(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波送受信機と、
離れた２個の端を有するアレイに配列された複数のアンテナ要素と、
前記送受信機と、前記アレイの前記離れた２個の端の１個において少なくとも３個の隣接するアンテナ要素を含む、第１のグループとの間に電気的に接続され、前記第１のグループにおける前記アンテナ要素の全ての信号位相を同時に制御する、１個の第１の移相器と、
前記送受信機と、前記アレイの前記離れた２個の端の他端において少なくとも３個の隣接するアンテナ要素を含む、第２のグループとの間に電気的に接続され、前記第２のグループにおける前記アンテナ要素の全ての信号位相を制御する、１個の第２の移相器と、
複数の中央のアンテナ要素のそれぞれと前記送受信機との間に接続され、アンテナ要素の前記第１および第２のグループ間の少なくとも複数のアンテナ要素のための、複数の個別移相器であって、前記複数の個別移相器のそれぞれは、関連するそれぞれの中央のアンテナ要素の信号位相を制御する、複数の個別移相器と、
前記送受信機と、前記アンテナ要素の前記第１のグループと前記複数の中央のアンテナ要素との間の、少なくとも２個の隣接するアンテナ要素を含む、第３のグループとの間に電気的に接続され、前記第３のグループにおける全てのアンテナ要素の信号位相を同時に制御する、１個の第３の移相器と、および
前記送受信機と、前記アンテナ要素の第２のグループと前記複数の中央のアンテナ要素との間の、少なくとも２個の隣接するアンテナ要素を含む、第４のグループとの間に電気的に接続され、前記第４のグループにおける全てのアンテナ要素の信号位相を制御する、１個の第４の移相器と、を備え、
各グループにおける前記アンテナ要素の全に対する移相は、関連する１個の移相器によって制御され、
隣接するアンテナ要素または要素グループ間での移相は、前記アンテナアレイをステアリングし、さらに、
前記第１および第２のグループのアンテナ要素の数は、前記第３および第４のグループのアンテナ要素の数よりも大きい、マイクロ波アンテナシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ波アンテナシステムにおいて、さらに、アンテナ要素の前記第１および第２のグループを選択的に活性化し或いは不活性化するスイッチ機構を備える、マイクロ波アンテナシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロ波アンテナシステムにおいて、さらに、前記中央のアンテナ要素の信号強度をアンテナ要素の前記第１および第２のグループと比較して増加させる、少なくとも１個の増幅器を備える、マイクロ波アンテナシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロ波アンテナシステムにおいて、さらに、複数の信号増幅器を備え、１個の信号増幅器が前記中央のアンテナ要素のそれぞれに作動的に接続されている、マイクロ波アンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にアンテナに関し、さらに特定すると、マイクロ波アンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フェーズドアレイアンテナはしばしば、レーダーまたはマイクロ波ビームを電子的に走査するために使用される。このようなマイクロ波アンテナシステムは、自動車用途を含む、多くの異なるアプリケーションにおいて使用されている。
【０００３】
これら既知のフェーズドアレイマイクロ波アンテナシステムは、複数のアンテナ要素を含んでおり、これらのアンテナ要素は一端から他端に直線的に配置されており、アンテナ要素は互いに等間隔である。アンテナ走査の方向を制御するために、移相器を使用して到来する受信信号の位相に変更を加え、信号がアンテナシステムの所望の方向に結合されるようにする。
【０００４】
アンテナアレイ要素における位相シフトを制御するための１つの方法は、アレイ中の全ての要素に対して移相器を設けることである。このような設計は、レーダービームの方向を制御するために、ほぼ理想的な性能を提供する。
【０００５】
しかしながら、フェーズドアレイアンテナシステムの各要素に移相器を設けることの欠点は、移相器が比較的高価なことである。その結果、アレイ中の各要素に移相器を設けることは、レーダーシステムのためのトランシーバモジュールのコストのみならず、そのサイズを大幅に増加させる。多くのタイプのシステム、例えば自動車用システムでは、アレイ要素それぞれに対する個別の移相器のコストを正当化することは困難である。
【０００６】
従来の設計では、隣接するアンテナ要素のペアに対して１個の移相器が接続され、その結果、アンテナシステムに対して必要な移相器の数を実質的に２分の１まで減少させている。しかしながらこの方法は、受信したマイクロ波信号に対してグレーティングローブを発生させる、という不都合を生じる結果となる。このようなグレーティングローブは、視野外のターゲットをあたかもそれらが視野内にあるかの様に出現させ、これらはゴーストターゲットとして知られている。これらのゴーストターゲットを現実のターゲットと区別することはできず、その結果、フェーズドアレイの走査可能なエリアは減少する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、既知のアンテナシステムの上記の欠点を克服する、マイクロ波アンテナシステムを提供する。
【０００８】
要約すると、本発明のマイクロ波アンテナシステムは、一端から他端に直線的に配置された複数のアンテナ要素を有する、フェーズドアレイを備えている。１個の移相器が、アレイの一端において、少なくとも２個、好ましくは４個の、アンテナ要素の第１のグループに電気的に接続されて、その第１のグループの信号位相を制御する。同様に、第２の移相器が、アレイの他端においてアンテナ要素の隣接する少なくとも２個、好ましくは４個の第２のグループに電気的に接続されて、アンテナ要素の第２のグループの信号位相を制御する。その結果、第１および第２のグループがそれぞれ４個のアンテナ要素を備えると仮定すると、本発明は事実上、６個の移相器を取り除く。
【０００９】
好ましくは、１個の移相器が、さらに、第１のグループに直接隣接する、少なくとも２個のアレイ要素の第３のグループに接続され、同様に、１個の移相器が、アレイ要素の第２のグループに直接隣接する少なくとも２個のアレイ要素の第４のグループに接続され、これによって、アンテナシステム全体から少なくともさらに２個の移相器を事実上、減少させる。残りの中間のアンテナ要素はそれぞれ、自身の個々の移相器を有する。
【００１０】
実際、アレイの終端において少なくとも２個のアレイ要素グループ、好ましくは４個のアレイ要素グループの提供は、グレーティングローブを許容可能な閾値以下に保ちながら、事実上のビームステアリングを提供する。アンテナの全体の効率は、種々のアンテナ要素から受信する信号の振幅荷重によってさらに改善される。例えば、アンテナ要素から受信した信号の増幅は、中央のアンテナ要素からアンテナ要素の第１および第２のグループに向って徐々に減少させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の変形例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによって、本発明をより良く理解することができる。以下の図面において、同じ参照符号は同様の部材に言及する。
【００１３】
図１を参照すると、本発明に係るマイクロ波アンテナシステム１０の好ましい実施形態の概略図が示されている。アンテナシステム１０は複数のアンテナ要素１２を含み、これらのアンテナ要素は、アレイの一端１４から第２端１６まで、１つのアレイとして直線的に配置されている。アンテナ要素１２はさらに、互いに実質的に同じであり、互いに同じ間隔だけ離れている。
【００１４】
アンテナアレイ中のアンテナ要素１２の実際の数は、１つのアンテナシステムと次のものとでは変化する。アンテナ要素１２の数を増加させることで、アンテナ指向性の精度が向上し、その逆もまた同様となる。
【００１５】
ビーム方向を制御するために、複数の移相器２０がマイクロ波アンテナ１０に結合されて種々のアンテナ要素１２の信号位相を制御する。しかしながら、既知のマイクロ波アンテナシステムとは異なって、少なくとも２個、好ましくは４個のアンテナ要素１２が、アンテナアレイの第１端１４に隣接して第１のグループ２２を形成する。１個の移相器２０がさらに、第１のグループ２２のアンテナ要素１２の全てに電気的に接続されており、それによって、第１のグループ２２中の全てのアンテナ要素１２における位相シフトは同じとなる。
【００１６】
同様に、アンテナアレイの第２端１６に隣接する少なくとも２個の、好ましくは４個のアンテナ要素１２が、さらに、１個の移相器２０に電気的に接続されている。この移相器は、第２のグループ２４の全ての要素１２における信号位相が同じとなるように制御する。
【００１７】
さらに図１を参照すると、第１のグループ１２に直接隣接する少なくとも２個のアンテナ要素１２の第３のグループ２６が、好ましくはさらに、第３のグループ２６におけるアンテナ要素１２の全てに対する位相シフトを制御する１個の移相器２０に電気的に接続されている。同様に、１個の移相器２０が、第２のグループ２４に隣接する少なくとも２個のアンテナ要素１２の第４のグループ２８における位相シフトを制御する。中央のアンテナ要素１２、即ち、第３のグループ２６と第４のグループ２８間のアンテナ要素１２の信号位相は、これら中央のアンテナ要素のそれぞれに接続された個々の移相器２０によって制御される。
【００１８】
従来の方法では、アンテナ要素の第１のグループ２２、第２のグループ２４、第３のグループ２６および第４のグループ２８からの出力は、中央のアンテナ要素と同様に、個々の増幅器３０によってそれぞれ増幅される。増幅器３０からの出力はその後、入力信号としてマイクロ波送受信機３２に結合され、従来の方法で処理され、表示される。
【００１９】
従って、アンテナ要素の第１のグループ２２と第２のグループ２４の両方に４個のアンテナ要素１２があり、アンテナ要素の第３のグループと第４のグループの両方に２個のアンテナ要素があると仮定すると、移相器２０および関連する増幅器３０の必要数は、それぞれのアンテナ要素１２が自身の移相器２０と増幅器３０を含むフェーズドアンテナアレイとは対照的に、８個減少する。これは、同様に、比較的小さなマイクロ波アンテナ、例えば２４要素のマイクロ波アンテナ、に対して、実質的な節約を生じる結果となる。
【００２０】
次に図２を参照すると、マイクロ波アンテナシステム１０の効率を向上させるために、種々のアンテナ要素１２からの信号を、図２のグラフ５０によって示すように、重み付けして増幅するようにしても良い。例えば、中央のアンテナ要素１２からの信号は、それぞれの増幅器３０によってより大きく増幅され、その増幅はアンテナの中央からそれぞれの端１４および１６に向って外向きに減少する。このような増幅荷重は、外側のアンテナ要素１２をグループ２２〜２８にグループ分けすることによって生じるグレーティングローブを、アンテナ要素１２のグループに対して低い増幅荷重を提供することによって、減少させる。
【００２１】
さらに図２を参照すると、スイッチの状態に応じてグループ２２と２４を活性化しまたは不活性化するために、一対のスイッチ５２および５４を、第１および第２のグループ２２および２４に任意選択的に接続している。長距離レーダー応用に対して、スイッチ５２および５４をクローズし、それによってアンテナ要素グループ２２および２４をこのシステムに接続して、長距離レーダー応用に対してアンテナシステム１０の利得を増加させ、ビームを狭める。反対に、中距離或いは短距離応用に対しては、スイッチ５２および５４をオープンし、それによって、第１および第２のグループ２２および２４をマイクロ波アンテナ１０全体から事実上、切り離す。第１および第２のグループ２２および２４の事実上の非活性化によって、利得が減少しさらにアンテナビームの幅が増加するが、中距離および短距離レーダー応用に対して、ビーム幅と利得は余り重要ではない。しかしながら、アンテナ要素の第１および第２のグループ２２および２４の切り離しまたは非活性化は、中距離および短距離レーダー応用においてグレーティング要素およびその結果としてのゴーストを実際に減少させる。
【００２２】
上述したように、本発明は、作動効率を損なうことなくコストおよび複雑性を削減した、単純でしかも効率的なマイクロ波アンテナシステムを提供することが、理解される。本発明について説明したが、しかしながら、それに対する多くの変更は、添付の特許請求の範囲によって定義されるように本発明の精神から逸脱することなく、当業者にとって明らかとなる。
【図１】
0005823806.tif 000002
【図２】
0005823806.tif 000003