(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミング技術を用いて送信波の方位を変更可能に配置された複数の送信アンテナ（３ａ〜３ｈ；４０３ａ〜４０３ｆ；６０３ａ〜６０３ｈ）と、
基準信号が与えられるとこの基準信号を用いて前記複数の送信アンテナのうち少なくとも何れか一つ以上の第１送信アンテナ（３ａ；４０３ｂ；６０３ａ）の送信波を生成するための送信信号を出力する第１集積回路（２ａ；２０２ａ；４０２ａ；５０２ａ）と、
前記第１集積回路に接続され、前記第１集積回路から基準信号が入力され前記複数の送信アンテナのうち少なくとも何れか一つ以上で且つ前記第１送信アンテナとは異なる第２送信アンテナ（３ｂ；４０３ｃ；６０３ｂ）の送信波を生成するための送信信号を出力する第２集積回路（２ｂ；２０２ｂ；４０２ｂ、４０２ｃ；５０２ｂ）と、
前記第１及び第２送信アンテナの送信波を受信するときに理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置された校正用の受信アンテナ（４；２０４；３０４；４０４ａ、４０４ｂ；５０４；６０４；７０４）と、
前記受信アンテナの信号を取得する受信回路（５）と、
前記第１及び第２集積回路が前記第１及び第２送信アンテナに送信信号を出力するときに前記送信信号の互いの位相差を変化させることに応じて変化する前記受信回路の受信信号の振幅に基づいて前記送信信号の位相を校正する制御回路（６）と、
を備える位相校正装置。
【請求項２】
請求項１記載の位相校正装置において、
前記校正用の受信アンテナ（４；２０４；３０４；４０４ａ、４０４ｂ；５０４；６０４）は、前記第１及び第２送信アンテナからの距離が等しくなるように配置されている位相校正装置。
【請求項３】
請求項１記載の位相校正装置において、
前記校正用の受信アンテナ（４０４ａ、４０４ｂ；５０４；６０４；７０４）は、前記第１及び第２送信アンテナの間の対向領域から外れた領域に配置されている位相校正装置。
【請求項４】
請求項１記載の位相校正装置において、
前記校正用の受信アンテナ（４；２０４；３０４）は、前記複数の送信アンテナの対向領域に配置されている位相校正装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の位相校正装置において、
前記複数の送信アンテナは、それぞれ、１又は複数のパッチアンテナ（１２ａ、１２ｂ…；６１２ａ、６１２ｂ…；７１２ａ、７１２ｂ…）をマイクロストリップライン（１３ａ、１３ｂ…；６１３ａ、６１３ｂ…；７１３ａ、７１３ｂ…）により接続して構成されている位相校正装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の位相校正装置において、
前記制御回路は、前記第１及び第２集積回路により出力される送信信号の位相差を所定ステップごとに変化させて前記第１及び第２送信アンテナから送信波を出力させ、前記校正用の受信アンテナで受信される受信信号の振幅が最大となる位相（φmax）を検出し、この検出された位相を用いて校正位相を設定する位相校正装置。
【請求項７】
請求項６記載の位相校正装置において、
前記制御回路は、前記第１及び第２集積回路により出力される送信信号の位相差を所定ステップごとに変化させるときに前記位相差を初期値から初期値に３６０°を加算した範囲（Ｒ０）で変化させたときの前記受信回路の受信信号の振幅が最大となる位相（φmax）を検出し、この検出された位相を用いて校正位相を設定する位相校正装置。
【請求項８】
請求項６記載の位相校正装置において、
前記制御回路は、前記第１及び第２集積回路により出力される送信信号の位相差を所定ステップごとに変化させるときに前記位相差を初期値から初期値に１８０°を加算した範囲（Ｒ１）で変化させたときの前記受信回路の受信信号の振幅が極大値又は極小値となる位相を検出し、極大値条件を満たす位相（φmax）が検出されたときには当該極大値条件を満たす位相を用いて校正位相を設定し、極小値条件を満たす位相（φmin）が検出されたときには当該極小値条件を満たす位相に１８０°を加算した位相を用いて校正位相を設定する位相校正装置。
【請求項９】
請求項６記載の位相校正装置において、
前記制御回路は、前記第１及び第２集積回路により出力される送信信号の位相差を初期値から所定ステップごとに変化させたときの前記受信回路の受信信号の振幅が極大値又は極小値となる位相を検出し、極大値条件を満たす位相（φmax）が検出されたときには当該極大値条件を満たす位相を用いて校正位相を設定し、極小値条件を満たす位相（φmin）が検出されたときには当該極小値条件を満たす位相に１８０°を加算した位相を用いて校正位相を設定する位相校正装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載の位相校正装置において、
前記第１集積回路及び前記第２集積回路は、ＦＭＣＷ方式を用いて変調した送信信号を出力する位相校正装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載の位相校正装置において、
前記校正用の受信アンテナは、物標検出用のアンテナと兼用されている位相校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナの位相校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばミリ波レーダは、車両の前方に設置され当該車両と周辺物体との衝突を防止する衝突防止装置などに応用されている。このようなミリ波レーダは送信アンテナを複数用いており、これらの複数の送信アンテナから送信される送信波の位相を変更することにより信号送信方位を電気的に調整できる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５２３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した背景技術に記載した装置を実用的に構成するためには、送信アンテナを複数実装しなければならない。このとき複数の送信アンテナに送信信号を出力するため複数の集積回路を組み合わせて構成することが実用上好ましい。しかしながら、例えば複数の集積回路を組み合わせて構成すると、これらの複数の集積回路の間を接続する線路長が送信波（例えばミリ波帯）の波長に対して無視できない程度に長くなる場合があり、このようなときには、当該対象となる集積回路が制御する送信アンテナの送信波の位相ずれを生じてしまい、意図した指向特性を備えたビームフォーミング技術を達成できなくなってしまうことが判明している。このような課題は複数の送信アンテナを用いてビームフォーミング技術を搭載したシステムであれば同様に生じる課題である。
【０００５】
本発明の開示の目的は、複数の送信アンテナに対応して複数の集積回路を搭載したときであっても送信アンテナの送信信号の位相を校正できるようにした複数の送信アンテナの位相校正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、複数のアンテナ、第１及び第２集積回路、校正用の受信アンテナ、及び、制御回路を備える。複数の送信アンテナは、ビームフォーミング技術を用いて送信波の方位を変更可能に配置されている。第１集積回路は、所定周波数の基準信号が与えられるとこの基準信号を用いて複数の送信アンテナのうち少なくとも何れか一つ以上の第１送信アンテナの送信波を生成するための送信信号を出力する。
【０００７】
他方、第２集積回路は第１集積回路に接続されており、第１集積回路から基準信号が入力される。第２集積回路は、複数の送信アンテナのうち少なくとも何れか一つ以上で且つ第２送信アンテナの送信波を生成するための送信信号を出力する。校正用の受信アンテナは、第１及び第２送信アンテナの送信波を受信するときに理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されている。
【０００８】
そして制御回路は、第１及び第２集積回路が第１及び第２送信アンテナに送信信号を出力するときに送信信号の互いの位相差を変化させることに応じて変化する校正用の受信アンテナで受信される受信信号の振幅に基づいて送信信号の位相を校正する。これにより、複数の送信アンテナに対応して複数の集積回路を搭載したときであっても送信アンテナの送信信号の位相を校正できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を概略的に示す図
【図２】送信アンテナの一部構成と基板の断面を模式的に示す斜視図
【図３】校正手順を概略的に示すフローチャート
【図４】受信振幅を位相変化に対応して示す特性図
【図５】第２実施形態の校正手順を概略的に示すフローチャート
【図６】受信振幅を位相変化に対応して示す特性図（その１）
【図７】受信振幅を位相変化に対応して示す特性図（その２）
【図８】第３実施形態の校正手順を概略的に示すフローチャート
【図９】受信振幅を位相変化に対応して示す特性図（その１）
【図１０】受信振幅を位相変化に対応して示す特性図（その２）
【図１１】第４実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を概略的に示す図
【図１２】第５実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を概略的に示す図
【図１３】受信アンテナを拡大して示す平面図
【図１４】第６実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を模式的に示す図
【図１５】第７実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を概略的に示す図
【図１６】第８実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を概略的に示す図
【図１７】送信アンテナの一部及び受信アンテナを拡大して示す平面図
【図１８】第９実施形態の電気的構成を概略的に示すと共に、送信アンテナ及び受信アンテナの構成及び配置形態を概略的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、複数の送信アンテナの位相校正装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、下記の実施形態において同一又は類似する構成には、符号の十の位と一の位とに同一符号を付して説明を行っている。以下では、ビームフォーミング技術を搭載したミリ波レーダシステムに適用した形態を説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１から図４は第１実施形態の説明図を示している。図１は電気的構成を概略的に示している。このミリ波レーダシステム１０１は、複数の集積回路２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…、複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…、校正用の受信アンテナ４、受信回路５、制御回路６、及び、基準発振回路７を、例えば一枚の基板８に搭載して構成される。一の集積回路２ａはマスタ動作を行い、他の集積回路２ｂ、２ｃ、２ｄ…はスレーブ動作を行い、これらの集積回路２ａ、２ｂ…は共に送信アンテナ３ａ、３ｂ…に対するレーダ信号送信機能を備える。集積回路２ａは第１集積回路に相当する。集積回路２ｂ…は第２集積回路に相当する。送信アンテナ３ａは第１送信アンテナに相当する。送信アンテナ３ｂ…は第２送信アンテナに相当する。
【００１２】
集積回路２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…は図１に４つ図示しているが２つ又は３つであっても良く、また５つ以上搭載されていても良い。スレーブ動作する集積回路２ｂ、２ｃ、２ｄ…の構成は互いに同一であるため、以下では、マスタ動作する集積回路２ａとスレーブ動作する集積回路２ｂとの関係について説明し、集積回路２ｃ、２ｄ…の構成及び集積回路２ａとの連携動作については、集積回路２ａと２ｂの関係と同一となる動作についてはその説明を省略する。
【００１３】
マスタ動作する一の集積回路２ａは、ＰＬＬ回路９、及び、送信回路１０ａを備える。スレーブ動作する他の集積回路２ｂは、位相調整回路１１、及び送信回路１０ｂを備える。また、受信アンテナ４には受信回路５が接続されており、この受信回路５には制御回路６が接続されている。この制御回路６は位相調整回路１１の校正位相φを制御する。制御回路６は、基板８の上に集積回路２ａ、２ｂとは別体で構成されており、例えばメモリを内蔵したマイクロコンピュータにより構成され、専用の集積回路を用いて構成される。
【００１４】
また集積回路２ａ、２ｂ…の外部には基準発振回路７が構成されている。この基準発振回路７は、ある基準周波数の発振信号を生成し、集積回路２ａの内部のＰＬＬ（Phase Lock Loop）回路９にこの発振信号を出力する。集積回路２ａのＰＬＬ回路９は、この基準発振回路７の発振信号を入力すると、この発振信号を逓倍し高精度の基準信号を生成する。これによりＰＬＬ回路９は高精度の所定周波数の基準信号を生成できる。このＰＬＬ回路９の基準信号は、マスタ動作する集積回路２ａの内部の送信回路１０ａの他、スレーブ動作する集積回路２ｂの内部の位相調整回路１１に出力される。集積回路２ｂは、集積回路２ａから基準信号を入力すると位相調整回路１１により基準信号の位相を調整し、この調整後の基準信号を送信回路１０ｂに出力する。
【００１５】
集積回路２ａ、２ｂの送信回路１０ａ、１０ｂは、それぞれ入力される基準信号を用いて、各集積回路２ａ、２ｂに接続される送信アンテナ３ａ、３ｂの送信信号を生成し、この送信信号を送信アンテナ３ａ、３ｂに同時に出力する。集積回路２ａ、２ｂの給電点には、送信アンテナ３ａ、３ｂがそれぞれ接続されている。
【００１６】
図１に示すように、基板８の表層Ｌ１の平面方向の一方向をＸ方向とし、このＸ方向に交差する表層Ｌ１の平面方向の他方向をＹ方向とし、このＸ方向とＹ方向の両方向に交差する基板８の表裏方向をＺ方向として説明する。特に送信アンテナ３ａと校正用の受信アンテナ４との関係はＸＹ平面内の関係について主に説明する。
【００１７】
複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ…は、互いに同一のＹ方向に延伸すると共にＸ方向に離間して配置されアレーアンテナとして構成される。このように複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ…を配置することで、ビームフォーミング技術を用いて送信波の方位を変更可能になる。これらの送信アンテナ３ａ、３ｂ…は互いに同一形状に構成されている。送信アンテナ３ａ、３ｂ…をより多く並列に構成することで、ビームフォーミングの精度や利得を高めることができる。
【００１８】
これらの送信アンテナ３ａ、３ｂ…は、Ｘ方向に互いに距離２Ｄだけ離間して配置されている。距離２Ｄは、ＰＬＬ回路９が出力する周波数に対応した波長（数ｍｍ）に対して無視できない程度に長い距離である。また、これらの複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ…のうち例えば基板８の中央側に位置する２つの送信アンテナ３ａ、３ｂの間には校正用の受信アンテナ４が配置されている。図１には、本実施形態の特徴を示すため、校正用の受信アンテナ４を示しているが、物標検出用の受信アンテナを別体に設けても良く、また、物標検知用の受信アンテナを校正用の受信アンテナと兼用しても良い。
【００１９】
校正用の受信アンテナ４は、そのＸ方向両脇に隣接する２つの送信アンテナ３ａ、３ｂからの距離Ｄが等しい位置、領域に配置されている。特に、校正用の受信アンテナ４は、隣接する２つの送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線１６にその少なくとも一部を配置している。本実施形態において、校正用の受信アンテナ４は各送信アンテナ３ａ、３ｂ…のパターン構造と同一構造である。このため、一の送信アンテナ３ａのパターン構造について図２を参照して説明し、他の送信アンテナ３ｂ…及び校正用の受信アンテナ４のパターン構造については説明を省略する。
【００２０】
図２は送信アンテナ３ａの一部平面構成を基板８の表層側の断面図と共に示している。基板８は、多層基板により構成され、この基板８の表層Ｌ１には送信アンテナ３ａのパターンが構成されている。この基板８の表層Ｌ１から２層目Ｌ２はベタグランド面として構成されている。基板８の表層Ｌ１から３層目以降は図示を省略している。その他、基板８の表層Ｌ１には送信アンテナ３ｂ…のパターンが構成されているが図２には示していない。また基板８には集積回路２ａ、２ｂ…及び各種の回路５〜７が搭載されているが図２には示していない。送信アンテナ３ａは、複数のパッチアンテナ１２ａ、１２ｂを１又は複数のマイクロストリップライン１３ａ、１３ｂにより連結して構成されている。なお図１には、パッチアンテナ１２ａ、１２ｂの表層Ｌ１の金属面にハッチングを付して示している。
【００２１】
図２に示す各パッチアンテナ１２ａ、１２ｂは、基板８の表層Ｌ１に矩形状の金属面を備え、この矩形状の金属面の一の辺部１４がＸ方向に沿って構成されると共に他方の辺部１５がＹ方向に沿って構成され、これらの一方と他方の辺部１４、１５は互いに例えば直交交差している。そして送信アンテナ３ａは、これらのパッチアンテナ１２ａ、１２ｂの金属面の辺部１４の中央部をマイクロストリップライン１３ａ、１３ｂにより連結して構成される。マイクロストリップライン１３ａ、１３ｂは、パッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…を集積回路２ａ、２ｂ…の送信回路１０ａ、１０ｂ…まで連結する部分の長さが、互いの送信アンテナ３ａ、３ｂ…の間にて同一となるように構成される。言い換えると、送信回路１０ａ、１０ｂ…に接続される各送信アンテナ３ａ、３ｂ…のマイクロストリップライン１３ａ、１３ｂ…は、その合計線路長が送信アンテナ３ａ、３ｂ…の間で同一長となるように構成されている。
【００２２】
他方、受信アンテナ４のパッチアンテナ１２ａ、１２ｂを連結するマイクロストリップライン１３ａ、１３ｂは、例えば、そのマイクロストリップライン１３ａ、１３ｂのＸ方向中心が送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線１６の上に位置するように配置されている。
【００２３】
受信アンテナ４は、送信アンテナ３ａ、３ｂのＸ方向対向領域に配置されており、本実施形態では、受信アンテナ４のパッチアンテナ１２ａ、１２ｂは、二等分線１６を中心線としてＸ方向に線対称に配置されている。受信アンテナ４が、送信アンテナ３ａ、３ｂの対向領域に配置されていると、受信アンテナ４が送信アンテナ３ａ、３ｂから送信波を直接受信できる。
【００２４】
このため、この校正用の受信アンテナ４は、これらの送信アンテナ３ａ、３ｂの送信波を受信するときに、理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されていることになる。全ての送信アンテナ３ａ、３ｂ…は、送信信号を入力するとこの送信信号に対応した送信波を同時に出力する。これにより、全ての送信アンテナ３ａ、３ｂ…の送信波は、当該送信アンテナ３ａ、３ｂ…から出力される電波を合成した電波となる。このとき、集積回路２ｂ…が、送信信号の位相を調整出力することで、ビームフォーミング技術により方位が調整された状態で送信波を放射できる。これにより信号送信方位を電気的に調整できる。
【００２５】
以下、位相調整回路を用いた基準信号の位相の校正手順を説明する。まず、この校正の意義について説明する。集積回路２ａ、２ｂの内部線路長及び当該集積回路２ａ、２ｂの内部回路に基づく送信信号の位相誤差は、当該集積回路２ａ、２ｂを製造する段階で内部構成が予め定められている。このため設計、調整可能であり、集積回路２ａ、２ｂが入力する基準信号と出力する送信信号との位相差を関連付けることは容易にでき、これらの集積回路２ａ、２ｂは、これらの位相誤差の情報を予め内部メモリ（図示せず）に記憶したり、又は、これらの位相誤差の情報を互いに通信したりすることにより位相誤差をオフセット調整可能になる。
【００２６】
しかし、ＰＬＬ回路９の基準信号の出力部から送信アンテナ３ａ、３ｂの端部のパッチアンテナ１２ａまでの経路は、基板８に集積回路２ａ、２ｂ…及び送信アンテナ３ａ、３ｂ…を搭載しなければ把握できず、集積回路２ａ、２ｂ…とこれらに接続される送信アンテナ３ａ、３ｂ…ごとに異なることになり位相差は不明となる。
【００２７】
本実施形態では、基板８の上に複数の集積回路２ａ、２ｂ…を搭載したとき、ＰＬＬ回路９を搭載する集積回路２ａと他の集積回路２ｂ…との間に、図１に示すように信号が基板８を伝搬するための線路長Ｌが存在する。このため、集積回路２ａと他の集積回路２ｂとの間の線路長Ｌを主因として、基準信号に位相ずれを生じる。この位相ずれを解消するため、集積回路２ｂには位相調整回路１１が設けられており、ビームフォーミング技術により各送信アンテナ３ａ、３ｂ…間で位相を調整する前の段階において、この位相調整回路１１による初期の校正位相φを決定する。この処理が校正処理となる。システム１０１は、この校正位相φを決定した後に、送信信号の位相をずらして送信することで通常のビームフォーミング技術を容易に実現しやすい。
【００２８】
この校正処理を行うときに、制御回路６は、集積回路２ｂ内の位相調整回路１１により基準信号の校正位相φを調整する。このとき例えば図３に示す手順により位相を制御して位相を校正することが望ましい。まず制御回路６は、ステップＳ１において、位相調整回路１１により校正位相φを初期値（例えば０°）に設定する。そして、ステップＳ２において、各集積回路２ａ、２ｂ…の送信回路１０ａ、１０ｂ…は送信アンテナ３ａ、３ｂ…に送信信号を同時出力する。
【００２９】
またこのとき、各送信回路１０ａ、１０ｂ…は、所定の変調方式により変調された送信信号を各送信アンテナ３ａ、３ｂ…に出力することが望ましい。この所定の変調方式としては例えばＦＭＣＷ（Frequency Modulated - Continuous Wave）方式を用いることが望ましい。ＦＭＣＷ方式は、送信信号の周波数を時間に対し直線的に上昇／下降させて送信する方式である。このような変調方式を用いると、送信波の信号と送信アンテナ３ａ、３ｂ…の周辺物から反射する信号との間で周波数を変更できるようになり、送信波の周波数と受信信号の周波数とを容易に分離でき、校正をより正確に行うことができるためである。
【００３０】
送信回路１０ａ、１０ｂ…が、送信アンテナ３ａ、３ｂ…に送信信号を出力すると、送信アンテナ３ａ、３ｂ…が送信波を出力する。この放射された送信波は受信アンテナ４に到達し、受信回路５は受信アンテナ４を通じて信号を受信する。受信回路５は、ステップＳ３において、この受信信号の振幅を検出する。制御回路６は、ステップＳ４において、受信回路５により取得された受信信号の振幅値を位相φと対応づけて内部メモリにデータ保持させる。制御回路６、送信回路１０ａ、１０ｂ…及び受信回路５は、ステップＳ６において位相φを所定ステップφ０（例えば１°）ごとに変化させ、位相φが３６０°に達する、すなわち、ステップＳ５の条件を満たすまで、ステップＳ２からＳ４の処理を繰り返す。
【００３１】
制御回路６、送信回路１０ａ、１０ｂ…及び受信回路５は、ステップＳ２からＳ４の処理を繰り返し、ステップＳ５の条件を満たしたと判定すると、ステップＳ７において受信振幅が最大となる条件を満たす位相φmaxを検出して特定し、ステップＳ８において、この位相φmaxを位相調整回路１１の校正位相φとして設定することによって位相を校正できる。
【００３２】
図４は、受信回路５が受信アンテナ４を通じて信号を受信した受信振幅のレベルを位相φの変化に対応して示している。制御回路６、送信回路１０ａ、１０ｂ…及び受信回路５は、図３のステップＳ２からＳ４の処理をステップＳ５の条件を満たすまで繰り返すため、図４に示すように、位相φが０°から３６０°の範囲Ｒ０において、受信振幅はステップφ０ごとに制御回路６の内部メモリに保持される。位相φが０°から３６０°まで変化すると、受信振幅が徐々に変化し、受信振幅が極小値となる位相φminと受信振幅が極大値となる位相φmaxとが存在する。このときの受信振幅は校正位相φの変化に対し正弦波状に変化する。
【００３３】
説明の簡単化のため、送信波が２つの送信アンテナ３ａ、３ｂから受信アンテナ４に向けて送信されたときの受信振幅の変化を原理的に説明する。例えば、送信アンテナ３ａ、３ｂが送信波を出力するときに、２つの送信波の位相が一致していると、送信アンテナ３ａ、３ｂと受信アンテナ４との距離は互いに等しいため、受信アンテナ４では２つの送信波を受信した受信信号が強め合い比較的大きな振幅の信号を受信する。逆に、送信回路１０ａ、１０ｂの２つの送信信号の位相が互いに逆相であるとき、受信アンテナ４がこれらの信号を受信するときに弱めあうことになるため、受信回路５が受信する信号の振幅は比較的小さくなる。位相が１８０°ずれている場合には原理的に信号０となる。
【００３４】
制御回路６は、図３のステップＳ７において、内部メモリに保持された受信振幅のうち最も高い受信振幅となる位相φを最大となる位相φmaxとして検出して特定する。このとき、受信アンテナ４に干渉する信号の大きさは、位相ずれと相関性を有するため、干渉量が最大となる位相を検出し特定することで位相を校正できる。
【００３５】
この図４に示すように、受信振幅が最大となる条件を満たす位相φmaxが、複数の送信波の位相差を最も小さくできる位相であり、ステップＳ８において、この位相φmaxを位相調整回路１１の校正位相φとして設定することにより受信振幅を最大とするように校正できる。このとき、送信アンテナ３ａ、３ｂ…の端部のパッチアンテナ１２ａの影響まで加味した校正処理が行われるため、各集積回路２ａ、２ｂ…が基板８の上にどのような関係性をもって配置されたかに拘わらず、集積回路２ａ、２ｂ…の各間の線路長Ｌに応じた位相誤差をキャンセルできる。
【００３６】
このような校正処理を行った後、各集積回路２ａ、２ｂ…は連携してレーダ送信信号を出力することで送信アンテナ３ａ、３ｂ…からレーダ送信波を放射させる。このとき、レーダ送信波は、先行車両や路側物などの物標にて反射し、この反射した電波はレーダと物標との距離をＲとしたとき、この往復分の距離２Ｒの時間遅れを伴い受信アンテナ（例えば４）を通じて受信回路（例えば５）に入力されることになる。受信回路（例えば５）は、この受信信号と送信回路（例えば１０ａ、１０ｂ等）の送信信号をミキシングすることで距離Ｒに比例した信号を取得できる。このためミリ波レーダシステム１０１と物標との距離Ｒを算出できる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御回路６が、集積回路２ａ、２ｂ…が送信アンテナ３ａ、３ｂ…に送信信号を出力するときに送信信号の互いの位相差を変化させることに応じて変化する受信回路５の受信信号の振幅に基づいて送信信号の位相を校正するようにした。このため、複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ…に対応して複数の集積回路２ａ、２ｂ…を搭載したときであっても、各集積回路２ａ、２ｂ…に対応した各送信アンテナ３ａ、３ｂ…から出力される送信信号の位相誤差を検出して校正位相φとして決定できる。これにより、各集積回路２ａ、２ｂ…の送信信号の位相誤差が各集積回路２ａ、２ｂ…にて認識できない従来の問題を解決できるようになる。
【００３８】
また、本実施形態に係る校正処理を行うことにより、基板８の面積や搭載部品点数、集積回路２ａ、２ｂ…の内部に集積される送信回路１０ａ、１０ｂ…のチャンネル数に制限されることなく、ミリ波レーダシステム１０１を構成する送信アンテナ３ａ、３ｂ…の数を増やすことができる。
【００３９】
校正用の受信アンテナ４は、複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ…からの距離が等しくなるように配置されているため、受信アンテナ４が送信アンテナ３ａ、３ｂからの送信波の位相を原理的に同一とすることができ、これらの位相差を検出することでそのまま位相調整回路１１の調整用の位相として用いることができる。
【００４０】
校正用の受信アンテナ４は、複数の送信アンテナ３ａ、３ｂの間の対向領域に配置されているため、受信アンテナ４が送信アンテナ３ａ、３ｂから送信波を直接受信でき、受信振幅を大きくできる。
【００４１】
複数の送信アンテナ３ａ、３ｂ…は複数のパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…をマイクロストリップライン１３ａ、１３ｂ…により互いに接続して構成している。このため、個々のパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…から送信波を出力させることができ、ミリ波レーダシステム１０１に適したアンテナ態様にできる。
【００４２】
受信アンテナ４が、後述実施形態の受信アンテナ２０４、３０４に比較して多くのパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…を備えて構成されているため、アンテナ利得を稼ぐことができ受信振幅をより大きくでき、振幅最大となる条件を満たす位相φmaxを検出しやすくなる。
【００４３】
（第２実施形態）
図５から図７は第２実施形態の追加説明図を示している。第２実施形態では校正手順を変更した例を示す。前述実施形態と同一又は類似の構成については同一又は類似の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図５に示すように、制御回路６、送信回路１０ａ、１０ｂ…、及び、受信回路５は、ステップＳ１からＳ５ａ及びＳ６の処理を行う。ここで、制御回路６は位相φを初期値（例えば０°）に設定し、ステップＳ５ａにおいて位相φが１８０°に達するまで、ステップＳ６において位相φを所定ステップφ０だけ加算してステップＳ２からＳ４の処理を繰り返す。そして制御回路６は、ステップＳ９において０°≦Ｒ１≦１８０°を満たす範囲Ｒ１内に受信振幅の極大値が有るか無いかを判定する。極大値の有無の判定方法としては、校正位相φがステップφ０で連続する３つの受信振幅をＡ１、Ａ２、Ａ３としたときに、Ａ１＜Ａ２＞Ａ３となる関係を満たす受信振幅Ａ２の位相φが存在するか否かを判定すると良い。またこの方法に限られるものではない。
【００４５】
制御回路６は、ステップＳ９において受信振幅の極大値が存在すると判定したときには、ステップＳ１０において極大値条件を満たす位相φmaxを位相調整回路１１の校正位相φφとして設定する。逆に制御回路６は、ステップＳ９において範囲Ｒ１内に受信振幅の極大値が存在しないと判定したときには、ステップＳ１１において極小値条件を満たす位相φminを位相調整回路１１の校正位相φとして設定する。極小値条件を満たす位相φの特定方法としては、位相φが連続する３つの受信振幅をＡ１、Ａ２、Ａ３としたときに、Ａ１＞Ａ２＜Ａ３の関係を満たす受信振幅Ａ２の位相φを用いると良い。またこの方法に限られるものではない。
【００４６】
このステップＳ１０、Ｓ１１において、位相が０°から１８０°となる範囲Ｒ１では、極大値条件を満たす位相φmax又は極小値条件を満たす位相φminが必ず存在するため、ステップＳ１０において範囲Ｒ１内に極大値条件を満たす位相φmaxが存在しなければ、極小値条件を満たす位相φminが必ず存在する。このためステップＳ９の条件を満たさないときには、ステップＳ１１において極小値条件を満たす位相φminを特定すると良い。
【００４７】
そして制御回路６は、この極小値条件を満たす位相φminに１８０°を加算し、φmin＋１８０°を位相調整回路１１の校正位相φとして設定する。この方法では、受信回路５が検出する受信振幅と位相調整値の特性において、極大値は必ず１つであり、極大値条件を満たす位相φmaxを１８０°だけ反転した位相φにおいて受信振幅が極小値となり、これらの逆も成立することを利用している。
【００４８】
図６及び図７は受信振幅のレベルを位相φの変化に対応した例を２つ例示している。図５のフローチャートに示す流れで、制御回路６が受信振幅の値を取得したときには、これらの図６及び図７に示すように、位相φが０°から１８０°となる範囲Ｒ１において、受信振幅がステップφ０ごとに制御回路６内の内部メモリに保持される。これらの図６、図７に示すように、位相φが０°から１８０°に至るまで変化したとき、受信振幅の極大値条件を満たす位相φmaxが存在する場合と、受信振幅の極小値条件を満たす位相φminが存在する場合がある。
【００４９】
制御回路６は、ステップＳ９において内部メモリに保持された受信振幅のうち極大値条件を満たす位相φmaxが存在すると判定したときには、図６に示すように、位相φmaxを位相調整回路１１の校正位相φとする。また制御回路６は、ステップＳ９において内部メモリに保持された受信振幅のうち極大値条件を満たす位相φmaxが存在しないと判定したときには、図７に示すように、極小値条件を満たす位相φminに１８０°を加算したφmin＋１８０°を位相調整回路１１の校正位相φとする。
【００５０】
このように算出された位相φmax、φmin＋１８０°を位相調整回路１１の校正位相φとして設定することで、受信振幅を最大とするように校正できる。これにより、位相φを１８０°掃引することで位相を校正できるため、位相φを３６０°掃引する第１実施形態と比較して掃引時間を半分にできる。その他、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５１】
（第３実施形態）
図８から図９は第３実施形態の追加説明図を示している。第３実施形態では校正手順を変更した例を示す。前述実施形態と同一又は類似の構成については同一又は類似の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図８に示すように、制御回路６、送信回路１０ａ、１０ｂ…、及び、受信回路５は、ステップＳ１からＳ５ｂ及びＳ６の処理を行う。ここで制御回路６は、ステップＳ５ｂにおいて受信振幅が極大値条件又は極小値条件を満たすまでステップＳ２からＳ４の処理を繰り返す。
【００５３】
第２実施形態でも示したように、極大値条件の存在判定方法としては、位相φが連続する３つの受信振幅をＡ１、Ａ２、Ａ３としたときに、Ａ１＜Ａ２＞Ａ３となる関係を満たす受信振幅Ａ２が存在するか否かを判定すると良く、極小値条件の存在判定方法としては、位相φが連続する３つの受信振幅をＡ１、Ａ２、Ａ３としたときに、Ａ１＞Ａ２＜Ａ３となる関係を満たす受信振幅Ａ２が存在するか否かを判定すると良い。その後、制御回路６はステップＳ９からＳ１１の処理を行う。この処理内容は第２実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
図９及び図１０は受信振幅のレベルを位相φの変化に対応して２例示している。これらの図９、図１０に示すように、位相φを０°から増加させていく過程において、ステップＳ５ｂ、Ｓ９において極大値条件を満たす位相φmaxが存在すると判定したときには、図９に示すように、位相φmaxを位相調整回路１１の校正位相φとする。また、制御回路６は、ステップＳ５ｂ、Ｓ９において、極大値条件を満たす位相φmaxが存在しないと判定したときには、図１０に示すように、極小値条件を満たす位相φminに１８０°を加算したφmin＋１８０°を位相調整回路１１の校正位相φとする。制御回路６は、このように算出された位相φmax、φmin＋１８０°を位相調整回路１１の校正位相φとして設定することで、受信振幅を最大とするように校正できる。
【００５５】
これにより、制御回路６が、位相φを掃引し受信振幅が極大値条件又は極小値条件を満たした時点で掃引を停止して位相を校正できるため、掃引範囲を図９に示す範囲Ｒ２ａ又は図１０に示す範囲Ｒ２ｂにすることができ、位相φを３６０°又は１８０°掃引する構成に比較して掃引時間をさらに短縮できる。その他、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５６】
（第４実施形態）
図１１は第４実施形態の追加説明図を示す。第４実施形態は受信アンテナの他の形態を示す。また第４実施形態は、１つの集積回路が複数の送信アンテナの送信信号を出力する形態を示す。
【００５７】
ミリ波レーダシステム２０１は、複数の集積回路２０２ａ、２０２ｂ、送信アンテナ３ａ、３ｂ…、及び、基準発振回路７を備える。マスタ動作する集積回路２０２ａは、送信回路２１０ａａ、２１０ａｂを複数（例えば２）チャンネル分備えており、これらの複数チャンネル分の送信回路２１０ａａ、２１０ａｂにそれぞれ対応して接続された送信アンテナ３ａ、３ｃに送信信号を出力する。この集積回路２０２ａは、第１実施形態で説明したＰＬＬ回路９、受信回路５、及び、制御回路６を備える。
【００５８】
本実施形態に示すように、受信回路５、制御回路６は、基板８に集積回路２０２ａと別構成にすることなく、集積回路２０２ａの内部に集積化しても良い。これらのＰＬＬ回路９、受信回路５、及び、制御回路６は、前述実施形態で説明した内容と同様の制御を行うものであり、その動作説明を省略する。
【００５９】
スレーブ動作する集積回路２０２ｂは、送信回路２０１ｂａ、２０１ｂｂ、及び、位相調整回路２１１ａ、２１１ｂを複数チャンネル分備えている。複数の位相調整回路２１１ａ、２１１ｂは、制御回路６から校正位相φを入力すると、この校正位相φに応じてＰＬＬ回路９が出力する基準信号の位相を校正し、校正後の基準信号をそれぞれ送信回路２１０ｂａ、２１０ｂｂに出力する。集積回路２０２ｂの送信回路２１０ｂａ、２１０ｂｂは、それぞれ入力される校正後の基準信号を用いて、集積回路２０２ｂに接続される送信アンテナ３ｂ、３ｄの送信波を生成するための送信信号を生成し、送信信号を送信アンテナ３ｂ、３ｄに同時に出力する。
【００６０】
複数の送信アンテナ３ａ〜３ｄは、Ｘ方向に互いに等しい距離２Ｄだけ離間して配置されている。集積回路２０２ａが複数の送信アンテナ３ａ、３ｂを接続し、集積回路２０２ｂが複数の送信アンテナ３ｃ、３ｄを接続している。このような場合、校正用の受信アンテナ２０４は、異なる集積回路２０２ａ、２０２ｂに接続された送信アンテナ３ａ〜３ｄのうち、最も近接する送信アンテナ３ａ、３ｂから互いに等しい距離Ｄとなる二等分線１６の上に少なくとも一部を設けて配置されている。特に、校正用の受信アンテナ４は、２つの送信アンテナ３ａ、３ｂの中心線の二等分線１６の上の位置を中心又は重心位置としたパッチアンテナ１２ａを備えている。
【００６１】
これにより、受信アンテナ２０４は、これらの送信アンテナ３ａ〜３ｄの送信波を受信するときに理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されている。本実施形態の受信アンテナ２０４は、１つのパッチアンテナ１２ａをマイクロストリップライン１３により受信回路５と接続することによって構成されている。このように、受信アンテナ２０４は必ずしも送信アンテナ３ａ〜３ｄと同一形状としなくても良い。
【００６２】
このとき、制御回路６は、全ての送信回路２１０ａａ、２１０ａｂ、２１０ｂａ、２１０ｂｂから送信信号を送信アンテナ３ａ〜３ｄに出力させ、このときの受信回路５の受信信号の受信振幅が最も大きくなるように位相調整回路２１１ａ、２１１ｂの調整用の位相を設定することが望ましい。位相調整回路２１１ａ、２１１ｂの校正位相φを互いに同一値として設定することが望ましいが、互いに異なる位相φを設定しても良い。
【００６３】
またその他、制御回路６は、受信アンテナ２０４に最も近接する送信アンテナ３ａ、３ｂを対象として対応する送信回路２１０ａａ、２１０ｂａに送信信号を出力させ、このときの受信回路５の受信信号の振幅が最も大きくなるように位相調整回路２１１ａの校正位相φを設定しても良い。この場合、このとき位相調整回路２１１ａにより調整された校正位相φを位相調整回路２１１ｂの校正位相φとして設定すると良く、２つの近接する位相調整回路２１１ａ、２１１ｂの校正位相φをそのまま流用できる。その他、第１、第２、第３の各実施形態と同様の校正手順で校正処理を行うことで、各実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６４】
（第５実施形態）
図１２及び図１３は第５実施形態の追加説明図を示す。第５実施形態では受信アンテナの他の形態について示す。その他の構成は前述実施形態（例えば第４実施形態）の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００６５】
図１２に示すように、受信アンテナ３０４は長方形状に構成されたパッチアンテナ３１２ａを備え、受信回路５との間をマイクロストリップライン３１３により接続して構成されている。図１３は受信アンテナ３０４の拡大平面図を示す。受信アンテナ３０４のパッチアンテナ３１２ａは、この長方形の辺部３１４がＸ方向及びＹ方向から例えば４５°傾斜すると共に、辺部３１５がこの辺部３１４に直交するようにＸ方向及びＹ方向から傾斜するように配置されている。送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線１６がパッチアンテナ３１２ａの中心又は重心Ｐを通過するように配置されている。図１３に示すように、受信アンテナ３０４は二等分線１６に対しＸ方向に線対称に配置されていない。このような配置形態においても、理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されていることになるため、前述実施形態と同様の効果を奏する。
【００６６】
なお、受信アンテナ３０４を構成するパッチアンテナ３１２ａのＹ方向配置位置について言及するならば、本実施形態のパッチアンテナ３１２ａは図１２に示すように送信アンテナ３ａ、３ｂの対向領域に配置されている。しかし、パッチアンテナ３１２ａのＹ方向配置位置はこの位置に限られるものではない。後述の第６又は第７実施形態に示すように、パッチアンテナ３１２ａは送信アンテナ３ａ、３ｂの対向領域から外れた位置に配置されていても良い。要は、受信アンテナ３０４が、送信アンテナ３ａ、３ｂ…の送信波を受信するときに理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されていれば良い。本実施形態においても、第１、第２、第３の各実施形態と同様の校正手順で校正処理を行うことで、各実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６７】
（第６実施形態）
図１４は第６実施形態の追加説明図を示す。第６実施形態では、ミリ波レーダシステム４０１の別の形態を示す。図１４は基板８の上に搭載される送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆ、受信アンテナ４０４ａ、４０４ｂ、集積回路４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、受信回路４０５ａ、４０５ｂ、及び、制御回路４０６の配置の関係性を模式的に表している。
【００６８】
集積回路４０２ａは、ＰＬＬ回路９と送信回路４１０ａ、４１０ｂとを備える。集積回路４０２ｂは、位相調整回路４１１ｂと送信回路４１０ｃ、４１０ｄ、４１０ｅとを備える。集積回路４０２ｃは、位相調整回路４１１ｃ、送信回路４１０ｆ及び受信回路４０５ａを備える。これらの送信回路４１０ａ〜４１０ｆや位相調整回路４１１ｂ、４１１ｃの構成及び機能はそれぞれ前述実施形態の送信回路１０ａ、１０ｂ、位相調整回路１１と同様であるため、その説明を省略する。図示しないが、送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆは、その形状が互いに同一形状に構成されている。
【００６９】
送信アンテナ４０３ｅと４０３ｆとの間は距離２×ｄａだけ離間して構成され、これらの送信アンテナ４０３ｅと４０３ｆとの間の二等分線４１１ａの上には受信アンテナ４０４ａの少なくとも一部が構成されている。同様に、送信アンテナ４０３ｂと４０３ｃとの間は距離２×ｄｂだけ離間して構成され、これらの送信アンテナ４０３ｂと４０３ｃとの間の二等分線４１６ｂの上には受信アンテナ４０４ｂの少なくとも一部が構成されている。
【００７０】
この図１４に示すように、複数の集積回路４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが基板８の上に搭載されているとき、これらの個々の集積回路４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが送信信号の出力対象とする送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆの本数は互いに同一数に限られるものではなく、互いに異なっていても良い。図１４に示すように、集積回路４０２ａは、２つの送信アンテナ４０３ａ、４０３ｂに送信信号を出力しているのに対し、集積回路４０２ｂは３つの送信アンテナ４０３ｃ、４０３ｄ、４０３ｅに送信信号を出力し、集積回路４０２ｃは１つの送信アンテナ４０３ｆに送信信号を出力している。
【００７１】
図１４に示す構成では、１つの集積回路４０２ａとこれに接続される２つの送信アンテナ４０３ａ、４０３ｂとの間のマイクロストリップライン４１３ａ、４１３ｂの線路長Ｌａは同一に設定されていることが望ましい。同様に、集積回路４０２ｂとこれに接続される３つの送信アンテナ４０３ｃ〜４０３ｅとの間のマイクロストリップライン４１３ｃ〜４１３ｅの線路長Ｌｂは同一に設定されていることが望ましい。このような場合、集積回路４０２ａに接続される複数の送信アンテナ４０３ａ、４０３ｂの送信波の位相を互いに同一となるように設定でき、さらに集積回路４０２ｂに接続される複数の送信アンテナ４０３ａ、４０３ｂの送信波の位相を互いに同一となるように設定できる。集積回路４０２ｃと送信アンテナ４０３ｆとの間のマイクロストリップライン４１３ｆの線路長をＬｃとしたとき、線路長Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは互いに同一としても異なっていても良い。
【００７２】
また第１〜第３実施形態に示した校正処理を適用したときには、送信波が全ての送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆから出力されたとしても、受信アンテナ４０４ａ、４０４ｂへの結合量を互いに等しくできない虞がある。これは各送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆが互いに相互干渉するためである。このようなことが想定される場合には、送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆの受信アンテナ４０４ａ、４０４ｂへの結合量を等しくするため、制御回路４０６は隣接する最も近接した２つの送信アンテナ（例えば４０３ｂと４０３ｃ、４０３ｅと４０３ｆ）から送信波を出力させ、これにより校正処理を行い、これらの校正処理により得られた校正位相φを、各集積回路４０２ｂ、４０２ｃの内部の位相調整回路４１１ｂ、４１１ｃの校正位相φとして設定することが望ましい。
【００７３】
具体的な校正手順例を説明する。まず制御回路４０６は、集積回路４０２ａに接続される２つの送信アンテナ４０３ａ、４０３ｂのうち、二等分線４１６ｂに最も近接した送信アンテナ４０３ｂから送信波を出力させると共に、集積回路４０２ｂに接続される３つの送信アンテナ４０３ｃ〜４０３ｅのうち、二等分線４１６ｂに最も近接した送信アンテナ４０３ｃから送信波を送信させる。そして、第１〜第３実施形態に示したように、位相調整回路４１１ｂの位相φの校正処理を行い、この校正処理によって算出された位相φを位相調整回路４１１ｂの校正位相φ１として用いる。
【００７４】
位相調整回路４１１ｂの校正位相φ１が設定された後、制御回路４０６は、集積回路４０２ｂに接続される３つの送信アンテナ４０３ｃ〜４０３ｅのうち、二等分線４１１ａに最も近接した送信アンテナ４０３ｅから送信波を出力させると共に、集積回路４０２ｃに接続され二等分線４１１ａに近接した１つの送信アンテナ４０３ｆから送信波を送信させる。そして、第１〜第３実施形態に示したように、位相調整回路４１１ｃの位相φの校正処理を行い、この校正処理によって算出された校正位相φを位相調整回路４１１ｃの校正位相φ２として用いる。集積回路４０２ａ〜４０２ｃが３つ以上配置されていたとしても、集積回路４０２ｂ、４０２ｃに内蔵される位相調整回路４１１ｂ、４１１ｃの校正位相φ１、φ２を順次算出できる。したがって、第１〜第３実施形態に示したように、受信振幅が最大となる条件を満たす位相を校正位相φとすることで、第１〜第３実施形態に示した作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００７５】
また、図１４に示すように、受信アンテナ４０４ａは送信アンテナ４０３ｅ及び４０３ｆの対向領域からＹ方向に外れた領域に配置されていても良く、受信アンテナ４０４ｂは送信アンテナ４０３ｂ及び４０３ｃの対向領域からＹ方向に外れた領域に配置されていても良い。例えば図１に示すパッチアンテナ１２ａ、１２ｂのＸＹ方向寸法は数ｍｍ×数ｍｍ程度の長方形となり、パッチアンテナ１２ａ、１２ｂの寸法を大きくすることでアンテナ利得を稼ぐことができる。しかし、送信アンテナ３ａと３ｂとの距離２Ｄもまた数ｍｍであり、パッチアンテナ１２ａ、１２ｂのＸＹ方向寸法と同一桁スケールで設定されるため、パッチアンテナ１２ａ、１２ｂが受信アンテナ４と接近する。
【００７６】
このように例えばＸ方向の配置スペースが限られている場合には、図１４に示すように、受信アンテナ４０４ａ、４０４ｂを送信アンテナ３ａ、３ｂの対向領域からＹ方向に外して配置しても良く、この場合、配置スペースを有効活用できる。
【００７７】
受信アンテナ４０４ａは送信アンテナ４０３ｅ及び４０３ｆの間の二等分線４１１ａの上に少なくとも一部が配置されていれば、何れの位置に配置されていても良く、受信アンテナ４０４ｂは送信アンテナ４０３ｂ及び４０３ｃの間の二等分線４１６ｂの上に少なくとも一部が配置されていれば、何れの位置に配置されていても良い。また、受信アンテナ４０４ａ、４０４ｂの形状は送信アンテナ４０３ａ〜４０３ｆの形状と異なっていても良い。なお、受信アンテナ４０４ａ、４０４ｂの具体的な構成例は後述実施形態で説明する。
【００７８】
（第７実施形態）
図１５は第７実施形態の追加説明図を示す。図１５は第６実施形態に模式的に示した送信アンテナ及び受信アンテナの設置例及び構成例を概略的に表している。
【００７９】
図１５に示すように、ミリ波レーダシステム５０１は、基板８の上に、制御回路６、受信回路５、基準発振回路７、２つの集積回路５０２ａ、５０２ｂ、送信アンテナ３ａ〜３ｇ、及び、受信アンテナ５０４を搭載して構成される。集積回路５０２ａには複数の送信アンテナ３ａ、３ｃ、３ｅ、３ｇが接続されており、集積回路５０２ｂには複数の送信アンテナ３ｂ、３ｄ、３ｆ、３ｈが接続されている。集積回路５０２ａは、ＰＬＬ回路９及び送信回路５１０ａ、５１０ｃ、５１０ｅ、５１０ｇを備えており、集積回路５０２ｂは、位相調整回路１１及び送信回路５１０ｂ、５１０ｄ、５１０ｆ、５１０ｈを備えている。送信回路５１０ａ〜５１０ｈは送信回路１０ａ、１０ｂ…と同様の構成である。また送信アンテナ３ａ〜３ｈの構成は互いに同一であり、その配置位置とその配置関係は第１実施形態で説明した送信アンテナ３ａ、３ｂ…と同様であるため、その説明を省略する。
【００８０】
校正用の受信アンテナ５０４は、２つの集積回路５０２ａ、５０２ｂに接続される複数の送信アンテナ３ａ〜３ｈのうち、最も近接した送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線５１６の上にその一部を設置して構成されている。この校正用の受信アンテナ５０４は、これらの対象の２つの送信アンテナ３ａ、３ｂの間のＸ方向対向領域には存在しておらず、当該対向領域からＹ方向に逸脱して配置されている。
【００８１】
受信アンテナ５０４は、長方形状のパッチアンテナ５１２ａ〜５１２ｄをマイクロストリップライン５１３ａ〜５１３ｃにより複数接続して構成される。パッチアンテナ５１２ａ〜５１２ｄは、それぞれ、長方形の一方の辺がＸ方向に延びると共に他方の辺がＹ方向に延びるように配置されている。これらのパッチアンテナ５１２ａ〜５１２ｄを連結するマイクロストリップライン５１３ａ〜５１３ｃは、例えば、そのラインの中心が送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線５１６の上に一致するように配置されている。パッチアンテナ５１２ａ〜５１２ｄはその中心、重心の位置が二等分線５１６の上に一致するように配置されている。そして、パッチアンテナ５１２ｄと受信回路５との間にはマイクロストリップライン５１３ｄが構成されている。
【００８２】
本実施形態では、受信アンテナ５０４のパッチアンテナ５１２ａ〜５１２ｄはこの二等分線５１６を中心線としてＸ方向に線対称に配置されている。このため、この校正用の受信アンテナ５０４は、これらの送信アンテナ３ａ〜３ｈの送信波を受信するときに、理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されている。したがって、第１〜第３実施形態で説明したように、受信振幅が最大となる条件を満たす位相φを位相調整回路１１の校正位相φとすることで、第１〜第３実施形態に示した作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
（第８実施形態）
図１６及び図１７は第８実施形態の追加説明図を示す。図１６は第６実施形態に模式的に示した送信アンテナ及び受信アンテナの他の設置例及び他の構成例を概略的に表している。
【００８４】
図１６に示すように、ミリ波レーダシステム６０１は、基板８の上に、制御回路６、受信回路５、基準発振回路７、２つの集積回路５０２ａ、５０２ｂ、送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈ、及び、受信アンテナ６０４を備えて構成される。集積回路５０２ａの送信回路５１０ａ、５１０ｃ、５１０ｅ、５１０ｇにはそれぞれ送信アンテナ６０３ａ、６０３ｃ、６０３ｅ、６０３ｇが接続されている。集積回路５０２ｂの送信回路５１０ｂ、５１０ｄ、５１０ｆ、５１０ｈにはそれぞれ送信アンテナ６０３ｂ、６０３ｄ、６０３ｆ、６０３ｈが接続されている。送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈは全て同一構成であるが、前述実施形態に示した送信アンテナ３ａ〜３ｈとは平面的な構造が異なる。送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈは、複数のパッチアンテナ６１２ａ、６１２ｂ…をマイクロストリップライン６１３により連結して構成されている。
【００８５】
図１７は送信アンテナ６０３ａ、６０３ｂ及び受信アンテナ６０４の一部を模式的に示している。図１７に示すように、パッチアンテナ６１２ａは、基板８の表面に長方形状の金属面を備え、この金属面の一方の辺部６１４がＸ方向及びＹ方向に対し共に例えば４５°傾斜して構成されると共に、他方の辺部６１５もまたＸ方向及びＹ方向に対し共に傾斜し一方の辺部６１４と直交するように構成される。
【００８６】
なお図１６及び図１７に示すように、パッチアンテナ６１２ｂ〜もまたパッチアンテナ６１２ａと同様の構造となっている。そして、送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈは、これらのパッチアンテナ６１２ａ、６１２ｂ…の金属面の一方の辺部６１４の中央部をマイクロストリップライン６１３により連結して構成されている。
【００８７】
図１７に示すように、マイクロストリップライン６１３は、集積回路５０２ａ、５０２ｂの給電点からＹ方向に延びる基線部６２０と、この基線部６２０の途中部分からＸＹ斜方となる所定方向に延び各パッチアンテナ６１２ａ、６１２ｂ…の辺部６１４の中央部まで結線される複数の枝部６１３ａ、６１３ｂ…と、を備える。このマイクロストリップライン６１３の複数の枝部６１３ａ、６１３ｂ…は、各パッチアンテナ６１２ａ、６１２ｂ…の辺部６１４に直交するよう接続されている。これらの送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈはＸ方向に併設されている。これにより、送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈは例えば第１実施形態の送信アンテナ３ａ、３ｂ…の構成に比較して偏波方向を変更できる。
【００８８】
これらの集積回路５０２ａ、５０２ｂに接続される複数の送信アンテナ６０３ａ〜６０３ｈのうち、最も近接した送信アンテナ６０３ａ、６０３ｂの間にＹ方向に沿って二等分線６１６を引くと、これらの対象の送信アンテナ６０３ａ、６０３ｂのパッチアンテナ６１２ａ、６１２ｂの中心から二等分線６１６までの距離はＤとなる。
【００８９】
校正用の受信アンテナ６０４は、この二等分線６１６のＹ方向の延長線上にその少なくとも一部を配置して構成される。この校正用の受信アンテナ６０４は、これらの対象の２つの送信アンテナ６０３ａ、６０３ｂの間のＸ方向対向領域には存在しておらず、当該対向領域からＹ方向に逸脱して配置されている。校正用の受信アンテナ６０４は、長方形状のパッチアンテナ６１２ａをマイクロストリップライン６１３により受信回路５に接続して構成される。
【００９０】
本実施形態では、受信アンテナ６０４のパッチアンテナ６１２ａは、第５実施形態のパッチアンテナ３１２ａと同様の配置及び構造となっている。すなわち、受信アンテナ６０４のパッチアンテナ６１２ａは長方形状に構成され、この長方形の辺部６１４がＸ方向及びＹ方向から傾斜すると共に辺部３１５がこの辺部３１４に直交するようにＸ方向及びＹ方向から傾斜するように配置されている。
【００９１】
図１７に示すように、送信アンテナ６０３ａ、６０３ｂのパッチアンテナ６１２ａ、６１２ｂ…の二等分線６１６が、受信アンテナ６０４のパッチアンテナ６１２ａの中心、重心Ｐを通過するように配置されている。この場合、受信アンテナ６０４のパッチアンテナ６１２ａは、二等分線６１６を中心線として線対称に配置されていない。このような形態においても、校正用の受信アンテナ６０４は、これらの送信アンテナ６０３ａ、６０３ｂ…の送信波を受信するときに、理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されていることになる。したがって、第１〜第３実施形態にて説明したように、受信振幅が最大となる条件を満たす位相φを調整用の位相として校正処理することで、第１〜第３実施形態に示した作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００９２】
（第９実施形態）
図１８は第９実施形態の追加説明図を示す。図１８は第６実施形態に模式的に示した送信アンテナ及び受信アンテナの他の設置例及び他の構成例を概略的に表している。
【００９３】
図１８に示すミリ波レーダシステム７０１は、基板８の上に、受信回路５、制御回路６、基準発振回路７、２つの集積回路５０２ａ、５０２ｂ、送信アンテナ５０３ａ〜５０３ｈ、及び、受信アンテナ７０４を備える。受信アンテナ７０４以外の構成は第７実施形態に示す構成と同様であるため、その説明を省略する。
【００９４】
受信アンテナ７０４は、２つの集積回路５０２ａ、５０２ｂに接続される複数の送信アンテナ３ａ〜３ｈのうち、２つの集積回路５０２ａ、５０２ｂに対応して最も近接した送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線５１６の上にその一部を設置して構成されている。この校正用の受信アンテナ７０４は、これらの対象の２つの送信アンテナ３ａ、３ｂの間のＸ方向対向領域には存在しておらず、当該対向領域からＹ方向に逸脱して配置されている。
【００９５】
受信アンテナ７０４は、長方形状のパッチアンテナ７１２ａ〜７１２ｄとマイクロストリップライン７１３ａ〜７１３ｃとを備え、パッチアンテナ７１２ａ〜７１２ｄをマイクロストリップライン７１３ａ〜７１３ｃにより連結して構成されている。
【００９６】
パッチアンテナ７１２ａ〜７１２ｄは、それぞれ、長方形の一方の辺がＸ方向に延びると共に他方の辺がＹ方向に延びるように配置されている。これらのパッチアンテナ７１２ａ〜７１２ｄ及びマイクロストリップライン７１３ａ〜７１３ｃは、送信アンテナ３ａ、３ｂの間の二等分線５１６の上を跨いで配置されている。
【００９７】
パッチアンテナ７１２ａ、７１２ｂは二等分線５１６のＸ方向の一方（図示右側）に配置されており、パッチアンテナ７１２ｃ、７１２ｄは二等分線５１６のＸ方向の他方（図示左側）に配置されている。これらのパッチアンテナ７１２ａ、７１２ｂと７１２ｃ、７１２ｄとは二等分線５１６を中心として線対称に配置されている。そして、パッチアンテナ７１２ｄと受信回路５との間には、マイクロストリップライン７１３ｄが構成されている。
【００９８】
本実施形態では、受信アンテナ７０４のパッチアンテナ７１２ａ〜７１２ｄはこの二等分線５１６を中心線としてＸ方向に線対称に配置されている。このため、この校正用の受信アンテナ７０４は、これらの送信アンテナ３ａ〜３ｈの送信波を受信するときに、理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置されている。したがって、第１〜第３実施形態で説明したように、受信振幅が最大となる条件を満たす位相φを位相調整回路１１の校正位相φとすることで、第１〜第３実施形態に示した作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００９９】
（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。
【０１００】
前述実施形態では、図１に示すＰＬＬ回路９を用いて基準発振回路７の発振信号を逓倍する形態を示したが、このＰＬＬ回路９は例えばＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）を用いて構成でき、またＶＣＯに代えて構成しても良い。
【０１０１】
前述した内容（例えば第１〜第９実施形態）では、何れも、一の送信アンテナを構成するパッチアンテナがＹ方向に沿う一直線上に配置されている形態を示している。例えば第１実施形態では、送信アンテナ３ａを構成するパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…がＹ方向に沿う一直線上に配置されている。本発明では、これに限定されるものではなく、例えばパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…を曲線上に配置してもランダムに配置しても良い。
【０１０２】
この場合、例えば、二等分線１６、５１６、６１６を中心として線対称に、パッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…又は６１２ａ、６１２ｂ…を配置すれば、送信アンテナ３ａ、３ｂ…又は６０３ａ、６０３ｂ…と受信アンテナ４、５０４、６０４又は７０４との配置関係を、理論上互いに電気的な結合量が同一となる状態に配置することができる。したがって、送信アンテナ３ａ、３ｂ…がどのような方向に沿ってパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…を配置しても、また、受信アンテナ４が送信アンテナ３ａ、３ｂ…のパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…に対してどのような配置関係であっても良い。要は、受信アンテナ４が、例えば送信アンテナ３ａ、３ｂとの間で理論上の電気的な結合量が同一となる状態に配置されていれば良い。
【０１０３】
図１、図１６などでは、送信アンテナ３ａ、３ｂ…又は６０３ａ、６０３ｂを構成するパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…又は６１２ａ、６１２ｂと、受信アンテナ４又は６０４を構成するパッチアンテナ１２ａ、１２ｂ…又は６１２ａとを同一符号を付して示したが、これらはパッチアンテナとしての特性が同様であることを示すものであり、一体物ではなく別体のものであることに留意する。
【０１０４】
前述実施形態、例えば第１実施形態では、スレーブ動作する集積回路２ｂ…が位相調整回路１１を備えると共にマスタ動作する集積回路２ａは位相調整回路１１を備えていない形態を示したが、集積回路２ａもまた位相調整回路１１を備えるように構成しても良い。すなわち、例えば第１実施形態では、全ての集積回路２ａ、２ｂ…が位相調整回路１１を備えていても良い。
【０１０５】
例えば各集積回路のＰＬＬ回路９が逓倍する周波数を変更するタイミングにおいて前述実施形態の校正処理を行っても良い。また、例えば温度センサを別途設け、温度が所定以上変化したときに前述実施形態の校正処理を行っても良い。
【０１０６】
例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また前述の実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、前述の２以上の実施形態の構成の一部又は全部を互いに組み合わせて付加しても置換しても良い。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１０７】
図面中、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１はミリ波レーダシステム、２ａ〜２ｄ…は集積回路（２ａ；２０２ａ；４０２ａ；５０２ａは第１集積回路、２ｂ…；２０２ｂ；４０２ｂ、４０２ｃ；５０２ｂは第２集積回路）、３ａ〜３ｈ；４０３ａ〜４０３ｆ；６０３ａ〜６０３ｈは送信アンテナ（３ａ;４０３ｂ；６０３ａは第１送信アンテナ、３ｂ；４０３ｃ；６０３ｂは第２送信アンテナ）、４、２０４、３０４、４０４ａ、４０４ｂ、５０４、６０４、７０４は校正用の受信アンテナ、５は受信回路、６は制御回路、１２ａ、１２ｂ…；６１２ａ、６１２ｂ…；７１２ａ、７１２ｂ…はパッチアンテナ、１３ａ、１３ｂ…；６１３ａ、６１３ｂ…；７１３ａ、７１３ｂ…はマイクロストリップライン、を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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