(57)【要約】  アンテナ装置が、電波の送信及び受信の少なくとも一方を行う複数のアンテナ素子（２０）を備えている。複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブ（２６）のカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブ（２７）の形状が複数のアンテナ素子の間で異なっている。この構成により、アンテナのメインローブのカバレッジエリア内から到来する電波による信号を、カバレッジエリア外から到来する電波による信号から区分して取り出すことが可能になる。
2020090681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送信及び受信の少なくとも一方を行う複数のアンテナ素子を備えており、  前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっているアンテナ装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナ素子の各々は、第１方向に配列した複数の放射素子を含む請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数のアンテナ素子の各々に含まれる前記複数の放射素子の配置が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の放射素子は、基板に設けられて同一の周波数で共振する複数の導体パッチで構成され、前記複数のアンテナ素子の各々に含まれる前記複数の導体パッチの寸法がばらついており、前記複数のアンテナ素子の間で、前記複数の導体パッチの寸法のばらつきの態様が異なっている請求項２または３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ素子の各々に含まれる前記複数の放射素子の個数が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項２乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数のアンテナ素子の各々は、少なくとも１つの放射素子と、レドームとを有し、  前記レドームのうち、前記複数のアンテナ素子の放射パターンのサイドローブに対応するエリアに配置されたサイド部分の材料及び物理構造の少なくとも一方が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記レドームのうち、前記放射素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアに配置されているメイン部分の誘電率が、前記複数のアンテナ素子の間で同一であり、前記サイド部分の誘電率が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記レドームのうち、前記放射素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアに配置されているメイン部分の表面粗さが、前記複数のアンテナ素子の間で同一であり、前記サイド部分の表面粗さが、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記複数のアンテナ素子は、送信用のアンテナ素子と受信用のアンテナ素子とを含み、送信用のアンテナ素子と受信用のアンテナ素子との組み合わせからなる複数の送受信系統を構成しており、  前記複数の送受信系統で送受信された高周波信号を処理する送受信部と、  前記複数の送受信系統ごとに前記送受信部で処理された信号のフーリエ変換を行い、フーリエ変換された波形のピークを検知し、検知されたピークからメインローブのカバレッジエリア内のターゲットからの反射に基づくピークを抽出し、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する信号処理部とをさらに有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記信号処理部は、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
レーダ装置を備えた移動体であって、  前記レーダ装置は、送信用及び受信用の複数のアンテナ素子のうち、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統を備え、  前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっており、  さらに、  前記複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理する送受信部と、  前記複数の送受信系統ごとに前記送受信部で処理された信号のフーリエ変換を行い、フーリエ変換された波形のピークを検知し、検知されたピークからメインローブのカバレッジエリア内のターゲットからの反射に基づくピークを抽出し、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する信号処理部とを有する移動体。
【請求項１２】
放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が異なっている送信用及び受信用の複数のアンテナ素子のうち、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理して、前記送受信系統ごとに中間周波信号を発生し、  前記送受信系統ごとに発生され前記中間周波信号をフーリエ変換し、フーリエ変換された波形のピークを検知し、  前記送受信系統ごとにフーリエ変換された前記波形に共通に現れているピークを、検出すべきターゲットに起因するピークとして判別するターゲット判別方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、アンテナ装置、アンテナ装置を搭載した移動体、及びターゲット判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  送信及び受信の組み合わせで構成される複数の系統を用いるレーザ探知装置が公知である（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１に開示されたレーダ探知装置は、各々の系統の信号のスペクトルのピークを検知し、系統ごとの位置のばらつきが小さいピークをターゲットによるピークと判定し、ばらつきの大きいものはクラッタによるピークと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０７４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  通常、検出すべきターゲットがアンテナのメインローブのカバレッジエリアに配置されるように、アンテナの姿勢が調整される。特許文献１に開示されたレーダ探知装置では、アンテナのサイドローブに対応する方向から到来する電波に基づいて得られるスペクトルのピークの位置のばらつきが小さい場合には、この電波をターゲットからの電波と誤認してしまう。【０００５】  無線通信システムにおいては、受信アンテナのメインローブのカバレッジエリア内に送信アンテナが含まれるように、受信アンテナの姿勢を調整する。受信アンテナのサイドローブに対応する方向から高強度の電波が到来すると、本来受信すべき信号と、サイドローブに対応する方向からの電波による信号とを分離することが困難になる場合がある。【０００６】  本発明の目的は、アンテナのメインローブのカバレッジエリア内から到来する電波による信号を、カバレッジエリア外から到来する電波による信号から区分して取り出すことが可能なアンテナ装置を提供することである。本発明の他の目的は、このアンテナ装置を搭載した移動体を提供することである。本発明のさらに他の目的は、このアンテナ装置を用いたターゲット判別方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の一観点によると、  電波の送信及び受信の少なくとも一方を行う複数のアンテナ素子を備えており、  前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっているアンテナ装置が提供される。【０００８】  本発明の他の観点によると、  レーダ装置を備えた移動体であって、  前記レーダ装置は、送信用及び受信用の複数のアンテナ素子により、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統を備え、  前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっており、  さらに、  前記複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理する送受信部と、  前記複数の送受信系統ごとに前記送受信部で処理された信号のフーリエ変換を行い、フーリエ変換された波形のピークを検知し、検知されたピークからメインローブのカバレッジエリア内のターゲットからの反射に基づくピークを抽出し、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する信号処理部とを有する移動体が提供される。【０００９】  本発明のさらに他の観点によると、  放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が異なっている送信用及び受信用の複数のアンテナ素子のうち、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理して、前記送受信系統ごとに中間周波信号を発生し、  前記送受信系統ごとに発生され前記中間周波信号をフーリエ変換し、フーリエ変換された波形のピークを検知し、  前記送受信系統ごとにフーリエ変換された前記波形に共通に現れているピークを、検出すべきターゲットに起因するピークとして判別するターゲット判別方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】  複数のアンテナ素子のメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しているため、このカバレッジエリアから到来する電波は、すべてのアンテナ素子で感度よく受信することができる。複数のアンテナ素子の間でサイドローブの形状が異なっているため、サイドローブに対応する方向から到来する電波に対して、アンテナ素子の間で感度が異なる。このため、メインローブのカバレッジエリアから到来する電波による信号を、サイドローブに対応する方向、すなわちカバレッジエリア外から到来する電波による信号と区別することができる。その結果、複数のアンテナ素子による受信情報を利用して復調後のエラー率を低減させることができる。または、複数のアンテナ素子から送信する送信情報の欠損率を少なくすることができる。【００１１】  送受信系統ごとにフーリエ変換された波形に共通に現れているピークを検知することにより、クラッタ等の影響を軽減して、検出すべきターゲットを判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａは、第１実施例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子の配置を示す図であり、図１Ｂは、アンテナ素子の各々の放射パターンを示すグラフである。
【図２】図２は、第１実施例によるアンテナ装置のブロック図である。
【図３】図３は、第１実施例によるアンテナ装置が搭載された移動体、及び検出すべきターゲットを示す概略図である。
【図４】図４は、第１実施例によるアンテナ装置の信号処理部が行う処理のフローチャートである。
【図５】図５Ａは、パワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）の一例を示すグラフであり、図５Ｂは、図５Ａに示したグラフのメインローブ及び主なサイドローブの部分を拡大したグラフである。
【図６】図６Ａは、第１実施例によるアンテナ装置を用いて求めたターゲットの位置を示すグラフであり、図６Ｂは、送受信系統ごとに求められたパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）の波形を示すグラフである。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ第２実施例及びその第１変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図である。
【図８】図８は、第２実施例の第２変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子の概略平面図である。
【図９】図９は、第２実施例の第３変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子の概略平面図である。
【図１０】図１０Ａは、第２実施例の第４変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子の概略平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの一点鎖線１０Ｂ−１０Ｂにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  ［第１実施例］  図１Ａから図６Ｂまでの図面を参照して、第１実施例によるアンテナ装置、及びこのアンテナ装置を搭載した移動体について説明する。
【００１４】  図１Ａは、第１実施例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の配置を示す図である。第１実施例によるアンテナ装置は、送信及び受信の少なくとも一方を行う複数のアンテナ素子２０を備えている。複数のアンテナ素子２０は、誘電体材料からなる基板に設けられており、第１方向に配列している。複数のアンテナ素子２０が配列している第１方向をｙ軸方向とし、アンテナ素子２０の正面方向をｘ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。アンテナ素子２０の各々は、ｙ軸方向に広角の指向性を持ち、ｚ軸方向にはｙ軸方向よりも鋭い指向性を持つ。
【００１５】  複数のアンテナ素子２０のうち少なくとも１つは送信用であり、残りは受信用である。第１実施例では、２つのアンテナ素子２０が送信用として用いられ、残りの４個のアンテナ素子２０が受信用として用いられる。１つの送信用のアンテナ素子２０から送信された電波がターゲットで反射されて４つの受信用のアンテナ素子２０で受信される。１つの送信用のアンテナ素子２０と１つの受信用のアンテナ素子２０との組み合わせることにより、１つの送受信系統が定義される。第１実施例では、２つの送信用のアンテナ素子２０と４つの受信用のアンテナ素子２０とを組み合わせることにより、８個の送受信系統が定義される。
【００１６】  図１Ｂは、アンテナ素子２０の各々のｘｚ面内における放射パターンを示すグラフである。図１Ｂでは、６個のアンテナ素子の放射パターンを、実線と破線とで区別し、さらに実線及び破線の太さで区別して示している。横軸は、ｘ軸方向からｚ軸方向への傾き角としての角度φを表し、縦軸はゲインを表す。複数のアンテナ素子２０のメインローブ２６のカバレッジエリアが相互に重複している。ここで、メインローブ２６のカバレッジエリアは、例えばゲインが最大値の−３ｄＢ以上となっているエリアと定義することができる。
【００１７】  複数のアンテナ素子２０のサイドローブ２７の形状は、複数のアンテナ素子２０の間で大きく異なっている。すなわち、サイドローブ２７のゲインの大きさが異なっているのみならず、サイドローブ２７が、アンテナ素子２０の間で相似の関係でもない。例えば、アンテナ素子２０の間で、サイドローブ２７のピークの個数、ヌル点の個数等が異なっている。
【００１８】  図２は、第１実施例によるアンテナ装置のブロック図である。第１実施例によるアンテナ装置は、図１に示した複数のアンテナ素子２０、信号処理部２１、及び送受信部２２を含む。送受信部２２は、信号発生部２２１、複数のミキサ２２２、及び複数のＡ／Ｄコンバータ２２３を含む。複数のアンテナ素子２０のうち２つが送信用アンテナ素子Ｔｘであり、残りの４つが受信用アンテナ素子Ｒｘである。
【００１９】  ２つの送信用アンテナ素子Ｔｘと４つの受信用アンテナ素子Ｒｘとの組み合わせにより８個の送受信系統が定義される。送受信部２２は送受信系統ごとに、送受信された高周波信号を処理する。例えば、信号発生部２２１は信号処理部２１から受信した変調信号に基づいて相互に直交する搬送波を変調し、変調された２つの送信信号をそれぞれ２つの送信用アンテナ素子Ｔｘに供給する。ミキサ２２２及びＡ／Ｄコンバータ２２３は、８個の送受信系統の各々に対して準備されている。ミキサ２２２は、送信信号と受信信号とをミキシングして中間周波信号を発生する。Ａ／Ｄコンバータ２２３は中間周波信号をＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換された中間周波信号ＩＦは信号処理部２１に入力される。信号処理部２１が実行する処理については、後に図４を参照して詳細に説明する。
【００２０】  図３は、第１実施例によるアンテナ装置２５が搭載された移動体３０、及び検出すべきターゲット３１を示す概略図である。移動体３０の側面にアンテナ装置２５が取り付けられている。アンテナ装置２５の１つのアンテナ素子２０（図２）の放射パターンを破線で示す。放射パターンに１つのメインローブ２６及び複数のサイドローブ２７が現れている。複数のアンテナ素子２０（図１）の配列方向であるｙ軸方向が水平になり、アンテナ装置２５のメインローブ２６が、検出すべきターゲット３１を向く姿勢でアンテナ装置２５が移動体３０に固定されている。このため、図１Ｂに示した角度φが仰角となり、ｘ軸からｙ軸方向への傾斜角が方位角となる。なお、アンテナ装置２５のメインローブ２６が移動体３０の前方または後方を向くように取り付けてもよい。
【００２１】  ターゲット３１は例えば道路の縁石等である。道路の表面の凹凸、電波の反射率の高い金属製のマンホール等が、クラッタの発生源３２となる。ターゲット３１が複数のアンテナ素子２０（図１Ａ）のメインローブ２６のカバレッジエリアが重複した範囲内に存在しており、クラッタの発生源３２は、メインローブ２６のカバレッジエリア外に存在する。送信用アンテナ素子Ｔｘ（図２）から放射され、ターゲット３１、道路の表面の凹凸、マンホール等の電波を反射する物体で反射された電波が、受信用アンテナ素子Ｒｘ（図２）で受信される。
【００２２】  図４は、信号処理部２１（図２）が行う処理のフローチャートである。  信号処理部２１は、送受信部２２から送受信系統ごとに取得した中間周波信号ＩＦ（ｔ，ｎ）をフーリエ変換してパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）を算出する（ステップＳ１）。ここで、中間周波信号ＩＦ（ｔ，ｎ）の変数ｔは、中間周波信号ＩＦが時間の関数であることを表している。パワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）の変数ｒは、パワースペクトルＰが距離の関数であることを表している。変数ｎは、送受信系統を特定する系統番号である。なお、フーリエ変換して得られるパワースペクトルＰは一般的には周波数の関数であるが、第１実施例においては、中間周波信号ＩＦが距離に依存するビート周波数成分を含んでいるため、パワースペクトルＰを距離ｒの関数として表記する。
【００２３】  図５Ａは、パワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）（ｎは１以上８以下の整数）の一例を示すグラフである。横軸は距離ｒを単位「ｍ」で表し、縦軸は強度を表す。図５Ｂは、図５Ａに示したグラフのメインローブ及び主なサイドローブの部分を拡大したグラフである。いずれの送受信系統においても、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、距離ｒが約１．１ｍの位置に大きなピークが現れている。６個の送受信系統において、距離が０．８５ｍの位置に比較的大きなピークが現れている。他の２個の送受信系統においては、距離が０．８５ｍの位置にピークは現れていない。
【００２４】  パワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）を算出した後、信号処理部２１は送受信系統ごとにパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）のピークを検知し、検知の可否情報Ｌ（ｒ，ｎ）を算出する（ステップＳ２）。ピークの検知には、例えば定誤警報確率（ＣＦＡＲ）処理を適用することができる。系統番号ｎの送受信系統のパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）の距離ｒの位置にピークが検知されるとＬ（ｒ，ｎ）＝１とする。同一の距離ｒの位置に、他の系統番号ｎ’の送受信系統でピークが検知されない場合には、Ｌ（ｒ，ｎ’）＝０とする。
【００２５】  信号処理部２１は、検知の可否情報Ｌ（ｒ，ｎ）に基づいて、ピークが検知された距離ｒごとにピーク検知率α（ｒ）を算出する。ピーク検知率α（ｒ）は、以下の式で定義される。【数１】
2020090681.tif 000003
ここで、Ｎは送受信系統の個数である。図２に示したように２個の送信用アンテナ素子Ｔｘ及び４個の受信用アンテナ素子Ｒｘでアンテナ装置２５が構成されている場合には、Ｎ＝８になる。
【００２６】  図５Ｂに示した例では、すべての送受信系統において距離ｒ＝１．１ｍの位置にピークが検知されるため、α（１．１）＝１になる。また、６個の送受信系統において距離ｒ＝０．８５ｍの位置にピークが検知され、他の送受信系統においてはこの位置にピークが検知されないため、α（０．８５）＝６／８になる。
【００２７】  ピーク検知率α（ｒ）を算出した後、信号処理部２１はピーク検知率α（ｒ）がしきい値を超えているか否かを判定する（ステップＳ４）。ピーク検知率α（ｒ）がしきい値を超えている場合には、距離ｒの位置に現れたピークはメインローブ２６のカバレッジエリア内のターゲットに起因するものであると判定する（ステップＳ５）。ピーク検知率α（ｒ）がしきい値以下である場合には、距離ｒの位置に現れたピークはメインローブ２６のカバレッジエリア外からのクラッタに起因するものであると判定する（ステップＳ６）。これにより、ステップＳ２で検知された複数のピークからメインローブのカバレッジエリア内のターゲットからの反射に基づくピークが抽出される。ステップＳ４の処理は、送受信系統ごとのパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）に共通に現れているピークを検知する処理に相当する。
【００２８】  その後、信号処理部２１は、メインローブ２６のカバレッジエリア内のターゲットまでの距離、及び方位を算出する（ステップＳ７）。距離は、中間周波信号ＩＦに現れたピークの位置から求めることができる。ターゲットの方位は、送受信系統ごとの中間周波信号ＩＦの位相差、及びｙ軸方向に配列した複数の受信用のアンテナ素子２０のｙ軸方向の間隔に基づいて求めることができる。このように、第１実施例によるアンテナ装置は、メインローブ２６のカバレッジエリア内のターゲットまでの距離及び方位を検知するレーダ装置として機能する。
【００２９】  次に、第１実施例の優れた効果について説明する。  第１実施例では、複数のアンテナ素子２０（図１）のメインローブ２６のカバレッジエリアが相互に重複している。このため、複数の送信用アンテナ素子Ｔｘ（図２）から重複するカバレッジエリア内に高強度の電波が放射される。さらに、メインローブ２６のカバレッジエリアから到来する電波が、複数の受信用アンテナ素子Ｒｘ（図２）で高感度に受信される。このため、すべての送受信系統の中間周波信号ＩＦに、メインローブ２６のカバレッジエリア内に位置するターゲットに起因するピークが現れる。
【００３０】  これに対し、サイドローブ２７（図１Ｂ）の形状がアンテナ素子２０ごとに異なっているため、メインローブ２６のカバレッジエリアの範囲外から到来する電波に起因するピークは、すべての送受信系統に現れるとは限らない。このため、ピークが現れている送受信系統の割合に基づいて、そのピークがメインローブ２６のカバレッジエリア内のターゲット３１に起因するものか、クラッタに起因するものかを切り分けることができる。このように、第１実施例によると、クラッタ等の影響を軽減して、検出すべきターゲットを判別することができる。
【００３１】  例えば、メインローブ２６のカバレッジエリアを、ピークのゲインに対して−３ｄＢ以上の範囲と定義するとよい。この場合、すべてのアンテナ素子２０について、メインローブ２６のカバレッジエリアが完全に一致している必要はない。例えば、アンテナ素子２０のメインローブ２６のカバレッジエリアが重複する角度φ（図１Ｂ）が、各アンテナ素子２０のメインローブ２６のカバレッジエリアの５０％以上であればよい。
【００３２】  次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、第１実施例の優れた効果について説明する。
【００３３】  図６Ａは、第１実施例によるアンテナ装置２５を用いて求めたターゲット３５の位置を示すグラフである。横軸はｙ軸方向の位置を単位「ｍ」で表し、縦軸はｘ軸方向の位置を単位「ｍ」で表す。原点が、アンテナ装置２５の位置に対応する。アンテナ装置から等距離で、方位角が異なる２か所にターゲット３５が確認される。
【００３４】  図６Ｂは、送受信系統ごとに求められたパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）の波形を示すグラフである。横軸は距離ｒを単位「ｍ」で表し、縦軸は強度を単位「ｄＢ」で表す。距離ｒが約１ｍの位置にピークが現れている。なお、ピークの強度は、送受信系統ごとに大きく異なっている。この強度の差は、同一距離で方位角が異なる位置に複数のターゲットが存在することに起因して発生している。
【００３５】  例えば、ピーク強度のばらつきによって、ターゲットに起因するピークとクラッタに起因するピークとを切り分ける手法を採用すると、図６Ｂに示したような強度ばらつきのあるピークがクラッタに起因するものと判定されてしまう。このため、同一距離に複数のターゲットが存在する場合に、ターゲットを見逃してしまうという誤認が生じ得る。
【００３６】  第１実施例では、ピークの強度のばらつきではなく、ピーク検知率α（ｒ）に基づいてターゲットに起因するピークとクラッタに起因するピークとを切り分ける。このため、図６Ｂに示したパワースペクトルＰ（ｒ，ｎ）からもターゲットに起因するピークを再現性良く検知することができる。このため、同一距離に複数のターゲットが存在する場合にも、ターゲットを検知することが可能である。
【００３７】  次に、第１実施例の変形例について説明する。  第１実施例では、図２に示したようにアンテナ装置に２個の送信用アンテナ素子Ｔｘ及び４個の受信用アンテナ素子Ｒｘを設けているが、送信用アンテナ素子Ｔｘ及び受信用アンテナ素子Ｒｘの個数をそれ以外の個数としてもよい。また、送信用アンテナ素子Ｔｘ及び受信用アンテナ素子Ｒｘの一方を１個とし、他方を複数個設けてもよい。複数の送受信系統が定義されればよい。
【００３８】  第１実施例によるアンテナ装置をデータ通信用のアンテナとして用いることも可能である。この場合には、アンテナ装置に送信用アンテナ素子Ｔｘのみを設けてもよいし、受信用アンテナ素子Ｒｘのみを設けてもよい。第１実施例によるアンテナ装置をデータ通信に用いる場合には、メインローブ２６のカバレッジエリア内から到来する電波による信号を、他の方向から到来する電波による信号に対して優先的に検知することができる。
【００３９】  ［第２実施例］  次に、図７Ａから図１０Ｂまでの図面を参照して、第２実施例及びその変形例によるアンテナ装置について説明する。第２実施例では、第１実施例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０（図１Ａ）の具体的な構成例について説明する。
【００４０】  図７Ａは、第２実施例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図である。複数のアンテナ素子２０の各々は、給電点４１からｘ軸方向に延びる給電線４２に沿って配置された複数の放射素子４０を含む。複数の放射素子４０は同一の周波数で共振し、直列給電型アレーを構成している。放射素子４０の各々は導体パッチを含むパッチアンテナである。複数のアンテナ素子２０の各々に含まれる複数の放射素子４０の配置が、複数のアンテナ素子２０の間で異なっている。
【００４１】  例えば、直列給電型アレーの位相中心４３の両側に位置する２つの放射素子４０のｚ方向の位置はすべてのアンテナ素子２０の間で同一であり、その他の放射素子４０のｚ軸方向の位置が、アンテナ素子２０の間でばらついている。このように、放射素子４０のｚ軸方向の位置をアンテナ素子２０の間でばらつかせることにより、サイドローブの形状をアンテナ素子２０の間で異ならせることができる。
【００４２】  図７Ｂは、第２実施例の第１変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図である。第１変形例においては、複数のアンテナ素子２０の各々に含まれる複数の放射素子４０の寸法がばらついており、複数のアンテナ素子２０の間で、複数の放射素子４０の寸法のばらつきの態様が異なっている。例えば、放射素子４０の各々のｚ軸方向の寸法は同一であり、ｙ軸方向の寸法がばらついている。また、位相中心４３の両側に位置する放射素子４０の寸法は、すべてのアンテナ素子２０において同一であり、それ以外の放射素子４０のｙ軸方向の寸法がばらついている。ここで、ばらつきの態様が異なるとは、ｚ軸方向に関して、放射素子４０の寸法の分布が複数のアンテナ素子２０の間で異なっていることを意味する。
【００４３】  複数のアンテナ素子２０の間で放射素子４０の寸法のばらつきの態様を異ならせることにより、サイドローブの形状をアンテナ素子２０の間で異ならせることができる。
【００４４】  図８は、第２実施例の第２変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図である。第２変形例においては、複数のアンテナ素子２０の各々に含まれる複数の放射素子４０の個数がばらついている。放射素子４０のｚ軸方向の間隔は一定である。例えば、放射素子４０の個数が奇数であるアンテナ素子２０においては、位相中心４３の位置に１つの放射素子４０が配置される。複数のアンテナ素子２０の間で放射素子４０の個数を異ならせることにより、サイドローブの形状をアンテナ素子２０の間で異ならせることができる。
【００４５】  図９は、第２実施例の第３変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図である。第３変形例においては、複数の放射素子４０のｚ軸方向の配置、複数の放射素子４０の寸法、アンテナ素子２０の各々に含まれる放射素子４０の個数が、複数のアンテナ素子２０の間でばらついている。なお、位相中心４３の両側に位置する２つの放射素子４０の寸法及びｚ軸方向の位置は、すべてのアンテナ素子２０において同一である。第３変形例においても、サイドローブの形状をアンテナ素子２０の間で異ならせることができる。
【００４６】  図１０Ａは、第２実施例の第４変形例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの一点鎖線１０Ｂ−１０Ｂにおける断面図である。放射素子４０の寸法、ｚ軸方向の配置、及び個数は、すべてのアンテナ素子２０において同一である。
【００４７】  基板２３に複数のアンテナ素子２０が配置されている。複数のアンテナ素子２０の各々は、放射素子４０の前方（ｘ軸の正の側）に配置されたレドーム５０を含む。レドーム５０は、複数のアンテナ素子２０の放射パターンのメインローブのカバレッジエリア２８に配置されたメイン部分５０１と、メインローブのカバレッジエリア２８の外のエリア２９に配置されたサイド部分５０２とを含む。
【００４８】  レドーム５０のサイド部分５０２の材料及び物理構造の少なくとも一方が、複数のアンテナ素子２０の間で異なっている。メイン部分５０１の材料及び物理構造は、複数のアンテナ素子の間で同一である。
【００４９】  レドーム５０のサイド部分５０２の材料が複数のアンテナ素子２０の間で異なると、サイド部分５０２の誘電率が複数のアンテナ素子２０の間でばらつく。その結果、サイドローブの方向へ放射される電波及びサイドローブの方向から到来する電波の透過率が複数のアンテナ素子２０ごとに異なる。これにより、サイドローブの形状をアンテナ素子２０の間で異ならせることができる。
【００５０】  サイド部分５０２の、アンテナ素子２０の間で異なる物理構造として、発泡材料の泡サイズ、多孔質材料の孔密度、誘電体の表面粗さ（凹凸）等が挙げられる。これらの物理構造が異なると、電波の透過率が異なる。その結果、サイドローブの方向への電波の透過率が複数のアンテナ素子２０ごとに異なる。これにより、サイドローブの形状をアンテナ素子２０の間で異ならせることができる。
【００５１】  上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５２】２０  アンテナ素子２１  信号処理部２２  送受信部２５  アンテナ装置２６  メインローブ２７  サイドローブ２８  メインローブのカバレッジエリア２９  メインローブのカバレッジエリア外のエリア３０  移動体３１  ターゲット３２  クラッタの発生源３５  ターゲット４０  放射素子４１  給電点４２  給電線４３  位相中心５０  レドーム２２１  信号発生部２２２  ミキサ２２３  Ａ／Ｄコンバータ５０１  レドームのメイン部分５０２  レドームのサイド部分Ｒｘ  受信用アンテナ素子Ｔｘ  送信用アンテナ素子  
【図１】
2020090681.tif 000004
【図２】
2020090681.tif 000005
【図３】
2020090681.tif 000006
【図４】
2020090681.tif 000007
【図５】
2020090681.tif 000008
【図６】
2020090681.tif 000009
【図７】
2020090681.tif 000010
【図８】
2020090681.tif 000011
【図９】
2020090681.tif 000012
【図１０】
2020090681.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月14日(2021.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送信及び受信の少なくとも一方を行う複数のアンテナ素子と、
信号処理部と
を備えており、
前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっており、
前記複数のアンテナ素子によって複数の送受信系統が定義され、
前記信号処理部は、前記複数の送受信系統ごとに送受信信号の信号処理を行い、信号処理の結果に基づいて、前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリア内から到来する電波か否かを判定するアンテナ装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナ素子の各々は、第１方向に配列した複数の放射素子を含む請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数のアンテナ素子の各々に含まれる前記複数の放射素子の配置が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の放射素子は、基板に設けられて同一の周波数で共振する複数の導体パッチで構成され、前記複数のアンテナ素子の各々に含まれる前記複数の導体パッチの寸法がばらついており、前記複数のアンテナ素子の間で、前記複数の導体パッチの寸法のばらつきの態様が異なっている請求項２または３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ素子の各々に含まれる前記複数の放射素子の個数が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項２乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記複数のアンテナ素子の各々は、少なくとも１つの放射素子と、レドームとを有し、
前記レドームのうち、前記複数のアンテナ素子の放射パターンのサイドローブに対応するエリアに配置されたサイド部分の材料及び物理構造の少なくとも一方が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記レドームのうち、前記放射素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアに配置されているメイン部分の誘電率が、前記複数のアンテナ素子の間で同一であり、前記サイド部分の誘電率が、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記レドームのうち、前記放射素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアに配置されているメイン部分の表面粗さが、前記複数のアンテナ素子の間で同一であり、前記サイド部分の表面粗さが、前記複数のアンテナ素子の間で異なっている請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記複数の送受信系統で送受信された高周波信号を処理する送受信部を、さらに有し、
前記信号処理部は、前記複数の送受信系統ごとに前記送受信部で処理された信号のフーリエ変換を行い、フーリエ変換された波形のピークを検知し、検知されたピークからメインローブのカバレッジエリア内のターゲットからの反射に基づくピークを抽出し、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記信号処理部は、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
レーダ装置を備えた移動体であって、
前記レーダ装置は、送信用及び受信用の複数のアンテナ素子のうち、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統を備え、
前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっており、
さらに、
前記複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理する送受信部と、
前記複数の送受信系統ごとに前記送受信部で処理された信号のフーリエ変換を行い、フーリエ変換された波形のピークを検知し、検知されたピークからメインローブのカバレッジエリア内のターゲットからの反射に基づくピークを抽出し、抽出したピークに基づいて、メインローブのカバレッジエリア内のターゲットまでの距離を算出する信号処理部と
を有する移動体。
【請求項１２】
放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が異なっている送信用及び受信用の複数のアンテナ素子のうち、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理して、前記送受信系統ごとに中間周波信号を発生し、
前記送受信系統ごとに発生された前記中間周波信号をフーリエ変換し、フーリエ変換された波形のピークを検知し、
前記送受信系統ごとにフーリエ変換された前記波形に共通に現れているピークを、検出すべきターゲットに起因するピークとして判別するターゲット判別方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一観点によると、
電波の送信及び受信の少なくとも一方を行う複数のアンテナ素子と、
信号処理部と
を備えており、
前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が前記複数のアンテナ素子の間で異なっており、
前記複数のアンテナ素子によって複数の送受信系統が定義され、
前記信号処理部は、前記複数の送受信系統ごとに送受信信号の信号処理を行い、信号処理の結果に基づいて、前記複数のアンテナ素子の放射パターンのメインローブのカバレッジエリア内から到来する電波か否かを判定するアンテナ装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明のさらに他の観点によると、
放射パターンのメインローブのカバレッジエリアが相互に重複しており、サイドローブの形状が異なっている送信用及び受信用の複数のアンテナ素子のうち、送信用の前記アンテナ素子と受信用の前記アンテナ素子とを組み合わせて構成される複数の送受信系統によって送受信された高周波信号を処理して、前記送受信系統ごとに中間周波信号を発生し、
前記送受信系統ごとに発生された前記中間周波信号をフーリエ変換し、フーリエ変換された波形のピークを検知し、
前記送受信系統ごとにフーリエ変換された前記波形に共通に現れているピークを、検出すべきターゲットに起因するピークとして判別するターゲット判別方法が提供される。
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月28日(2021.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
送信及び受信の組み合わせで構成される複数の系統を用いるレーダ探知装置が公知である（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１に開示されたレーダ探知装置は、各々の系統の信号のスペクトルのピークを検知し、系統ごとの位置のばらつきが小さいピークをターゲットによるピークと判定し、ばらつきの大きいものはクラッタによるピークと判定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図７Ａは、第２実施例によるアンテナ装置の複数のアンテナ素子２０の概略平面図である。複数のアンテナ素子２０の各々は、給電点４１からｚ軸方向に延びる給電線４２に沿って配置された複数の放射素子４０を含む。複数の放射素子４０は同一の周波数で共振し、直列給電型アレーを構成している。放射素子４０の各々は導体パッチを含むパッチアンテナである。複数のアンテナ素子２０の各々に含まれる複数の放射素子４０の配置が、複数のアンテナ素子２０の間で異なっている。
【国際調査報告】
2020090681.tif 000014
2020090681.tif 000015
2020090681.tif 000016
2020090681.tif 000017
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