(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物から到来する受信波を受信し、受信した前記受信波に基づく受信信号を出力するアンテナ素子であって、少なくとも、所定の偏波方向の受信波を受信する第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子とは異なる偏波方向の受信波を受信する第２アンテナ素子とを含む複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子から出力された前記複数の受信信号を、それぞれ、前記アンテナ素子の位置に応じた周波数および前記アンテナ素子が受信する前記受信波の偏波方向に応じた位相の受信信号に変調する複数の変調手段と、
前記複数の変調手段により変調された前記複数の受信信号を合成し、合成信号を生成する合成手段と、
前記合成信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、
前記所定の信号処理が施された前記合成信号から、前記変調手段により変調された前記周波数および位相ごとの受信信号を抽出する抽出手段と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第１アンテナ素子は、水平偏波成分の受信波を主に受信し、
前記第２アンテナ素子は、垂直偏波成分の受信波を主に受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナ素子が二次元状に配列したアレイアンテナを備えており、
前記変調手段は、前記アンテナ素子から出力された受信信号を、当該アンテナ素子の前記アレイアンテナ上の位置に応じた周波数に変調することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置において、
前記変調手段は、前記アンテナ素子が配列する行に割り当てられた周波数と、前記アンテナ素子が配列する列に割り当てられた周波数との差を、前記アンテナ素子の前記アレイアンテナ上の位置に応じた周波数として、抽出することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のアンテナ装置において、
前記複数の変調手段は、所定の条件下において、前記アレイアンテナの所定の受信範囲に対応する複数のアンテナ素子から出力された複数の受信信号を、同一の周波数および同一の位相の受信信号に変調することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載のアンテナ装置であって、
前記複数の変調手段は、前記アレイアンテナの受信範囲の鉛直方向に対応する配列方向に連続して配置された前記アンテナ素子から出力された前記受信信号を同一の周波数および同一の位相に変調することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ装置において、
前記変調手段は、前記複数の受信信号を前記アンテナ素子の位置に応じた受信信号に変調する場合には、前記複数の受信信号を、変調前の周波数の周波数帯域とは異なる特定周波数帯域内の周波数に変調することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のアンテナ装置において、
前記特定周波数帯域は、前記受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する場合の前記受信信号の変換周期および／または前記受信波の受信周期に基づいて決定されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナ装置において、
前記抽出手段は、前記合成信号に対して、前記変調手段により変調された前記受信信号の位相を用いた位相同期を行うことで、前記合成信号から、前記変調手段により変調された前記周波数ごとの受信信号を抽出することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアンテナ装置において、
２以上の前記アンテナ素子ごとに前記受信信号を同一の周波数に変調するように、前記複数の変調手段を制御する変調制御処理を行う制御手段をさらに備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のアンテナ装置において、
前記制御手段は、前記各アンテナ素子から出力される前記受信信号のバラツキに基づいて、前記各アンテナ素子から出力される前記受信信号に対するノイズの影響度を判断し、前記ノイズの影響度が所定値以上であると判断した場合に、前記変調制御処理を行うことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ装置を搭載した移動体の移動速度を取得する取得部をさらに備え、
前記制御手段は、前記移動体の移動速度が遅いほど、前記移動体の移動速度が速い場合と比べて、多くの前記アンテナ素子からの前記受信信号を同一の周波数に変調させることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載のアンテナ装置であって、
前記受信信号に基づいて、前記対象物を検出する検出手段をさらに備え、
前記変調手段は、
前記検出手段が水平偏波成分に基づく受信信号を用いて前記対象物を検出するまでは、前記水平偏波成分に基づく受信信号のみを変調し、
前記検出手段が前記水平偏波成分に基づく受信信号を用いて前記対象物を検出した場合には、前記水平偏波成分に基づく受信信号および垂直偏波成分に基づく受信信号を変調することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のアンテナ装置において、
前記対象物に対して送信波を送信する送信機をさらに備え、
前記アンテナ素子は、前記送信機より送信された前記送信波が対象物に反射して到来した電磁波を前記受信波として受信することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１５】
対象物から到来する所定の偏波方向の受信波を受信し、受信した前記受信波に基づく受信信号を出力する複数の第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子が受信する受信波とは異なる偏波方向の受信波を受信し、受信した前記受信波に基づく受信信号を出力する複数の第２アンテナ素子と、
前記複数の第１アンテナ素子から出力された前記複数の受信信号を、第１の位相かつ前記第１アンテナ素子ごとに異なる周波数の受信信号に変調する複数の第１変調手段と、
前記複数の第２アンテナ素子から出力された前記複数の受信信号を、前記第１の位相とは異なる第２の位相かつ前記第２アンテナ素子ごとに異なる周波数の受信信号に変調する複数の第２変調手段と、
前記複数の第１変調手段により変調された前記複数の受信信号と、前記複数の第２変調手段により変調された前記複数の受信信号とを合成し、合成信号を生成する合成手段と、
前記合成信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、
前記所定の信号処理が施された前記合成信号から、前記第１変調手段および前記第２変調手段により変調された前記位相および周波数ごとの受信信号を抽出する抽出手段と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１６】
対象物から到来する受信波を、所定の偏波方向の受信波を受信する第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子とは異なる偏波方向の受信波を受信する第２アンテナ素子とを含む複数のアンテナ素子で受信することで、当該複数のアンテナ素子から複数の受信信号を取得し、取得した前記複数の受信信号をそれぞれ前記アンテナ素子の位置に応じた周波数および前記アンテナ素子が受信する前記受信波の偏波方向に応じた位相の受信信号に変調し、変調された前記複数の受信信号を合成して合成信号を生成し、前記合成信号に対して所定の信号処理を施し、前記信号処理が施された前記合成信号から、周波数および位相ごとに受信信号を抽出することを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置および信号処理方法に関するものである。
なお、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、２０１３年９月２７日に日本国において特許出願された特願２０１３―２００７９４号の出願書類に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の受信アンテナ素子を備え、各受信アンテナ素子から出力された受信信号に対して、低周波増幅処理などの所定の信号処理を行うアンテナ装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６８１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、複数の受信アンテナ素子のそれぞれに対して、受信信号の信号処理を行うための回路が必要となるため、アンテナ装置全体のサイズが大きくなってしまうという問題があった。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、省スペース化が可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るアンテナ装置は、複数のアンテナ素子で受信した受信波の受信信号を、複数の異なる周波数およびアンテナ素子が受信する受信波の偏波方向に応じた位相の受信信号に変調する変調手段と、変調手段により変調された複数の受信信号を合成し、合成信号を生成する合成手段と、合成信号に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と、所定の信号処理が施された合成信号から受信信号を周波数および位相ごとに抽出する抽出手段と、を備えることで、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数のアンテナ素子で受信した複数の受信信号のそれぞれに対して信号処理を施すのではなく、複数のアンテナ素子で受信した受信波の受信信号を複数の異なる周波数およびアンテナ素子が受信する受信波の偏波方向に応じた位相に変調し、異なる周波数および位相に変調した複数の受信信号を１つの合成信号に合成することで、１つの合成信号に対して所定の信号処理を施すことができるため、信号処理を施すための信号処理手段（信号処理回路）を共通化することができ、アンテナ装置の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る受信信号の合成処理を説明するための図である。
【図３】振幅変調器による受信信号の振幅変調方法を説明するための図である。
【図４】（Ａ）は、合成信号の周波数成分の一例を示す図であり、（Ｂ）は、制御装置により検出された受信信号の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係るアンテナ装置の回路構成を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る受信アンテナ素子回路の構成を示す図である。
【図７】第１実施形態に係るアンテナ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第４実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】第５実施形態に係る受信信号の信号処理を説明するための図である。
【図１２】第５実施形態に係るアンテナ装置の回路構成を示す図である。
【図１３】第５実施形態に係る受信信号の振幅変調方法を説明するための表である。
【図１４】第６実施形態に係るアンテナ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】ステップＳ１１１の低感度領域検出処理を示すフローチャートである。
【図１６】（Ａ）は、アレイアンテナの正面図であり、（Ｂ）は、行方向の受信信号列の一例を示す図である。
【図１７】低感度領域の検出方法を説明するための図である。
【図１８】低感度領域における受信信号の合成方法を説明するための図である。
【図１９】第７実施形態に係るアンテナ装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】高出力領域の検出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、第１実施形態に係るアンテナ装置１の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係るアンテナ装置１は、図１に示すように、送信信号生成部１０と、電圧制御発振器２０と、分配器３０と、送信アンテナ素子４０と、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅと、振幅変調器６０ａ〜６０ｅと、高周波増幅器７０ａ〜７０ｅと、検波器８０ａ〜８０ｅと、合成器９０と、低周波増幅器１００と、Ａ／Ｄ変換器１１０と、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅと、制御装置１３０とを備える。
【００１１】
送信信号生成部１０は、ＦＭＣＷ方式の受信信号を生成する。具体的には、送信信号生成部１０は、時間の経過に伴って周波数が直線的に増減するように、所定周期の三角波状の受信信号を生成する。送信信号生成部１０により生成された受信信号は、電圧制御発振器２０に出力される。
【００１２】
電圧制御発振器２０は、送信信号となるミリ波帯の高周波信号を生成する。具体的には、電圧制御発振器２０は、送信信号生成部１０から出力された受信信号に応じて、周波数を変調した高周波信号を送信信号として生成し、生成した送信信号を、分配器３０に出力する。
【００１３】
分配器３０は、電圧制御発振器２０から入力された送信信号を分岐し、分岐した送信信号をそれぞれ送信アンテナ素子４０および各検波器８０ａ〜８０ｅに出力する。
【００１４】
送信アンテナ素子４０は、分配器３０から出力された送信信号に基づいて、対象物に対して送信波を放射（出力）する。なお、図１においては、送信アンテナ素子４０を１つのみ記載しているが、送信アンテナ素子４０は複数とすることができる。また、送信アンテナ素子４０は、後述する受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅと兼用することも可能である。
【００１５】
送信アンテナ素子４０により送信された送信波は、対象物に反射して反射波として戻ってくる。この反射波は、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅにより受信波として受信される。本実施形態では、図１において、５つの受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅを例示しているが、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅの数は限定されず、たとえば、後述する図５に示すように、受信アンテナ素子の数を５よりも多くすることができる（また、図１に示す高周波増幅器７０ａ〜７０ｅ、振幅変調器６０ａ〜６０ｅ、検波器８０ａ〜８０ｅ、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅも同様である。）。受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅで受信された受信波の受信信号は、それぞれ、各受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅに対応して設けられた振幅変調器６０ａ〜６０ｅに出力される。
【００１６】
なお、後述するように、本実施形態に係る受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅには、垂直偏波成分の受信波を主に受信する第１受信アンテナ素子と、水平偏波成分の受信波を主に受信する第２受信アンテナ素子とを含む。また、本実施形態では、後述するように、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅを二次元状に配列したアレイアンテナ５１を備えている。
【００１７】
振幅変調器６０ａ〜６０ｅは、各受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅから出力された受信信号の振幅を、異なる周期で変化させることで、各受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅから出力された受信信号を、それぞれ異なる周波数に変調する。ここで、図２（Ａ）は、１の受信アンテナ素子５０ａから出力された受信信号を示しており、図２（Ｃ）は、他の受信アンテナ素子５０ｂから出力された受信信号を示している。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）において出力された受信信号に対して振幅変調処理を施した受信信号を示しており、図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）において出力された受信信号に対して振幅変調処理を施した受信信号を示している。
【００１８】
たとえば、振幅変調器６０ａ〜６０ｅのうち、振幅変調器６０ａは、図２（Ｂ）に示すように、受信アンテナ素子５０ａから出力された受信信号の振幅を、周期Ｔ０で変調させることで、受信アンテナ素子５０ａから出力された受信信号を、周波数ｆ０に対応する受信信号に変調する。また、たとえば、振幅変調器６０ａ〜６０ｅのうち、振幅変調器６０ｂは、図２（Ｄ）に示すように、受信アンテナ素子５０ｂで受信された受信信号の振幅を、周期Ｔ０よりも長い周期Ｔ１で変調させることで、受信アンテナ素子５０ｂから出力された受信信号を、周波数ｆ０よりも小さい周波数ｆ１に対応する受信信号に変調する。同様に、振幅変調器６０ｃ〜６０ｅは、各受信アンテナ素子５０ｃ〜５０ｅで出力された受信信号の振幅を変調することで、各受信アンテナ素子５０ｃ〜５０ｅで出力された受信信号を、それぞれ異なる周波数の受信信号に変調する。
【００１９】
また、振幅変調器６０ａ〜６０ｅは、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅから出力された受信信号の振幅の積算値と、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより振幅変調処理が行われた受信信号の振幅の積算値とが等しくなるように、受信信号の振幅を変更する。たとえば、図２（Ａ）に示す受信信号の強度が１００である場合には、振幅変調器６０ａは、図２（Ｂ）に示す周波数ｆ０に対応する受信信号の振幅を積算した場合に、積算値が１００となるように、受信信号の振幅を変調する。
【００２０】
なお、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調が行われる周波数帯域は、変調周波数帯域として予め定められており、振幅変調器６０ａ〜６０ｅは、受信信号の周波数がこの変調周波数帯域の周波数となるように、受信信号の変調処理を行う。ここで、図３は、振幅変調器６０ａ〜６０ｅによる振幅変調方法を説明するための図である。図３において、Ａは、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅで受信される受信波の周波数帯域であり、Ｂは、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより割り当て可能な受信信号の周波数帯域、すなわち、変調周波数帯域である。また、Ｃは、振幅変調器６０ａ〜６０ｅによる割り当てが禁止される周波数帯域である。
【００２１】
本実施形態において、変調周波数帯域の上限値は、以下のように設定される。たとえば、検波器８０ａ〜８０ｅにおいて波形の歪みが起こらない周波数の上限値を、変調周波数帯域の上限値として設定することができる。また、Ａ／Ｄ変換器１１０のサンプリング周波数の１／１０の周波数（たとえば、１ＧＨｚまたは１ＭＨｚ）を変調周波数帯域の上限値として設定することができる。
【００２２】
一方、本実施形態において、変調周波数帯域の下限値は、受信信号の受信周期または振幅変調器６０ａ〜６０ｅによる振幅値の更新周期に基づいて設定することができる。たとえば、１ミリ秒ごとに受信信号を受信する場合、あるいは、１ミリ秒ごとに振幅変調器６０ａ〜６０ｅによる振幅調整処理を行う場合には、受信信号の受信周期の逆数または振幅変調器６０ａ〜６０ｅによる振幅値の更新周期の逆数である１Ｈｚを、変調周波数帯域の下限値として設定することができる。
【００２３】
また、変調周波数帯域において、受信信号を変調することができるチャネル数（割り当て可能な周波数の数）は、（上限値−下限値）／下限値で求めることができる。たとえば、変調周波数帯域の下限値が１ｋＨｚであり、変調周波数帯域の上限値が１ＭＨｚ（１０００ｋＨｚ）である場合には、（１０００ｋＨｚ−１ｋＨｚ）／１ｋＨｚ＝９９９のチャネル数が得られることとなる。すなわち、この場合には、受信アンテナ素子の数を９９９個まで設けることができ、各受信アンテナ素子５０１〜５０９９９で得られた受信信号をそれぞれ異なる周波数に変調することができる。そして、振幅変調器６０ａ〜６０ｅで変調された受信信号は、各振幅変調器６０ａ〜６０ｅにそれぞれ対応する高周波増幅器７０ａ〜７０ｅに出力される。
【００２４】
高周波増幅器７０ａ〜７０ｅは、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調された受信信号を増幅し、増幅した受信信号を、高周波増幅器７０ａ〜７０ｅにそれぞれ対応する検波器８０ａ〜８０ｅに出力する。
【００２５】
検波器８０ａ〜８０ｅには、分配器３０から出力された送信信号と、高周波増幅器７０ａ〜７０ｅにより増幅された受信信号とが入力される。そして、検波器８０ａ〜８０ｅでは、分配器３０から出力された送信信号と、各振幅変調器７０ｃ〜７０ｅから出力された受信信号とがミキシングされて、ビート信号が生成されるとともに、検波器８０ａ〜８０ｅで生成されたビート信号から、高周波成分（ｆｔｘ＋ｆｒｘ）が除去され、ビート信号の低周波成分（ｆｔｘ−ｆｒｘ）が検波信号として合成器９０に出力される。なお、ｆｔｘは送信信号の周波数、ｆｒｘは受信信号の周波数である。
【００２６】
合成器９０は、各検波器８０ａ〜８０ｅで検波された検波信号の合成を行う。たとえば、合成器９０は、高速フーリエ変換処理により、複数の検波器８０ａ〜８０ｅでそれぞれ検波された複数の検波信号を合成することで、図２（Ｅ）に示すように、１つの合成信号を生成する。そして、合成器９０により合成された合成信号は、低周波増幅器１００に出力される。
【００２７】
低周波増幅器１００は、合成信号の信号処理を行うための回路であり、アンテナ装置１全体で１つのみ設けられている。低周波増幅器１００は、合成器９０から出力された合成信号を増幅し、増幅した合成信号をＡ／Ｄ変換器１１０に出力する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換器１１０は、低周波増幅器１００と同様に、合成信号の信号処理を行うための回路であり、アンテナ装置１全体で１つのみ設けられている。そして、Ａ／Ｄ変換器１１０は、低周波増幅器１００により増幅された合成信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換し、変換した合成信号を、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅにそれぞれ出力する。
【００２９】
周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅは、それぞれ異なる周波数帯域の受信信号を通過させるバンドパスフィルターであり、Ａ／Ｄ変換器１１０から出力された合成信号から、それぞれ異なる周波数帯域の受信信号を抽出する。ここで、図４（Ａ）は、合成信号の周波数成分の一例を示す図である。上述したように、合成信号は、異なる周波数の受信信号を合成したものであり、図４（Ａ）に示すように、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより振幅変調処理が行われた受信信号が、異なる周波数成分として分離可能となっている。そのため、たとえば、合成信号を周波数帯域抽出フィルター１２０ａでフィルター処理することで、振幅変調器６０ａにより変調された周波数ｆ０の受信信号を通過させることができ、これにより、合成信号から、振幅変調器６０ａにより変調された周波数ｆ０の受信信号を出力することができる。また、合成信号を周波数帯域抽出フィルター１２０ｂでフィルター処理することで、振幅変調器６０ｂにより変調された周波数ｆ１の受信信号を通過させることができ、合成信号から、振幅変調器６０ｂにより変調された周波数ｆ１の受信信号を出力することができる。同様に、他の周波数帯域抽出フィルター１２０ｃ〜１２０ｅについても、振幅変調器６０ｃ〜６０ｅにより変調された周波数ｆ２〜ｆ５の受信信号を通過させることで、合成信号から、振幅変調器６０ｃ〜６０ｅにより変調された周波数ｆ２〜ｆ５の受信信号をそれぞれ出力することができる。そして、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅにより抽出された受信信号は、制御装置１３０に出力される。
【００３０】
制御装置１３０は、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅにより抽出された各周波数帯域の受信信号に基づいて、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅから出力された受信信号の強度を検出する。本実施形態では、振幅変調器６０ａ〜６０ｅは、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅから出力された受信信号の振幅の積算値と、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより振幅変調処理が行われた受信信号の振幅の積算値とが等しくなるように、受信信号の振幅を変更している。そのため、制御装置１３０は、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅにより抽出された各周波数帯域の受信信号の振幅を積算することで、図４（Ｂ）に示すように、各受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅから出力された受信信号をそれぞれ検出することができる。そして、制御装置１３０は、検出した各受信信号に基づいて、対象物までの距離Ｄの算出など、各種制御を行うことができる。なお、図４（Ｂ）は、制御装置１３０により検出された受信信号の一例を示す図である。
【００３１】
次に、第１実施形態に係るアンテナ装置１の回路構成について説明する。図５は、第１実施形態に係るアンテナ装置１の回路構成を示す図である。また、図６は、図５に示す回路構成のうち１つの受信アンテナ素子回路を拡大した拡大図である。なお、上述した例では、５つの受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅを備えるアンテナ装置１を例示して説明したが、以下においては、縦Ｎ個×横Ｎ個の受信アンテナ素子が配列されたアレイアンテナ５１を備えるアンテナ装置１を例示して説明する。
【００３２】
図５に示すように、アンテナ装置１は、複数の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮを二次元状に配列したアレイアンテナ５１を有している（なお、図５においては、アレイアンテナ５１を構成する各受信アンテナ素子回路ＳＶ１Ｈ１〜ＳＨＮＶＮを、それぞれＨ１Ｖ１〜ＨＮＶＮで表している。）。
【００３３】
本実施形態に係る受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮは、垂直偏波成分の受信波を主に受信する第１受信アンテナ素子、および、水平偏波成分の受信波を主に受信する第２受信アンテナ素子のうちいずれか一方を有している。具体的には、二次元状に配列された複数の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮのうち、奇数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＶＨ−１ＶＮは、水平偏波成分の受信波を主に受信する第１受信アンテナ素子を有しており、偶数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮ，ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮ，・・・ＳＨＮＶ１〜ＳＨＮＶＮは、垂直偏波成分の受信波を主に受信する第２受信アンテナ素子を有している。これにより、奇数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＨＮ−１ＶＮでは、対象物から発信された水平偏波成分を検出することができ、偶数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮ，ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮ，・・・ＳＨＮＶ１〜ＳＨＮＶＮでは、対象物から発信された垂直偏波成分を受信することができる。なお、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮの配列は、二次元状に限定されず、たとえば、ハニカム状などに配列することも可能である。
【００３４】
また、図５に示すように、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮは、行ごとに、スイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨＮに接続されている。スイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨＮは、行別切替制御部ＣＨによりオン／オフの切替が制御され、オンに設定されたスイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨＮを介して、行側発振器ＯＳＨおよび移相器ＰＨから各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮに対して、受信信号を変調するための行別信号が出力される。
【００３５】
具体的には、行別切替制御部ＣＨは、制御装置１３０の指示に基づいて、行側発振器ＳＯＨに、所定の周波数ｆ０（たとえば２１０ｋＨｚ）の行別信号Ｉｆ０を行別切替制御部ＣＨおよび移相器ＰＨに出力させる。また、移相器ＰＨは、行側発振器ＯＳＨから出力された行別信号Ｉｆ０を受信し、受信した行別信号Ｉｆ０の位相を変更する。たとえば、本実施形態において、移相器ＰＨは、行側発振器ＯＳＨから出力された周波数ｆ０の行別信号Ｉｆ０の位相を９０°変更する。そして、移相器ＰＨは、周波数がｆ０かつ位相が９０°の行別信号Ｉｆ０＋９０°を行別切替制御部ＣＨに出力する。
【００３６】
そして、行別切替制御部ＣＨは、行側発振器ＯＳＨから直接出力された行別信号Ｉｆ０と、移相器ＰＨにより位相が変えられた行別信号Ｉｆ０＋９０°とを受信し、行側発振器ＳＯＨから直接出力された行別信号Ｉｆ０と、移相器ＰＨにより位相が変えられた行別信号Ｉｆ０＋９０°とをそれぞれ異なるスイッチから出力する。具体的には、行別切替制御部ＣＨは、まず、スイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨＮのうち、スイッチＳＷＨ１およびＳＷＨ２をオンにして、残りのスイッチＳＷＨ３〜ＳＷＨＮをオフにする。そして、行別切替制御部ＣＨは、スイッチＳＷＨ１を介して、１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮに、行別信号Ｉｆ０を送信し、スイッチＳＷＨ２を介して、２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮに、行別信号Ｉｆ０＋９０°を送信する。また、行別切替制御部ＣＨは、１行目および２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮから受信信号を抽出した後に、制御装置１３０の指示に基づいて、スイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２をオフに変更し、スイッチＳＷＨ３およびＳＷＨ４をオンに変更する。そして、行別切替制御部ＣＨは、スイッチＳＷＨ３を介して、３行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮに、行別信号Ｉｆ０を送信し、スイッチＳＷＨ４を介して、４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮに、行別信号Ｉｆ０＋９０°を送信する。同様に、行別切替制御部ＣＨは、制御装置１３０の指示に基づいて、残りのスイッチＳＷＨ５〜ＳＷＨＮについても同様に制御を行うことで、異なる位相の行別信号Ｉｆ０，Ｉｆ０＋９０°を２行ずつ順次送信する。
【００３７】
なお、上述したように、図５に示す例では、奇数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＶＨ−１ＶＮは水平偏波成分を主に受信する第１受信アンテナ素子を有しており、偶数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮ，ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮ，・・・ＳＨＮＶ１〜ＳＨＮＶＮは、垂直偏波成分を主に受信する第２受信アンテナ素子を有している。そのため、上述した行別切替制御部ＣＨの制御により、水平偏波成分を主に受信する第１受信アンテナ素子を有する受信アンテナ素子回路に対しては、位相０°の行別信号Ｉｆ０が送信され、垂直偏波成分を主に受信する第２受信アンテナ素子を有する受信アンテナ素子回路に対しては、位相９０°の行別信号Ｉｆ０＋９０°が送信されることとなる。言い換えると、本実施形態では、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮに、受信アンテナ素子が受信する受信波の偏波方向に応じた位相の行別信号が送信されることとなる。
【００３８】
また、図５に示すように、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮは、列ごとに、異なる列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮにそれぞれ接続しており、列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮから複数の異なる周波数の列別信号を受信する。具体的には、列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮには列別変調制御部ＣＶが接続しており、列別変調制御部ＣＶは、制御装置１３０の指示に基づいて、各列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮにそれぞれ異なる所定の周波数ｆ１〜ｆＮの列別信号Ｉｆ１〜ＩｆＮを出力させる。たとえば、図５に示す例において、列別変調制御部ＣＶは、制御装置１３０の指示に基づいて、列別発振器ＯＳＶ１に２００ｋＨｚの列別信号Ｉｆ１を出力させ、列別発振器ＯＳＶ２に２３０ｋＨｚの列別信号Ｉｆ２を出力させ、列別発振器ＯＳＶ３に２４０ｋＨｚの列別信号Ｉｆ３を出力させる。同様に、列別変調制御部ＣＶは、制御装置１３０の指示に基づいて、列別発振器ＯＳＶ４〜ＯＳＶＮにそれぞれ異なる周波数ｆ４〜ｆＮの列別信号Ｉｆ４〜ＩｆＮを出力させる。なお、列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮにより出力される列別信号Ｉｆ１〜ＩｆＮは同じ位相となっている。
【００３９】
次に、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮの構成について説明する。各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮは、図６に示すように、受信アンテナ素子５０と、振幅変調器６０と、高周波増幅器７０と、検波器８０と、差周波抽出器７５とから構成される。なお、上述したように、奇数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＶＨ−１ＶＮの受信アンテナ素子５０は、水平偏波成分を主に受信する第１受信アンテナ素子となっており、偶数行目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮ，ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮ，・・・ＳＨＮＶ１〜ＳＨＮＶＮの受信アンテナ素子５０は、垂直偏波成分を主に受信する第２受信アンテナ素子となっている。
【００４０】
差周波抽出器７５は、行側発振器ＯＳＨから直接出力された行別信号Ｉｆ０または移相器ＰＨにより位相が変えられた行別信号Ｉｆ０＋９０°と、列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮにより出力された列別信号Ｉｆ１〜ＩｆＮとを受信し、行別信号Ｉｆ０，Ｉｆ０＋９０°の周波数と、列別信号Ｉｆ１〜ＩｆＮの周波数との差を抽出し、当該差に相当する周波数の信号を、変調信号として出力する。
【００４１】
たとえば、図６に示す例では、２次元状に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮのうち、１行目かつ１列目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１の構成を例示している。図６に示す例において、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１の差周波抽出器７５は、１行目のスイッチＳＷＨ１を介して、行側発振器ＯＳＨから直接出力された２１０ｋＨｚの行別信号Ｉｆ０と、１列目の列別発振器ＯＳＶ１から出力された２００ｋＨｚの列別信号Ｉｆ１とを受信する。そして、差周波抽出器７５は、行別信号Ｉｆ０の周波数２１０ｋＨｚと、列別信号Ｉｆ１の周波数２００ｋＨｚとの差として、１０ｋＨｚの周波数を抽出し、周波数が１０ｋＨｚの変調信号Ｉｆ０−ｆ１を出力する。そして、差周波抽出器７５により出力された１０ｋＨｚの変調信号Ｉｆ０−ｆ１が、振幅変調器６０に送信される。
【００４２】
また、図示していないが、１行目かつ２列目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ２では、１行目のスイッチＳＷＨ１を介して、行側発振器ＯＳＨから直接出力された２１０ｋＨｚの行別信号Ｉｆ０と、２列目の列別発振器ＯＳＶ２から出力された２３０ｋＨｚの列別信号Ｉｆ２とが入力される。この場合、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ２の差周波抽出器７５は、行別信号Ｉｆ０の周波数２１０ｋＨｚと、列別信号Ｉｆ２の周波数２３０ｋＨｚとの差として、２０ｋＨｚの周波数を抽出し、周波数２０ｋＨｚの変調信号Ｉｆ０−ｆ２を出力する。そして、差周波抽出器７５により出力された２０ｋＨｚの変調信号Ｉｆ０−ｆ２が、振幅変調器６０に送信される。
【００４３】
さらに、図示していないが、２行目かつ１列目に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１では、２行目のスイッチＳＷＨ２を介して、移相器ＰＨから出力された周波数２１０ｋＨｚかつ位相９０°の行別信号Ｉｆ０＋９０°と、１列目の列別発振器ＯＳＶ１から出力された２００ｋＨｚの列別信号Ｉｆ１とが入力される。この場合、受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１の差周波抽出器７５は、行別信号Ｉｆ０＋９０°の周波数２１０ｋＨｚと、列別信号Ｉｆ１の周波数２００ｋＨｚとの差として、１０ｋＨｚの周波数を抽出し、周波数１０ｋＨｚかつ位相９０°の変調信号Ｉｆ０−ｆ１＋９０°を出力する。そして、差周波抽出器７５により出力された１０ｋＨｚかつ９０°の変調信号Ｉｆ０−ｆ１＋９０°が、振幅変調器６０に送信される。
【００４４】
次いで、振幅変調器６０は、受信アンテナ素子５０から出力された受信信号と、差周波抽出器７５から出力された変調信号を受信し、受信した変調信号を用いて、受信アンテナ素子５０から出力された受信信号を変調する。たとえば、図６に示す例において、振幅変調器６０は、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１の受信アンテナ素子５０から出力された１４０ＧＨｚの受信信号を受信するとともに、差周波抽出器７５から１０ｋＨｚの変調信号Ｉｆ０−ｆ１を受信する。この場合、振幅変調器６０は、差周波抽出器７５から受信した１０ｋＨｚの変調信号Ｉｆ０−ｆ１を用いて、受信アンテナ素子５０から受信した１４０ＧＨｚの受信信号の振幅を１０ｋＨｚに対応する周期で変調させる。そして、振幅変調器６０により振幅変調された受信信号は高周波増幅器７０によって増幅された後、検波器８０に送信される。
【００４５】
検波器８０は、振幅変調器６０により変調された受信信号に基づいて、検波信号を出力する。具体的には、検波器８０は、振幅変調器６０により変調された受信信号から、受信アンテナ素子５０で受信された受信信号の強度（振幅）に応じた強度（振幅）であり、かつ、差周波抽出器７５により抽出された変調信号と同一の周波数および位相となる信号を、検波信号として出力する。
【００４６】
たとえば、図６に示す受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１の検波器８０は、受信アンテナ素子５０で受信された受信信号の強度に応じた強度であり、かつ、変調信号Ｉｆ０−ｆ１と同じく、周波数１０ｋＨｚかつ位相０°の信号を検波信号として出力する。また、たとえば、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ２の検波器８０は、受信信号の強度に応じた強度であり、かつ、変調信号Ｉｆ０−ｆ２と同じく、周波数２０ｋＨｚかつ位相０°の信号を検波信号として出力する。さらに、受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１の検波器８０は、受信信号の強度に応じた強度であり、かつ、変調信号Ｉｆ０−ｆ１＋９０°と同じく、周波数１０ｋＨｚかつ位相９０°の信号を検波信号として出力する。
【００４７】
なお、アレイアンテナ５１が受信する受信範囲に対象物（たとえば障害物、レール、縁石など）が存在する場合には、対象物から受信波を受信する受信アンテナ素子５０の受信信号の強度（振幅）は大きくなり、反対に、対象物に対応しない領域（たとえば空や遠くの背景など）からの受信波を受信する受信アンテナ素子５０の受信信号の強度（振幅）は小さくなる。そのため、対象物に対応する受信アンテナ素子回路Ｓの検波信号の強度（振幅）は大きくなり、検出対象物に対応しない受信アンテナ素子回路Ｓの検波信号の強度（振幅）は小さくなる。
【００４８】
そして、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮの検波器８０によって出力された検波信号は、合成器９０に送信される。合成器９０は、二次元状に配列された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮの２行ごとに設けられており、２つの行の受信アンテナ素子回路から出力された検波信号を受信し、たとえば高速フーリエ変換などの処理により、これらの検波信号を合成することで、１つの合成信号を生成する。
【００４９】
たとえば、図５に示す例において、スイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２がオンに設定されている場合には、１，２行目に対応する合成器９０１が、スイッチＳＷＨ１に接続する１行目の各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮから出力された複数の検波信号と、スイッチＳＷＨ２に接続する２行目の各受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮから出力された複数の検波信号とを合成し、１つの合成信号を出力する。また、スイッチＳＷＨ３，ＳＷＨ４がオンに設定されている場合には、３，４行目に対応する合成器９０２が、スイッチＳＷＨ３に接続している各受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮから出力された複数の検波信号と、スイッチＳＷＨ４に接続している各受信アンテナ素子回路ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮから出力された複数の検波信号とを合成し、１つの合成信号を出力する。同様に、他の行においても、合成器９０は、２つの行の受信アンテナ素子回路から出力された複数の検波信号を合成し、１つの合成信号をそれぞれ生成する。
【００５０】
なお、図５に示す例において、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮは、列ごとに、異なる周波数の列別信号を出力する列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮにそれぞれ接続している。そのため、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮにおいて、差周波抽出器７５から出力される変調信号の周波数は列ごとにそれぞれ異なり、検波器８０から出力される検波信号の周波数も列ごとにそれぞれ異なることとなる。たとえば、図５に示す例において、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１からは１０ｋＨｚの検波信号が出力され、また、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ２からは２０ｋＨｚの検波信号が出力され、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ３からは３０ｋＨｚの検波信号が出力される。さらに、本実施形態では、水平偏波成分の受信波を主に受信する奇数行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＨＮ−１ＶＮには行別発振器ＯＳＨから位相０°の行別信号が入力され、一方、垂直偏波成分の受信波を主に受信する偶数行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＨＮ−１ＶＮには移相器ＰＨから位相９０°の行別信号が入力される。本実施形態では、２行ごとに、検波信号を合成して合成信号を生成しているが、この２行のうち１行目の受信アンテナ素子回路に入力される行別信号と、２行目の受信アンテナ素子回路に入力される行別信号とは位相がそれぞれ異なる。このように、２行分の受信アンテナ素子回路から出力される検波信号は位相および周波数がそれぞれ異なるため、合成器９０は、２行分の受信アンテナ素子回路からの検波信号をそれぞれ分離可能に合成することが可能となる。
【００５１】
そして、合成器９０により合成された合成信号は、低周波増幅器１００に送信され、低周波増幅器１００により低周波成分の増幅が行われた後に、Ａ／Ｄ変換器１１０によりデジタル信号に変換される。そして、信号処理が施された合成信号は、各周波数帯域抽出フィルター１２０に送信され、合成信号から位相および周波数ごとに各受信信号が抽出される。
【００５２】
次に、図７を参照して、第１実施形態に係るアンテナ装置１の動作について説明する。図７は、第１実施形態に係るアンテナ装置１の動作を示すフローチャートである。なお、図７に示すアンテナ装置１の動作は、所定の間隔で繰り返し行われる。
【００５３】
まず、ステップＳ１０１では、行別切替制御部ＣＨにより、スイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨＮの切り替え制御が行われる。本実施形態では、まず、制御装置１３０が、行別切替制御部ＣＨに対して、スイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨＮの切り替え指示を送信する。これにより、行別切替制御部ＣＨは、制御装置１３０の指示に基づいて、２行分のスイッチをオンに設定し、その他のスイッチをオフに設定する。たとえば、図７に示す処理を開始した直後において、行別切替制御部ＣＨは、スイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２をオンに設定し、残りのスイッチＳＷＨ３〜ＳＷＨＮをオフに設定する。また、後述するステップＳ１１１において、全ての受信アンテナ素子回路の受信信号が抽出されていないと判断され、処理がステップＳ１０１に戻った場合には、たとえば、現在オンになっているスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２をオフに変更し、次の２行のスイッチＳＷＨ３，ＳＷＨ５をオンに設定する。
【００５４】
ステップＳ１０２では、行別切替制御部ＣＨにより、受信アンテナ素子５０が受信する受信波の偏波方向に応じた位相の行別信号が、ステップＳ１０１でオンに設定されたスイッチＳＷを介して、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮに出力される。たとえば、本実施形態において、行別切替制御部ＣＨは、制御装置１３０の指示に基づいて、行側発振器ＯＳＨに、位相０°かつ周波数２１０ｋＨｚの行別信号Ｉｆ０を生成させる。そして、行別切替制御部ＣＨは、ステップＳ１０１でオンにしたスイッチＳＷＨ１を介して、水平偏波成分を主に受信する１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮに、生成した行別信号Ｉｆ０を送信させる。また、行別切替制御部ＣＨは、行側発振器ＯＳＨが生成した行別信号を移相器ＰＨに送信し、移相器ＰＨに、行別信号の位相を９０°に変化させる。そして、行別切替制御部ＣＨは、位相９０°かつ周波数２１０ｋＨｚの行別信号Ｉｆ０＋９０°を、ステップＳ１０１でオンにしたスイッチＳＷＨ２を介して、垂直偏波成分を主に受信する２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮに送信する。
【００５５】
ステップＳ１０３では、列ごとに異なる周波数の列別信号が、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮに出力される。すなわち、列別変調制御部ＣＶは、制御装置１３０の指示に基づいて、列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮに、異なる周波数の列別信号をそれぞれ生成させ、各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮに、列ごとに異なる周波数の列別信号を送信させる。たとえば、列別変調制御部ＣＶは、１列目の列別発振器ＯＳＶ１から１列目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１，ＳＨ２Ｖ１，ＳＨ３Ｖ１，・・・ＳＨＮＶ１に２００ｋＨｚの列別信号を送信させ、２列目の列別発振器ＯＳＶ２から２列目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ２，ＳＨ２Ｖ２，ＳＨ３Ｖ２，・・・ＳＨＮＶ２に２３０ｋＨｚの列別信号を送信させる。同様に、列別変調制御部ＣＶは、３列目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ３〜ＳＨＮＶ３からＮ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１ＶＮ〜ＳＨＮＶＮに対して、それぞれ列ごとに異なる周波数の列別信号を送信させる。
【００５６】
続くステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理は、ステップＳ１０１でオンに設定されたスイッチに接続している各受信アンテナ素子回路において行われる。まず、ステップＳ１０４では、受信アンテナ素子回路の差周波抽出器７５により、ステップＳ１０２で送信された行別信号Ｉｆ０，Ｉｆ０＋９０°の周波数と、ステップＳ１０３で送信された列別信号Ｉｆ１〜ＩｆＮの周波数との差に相当する周波数の変調信号が抽出される。
【００５７】
たとえば、図６に示す例では、１行目かつ１列目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１において、１行目のスイッチＳＷＨ１を介して行側発振器ＯＳＨから出力された周波数２１０ｋＨｚかつ位相０°の行別信号Ｉｆ０と、１列目の列別発振器ＯＳＶ１から出力された周波数２００ｋＨｚの列別信号Ｉｆ１とが受信される。これにより、受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１の差周波抽出器７５は、行別信号Ｉｆ０の周波数２１０ｋＨｚと、列別信号Ｉｆ１の周波数２００ｋＨｚとの差に相当する周波数（すなわち１０ｋＨｚ）の変調信号Ｉｆ０−ｆ１を出力する。
【００５８】
また、ステップＳ１０５では、受信アンテナ素子回路の振幅変調器６０により、ステップＳ１０４で出力された変調信号を用いて、各受信アンテナ素子５０から出力された受信信号の振幅変調が行われる。なお、振幅変調が行われた受信信号は、高周波増幅器７０により高周波成分が増幅された後、検波器８０に入力され、検波信号として出力される。具体的には、検波器８０は、振幅変調に用いた変調信号と同一の周波数および同一の位相であり、かつ、受信信号の強度に応じた強度の信号を、検波信号として出力する。
【００５９】
そして、ステップＳ１０６では、合成器９０により、ステップＳ１０５で出力された複数の検波信号の合成が行われる。本実施形態では、二次元状に配置された受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮの２行ごとに合成器９０が設けられており、２行分の受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶ１〜ＳＨｉＶＮ，ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋１ＶＮ（ｉ＝１〜Ｎ−１）から、当該受信アンテナ素子回路のそれぞれの行列位置に応じた周波数および位相の検波信号を受信し、受信した検波信号を合成することで、１つの合成信号を出力する。
【００６０】
ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で生成された合成信号について所定の信号処理が行われる。本実施形態では、合成信号の信号処理として、低周波増幅器１００による低周波の増幅、Ａ／Ｄ変換器１１０によるアナログ信号からデジタル信号への変換が行われる。そして、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で所定の信号処理が行われた合成信号を、変調した各受信信号の周波数および位相に応じた周波数帯域抽出フィルター１２０でフィルター処理することで、合成信号から周波数および位相ごとに各受信信号を抽出する処理が行われる。
【００６１】
そして、ステップＳ１０９では、制御装置１３０により、アレイアンテナ５１を構成する全ての受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮから出力された受信信号を取得できたか否かの判断が行われる。ステップＳ１０９において、全ての受信信号を取得できたと判断された場合には、ステップＳ１１０に進み、ステップＳ１１０において、制御装置１３０により、取得した受信信号を用いて、対象物の検出が行われる。なお、対象物の検出方法は、周知の方法を用いることができる。一方、ステップＳ１０９において、全ての受信信号を取得していないと判断された場合には、ステップＳ１０１に戻り、受信信号を取得していない受信アンテナ素子回路ＳＨ１ＶＮ〜ＳＨＮＶＮについて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理が行われる。
【００６２】
すなわち、ステップＳ１０９において、全ての受信信号を取得していないと判断された場合に、制御装置１３０は、たとえば、１行目および２行目のスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２がオンに設定されている場合には、行別切替制御部ＣＨに、１行目および２行目のスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２をオフに変更し、一方、３行目および４行目のスイッチＳＷＨ３，ＳＷＨ４をオンに設定する（ステップＳ１０１）。そして、行別切替制御部ＣＨは、３行目および４行目のスイッチＳＷＨ３，ＳＷＨ４を介して、３行目および４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮで受信する受信波の偏波方向に応じた位相の行別信号Ｉｆ０，Ｉｆ０＋９０°を、３行目および４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮに送信するとともに（ステップＳ１０２）、列ごとに周波数が異なる列別信号Ｉｆ１〜Ｉｆｎを、３行目および４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮにそれぞれ送信する（ステップＳ１０３）。そして、３行目および４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮの受信アンテナ素子５０から出力された受信信号が、行別信号Ｉｆ０，Ｉｆ０＋９０°と列別信号Ｉｆ１〜Ｉｆｎとの差に応じた周波数に変調され（ステップＳ１０５）、変調された複数の受信信号が合成され、１つの合成信号が生成される（ステップＳ１０６）。そして、合成信号に所定の信号処理が施された後（ステップＳ１０７）、位相および周波数ごとに受信信号を抽出することで、３行目および４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮから出力された複数の受信信号が取得される（ステップＳ１０８）。
【００６３】
そして、３行目および４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮに対して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が行われた後は、同様に、５行目および６行目のスイッチＳＷＨ５，ＳＷＨ６がオンに設定され、５行目および６行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ５Ｖ１〜ＳＨ６ＶＮに対して、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が行われる。このように、Ｎ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨＮＶ１〜ＳＨＮＶＮに対してステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が行われるまで、２行ずつ、各受信アンテナ素子回路について、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が行われる。そして、Ｎ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨＮＶ１〜ＳＨＮＶＮについて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が行われた後は、ステップＳ１１０に進み、アレイアンテナ５１から出力された全ての受信信号に基づいて、対象物の検出などの各種制御が行なわれる。そして、処理はステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１１０の処理が繰り返される。
【００６４】
以上のように、第１実施形態では、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅで受信した受信信号を、振幅変調器６０ｃ〜６０ｅにより、複数の異なる周波数および受信アンテナ素子５０が受信する受信波の偏波方向に応じた位相の受信信号に変調し、変調した周波数を合成することで、１つの合成信号を生成する。そして、生成した合成信号に対して、低周波増幅処理やＡ／Ｄ変換処理を施すことで、低周波増幅器１００やＡ／Ｄ変換器１１０を共通化することができる。これにより、低周波増幅器１００およびＡ／Ｄ変換器１１０などの比較的多くのスペースが必要となるアナログ回路を、受信アンテナ素子５０ｃ〜５０ｅごとに設ける必要がなくなるため、アンテナ装置１全体の省スペース化を図ることができる。
【００６５】
特に、本実施形態では、受信アンテナ素子５０から出力した受信信号を、受信アンテナ素子５０が受信する受信波の偏波方向に応じた位相に変調することで、垂直偏波成分の受信波を主に受信する第１受信アンテナ素子から出力された受信信号と、水平偏波成分の受信波を主に受信する第２受信アンテナ素子から出力された受信信号とを同時に処理することができ、対象物から同時に出力された水平偏波成分および垂直偏波成分の強度を比較することで、対象物の特徴を捉えることができ、その結果、対象物をより高精度に検出することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調が行われる周波数帯域が、変調周波数帯域として予め定められており、振幅変調器６０ａ〜６０ｅは、受信信号の周波数が変調周波数帯域の周波数となるように、受信信号の変調処理を行う。このように、受信信号の変調を行う周波数帯域を予め定めておくことで、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調された受信信号を、周波数帯域抽出フィルター１２０ｃ〜１２０ｅで適切に抽出することができる。また、本実施形態においては、変調周波数帯域の上限値を、検波器８０ａ〜８０ｅにおいて波形の歪みが起こらない周波数の上限値、あるいは、Ａ／Ｄ変換器１１０のサンプリング周波数の１／１０の周波数（たとえば、１ＧＨｚまたは１ＭＨｚ）を変調周波数帯域の上限値に設定し、変調周波数帯域の下限値を、受信信号の受信周期または振幅変調器６０ａ〜６０ｅによる振幅値の更新周期に設定することで、変調した受信信号を適切に信号処理することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態では、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅとして、所定の周波数帯域の受信信号を通過させるバンドパスフィルターを用いることで、受信信号の信号処理において、演算負荷などの処理負荷を軽減することができる。また、本実施形態では、送信アンテナ素子４０を備えており、送信アンテナ素子４０から送信波を送信し、送信波が対象物に反射して到来した受信波を受信することで、対象物を検出することが可能となる。
【００６８】
《第２実施形態》
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係るアンテナ装置１ａの構成を示す概要図である。第２実施形態においては、図１に示すアンテナ装置１の周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅに代えて、同期検波器１４０ａ〜１４０ｅを備えること以外は、第１実施形態と同様の構成を有する。以下においては、図８を参照して、第２実施形態に係るアンテナ装置１ａを説明する。なお、図８においては、受信アンテナ素子５０ｂ〜５０ｄ、振幅変調器６０ｂ〜６０ｄ、高周波増幅器７０ｂ〜７０ｄ、検波器８０ｂ〜８０ｄ、同期検波器１４０ｂ〜１４０ｄの記載は省略している。
【００６９】
同期検波器１４０ａ〜１４０ｅは、第１実施形態に係る周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅと同様に、Ａ／Ｄ変換器１１０から出力された合成信号から各周波数帯域の受信信号を抽出する。具体的には、同期検波器１４０ａ〜１４０ｅは、乗算器およびＩＩＲフィルターから構成されており、Ａ／Ｄ変換器１１０から出力された合成信号を、同期検波器１４０ａ〜１４０ｅにそれぞれ対応する振幅変調器６０ａ〜６０ｅで変調された受信信号でそれぞれ位相同期させ、ＩＩＲフィルターを通過させることで、合成信号から振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調された受信信号を抽出することができる。
【００７０】
以上のように、第２実施形態では、同期検波器１４０ａ〜１４０ｅを用いて、合成器９０により合成された合成信号を、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調された受信信号で位相同期させることで、合成信号から、振幅変調器６０ａ〜６０ｅにより変調された受信信号を抽出することができる。そのため、第２実施形態でも、低周波増幅器１００およびＡ／Ｄ変換器１１０などの比較的多くのスペースが必要となるアナログ回路を、受信アンテナ素子５０ｃ〜５０ｅごとに設ける必要がなくなり、アンテナ装置１全体の省スペース化を図ることができる。また、第２実施形態では、位相同期を行うことで、比較的少ないデータ量で受信信号を抽出することができるため、受信信号の受信周期を短くすることができる。
【００７１】
《第３実施形態》
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態に係るアンテナ装置１ｂの構成を示す概要図である。第３実施形態に係るアンテナ装置１ｂは、振幅変調器６０ａ〜６０ｅの直後に合成器９０を配置することで、高周波増幅器７０、検波器８０、低周波増幅器１００、およびＡ／Ｄ変換器１１０を１つのみ設けていること以外は、第１実施形態に係るアンテナ装置１と同様の構成を有する。そして、第３実施形態に係るアンテナ装置１ｂでは、振幅変調器６０ａ〜６０ｅで変調された複数の受信信号が合成器９０に入力され、合成器９０において１つの合成信号が生成される。そして、１つの合成信号は、１つの高周波増幅器７０、検波器８０、低周波増幅器１００、およびＡ／Ｄ変換器１１０により順次処理される。
【００７２】
具体的には、第３実施形態において、合成器９０は、各振幅変調器６０ａ〜６０ｅによりそれぞれ異なる周波数に変調された受信信号を合成し、合成信号を生成する。合成器９０により合成された合成信号は、高周波増幅器７０で増幅された後、検波器８０において低周波成分の検波信号の検波が行われる。そして、検波器８０により検波された検波信号は、低周波増幅器１００で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１１０によりデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された検波信号は分岐し、各周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅに出力される。
【００７３】
周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅは、第１実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器１１０から出力された合成信号から各周波数帯域の受信信号を抽出する。具体的には、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅは、振幅変調器６０ｃ〜６０ｅにより変調された周波数ｆ０〜ｆ５の受信信号をそれぞれ通過させることで、合成信号から、振幅変調器６０ｃ〜６０ｅにより変調された周波数ｆ０〜ｆ５の受信信号を出力する。そして、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅにより抽出された受信信号は制御装置１３０に入力され、受信信号の強度の検出が行われた後、対象物までの距離の計測などの各種制御に用いられる。
【００７４】
以上のように、第３実施形態では、振幅変調器６０ａ〜６０ｅの直後に合成器９０を配置することで、高周波増幅器７０、検波器８０、低周波増幅器１００、およびＡ／Ｄ変換器１１０を共通化することができるため、第１実施形態の効果に加えて、アンテナ装置１ｂの省スペース化をより促進することができる。
【００７５】
また、第３実施形態では、振幅変調器６０ａ〜６０ｅで変調された受信信号を合成器９０により合成した後に、合成信号を高周波増幅器７０に入力することで、高周波増幅器７０に入力される信号量を増大させることができ、その結果、ノイズの増幅を有効に防止することができ、信号処理を安定して行うことが可能となる。
【００７６】
《第４実施形態》
続いて、本発明の第４実施形態について説明する。図１０は、第４実施形態に係るアンテナ装置１ｃの構成を示すブロック図である。第４実施形態に係るアンテナ装置１ｃは、以下に説明すること以外は、第３実施形態のアンテナ装置１ｂと同様の構成を有し、第３実施形態のアンテナ装置１ｂと同様に動作する。以下においては、図１０を参照して、第４実施形態に係るアンテナ装置１ｃについて説明する。
【００７７】
第４実施形態に係る制御装置１３０は、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅにより抽出された受信信号の出力値のバラつきに基づいて、受信信号に対するノイズの影響を判断し、ノイズの影響が高いと判断した場合には、ノイズの影響を抑制するために、振幅変調器６０ａ〜６０ｆを制御する機能を有する。
【００７８】
たとえば、本実施形態において、制御装置１３０は、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅから抽出された受信信号の強度を一定間隔（たとえば数十ミリ秒単位）で繰り返し検出し、一定期間内に連続して得られた受信信号の強度の分散が所定値（たとえば３σ）以上となったか否かを繰り返し判断している。そして、制御装置１３０は、受信信号の強度の分散が所定値（たとえば３σ）以上となった場合には、受信信号に対してノイズが影響を与えているものと判断し、ノイズの影響を抑制するために、振幅変調器６０ａ〜６０ｆのうち、２つの振幅変調器ずつ、受信信号を同じ周波数に変調する。すなわち、２つの画素（受信アンテナ素子）で得られた受信信号を合成することで、受信信号の信号量を増大し、これにより、ノイズの影響を抑制する。
【００７９】
具体的には、制御装置１３０は、受信信号におけるノイズの影響が低いと判断された場合には、振幅変調器６０ａ〜６０ｆに、受信信号を、それぞれ異なる周波数ｆ０〜ｆ５に対応する周波数となるように変調させる。一方、受信信号におけるノイズの影響が高いと判断された場合には、制御装置１３０は、振幅変調器６０ａと振幅変調器６０ｂとに、受信信号を周波数ｆ０に対応する周波数に変調させ、振幅変調器６０ｃと振幅変調器６０ｄとに、受信信号を周波数ｆ１に対応する周波数に変調させ、振幅変調器６０ｅと振幅変調器６０ｆとに、受信信号を周波数ｆ２に対応する周波数に変調させる。
【００８０】
以上のように、第４実施形態では、受信信号の出力値のバラつきに基づいて、ノイズの影響が高いか否かを判断し、受信信号においてノイズの影響が高いと判断された場合には、振幅変調器６０ａ〜６０ｆが変調する受信信号を、２つずつ、同じ周波数に変調させる。これにより、２つの画素（受信アンテナ素子）で得られた受信信号を１つの受信信号として合成するができ、その結果、受信信号の信号量を増大することができるため、受信信号に対するノイズの影響を抑制することができる。
【００８１】
《第５実施形態》
続いて、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係るアンテナ装置１ｄは、図１１（Ａ）に示すように、複数の受信アンテナ素子５０１〜５０ｎが２次元状に配置されたアレイアンテナ５１を備えており、各受信アンテナ素子５０１〜５０ｎに対応して、複数の振幅変調器６０１〜６０ｎおよび周波数帯域抽出フィルター１２０１〜１２０ｎを備えていること以外は、第４実施形態に係るアンテナ装置１ｃと同様の構成を有し、以下に説明するように動作すること以外は、第４実施形態に係るアンテナ装置１ｃと同様に動作する。図１１は、第５実施形態に係るアンテナ装置１ｄの信号処理を説明するための図である。以下においては、車両に搭載されたアンテナ装置１ｄについて説明する。
【００８２】
また、図１２は、第５実施形態に係るアンテナ装置１ｄの回路構成を示す図である。第５実施形態において、アンテナ装置１ｄは、２つの行側発振器ＯＳＨ１，ＯＳＨ２と、３つの移相器ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３とを備えている点で、図５に示すアンテナ装置１の回路構成と異なっている。
【００８３】
また、図１３は、図１２に示す第１行側発振器ＯＳＨ１、第２行側発振器ＯＳＨ２、第１移相器ＰＨ１、第２移相器ＰＨ２、第３移相器ＰＨ３からそれぞれの受信アンテナ素子回路ＳＶ１Ｈ１〜ＳＶＮＨＮに対して出力される行別信号の周波数および位相を示した表である。たとえば、図１３に示す例において、行別切替制御部ＣＨは、第１行側発振器ＯＳＨ１に、周波数が２１０ｋＨｚ、位相が０°の行別信号を生成させ、生成させた行別信号を、１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮに送信する。また、行別切替制御部ＣＨは、第１行側発振器ＯＳＨ１により生成された行別信号を第１移相器ＰＨ１および第２移相器ＰＨ２に送信し、それぞれ位相の異なる行別信号を生成させる。具体的には、行別切替制御部ＣＨは、図１３に示すように、第１移相器ＰＨ１に、周波数２１０ｋＨｚかつ位相６０°の行別信号を生成させ、第２移相器ＰＨ２に、周波数２１０ｋＨｚかつ位相１２０°の行別信号を生成させる。そして、第１移相器ＰＨ１により生成された、周波数２１０ｋＨｚかつ位相６０°の行別信号は、２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮに送信され、第２移相器ＰＨ２により生成された、周波数２１０ｋＨｚかつ位相１２０°の行別信号は、３行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮに送信される。
【００８４】
また、図１３に示す例において、行別切替制御部ＣＨは、第２行側発振器ＯＳＨ２に、周波数２１５ｋＨｚかつ位相６０°の行別信号を生成させ、生成させた行別信号を、４行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮに送信する。さらに、行別切替制御部ＣＨは、第２行側発振器ＯＳＨ２により生成された行別信号を第３移相器ＰＨ３に送信し、図１３に示すように、第３移相器ＰＨ３に、周波数２１５ｋＨｚかつ位相１２０°の行別信号を生成させる。第３移相器ＰＨ３により生成された、周波数２１５ｋＨｚかつ位相１２０°の行別信号は、５行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ５Ｖ１〜ＳＨ５ＶＮに送信される。
【００８５】
このように、第５実施形態では、５行分のスイッチＳＷＨ１〜ＳＷＨ５が同時にオンに設定され、５行分の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ５ＶＮにそれぞれ周波数および位相の異なる行別信号が同時に送信される。また、同様に、他の行の受信アンテナ素子回路ＳＨ６Ｖ１〜ＳＨＮＶＮについても、５行ごとに、周波数および位相の異なる行別信号が同時に送信される。
【００８６】
また、第５実施形態では、列別発振器ＯＳＶ１〜ＯＳＶＮにより列ごとに異なる周波数の列別信号が送信されるため、５行分の受信アンテナ素子回路において、それぞれ周波数および位相が異なる検波信号が出力される。そのため、第５実施形態では、５行分の受信アンテナ素子回路の受信信号から、分離可能な１つの合成信号を生成することができる。
【００８７】
上記構成を用いて、第５実施形態において、制御装置１３０は、自車両の車速を取得する機能を備え、自車両の車速に基づいて、振幅変調器６０１〜６０ｎが受信信号を変調する際の周波数を制御する。具体的には、制御装置１３０は、車速が５０Ｋｍ／ｈ以上である場合には、振幅変調器６０１〜６０ｎに、互いに異なる周波数で受信信号の変調を行わせ、車速が４０Ｋｍ／ｈ以上かつ５０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、二次元状に配置した受信アンテナ素子５０１〜５０ｎに対応する振幅変調器６０１〜６０ｎのうち、鉛直方向（Ｙ方向）に連続して配置された３つの受信アンテナ素子に対応する振幅変調器が、それぞれ、受信信号を同一の周波数に変調するように、振幅変調器６０１〜６０ｎを制御する。すなわち、制御装置１３０は、車速が５０Ｋｍ／ｈ以上である場合には、図１１（Ｂ）に示すように、１画素単位で１の受信信号が得られるように、振幅変調器６０１〜６０ｎの周波数を制御し、車速が４０Ｋｍ／ｈ以上かつ５０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、図１１（Ｃ）に示すように、鉛直方向に連続する３画素単位で１の受信信号が得られるように、振幅変調器６０１〜６０ｎの周波数を制御する。
【００８８】
さらに、第５実施形態において、制御装置１３０は、車速が３０Ｋｍ／ｈ以上かつ４０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、二次元状に配置した受信アンテナ素子５０１〜５０ｎに対応する振幅変調器６０１〜６０ｎのうち、図１１（Ｄ）に示すように、鉛直方向（Ｙ方向）に連続して配置された５つの受信アンテナ素子に対応する振幅変調器が、それぞれ、受信信号を同一の周波数に変調するように、振幅変調器６０１〜６０ｎをそれぞれ制御し、また、車速が２０Ｋｍ／ｈ以上かつ３０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、図１１（Ｅ）に示すように、鉛直方向（Ｙ方向）および水平方向（Ｘ方向）に連続して配置された１３個の受信アンテナ素子に対応する振幅変調器が、それぞれ、受信信号を同一の周波数に変調するように、振幅変調器６０１〜６０ｎをそれぞれ制御する。
【００８９】
以上のように、第５実施形態では、車速に応じて、各振幅変調器６０１〜６０ｎが受信信号を変調させる際の周波数を制御する。ここで、車速が速い場合には、対象物が短時間で後方に流れてしまうため、それぞれの受信アンテナ素子５０１〜５０ｎで受信した２以上の受信信号を合成した場合に、各受信アンテナ素子で受信した受信信号と対象物との対応関係が曖昧となってしまう。たとえば、本実施形態では、複数のアンテナ素子５０１〜５０ｎを２次元状に配置されたアレイアンテナを備えており、複数のアンテナ素子５０１〜５０ｎの出力に基づいて、イメージング画像を生成することができるが、車速が速い場合には、それぞれの受信アンテナ素子５０１〜５０ｎで受信した２以上の受信信号を合成してしまうと、イメージング画像がぼやけてしまい、対象物を判別することが困難となる。そこで、本実施形態では、車速が速い場合（たとえば、車速が５０Ｋｍ／ｈ以上である場合）には、各振幅変調器６０１〜６０ｎにおいて、受信信号を互いに異なる周波数に変調させる（すなわち、画素の合成を行わない。）。これにより、車速が速い場合でも、比較的高い精度で、受信信号に基づいて対象物を検出することができる。一方、車速が遅い場合には、対象物は撮像範囲を高速で移動しないため、受信した受信信号を複数の画素で合成した場合でも、各対象物に対応する受信信号を得ることができる。そこで、車速が遅い場合には、各振幅変調器６０１〜６０ｎにおいて、２以上の受信信号を同一の周波数に変調させることで、ノイズの影響の少ない、受信信号を取得することができる。
【００９０】
また、第５実施形態においては、車速が速い場合でも、鉛直方向の像は流れにくいため、水平方向よりも鉛直方向における画素（受信アンテナ素子の出力）を優先して合成する。すなわち、車速が４０Ｋｍ／ｈ以上かつ５０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、図１１（Ｃ）に示すように、鉛直方向に連続する３画素単位で１つの受信信号が得られるように、振幅変調器６０１〜６０ｎの周波数を制御し、車速が３０Ｋｍ／ｈ以上かつ４０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、二次元状に配置した受信アンテナ素子５０１〜５０ｎに対応する振幅変調器６０１〜６０ｎのうち、図１１（Ｄ）に示すように、鉛直方向に連続する５画素単位で１つの受信信号が得られるように、振幅変調器６０１〜６０ｎをそれぞれ制御し、また、車速が３０Ｋｍ／ｈ以上かつ２０Ｋｍ／ｈ未満である場合には、図１１（Ｅ）に示すように、鉛直方向及び垂直方向に連続する１３画素単位で１つの受信信号が得られるように、振幅変調器６０１〜６０ｎをそれぞれ制御する。これにより、車両の速度に応じて、受信信号を適切に取得することができる。
【００９１】
なお、上述した第５実施形態では、アレイアンテナ５１の受信範囲における鉛直方向および水平方向と、図１１に示すアレイアンテナ５１の鉛直方向（Ｙ軸方向）および水平方向（Ｘ軸方向）とを一致させて説明したが、アレイアンテナ５１の受信範囲における鉛直方向および水平方向と、図１１に示すアレイアンテナ５１の鉛直方向（Ｙ軸方向）および水平方向（Ｘ軸方向）とが一致しない場合には、上記説明における「鉛直方向（Ｙ軸方向）」を、アレイアンテナ５１の受信範囲における鉛直方向に対応するアレイアンテナ５１の配列方向とし、上記説明における「水平方向（Ｘ軸方向）」を、アレイアンテナ５１の受信範囲における水平方向に対応するアレイアンテナ５１の配列方向とすればよい。また、上述した例では、車速が遅い場合に、２以上の受信信号を同一の周波数に変調する構成を例示したが、２以上の受信信号の位相が異なる場合には、車速が遅い場合に、２以上の受信信号を同一の周波数および同一の位相に変調することができる。
【００９２】
さらに、上述した第５実施形態では、２つの行側発振器ＯＳＨ１，ＯＳＨ２と、３つの移相器ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３とを備え、第１行側発振器ＯＳＨ１、第２行側発振器ＯＳＨ２、第１移相器ＰＨ１、第２移相器ＰＨ２、および第３移相器ＰＨ３から周波数および位相の行別信号を、行ごとに、受信アンテナ素子回路ＳＶ１Ｈ１〜ＳＶＮＨＮに対して出力することで、５行分の受信信号を同時に処理することができ、これにより、対象物の検出精度をより高めることができる。
【００９３】
なお、上述した第５実施形態においては、車両の速度に応じて、所定の受信範囲内に含まれる複数の受信アンテナ素子５０（画素）から出力された複数の受信信号を合成する構成を例示したが、この構成に限定されず、車両の速度に応じて、同じ受信アンテナ素子５０から異なる時刻に連続して出力された複数の受信信号を合成する構成とすることができる。たとえば、車両の速度が所定速度以上である場合には、今回（時刻ｐで）受信した受信信号をそのまま取得し、車両の速度が所定速度未満である場合には、今回（時刻ｐ）受信した受信信号と前回（時刻ｐ−１）受信した受信信号とを合成する構成とすることができる。このように、車両の速度に応じて、同じ受信アンテナ素子５０から連続して出力された複数の受信信号を合成することで、ノイズの影響の少ない、受信信号を取得することができるとともに、水平方向における画素の出力を合成する場合と比べて、水平方向における解像度を高くすることができるため、たとえば道路面の形状を検出する場合に、同時刻における道路面の形状を歪みなく検出することができる。
【００９４】
《第６実施形態》
続いて、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態に係るアンテナ装置１は、受信信号の出力値が低い領域を低感度領域として検出し、低感度領域から受信信号を出力する場合に、低感度領域に含まれる受信アンテナ素子５０から出力された受信信号の出力値を加算する点で、上述した第１実施形態と異なる。以下に、図１４を参照して、第６実施形態に係るアンテナ装置１の動作を説明する。なお、図１４は、第６実施形態に係るアンテナ装置１の動作を示すフローチャートである。
【００９５】
図１４に示すように、第６実施形態に係るアンテナ装置１の動作では、図７に示す第１実施形態に係るアンテナ装置１の動作に加えて、ステップＳ１００の低感度領域検出処理が行われる。以下に、図１５を参照して、ステップＳ１００の低感度領域検出処理について説明する。図１５は、ステップＳ１００の低感度領域検出処理を示すフローチャートである。なお、低感度領域検出処理では、たとえば前回処理時に検出された受信信号を用いて、低感度領域を検出する。
【００９６】
まず、ステップＳ２０１では、制御装置１３０により、行方向の低出力領域の検出が行われる。具体的には、制御装置１３０は、行方向における受信アンテナ素子５０の受信信号の列を行方向の受信信号列とし、この行方向の受信信号列のうち、受信信号の出力値（強度）が判定値ｓ１以下となる領域を、行方向の低出力領域として検出する。
【００９７】
ここで、図１６（Ａ）は、アレイアンテナ５１の正面図であり、図１６（Ｂ）は、アレイアンテナ５１のｍ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶ１〜ＳＨｍＶＮから出力される受信信号の列、すなわち行方向の受信信号列の出力値の一例を示す図である。このように、制御装置１３０は、まず、各行Ｈ１〜ＨＮの受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮから行方向の受信信号列を取得する。そして、制御装置１３０は、行ごとに、各行方向の受信信号列から、受信信号の出力値（強度）が判定値ｓ１以下となる低出力領域を検出する。
【００９８】
図１７（Ａ）は、図１６（Ｂ）と同様に、行方向の受信信号列を示したグラフである。また、図１７（Ａ）に示すグラフでは、図１６（Ｂ）のグラフの内容に加えて、上限値ｓ０および判定値ｓ１を表示している。本実施形態では、顕著に高温な物体などを対象物として検出しないようにするために、上限値ｓ０を超えた受信信号は制限される。本実施形態では、たとえば、温度３００Ｋにおいて、放射率０．９５以上のコンクリートからの受信波を正対状態において受信した場合の受信信号の出力値を基準値とした場合に、この基準値の２倍の値を上限値ｓ０として設定することができる。また、判定値ｓ１は、受信信号の出力値の低い低出力領域を判定するための値であり、たとえば、上記基準値の１／２の値とすることができる。
【００９９】
たとえば、図１７（Ａ）に示す例では、ｍ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶ１〜ＳＨｍＶＮのうち、ｉ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶｉからＮ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶＮまでの受信信号の強度が判定値ｓ１以下となっており、ｉ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶｉからＮ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶＮまでが低出力領域として検出される。また同様に、制御装置１３０により、ｍ行以外の他の行についても、低出力領域が検出される。
【０１００】
ステップＳ２０２では、制御装置１３０により、ステップＳ２０１において検出された行方向の低出力領域の受信信号列に対して２階微分演算が行われ、行方向の低出力領域の２階微分値が算出される。ここで、図１７（Ｂ）は、行方向の低出力領域の受信信号列を微分した出力微分値を示すグラフであり、図１７（Ｃ）は、行方向の低出力領域の受信信号列を２階微分した２階微分値を示すグラフである。制御装置１３０は、低出力領域が検出された各行ごとに、行方向の低出力領域の受信信号列を２階微分して、行方向の低出力領域の２階微分値を算出する。なお、低出力領域が検出されない行については、この処理を省略することができる。
【０１０１】
ステップＳ２０３では、制御装置１３０により、ステップＳ２０２において算出された行方向の低出力領域の受信信号列の２階微分値が、判定範囲ｓ２を超えるか否かの判断が行われる。そして、２階微分値が判定範囲ｓ２を超えない領域が、低感度領域として検出される。たとえば、図１７（Ｃ）に示す例では、ｍ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶ１〜ＳＨｍＶＮのうち、ｐ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶｐの受信信号の２階微分値から、ｑ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶｑの受信信号の２階微分値までが、判定範囲ｓ２内となっているため、ｐ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶ１からｑ番目の受信アンテナ素子回路ＳＨｍＶ１までが低感度領域として検出される。
【０１０２】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１と同様に、列方向における受信信号の列を列方向の受信信号列とし、列方向の受信信号列のうち、受信信号の出力値（強度）が判定値ｓ１以下となる領域が列方向の低出力領域として検出される。また、ステップＳ２０５では、ステップＳ２０２と同様に、列ごとに、列方向の低出力領域の受信信号列の２階微分値が算出される。そして、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０３と同様に、列ごとに、列方向の低出力領域の受信信号列の２階微分値が判定範囲ｓ２を超えない領域が、列方向の低感度領域として検出される。
【０１０３】
そして、図１４に戻り、ステップＳ１０１では、ステップＳ１００の低感度領域検出処理の処理結果に基づいて、スイッチの切り替え制御が行われる。ここで、図１８は、低感度領域における受信信号の合成方法を説明するための図である。
【０１０４】
たとえば、ステップＳ１００の低感度領域検出処理において、図１８に示すように、ｐ行目の受信信号列から低感度領域が検出された場合には、制御装置１３０は、行別切替制御部ＣＨに、ｐ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐＶ１〜ＳＨｐＶＮに接続するスイッチＳＷＨＰをオンに設定させるとともに、ｐ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐＶ１〜ＳＨｐＶＮと同じ偏波方向の受信波を受信し、かつ、ｐ行目から近いｐ＋２，ｐ−２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐ＋２ＶＮ，ＳＨｐ−２Ｖ１〜ＳＨｐ−２ＶＮに接続するスイッチＳＷＨＰ＋２，ＳＷＨＰ−２もオンに設定させる。そして、制御装置１３０は、スイッチＳＷＨＰ，ＳＷＨＰ＋２，ＳＷＨＰ−２を介して、行側発振器ＯＳＨまたは移相器ＰＨから、同一の周波数かつ同一の位相の行別信号を送信させる。
【０１０５】
これにより、ｐ，ｐ＋２，ｐ−２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐＶ１〜ＳＨｐＶＮ，ＳＨｐ＋２Ｖ１〜ＳＨｐ＋２ＶＮ，ＳＨｐ−２Ｖ１〜ＳＨｐ−２ＶＮから出力される検波信号は、列ごとに、同一の周波数かつ同一の位相となるため、ステップＳ１０６で合成信号を生成した場合に、ｐ，ｐ＋２，ｐ−２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐＶ１〜ＳＨｐＶＮ，ＳＨｐ＋２Ｖ１〜ＳＨｐ＋２ＶＮ，ＳＨｐ−２Ｖ１〜ＳＨｐ−２ＶＮの検波信号は列方向において同時に加算されることとなり、その結果、ステップＳ１０８において受信信号を抽出した場合に、ｐ，ｐ＋２，ｐ−２行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐＶ１〜ＳＨｐＶＮ，ＳＨｐ＋２Ｖ１〜ＳＨｐ＋２ＶＮ，ＳＨｐ−２Ｖ１〜ＳＨｐ−２ＶＮの受信信号はそれぞれｐ，ｐ＋２，ｐ−２行の３行分の受信信号を足し合わせた強度で抽出されることとなる。
【０１０６】
また、ステップＳ１０３では、列ごとに異なる周波数の列別信号が各受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮに送信されるが、第６実施形態では、低感度領域に対応する列が存在する場合には、制御装置１３０により、低感度領域に対応する列に隣接する列の周波数が、低感度領域に対応する列の周波数と同一の周波数に変更される。たとえば、ステップＳ１００の低感度領域検出処理において、図１８に示すように、ｑ列目の受信信号列から低感度領域が検出された場合には、制御装置１３０は、列別変調制御部ＣＶに、ｑ，ｑ＋１，ｑ−１列目の受信アンテナ素子回路に同一の周波数の列別信号が入力されるように、各列別発振器ＯＳｆ１〜ＯＳｆＮを制御させる。
【０１０７】
これにより、ｑ，ｑ＋１，ｑ−１行目の受信アンテナ素子回路から出力される検波信号は、行ごとに、同一の周波数となるため、ステップＳ１０６で合成信号を生成した場合に、ｑ，ｑ＋１，ｑ−１列目の受信アンテナ素子回路の受信信号は行方向において同時に加算されることとなり、その結果、ステップＳ１０８において受信信号を抽出する場合に、ｑ，ｑ＋１，ｑ−１列目の受信アンテナ素子回路の受信信号は、それぞれｑ，ｑ＋１，ｑ−１列の３列分の受信信号を足し合わせた強度で抽出されることとなる。
【０１０８】
そして、図１８に示すように、ｐ，ｐ＋１，ｐ−１行と、ｑ，ｑ＋１，ｑ−１列とが交わる低感度領域Ｒにおいては、ｐ，ｐ＋１，ｐ−１行目、かつ、ｑ，ｑ＋１，ｑ−１列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｐ−１Ｖｑ−１〜ＳＨｐ−１Ｖｑ＋１，ＳＨｐＶｑ−１〜ＳＨＮＶｑ＋１，ＳＨｐ＋１Ｖｑ−１〜ＳＨｐ＋１Ｖｑ−１の受信信号が同一の周波数および同一の位相に変調されるため、ステップＳ１０６で合成信号を生成する際に、低感度領域Ｒの受信信号は同時に加算されることとなり、その結果、ステップＳ１０８において受信信号を抽出する場合に、各受信アンテナ素子回路ＳＨｐ−１Ｖｑ−１〜ＳＨｐ−１Ｖｑ＋１，ＳＨｐＶｑ−１〜ＳＨＮＶｑ＋１，ＳＨｐ＋１Ｖｑ−１〜ＳＨｐ＋１Ｖｑ−１は、各受信アンテナ素子回路ＳＨｐ−１Ｖｑ−１〜ＳＨｐ−１Ｖｑ＋１，ＳＨｐＶｑ−１〜ＳＨＮＶｑ＋１，ＳＨｐ＋１Ｖｑ−１〜ＳＨｐ＋１Ｖｑ−１の受信信号を足し合わせた強度で抽出されることとなる。
【０１０９】
以上のように、第６実施形態では、受信信号の出力値が低い低感度領域を検出し、低感度領域の受信信号を同一の位相および同一の周波数に変調してから、合成することで、低感度領域の各画素（各受信アンテナ素子５０）の出力を増幅することができる。これにより、感度の低い低感度領域においても、対象物を適切に検出することができる。
【０１１０】
《第７実施形態》
続いて、本発明の第７実施形態について説明する。第７実施形態に係るアンテナ装置１は、第１実施形態に係るアンテナ装置１と同様の構成を有し、以下に説明するように動作すること以外は、第１実施形態に係るアンテナ装置１と同様に動作する。
【０１１１】
すなわち、第７実施形態に係るアンテナ装置１は、第１実施形態と同様に、水平偏波成分の受信波を主に受信する第１受信アンテナ素子と、垂直偏波成分の受信波を主に受信する第２受信アンテナ素子とを備えている。一方、第７実施形態では、まず、水平偏波成分を主に受信する第１受信アンテナ素子から出力された受信信号のみに基づいて対象物を検出し、水平偏波成分に基づいて対象物が検出された場合に、水平偏波成分を主に受信する第１受信アンテナ素子から出力された受信信号と、垂直偏波成分を主に受信する第２受信アンテナ素子から出力された受信信号とに基づいて、対象物をより詳細に検出する。
【０１１２】
以下に、図１９を参照して、第７実施形態に係るアンテナ装置１の具体的な動作について説明する。図１９は、第７実施形態に係るアンテナ装置１の動作を示すフローチャートである。なお、図１９に示すアンテナ装置１の動作は周期的に繰り返し行われる。
【０１１３】
まず、ステップＳ３０１では、行別切替制御部ＣＨにより、水平偏波成分を主に受信する第１受信アンテナ素子に対応するスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ３，・・・ＳＷＨＮ−１の切り替え制御が行われる。すなわち、第７実施形態において、行別切替制御部ＣＨは、まず、水平偏波成分に基づく受信信号のみを用いて対象物を検出するために、水平偏波成分を主に受信する奇数行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨ１ＶＮ，ＳＨ３Ｖ１〜ＳＨ３ＶＮ，・・・ＳＨＮ−１Ｖ１〜ＳＶＨ−１ＶＮに接続するスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ３，・・・ＳＷＨＮ−１を、順次、オンに設定する。
【０１１４】
たとえば、行別切替制御部ＣＨは、図１９に示すアンテナ装置１の動作を開始した直後は、１行目のスイッチＳＷＨ１をオンに設定し、残りのスイッチＳＷＨ２〜ＳＷＨＮをオフに設定する。また、後述するステップＳ３１２において、全ての受信アンテナ素子回路ＳＨ１Ｖ１〜ＳＨＮＶＮから出力された受信信号を取得していないと判断され、処理がステップＳ３０１に戻った場合には、現在オンになっている奇数行目（ｉ行目）のスイッチＳＷＨｉをオフに変更し、現在オンになっているスイッチＳＷＨｉの次の奇数行目（ｉ＋２行目）のスイッチＳＷＨｉ＋２をオンに設定する。
【０１１５】
ステップＳ３０２では、行別切替制御部ＣＨにより、ステップＳ３０１でオンに設定されたｉ行目のスイッチＳＷＨｉを介して、ｉ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶ１〜ＳＨｉＶＮに行別信号が出力される。
【０１１６】
また、ステップＳ３０３〜Ｓ３０８では、第１実施形態のステップＳ１０３〜Ｓ１０８と同様に、各受信アンテナ素子回路に，列ごとに異なる周波数の列別信号が送信され（ステップＳ３０３）、行別信号の周波数と列別信号の周波数との差に応じた周波数の変調信号が抽出される（ステップＳ３０４）。そして、変調信号を用いて受信信号の変調が行われ（ステップＳ３０５）、変調された受信信号が合成され、１つの合成信号が出力される（ステップＳ３０６）。合成信号は所定の信号処理が施され（ステップＳ３０７）、周波数および位相ごとに受信信号が抽出される（ステップＳ３０８）。なお、抽出された行方向の受信信号は、制御装置１３０に送信される。
【０１１７】
ステップＳ３０９では、制御装置１３０により、受信信号の強度が判定値ｓ３以上となる高出力領域が存在するか否かの判断が行われる。具体的には、制御装置１３０は、ステップＳ３０８で抽出された行方向の受信信号の列を受信信号列とし、この受信信号列において受信信号の強度が判定値ｓ３以上となる領域を高出力領域として検出する。ここで、図２０は、ｉ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶ１〜ＳＨｉＶＮから出力された受信信号列の一例を示す図である。図２０に示す例では、ｐ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶｐからｑ列目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶｑまでにおいて、受信信号の強度が判定値ｓ３以上となっており、これにより、ｐ列目からｑ列目までの受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶｐ〜ＳＨｉＶｑが高出力領域として検出される。
【０１１８】
そして、ステップＳ３０９において、高出力領域が検出された場合には、制御装置１３０は、対象物が存在する可能性が高いものと判断し、対象物をより高精度に検出するために、ステップＳ３１０に進む。一方、高出力領域が検出されない場合には、制御装置１３０は、対象物が存在する可能性が低いものと判断し、ステップＳ３１２に進む。
【０１１９】
ステップＳ３１０では、行別切替制御部ＣＨにより、垂直偏波成分を主に受信する第２受信アンテナ素子に対応するスイッチＳＷＨ２，ＳＷＨ４，・・・ＳＷＨＮの切り替え制御が行われる。すなわち、第７実施形態において、行別切替制御部ＣＨは、垂直偏波成分を主に受信する偶数行目の受信アンテナ素子回路ＳＨ２Ｖ１〜ＳＨ２ＶＮ，ＳＨ４Ｖ１〜ＳＨ４ＶＮ，・・・ＳＨＮＶ１〜ＳＶＨＶＮに接続するスイッチのうち、高出力領域が検出された行の次の行に対応するスイッチをオンに設定する。
【０１２０】
そして、ステップＳ３１１では、高出力領域が検出された行の次の行（ｉ＋１行目）の受信アンテナ素子回路ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋２ＶＮにおいて、上述したステップＳ３０２〜Ｓ３０８の処理が行われる。すなわち、行別切替制御部ＣＨにより、ｉ＋１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋２ＶＮが受信する垂直偏波成分に応じた位相および周波数の行別信号（たとえば、周波数２１０ｋＨｚかつ位相９０°の行別信号）が、ステップＳ３１０でオンにしたスイッチＳＷＨｉ＋１を介して、i ＋１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋２ＶＮに送信される（ステップＳ３０２）。また、列別変調制御部ＣＶにより、列ごとに異なる周波数の列別信号が、i ＋１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋２ＶＮに送信される（ステップＳ３０３）。そして、行別信号と列別信号の周波数の差に応じた変調信号が抽出され（ステップＳ３０４）、各受信アンテナ素子回路ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋２ＶＮから出力された受信信号が、抽出された変調信号で変調される（ステップＳ３０５）。さらに、変調された複数の受信信号が合成され（ステップＳ３０６）、所定の信号処理が施された後に（ステップＳ３０７）、各周波数および位相ごとに受信信号が抽出される（ステップＳ３０８）。
【０１２１】
これにより、第６実施形態では、対象物が存在する可能性が高い高出力領域近傍において、水平偏波成分を主に受信するｉ行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉＶ１〜ＳＨｉＶＮから出力された受信信号と、垂直偏波成分を主に受信するｉ＋１行目の受信アンテナ素子回路ＳＨｉ＋１Ｖ１〜ＳＨｉ＋１ＶＮから出力された受信信号とを取得することができる。そして、水平偏波成分を主に受信する全ての受信アンテナ素子回路と、高出力領域が検出された行の次の行であり、垂直偏波成分を主に受信する全ての受信アンテナ素子回路において、受信信号が取得された場合に（ステップＳ３１２＝Ｙｅｓ）、ステップＳ３１３に進み、対象物の検出などの各種制御が行われる。
【０１２２】
以上のように、第７実施形態では、水平偏波成分に基づく受信信号に基づいて、受信信号の出力値が判定値ｓ３以上となる領域を高出力領域として検出する。そして、水平偏波成分に基づいて高出力領域を検出できた場合には、対象物が存在する可能性が高いものと判断し、水平偏波成分に基づく受信信号に加えて、垂直偏波成分に基づく受信信号を用いて、対象物の検出を行う。これにより、第７実施形態では、対象物が存在する場合には、水平偏波成分に基づく受信信号と、垂直偏波成分に基づく受信信号とに基づいて、対象物を高い精度で検出することができるとともに、対象物が存在しない場合には、垂直偏波成分に基づく受信信号の抽出を省くことで、アンテナ装置１における電力消費量や処理負荷を低減することができる。
【０１２３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【０１２４】
たとえば、上述した第１実施形態では、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅを用いて、合成信号から受信信号を抽出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅに代えて、高速フーリエ変換を行う演算器を用いて、合成信号から受信信号を抽出する構成としてもよい。この場合、合成信号から受信信号を抽出するための回路を比較的小さくすることができるため、アンテナ装置全体の省スペース化を図ることができる。
【０１２５】
また、上述した実施形態では、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅの直後に振幅変調器６０ａ〜６０ｅを配置する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅの直後に、高周波増幅器７０ａ〜７０ｅを配置する構成としてもよい。この場合、高周波増幅器７０ａ〜７０ｅの損失を最小限に抑えることができる。
【０１２６】
さらに、上述した実施形態では、送信信号生成部１０、電圧制御発振器２０、分配器３０、および、送信アンテナ素子４０を備える構成を例示したが、送信信号生成部１０、電圧制御発振器２０、分配器３０、および、送信アンテナ素子４０を備えない構成としてもよい。この場合も、対象物から到来する受信波を、受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｅで受信することで、省スペース化を図りつつ、受信信号を適切に信号処理することができる。
【０１２７】
また、上述した実施形態では、受信アンテナ素子５０として、垂直偏波成分の受信波を主に受信する第１受信アンテナ素子と、水平偏波成分の受信波を主に受信する第２受信アンテナ素子とを備える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、垂直偏波成分の角度を０°とした場合に、０°の垂直偏波成分を受信する第１受信アンテナ素子と、６０°の直線偏波を受信する第２受信アンテナ素子と、１２０°の直線偏波を受信する第３アンテナ素子とを備える構成としてもよい。また、同様に、様々な方向（角度）の直線偏波および楕円偏波の受信波を受信する受信アンテナ素子を備える構成とすることもできる。
【０１２８】
なお、上述した実施形態の受信アンテナ素子５０ａ〜５０ｆは本発明のアンテナ素子に、振幅変調器６０ａ〜６０ｅは本発明の変調手段に、合成器９０は本発明の合成手段に、低周波増幅器１００およびＡ／Ｄ変換器１１０（さらに第３〜５実施形態の高周波増幅器７０および検波器８０）は本発明の信号処理手段に、周波数帯域抽出フィルター１２０ａ〜１２０ｅおよび同期検波器１４０ａ〜１４０ｅは本発明の抽出手段に、制御装置１３０は本発明の制御手段に、それぞれ相当する。
【符号の説明】
【０１２９】
１，１ａ〜１ｄ…アンテナ装置
１０…受信信号生成部
２０…電圧制御発振器
３０…分配器
４０…送信アンテナ素子
５０ａ〜５０ｅ…受信アンテナ素子
６０ａ〜６０ｅ…振幅変調器
７０ａ〜７０ｅ…高周波増幅器
８０ａ〜８０ｅ…検波器
９０…合成器
１００…低周波増幅器
１１０…Ａ／Ｄ変換器
１２０ａ〜１２０ｅ…周波数帯域抽出フィルター
１３０…制御装置
１４０ａ〜１４０ｅ…同期検波器
【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】
0006037033.tif 000017
【図１７】
0006037033.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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