(57)【要約】【課題】レーダの検出性能を劣化させずに、仮想受信アレーにおける開口長を最大限拡大すること。【解決手段】送信アレーアンテナは、第１方向において、第１方向に配置される第１アンテナ群の内側の位置、かつ、第２方向で第１アンテナ群と異なる位置に配置される第２のアンテナ群を含む。受信アレーアンテナは、第１方向に配置される第３アンテナ群よりも外側の位置、かつ、第２方向において第３アンテナ群と異なる位置に配置される第４アンテナを含む。第３アンテナ群のうち第２の側の端部に位置する受信アンテナと他の受信アンテナの各々との素子間隔は、第１方向において、第１アンテナ群における第１の側の送信アンテナと、第２アンテナ群の各々との素子間隔と同一である。第２方向において第１アンテナ群の位置と第３アンテナ群の位置とを同一とした場合における、アンテナの位置はそれぞれ異なる。【選択図】図８Ａ
2019070595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信アレーアンテナを用いてレーダ信号を送信するレーダ送信部と、
受信アレーアンテナを用いて、前記レーダ信号がターゲットにおいて反射された反射波信号を受信するレーダ受信部と、
を具備し、
前記送信アレーアンテナは、第１の方向に配置される複数の送信アンテナを含む第１のアンテナ群と、前記第１の方向において前記第１のアンテナ群における少なくとも１組の隣接する送信アンテナの内側の位置、かつ、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記第１のアンテナ群と異なる位置に配置される、少なくとも１つの送信アンテナを含む第２のアンテナ群と、から構成され、
前記受信アレーアンテナは、前記第１の方向に配置される複数の受信アンテナを含む第３のアンテナ群と、前記第１の方向において前記第３のアンテナ群の端部よりも外側の位置、かつ、前記第２の方向において前記第３のアンテナ群と異なる位置に配置される１つの受信アンテナである第４のアンテナと、から構成され、
前記第１の方向において、前記隣接する送信アンテナの素子間隔は、前記第３のアンテナ群の開口長と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、の和であり、
前記第３のアンテナ群のうち、前記第４のアンテナの配置位置に近い第１の側と反対側の第２の側の端部に位置する受信アンテナと前記第３のアンテナ群に含まれる他の受信アンテナの各々との前記第１の方向の素子間隔は、前記第１の方向において、前記隣接する送信アンテナにおける前記第１の側と同じ側の送信アンテナと、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々との前記第１の方向の素子間隔と同一であり、
前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合における、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々の前記第２の方向の位置、及び、前記第４のアンテナの前記第２の方向の位置はそれぞれ異なる、
レーダ装置。
【請求項２】
前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔は等しい、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、は等しい、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔は異なる、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、は異なる、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合に、前記第１のアンテナ群と、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々と、前記第４のアンテナと、における前記第２の方向の隣接するアンテナの素子間隔は等間隔である、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合に、前記第１のアンテナ群と、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々と、前記第４のアンテナと、における前記第２の方向の隣接するアンテナの素子間隔は不等間隔である、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記第２のアンテナ群はｎ（１以上の整数）個の送信アンテナを含み、
前記第３のアンテナ群は、少なくとも（ｎ＋１）個の受信アンテナを含む、
請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの少なくとも１つのアンテナは、前記第２の方向に配置された複数のサブアレー素子で構成される、
請求項１に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高分解能が得られるマイクロ波又はミリ波を含む波長の短いレーダ送信信号を用いたレーダ装置の検討が進められている。また、屋外での安全性を向上させるために、車両以外にも、歩行者を含む物体（ターゲット）を広角範囲で検知するレーダ装置（広角レーダ装置）の開発が求められている。
【０００３】
例えば、レーダ装置として、パルス波を繰り返し発信するパルスレーダ装置が知られている。広角範囲において車両／歩行者を検知する広角パルスレーダの受信信号は、近距離に存在するターゲット（例えば車両）と、遠距離に存在するターゲット（例えば歩行者）とからの複数の反射波が混合された信号となる。このため、（１）レーダ送信部では、低いレンジサイドローブとなる自己相関特性（以下、低レンジサイドローブ特性と呼ぶ）を有するパルス波又はパルス変調波を送信する構成が要求され、（２）レーダ受信部では、広い受信ダイナミックレンジを有する構成が要求される。
【０００４】
広角レーダ装置の構成として、以下の２つの構成が挙げられる。
【０００５】
一つ目は、パルス波又は変調波を狭角（数度程度のビーム幅）の指向性ビームを用いて、機械的又は電子的に走査してレーダ波を送信し、狭角の指向性ビームを用いて反射波を受信する構成である。この構成では、高分解能を得るためには多くの走査が必要となるので、高速移動するターゲットに対する追従性が劣化する。
【０００６】
二つ目は、複数のアンテナ（アンテナ素子）で構成されるアレーアンテナによって反射波を受信し、素子間隔（アンテナ間隔）に対する受信位相差に基づく信号処理アルゴリズムによって反射波の到来角を推定する手法（Direction of Arrival (DOA) estimation）を用いる構成である。この構成では、送信ブランチでの送信ビームの走査間隔を間引いたとしても、受信ブランチにおいて到来角を推定できるので、走査時間の短縮化が図れ、１つ目の構成と比較して追従性が向上する。例えば、到来方向推定方法には、行列演算に基づくフーリエ変換、逆行列演算に基づくＣａｐｏｎ法及びＬＰ（Linear Prediction）法、又は、固有値演算に基づくＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）及びＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）が挙げられる。
【０００７】
また、レーダ装置として、受信ブランチに加え、送信ブランチにも複数のアンテナ（アレーアンテナ）を備え、送受信アレーアンテナを用いた信号処理によりビーム走査を行う構成（ＭＩＭＯレーダと呼ぶこともある）が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００８】
ＭＩＭＯレーダでは、送受信アレーアンテナにおけるアンテナ素子の配置を工夫することにより、最大で送信アンテナ素子数と受信アンテナ素子数との積に等しい仮想的な受信アレーアンテナ（以下、仮想受信アレーと呼ぶ）を構成することができる。これにより、少ない素子数によってアレーアンテナの実効的な開口長を増大させる効果が得られ、角度分解能を向上させることができる。
【０００９】
また、垂直方向又は水平方向の一次元走査（測角）以外にも、垂直方向及び水平方向の２次元におけるビーム走査を行う場合にもＭＩＭＯレーダが適用可能である（例えば、非特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】J. Li, P. Stoica, "MIMO Radar with Colocated Antennas," Signal Processing Magazine, IEEE Vol. 24, Issue: 5, pp. 106-114, 2007
【非特許文献２】P. P. Vaidyanathan, P. Pal,Chun-Yang Chen, "MIMO radar with broadband waveforms: Smearing filter banks and 2D virtual arrays,"IEEE Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, pp.188 - 192, 2008.
【非特許文献３】J. Wenger, "Automotive mm-wave radar: status and trends in system design and technology," IEE Colloquium on Automotive Radar and Navigation Techniques (Ref. No. 1998/230), pp. 144-147, 1998.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ＭＩＭＯレーダにおける送受信ブランチのアンテナ配置によっては、レーダの検出性能が劣化してしまう場合がある。
【００１２】
本開示の一態様は、レーダの検出性能を劣化させずに、仮想受信アレーにおける開口長を最大限拡大することができるレーダ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一態様に係るレーダ装置は、送信アレーアンテナを用いてレーダ信号を送信するレーダ送信部と、受信アレーアンテナを用いて、前記レーダ信号がターゲットにおいて反射された反射波信号を受信するレーダ受信部と、を具備し、前記送信アレーアンテナは、第１の方向に配置される複数の送信アンテナを含む第１のアンテナ群と、前記第１の方向において前記第１のアンテナ群における少なくとも１組の隣接する送信アンテナの内側の位置、かつ、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記第１のアンテナ群と異なる位置に配置される、少なくとも１つの送信アンテナを含む第２のアンテナ群と、から構成され、前記受信アレーアンテナは、前記第１の方向に配置される複数の受信アンテナを含む第３のアンテナ群と、前記第１の方向において前記第３のアンテナ群の端部よりも外側の位置、かつ、前記第２の方向において前記第３のアンテナ群と異なる位置に配置される１つの受信アンテナである第４のアンテナと、から構成され、前記第１の方向において、前記隣接する送信アンテナの素子間隔は、前記第３のアンテナ群の開口長と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、の和であり、前記第３のアンテナ群のうち、前記第４のアンテナの配置位置に近い第１の側と反対側の第２の側の端部に位置する受信アンテナと前記第３のアンテナ群に含まれる他の受信アンテナの各々との前記第１の方向の素子間隔は、前記第１の方向において、前記隣接する送信アンテナにおける前記第１の側と同じ側の送信アンテナと、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々との前記第１の方向の素子間隔と同一であり、前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合における、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々の前記第２の方向の位置、及び、前記第４のアンテナの前記第２の方向の位置はそれぞれ異なる。
【００１４】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本開示の一態様によれば、レーダの検出性能を劣化させずに、仮想受信アレーにおける開口長を最大限拡大することができる。
【００１６】
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】送受信アンテナの配置例を示す図
【図１Ｂ】仮想受信アレーの配置例を示す図
【図２Ａ】仮想受信アレー（ｄＶ＝０．５λ）による指向性パターンを示す図
【図２Ｂ】仮想受信アレー（ｄＶ＝０．５λ）による指向性パターンを示す図
【図３Ａ】仮想受信アレー（ｄＶ＝λ）による指向性パターンを示す図
【図３Ｂ】仮想受信アレー（ｄＶ＝２λ）による指向性パターンを示す図
【図４】実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１に係るレーダ送信信号の一例を示す図
【図６】実施の形態１に係るレーダ送信信号生成部の他の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態１に係るレーダ送信信号の送信タイミング、及び、測定範囲の一例を示す図
【図８Ａ】実施の形態１に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図８Ｂ】実施の形態１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図９Ａ】実施の形態１に係る送受信アンテナの他の配置例を示す図
【図９Ｂ】実施の形態１に係る仮想受信アレーの他の配置例を示す図
【図１０Ａ】実施の形態１のバリエーション１に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１０Ｂ】実施の形態１のバリエーション１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１１Ａ】実施の形態１のバリエーション２に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１１Ｂ】実施の形態１のバリエーション２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１２Ａ】実施の形態１のバリエーション３に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１２Ｂ】実施の形態１のバリエーション３に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１３Ａ】実施の形態２に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１３Ｂ】実施の形態２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１４Ａ】実施の形態２のバリエーション１に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１４Ｂ】実施の形態２のバリエーション１に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１５】実施の形態２のバリエーション１に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１６】実施の形態２のバリエーション１に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１７Ａ】実施の形態２のバリエーション２に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１７Ｂ】実施の形態２のバリエーション２に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１８Ａ】実施の形態２のバリエーション３に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１８Ｂ】実施の形態２のバリエーション３に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図１９Ａ】他の実施の形態に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図１９Ｂ】他の実施の形態に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【図２０Ａ】他の実施の形態に係る送受信アンテナの配置例を示す図
【図２０Ｂ】他の実施の形態に係る仮想受信アレーの配置例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
上述したように、垂直方向又は水平方向の一次元走査（測角）以外にも、垂直方向及び水平方向の２次元におけるビーム走査を行う場合にも、仮想受信アレーを構成するＭＩＭＯレーダが適用可能である。
【００１９】
一例として、図１Ａは、垂直方向に配置された４個の送信アンテナ（Tx#1〜Tx#4）を含む送信アレーアンテナ、及び、垂直方向に配置された４個の受信アンテナ（Rx#1〜Rx#4）を含む受信アレーアンテナを示す。図１Ａにおいて、送信アンテナは、垂直方向に等間隔（ｄＶ）に配置され、受信アンテナは、水平方向に等間隔（ｄＨ）に配置されている。
【００２０】
図１Ｂは、図１Ａに示すアンテナ配置の送受信アレーアンテナを含む仮想受信アレーを示す。図１Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に４アンテナ及び垂直方向に４アンテナが矩形状に配置された１６素子の仮想受信アンテナ（VA#1〜VA#16）から構成される。図１Ｂでは、仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向の素子間隔は、それぞれ、ｄＨ、ｄＶとなる。すなわち、仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向の開口長ＤＨ、ＤＶは、それぞれ、３ｄＨ、３ｄＶとなる。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｂに示したＭＩＭＯレーダのアンテナ配置において、水平方向の素子間隔ｄＨ=０．５λとし、垂直方向の素子間隔ｄＶ=０．５λとした場合の水平０°、垂直０°方向に向けたフーリエビームパターンを示す。なお、λはレーダ搬送波の波長を示す。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、水平０°、垂直０°方向にメインビーム（メインローブ）が形成される。ここで、メインビームのビーム幅が狭いほど、複数のターゲットに対する角度分離性能が向上する。例えば、図２Ａ及び図２Ｂでは、３ｄＢビーム幅は２６°程度である。また、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、メインビームの周辺には、サイドローブが発生している。レーダ装置において、サイドローブは虚像として誤検出の要因となる。このため、サイドローブのピークレベルが低いほど、レーダ装置において虚像として誤検出される確率が低減される。図２Ａ及び図２Ｂでは、メインビームのピークレベルによって正規化したサイドローブのピークレベルに対する電力比（ピークサイドローブ比）は約−１３ｄＢとなる。
【００２３】
レーダ装置において検出範囲を拡大するには、利得の高いアンテナを用いることが有効である。例えば、アンテナの指向性（ビーム幅）を狭くすることにより、アンテナ利得を向上させることができる。また、アンテナの指向性を狭くするには、アンテナの開口面を広げる必要があり、アンテナサイズが大きくなる。
【００２４】
また、アンテナの指向性を狭くするために、アンテナ構成として、複数のアンテナ素子を直列的に給電した構成のサブアレーアンテナ（サブアレー化したアンテナ素子）を用いることがある。例えば、車両に搭載されるレーダ装置（車載レーダ）等では、垂直方向の指向性を狭めるために、垂直方向に複数のアンテナ素子を並べて構成したサブアレーアンテナを用いる（例えば、非特許文献３を参照）。これにより、垂直方向のアンテナ利得を向上でき、路面等の不要な方向の反射波を低減する効果が得られる。
【００２５】
しかしながら、上記のようなサブアレーアンテナを、送信アレーアンテナあるいは受信アレーアンテナを構成するアンテナ素子として用いる場合、アレーアンテナの素子間隔は、サブアレーアンテナのサイズよりも狭い間隔には配置困難である。例えば、サブアレーアンテナを構成するアンテナ素子を垂直方向に配置する場合、サブアレーアンテナのサイズが１波長以上となる。例えば、図１Ａに示すＭＩＭＯレーダにおいて垂直方向にサブアレーアンテナを用いる場合には、垂直方向の素子間隔ｄＶを１波長以上に広げる必要がある。
【００２６】
図３Ａ及び図３Ｂは、図１Ａに示すＭＩＭＯレーダの送受信アンテナ配置において垂直方向の素子間隔ｄＶを１波長（λ）以上とした場合に、水平０°、垂直０°方向に向けたフーリエビームパターンの一例を示す。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、垂直方向にサブアレー化したアンテナ素子単体の指向性は考慮していない。
【００２７】
また、図３Ａでは、垂直方向の素子間隔ｄＶ＝λ、水平方向の素子間隔ｄＨ＝０．５λであり、図３Ｂでは、垂直方向の素子間隔ｄＶ＝２λ、水平方向の素子間隔ｄＨ＝０．５λである。
【００２８】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、水平０°、垂直０°方向にメインビーム（メインローブ）が向き、メインビームの周辺の垂直方向に高いレベルのサイドローブ（グレーティングローブ）が発生している。図３Ａ及び図３Ｂでは、ピークサイドローブ比は０ｄＢとなる。また、図３Ｂ（ｄＶ＝２λ）では、図３Ａ（ｄＶ＝λ）と比較して、垂直方向に高いレベルのサイドローブ（グレーティングローブ）が発生する角度間隔が狭くなっている。すなわち、垂直方向の素子間隔ｄＶが広くなるほど、サイドローブ（グレーティングローブ）が発生する角度間隔が狭まる性質が確認できる。
【００２９】
このように、レーダ装置は、垂直方向のアンテナサイズが大きくなるほど、垂直方向の素子間隔を広げる必要があり、メインビームに比較的近い角度にグレーティングローブが発生しやすくなる。このため、レーダ装置で想定する検知角範囲が、グレーティングローブの発生する角度以上に広い場合には、レーダ装置は、検知角度範囲内において、グレーティングローブに起因する偽のピークを誤ってターゲット（物標）として検出する確率が増加し、レーダ装置の検出性能が劣化する課題が生じる。
【００３０】
本開示に係る一態様は、ＭＩＭＯレーダを用いて垂直方向及び水平方向の２次元においてビーム走査を行う場合に、レーダ装置の検出性能を劣化させずに、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大する。このような仮想受信アレーを用いることで、少ないアンテナ素子数による角度分解能の向上を可能とする。
【００３１】
以下、本開示の一態様に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。
【００３２】
なお、以下では、レーダ装置において、送信ブランチにおいて、複数の送信アンテナから符号分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチにおいて、各送信信号を分離して受信処理を行う構成について説明する。しかし、レーダ装置の構成は、これに限定されず、送信ブランチにおいて、複数の送信アンテナから周波数分割多重された異なる送信信号を送出し、受信ブランチにおいて、各送信信号を分離して受信処理を行う構成でもよい。また、同様に、レーダ装置の構成は、送信ブランチで複数の送信アンテナから時分割多重された送信信号を送出し、受信ブランチで、受信処理を行う構成でもよい。
【００３３】
［実施の形態１］
［レーダ装置の構成］
図４は、本実施の形態に係るレーダ装置１０の構成を示すブロック図である。
【００３４】
レーダ装置１０は、レーダ送信部（送信ブランチ）１００と、レーダ受信部（受信ブランチ）２００と、基準信号生成部３００と、を有する。
【００３５】
レーダ送信部１００は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号に基づいて高周波（無線周波数：Radio Frequency）のレーダ信号（レーダ送信信号）を生成する。そして、レーダ送信部１００は、複数の送信アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎｔによって構成される送信アレーアンテナを用いて、レーダ送信信号を所定の送信周期にて送信する。
【００３６】
レーダ受信部２００は、ターゲット（図示せず）により反射したレーダ送信信号である反射波信号を、複数の受信アンテナ２０２−１〜２０２−Ｎａを含む受信アレーアンテナを用いて受信する。レーダ受信部２００は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号を用いて、下記の処理動作を行うことで、レーダ送信部１００と同期した処理を行う。すなわち、レーダ受信部２００は、各受信アンテナ２０２において受信した反射波信号を信号処理し、少なくともターゲットの有無検出、方向推定を行う。なお、ターゲットはレーダ装置１０が検出する対象の物体であり、例えば、車両（４輪及び２輪を含む）又は人を含む。
【００３７】
基準信号生成部３００は、レーダ送信部１００及びレーダ受信部２００のそれぞれに接続されている。基準信号生成部３００は、基準信号としてのリファレンス信号をレーダ送信部１００及びレーダ受信部２００に供給し、レーダ送信部１００及びレーダ受信部２００の処理を同期させる。
【００３８】
［レーダ送信部１００の構成］
レーダ送信部１００は、レーダ送信信号生成部１０１−１〜１０１−Ｎｔと、送信無線部１０５−１〜１０５−Ｎｔと、送信アンテナ１０６−１〜１０６−Ｎｔと、を有する。すなわち、レーダ送信部１００は、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６を有し、各送信アンテナ１０６は、それぞれ個別のレーダ送信信号生成部１０１及び送信無線部１０５に接続されている。
【００３９】
レーダ送信信号生成部１０１は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、生成したタイミングクロックに基づいてレーダ送信信号を生成する。そして、レーダ送信信号生成部１０１は、所定のレーダ送信周期（Tr）にてレーダ送信信号を繰り返し出力する。レーダ送信信号は、rｚ(k, M)=Iｚ(k, M)+j Qｚ(k, M)で表される。ここで、ｚは各送信アンテナ１０６に対応する番号を表し、ｚ＝１，…，Ｎｔである。また、jは虚数単位を表し、kは離散時刻を表し、Mはレーダ送信周期の序数を表す。
【００４０】
各レーダ送信信号生成部１０１は、符号生成部１０２と、変調部１０３と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１０４とを含む。以下、第ｚ番目（z=1，…，Nt）の送信アンテナ１０６に対応するレーダ送信信号生成部１０１−ｚにおける各構成部について説明する。
【００４１】
具体的には、符号生成部１０２は、レーダ送信周期Tr毎に、符号長Lの符号系列の符号a(z)n（n=1，…，L）（パルス符号）を生成する。各符号生成部１０２−１〜１０２−Ntにおいて生成される符号a(z)n（z=1，…，Nt）には、互いに低相関又は無相関となる符号が用いられる。符号系列としては、例えば、Walsh-Hadamard符号、Ｍ系列符号、Gold符号などが挙げられる。
【００４２】
変調部１０３は、符号生成部１０２から受け取る符号a(z)nに対してパルス変調（振幅変調、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、パルスシフトキーイング）又は位相変調（Phase Shift Keying）を行い、変調信号をＬＰＦ１０４へ出力する。
【００４３】
ＬＰＦ１０４は、変調部１０３から受け取る変調信号のうち、所定の制限帯域以下の信号成分を、ベースバンドのレーダ送信信号として送信無線部１０５へ出力する。
【００４４】
第ｚ（z=1，…，Nt）番目の送信無線部１０５は、第ｚ番目のレーダ送信信号生成部１０１から出力されるベースバンドのレーダ送信信号に対して周波数変換を施してキャリア周波数（Radio Frequency：RF）帯のレーダ送信信号を生成し、送信増幅器により所定の送信電力Ｐ［ｄＢ］に増幅して第ｚ番目の送信アンテナ１０６へ出力する。
【００４５】
第ｚ（z=1，…，Nt）番目の送信アンテナ１０６は、第ｚ番目の送信無線部１０５から出力されるレーダ送信信号を空間に放射する。
【００４６】
図５は、レーダ送信部１００のＮｔ個の送信アンテナ１０６から送信されるレーダ送信信号を示す。符号送信区間Tw内には符号長Lのパルス符号系列が含まれる。各レーダ送信周期Trのうち、符号送信区間Twの間にパルス符号系列が送信され、残りの区間（Tr-Tw）は無信号区間となる。１つのパルス符号（a(z)n）あたり、No個のサンプルを用いたパルス変調が施されることにより、各符号送信区間Tw内には、Nr（=No×L）個のサンプルの信号が含まれる。すなわち、変調部１０３におけるサンプリングレートは、（No×L）/Twである。また、無信号区間（Tr-Tw）には、Nu個のサンプルが含まれる。
【００４７】
なお、レーダ送信部１００は、レーダ送信信号生成部１０１の代わりに、図６に示すレーダ送信信号生成部１０１ａを備えてもよい。レーダ送信信号生成部１０１ａは、図４に示す符号生成部１０２、変調部１０３及びＬＰＦ１０４を有さず、代わりに符号記憶部１１１及びＤＡ変換部１１２を備える。符号記憶部１１１は、符号生成部１０２（図４）において生成される符号系列を予め記憶し、記憶している符号系列を巡回的に順次読み出す。ＤＡ変換部１１２は、符号記憶部１１１から出力される符号系列（デジタル信号）をアナログ信号に変換する。
【００４８】
［レーダ受信部２００の構成］
図４において、レーダ受信部２００は、Na個の受信アンテナ２０２を備え、アレーアンテナを構成する。また、レーダ受信部２００は、Na個のアンテナ系統処理部２０１−１〜２０１−Ｎａと、方向推定部２１４と、を有する。
【００４９】
各受信アンテナ２０２は、ターゲット（物体）に反射したレーダ送信信号である反射波信号を受信し、受信した反射波信号を、対応するアンテナ系統処理部２０１へ受信信号として出力する。
【００５０】
各アンテナ系統処理部２０１は、受信無線部２０３と、信号処理部２０７とを有する。
【００５１】
受信無線部２０３は、増幅部２０４と、周波数変換器２０５と、直交検波器２０６と、を有する。受信無線部２０３は、基準信号生成部３００から受け取るリファレンス信号を所定数倍したタイミングクロックを生成し、生成したタイミングクロックに基づいて動作する。具体的には、増幅器２０４は、受信アンテナ２０２から受け取る受信信号を所定レベルに増幅し、周波数変換器２０５は、高周波帯域の受信信号をベースバンド帯域に周波数変換し、直交検波器２０６は、ベースバンド帯域の受信信号を、I信号及びQ信号を含むベースバンド帯域の受信信号に変換する。
【００５２】
信号処理部２０７は、ＡＤ変換部２０８、２０９と、分離部２１０−１〜２１０−Ｎｔと、を有する。
【００５３】
ＡＤ変換部２０８には、直交検波器２０６からI信号が入力され、ＡＤ変換部２０９には、直交検波器２０６からQ信号が入力される。ＡＤ変換部２０８は、I信号を含むベースバンド信号に対して、離散時間でのサンプリングを行うことにより、I信号をデジタルデータに変換する。ＡＤ変換部２０９は、Q信号を含むベースバンド信号に対して、離散時間でのサンプリングを行うことにより、Q信号をデジタルデータに変換する。
【００５４】
ここで、ＡＤ変換部２０８，２０９のサンプリングでは、レーダ送信信号における１つのサブパルスの時間Tp（=Tw/L）あたり、Ns個の離散サンプルが行われる。すなわち、１サブパルスあたりのオーバーサンプル数はNsとなる。
【００５５】
以下の説明では、I信号Ir(k, M)及びQ信号Qr(k, M)を用いて、ＡＤ変換部２０８，２０９の出力としての第M番目のレーダ送信周期Tr[M]の離散時間kにおけるベースバンドの受信信号を複素数信号x(k, M)＝Ir(k, M)+j Qr(k, M)と表す。また、以下では、離散時刻ｋは、レーダ送信周期（Tr）の開始するタイミングを基準（k=1）とし、信号処理部２０７は、レーダ送信周期Tｒが終了する前までのサンプル点であるk=（Nr＋Nu）Ns/Noまで周期的に動作する。すなわち、k＝1,…,（Nr＋Nu）Ns/Noとなる。ここで、ｊは虚数単位である。
【００５６】
信号処理部２０７は、送信アンテナ１０６の個数分の系統数に等しいＮｔ個の分離部２１０を含む。各分離部２１０は、相関演算部２１１と、加算部２１２と、ドップラー周波数解析部２１３と、を有する。以下、第ｚ（z=1,…,Nt）番目の分離部２１０の構成について説明する。
【００５７】
相関演算部２１１は、レーダ送信周期Tr毎に、ＡＤ変換部２０８，２０９から受け取る離散サンプル値Ir(k, M)及びQr(k, M)を含む離散サンプル値x(k, M)と、レーダ送信部１００において送信される符号長Ｌのパルス符号a(z)n（ただし、z=1,…,Nt、n＝1，…，L）との相関演算を行う。例えば、相関演算部２１１は、離散サンプル値x(k, M)と、パルス符号a(z)nとのスライディング相関演算を行う。例えば、第Ｍ番目のレーダ送信周期Tr[M]における離散時刻kのスライディング相関演算の相関演算値AC(z)(k, M)は、次式に基づき算出される。
【数１】
2019070595.tif 000003
【００５８】
上式において、アスタリスク（＊）は複素共役演算子を表す。
【００５９】
相関演算部２１１は、例えば、式（１）に従って、k＝1，…,（Nr＋Nu）Ns/Noの期間に渡って相関演算を行う。
【００６０】
なお、相関演算部２１１は、k＝1，…,（Nr＋Nu）Ns/Noに対して相関演算を行う場合に限定されず、レーダ装置１０の測定対象となるターゲットの存在範囲に応じて、測定レンジ（すなわち、kの範囲）を限定してもよい。これにより、レーダ装置１０では、相関演算部２１１の演算処理量の低減が可能となる。例えば、相関演算部２１１は、k=Ns（L+1），…,（Nr＋Nu）Ns /No-NsLに測定レンジを限定してもよい。この場合、図７に示すように、レーダ装置１０は、符号送信区間Twに相当する時間区間では測定を行わない。
【００６１】
これにより、レーダ装置１０は、レーダ送信信号がレーダ受信部２００に直接的に回り込むような場合でも、レーダ送信信号が回り込む期間（少なくともτ１未満の期間）では相関演算部２１１による処理が行われないので、回り込みの影響を排除した測定が可能となる。また、測定レンジ（ｋの範囲）を限定する場合、以下で説明する加算部２１２、ドップラー周波数解析部２１３及び方向推定部２１４の処理に対しても、同様に測定レンジ（ｋの範囲）を限定した処理を適用すればよい。これにより、各構成部での処理量を削減でき、レーダ受信部２００における消費電力を低減できる。
【００６２】
加算部２１２は、第M番目のレーダ送信周期Trの離散時刻k毎に相関演算部２１１から受け取る相関演算値AC(z)(k, M)を用いて、所定回数（Np回）のレーダ送信周期Trの期間（Tr×Np）に渡って、相関演算値AC(z)(k, M)を加算（コヒーレント積分）する。期間（Tr×Np）に渡る加算数Npの加算（コヒーレント積分）処理は次式で表される。
【数２】
2019070595.tif 000004
【００６３】
ここで、CI(z)(k, m)は相関演算値の加算値（以下、相関加算値と呼ぶ）を表し、Npは１以上の整数値であり、ｍは加算部２１２における加算回数Npを１個の単位とした場合における加算回数の序数を示す１以上の整数である。また、z=1,…,Ntである。
【００６４】
加算部２１２は、レーダ送信周期Trを単位として得られた相関演算部２１１の出力を一つの単位として、Np回の加算を行う。つまり、加算部２１２は、相関演算値AC(z)(k, Np(m-1)+1)〜AC(z)（k, Np×m）を一単位として、離散時刻ｋのタイミングを揃えて加算した相関値CI(z)（k, m）を離散時刻ｋ毎に算出する。これにより、加算部２１２は、相関演算値のNp回に渡る加算の効果により、ターゲットからの反射波信号が高い相関を有する範囲において、反射波信号のSNRを向上できる。よって、レーダ受信部２００は、ターゲットの到来距離の推定に関する測定性能を向上できる。
【００６５】
なお、理想的な加算利得を得るためには、相関演算値の加算回数Npの加算区間において、相関演算値の位相成分がある程度の範囲で揃う条件が必要である。つまり、加算回数Npは、測定対象となるターゲットの想定最大移動速度に基づいて設定されることが好ましい。これは、ターゲットの想定最大速度が大きいほど、ターゲットからの反射波に含まれるドップラー周波数の変動量が大きい。このため、高い相関を有する時間期間が短くなるため、加算回数Npは小さい値となり、加算部２１２での加算による利得向上効果が小さくなるためである。
【００６６】
ドップラー周波数解析部２１３は、離散時刻ｋ毎に得られた加算部２１２のNc個の出力であるCI(z)(k, Nc(w-1)+1)〜CI(z)（k，Nc×w）を一単位として、離散時刻ｋのタイミングを揃えてコヒーレント積分を行う。例えば、ドップラー周波数解析部２１３は、次式に示すように、2Nf個の異なるドップラー周波数fsΔΦに応じた位相変動Φ(fs)＝2πfs（Tr×Np）ΔΦを補正した後に、コヒーレント積分を行う。
【数３】
2019070595.tif 000005
【００６７】
ここで、FT_CI(z)Nant(k, fs, w)は、ドップラー周波数解析部２１３における第ｗ番目の出力であり、第Nant番目のアンテナ系統処理部２０１における離散時刻ｋでのドップラー周波数fsΔΦのコヒーレント積分結果を示す。ただし、Nant=1〜Naであり、fs=-Nf+1,…,0,…,Nfであり、k＝１，…, （Nr＋Nu）Ns/Noであり、wは１以上の整数であり、ΔΦは位相回転単位である。
【００６８】
これにより、各アンテナ系統処理部２０１は、離散時刻ｋ毎の2Nf個のドップラー周波数成分に応じたコヒーレント積分結果であるFT_CI(z)Nant(k, -Nf+1,w),…, FT_CI(z)Nant(k, Nf-1, w)を、レーダ送信周期間Tｒの複数回Np×Ncの期間（Tr×Np×Nc）毎に得る。なお、ｊは虚数単位であり、z=1,…,Ntである。
【００６９】
ΔΦ＝1/Ncとした場合、上述したドップラー周波数解析部２１３の処理は、サンプリング間隔Tm＝（Tr×Np）、サンプリング周波数ｆm=1/Tmで加算部２１２の出力を離散フーリエ変換（ＤＦＴ）処理していることと等価である。
【００７０】
また、Nfを２のべき乗の数に設定することで、ドップラー周波数解析部２１３では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ:Fast Fourier Transform）処理を適用でき、演算処理量を削減できる。なお、Nf>Ncでは、q＞Ncとなる領域においてCI(z)（k、Nc(w-1)+q）=0とするゼロ埋め処理を行うことで、同様にＦＦＴ処理を適用でき、演算処理量を削減できる。
【００７１】
また、ドップラー周波数解析部２１３において、ＦＦＴ処理の代わりに、上式（３）に示す積和演算を逐次的に演算する処理を行ってもよい。つまり、ドップラー周波数解析部２１３は、離散時刻ｋ毎に得られた加算部２１２のNc個の出力であるCI(z)(k, Nc(w-1)+q+1)に対して、fs=-Nf+1,…,0,…,Nf-1に対応する係数exp[-j2πfsTrNpqΔφ]を生成し、逐次的に積和演算処理してもよい。ここで、q＝0〜Nc−１である。
【００７２】
なお、以下の説明では、Na個のアンテナ系統処理部２０１の各々において同様の処理を施して得られた第ｗ番目の出力FT_CI(z)1(k, fs, w), FT_CI(z)2(k, fs, w),…, FT_CI(z)Na(k, fs, w)を、次式のように仮想受信アレー相関ベクトルｈ（k, fs, w）として表記する。仮想受信アレー相関ベクトルｈ（k, fs, w）は、送信アンテナ数Ntと受信アンテナ数Naとの積であるNt×Na個の要素を含む。仮想受信アレー相関ベクトルh（k, fs, w）は、後述する、ターゲットからの反射波信号に対して受信アンテナ２０２間の位相差に基づく方向推定を行う処理の説明に用いる。ここで、z=1,…,Ntであり、b＝１, …, Naである。
【数４】
2019070595.tif 000006
【数５】
2019070595.tif 000007
【００７３】
以上、信号処理部２０７の各構成部における処理について説明した。
【００７４】
方向推定部２１４は、アンテナ系統処理部２０１−１〜２０１−Ｎａから出力されるｗ番目のドップラー周波数解析部２１３の仮想受信アレー相関ベクトルh（k, fs, w）に対してアレー補正値h_cal[y]を用いてアンテナ系統処理部２０１間の位相偏差及び振幅偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）を算出する。仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）は次式で表される。なお、y＝1,…,(Nt×Na)である。
【数６】
2019070595.tif 000008
【００７５】
アンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）は、Na×Nr個の要素からなる列ベクトルである。以下では、仮想受信アレー相関ベクトルh_after_cal（k, fs, w）の各要素をh1（k, fs, w）,…,hNa×Nr（k, fs, w）と表記して、方向推定処理の説明に用いる。
【００７６】
［レーダ装置１０におけるアンテナ配置］
以上の構成を有するレーダ装置１０におけるＮｔ個の送信アンテナ１０６及びＮａ個の受信アンテナ２０２の配置について説明する。
【００７７】
Ｎｔ個の送信アンテナ１０６（送信アレーアンテナ）は、垂直方向の位置（垂直位置と呼ぶ）が同一であり、水平方向の位置（水平位置と呼ぶ）が異なる複数の送信アンテナ１０６（つまり、水平方向に配置される複数の送信アンテナ１０６）を含む「第１のアンテナ群」と、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ１０６の垂直位置及び水平位置とは異なる位置に配置される送信アンテナ１０６である「第２のアンテナ」とを含む。
【００７８】
また、Ｎａ個の受信アンテナ２０２（受信アレーアンテナ）は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる複数の受信アンテナ２０２（つまり、水平方向に配置される複数の受信アンテナ２０２）を含む「第３のアンテナ群」と、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ２０２の垂直位置及び水平位置とは異なる位置に配置された受信アンテナ２０２である「第４のアンテナ」とを含む。
【００７９】
以下、本実施の形態における送受信アンテナの配置例について説明する。
【００８０】
図８Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図８Ｂは、図８Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【００８１】
（１）送受信アンテナの配置
図８Ａでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝３個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【００８２】
図８Ａにおいて、受信アンテナRx#1〜Rx#3は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第３のアンテナ群を構成する。具体的には、図８Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは一定（等間隔）である。
【００８３】
また、図８Ａにおいて、受信アンテナRx#4は、第３のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第４のアンテナである。具体的には、図８Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図８Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に間隔DRH離れた位置である。
【００８４】
また、図８Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置からDRV離れた位置である。
【００８５】
一方、図８Ａにおいて、送信アンテナTx#1、Tx#2は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第１のアンテナ群を構成する。また、図８Ａにおいて、送信アンテナTx#3は、第１のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第２のアンテナである。
【００８６】
具体的には、図８Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、間隔DRHを加えた間隔（DZ+DRH）である。例えば、第１のアンテナ群の素子間隔DTHにおいて、アンテナ開口長DZに加える間隔DRHは、上述した第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔（図８ＡではRx#3とRx#4との間隔DRH）と等しい。
【００８７】
また、図８Ａにおいて、第２のアンテナである送信アンテナTx#3の水平位置は、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の内側の位置である。具体的には、送信アンテナTx#3の水平位置は、（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図８Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、水平方向に間隔DT2Hずらした位置である。
【００８８】
例えば、図８Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図８Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【００８９】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図８Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【００９０】
すなわち、水平方向において、第３のアンテナ群（図８ＡではRx#1〜Rx#3）のうち、第４のアンテナ（Rx#4）の配置位置に近い側（第１の側。図８Ａでは右側）と反対側（第２の側。図８Ａでは左側）の端部に位置する受信アンテナ（図８ＡではRx#1）と、第３のアンテナ群に含まれる他の受信アンテナ（図８ＡではRx#2、Rx#3）の各々との素子間隔（図８ＡではDRH又は2DRH）は、水平方向において、第１のアンテナ群に含まれる隣接する送信アンテナTx#1、Tx#2のうちの上記第１の側と同じ側（図８Ａでは右側）の送信アンテナTx#2と、第２のアンテナに含まれる送信アンテナ（Tx#3）の各々との素子間隔（図８ＡではDRH）と同一である。
【００９１】
換言すると、水平方向において、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（図８ＡではTx#1、Tx#2）のうち一方の側（図８Ａでは右側）の送信アンテナ（図８Ａでは右端アンテナTx#2）と、第２のアンテナ（Tx#3）との素子間隔（図８ＡではDT2H=DRH）は、受信アレーアンテナにおける、第１のアンテナ群の上記一方の側と反対側（図８Ａでは左側）の端部に位置する受信アンテナ（図８Ａでは左端アンテナRx#1）と他の受信アンテナ（図８ＡではRx#2、Rx#3）との素子間隔（図８ＡではDRH又は2DRH）と、同一である。
【００９２】
また、図８Ａにおいて、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からDTV離れた位置である。
【００９３】
ここで、間隔DTVは、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの間の垂直方向の間隔DRVと異なる間隔である。換言すると、間隔DTV及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナの垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【００９４】
図８Ａに示すように、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#3の配置は、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#3の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。同様に、図８Ａに示すように、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#4の配置は、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#4の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。
【００９５】
（２）仮想受信アレーの配置
上述した図８Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図８Ｂに示す仮想受信アレー（仮想アンテナVA#1〜VA#12）の配置は以下のような特徴を有する。
【００９６】
ここで、仮想受信アレーの配置は、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナの位置（給電点の位置）、及び、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの位置（給電点の位置）から、次式のように表すことができる。ここで、mod(x,y)は除算後の剰余 (モジュロ演算)を算出する演算子であり、ｘをｙで割ったときの余りを返す。また、ceil(x)はｘ 以上の最も近い整数に丸めた値を返す演算子である。
【数７】
2019070595.tif 000009
【００９７】
ここで、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナの位置座標を（XT_#n,YT_#n）（ただし、n=1,..,, Nt）とし、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナの位置座標を（XR_#m,YR_#m）（ただし、m=1,..,, Na）とし、仮想受信アレーアンテナを構成する仮想アンテナの位置座標を（XV_#k,YV_#k）（ただし、k=1,..,, Nt×Na）とする。なお、式（７）では、VA#1を仮想受信アレーの位置基準（０，０）として表している。
【００９８】
図８Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された６個の仮想アンテナ（図８Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#7, VA#2, VA#5, VA#8）から成る水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む構成となる。図８Ｂに示すHLAは、図８Ａにおいて水平方向に素子間隔DTHによって配置された第１のアンテナ群に含まれる２つの送信アンテナTx#1，Tx#2と、水平方向に素子間隔DRHによって配置された第３のアンテナ群に含まれる３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から得られる。具体的には、水平方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、第１のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図８Ａでは２個）と第３のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図８Ａでは３個）との積（図８Ｂでは６個）となる関係を有する。
【００９９】
また、図８Ａでは、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1〜Rx#3）間の素子間隔はDRHで等しい。また、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ間の素子間隔（DRH）と、水平方向における第３のアンテナ群と第４のアンテナ（Rx#4）との間隔（DRH）とは等しい。これにより、図８Ｂに示す仮想受信アレーのHLAにおいて、６個の仮想アンテナは、水平方向にそれぞれ直線上に等間隔に配置される。
【０１００】
また、図８Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された３個の仮想アンテナ（図８Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#10, VA#6）から成る垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む構成となる。垂直方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、「（第２のアンテナに含まれるアンテナ数）＋（第４のアンテナに含まれるアンテナ数）＋１」（図８Ｂでは３個）となる関係を有する。
【０１０１】
VLAでは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置を基準として、DTV、DRVの小さい順に仮想アンテナが並ぶ配置となる。例えば、DTV＞DRVの場合、VLA内の仮想アンテナの素子間隔はDRV、（DTV―DRV）となる。また、DTV＜DRVの場合は、VLA内の仮想アンテナの素子間隔はDTV 、（DRV―DTV）となる。
【０１０２】
また、DTV=２DRVとすることで、VLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。また、２DTV=DRVとすることで、 VLA内では、仮想アンテナが等間隔（DTV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。
【０１０３】
図８Ｂは、一例として、DTV=２DRVの例（つまり、DTV＞DRVの場合）を示す。すなわち、図８Ｂでは、VLAにおいて、VA#2、VA#10、VA#6は、等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。これにより、垂直方向においてピークサイドローブ比を低減することができる。
【０１０４】
なお、DTV=２DRV又は２DTV=DRVに限定されない。すなわち、垂直方向において第１のアンテナ群の位置と第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合に、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）（又は第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3））と、第２のアンテナ（Tx#3）と、第４のアンテナ（RX#4）と、における垂直方向の隣接するアンテナの素子間隔は等間隔でもよく、不等間隔でもよい。不等間隔の場合（DTV=２DRV、２DTV=DRV以外の場合）、VLAは不等間隔アレーとなり、VLAの開口長を拡げることができるため、メインローブが狭まり、垂直方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。
【０１０５】
ここで、式（４）及び式（７）、図８Ｂに示すように、仮想アンテナVA#1は、受信アンテナRx#1と送信アンテナTx#1との関係より得られる。また、VA#1の位置（垂直位置、水平位置）を基準位置（０，０）として、VLAを構成する仮想アンテナVA#2は、受信アンテナRx#1と送信アンテナTx#2との関係により得られ、VLAを構成する仮想アンテナVA#6は、受信アンテナRx#2と送信アンテナTx#3との関係により得られ、VLAを構成する仮想アンテナVA#10は、受信アンテナRx#4と送信アンテナTx#1との関係により得られる。
【０１０６】
上述したように、第１のアンテナ群の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群の開口長DZと水平方向における第３のアンテナ群と第４のアンテナとの間隔DRHとの和、つまり、受信アレーアンテナの水平方向の開口長と等しい。これにより、基準位置であるVA#1から水平方向に第１のアンテナ群の素子間隔DTH離れた位置に配置されるVA#2（Rx#1とTx#2との関係から得られる仮想アンテナ）の水平位置と、基準位置であるVA#1から水平方向に受信アレーアンテナの開口長（DZ＋DRH）離れた位置に配置されるVA#10（Rx#4とTx#1との関係から得られる仮想アンテナ）の水平位置とが同一（図８Ｂでは基準位置から３ＤＲＨの位置）となる。また、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの垂直位置がDRH異なるので、VA#2とV#10との垂直位置もDRV異なる。これにより、VA#2とVA#10とは、同一の水平位置に配置され、かつ、垂直方向に並んで配置される。
【０１０７】
また、水平方向において、第１のアンテナ群の右端部（図８ＡではTx#2）と第２のアンテナ（Tx#3）との素子間隔DT2Hは、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群の他の受信アンテナ（例えば、Rx#2）との素子間隔DRHと等しい。これにより、Rx#1とTx#2との関係から得られる仮想アンテナVA#2の水平位置と、Rx#2とTx#3との関係から得られる仮想アンテナVA#6の水平位置とが同一（図８Ｂでは基準位置から３ＤＲＨの位置）となる。また、第１のアンテナ群と第２のアンテナとの垂直位置が異なるので、VA#2とV#6との垂直位置もDTV異なる。これにより、VA#2とVA#6とは、同一の水平位置に配置され、かつ、垂直方向に並んで配置される。
【０１０８】
また、垂直方向において、基準位置（第１のアンテナ群の垂直位置及び第３のアンテナ群の垂直位置）と、第２のアンテナの位置（間隔DTV）と、第４のアンテナの位置（間隔DRV）とがそれぞれ異なる。これにより、仮想受信アレーにおいて、垂直方向の基準位置に配置されるVA#2に対して、VA#10及びVA#6はそれぞれ異なる垂直位置に配置される。
【０１０９】
以上より、VLAを構成するVA#2、VA#10、VA#6は、同一の水平位置かつ異なる垂直位置に配置されることになる。
【０１１０】
このように、図８Ａに示す送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、送信アンテナ数Ｎｔ＝３、受信アンテナ数Ｎａ＝４の限られたアンテナ数で、図８Ｂに示す仮想受信アレー（VA#1,…, VA#12）の配置が、水平方向に直線上に６アンテナ（HLA）、垂直方向に直線上に３アンテナ（VLA）を含む配置となり、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０１１１】
方向推定部２１４は、上述した送受信アンテナの配置（図８Ａを参照）から得られる仮想受信アレー（図８Ｂを参照）の受信信号を用いて、水平方向及び垂直方向の方向推定処理を以下のように行う。
【０１１２】
上記仮想受信アレーの素子番号（VA#の番号）は、式（６）に示すアンテナ間偏差を補正した仮想受信アレー相関ベクトルｈ_after_cal（ｋ、fs, w）の列ベクトルの要素番号に対応する。例えば、VA#1はｈ_after_cal（ｋ、fs, w）の列ベクトル要素の１番目の要素h1（ｋ、fs, w）に対応する。他のVA#2〜VA#12についても同様である。
【０１１３】
水平方向及び垂直方向の到来方向推定において、方向推定部２１４は、方向推定評価関数値Ｐ（θ、φ、ｋ、ｆｓ、ｗ）における方位方向θ及び仰角方向φを所定の角度範囲内で可変として空間プロファイルを算出し、算出した空間プロファイルの極大ピークを大きい順に所定数抽出し、極大ピークの方位方向、仰角方向を到来方向推定値として出力する。
【０１１４】
なお、評価関数値Ｐ（θ、φ、ｋ、ｆｓ、ｗ）は、到来方向推定アルゴリズムによって各種の方法がある。例えば参考非特許文献に開示されているアレーアンテナを用いた推定方法を用いてもよい。
【０１１５】
（参考非特許文献）Direction-of-arrival estimation using signal subspace modeling Cadzow, J.A.; Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on Volume: 28 , Issue: 1 Publication Year: 1992 , Page(s): 64 - 79
【０１１６】
例えばビームフォーマ法は次式のように表すことができる。他にも、Capon, MUSICといった手法も同様に適用可能である。
【数８】
2019070595.tif 000010
【０１１７】
ここで、上付き添え字Ｈはエルミート転置演算子である。また、a(θu,φv)は、方位方向θ及び仰角方向φの到来波に対する仮想受信アレーの方向ベクトルを示す。
【０１１８】
以上のように、方向推定部２１４は、算出した到来方向推定値とともに、到来方向推定値の算出時の離散時刻ｋ、ドップラー周波数fsΔΦをレーダ測位結果として出力する。
【０１１９】
また、方位方向θuは到来方向推定を行う方位範囲内を所定の方位間隔β1で変化させたベクトルである。例えば、θuは以下のように設定される。
θu＝θmin + uβ1、u=0,…, NU
NU=floor[(θmax-θmin)/β1]+1
ここでfloor（ｘ）は、実数ｘを超えない最大の整数値を返す関数である。
【０１２０】
また、φｖは到来方向推定を行う仰角範囲内を所定の方位間隔β２で変化させたものである。例えば、φｖは以下のように設定される。
φv＝φmin + vβ2、v=0,…, NV
NV=floor[(φmax-φmin)/β2]+1
【０１２１】
なお、本実施の形態では、仮想受信アレー配置VA#1,…, VA#(Nt×Na)に基づいて仮想受信アレーの方向ベクトルa(θu,φv)が予め算出されている。ここで、方向ベクトルa(θu,φv)は、方位方向θ及び仰角方向φからレーダ反射波が到来した場合の仮想受信アレーの複素応答を要素とした(Nt×Na)次の列ベクトルである。また、仮想受信アレーの複素応答a(θu,φv)は、アンテナ間の素子間隔で幾何光学的に算出される位相差を表す。
【０１２２】
また、上述した時刻情報ｋは、距離情報に変換して出力されてもよい。時刻情報ｋを距離情報R(k)に変換するには次式を用いればよい。ここで、Twは符号送信区間を表し、Lはパルス符号長を表し、C0は光速度を表す。
【数９】
2019070595.tif 000011
【０１２３】
また、ドップラー周波数情報（fsΔΦ）は相対速度成分に変換して出力されてもよい。ドップラー周波数fsΔΦを相対速度成分vd(fs)に変換するには、次式を用いて変換することができる。ここで、λは送信無線部１０５から出力されるRF信号のキャリア周波数の波長である。
【数１０】
2019070595.tif 000012
【０１２４】
以上のように、図８Ａに示すアレー配置を用いることで、レーダ装置１０（ＭＩＭＯレーダ）において垂直方向にアンテナが重ならないので、垂直方向において任意のサイズのサブアレーアンテナを用いることができる。また、図８Ａに示すアレー配置を用いることで、図８Ｂに示す仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向によって構成される開口面を最大化することができる。
【０１２５】
よって、本実施の形態によれば、レーダ装置１０は、ＭＩＭＯレーダを用いて垂直方向及び水平方向の２次元でのビーム走査を行う場合に、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大することができ、垂直方向及び水平方向において高分解能測角が可能となる。すなわち、本実施の形態では、レーダ装置の検出性能を劣化させずに、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大し、少ないアンテナ素子数による角度分解能の向上を可能とする。
【０１２６】
なお、図８Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#3と、受信アンテナRx#1〜Rx#4との間隔は、仮想受信アレーの配置には影響しない。ただし、送信アンテナTx#1〜Tx#3と受信アンテナRx#1〜Rx#4とが近接することにより送受信アンテナ間の結合度が高まるので、送信アンテナTx#1〜Tx#3と受信アンテナRx#1〜Rx#4とは、許容されるアンテナサイズ内においてできるだけ離す配置の方がより好適である。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。
【０１２７】
また、図８Ａでは、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から下方側にDTV離した位置であり、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置から下方側にDRV離した位置である。しかし、本実施の形態では、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から上方側にDTV離した位置とし、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置から上方側にDRV離した位置としてもよい。
【０１２８】
また、本実施の形態では、送信アンテナ数Ｎｔ＝３、受信アンテナ数Ｎａ＝４の場合を一例として説明したが、受信アンテナ数Ｎａは４個に限定されない。例えば、第１のアンテナ群には少なくとも２個の送信アンテナ１０６が含まれ、第３のアンテナ群には少なくとも２個の受信アンテナ２０２が含まれればよい。よって、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数が２個以上、又は、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数が２個以上であれば、本実施の形態と同様に仮想受信アレーを配置でき、同様な効果が得られる。すなわち、本実施の形態における最小アンテナ構成は、送信アンテナ数Ｎｔ＝３、受信アンテナ数Ｎａ＝３である。なお、後述する他のアンテナ配置についても、同様に、最小アンテナ構成は、送信アンテナ数Ｎｔ＝３、受信アンテナ数Ｎａ＝３である。
【０１２９】
例えば、仮想受信アレーにおけるHLAを構成する仮想アンテナ数は、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数と第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数との積に相当する。よって、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数、又は、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数が増加するほど、HLAを構成する仮想アンテナ数が増加し、水平方向のメインローブが狭まり、水平方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。
【０１３０】
一例として、図９Ａは、最小アンテナ構成となる送信アンテナ数Ｎｔ＝３（Tx#1、Tx#2、Tx#3）及び受信アンテナ数Ｎａ＝３（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の場合の配置を示し、図９Ｂは、図９Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１３１】
図９Ａにおいて、送信アレーアンテナは、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる複数の送信アンテナ（Tx#1、Tx#2）を含む第１のアンテナ群と、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナの垂直位置及び水平位置とは異なる位置に配置された第２のアンテナ（Tx#3）とから構成される。
【０１３２】
また、受信アレーアンテナは、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる複数のアンテナ（Rx#1、Rx#2）を含む第３のアンテナ群と、第３のアンテナ群に含まれるアンテナの垂直位置及び水平位置とは異なる位置に配置された第４のアンテナ（Rx#3）とから構成される。
【０１３３】
ここで、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1、Rx#2）の水平方向における素子間隔をDRHとし、第４のアンテナ（Rx#3）の水平位置を、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#2。図９Ａの例では右端アンテナRx#2）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に間隔DRH離れた位置である。
【０１３４】
また、図９Ａにおいて、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2）の水平方向のアンテナ開口長DZと間隔DRHとを加算した間隔（DTH＝Dz+DRH）である。
【０１３５】
また、第２のアンテナ（Tx#3）の水平位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図９Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、水平方向に間隔DT2Hずらした位置である。
【０１３６】
例えば、図９Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#3）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#2の水平位置より外側（右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図９Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔として用いてもよい。
【０１３７】
また、第４のアンテナ（Rx#3）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#2を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図９Ａに示す第３のアンテナ群の場合、DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【０１３８】
また、図９Ａにおいて、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からDTV離れた位置であり、第４のアンテナ（Rx#3）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2）の垂直位置からDTVとは異なる間隔であるDRV離れた位置である。
【０１３９】
上述した図９Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図９Ｂに示す仮想受信アレー（仮想アンテナVA#1〜VA#9）の配置は以下のような特徴を有する。
【０１４０】
図９Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された４個の仮想アンテナ（VA#1, VA#4, VA#2, VA#5）から成る水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む構成となる。また、図９Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された３個のアンテナ（VA#2, VA#7, VA#6）から成る垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む構成となる。
【０１４１】
図９Ａに示すように、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#3の配置は、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#3の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。同様に、図９Ａに示すように、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#3の配置は、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#3の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。
【０１４２】
さらに、図９Ａに示す送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、送信アンテナ数Ｎｔ＝３、受信アンテナ数Ｎａ＝３の限られたアンテナ数で、図９Ｂに示す仮想受信アレー配置（VA#1,…, VA#9）が、水平方向に直線上に4アンテナ（HLA）、垂直方向に直線上に３アンテナ（VLA）を含む配置となり、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０１４３】
（実施の形態１のバリエーション１）
図８Ａ又は図９Ａでは、第１のアンテナ群の垂直位置に対して第２のアンテナの垂直位置を配置する方向（下方側）と、第３のアンテナ群の垂直位置に対して第４のアンテナの垂直位置を配置する方向（下方側）とを一致させた場合について示した。しかし、第１のアンテナ群の垂直位置に対して第２のアンテナの垂直位置を配置する方向と、第３のアンテナ群の垂直位置に対して第４のアンテナの垂直位置を配置する方向とを一致させなくてもよい。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。
【０１４４】
図１０Ａは、本バリエーションにおける送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１０Ｂは、図１０Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１４５】
図１０Ａでは、図８Ａと同様、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝３個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０１４６】
また、図１０Ａでは、図８Ａと同様、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは一定（等間隔）であり、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１０Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DRH離れた位置である。
【０１４７】
また、図１０Ａでは、図８Ａと同様、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、間隔DRHを加えた間隔（DZ+DRH）であり、第２のアンテナである送信アンテナTx#3の水平位置は、第１のアンテナ群に含まれる端部の送信アンテナ（Tx#1又はTx#2。図１０Ａの例ではTx#2）の水平位置から水平方向に内側に間隔DT2H＝DRH離れた位置である。
【０１４８】
また、図１０Ａにおいて、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から下方側にDTV離れた位置である。一方、図１０Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置から上方側にDRV離れた位置である。すなわち、第１のアンテナ群の垂直位置に対して第２のアンテナの垂直位置を配置する方向と、第３のアンテナ群の垂直位置に対して第４のアンテナの垂直位置を配置する方向とは異なる。
【０１４９】
例えば、図１０Ａでは、DTV＝DRVである。ここで、図１０Ａにおいて、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置を基準として上方向を「プラス方向」とし、下方向を「マイナス方向」とする。同様に、図１０Ａにおいて、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置を基準として上方向を「プラス方向」とし、下方向を「マイナス方向」とする。この場合、図１０Ａにおいて、第２のアンテナ（Tx#3）は、第１のアンテナ群に対してマイナス方向に間隔DTV離れた位置に配置される一方、第４のアンテナ（Rx#4）は、第３のアンテナ群に対してプラス方向に間隔DRV離れた位置に配置されることになる。すなわち、DTV＝DRVであっても、プラス方向／マイナス方向がそれぞれ異なるため、間隔DTV及び間隔DRVは、異なる間隔であると見なす。
【０１５０】
また、DTV＝DRVに限定されず、間隔DTV及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナの垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０１５１】
この場合でも、図１０Ｂに示す仮想受信アレーは、図８Ｂと同様、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された６個の仮想アンテナ（図８Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#7, VA#2, VA#5, VA#8）から成るHLAを含む構成となる。また、図１０Ｂに示す仮想受信アレーは、図８Ｂと同様、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された３個の仮想アンテナ（図１０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#10, VA#6）から成るVLAを含む構成となる。
【０１５２】
なお、図１０Ｂにおいて、VA#8とVA#12とは同一の位置に配置されるため、VA#12を括弧書きで示している。後述する他のアンテナ配置においても同様に、仮想受信アレーの配置において仮想アンテナが同一位置に重複して配置される場合にはこれらの仮想アンテナを括弧書きで示す。
【０１５３】
また、DTV=DRVとすることで、図１０Ｂに示すVLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。一方、２DTV=DRVとすることで、VLA内では、仮想アンテナが不等間隔で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる（図示せず）。
【０１５４】
このような本バリエーションに係るアンテナ配置でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
（実施の形態１のバリエーション２）
図８Ｂでは、水平方向に等間隔（DRH）でそれぞれ直線上に配置された６個の仮想アンテナ（VA#1, VA#4, VA#7, VA#2, VA#5, VA#8）から成るHLAを含む構成について説明した。しかし、HLAは、等間隔に配置された仮想アンテナから構成される場合に限定されず、不等間隔に配置された仮想アンテナから構成されてもよい。
【０１５６】
図１１Ａは、本バリエーションにおける送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１１Ｂは、図１１Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１５７】
図１１Ａでは、図８Ａと同様、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝３個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０１５８】
図１１Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは、図８Ａと同様、一定（等間隔）である。一方、図１１Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１１Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DH離れた位置とする。ここで、素子間隔DHは、間隔DRHと異なる値である。
【０１５９】
また、図１１Ａにおいて、第２のアンテナである送信アンテナTx#3の水平位置は、図８Ａと同様、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図１１Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、内側に水平方向に間隔DT2Hずらした位置である。
【０１６０】
例えば、図１１Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図１１Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【０１６１】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図１１Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【０１６２】
また、図１１Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔（DH）を加えた間隔（DZ+DH）である。
【０１６３】
また、図１１Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置からDRV離れた位置であり、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からDTV離れた位置である。ここで、上述したように、間隔DTV及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナの垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０１６４】
図１１Ｂは、一例として、図１１ＡにおいてDH＝1.5DRHとし、DTV＝2DRVとした場合の仮想受信アレーの配置を示す。なお、DHとDRHとの関係及びDTVとDRVとの関係はこれらに限定されない。
【０１６５】
図１１Ｂに示す仮想受信アレーにおいて、HLAでは、６個の仮想アンテナ（図１１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#7, VA#2, VA#5, VA#8）が水平方向に不等間隔（DH、DRH）でそれぞれ直線上に配置されている。また、図１１Ｂに示すVLAでは、図８Ｂと同様、３個の仮想アンテナ（図１１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#10, VA#6）が垂直方向に等間隔（DRV）でそれぞれ直線上に配置されている。
【０１６６】
ここで、DH＝DRHとした場合には、図８Ｂと同様、HLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRH）で並ぶことになる。これにより、ピークサイドローブ比を低減することができる。
【０１６７】
一方、DH＞DRHとすることで、図１１Ｂに示すように、HLA内では、仮想アンテナが不等間隔に直線上に並ぶ配置となり、HLAの開口長が拡がる。例えば、図８Ｂでは、HLAの開口長が5DRHであるのに対して、図１１Ｂでは、HLAの開口長が5.5DRHに拡がっている。これにより、水平方向のメインローブが狭まり、水平方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。なお、間隔DHを拡げると、メインローブが狭まる一方、サイドローブレベルが上昇するというトレードオフの関係がある。
【０１６８】
（実施の形態１のバリエーション３）
図８Ａ、図１０Ａ及び図１１Ａでは、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向の素子間隔を一定（DRH）にする場合について説明したが、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向の素子間隔は不等間隔でもよい。この場合、仮想受信アレーのHLAは、実施の形態１のバリエーション２と同様、不等間隔に配置された仮想アンテナから構成される。
【０１６９】
図１２Ａは、本バリエーションにおける送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１２Ｂは、図１２Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１７０】
図１２Ａでは、図８Ａと同様、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝３個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#3で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０１７１】
図１２Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔の最小値をDRHとする。図１２Ａでは、受信アンテナRx#1とRx#2との素子間隔がDRHであり、受信アンテナRx#2とRx#3との素子間隔が2DRHである。すなわち、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナRx#1〜Rx#3間の素子間隔は異なる。なお、第３のアンテナ群における素子間隔は、これらに限定されない。
【０１７２】
また、図１２Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１２Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に間隔DH離れた位置とする。ここで、素子間隔DHは、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ（Rx#1〜Rx#3）間の素子間隔（DRH、2DRH）と同一でもよく、異なる値でもよい。
【０１７３】
また、図１２Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔（DH）を加えた間隔（DZ+DH）である。
【０１７４】
また、図１２Ａにおいて、第２のアンテナである送信アンテナTx#3の水平位置は、図８Ａと同様、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図１２Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、水平方向に内側に間隔DT2Hずらした位置である。
【０１７５】
例えば、図１２Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図１２Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔3DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【０１７６】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図１２Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔2DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔3DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2Hとして用いてもよい。
【０１７７】
また、図１２Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置からDRV離れた位置であり、第２のアンテナ（Tx#3）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からDTV離れた位置である。ここで、上述したように、間隔DTV及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナの垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０１７８】
図１２Ｂは、一例として、図１２ＡにおいてDH＝1.5DRHとし、DTV＝2DRVとした場合の仮想受信アレーの配置を示す。なお、DHとDRHとの関係及びDTVとDRVとの関係はこれらに限定されない。
【０１７９】
図１２Ｂに示す仮想受信アレーにおいて、HLAでは、６個の仮想アンテナ（図１１Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#4, VA#7, VA#2, VA#5, VA#8）が水平方向に不等間隔（DH、DRH、2DRH）でそれぞれ直線上に配置されている。また、図１２Ｂに示すVLAでは、図８Ｂと同様、３個の仮想アンテナ（図１２Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#10, VA#6）が垂直方向に等間隔（DRV）でそれぞれ直線上に配置されている。
【０１８０】
図１２Ｂに示すHLA内では、仮想アンテナが不等間隔に直線上に並ぶ配置となり、HLAの開口長が拡がる。例えば、図８Ｂでは、HLAの開口長が5DRHであるのに対して、図１２Ｂでは、HLAの開口長が7.5DRHに拡がっている。これにより、水平方向のメインローブが狭まり、水平方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。なお、第３のアンテナ群における素子間隔（図１２Ａでは2DH）を拡げると、メインローブが狭まる一方、サイドローブレベルが上昇するというトレードオフの関係がある。
【０１８１】
以上、本実施の形態のバリエーション１〜３について説明した。
【０１８２】
なお、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ及び図１２Ａにおける送信アンテナ配置を受信アンテナ配置とし、受信アンテナ配置を送信アンテナ配置とした場合でも、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂに示す仮想受信アレーの配置と同様な構成が得られ、同様な効果を得ることができる。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。なお、この場合、送信アンテナ数Ｎｔは３個以上となり、受信アンテナ数Ｎａは３個以上となる。
【０１８３】
また、上記実施の形態では、垂直方向において送信アンテナ及び受信アンテナが重ならないように配置される場合について説明したが、垂直方向以外の方向（例えば、水平方向）において送信アンテナ及び受信アンテナが重ならないように配置されてもよい。例えば、図８Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ及び図１２Ａにおいて、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナの配置を90°又は−90°回転した配置としてもよい。この場合、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、水平方向にアンテナが重ならない配置となる。これにより、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの水平方向のサイズを任意のサイズとすることができる。また、この場合、送信アンテナ数Nt＝３、受信アンテナ数Na＝３以上の限られたアンテナ数によって、仮想受信アレーは、垂直方向に（第２のアンテナに含まれる送信アンテナ数＋第４のアンテナに含まれる受信アンテナ数＋１）個の仮想アンテナを並べることができ、水平方向に第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数と第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数との積の個数の仮想アンテナを直線上に並べることができ、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０１８４】
［実施の形態２］
本実施の形態に係るレーダ装置は、実施の形態１に係るレーダ装置１０と基本構成が共通するので、図４を援用して説明する。
【０１８５】
実施の形態１では、送信アレーアンテナが、第１のアンテナ群と、１つの送信アンテナ１０６から成る第２のアンテナとで構成される場合について説明した。これに対して、本実施の形態では、送信アレーアンテナが、第１のアンテナ群と、複数の送信アンテナ１０６を含む第「２のアンテナ群」によって構成される場合について説明する。
【０１８６】
すなわち、本実施の形態では、Ｎｔ個の送信アンテナ１０６（送信アレーアンテナ）は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる複数の送信アンテナ１０６を含む「第１のアンテナ群」と、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ１０６の垂直位置及び水平位置とは異なる位置に配置された複数の送信アンテナ１０６を含む「第２のアンテナ群」とを含む。
【０１８７】
また、本実施の形態では、Ｎａ個の受信アンテナ２０２（受信アレーアンテナ）は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる複数の受信アンテナ２０２を含む「第３のアンテナ群」と、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ２０２の垂直位置及び水平位置とは異なる位置に配置された受信アンテナ２０２である「第４のアンテナ」とを含む。
【０１８８】
以下、本実施の形態における送受信アンテナの配置例について説明する。
【０１８９】
図１３Ａは、送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１３Ｂは、図１３Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０１９０】
（１）送受信アンテナの配置
図１３Ａでは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０１９１】
図１３Ａにおいて、受信アンテナRx#1〜Rx#3は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第３のアンテナ群を構成する。具体的には、図１３Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは一定（等間隔）である。
【０１９２】
また、図１３Ａにおいて、受信アンテナRx#4は、第３のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第４のアンテナである。具体的には、図１３Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１３Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DRH離れた位置である。
【０１９３】
また、図１３Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置からDRV離れた位置である。
【０１９４】
一方、図１３Ａにおいて、送信アンテナTx#1、Tx#2は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第１のアンテナ群を構成する。また、図１３Ａにおいて、送信アンテナTx#3、Tx#4は、第１のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第２のアンテナ群を構成する。
【０１９５】
具体的には、図１３Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、間隔DRHを加えた間隔（DZ+DRH）である。例えば、第１のアンテナ群の素子間隔DTHにおいて、アンテナ開口長DZに加える間隔DRHは、上述した第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔（図１３ＡではDRH）と等しい。
【０１９６】
また、図１３Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3、Tx#4の水平位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図１３Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、内側に水平方向にそれぞれ間隔DT2H1、DT2H2ずらした位置である。
【０１９７】
例えば、図１３Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図１３Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０１９８】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図１３Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０１９９】
すなわち、水平方向において、第３のアンテナ群（図１３ＡではRx#1〜Rx#3）のうち、第４のアンテナ（Rx#4）の配置位置に近い側（第１の側。図１３Ａでは右側）と反対側（第２の側。図１３Ａでは左側）の端部に位置する受信アンテナ（図１３ＡではRx#1）と、第３のアンテナ群に含まれる他の受信アンテナ（図１３ＡではRx#2、Rx#3）の各々との素子間隔（図１３ＡではDRH又は2DRH）は、水平方向において、第１のアンテナ群に含まれる隣接する送信アンテナTx#1、Tx#2のうちの上記第１の側と同じ側（図１３Ａでは右側）の送信アンテナTx#2と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#3、Tx#4）の各々との素子間隔（図１３Ａでは2DRH、DRH）と同一である。
【０２００】
換言すると、水平方向において、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（図１３ＡではTx#1、Tx#2）のうち一方の側（図１３Ａでは右側）の送信アンテナ（図１３Ａでは右端アンテナTx#2）と、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）の各々との素子間隔（図１３ＡではDT2H1=2DRH、DT2H2=DRH）は、受信アレーアンテナにおける、第１のアンテナ群の上記一方の側と反対側（図１３Ａでは左側）の端部に位置する受信アンテナ（図１３Ａでは左端アンテナRx#1）と他の受信アンテナ（図１３ＡではRx#2、Rx#3）との素子間隔（図１３ＡではDRH又は2DRH）と、同一である。
【０２０１】
また、図１３Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3、Tx#4の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からそれぞれDTV1、DTV2離れた位置である。
【０２０２】
ここで、間隔DTV1、DTV2は、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの間の垂直方向の間隔DRVと異なる間隔である。換言すると、間隔DTV1、DTV2及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#3、Tx#4）の各々の垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０２０３】
図１３Ａに示すように、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#4の配置は、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#4の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。同様に、図１３Ａに示すように、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#4の配置は、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#4の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。
【０２０４】
（２）仮想受信アレーの配置
上述した図１３Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図１３Ｂに示す仮想受信アレー（仮想アンテナVA#1〜VA#16）の配置は以下のような特徴を有する。
【０２０５】
図１３Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された６個の仮想アンテナ（図１３Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#2, VA#6, VA#10）から成る水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む構成となる。図１３Ｂに示すHLAは、図１３Ａにおいて水平方向に素子間隔DTHによって配置された第１のアンテナ群に含まれる２つの送信アンテナTx#1，Tx#2と、水平方向に素子間隔DRHによって配置された第３のアンテナ群に含まれる３つの受信アンテナRx#1, Rx#2, Rx#3との水平位置関係から得られる。具体的には、水平方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、第１のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図１３Ａでは２個）と第３のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図１３Ａでは３個）との積（図１３Ａでは６個）となる関係を有する。
【０２０６】
また、図１３Ａでは、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1〜Rx#3）間の素子間隔はDRHで等しい。また、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ間の素子間隔（DRH）と、水平方向における第３のアンテナ群と第４のアンテナ（Rx#4）との間隔（DRH）とは等しい。これにより、図１３Ｂに示す仮想受信アレーのHLAにおいて、６個の仮想アンテナは、水平方向にそれぞれ直線上に等間隔に配置される。
【０２０７】
また、図１３Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された４個の仮想アンテナ（図１３Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#13, VA#8, VA#11）から成る垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む構成となる。垂直方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、「（第２のアンテナに含まれるアンテナ数）＋（第４のアンテナに含まれるアンテナ数）＋１」（図１３Ｂでは４個）となる関係を有する。
【０２０８】
VLAでは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置を基準として、DTV1、DTV2、DRVの小さい順に仮想アンテナが並ぶ配置となる。例えば、DTV1＞DTV2＞DRVの場合、VLA内の仮想アンテナの素子間隔はDRV、（DTV2―DRV）、（DTV1―DTV2）となる。また、DTV2＞DTV1＞DRVの場合、VLA内の仮想アンテナの素子間隔はDRV、（DTV1―DRV）、（DTV2―DTV１）となる。
【０２０９】
ここで、DTV1=２DRV、DTV2=３DRV、又は、DTV1=３DRV、DTV2=２DRVとすることで、VLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。また、DRV=２DTV1、DTV2=３DTV1とすることで、VLA内では、仮想アンテナが等間隔（DTV1）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。また、DRV=２DTV2、DTV1=３DTV2とすることで、VLA内では、仮想アンテナが等間隔（DTV2）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。
【０２１０】
図１３Ｂは、一例として、DTV1=３DRV、DTV1=２DRVの例（つまり、DTV1＞DTV2＞DRVの場合）を示す。すなわち、図１３Ｂでは、VLAにおいて、VA#2、VA#13、VA#8、VA#11は、等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。これにより、垂直方向においてピークサイドローブ比を低減することができる。
【０２１１】
すなわち、垂直方向において第１のアンテナ群の位置と第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合における、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）（又は第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3））と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#3、Tx#4）の各々と、第４のアンテナ（RX#4）と、の間隔はそれぞれ等間隔でもよく、不等間隔でもよい。
【０２１２】
例えば、DTV1＞DTV2＞DRVの場合に、VLA内の仮想アンテナの素子間隔をDRV、（DTV２―DRV ）＞DRV、（DTV１―DTV２）＞DRVとなるように配置すると、VLAは不等間隔アレーとなる。VLAを不等間隔アレーとすることで、VLAの開口長を拡げることができるため、メインローブが狭まり、垂直方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。
【０２１３】
ここで、式（４）及び式（７）、図１３Ｂに示すように、VA#1の位置（垂直位置、水平位置）を基準位置（０，０）として、VLAを構成する仮想アンテナVA#2は、受信アンテナRx#1と送信アンテナTx#2との関係により得られ、VLAを構成する仮想アンテナVA#8は、受信アンテナRx#2と送信アンテナTx#4との関係により得られ、VLAを構成する仮想アンテナVA#11は、受信アンテナRx#3と送信アンテナTx#3との関係により得られ、VLAを構成する仮想アンテナVA#13は、受信アンテナRx#4と送信アンテナTx#1との関係により得られる。
【０２１４】
このとき、実施の形態１で説明したように、第１のアンテナ群の素子間隔DTHを、第３のアンテナ群の開口長DZと、水平方向における第３のアンテナ群と第４のアンテナとの間隔DRHとの和、つまり、受信アレーアンテナの水平方向の開口長と等しくすることにより、VLAを構成する仮想アンテナVA#2、VA#13は、同一の水平位置に配置され、かつ、垂直方向に並んで配置される。
【０２１５】
また、水平方向において、第１のアンテナ群の右端部（図１３Ａでは右端アンテナTx#2）と第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3との素子間隔DT2H1は、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群の他の受信アンテナRx#3との素子間隔２DRHと等しい。これにより、Rx#1とTx#2との関係から得られる仮想アンテナVA#2の水平位置と、Rx#3とTx#3との関係から得られる仮想アンテナVA#11の水平位置とが同一（図１３Ｂでは基準位置から３ＤＲＨの位置）となる。同様に、水平方向において、第１のアンテナ群の右端部（図１３Ａでは右端アンテナTx#2）と第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#4との素子間隔DT2H2は、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群の他の受信アンテナRx#2との素子間隔DRHと等しい。これにより、Rx#1とTx#2との関係から得られる仮想アンテナVA#2の水平位置と、Rx#2とTx#4との関係から得られる仮想アンテナVA#8の水平位置とが同一（図１３Ｂでは基準位置から３ＤＲＨの位置）となる。
【０２１６】
また、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置を基準位置としたとき、送信アンテナTx#3、Tx#4、受信アンテナRx#4の垂直位置は、それぞれ、DTV1、DTV2、DRV異なる。よって、仮想受信アレーにおいても、VA#2の垂直位置に対して、VA#8、VA#13、V#11の垂直位置は、それぞれ、DTV1、DTV2、DRV異なる。
【０２１７】
以上より、VLAを構成するVA#2、VA#13、VA#8、VA#11は、同一の水平位置かつ異なる垂直位置に配置されることになる。
【０２１８】
このように、図１３Ａに示す送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、送信アンテナ数Ｎｔ＝４、受信アンテナ数Ｎａ＝４の限られたアンテナ数で、図１３Ｂに示す仮想受信アレー（VA#1,…, VA#16）の配置が、水平方向に直線上に６アンテナ（HLA）、垂直方向に直線上に４アンテナ（VLA）を含む配置となり、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０２１９】
方向推定部２１４は、上述した送受信アンテナの配置（図１３Ａを参照）から得られる仮想受信アレー（図１３Ｂを参照）の受信信号を用いて、実施の形態１と同様にして、水平方向及び垂直方向の方向推定処理を行う。
【０２２０】
以上のように、図１３Ａに示すアレー配置を用いることで、レーダ装置１０（ＭＩＭＯレーダ）において垂直方向にアンテナが重ならないので、垂直方向において任意のサイズのサブアレーアンテナを用いることができる。また、図１３Ａに示すアレー配置を用いることで、図１３Ｂに示す仮想受信アレーの水平方向及び垂直方向によって構成される開口面を最大化することができる。
【０２２１】
また、本実施の形態では、送信アレーアンテナにおいて複数の送信アンテナ１０６を第２のアンテナ群に含めることにより、実施の形態１と比較して、仮想受信アレーにおいてVLA内の仮想アンテナ数、つまり、垂直方向における開口長を増加させることができる。
【０２２２】
よって、本実施の形態によれば、レーダ装置１０は、ＭＩＭＯレーダを用いて垂直方向及び水平方向の２次元でのビーム走査を行う場合に、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大することができ、垂直方向及び水平方向において高分解能測角が可能となる。すなわち、本実施の形態では、レーダ装置の検出性能を劣化させずに、垂直方向及び水平方向の仮想受信アレーの開口長を最大限拡大し、少ないアンテナ素子数による角度分解能の向上を可能とする。
【０２２３】
なお、図１３Ａにおいて、送信アンテナTx#1〜Tx#4と、受信アンテナRx#1〜Rx#4との間隔は、仮想受信アレーの配置には影響しない。ただし、送信アンテナTx#1〜Tx#4と受信アンテナRx#1〜Rx#4とが近接することにより送受信アンテナ間の結合度が高まるので、送信アンテナTx#1〜Tx#4と受信アンテナRx#1〜Rx#4とは、許容されるアンテナサイズ内においてできるだけ離す配置の方がより好適である。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。
【０２２４】
また、図１３Ａ（及び後述する図１４Ａ、図１５、図１６、図１７Ａ及び図１８Ａの配置も含まれる）では、送信アンテナ数Ｎｔ＝４、受信アンテナ数Ｎａ＝４の場合を一例に説明を行ったが、送信アンテナ数Ｎｔ＝４、受信アンテナ数Ｎａ＝４に限定されない。本実施の形態では、例えば、第２のアンテナ群には、少なくとも２個の送信アンテナが含まれ、第３のアンテナ群には、少なくとも３個の受信アンテナが含まれれば、上記実施の形態と同様な効果が得られる。また、第１のアンテナ群には、少なくとも２個の送信アンテナが含まれればよい。すなわち、本実施の形態における最小アンテナ構成は、送信アンテナ数Ｎｔ＝４、受信アンテナ数Ｎａ＝４である。なお、後述する他のアンテナ配置についても、同様に、最小アンテナ構成は、送信アンテナ数Ｎｔ＝４、受信アンテナ数Ｎａ＝４である。
【０２２５】
例えば、仮想受信アレーにおけるHLAを構成する仮想アンテナ数は、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数と第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数との積に相当する。よって、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数、又は、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数が増加するほど、HLAを構成する仮想アンテナ数が増加し、水平方向のメインローブが狭まり、水平方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。
【０２２６】
同様に、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの数が増加すると、仮想受信アレーにおけるVLAを構成する仮想アンテナ数が増加し、垂直方向のメインローブが狭まり、垂直方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。
【０２２７】
（実施の形態２のバリエーション１）
図１３Ａでは、第１のアンテナ群の垂直位置に対して第２のアンテナ群の垂直位置を配置する方向（下方側）と、第３のアンテナ群の垂直位置に対して第４のアンテナの垂直位置を配置する方向（下方側）を一致させた場合について示した。しかし、第１のアンテナ群の垂直位置に対して第２のアンテナ群の垂直位置を配置する方向と、第３のアンテナ群の垂直位置に対して第４のアンテナの垂直位置を配置する方向とを一致させなくてもよい。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。
【０２２８】
図１４Ａは、本バリエーションにおける送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１４Ｂは、図１４Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２２９】
図１４Ａでは、図１３Ａと同様、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２３０】
また、図１４Ａでは、図１３Ａと同様、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは一定（等間隔）であり、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１４Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DRH離れた位置である。
【０２３１】
また、図１４Ａでは、図１３Ａと同様、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、間隔DRHを加えた間隔（DZ+DRH）であり、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3、Tx#4の水平位置は、第１のアンテナ群に含まれる端部の送信アンテナ（Tx#1又はTx#2。図１４Ａの例ではTx#2）の水平位置から水平方向に内側にそれぞれ間隔DT2H1（＝2DRH）、DT2H2（＝DRH）離れた位置である。
【０２３２】
また、図１４Ａにおいて、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から下方側にそれぞれDTV1、DTV2離れた位置である。一方、図１４Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置から上方側にDRV離れた位置である。すなわち、第１のアンテナ群の垂直位置に対して第２のアンテナの垂直位置を配置する方向と、第３のアンテナ群の垂直位置に対して第４のアンテナの垂直位置を配置する方向とは異なる。
【０２３３】
例えば、図１４Ａでは、DTV1＝２DRV、DTV2＝DRVである。ここで、図１４Ａにおいて、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置を基準として上方向を「プラス方向」とし、下方向を「マイナス方向」とする。同様に、図１４Ａにおいて、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置を基準として上方向を「プラス方向」とし、下方向を「マイナス方向」とする。この場合、図１４Ａにおいて、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）は、第１のアンテナ群に対してマイナス方向に間隔DTV1、DTV2離れた位置に配置される一方、第４のアンテナ（Rx#4）は、第３のアンテナ群に対してプラス方向に間隔DRV離れた位置に配置されることになる。すなわち、DTV2＝DRVであっても、プラス方向／マイナス方向がそれぞれ異なるため、間隔DTV2及び間隔DRVは、異なる間隔であると見なす。
【０２３４】
また、ただし、DTV1＝２DRV、DTV2＝DRVに限定されず、間隔DTV1、DTV2及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナ群の送信アンテナの各々の垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０２３５】
この場合でも、図１４Ｂに示す仮想受信アレーは、図１３Ｂと同様、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された６個の仮想アンテナ（図１４Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#2, VA#6, VA#10(VA#16)）から成るHLAを含む構成となる。
【０２３６】
また、図１４Ｂに示す仮想受信アレーは、図１３Ｂと同様、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された４個の仮想アンテナ（図１４Ｂに示す破線で囲まれた、VA#13, VA#2, VA#8, VA#11）から成るVLAを含む構成となる。
【０２３７】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第２のアンテナ群の垂直位置を第１のアンテナ群の垂直位置から下方側に離して配置した場合、VLAは、第１のアンテナ群の垂直位置を基準として下方側にDTV1（＝２DRV）、DTV2（＝DRV）離れた位置にそれぞれ配置された仮想アンテナを含む。また、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第３のアンテナの垂直位置を第３のアンテナ群の垂直位置から上方側に離して配置した場合、VLAは、第１のアンテナ群の垂直位置を基準として上方側にDRV離れた位置に配置された仮想アンテナを含む。
【０２３８】
ここで、DTV1＝２DRV、DTV2＝DRVとすることで、図１４Ｂに示すVLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる。
【０２３９】
なお、垂直方向において、第１のアンテナ群の垂直位置に対する第２のアンテナ群の各送信アンテナ１０６が配置される垂直位置、及び、第３のアンテナ群の垂直位置に対する第４のアンテナが配置される垂直位置は、図１４Ａに示す例に限定されない。
【０２４０】
例えば、図１５に示すアンテナ配置例では、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）のうち、Tx#3の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から下方側（マイナス方向）にDTV1離して配置され、Tx#4の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から上方側（プラス方向）にDTV2離して配置される。また、図１５では、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置から下方側（マイナス方向）にDRV離して配置される。この場合、図１５のアンテナ配置から得られる仮想受信アレーにおけるVLA（図示せず）は、第１のアンテナ群の垂直位置を基準として下方側にDTV1離れ、上方側にDTV2離れた位置にそれぞれ配置された仮想アンテナ、及び、第１のアンテナ群の垂直位置を基準として下方側にDRV離れた位置に配置された仮想アンテナを含む。また、例えば、DTV1＝２DRV、DTV2＝DRVとすることで、図１５のアンテナ配置から得られる仮想受信アレーにおけるVLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる（図示せず）。
【０２４１】
また、例えば、図１６に示すアンテナ配置では、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）の垂直位置を第１のアンテナ群の垂直位置から上方側（プラス方向）にそれぞれDTV1、DTV2離して配置し、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置を第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置から下方側（マイナス方向）にDRV離して配置してもよい。この場合、図１６のアンテナ配置から得られる仮想受信アレーにおけるVLA（図示せず）は、第１のアンテナ群の垂直位置を基準として上方側にDTV1、DTV2離れた位置にそれぞれ配置された仮想アンテナ、及び、第１のアンテナ群の垂直位置を基準として下方側にDRV離れた位置に配置された仮想アンテナを含む。また、例えば、DTV1＝２DRV、DTV2＝DRVとすることで、図１６のアンテナ配置から得られる仮想受信アレーにおけるVLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRV）で垂直方向に直線上に並ぶ配置となる（図示せず）。
【０２４２】
このような本バリエーションに係るアンテナ配置でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０２４３】
（実施の形態２のバリエーション２）
図１３Ｂでは、水平方向に等間隔（DRH）でそれぞれ直線上に配置された６個の仮想アンテナ（VA#1, VA#5, VA#9, VA#2, VA#6, VA#10）から成るHLAを含む構成について説明した。しかし、HLAは、等間隔に配置された仮想アンテナから構成される場合に限定されず、不等間隔に配置された仮想アンテナから構成されてもよい。
【０２４４】
図１７Ａは、本バリエーションにおける送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１７Ｂは、図１７Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２４５】
図１７Ａでは、図１３Ａと同様、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、３個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２４６】
図１７Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは、図１３Ａと同様、一定（等間隔）である。一方、図１７Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１７Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DH離れた位置とする。ここで、素子間隔DHは、間隔DRHと異なる値である。
【０２４７】
また、図１７Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3、Tx#4の水平位置は、図１３Ａと同様、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図１７Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、内側に水平方向にそれぞれ間隔DT2H1、DT2H2ずらした位置である。
【０２４８】
例えば、図１７Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図１７Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０２４９】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図１７Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０２５０】
また、図１７Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔（DH）を加えた間隔（DZ+DH）である。
【０２５１】
また、図１７Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置からDRV離れた位置であり、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からそれぞれDTV1、DTV2離れた位置である。ここで、上述したように、間隔DTV1、DTV2及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#3、Tx#4）の各々の垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０２５２】
図１７Ｂは、一例として、図１７ＡにおいてDH＝1.5DRHとし、DTV1＝３DRV、DTV2＝２DRVとした場合の仮想受信アレーの配置を示す。なお、DHとDRHとの関係及びDTV1、DTV2とDRVとの関係はこれらに限定されない。
【０２５３】
図１７Ｂに示す仮想受信アレーにおいて、HLAでは、６個の仮想アンテナ（図１７Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#2, VA#6, VA#10）が水平方向に不等間隔（DH、DRH）でそれぞれ直線上に配置されている。また、図１７Ｂに示すVLAでは、図１３Ｂと同様、４個の仮想アンテナ（図１７Ｂに示す破線で囲まれた、VA#2, VA#13, VA#8, VA#11）が垂直方向に等間隔（DRV）でそれぞれ直線上に配置されている。
【０２５４】
ここで、DH＝DRHとした場合には、図１３Ｂと同様、HLA内では、仮想アンテナが等間隔（DRH）で並ぶことになる。これにより、ピークサイドローブ比を低減することができる。
【０２５５】
一方、DH＞DRHとすることで、図１７Ｂに示すように、HLA内では、仮想アンテナが不等間隔に直線上に並ぶ配置となり、HLAの開口長が拡がる。例えば、図１３Ｂでは、HLAの開口長が5DRHであるのに対して、図１７Ｂでは、HLAの開口長が5.5DRHに拡がっている。これにより、水平方向のメインローブが狭まり、水平方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。なお、間隔DHを拡げると、メインローブが狭まる一方、サイドローブレベルが上昇するというトレードオフの関係がある。
【０２５６】
（実施の形態１のバリエーション３）
図１３Ａ、図１４Ａ、図１５、図１６及び図１７Ａでは、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向の素子間隔を一定（DRH）にする場合について説明したが、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナ（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向の素子間隔は不等間隔でもよい。この場合、仮想受信アレーのHLAは、実施の形態２のバリエーション２と同様、不等間隔に配置された仮想アンテナから構成される。
【０２５７】
図１８Ａは、本バリエーションにおける送信アンテナ１０６及び受信アンテナ２０２の配置例を示す。また、図１８Ｂは、図１８Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。
【０２５８】
図１８Ａでは、図１３Ａと同様、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝４個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とする。また、４個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#4で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２５９】
図１８Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔の最小値をDRHとする。図１８Ａでは、受信アンテナRx#1とRx#2との素子間隔がDRHであり、受信アンテナRx#2とRx#3との素子間隔が2DRHである。すなわち、第３のアンテナ群に含まれる複数の受信アンテナRx#1〜Rx#3間の素子間隔は異なる。なお、第３のアンテナ群における素子間隔は、これらに限定されない。
【０２６０】
また、図１８Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図１２Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に間隔DH離れた位置とする。ここで、素子間隔DHは、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ（Rx#1〜Rx#3）間の素子間隔（DRH、2DRH）と同一でもよく、異なる値でもよい。
【０２６１】
また、図１８Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔DH（図１８Ａでは、DH=DRH）を加えた間隔（DZ+DH）である。
【０２６２】
また、図１８Ａにおいて、第２のアンテナである送信アンテナTx#3、Tx#4の水平位置は、図１３Ａと同様、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図１８Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、水平方向に内側にそれぞれ間隔DT2H1、DT2H2ずらした位置である。
【０２６３】
例えば、図１８Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（図１８Ａでは右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図１８Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔3DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０２６４】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（図１８Ａでは左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図１８Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔2DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔3DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０２６５】
また、図１８Ａにおいて、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置を基準として上方向を「プラス方向」とし、下方向を「マイナス方向」とする。同様に、図１８Ａにおいて、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置を基準として上方向を「プラス方向」とし、下方向を「マイナス方向」とする。この場合、図１８Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置から上側（プラス方向）にDRV離れた位置であり、第２のアンテナ群（Tx#3、Tx#4）の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置から下側（マイナス方向）にDTV1、DTV2離れた位置である。ただし、上述したように、間隔DTV1、DTV2及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1、Rx#2、Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#3、Tx#4）の各々の垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０２６６】
図１８Ｂは、一例として、図１８ＡにおいてDH＝1.5DRHとし、DTV1＝2DRV、DTV2＝DRVとした場合の仮想受信アレーの配置を示す。なお、DHとDRHとの関係及びDTV1、DTV2とDRVとの関係はこれらに限定されない。
【０２６７】
図１８Ｂに示す仮想受信アレーにおいて、HLAでは、６個の仮想アンテナ（図１８Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#5, VA#9, VA#2, VA#6, VA#10（VA#16））が水平方向に不等間隔（DRH、2DRH）でそれぞれ直線上に配置されている。また、図１８Ｂに示すVLAでは、図１３Ｂと同様、４個の仮想アンテナ（図１８Ｂに示す破線で囲まれた、VA#13、VA#2, VA#8, VA#11）が垂直方向に等間隔（DRV）でそれぞれ直線上に配置されている。
【０２６８】
図１８Ｂに示すHLA内では、仮想アンテナが不等間隔に直線上に並ぶ配置となり、HLAの開口長が拡がる。例えば、図１３Ｂでは、HLAの開口長が5DRHであるのに対して、図１８Ｂでは、HLAの開口長が7DRHに拡がっている。
【０２６９】
これにより、水平方向のメインローブが狭まり、水平方向の角度分離性能が向上する効果が得られる。なお、第３のアンテナ群における素子間隔（図１８Ａでは2DH）を拡げると、メインローブが狭まる一方、サイドローブレベルが上昇するというトレードオフの関係がある。
【０２７０】
以上、本実施の形態のバリエーション１〜３について説明した。
【０２７１】
なお、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５、図１６、図１７Ａ及び図１８Ａにおける送信アンテナ配置を受信アンテナ配置とし、受信アンテナ配置を送信アンテナ配置とした場合でも、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１７Ｂ及び図１８Ｂに示す仮想受信アレーの配置（図１５、図１６に対応する仮想受信アレーは図示せず）と同様な構成が得られ、同様な効果を得ることができる。このことは、後述する他のアンテナ配置においても同様である。なお、この場合、送信アンテナ数Ｎｔは４個以上となり、受信アンテナ数Ｎａは４個となる。
【０２７２】
また、上記実施の形態では、垂直方向において送信アンテナ及び受信アンテナが重ならないように配置される場合について説明したが、垂直方向以外の方向（例えば、水平方向）において送信アンテナ及び受信アンテナが重ならないように配置されてもよい。例えば、図１３Ａ、図１４Ａ、図１５、図１６、図１７Ａ及び図１８Ａにおいて、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナの配置を90°又は−90°回転した配置としてもよい。この場合、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、水平方向にアンテナが重ならない配置となる。これにより、送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの水平方向のサイズを任意のサイズとすることができる。また、この場合、送信アンテナ数Ｎｔ＝４、受信アンテナ数Ｎａ＝４以上の限られたアンテナ数によって、仮想受信アレーは、垂直方向に（第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数＋第４のアンテナに含まれる受信アンテナ数＋１）個の仮想アンテナを並べることができ、水平方向に第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数と第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数との積の個数の仮想アンテナを直線上に並べることができ、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０２７３】
以上、本開示の一態様に係る実施の形態について説明した。
【０２７４】
なお、上記実施の形態、及び、各バリエーションに係る動作を適宜組み合わせて実施してもよい。
【０２７５】
［他の実施の形態］
（１）送信アンテナ数Ｎｔは３素子又は４素子に限らず、受信アンテナ数Ｎａは３素子又は４素子に限らない。例えば、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数をｎ個（１以上の整数）とした場合、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ数を少なくとも（ｎ＋１）個とすればよい。
【０２７６】
一例として、送信アンテナＮｔ＝５、受信アンテナ数Ｎａ＝５の場合について説明する。
【０２７７】
図１９Ａは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝５個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝５個とした場合のアンテナ配置例を示す。図１９Ｂは、図１９Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。５個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#5で表し、５個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#5で表す。
【０２７８】
図１９Ａにおいて、受信アンテナRx#1〜Rx#4は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第３のアンテナ群を構成する。具体的には、図１９Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#4の水平方向の素子間隔DRHは一定（等間隔）である。
【０２７９】
また、図１９Ａにおいて、受信アンテナRx#5は、第３のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第４のアンテナである。具体的には、図１９Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#5の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#4。図１９Ａの例では右端アンテナRx#4）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DH離れた位置である。ここで、素子間隔DHは、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ（Rx#1〜Rx#4）間の素子間隔（DRH）と同一でもよく、異なる値でもよい。
【０２８０】
また、図１９Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#5）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#4）の垂直位置からDRV離れた位置である。
【０２８１】
一方、図１９Ａにおいて、送信アンテナTx#1、Tx#2は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第１のアンテナ群を構成する。また、図１９Ａにおいて、送信アンテナTx#3、Tx#4、Tx#5は、第１のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第２のアンテナ群を構成する。
【０２８２】
具体的には、図１９Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2の水平方向の素子間隔DTHは、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#4）の水平方向のアンテナ開口長DZに、間隔DHを加えた間隔（DZ+DH）である。図１９Ａでは、第１のアンテナ群の素子間隔DTHにおいて、アンテナ開口長DZに加える間隔DHは、上述した第３のアンテナ群と第４のアンテナとの水平方向の間隔（DRH）と等しい。
【０２８３】
また、図１９Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3、Tx#4、Tx#5の水平位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図１９Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#2との水平位置の内側の範囲内）において、内側に水平方向にそれぞれ間隔DT2H1、DT2H2、DT2H3ずらした位置である。
【０２８４】
例えば、図１９Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#5）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#4の水平位置より外側（図１９Ａでは右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図１９Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、Rx#1とRx#3との間隔2DRH、又は、Rx#1とRx#3との間隔3DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#2の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2、DT2H3として用いてもよい。
【０２８５】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（図１９Ａでは左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#4を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図１９Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#4とRx#3との間隔DRH、Rx#4とRx#2との間隔2DRH、又は、Rx#4とRx#1との間隔3DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2、DT2H3として用いてもよい。
【０２８６】
また、図１９Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#3、Tx#4、Tx#5の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置からそれぞれDTV1、DTV2、DTV3離れた位置である。
【０２８７】
ここで、間隔DTV1、DTV2、DTV3は、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの間の垂直方向の間隔DRVと異なる間隔である。換言すると、間隔DTV1、DTV2、DTV3及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#4）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#3〜Tx#5）の各々の垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０２８８】
図１９Ａに示すように、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#5の配置は、上記実施の形態と同様、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#5の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。同様に、図１９Ａに示すように、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#5の配置は、上記実施の形態と同様、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#5の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。
【０２８９】
上述した図１９Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図１９Ｂに示す仮想受信アレー（仮想アンテナVA#1〜VA#25）の配置は以下のような特徴を有する。
【０２９０】
図１９Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された８個の仮想アンテナ（図１９Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#6, VA#11, VA#16, VA#2, VA#7(VA#23), VA#12, VA#17）から成る水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む構成となる。すなわち、水平方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、第１のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図１９Ａでは２個）と第３のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図１９Ａでは４個）との積（図１９Ａでは８個）となる関係を有する。
【０２９１】
また、図１９Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された５個の仮想アンテナ（図１９Ｂに示す破線で囲まれた、VA#21, VA#10, VA#2, VA#14, VA#18）から成る垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む構成となる。垂直方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、「（第２のアンテナに含まれるアンテナ数）＋（第４のアンテナに含まれるアンテナ数）＋１」（図１９Ｂでは５個）となる関係を有する。
【０２９２】
このように、図１９Ａに示す送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、送信アンテナ数Ｎｔ＝５、受信アンテナ数Ｎａ＝５の限られたアンテナ数で、図１９Ｂに示す仮想受信アレー（VA#1,…, VA#25）の配置が、水平方向に直線上に８アンテナ（HLA）、垂直方向に直線上に５アンテナ（VLA）を含む配置となり、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０２９３】
（２）上記実施の形態では、送信アレーアンテナの第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数が２個（Tx#1、Tx#2）の場合について説明したが、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナ数は３個以上でもよい。
【０２９４】
一例として、送信アンテナＮｔ＝５、受信アンテナ数Ｎａ＝４の場合について説明する。
【０２９５】
図２０Ａは、送信アンテナ１０６の個数Ｎｔ＝５個とし、受信アンテナ２０２の個数Ｎａ＝４個とした場合のアンテナ配置例を示す。図２０Ｂは、図２０Ａに示すアンテナ配置によって得られる仮想受信アレーの配置を示す。５個の送信アンテナ１０６をTx#1〜Tx#5で表し、４個の受信アンテナ２０２をRx#1〜Rx#4で表す。
【０２９６】
図２０Ａにおいて、受信アンテナRx#1〜Rx#3は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第３のアンテナ群を構成する。具体的には、図２０Ａにおいて、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナRx#1〜Rx#3の水平方向の素子間隔DRHは一定（等間隔）である。なお、第３のアンテナ群における素子間隔は、これらに限定されない。
【０２９７】
また、図２０Ａにおいて、受信アンテナRx#4は、第３のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第４のアンテナである。具体的には、図２０Ａにおいて、第４のアンテナである受信アンテナRx#4の水平位置は、第３のアンテナ群に含まれる端部の受信アンテナ（左端アンテナRx#1又は右端アンテナRx#3。図２０Ａの例では右端アンテナRx#3）の水平位置よりも水平方向に外側（右側）に素子間隔DH離れた位置である。ここで、素子間隔DHは、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ（Rx#1〜Rx#3）間の素子間隔（DRH）と同一でもよく、異なる値でもよい。図２０Ａでは、DH=DRHである。
【０２９８】
また、図２０Ａにおいて、第４のアンテナ（Rx#4）の垂直位置は、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置からDRV離れた位置である。
【０２９９】
一方、図２０Ａにおいて、送信アンテナTx#1、Tx#2、Tx#4は、垂直位置が同一であり、水平位置が異なる第１のアンテナ群を構成する。また、図２０Ａにおいて、送信アンテナTx#4、Tx#5は、第１のアンテナ群が配置された水平位置及び垂直位置の双方と異なる位置に配置された第２のアンテナ群を構成する。
【０３００】
具体的には、図２０Ａにおいて、第１のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#1、Tx#2、Tx#3の水平方向の素子間隔DTHは、それぞれ、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の水平方向のアンテナ開口長DZに、間隔DHを加えた間隔（DZ+DH）である。ここで、素子間隔DHは、第３のアンテナ群に含まれる受信アンテナ（Rx#1〜Rx#3）間の素子間隔（DRH、2DRH）と同一でもよく、異なる値でもよい。図２０Ａでは、DH=DRHである。なお、第１のアンテナ群において、少なくとも１組の隣接する送信アンテナ１０６において間隔DTHであればよく、他の隣接する送信アンテナ１０６の素子間隔は、間隔DTHと異なってもよい。
【０３０１】
また、図２０Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#4、Tx#5の水平位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2、Tx#3）の何れかのアンテナの水平位置から、第１のアンテナ群の水平方向の開口の範囲内（図２０Ａでは端点のアンテナTx#1とTx#3との水平位置の内側の範囲内）において、内側に水平方向にそれぞれ間隔DT2H1、DT2H2ずらした位置である。図２０Ａでは、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#4、Tx#5は、Tx#3の水平位置から左側に間隔2DRH、DRHずらした位置に配置されている。
【０３０２】
例えば、図２０Ａに示すように、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3の水平位置より外側（図２０Ａでは右側）にある場合、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（図２０Ａの場合、Rx#1とRx#2との間隔DRH、Rx#1とRx#3との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の右端アンテナTx#3（又は端点ではないアンテナTx#2）の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０３０３】
また、第４のアンテナ（Rx#4）の水平位置が、第３のアンテナ群の左端アンテナRx#1の水平位置より外側（図２０Ａでは左側）にある場合（図示せず）、第３のアンテナ群の右端アンテナRx#3を基準とした第３のアンテナ群におけるアンテナ間の素子間隔（例えば、図２０Ａに示す第３のアンテナ群の場合、Rx#3とRx#2との間隔DRH、又は、Rx#3とRx#1との間隔2DRH）を、第１のアンテナ群の左端アンテナTx#1（又は端点ではないアンテナTx#2）の水平位置からの間隔DT2H1、DT2H2として用いてもよい。
【０３０４】
また、図２０Ａにおいて、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナTx#4、Tx#5の垂直位置は、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2、Tx#3）の垂直位置からそれぞれDTV1、DTV2離れた位置である。
【０３０５】
ここで、間隔DTV1、DTV2は、第３のアンテナ群と第４のアンテナとの間の垂直方向の間隔DRVと異なる間隔である。換言すると、間隔DTV1、DTV2及び間隔DRVは、第１のアンテナ群（Tx#1、Tx#2、Tx#3）の垂直位置と、第３のアンテナ群（Rx#1〜Rx#3）の垂直位置と、を同一とした場合（仮に一致させた場合）に、第１のアンテナ群及び第３のアンテナ群の垂直位置（基準位置）と、第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナ（Tx#4、Tx#5）の各々の垂直位置と、第４のアンテナの垂直位置と、がそれぞれ異なる位置となるように（重ならないように）設定されればよい。
【０３０６】
図２０Ａに示すように、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#5の配置は、上記実施の形態と同様、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、送信アレーアンテナを構成する送信アンテナTx#1〜Tx#5の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。同様に、図２０Ａに示すように、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#4の配置は、上記実施の形態と同様、垂直方向にアンテナが重ならない配置である。このため、受信アレーアンテナを構成する受信アンテナRx#1〜Rx#4の垂直方向のサイズは、任意のサイズとすることができる。
【０３０７】
上述した図２０Ａに示すアンテナ配置によって構成される、図２０Ｂに示す仮想受信アレー（仮想アンテナVA#1〜VA#20）の配置は以下のような特徴を有する。
【０３０８】
図２０Ｂに示す仮想受信アレーは、水平方向に素子間隔DRH（等間隔）でそれぞれ直線上に配置された９個の仮想アンテナ（図２０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#1, VA#6, VA#11, VA#2, VA#7, VA#12(VA#20), VA#3, VA#8, VA#13(VA#20)）から成る水平方向仮想直線アレーアンテナHLAを含む構成となる。すなわち、水平方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、第１のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図２０Ａでは３個）と第３のアンテナ群に含まれるアンテナ数（図２０Ａでは３個）との積（図２０Ａでは９個）となる関係を有する。
【０３０９】
また、図２０Ｂに示す仮想受信アレーは、垂直方向にそれぞれ直線上に配置された４個の仮想アンテナ（図２０Ｂに示す破線で囲まれた、VA#17, VA#3, VA#10, VA#14）から成る垂直方向仮想直線アレーアンテナVLAを含む構成となる。垂直方向に直線上に仮想アンテナが並ぶ個数は、「（第２のアンテナに含まれるアンテナ数）＋（第４のアンテナに含まれるアンテナ数）＋１」（図２０Ｂでは４個）となる関係を有する。
【０３１０】
このように、図２０Ａに示す送信アレーアンテナ及び受信アレーアンテナを構成するアンテナの配置は、送信アンテナ数Ｎｔ＝５、受信アンテナ数Ｎａ＝４の限られたアンテナ数で、図２０Ｂに示す仮想受信アレー（VA#1,…, VA#20）の配置が、水平方向に直線上に９アンテナ（HLA）、垂直方向に直線上に４アンテナ（VLA）を含む配置となり、仮想受信アレーの開口長を最大限に拡げることができる。
【０３１１】
（３）上記実施の形態では、符号化パルスレーダを用いる場合について説明したが、本開示は、チャープ（Chirp）パルスレーダのような周波数変調したパルス波を用いたレーダ方式についても適用可能である。
【０３１２】
（４）図４に示すレーダ装置１０において、レーダ送信部１００及びレーダ受信部２００は、物理的に離れた場所に個別に配置されてもよい。
【０３１３】
（５）レーダ装置１０は、図示しないが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリを有する。この場合、上記した各部の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。但し、レーダ装置１０のハードウェア構成は、かかる例に限定されない。例えば、レーダ装置１０の各機能部は、集積回路であるＩＣ（Integrated Circuit）として実現されてもよい。各機能部は、個別に１チップ化されてもよいし、その一部または全部を含むように１チップ化されてもよい。
【０３１４】
以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０３１５】
上記各実施形態では、本開示はハードウェアを用いて構成する例にとって説明したが、本開示はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０３１６】
また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力端子と出力端子を備えてもよい。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０３１７】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続又は設定を再構成可能なリコンフィギュラブル  プロセッサ（Reconfigurable Processor）を利用してもよい。
【０３１８】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックを集積化してもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０３１９】
＜本開示のまとめ＞
本開示のレーダ装置は、送信アレーアンテナを用いてレーダ信号を送信するレーダ送信部と、受信アレーアンテナを用いて、前記レーダ信号がターゲットにおいて反射された反射波信号を受信するレーダ受信部と、を具備し、前記送信アレーアンテナは、第１の方向に配置される複数の送信アンテナを含む第１のアンテナ群と、前記第１の方向において前記第１のアンテナ群における少なくとも１組の隣接する送信アンテナの内側の位置、かつ、前記第１の方向と直交する第２の方向において前記第１のアンテナ群と異なる位置に配置される、少なくとも１つの送信アンテナを含む第２のアンテナ群と、から構成され、前記受信アレーアンテナは、前記第１の方向に配置される複数の受信アンテナを含む第３のアンテナ群と、前記第１の方向において前記第３のアンテナ群の端部よりも外側の位置、かつ、前記第２の方向において前記第３のアンテナ群と異なる位置に配置される１つの受信アンテナである第４のアンテナと、から構成され、前記第１の方向において、前記隣接する送信アンテナの素子間隔は、前記第３のアンテナ群の開口長と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、の和であり、前記第３のアンテナ群のうち、前記第４のアンテナの配置位置に近い第１の側と反対側の第２の側の端部に位置する受信アンテナと前記第３のアンテナ群に含まれる他の受信アンテナの各々との前記第１の方向の素子間隔は、前記第１の方向において、前記隣接する送信アンテナにおける前記第１の側と同じ側の送信アンテナと、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々との前記第１の方向の素子間隔と同一であり、前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合における、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々の前記第２の方向の位置、及び、前記第４のアンテナの前記第２の方向の位置はそれぞれ異なる。
【０３２０】
本開示のレーダ装置において、前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔は等しい。
【０３２１】
本開示のレーダ装置において、前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、は等しい。
【０３２２】
本開示のレーダ装置において、前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔は異なる。
【０３２３】
本開示のレーダ装置において、前記第３のアンテナ群に含まれる前記複数の受信アンテナ間の素子間隔と、前記第１の方向における前記第３のアンテナ群と前記第４のアンテナとの間隔と、は異なる。
【０３２４】
本開示のレーダ装置において、前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合に、前記第１のアンテナ群と、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々と、前記第４のアンテナと、における前記第２の方向の隣接するアンテナの素子間隔は等間隔である。
【０３２５】
本開示のレーダ装置において、前記第２の方向において前記第１のアンテナ群の位置と前記第３のアンテナ群の位置とを同一とした場合に、前記第１のアンテナ群と、前記第２のアンテナ群に含まれる送信アンテナの各々と、前記第４のアンテナと、における前記第２の方向の隣接するアンテナの素子間隔は不等間隔である。
【０３２６】
本開示のレーダ装置において、前記第２のアンテナ群はｎ（１以上の整数）個の送信アンテナを含み、前記第３のアンテナ群は、少なくとも（ｎ＋１）個の受信アンテナを含む。
【０３２７】
本開示のレーダ装置において、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナの少なくとも１つのアンテナは、前記第２の方向に配置された複数のサブアレー素子で構成される。
【産業上の利用可能性】
【０３２８】
本開示は、広角範囲を検知するレーダ装置として好適である。
【符号の説明】
【０３２９】
１０  レーダ装置
１００  レーダ送信部
２００  レーダ受信部
３００  基準信号生成部
１０１，１０１ａ  レーダ送信信号生成部
１０２  符号生成部
１０３  変調部
１０４  ＬＰＦ
１０５  送信無線部
１０６  送信アンテナ
１１１  符号記憶部
１１２  ＤＡ変換部
２０１  アンテナ系統処理部
２０２  受信アンテナ
２０３  受信無線部
２０４  増幅器
２０５  周波数変換器
２０６  直交検波器
２０７  信号処理部
２０８，２０９  ＡＤ変換部
２１０  分離部
２１１  相関演算部
２１２  加算部
２１３  ドップラー周波数解析部
２１４  方向推定部
【図１Ａ】
2019070595.tif 000013
【図１Ｂ】
2019070595.tif 000014
【図２Ａ】
2019070595.tif 000015
【図２Ｂ】
2019070595.tif 000016
【図３Ａ】
2019070595.tif 000017
【図３Ｂ】
2019070595.tif 000018
【図４】
2019070595.tif 000019
【図５】
2019070595.tif 000020
【図６】
2019070595.tif 000021
【図７】
2019070595.tif 000022
【図８Ａ】
2019070595.tif 000023
【図８Ｂ】
2019070595.tif 000024
【図９Ａ】
2019070595.tif 000025
【図９Ｂ】
2019070595.tif 000026
【図１０Ａ】
2019070595.tif 000027
【図１０Ｂ】
2019070595.tif 000028
【図１１Ａ】
2019070595.tif 000029
【図１１Ｂ】
2019070595.tif 000030
【図１２Ａ】
2019070595.tif 000031
【図１２Ｂ】
2019070595.tif 000032
【図１３Ａ】
2019070595.tif 000033
【図１３Ｂ】
2019070595.tif 000034
【図１４Ａ】
2019070595.tif 000035
【図１４Ｂ】
2019070595.tif 000036
【図１５】
2019070595.tif 000037
【図１６】
2019070595.tif 000038
【図１７Ａ】
2019070595.tif 000039
【図１７Ｂ】
2019070595.tif 000040
【図１８Ａ】
2019070595.tif 000041
【図１８Ｂ】
2019070595.tif 000042
【図１９Ａ】
2019070595.tif 000043
【図１９Ｂ】
2019070595.tif 000044
【図２０Ａ】
2019070595.tif 000045
【図２０Ｂ】
2019070595.tif 000046