(57)【要約】【課題】容易な給電線路構成で、放射される電波のサイドローブの抑圧を図ることができるアレーアンテナ装置を提供すること。【解決手段】直線偏波を有する複数の放射素子１０１ａ〜１０１ｈを有する平面アレーアンテナ装置１００であって、複数の放射素子１０１ａ〜１０１ｈは直線状に配置され、放射素子１０１ａ〜１０１ｃ、１０１ｆ〜１０１ｈの偏波方向は、放射素子１０１ｄ、１０１ｅの偏波方向と異なっており、放射素子１０１ａ〜１０１ｃ、１０１ｆ〜１０１ｈの偏波方向と平面アレーアンテナ装置１００を使用する無線システムの主偏波方向とのずれは、放射素子１０１ｄ、１０１ｅの偏波方向と平面アレーアンテナ装置１００を使用する無線システムの主偏波方向とのずれよりも大きい。【選択図】図１
2017225023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏波を有する複数の放射素子を有するアレーアンテナ装置であって、
前記複数の放射素子は直線状に配置され、
前記複数の放射素子のうち少なくとも１つの放射素子における偏波方向は、他の放射素子における偏波方向と異なっている、
アレーアンテナ装置。
【請求項２】
前記複数の放射素子のうち、第１の放射素子の偏波方向と前記アレーアンテナ装置を使用する無線システムの主偏波方向とのずれは、前記第１の放射素子に前記アレーアンテナ装置の中央寄りにおいて隣接する第２の放射素子の偏波方向と前記無線システムの主偏波方向とのずれよりも大きい、
請求項１に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項３】
前記直線状に配置された複数の放射素子からなる放射素子群が複数配列されている、
請求項１又は２に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の放射素子は、各放射素子の中心が直線状に配置されている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数の放射素子は、各放射素子への給電位置が直線状に配置されている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項６】
前記アレーアンテナ装置は、ループアレーアンテナ装置又はスロットアレーアンテナ装置である、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【請求項７】
前記アレーアンテナ装置は、パッチアレーアンテナ装置又はマイクロストリップコムラインアンテナ装置である、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のアレーアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を照射するアレーアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアレーアンテナ装置として、特許文献１に示されるアレーアンテナ装置が知られている。図１４は、特許文献１において開示されるアレーアンテナ装置の構成を示す図である。
【０００３】
図１４に示すアレーアンテナ装置は、背面に導体の接地板１が形成された誘電体基板２上に、パッチアンテナとストリップ導体が形成されたマイクロストリップアレーアンテナ装置である。給電部３から入力された電力は、誘電体基板２上に配置されたマイクロストリップ線路４を介して、各放射素子５から放射される。
【０００４】
特許文献１に示されるアレーアンテナ装置は、図１４に示すように、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列ではＹ方向の素子数が異なり、基板端部のＡ列の素子数は、基板中央部のＣ列の素子数に比べて少ない構成となっている。この構成によれば、基板端部の列の利得を基板中央部の列の利得より低くすることができ、不要放射（サイドローブレベル）の抑制が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３７２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では、列毎に素子数が異なり、さらに隣接する素子間の結合条件が列によって違うため、列毎に給電線路の設計が必要となり、アレーアンテナ装置の設計が困難となる。
【０００７】
本発明は、容易な給電線路構成で、放射される電波のサイドローブの抑圧を図ることができるアレーアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、直線偏波を有する複数の放射素子を有するアレーアンテナ装置であって、前記複数の放射素子は直線状に配置され、前記複数の放射素子のうち少なくとも１つの放射素子における偏波方向は、他の放射素子における偏波方向と異なっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、容易な給電構成で、放射される電波のサイドローブの抑圧を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態のアレーアンテナ装置を示す正面図
【図２】第１の実施形態のアレーアンテナ装置のＰ−Ｐ断面図
【図３】放射素子の回転角度αに対する利得の変化算出モデル
【図４】放射素子の回転角度αに対する利得の変化特性
【図５】第１の実施形態における各列の利得分布
【図６】第１の実施形態におけるＸＺ面放射パターン
【図７】第２の実施形態のアレーアンテナを示す正面図
【図８】第３の実施形態のアレーアンテナを示す正面図
【図９】第４の実施形態のアレーアンテナを示す正面図
【図１０】第４の実施形態をループアレーアンテナで実現した例
【図１１】第４の実施形態をマイクロストリップコムラインアンテナで実現した例
【図１２】第４の実施形態をスロットアレーアンテナで実現した例
【図１３】第５の実施形態のアレーアンテナを示す正面図
【図１４】従来のアレーアンテナの構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明に至る経緯）
まず、本発明に至る経緯について説明する。具体的には、アレーアンテナ装置を車両に搭載されるレーダ装置に用いる場合における課題を説明し、その課題を解決するために、本発明者が着目した構成を説明する。
【００１２】
一般に、アレーアンテナ装置などの指向性アンテナから放射される電波は、所望の方向に向けられるメインローブの他に、所望の方向に対してずれた方向に向けられるサイドローブを含んでいる。
【００１３】
車両に搭載されるレーダ装置は、所望の方向の物体を検知するために、メインローブを所望の方向に向ける。しかしながら、レーダ装置が大きなサイドローブを含む電波を放射すると、所望の方向に物体が存在しない場合でも、サイドローブの影響により所望の方向に物体があると誤検出を起こす、という課題があった。
【００１４】
本発明者は、複数配列された放射素子の偏波方向を列毎に工夫することによって、アレーアンテナ装置が放射する電波のサイドローブを抑圧できることに着目し、本発明に至った。
【００１５】
（実施の形態）
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、各実施の形態において、同一機能を有する構成には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下に示す全ての図は、構成を模式的に示したものであり、説明を容易なものとするため、各要素の寸法を誇張して示しており、必要に応じて要素を省略して示している。また、以下に説明する各実施の形態は一例であり、本発明はこれらの実施の形態により限定されるものではない。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置１００の構成を示す平面図である。図２は、図１におけるＰ−Ｐ断面図である。なお、以下の説明では、図１における左右方向をＸ方向とし、右方向を＋Ｘ方向、左方向を−Ｘ方向とする。また、図１における上下方向をＹ方向とし、上方向を＋Ｙ方向、下方向を−Ｙ方向とする。また、図１における紙面奥行き方向をＺ方向とし、紙面手前方向を＋Ｚ方向、紙面奥方向を−Ｚ方向として説明を行う。
【００１７】
平面アレーアンテナ装置１００は、図１に示すように、放射素子１０１ａ〜１０１ｈと、誘電体基板１０２と、給電ビア１０３と、給電線路１０４ａ〜１０４ｈと、グランド板１０５と、無線機１０６とを含む。
【００１８】
図１及び図２に示すように、放射素子１０１ａ〜１０１ｈは、平板状の誘電体基板１０２の表面に、放射素子１０１ａ〜１０１ｈの中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置されている。放射素子１０１ａ〜１０１ｈは、方形型のパッチアンテナであり、直線偏波の電波を放射する。
【００１９】
図１において、Ｑ−Ｑで示す一点鎖線は、放射素子１０１ａ〜１０１ｈにおけるＹ方向の中心位置同士を結んだ直線を示している。なお、このように配置することで、放射素子１０１ａ〜１０１ｈに対して電力を供給する給電ビア１０３の給電ポートの位置は、Ｙ方向において互いに異なり、Ｘ方向において互いに不等間隔となっている。
【００２０】
図２に示すように、給電ビア１０３は、それぞれの放射素子１０１ａ〜１０１ｈに対応して、誘電体基板１０２をＺ方向に貫通して設けられている。給電ビア１０３の＋Ｚ方向端部はそれぞれ放射素子１０１ａ〜１０１ｈに接続され、給電ビア１０３の−Ｚ方向端部はそれぞれ後述する給電線路１０４ａ〜１０４ｈに接続されている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、誘電体基板１０２のうち、放射素子１０１ａ〜１０１ｈが配置されている表面とは反対側の裏面には、給電線路１０４ａ〜１０４ｈが配置されている。また、給電線路１０４ａ〜１０４ｈと同一面上に、無線機１０６が実装されている。給電線路１０４ａ〜１０４ｈは、エッチング加工により形成された銅箔パターンで構成されている。給電線路１０４ａ〜１０４ｈは、それぞれが無線機１０６に接続される。無線機１０６からの出力電力は、給電線路１０４ａ〜１０４ｈ及び給電ビア１０３を介して、放射素子１０１ａ〜１０１ｈへと給電される。
【００２２】
図２に示すように、グランド板１０５は、放射素子１０１ａ〜１０１ｈに対して−Ｚ方向にある誘電体基板１０２の内部に配置され、反射板として機能している。
【００２３】
放射素子１０１ａ〜１０１ｈは、アレーアンテナとして機能し、ビームを形成する。そのため、公知の技術により無線機１０６から給電線路１０４ａ〜１０４ｈへの出力電力の位相を制御することで、指向性の方向を制御することができる。なお、本実施の形態において、平面アレーアンテナ装置１００を使用する無線システムの主偏波方向は、＋Ｙ方向である。
【００２４】
本実施の形態においては、図１に示すように、＋Ｙ方向に対して、＋Ｘ方向への放射素子１０４ａ〜１０４ｈの回転角度をαとした場合に、回転角度αを、Ｄ列及びＥ列（１０１ｄ，１０１ｅ）で０度、Ｃ列及びＦ列（１０１ｃ，１０１ｆ）で１５度、Ｂ列及びＧ列（１０１ｂ，１０１ｇ）で３０度、Ａ列及びＨ列（１０１ａ，１０１ｈ）で４５度としている。
【００２５】
すなわち、放射素子１０１ｃの偏波方向と＋Ｙ方向とのずれは、放射素子１０１ｃに平面アレーアンテナ装置１００の中央寄りにおいて隣接する放射素子１０１ｄと、＋Ｙ方向とのずれよりも大きい。
【００２６】
同様に、放射素子１０１ｂの偏波方向と＋Ｙ方向とのずれは、放射素子１０１ｃと＋Ｙ方向とのずれよりも大きい。また、放射素子１０１ａの偏波方向と＋Ｙ方向とのずれは、放射素子１０１ｂと＋Ｙ方向とのずれよりも大きい。
【００２７】
また、放射素子１０１ｆの偏波方向と＋Ｙ方向とのずれは、放射素子１０１ｆに平面アレーアンテナ装置１００の中央寄りにおいて隣接する放射素子１０１ｅと、＋Ｙ方向とのずれよりも大きい。
【００２８】
同様に、放射素子１０１ｇの偏波方向と＋Ｙ方向とのずれは、放射素子１０１ｆと＋Ｙ方向とのずれよりも大きい。また、放射素子１０１ｈの偏波方向と＋Ｙ方向とのずれは、放射素子１０１ｇと＋Ｙ方向とのずれよりも大きい。
【００２９】
このように、列毎に放射素子の回転角度を変化させることによって、各放射素子の主偏波方向が変化し、平面アレーアンテナ装置１００は２つ以上の偏波方向を有することになる。
【００３０】
ここで、図３に示すパッチアンテナ単体のモデルを用いて、放射素子の回転角度αと、＋Ｚ方向の利得との関係について説明する。
【００３１】
図３に示すパッチアンテナ単体モデルは、放射素子２０１と、誘電体基板２０２と、給電ポート２０３とを含む。なお、誘電体基板２０２の比誘電率は３．４、厚みは０．２５ｍｍとしている。
【００３２】
図４は、図３に示すパッチアンテナ単体モデルにおいて、放射素子２０１を、給電ポート２０３を中心に、＋Ｙ方向から＋Ｘ方向にαだけ回転した時のＹ方向偏波の利得を示している。
【００３３】
図４において、縦軸は、回転角度αが０度の時の利得を０ｄＢとして規格化した相対利得を示している。図４に示すように、Ｙ方向偏波の利得は、回転角度αが０度の時が最も高く、回転角度αが０度から９０度に向けて変化するにつれて、偏波損失が増加するため低下していく。
【００３４】
図４に示すような放射素子の回転角度αに対するＹ方向偏波の利得の変化を利用して、図１に示すように、列毎に放射素子１０１ａ〜１０１ｈの回転角度αを変化させることによって、平面アレーアンテナ装置１００におけるＹ方向偏波の利得分布は、図５に示すものとなる。図５に示す利得分布は、テイラー分布となっているため、平面アレーアンテナ装置１００のＸＺ面放射パターンのサイドローブを低減することができる。
【００３５】
図６に、平面アレーアンテナ装置のＸＺ面放射パターンを示す。図６において、縦軸は、平面アレーアンテナ装置の最大利得を０ｄＢとして規格化した相対利得を示している。図６において実線で示している放射パターン３０１は、本実施形態である平面アレーアンテナ装置１００の放射パターンである。比較のため、全列の放射素子の回転角度αを０度とした平面アレーアンテナ装置の放射パターン３０２を破線で示す。両放射パターン３０１、３０２は、全ての放射素子が同相で励振している。
【００３６】
図６に示すように、本発明の手法を用いた放射パターン３０１のほうが、放射パターン３０２よりも、メインローブ以外の全てのサイドローブを低減できていることが確認できる。特に、平面アレーアンテナ装置を用いたレーダ装置において誤検出の主たる要因となる、メインローブに近接するサードローブを大きく低減できていることが確認できる。
【００３７】
このように、本発明によれば、平面アレーアンテナ装置１００を使用する無線システムの主偏波方向と一致する放射素子（１０１ｄ，１０１ｅ）の偏波方向に対して、平面アレーアンテナ装置１００の端部側に配列される放射素子（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｆ，１０１ｇ，１０１ｈ）の偏波方向を回転させることによって、図５に示すようなテイラー分布を実現することができ、低サイドローブ化の実現が可能となる。また、図１に示すように、各列の給電線路１０４ａ〜１０４ｈのパターン形状を単純化できるため、容易な構造で給電線路を構成することが可能となる。
【００３８】
なお、図１に示す本実施の形態では、偏波方向が平面アレーアンテナ装置１００を使用する無線システムの主偏波方向（＋Ｙ方向）と一致する放射素子を、アレー中央部付近のＤ列とＥ列の２列に配列したが、偏波方向が＋Ｙ方向である放射素子は、必ずしもアレー中央部に配列する必要はない。例えば、Ｃ列とＤ列の２列に偏波方向が＋Ｙ方向である放射素子を配置してもよいし、Ａ列とＢ列の２列に偏波方向が＋Ｙ方向である放射素子を配置してもよい。
【００３９】
また、図１に示す本実施の形態では、放射素子１０１ａ〜１０１ｈを、放射素子１０１ａ〜１０１ｈの中心位置が、Ｘ方向において等間隔となるように配置したが、これに限らない。例えば、隣接する放射素子における中心位置を、Ｘ方向に不等間隔に配置してもよい。
【００４０】
また、図１に示す本実施の形態では、放射素子１０１ｄ及び１０１ｅの偏波方向を、無線システムの主偏波方向（＋Ｙ方向）と一致させたが、放射素子１０１ｄ及び１０１ｅの偏波方向は必ずしも＋Ｙ方向である必要はない。放射素子１０１ｄ及び１０１ｅの偏波方向が＋Ｙ方向と近接していれば、同様の効果が得られる。
【００４１】
また、図１に示す本実施の形態では、放射素子１０１ｃ及び１０１ｆの回転角度αを１５度とし、放射素子１０１ｂ及び１０１ｇの回転角度αを３０度とし、放射素子１０１ａ及び１０１ｈの回転角度αが４５度として、放射素子１０１ｄ及び１０１ｅから離れるほど回転角度αを大きくしたが、各放射素子の回転角度αはこれに限らない。
【００４２】
隣接する複数の放射素子の回転角度αを同一としてもよいし、偏波方向が＋Ｙ方向である放射素子以外の全ての放射素子の回転角度を、０度より大きい同一の所定角度としてもよい。偏波方向が＋Ｙ方向である放射素子に対して、それ以外の放射素子の回転角度を変化させることで、サイドローブの低減を行うことができる。
【００４３】
ただし、隣接する放射素子間において、アレー中央寄りに配置される放射素子の回転角度よりも、アレー端部寄りに配置される放射素子の回転角度を大きくすることが好ましい。そうすることによって、より適切に、各列の利得分布としてテイラー分布を実現することができ、低サイドローブ化を実現することができる。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置４００の構成を示す平面図である。平面アレーアンテナ装置４００は、図７に示すように、誘電体基板４０２の表面に配置された放射素子４０１ａ〜４０１ｈと、誘電体基板４０２をＺ方向に貫通する給電ビア４０３と、誘電体基板４０２の裏面に配置された給電線路４０４ａ〜４０４ｈ及び無線機４０６と、グランド板４０５とを含む。平面アレーアンテナ装置４００の基本的な構成は第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置１００の構成と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００４５】
第１の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置１００では、放射素子１０１ｆの回転角度を、放射素子１０１ｃの回転角度と等しい１５度とし、放射素子１０１ｇの回転角度を、放射素子１０１ｂの回転角度と等しい３０度とし、放射素子１０１ｈの回転角度を、放射素子１０１ａの回転角度と等しい４５度としていた。それに対して、第２の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置４００では、放射素子４０１ｆ、４０１ｇ、４０１ｈの回転方向を、放射素子４０１ｃ、４０１ｂ、４０１ａの回転方向と逆方向とし、放射素子４０１ｆの回転角度を−１５度、放射素子４０１ｇの回転角度を−３０度、放射素子４０１ｈの回転角度を−４５度、としている。
【００４６】
第２の実施の形態によれば、Ａ列の偏波方向とＨ列の偏波方向、Ｂ列の偏波方向とＧ列の偏波方向、Ｃ列の偏波方向とＦ列の偏波方向を、それぞれ鏡面対称とすることができ、ＸＺ面放射パターン（図６参照）においてメインローブの両側に現れるサイドローブの低減の程度を等しくすることが容易となる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置５００の構成を示す平面図である。平面アレーアンテナ装置５００は、図８に示すように、誘電体基板５０２の表面に配置された放射素子５０１ａ〜５０１ｈと、誘電体基板５０２をＺ方向に貫通する給電ビア５０３と、誘電体基板５０２の裏面に配置された給電線路５０４ａ〜５０４ｈ及び無線機５０６と、グランド板５０５とを含む。平面アレーアンテナ装置５００の基本的な構成は第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置１００の構成と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００４８】
第１の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置１００では、放射素子１０１ａ〜１０１ｈを、放射素子１０１ａ〜１０１ｈの中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置していた。
【００４９】
それに対して、第３の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置５００では、図８に示すように、放射素子５０１ａ〜５０１ｈを、放射素子５０１ａ〜５０１ｈに対して電力を供給する給電ビア５０３の給電ポートの位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するようにして配置している。
【００５０】
第３の実施の形態によれば、放射素子を、各放射素子に対して電力を供給する給電ビアの給電ポートの位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するようにして配置しているので、ＸＺ面放射パターン（図６参照）においてメインローブの両側に現れるサイドローブを効果的に低減することができる。なお、隣接する放射素子における給電ポートの位置は、Ｘ方向に不等間隔に配置されていてもよい。
【００５１】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置７００の構成を示す平面図である。第１の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置１００が、Ｘ方向に放射素子を複数配列したアレーアンテナであったのに対して、第４の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置７００は、Ｘ方向に放射素子を複数配列した放射素子群を、Ｙ方向に複数配列したアレーアンテナである。
【００５２】
平面アレーアンテナ装置７００は、図９に示すように、誘電体基板７０２の表面に配置された放射素子７０１ａａ〜７０１ｄｈと、誘電体基板７０２をＺ方向に貫通する給電ビア７０３と、誘電体基板７０２の裏面に配置された給電線路７０４ａ〜７０４ｈ及び無線機７０６と、グランド板７０５とを含む。平面アレーアンテナ装置７００の基本的な構成は第１の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置１００の構成と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５３】
図９に示す給電線路７０４ａは、誘電体基板７０２の裏面の−Ｙ方向端部付近に配置された無線機７０６と、誘電体基板７０２の裏面の＋Ｙ方向端部付近に配置された放射素子７０１ａａとを接続し、途中分岐することによって、放射素子７０１ｂａ、７０１ｃａ、７０１ｄａにも接続されている。
【００５４】
放射素子７０１ａａ〜７０１ａｈ（７０１ｂａ〜７０１ｂｈ、７０１ｃａ〜７０１ｃｈ、７０１ｄａ〜７０１ｄｈ）は、各放射素子の中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置されている。
【００５５】
また、放射素子７０１ａａ〜７０１ｄａは、各放射素子の中心位置が、Ｘ方向において一致し、かつＹ方向に等間隔に整列するように配置されている。
【００５６】
平面アレーアンテナ装置７００では、放射素子７０１ａａ〜７０１ｄａから放射される電波の波長を、誘電体基板７０２の波長短縮を考慮した実効波長λｅとした場合、放射素子７０１ａａ〜７０１ｄａ同士の間隔を、λｅに設定することによって、放射素子７０１ａａ〜７０１ｄａを同相で励振させることができる。
【００５７】
さらに、Ｂ列〜Ｆ列においても給電線路の形状を同一にすることによって、誘電体基板７０２上に配置された全ての放射素子を同相で励振させることができる。したがって、ＸＺ面のサイドローブを低減しつつ、高い利得を得ることができる。
【００５８】
また、Ｘ方向及びＹ方向に複数の放射素子を配列した場合において、列毎にＹ方向の素子数を変化させる必要がないため、各列のアレーアンテナにおいて隣接する放射素子間の結合条件が大きく変わらず、容易な構造とすることができる。
【００５９】
なお、図９に示す例では、Ｙ方向に配列された放射素子を同相で励振させた例について説明したが、Ｙ方向に配列された放射素子間において位相差を発生させ、Ｙ方向においてビームをチルトさせることも可能であり、そうした場合でも同様の効果が得られる。
【００６０】
また、図９に示す例では、Ｘ方向に整列して配置される放射素子を、各放射素子の中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向において等間隔となるようにして配置したが、これに限定されない。例えば、Ｘ方向に整列して配置される放射素子を、各放射素子における給電ポートの位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向において等間隔となるように配置してもよい。
【００６１】
（第４の実施の形態の変形例）
図１０ないし図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置７００における放射素子を、他の形状の放射素子で実現した例である。各変形例において、基本的な構成は第４の実施の形態に係る平面アレーアンテナ装置７００の構成と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１０は、放射素子をループアンテナで実現した平面アレーアンテナ装置８００の一例を示している。図１０に示すように、誘電体基板８０２上には、Ｙ方向に複数のループ素子８０３が配列されたループアレーアンテナ８０１ａ〜８０１ｈが、Ｘ方向に複数配列されている。
【００６３】
ループアレーアンテナ８０１ａ〜８０１ｈは、素子長がλｅのループ素子８０３と、給電線路８０４ａ〜８０４ｈから構成されており、ループ素子８０３は、無線機８０６から給電線路８０４ａ〜８０４ｈを介して電磁的結合によって給電される。なお、８０５はグランド板を示す。
【００６４】
また、Ｘ方向に整列するように配置されたループ素子は、各ループ素子の中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置されている。例えば、図１０において、Ｓ−Ｓで示す一点鎖線は、放射素子８０１ａ〜８０１ｈにおけるＹ方向の中心位置同士を結んだ直線を示している。なお、ループ素子は、中心位置をＸ方向に不等間隔に配置されてもよい。
【００６５】
ループ素子８０３の一部には切り欠き部８０３ａが設けられ、この切り欠き部の位置によって偏波方向が決まる。例えば、図１０に示す例では、Ｄ列とＥ列のループアレーアンテナ８０１ｄ及び８０１ｅは、切り欠き部の位置が＋Ｙ方向となっているため、偏波方向は＋Ｙ方向となる。
【００６６】
一方、Ａ列〜Ｃ列及びＦ列〜Ｈ列のループアレーアンテナ８０１ａ〜８０１ｃ及び８０１ｆ〜８０１ｈは、切り欠き部の位置が＋Ｙ方向から回転角度αだけ回転した方向となっており、偏波方向も＋Ｙ方向から回転角度αだけ回転した方向となっている。
【００６７】
このように、図１０に示す平面アレーアンテナ装置８００によれば、アレーアンテナの端部側に配列されるループ素子における切り欠き部を、平面アレーアンテナ装置８００を使用する無線システムの主偏波方向から回転させた方向に設けることによって、ＸＺ面の放射パターンのサイドローブを低減することができる。
【００６８】
図１１は、マイクロストリップコムラインアレーアンテナで本発明の構成を実現した平面アレーアンテナ装置９００の一例を示している。図１１に示すように、誘電体基板９０２上には、Ｙ方向に複数の放射素子９０３が配列されたアレーアンテナ９０１ａ〜９０１ｈが、Ｘ方向に複数配列されている。なお、９０５はグランド板である。
【００６９】
各放射素子９０３は、給電線路９０４ａにより無線機９０６と接続されている。放射素子９０３の形状は長方形であり、放射素子９０３の長手方向の長さを０．５λｅに設定することによって、全ての放射素子９０３は同相で励振する。また、各放射素子９０３の長手方向が、各放射素子９０３の偏波方向となる。そのため、図１１に示すように、放射素子９０３の長手方向の回転角度αを図９に示す例と同様の回転角度とすることによって、図９に示す例と同様の効果が得られる。
【００７０】
また、図１１に示す例では、Ｘ方向に整列するように配置された放射素子は、給電線路との接続点の位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置されている。また、Ｘ方向に整列するように配置された放射素子は、各放射素子のＸ方向及びＹ方向の中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置されている。なお、放射素子は、Ｘ方向又はＹ方向の中心位置が、Ｘ方向に不等間隔に配置されてもよい。
【００７１】
図１２は、スロットアレーアンテナで本発明の構成を実現した平面アレーアンテナ装置１０００の一例を示している。平面アレーアンテナ装置１０００は、各列のアレーアンテナ１００１ａ〜１００１ｈがＸ方向に配列されており、金属板１００３の一部にスロット１００２を設け、このスロット１００２が放射素子として機能する。
【００７２】
各放射素子は、導波路１００４ａ〜１００４ｈを介して無線機１００６と電気的に接続されている。導波路１００４ａ〜１００４ｈの管内波長をλｇとした場合、スロット１００２の長手方向の長さをλｇに設定することによって、全ての放射素子は同相で励振する。また、スロット１００２の短手方向が各放射素子の偏波方向となる。そのため、図１２に示すように、スロット１００２の短手方向の回転角度αを図９の例と同様の回転角度とすることによって、図９に示す例と同様の効果が得られる。
【００７３】
また、図１２に示す例では、Ｘ方向に整列するように配置された放射素子は、各放射素子のＸ方向及びＹ方向の中心位置が、Ｙ方向において一致し、かつＸ方向に等間隔に整列するように配置されている。なお、放射素子は、Ｘ方向又はＹ方向の中心位置が、Ｘ方向に不等間隔に配置されてもよい。
【００７４】
（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置１１００の構成を示す平面図である。第５の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置１１００の基本的な構成は、第４の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置７００の構成と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００７５】
第４の実施形態に係る平面アレーアンテナ装置７００では、列毎に放射素子の回転角度を変更した。すなわち、Ａ列及びＨ列の放射素子の回転角度αを４５度とし、Ｂ列及びＧ列の放射素子の回転角度αを３０度とし、Ｃ列及びＦ列の放射素子の回転角度αを１５度とした。
【００７６】
それに対して、図１３に示す第５の実施形態では、各列の放射素子のうち、Ｙ方向で中央寄りに位置する放射素子１１０１ｂａ〜１１０１ｂｈ及び１１０１ｃａ〜１１０１ｃｈの回転角度αを０度とし、＋Ｙ方向端部側に位置する放射素子１１０１ａａ〜１１０１ａｈ及び−Ｙ方向端部側に位置する放射素子１１０１ｄａ〜１１０１ｄｈの回転角度αを３０度としている。
【００７７】
こうすることで、平面アレーアンテナ装置１１００のＹＺ面放射パターンのサイドローブを低減することができる。
【００７８】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は、実施の形態の説明に限定されない。また、各実施の形態を適宜組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係るアレーアンテナ装置は、車載等のレーダ装置に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００８０】
１  接地板
２  誘電体基板
３  給電部
４  マイクロストリップ線路
５  放射素子
１００、４００、５００、７００、８００、９００、１０００、１１００  平面アレーアンテナ装置
１０１ａ〜１０１ｈ、４０１ａ〜４０１ｈ、５０１ａ〜５０１ｈ、７０１ａａ〜７０１ｄｈ、９０３、１１０１ａａ〜１１０１ｄｈ  放射素子
８０１ａ〜８０１ｈ  ループアレーアンテナ
９０１ａ〜９０１ｈ、１００１ａ〜１００１ｈ  アレーアンテナ
１０２、４０２、５０２、７０２、８０２、９０２、１１０２  誘電体基板
１００２  スロット
１０３、４０３、５０３、７０３、１１０３  給電ビア
１００３  金属板
８０３  ループ素子
８０３ａ  切り欠き部
１０４ａ〜１０４ｈ、４０４ａ〜４０４ｈ、５０４ａ〜５０４ｈ、７０４ａ〜７０４ｈ、８０４ａ〜８０４ｈ、９０４ａ〜９０４ｈ、１１０４ａ〜１１０４ｈ  給電線路
１００４ａ〜１００４ｈ  導波路
１０５、４０５、５０５、７０５、８０５、９０５、１１０５  グランド板
１０６、４０６、５０６、７０６、８０６、９０６、１００６、１１０６  無線機
【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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