示す電磁結合パッチアンテナからなる素子アンテナ３０は、第１誘電体基板２０上にパッチアンテナ３１が形成されている。パッチアンテナ３１は、地板２１に形成された電磁結合孔３２を介して第２誘電体基板２２上のマイクロ波線路２３に電磁結合される。すなわち、マイクロ波線路２３の電磁エネルギーは、電磁結合孔３２を介してパッチアンテナ３１に励起される。
【００４９】
上記の素子アンテナ３０を用いて送信アンテナと受信アンテナを構成したとき、その両側面に金属板あるいはＥＢＧ１５を配置することで、送信アンテナと受信アンテナとを一体化してスペースファクターやアンテナ性能を改善したレーダ用送受一体アンテナを形成することが可能となる。素子アンテナ３０を用いた第２実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナを図１０に示す。図１０は、本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ２００の平面図であり、同図（ｂ）は、送信アンテナ２２０側の第１地板２１２に形成された電磁結合孔３２を通るＸ軸方向の断面で切断した部分断面図である。
【００５０】
内蔵型レーダ用送受一体アンテナ２００は、素子アンテナ３０を用いて送信アンテナ２２０と受信アンテナ２３０が形成されており、上記の（構成２）の配列で構成されている。すなわち、図１０（ａ）の左側から、リム２６１、受信アンテナ２３０、隔壁スルーホール２６３、ＥＢＧ２４０、隔壁スルーホール２６４、送信アンテナ２２０、及びリム２６２が配列されている。また、図１０（ｂ）に示すように、第１誘電体基板２１１が、第１層２１１ａ、第２層２１１ｂ、及び第３層２１１ｃの３層構造に形成されており、第１誘電体基板２１１の第１層２１１ａの両面には例えばＥＢＧ２４０と第２地板２１４が配置され、第２層２１１ｂと第３層２１１ｃの間にはバイアス線路１７１を配置し、第２誘電体基板２１３の両面には第１地板２１２や例えばマイクロ波線路２３が配置されメタル層としては５層構造となっている。そして、第１層２１１ａと第２層２１１ｂとの間に第２地板２１４が内蔵され、第２層２１１ｂと第３層２１１ｃとの間にＭＩＣのバイアス線路１７１が内蔵されている。
【００５１】
本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ２００でも、第１実施形態と同様に、隔離スルーホール２６４と第２地板２１４と地板２１２は電気的に導通しており、これにより素子アンテナ３０とマイクロ波線路２３とが電磁結合される領域と、バイアス線路１７１が配置されている領域とが、隔離スルーホール２６４と第２地板２１４とで隔離された構造となっている。同様に、受信アンテナ２３０側の隔離スルーホール２６３と第２地板２１４と地板２１２も電気的に導通している。これにより、不要波を抑制しながらＭＩＣのバイアス線路１７１を第１誘電体基板２１１に集積させることができ、スペースファクタを改善することができる。また、和パターン、差パターンとも広覆域にわたって高い利得が得られ、広い測角範囲が実現できる。
【００５２】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る内蔵型レーダ用送受一体アンテナを、図１１を用いて以下に説明する。第３の実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ３００では、第２実施形態と同様に、電磁結合パッチアンテナを素子アンテナ３０として用いている。図１１は、本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ３００の平面図であり、同図（ｂ）は、送信アンテナ２２０側の第１地板３１２に形成された電磁結合孔３２を通過するＸ軸方向の断面で切断した部分断面図である。
【００５３】
内蔵型レーダ用送受一体アンテナ３００は、素子アンテナ３０を用いて送信アンテナ２２０と受信アンテナ２３０が形成されており、上記の（構成１）の配列で構成されている。すなわち、図１１（ａ）の左側から、ＥＢＧ３５１、受信アンテナ２３０、ＥＢＧ３４０、送信アンテナ２２０、及びＥＢＧ３５２が配列されている。また、図１１（ｂ）に示すように、第１誘電体基板３１１が、第１層３１１ａ、第２層３１１ｂ、及び第３層３１１ｃの３層構造に形成されており、第１層３１１ａと第２層３１１ｂとの間に第２地板３１４が内蔵され、第２層３１１ｂと第３層３１１ｃとの間にＭＩＣのバイアス線路１７１が内蔵されている。
【００５４】
本実施形態の内蔵型レーダ用送受一体アンテナ３００では、第２誘電体基板３１３と第１誘電体基板３１１の第２層３１１ｂ及び第３層３１１ｃを貫通して第２地板３１４及び第１地板３１２に導電可能に接続された小型隔壁スルーホール３６５が設けられている。本実施形態では、小型隔壁スルーホール３６５を設けることで、第２実施形態で用いている第１誘電体基板２１１及び第２誘電体基板２１３を貫通する隔壁スルーホール２６３、２６４を不要とすることができる。これにより、隔壁スルーホール２６３、２６４を設ける場合に比較して、第１誘電体基板３１１及び第２誘電体基板３１３の製作工程を簡易化することが可能となる。
【００５５】
なお、上記各実施形態では、水平方向における放射パターンの広覆域化を実現するために磁流を主な放射源素子とする素子アンテナのＥθ成分を主偏波として水平方向に配置したものを例に説明したが、主偏波を垂直或いは斜め方向に配置した素子アンテナでも本発明の内蔵型レーダ用送受一体アンテナに適用することができる。また、直線偏波に限定されず、円偏波のアンテナにも適用可能なのは言うまでもない。さらに、上記実施形態では、高周波回路部品としてＭＩＣのバイアス線路を例に説明したが、これに限定されず、別の信号線路や半導体機能部品であってもよい。本実施の形態における記述は、本発明に係る内蔵型レーダ用送受一体アンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における内蔵型レーダ用送受一体アンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、３０    素子アンテナ
１１      第１素子
１２      第２素子
１３      給電スルーホール
１４      接地スルーホール
１５      金属板あるいはＥＢＧ
２０、１１１、２１１、３１１    第１誘電体基板
１００、２００、３００、９００    内蔵型レーダ用送受一体アンテナ
２２、１１３、２１３、３１３    第２誘電体基板
２３    マイクロ波線路
３１    パッチアンテナ
３２    電磁結合孔
１０１、１０２、１０３    送受一体アンテナ
１１２、２１２、３１２    第１地板
１１４、２１４，３１４    第２地板
１１５    給電ポート
１１６    接地ポート
１２０、２２０    送信アンテナ
１３０、２３０    受信アンテナ
１４０、１５１、１５２、２４０、３４０、３５１、３５２    ＥＢＧ
１６１、１６２、２６１、２６２    リム
１６３、１６４、２６３、２６４    隔壁スルーホール
１７１    バイアス線路
３６５    小型隔壁スルーホール
【図１】
0005638827.tif 000002
【図２】
0005638827.tif 000003
【図３】
0005638827.tif 000004
【図４】
0005638827.tif 000005
【図５】
0005638827.tif 000006
【図６】
0005638827.tif 000007
【図７】
0005638827.tif 000008
【図８】
0005638827.tif 000009
【図９】
0005638827.tif 000010
【図１０】
0005638827.tif 000011
【図１１】
0005638827.tif 000012