(57)【要約】【課題】  サイドローブを低減する。【解決手段】  アンテナ装置を、同一の開口形状を持つ２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂを、物理的に相互に重なり合わないように配置して、構成する。そして、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの位相中心の位置を、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂにより発生されかつ抑圧したいサイドローブを含む面（ｘｙ平面）に平行となりかつ２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの配列方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）にずらして配置する。すなわち、サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの位相中心の位置を、ずれ量δxなる長さだけ、x軸方向にずらして配置する。【選択図】        図１
2005303801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の開口形状を持つアンテナを任意の複数に分割した分割サブアンテナで構成されるアンテナ装置であって、
前記分割サブアンテナを２つのグループに分類し、
第１の分類群と第２の分類群のサブアンテナを、それぞれの前記サブアンテナがもつ位相中心からメインローブ方向とを結ぶ軸と、前記位相中心と抑圧したいサイドローブ方向とを結ぶ軸と、を含む面内において、前記メインローブ方向とを結ぶ軸と直交する方向にずらして配置し、
前記分割サブアンテナを同相で合成した、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナが、素子アンテナから構成される平面アレーアンテナであることを特徴とする請求1記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記平面アレーアンテナが、マイクロストリップアレーアンテナであることを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記2つの分類群のサブアンテナの前記位相中心のずれ方向の開口長が、前記サブアンテナの送受信する電波の波長の略２倍以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか1項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記２つの分類群のサブアンテナの前記位相中心のずれ量が、前記サブアンナナの送受信する電波の波長の略4分の3倍以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置の指向性パターンのサイドローブを抑圧可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前方監視等を目的とした自動車用レーダでは、水平面内において、10度以上の比較的広角範囲において対象物を補足することが必要とされる。これを達成するアンテナ装置の方式としては、複数のアンテナの位相や振幅の差を検出するモノパルス方式や、アンテナの指向性を電子的あるいは機械的にスキャンさせるスキャン方式などが提案され利用されている。このうち、機械方式スキャンのようにアンテナそのものを動揺させ指向性ビームの方向を変化させる方法を除いては、単一の(配列)アンテナではなく、複数の(配列)アンテナを用いることによって、電気的に位相や振幅の情報を検出したり（モノパルス方式）、指向性をスキャンしたりする方法（電子スキャン方式）がある。また、これらの場合、用いられる複数の（配列）アンテナ（サブ（アレー）アンテナと称す）は、水平面内に広い範囲での検知能力を高めるために、その面内に広角の指向特性をもたせるのが一般的で、そのためアンテナの開口長は略２波長以下とすることが一般的である。
【０００３】
ここで、従来例としてマイクロストリップアンテナ素子を用いたアレーアンテナによる方法を示す。アレーアンテナの構成を図７(a)、図７(b)に示す。図７(a)、図７(b)ともに、方形の素子はマイクロストリップアンテナ素子を示し、本例では紙面上で斜め45°傾けた方向に配置されている。これはミリ波レーダ等での利用を想定し、斜め45°方向に傾いた偏波を発生させるためである。各マイクロストリップアンテナ素子に接続されている実線は給電線路であるマイクロストリップ線路を表す。図７(a)の構成と図７(b)の構成の相違は、給電線路の分岐/合成部の向きと、各アンテナ素子の励振位相とによって分類され、それぞれ最初の分類文字A・B、2番目分類文字1・2で分類される。ただし、図７(a)、図７(b)いずれの場合においても、それぞれの群は最終的には同相で合成される。すなわち図７(a)において、A1とB1は同相で、図７(b)においては、A1とA2は逆相で接続されている。また、素子配列のうち、紙面に向かって縦方向の配列は、図７(a)、図７(b)いずれの場合においても、すべてのアンテナ素子の中心が図中一点鎖線で示される直線状に配置されている。
【０００４】
図７のごとく2列×12行の素子配列において、使用する周波数の波長をλとすると、たとえばマイクロスストリップアンテナに使用する誘電体基板の比誘電率を2.2、基板厚を0.025λ、左右方向の素子間隔dx=0.73λとしたとき無限接地板状の水平面内（紙面の左右方向を含む面内）指向性の電力半値幅は約37度、第1サイドローブレベルは約−１３dBと算出される。なお、アンテナ素子にマイクロストリップアンテナ素子を用い、前記パラメタを用いた場合、左右方向の開口長Dxは略1.5λ（＝dx×2）と等価である。
【０００５】
なお、関連する技術としては、以下の文献がある（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平6-61737公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のアンテナ装置では、水平面内の素子数が少ないため、励振振幅制御によるサイドローブが困難であり、またアンテナ素子の縦方向の配列がすべて直線状に配列されているため、上記のごとく水平面内の第1サイドローブレベルが-13dB程度と比較的大きな値となり、自動車レーダ等の用途では、誤検出など要因になりやすい。
【０００７】
本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、サイドローブを低減することの可能なアンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、任意の開口形状を持つアンテナを任意の複数に分割した分割サブアンテナで構成されるアンテナ装置であって、前記分割サブアンテナを２つのグループに分類し、第１の分類群と第２の分類群のサブアンテナを、それぞれの前記サブアンテナがもつ位相中心からメインローブ方向とを結ぶ軸と、前記位相中心と抑圧したいサイドローブ方向とを結ぶ軸と、を含む面内において、前記メインローブ方向とを結ぶ軸と直交する方向にずらして配置し、前記分割サブアンテナを同相で合成したことを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明のアンテナ装置は、任意の開口形状を持つアンテナを任意の複数に分割した分割サブアンテナで構成される。例えば、所定の開口形状を持つアンテナを複数に分割した分割サブアンテナで構成される。
【００１０】
ここで、アンテナ装置を、２つのサブアンテナを配列してアンテナ装置を構成すると、送受信する信号に悪影響を及ぼすサイドローブが発生する。
【００１１】
そこで、本発明では、第１の分類群と第２の分類群のサブアンテナを、それぞれの前記サブアンテナがもつ位相中心からメインローブ方向とを結ぶ軸と、前記位相中心と抑圧したいサイドローブ方向とを結ぶ軸と、を含む面内において、前記メインローブ方向とを結ぶ軸と直交する方向にずらして配置している。
【００１２】
このように、第１の分類群と第２の分類群のサブアンテナを、それぞれの前記サブアンテナがもつ位相中心からメインローブ方向とを結ぶ軸と、前記位相中心と抑圧したいサイドローブ方向とを結ぶ軸と、を含む面内において、前記メインローブ方向とを結ぶ軸と直交する方向にずらして配置すると、サイドローブを低減するアレーファクタが発生する。よって、サイドローブを低減することができる。
【００１３】
ここで、アンテナを、素子アンテナから構成される平面アレーアンテナとしてもよく、更に、平面アレーアンテナを、マイクロストリップアレーアンテナとしてもよい。
【００１４】
また、２つの分類群のサブアンテナの位相中心のずれ方向の開口長を、サブアンテナの送受信する電波の波長の略２倍以下としてもよい。これにより、サイドローブを低減するアレーファクタを確実に発生させることができる。
【００１５】
更に、２つの分類群のサブアンテナの位相中心のずれ量を、サブアンナナの送受信する電波の波長の略4分の3倍以下としてもよい。これにより、サイドローブを低減するアレーファクタを確実に発生させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、第１の分類群と第２の分類群のサブアンテナを、それぞれの前記サブアンテナがもつ位相中心からメインローブ方向とを結ぶ軸と、前記位相中心と抑圧したいサイドローブ方向とを結ぶ軸と、を含む面内において、前記メインローブ方向とを結ぶ軸と直交する方向にずらして配置して、サイドローブを低減するアレーファクタを発生させているので、サイドローブを低減することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように本実施の形態のアンテナ装置は、任意の開口形状を持つアンテナを任意の複数（本実施の形態では２つ）に分割した分割サブアンテナで構成されるアンテナ装置であって、前記分割サブアンテナを２つのグループに分類した、第１の分類群のサブアンテナ１０Ａと、第２の分類群のサブアンテナ１０Ｂと、を配列して構成されている。
【００１９】
本実施の形態では、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂは、物理的に相互に重なり合わないように配置している。
【００２０】
２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂ各々は、マイクロストリップアンテナ素子１２を２列６行に配置している。なお、２列６行に限定されるものではない。２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂ各々は、マイクロストリップアンテナ素子１２をｎ列ｍ行に構成することができる。なお、ｎ、ｍは自然数である。
【００２１】
また、マイクロストリップアンテナ素子１２は、xy面内においてx軸（y軸）から45°傾けた方向に配置されている。これはミリ波レーダ等での利用を想定し、斜め45°方向に傾いた偏波を発生させるためである。
【００２２】
２つのアレーアンテナ１０Ａ、１０Ｂ各々のｘ方向の開口長Ｌは、サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの送受信する電波の略２倍以下、本実施の形態では、１．４６波長（１．４６λ）、すなわち、２ｄxとしている。なお、ｄxは、各サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂを構成する２列のマイクロストリップアンテナ素子１２の間隔である。具体的には、ｄxは0.73λである。
【００２３】
各マイクロストリップアンテナ素子１２に接続されている実線１４は給電線路であるマイクロストリップ線路を表す。通常、Ｄ部で示す分岐/合成部においては線路幅を変えてインピーダンス整合をとる手法を用いるが、本発明の本質ではないので、図１中では簡略化し同一線路幅で示している。
【００２４】
また、入力/出力から紙面上下に分岐され最初に入力/出力されるマイクロストリップアンテナ素子１２までの線路長（A1までとB1までの線路長）はともに等しく設定され、かつ第1番目の入力/出力されるアンテナ素子と第2番目の入力/出力されるアンテナ素子との線路長（A1とA2の間の線路長）は線路の伝搬波長の整数倍（通常1倍）、すなわち同位相に設定されている。
【００２５】
本実施の形態におけるアンテナ装置は、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂ各々の対応するマイクロストリップアンテナ素子１２では、信号を同位相で分岐/合成されている。      
【００２６】
すなわち、信号を受信する場合には、２つのサブアンテナ各々の対応するマイクロストリップアンテナ素子１２で受信された２つの信号を同位相で合成する。また、送信する場合には、同位相で分岐された信号を前記２つのサブアンテナ各々の対応するマイクロストリップアンテナ素子１２から送信する。
【００２７】
これにより、本実施の形態のアンテナ装置は、ボアサイト（z面方向）に最大指向性を有するアンテナとして動作する。
【００２８】
また、本実施の形態では、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂを、それぞれのサブアンテナがもつ位相中心からメインローブ方向とを結ぶ軸と、該位相中心と抑圧したいサイドローブ方向とを結ぶ軸と、を含む面内において、メインローブ方向とを結ぶ軸と直交する方向にずらして配置している。すなわち、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂにより発生されかつ抑圧すべきサイドローブを含む面（ｘｙ平面）に平行となりかつ２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの配列方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）にずらして配置している。サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの位相中心の位置は、ずれ量δxなる長さだけ、x軸方向にずらして配置している。ここで、サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの各々の位相中心の位置は、各々のアンテナ開口の物理的中心位置である。なお、本実施の形態では、サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂ各々を構成するアンテナ素子の各列の中心位置が位相中心となる。
【００２９】
このように、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの位相中心の位置を、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂにより発生されかつ抑圧すべきサイドローブを含むｘｙ平面に平行となりかつ２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの配列方向（ｙ方向）と直交するｘ方向にずれ量δxずらして配置している。したがって、サイドローブを低減するアレーファクタが発生する。よって、サイドローブを低減することができる。すなわち、例えば、開口長Ｌが2.0波長以下のサブアンテナを略0.75波長以下ずらすことにより、広角方向（略45度以上）で、１より小さなアレーファクタを発生させて、広角方向のサイドローブを抑圧することができる。
【００３０】
以下、これを更に詳細に説明する。上記サイドローブの抑圧効果は、サブアンテナ１０Ａ、１０Ｂの指向性（開口の振幅・位相分布）とアレーファクターとに密接に関係する。例えば、図７（a）、図７(b)に示すように、略2波長程度以下の開口長をもち、等位相、等振幅で励振されたアンテナ装置においては、図２において、点線で示すように、45゜よりも広角な範囲に最も大きなサイドローブが存在する。
【００３１】
一方、２つのサブアンテナを配列して構成されたアンテナ装置では、２つのサブアンテナの合成指向性は、２つのサブアンテナ各々のサブアレーの持つ指向性と、アレーファクターとの積となる。
【００３２】
よって、45゜よりも広角な範囲においてアレーファクタが１よりも小さな値となればこのサイドローブを抑圧することができ、更に、その値が小さければ小さいほど、抑圧の効果が大きいことになる。
【００３３】
図３には、上記ずれ量δxを種々変えたときのアレーファクタの計算値が示されている。ずれ量δxが0.75波長以下の範囲内においては、いずれの場合も、相対振幅が０より小さい、すなわち、アレーファクタが１よりも小さな値となっている。
【００３４】
よって、所定の範囲内、例えば、0.35λ〜0.75λに設定すれば大きな抑圧効果を得ることができることがわかる。特に、図２においては、この所定の範囲内の値として、ずれ量δxを、ｄx／２、すなわち、（0.73／２）・λとした結果を実線で示している。図２に示すように、2〜8dB程度サイドローブレベルが抑圧されているのがわかる。詳細には、以下の表１に示すように、改善されている。
【００３５】
【表１】
2005303801.tif 000003
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、図４に示すように、給電線路１４の接続方法を、２つのサブアンテナ１０Ａ、１０Ａ′間で点対称と成るようにした以外は、前述した第１の実施の形態と同様である。
本実施の形態にあるように、例えば、サブアンテナ１０Ａ（A郡）を左側にずらすことにより、給電線路１４を含めたアンテナ全体のサイズを大きくすること無く、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上記各実施の形態では、ずれ量δxを（0.73／２）・λとする例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図３に示すように、ずれ量δxを、0.75波長以下の範囲内の値とすると、相対振幅が０より小さい、すなわち、アレーファクタを１よりも小さな値とすることができ、サイドローブを低減することができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
本実施の形態では、図５に示すように、分割サブアレーアンテナの分割数が４となり、Ａ郡とＢ郡と合成出力分枝入力をさらに合成／分岐する部分が追加された以外は、前述した第１の実施の形態と同様である。本実施形態によれば、直列給電の素子数が減少したため、周波数ずれによる利得の悪化量が減少し、すなわちより広帯域にわたりフラットな利得特性を有しつつ、前述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、本発明の第４の実施の形態を詳細に説明する。
【００４１】
本実施の形態は、図６に示すように、分割サブアレーアンテナをずらす方向が、y軸方向となっている以外は、前述した第1の実施の形態と同様である。本実施の形態によりれば、ｙ軸面内において、前述した第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の構成と同様な構成のアンテナ装置における指向性パターンを示した図である。
【図３】ずれ量を種々変えたときのアレーファクタの計算値を示した図である。
【図４】第２の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図５】第３の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図６】第４の実施の形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図７】従来技術におけるアンテナ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０Ａ、１０Ｂ    サブアンテナ
１２    マイクロストリップアンテナ素子
１４    給電線路  
【図１】
2005303801.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005303801.tif 000007
【図５】
2005303801.tif 000008
【図６】
2005303801.tif 000009
【図７】
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