(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のマイクロストリップラインと、該第一のマイクロストリップラインに近接する第二のマイクロストリップラインとからなる方向性結合器であって、
前記第一のマイクロストリップラインと前記第二のマイクロストリップラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のマイクロストリップラインを前記第一のマイクロストリップラインに対して平行に変位させることを特徴とする方向性結合器。
【請求項２】
第一のストリップラインと、該第一のストリップラインに近接する第二のストリップラインとからなる方向性結合器であって、
前記第一のストリップラインと前記第二のストリップラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のストリップラインを前記第一のストリップラインに対して平行に変位させることを特徴とする方向性結合器。
【請求項３】
第一のスロットラインと、該第一のスロットラインに近接する第二のスロットラインとからなる方向性結合器であって、
前記第一のスロットラインと前記第二のスロットラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のスロットラインを前記第一のスロットラインに対して平行に変位させることを特徴とする方向性結合器。
【請求項４】
第一のコプレーナラインと、該第一のコプレーナラインに近接する第二のコプレーナラインとからなる方向性結合器であって、
前記第一のコプレーナラインと前記第二のコプレーナラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のコプレーナラインを前記第一のコプレーナラインに対して平行に変位させることを特徴とする方向性結合器。
【請求項５】
第一の導波管と、該第一の導波管に近接する第二の導波管とからなる方向性結合器であって、
前記第二の導波管は前記第一の導波管に対して平行に変位し、前記第一および第二の導波管はそれぞれ結合用の孔を備え、前記第一の導波管に形成された結合用の孔は、前記第二の導波管に形成された結合用の孔よりも前記第二の導波管の変位方向に大きな形状を有することを特徴とする方向性結合器。
【請求項６】
第一のサスペンデッドラインと、該第一のサスペンデッドラインに近接する第二のサスペンデッドラインとからなる方向性結合器であって、
前記第二のサスペンデッドラインは前記第一のサスペンデッドラインに対して平行に変位し、前記第一および第二のサスペンデッドラインはそれぞれ結合用の孔を備え、前記第一のサスペンデッドラインに形成された結合用の孔は、前記第二のサスペンデッドラインに形成された結合用の孔よりも前記第二のサスペンデッドラインの変位方向に大きな形状を有することを特徴とする方向性結合器。
【請求項７】
請求項１ないし６記載の方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構とを含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
第１のマイクロストリップラインと該第１のマイクロストリップラインに近接する第２のマイクロストリップラインとからなり、前記第１のマイクロストリップラインと前記第２のマイクロストリップラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、
前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、
前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
第１のストリップラインと該第１のストリップラインに近接する第２のストリップラインとからなり、前記第１のストリップラインと前記第２のストリップラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、
前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、
前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
第１のスロットラインと該第１のスロットラインに近接する第２のスロットラインとからなり、前記第１のスロットラインと前記第２のスロットラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、
前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、
前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
第１のコプレーナラインと該第１のコプレーナラインに近接する第２のコプレーナラインとからなり、前記第１のコプレーナラインと前記第２のコプレーナラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、
前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、
前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
第１の導波管と該第１の導波管に近接する第２の導波管とからなり、前記第１の導波管と前記第２の導波管との相対位置を変化させる方向性結合器と、
前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、
前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
第１のサスペンデッドラインと該第１のサスペンデッドラインに近接する第２のサスペンデッドラインとからなり、前記第１のサスペンデッドラインと前記第２のサスペンデッドラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、
前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、
前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１４】
請求項７ないし１３記載のアンテナ装置と、該アンテナ装置に接続される送受信回路とを含んでなる送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばミリ波帯の電磁波を送受波して探知物体までの距離や相対速度を計測するレーダ等に用いられる方向性結合器、アンテナ装置および送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両が道路を走行中に、前方または後方を走行する車両との距離や相対速度を計測することなどを目的として、いわゆる車載用ミリ波レーダが開発されている。このようなミリ波レーダの送受信装置は一般に、ミリ波発振器、サーキュレータ、方向性結合器、ミキサ、アンテナ等が一体化されたモジュールからなり、車両の前部または後部に取り付けられている。
【０００３】
例えば図25において、右側の車両はその前方を走行する車両（図における左側の車両）との相対距離および相対速度を、例えばFM−CW方式でミリ波を送受波することによって計測する。図26はミリ波レーダの全体の構成を示すブロック図である。同図において送受信装置およびアンテナは、図25に示した例では、車両の前部に取り付けられ、信号処理装置は通常任意の箇所に設けられる。信号処理装置内の信号処理部は送受信装置を用いて、前方を走行する車両までの距離と相対速度を数値情報として抽出し、制御・警報部では、自車の走行速度と車間距離との関係から、例えば予め定めた条件を満たすときに警報を発したり、前方車両との相対速度が予め定めたしきい値を超えたときに警報を発する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のミリ波レーダにおいては、アンテナの指向方向が固定であるため、次に述べるように、条件によっては目的通りの探知や計測が行われない場合が生じる。すなわち、例えば図27に示すように複数車線の道路を車両が走行している場合に、前方に存在する他の車両から反射する電磁波を受信するだけでは、その車両が自車が現在走行している車線上に存在するのか否かが直ちには判定できない。すなわち図27において自車CmからB2で示す放射ビームで電磁波を送波した場合に、前方を走行する車両Caからの反射波とともに対向車線を走行する車両Cbからの反射波も受波することになり、後者の反射波により求められる相対速度は非常に大きな値となって、誤って警報が出されるといった不都合が生じる。また図28に示す例では、自車CmがB1で示す放射ビームで前方に電磁波を送波しても車線に沿って前方を走行している車両Caを探知することはできない。さらに図29に示すように、起伏のある道路を走行中に、自車Cmが前方B1で示す放射ビームで電磁波の送波を行っても前方の車両Caを探知することはできない。
【０００５】
そこで、放射ビームの方向を変化させて上述した問題を解消することが考えられる。例えば図27に示した例では、放射ビームをB1〜B3の範囲で変化させ、演算処理によって各ビーム方向での計測結果を比較することにより前方の角度方向に近接する二つの探知物体を分離探知することができる。また図28に示した例では、ハンドル操作（ステアリングホイールの舵角）や、前方を撮像するカメラからの画像情報を解析することによって車線のカーブを判定し、それに応じた方向に、例えばB2で示す方向に放射ビームを向けることによって、前方の車両Caを探知することができる。さらに図29に示した例でも前方を撮像するカメラからの画像情報を解析することによって道路の起伏を判定し、それに応じた方向に、例えばB2で示す方向に放射ビームを上げることによって、前方の車両Caを探知することができる。
【０００６】
ところが、従来のマイクロ波帯やミリ波帯の送受信装置において電磁波の放射ビームの指向方向を変える方法は、アンテナを含む送受信装置の筐体全体を単にモータ等で回転させて、放射ビームの方向を変化（チルト）させるものであるため、全体に大型であり、放射ビームの方向を高速に走査させることも困難であった。
【０００７】
本発明の方向性結合器、アンテナ装置および送受信装置は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、これらの問題を解決し、二つの伝送線路の結合を保ったまま相対位置を変位させることのできる方向性結合器と、それにより全体に容易に小型化でき、指向方向を高速に切り換えることのできるアンテナ装置および送受信装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の方向性結合器は、第一のマイクロストリップラインと、該第一のマイクロストリップラインに近接する第二のマイクロストリップラインとからなる方向性結合器であって、前記第一のマイクロストリップラインと前記第二のマイクロストリップラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のマイクロストリップラインを前記第一のマイクロストリップラインに対して平行に変位させる。
【０００９】
また、請求項２に係る方向性結合器は、第一のストリップラインと、該第一のストリップラインに近接する第二のストリップラインとからなる方向性結合器であって、前記第一のストリップラインと前記第二のストリップラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のストリップラインを前記第一のストリップラインに対して平行に変位させる。
【００１０】
さらに、請求項３に係る方向性結合器は、第一のスロットラインと、該第一のスロットラインに近接する第二のスロットラインとからなる方向性結合器であって、前記第一のスロットラインと前記第二のスロットラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のスロットラインを前記第一のスロットラインに対して平行に変位させる。
【００１１】
さらにまた、請求項４に係る方向性結合器は、第一のコプレーナラインと、該第一のコプレーナラインに近接する第二のコプレーナラインとからなる方向性結合器であって、前記第一のコプレーナラインと前記第二のコプレーナラインとの対向長を一定にしつつ、前記第二のコプレーナラインを前記第一のコプレーナラインに対して平行に変位させる。
【００１２】
さらにまた、請求項５に係る方向性結合器は、第一の導波管と、該第一の導波管に近接する第二の導波管とからなる方向性結合器であって、前記第二の導波管は前記第一の導波管に対して平行に変位し、前記第一および第二の導波管はそれぞれ結合用の孔を備え、前記第一の導波管に形成された結合用の孔は、前記第二の導波管に形成された結合用の孔よりも前記第二の導波管の変位方向に大きな形状を有する。
【００１３】
さらにまた、請求項６に係る方向性結合器は、第一のサスペンデッドラインと、該第一のサスペンデッドラインに近接する第二のサスペンデッドラインとからなる方向性結合器であって、前記第二のサスペンデッドラインは前記第一のサスペンデッドラインに対して平行に変位し、前記第一および第二のサスペンデッドラインはそれぞれ結合用の孔を備え、前記第一のサスペンデッドラインに形成された結合用の孔は、前記第二のサスペンデッドラインに形成された結合用の孔よりも前記第二のサスペンデッドラインの変位方向に大きな形状を有する。
【００１４】
これらにより、二つの伝送線路の結合を保ったまま相対位置を変位させる方向性結合器を様々な用途に応じて用いることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、請求項1ないし6記載の方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構とを含んでなる。
【００１６】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、第１のマイクロストリップラインと該第１のマイクロストリップラインに近接する第２のマイクロストリップラインとからなり、前記第１のマイクロストリップラインと前記第２のマイクロストリップラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなる。
【００１７】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、第１のストリップラインと該第１のストリップラインに近接する第２のストリップラインとからなり、前記第１のストリップラインと前記第２のストリップラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなる。
【００１８】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、第１のスロットラインと該第１のスロットラインに近接する第２のスロットラインとからなり、前記第１のスロットラインと前記第２のスロットラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなる。
【００１９】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、第１のコプレーナラインと該第１のコプレーナラインに近接する第２のコプレーナラインとからなり、前記第１のコプレーナラインと前記第２のコプレーナラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなる。
【００２０】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、第１の導波管と該第１の導波管に近接する第２の導波管とからなり、前記第１の導波管と前記第２の導波管との相対位置を変化させる方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなる。
【００２１】
さらにまた、本発明のアンテナ装置は、第１のサスペンデッドラインと該第１のサスペンデッドラインに近接する第２のサスペンデッドラインとからなり、前記第１のサスペンデッドラインと前記第２のサスペンデッドラインとの相対位置を変化させる方向性結合器と、前記方向性結合器の一部に結合または接続される一次放射器と、前記方向性結合器と前記一次放射器とを駆動させる駆動機構と、を含んでなる。
【００２２】
さらにまた、本発明の送受信装置は、請求項7ないし請求項１３記載のアンテナ装置と、該アンテナ装置に接続される送受信回路とを含んでなる。
【００２３】
これらにより、大型化することなく電磁波の放射ビーム方向を高速に走査させることができるアンテナ装置および送受信装置を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である方向性結合器を含むアンテナ装置を、図1〜15に基づいて説明する。まず、本発明の第一の実施例であるアンテナ装置を、図1に基づいて説明する。なお、図1は第一の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【００２５】
図1に示すように本実施例のアンテナ装置10aは、誘電体基板11の一方主面に線路導体12が形成され、裏面に接地導体13（図1では図示せず）が形成されたマイクロストリップラインからなる第一の伝送線路20aと、同様にして形成されたマイクロストリップラインからなる第二の伝送線路30aとから構成される方向性結合器と、第二の伝送線路30aに接続されたパッチアンテナ14aからなる一次放射器とから構成されている。第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30aとは一部の伝送線路部分において直線的に近接した部分を有しており、その部分により二つの伝送線路は結合し方向性結合器として機能する。すなわち、適当な設計を行うことにより、ポート2から入力された信号の半分をポート4に出力させ、半分をポート1に出力させるなどが可能となる。
【００２６】
また、本実施例においては第一の伝送線路20aが固定され、第二の伝送線路30aにはボイスコイルモータやパルスモータなどを利用した駆動機構（図示せず）が取り付けられている。これにより、第二の伝送線路30aが図1におけるポート3とポート4を結ぶ線に平行な方向に移動可能となる。すなわち、第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30aの直線的に近接した線路部分の結合を保ったまま、第二の伝送線路30aを移動させることができるので、第二の伝送線路30aに接続された一次放射器から電磁波を放射した状態のまま一次放射器の位置を変化させることができる。例えば図2（A）〜（C）の概略側面図に示すように、一次放射器15の電磁波を放射する方向に誘電体レンズ16を配置した場合、誘電体レンズ16の焦点面での一次放射器15の位置を変化させることで、放射ビームの指向方向を図（A）〜（C）のように変化させることができる。すなわち、誘電体レンズ16の中心軸上に一次放射器15がある場合は中心軸方向に電磁波を放射し、中心軸からずれた場合は、そのずれと反対の方向に電磁波を放射する。
【００２７】
このように、本発明によれば比較的軽量な第二の伝送線路30aを移動させることのみで放射ビームを走査させることができる。また、本実施例のように第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30aにマイクロストリップラインを用いると、線路変換器等を用いることなくMMICなどと接続することができ汎用性が高まる。なお、本実施例のアンテナ装置10aにおいては図1におけるX−X線断面図である図3に示すように、第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30aとが別体で形成された例を示したが、例えば図4の断面図に示すように第二の伝送線路30a1が第一の伝送線路20a1に設けられた凹部内に配置されたものでも構わない。
【００２８】
次に、本発明の第二の実施例である方向性結合器を含むアンテナ装置を、図5に基づいて説明する。なお、図5は本実施例のアンテナ装置の斜視図であるが、第一の実施例と基本的な機能については同一であるため、その詳細な説明は省略する。図5に示すように本実施例のアンテナ装置10bは、誘電体基板11の一方主面に接地導体13が形成され、誘電体基板11内に線路導体12が形成された第一の伝送線路20bと、同様にして形成された第二の伝送線路30bとから構成される方向性結合器と、第二の伝送線路30bに形成されたスロットアンテナ14bからなる一次放射器とから構成されている。そして、それらが上下に対向するように配置されることで第一の伝送線路20bと第二の伝送線路30bとはストリップラインとなる。第一の伝送線路20bと第二の伝送線路30bとは一部の伝送線路部分において直線的に近接した部分を有しており、その部分により二つの伝送線路は結合し方向性結合器として機能する。そして、第一の伝送線路20bが固定され、第二の伝送線路30bにはボイスコイルモータやパルスモータなどを利用した駆動機構（図示せず）が取り付けられている。これにより、第二の伝送線路30bが図5におけるポート3とポート4を結ぶ線に平行な方向に移動可能となる。
【００２９】
なお、本実施例のアンテナ装置10bにおいては図5におけるY−Y線断面図である図6に示すように、第一の伝送線路20bと第二の伝送線路30bとが上下に対向するように配置された例を示したが、例えば図7の断面図に示すように誘電体基板11の両面に接地導体13が形成され誘電体基板内に線路導体12が形成された第一の伝送線路20b1と、同様にして形成された第二の伝送線路30b1とを並置したものでも構わない。また、例えば図8の断面図に示すように誘電体基板11の一方主面に線路導体12が形成され他方の面に接地導体13が形成された第一の伝送線路20b2と、同様にして形成された第二の伝送線路30b2が上下に対向するように配置されたものでも構わないし、その線路導体12の位置が図9の断面図に示すようにずれているような伝送線路20b3、30b3であっても構わない。さらに、図10の断面図に示すように誘電体基板11の一方主面の接地導体13が形成され誘電体基板11内に線路導体12が形成された第一の伝送線路20b4と、同様にして形成された第二の伝送線路30b4が上下に対向するように配置され、その線路導体12の位置がずれているような伝送線路20b4、30b4であっても構わない。さらにまた、図11の断面図に示すように誘電体基板11の一方主面の接地導体13が形成され誘電体基板11内に線路導体12が形成された第一の伝送線路20b5と、誘電体基板11の一方主面に線路導体12が形成され他方の面に接地導体13が形成された第二の伝送線路30b5とで構成され、第一の伝送線路20b5の凹部に第二の伝送線路30b5が配置されたものでも構わない。
【００３０】
さらに、本発明の第三の実施例である方向性結合器を含むアンテナ装置を、図12に基づいて説明する。なお、図12は本実施例のアンテナ装置の斜視図であるが、第一の実施例と基本的な機能については同一であるため、その詳細な説明は省略する。図12に示すように本実施例のアンテナ装置10cは、誘電体基板11の一方主面に空隙を隔てて配置された二つの導体17から形成されたスロットラインからなる第一の伝送線路20cと、同様にして形成されたスロットラインからなる第二の伝送線路30cとから構成される方向性結合器と、第二の伝送線路30cに接続されたスロットアンテナ14bからなる一次放射器とから構成されている。第一の伝送線路20cと第二の伝送線路30cとは一部の伝送線路部分において直線的に近接した部分を有しており、その部分により二つの伝送線路は結合し方向性結合器として機能する。そして、第一の伝送線路20cが固定され、第二の伝送線路30cにはボイスコイルモータやパルスモータなどを利用した駆動機構（図示せず）が取り付けられている。これにより、第二の伝送線路30cが図12におけるポート3とポート4を結ぶ線に平行な方向に移動可能となる。
【００３１】
さらにまた、本発明の第四の実施例である方向性結合器を含むアンテナ装置を、図13に基づいて説明する。なお、図13は本実施例のアンテナ装置の斜視図であるが、第一の実施例と基本的な機能については同一であるため、その詳細な説明は省略する。図13に示すように本実施例のアンテナ装置10dは、誘電体基板11の一方主面に形成された線路導体12および線路導体12と間隔を隔てて配置される接地導体13とから形成されたコプレーナラインからなる第一の伝送線路20dと、同様にして形成されたコプレーナラインからなる第二の伝送線路30dとから構成される方向性結合器と、第二の伝送線路30dに接続されたパッチアンテナ14aからなる一次放射器とから構成されている。第一の伝送線路20dと第二の伝送線路30dとは一部の伝送線路部分において直線的に近接した部分を有しており、その部分により二つの伝送線路は結合し方向性結合器として機能する。そして、第一の伝送線路20dが固定され、第二の伝送線路30dにはボイスコイルモータやパルスモータなどを利用した駆動機構（図示せず）が取り付けられている。これにより、第二の伝送線路30dが図13におけるポート3とポート4を結ぶ線に平行な方向に移動可能となる。
【００３２】
さらにまた、本発明の第五の実施例である方向性結合器を含むアンテナ装置を、図14に基づいて説明する。なお、図14は本実施例のアンテナ装置の斜視図であるが、第一の実施例と基本的な機能については同一であるため、その詳細な説明は省略する。図14に示すように本実施例のアンテナ装置10eは、導波管からなる第一の伝送線路20eと、同様に導波管からなる第二の伝送線路30eとから構成される方向性結合器と、第二の伝送線路30eに接続されたホーンアンテナ14cからなる一次放射器とから構成されている。そして、第一の伝送線路20eが固定され、第二の伝送線路30eにはボイスコイルモータやパルスモータなどを利用した駆動機構（図示せず）が取り付けられている。これにより、第二の伝送線路30eが図14におけるポート3とポート4を結ぶ線に平行な方向に移動可能となる。第一の伝送線路20eと第二の伝送線路30eとは一部の伝送線路部分において直線的に近接した部分を有しており、その部分により二つの伝送線路は結合し方向性結合器として機能する。すなわち、第一の伝送線路20eと第二の伝送線路30eとの近接面にはそれぞれ結合用の孔18a、18bが形成されており、第一の伝送線路20eの孔18aは第二の伝送線路30eの孔18bに比べて、第二の伝送線路30eの移動方向に大きな孔の形状をしている。これにより、第二の伝送線路30eを移動させても結合用の孔18a、18bにより第一の伝送線路20eと第二の伝送線路30eとは結合を保ったままであり、ホーンアンテナ14cを移動させることができる。なお、この実施例においては結合用の孔18bをそれぞれλg/4ずつ離して三つ形成したアンテナ装置10eを用いたが、それ以上の数の結合用の孔を形成しても構わない。
【００３３】
さらにまた、本発明の第六の実施例である方向性結合器を含むアンテナ装置を、図15に基づいて説明する。なお、図15は本実施例のアンテナ装置の斜視図であるが、第一の実施例と基本的な機能については同一であるため、その詳細な説明は省略する。図15に示すように本実施例のアンテナ装置10fは、筒状の接地導体13とその接地導体13の中央部に配置された誘電体基板11と誘電体基板11に形成された線路導体12とから形成されるサスペンデッドラインからなる第一の伝送線路20fと、同様にして形成されるサスペンデッドラインからなる第二の伝送線路30fとから構成される方向性結合器と、第二の伝送線路30fに接続されたスロットアンテナ14bからなる一次放射器とから構成されている。そして、第一の伝送線路20fが固定され、第二の伝送線路30fにはボイスコイルモータやパルスモータなどを利用した駆動機構（図示せず）が取り付けられている。これにより、第二の伝送線路30fが図15におけるポート3とポート4を結ぶ線に平行な方向に移動可能となる。第一の伝送線路20fと第二の伝送線路30fとは一部の伝送線路部分において直線的に近接した部分を有しており、その部分により二つの伝送線路は結合し方向性結合器として機能する。すなわち、第一の伝送線路20fと第二の伝送線路30fとの近接面にはそれぞれ結合用の孔18a、18bが形成されており、第一の伝送線路20fの孔18aは第二の伝送線路30fの孔18bに比べて、第二の伝送線路30fの移動方向に大きな孔の形状をしている。これにより、第二の伝送線路30fを移動させても結合用の孔18a、18bにより第一の伝送線路20fと第二の伝送線路30fとは結合を保ったままであり、スロットアンテナ14bを移動させることができる。
【００３４】
なお、以上に示した実施例では例えばマイクロストリップラインとマイクロストリップラインというように同一種類の線路を第一の伝送線路、第二の伝送線路に用いたが、例えばマイクロストリップラインとコプレーナラインなどのように異なった種類の伝送線路を組み合せて方向性結合器を形成してもよい。
【００３５】
次に、本発明の送受信装置を図16に基づいて説明する。なお、図16は本発明の送受信装置の構成ブロック図である。図16に示すように本発明の送受信装置40は、アンテナ装置10と、アンテナ装置10に接続されるサーキュレータ41と、サーキュレータ41の一つのポートに接続される発振器42と、サーキュレータ41の他方のポートに接続されるミキサ43と、サーキュレータ41と発振器42との間に接続される第二のサーキュレータ44と、カプラ45、46とから構成されている。なお、ここでの発振器42は電圧制御発振器であり、バイアス端子に電圧をかけることにより発信周波数を変化させる。そして、この図におけるアンテナ装置10は第一の実施例から第六の実施例に示したようなアンテナ装置であり、その一次放射器の電磁波の放射方向には誘電体レンズ（図示せず）が配置されている。このような構成を有する送受信装置40においては、発振器42からの信号がサーキュレータ44、カプラ45、サーキュレータ41を介してアンテナ装置10の一次放射器まで伝搬して誘電体レンズを介して放射される。なお、発振器42からの信号の一部はローカル信号としてカプラ45、46を介してミキサ43に供給される。また、目的物からの反射波はアンテナ装置10、サーキュレータ41、カプラ46を介してミキサ43にRF信号として供給され、ミキサ43は平衡形ミキサとしてRF信号とローカル信号の差成分をIF信号として出力する。
【００３６】
以下、本発明の方向性結合器に関する応用例を図17〜24に基づいて説明する。なお、以下に示す実施例は、これまでに説明してきた伝送線路全てに適用できるものであるが、ここではマイクロストリップラインを用いて説明する。また、第一の実施例と同一部には同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３７】
まず、上中下三段で放射ビームの走査を行うことができるアンテナ装置の例を図17〜20に基づいて説明する。なお、図17〜20は本実施例におけるアンテナ装置の平面図である。図17に示すように本実施例のアンテナ装置10a1は、固定された第一の伝送線路20aと、三つの第二の伝送線路30ax、30ay、30azおよびそれぞれに接続される三つのパッチアンテナ14ax、14ay、14azとを有する移動部Aと、それらの上部に固定された誘電体レンズ16とから構成されている。また、第一の伝送線路20aの一端には終端抵抗膜19が形成されている。
【００３８】
このような構成を有するアンテナ装置10a1においては、例えば図17に示すように第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30axとが直線的に近接した部分を有する場合に、両者が結合し、パッチアンテナ14axから電磁波が放射される。そして、第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30axとが結合したまま移動部Aが移動することにより、パッチアンテナ14axの位置が移動して下段の放射ビームの走査を行うことができる。
【００３９】
さらに移動部Aが移動し、図18に示すように第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30ayとが直線的に近接した部分を有するようになると、両者が結合し、パッチアンテナ14ayから電磁波が放射される。そして、その結合状態を保ったまま移動部Aが移動することにより、パッチアンテナ14ayの位置が移動して中段の放射ビームの走査を行うことができる。
【００４０】
同様に、図19に示すように第一の伝送線路20aと第二の伝送線路30azとが直線的に近接した部分を有するようになると、両者が結合し、パッチアンテナ14azから電磁波が放射される。そして、その結合状態を保ったまま移動部Aが移動することにより、パッチアンテナ14azの位置が移動して上段の放射ビームの走査を行うことができる。また、図20に示すような位置に移動部Aが移動すると、第一の伝送線路20aはいずれの第二の伝送線路とも結合せず、アンテナ装置10a1よりビームは放射されない。
【００４１】
以上に示した例では、三つの一次放射器の切り換えを行う方法を示したが、方向性結合器にこれ以外の機能を持たせることも可能である。すなわち、例えば一つの第一の伝送線路と一つの第二の伝送線路とを有する方向性結合器で、第二の伝送線路を移動させることで、直線的に近接した部分を有する結合状態から直線的に近接した部分を有さない非結合状態にする。これにより、第一の伝送線路より伝送される信号を第二の伝送線路に伝送する・伝送しないを切り換えることができ、スイッチとして利用することができる。
【００４２】
次に、同時に複数の放射ビームの走査を行うことができるアンテナ装置の例を、図21〜24に基づいて説明する。なお、図21は本実施例におけるアンテナ装置の平面図であり、図22〜24はビーム走査の概念を示す側面図である。図21に示すように本実施例のアンテナ装置10a2は、三つの第一の伝送線路20ax、20ay、20azを有する固定部Bと、第一の伝送線路20ax、20ay、20azとそれぞれ結合する三つの第二の伝送線路30ax、30ay、30azおよび第二の伝送線路30ax、30ay、30azそれぞれに接続される三つのパッチアンテナ14ax、14ay、14azとを有する移動部Aと、それらの上部に固定された三つの誘電体レンズ16a、16b、16cとから構成されている。そして、三つのパッチアンテナ14ax、14ay、14azのうち一つのパッチアンテナ14axから電磁波を送波し、他の二つのパッチアンテナ14ax、14ayで電磁波を受波する。なお、三つの第一の伝送線路20ax、20ay、20azには、適宜ここでは図示しない送信用回路または受信用回路が接続され、送受信装置が構成される。また、第一の伝送線路20ax、20ay、20azの一端には、それぞれ終端抵抗膜19が形成されている。
【００４３】
このような構成を有するアンテナ装置10a2においては、移動部Aをここでは図示しない駆動装置によって移動させることにより、三つのパッチアンテナ14ax、14ay、14azの位置が同時に移動する。このような機能を有するアンテナ装置10a2を用いることにより、所望の検知距離と測角分解能を有しながら、かつ広範囲にわたる測角が可能となる。
【００４４】
すなわち、図22に示すように例えばある時点において、送波ビームを前方0°の方向、受波ビームの一方を右前方15°の方向、受波ビームの他方を左前方15°の方向を向くように、それぞれパッチアンテナ14ax、14ay、14azや誘電体レンズ16a、16b、16cの位置を規定する。このとき、測角は二つの受波ビームの間の範囲においてなされる。ここで、この規定された位置が固定であるとし、その測角範囲を広範囲なものにしようとすると、個々のビーム自体を広範囲にする方法と、二つのビーム間を広範囲にする方法とがある。しかしながら、前者では検知距離が短くなり、後者では測角分解能が低下するという問題がある。
【００４５】
そこで、本実施例のように、三つのパッチアンテナ14ax、14ay、14azが形成された移動部Aを移動させて、例えば図23に示すように送波ビームを左前方15°の方向、受波ビームの一方を前方0°の方向、受波ビームの他方を左前方30°の方向を向くようにする。さらに、図24に示すように反対側に移動させて、送波ビームを右前方15°の方向、受波ビームの一方を右前方30°の方向、受波ビームの他方を前方0°の方向を向くようにする。このように移動部Aを移動させてビームを走査させることで、検知距離が短くなったり測角分解能が低下することなく、広範囲な測角を行うことが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、二つの伝送線路によって形成された方向性結合器において、結合状態を保ったまま二つの伝送線路の位置を変化させた。これにより、例えば一方の伝送線路に一次放射器を接続した場合に、電磁波を放射したままの状態で一次放射器の位置を移動させることができる。すなわち、比較的軽量である伝送線路を移動させることだけで、アンテナからの放射ビームを走査させることができるので、送受信装置を含む筐体全体を動かすような大きな駆動装置が不必要となり、アンテナ装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図２】一次放射器と誘電体レンズアンテナとの位置関係と放射ビームの指向方向との関係を表す概略側面図である。
【図３】図1におけるX−X線断面図である。
【図４】第一の実施例の他の形態を表す断面図である。
【図５】本発明の第二の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図６】図5におけるY−Y線断面図である。
【図７】第二の実施例の他の形態を表す断面図である。
【図８】第二の実施例の他の形態を表す断面図である。
【図９】第二の実施例の他の形態を表す断面図である。
【図１０】第二の実施例の他の形態を表す断面図である。
【図１１】第二の実施例の他の形態を表す断面図である。
【図１２】本発明の第三の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図１３】本発明の第四の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図１４】本発明の第五の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図１５】本発明の第六の実施例におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図１６】本発明の送受信装置の構成ブロック図である。
【図１７】本発明の方向性結合器の応用例であるアンテナ装置の平面図である。
【図１８】本発明の方向性結合器の応用例であるアンテナ装置の平面図である。
【図１９】本発明の方向性結合器の応用例であるアンテナ装置の平面図である。
【図２０】本発明の方向性結合器の応用例であるアンテナ装置の平面図である。
【図２１】本発明の方向性結合器の他の応用例であるアンテナ装置の平面図である。
【図２２】ビーム走査の方法の概念を示す側面図である。
【図２３】ビーム走査の方法の概念を示す側面図である。
【図２４】ビーム走査の方法の概念を示す側面図である。
【図２５】車載用レーダの使用形態を示す図である。
【図２６】車載用レーダの構成を示すブロック図である。
【図２７】車載用レーダにおいて放射ビームを水平方向にチルトさせた様子を示す図である。
【図２８】車載用レーダにおいて放射ビームを水平方向にチルトさせた様子を示す図である。
【図２９】車載用レーダにおいて放射ビームを鉛直方向にチルトさせた様子を示す図である。
【符号の説明】
10,10a〜10f               アンテナ装置
11                        誘電体基板
12                        線路導体
13                        接地導体
14a                       パッチアンテナ
14b                       スロットアンテナ
14c                       ホーンアンテナ
15                        一次放射器
16,16a〜16c               誘電体レンズ
18a,18b                   結合用孔
19                        終端抵抗膜
20a〜20f,20a1,20b1〜20b5  第一の伝送線路
30a〜30f,30a1,30b1〜30b5  第二の伝送線路
40                        送受信装置
41,44                     サーキュレータ
42                        発振器
43                        ミキサ
45,46                     カプラ
【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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【図２９】
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