(57)【要約】  アンテナ装置（１５０）は、送信チャネル（１１）を有する送信アンテナ（１０ａ）と、送信チャネル（２１）を有する送信アンテナ（１０ｂ）と、送信チャネル（４１）を有する送信アンテナ（１０ｃ）と、送信チャネル（４２）を有する送信アンテナ（１０ｄ）と、受信チャネル（３１〜３４）を有する受信アンテナ（３０）と、を備える。送信アンテナ（１０ａ）と送信アンテナ（１０ｂ）との間の間隔は、受信アンテナ（３０）の全体の幅よりも広い。送信アンテナ（１０ｃ）と送信アンテナ（１０ｄ）との間の間隔は、受信チャネル（３１〜３４）における隣接チャネル間の間隔よりも狭い。
2020158009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信チャネルを有する送信アンテナと、複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信アンテナを有し、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間の間隔は、前記受信アンテナの全体の幅よりも広く、
前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭い
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記送信アンテナは、第１の動作モードでは、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナの組で動作し、第２の動作モードでは、前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナの組で動作する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の動作モードでは、前記受信アンテナを構成する複数の受信チャネルの一部又は全部が共用される
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の送信アンテナ及び前記第２の送信アンテナは、交互に時分割で切り替えられ、前記第３の送信アンテナ及び前記第４の送信アンテナは、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとは異なるタイミングで交互に時分割で切り替えられる、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の動作モードは、観測可能な角度範囲は相対的に狭いが、分解可能な角度分解能は相対的に高い高分解能モードであり、
前記第２の動作モードは、分解可能な角度分解能は相対的に低いが、観測可能な角度範囲は相対的に広い広角モードである
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信チャネルを有し、
前記第１及び第２の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第３及び第４の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第１の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第２の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信チャネルを有し、
前記第１及び第２の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第３及び第４の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第３の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第４の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
第１の面を有し、前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルの各素子アンテナと、前記受信チャネルの各素子アンテナとが前記第１の面に配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１の面の裏面である第２の面に当接される第１の基板と、
前記第１の基板の前記アンテナ基板に当接される面の反対側の面との間において、複数の導電接続部材を介して前記第１の基板に電気的に接続される１又は複数の第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板の内側面と前記アンテナ基板の前記第２の面とによって複数の開口部が形成され、
複数の前記開口部は、前記素子アンテナに接続される線路と、高周波信号を生成する集積回路との間に介在して、前記高周波信号を伝送する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、並びに前記第２及び第４の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、並びに前記第２及び第４の送信チャネルの組は、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、
前記第１の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第１の開口部及び前記第２の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第２の開口部は、前記第２の面を前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第３の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第３の開口部及び前記第４の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第４の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置する
ことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の開口部の組、並びに前記第３及び第４の開口部の組は、前記第１の方向に沿って形成され、
前記第１及び第３の開口部の組、並びに前記第２及び第４の開口部の組は、前記第２の方向に沿って形成される
ことを特徴とする請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネルを有し、
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、前記第１及び第３の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第２及び第４の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第５及び第７の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第６及び第８の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第５、第６、第７及び第８の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネルを有し、
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、前記第１及び第３の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第２及び第４の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第５及び第７の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第６及び第８の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第５、第６、第７及び第８の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
第１の面を有し、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネルの各素子アンテナと、前記受信チャネルの各素子アンテナとが前記第１の面に配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１の面の裏面である第２の面に当接される第１の基板と、
前記第１の基板の前記アンテナ基板に当接される面の反対側の面との間において、複数の導電接続部材を介して前記第１の基板に電気的に接続される１又は複数の第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板の内側面と前記アンテナ基板の前記第２の面とによって複数の開口部が形成され、
複数の前記開口部は、前記素子アンテナに接続される線路と、高周波信号を生成する集積回路との間に介在して、前記高周波信号を伝送する
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、
前記第１の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第１の開口部及び前記第２の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第２の開口部は、前記第２の面を前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第３の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第３の開口部及び前記第４の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第４の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第５の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第５の開口部及び前記第６の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第６の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第７の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第７の開口部及び前記第８の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第８の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置する
ことを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２の開口部の組、前記第３及び第４の開口部の組、前記第５及び第６の開口部の組、並びに前記第７及び第８の開口部の組は、前記第１の方向に沿って形成され、
前記第１及び第３の開口部の組、前記第２及び第４の開口部の組、前記第５及び第７の開口部の組、並びに前記第６及び第８の開口部の組は、前記第２の方向に沿って形成される
ことを特徴とする請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
１又は複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには複数の送信器が搭載される
ことを特徴とする請求項８、９、１０、１３、１４又は１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには１又は複数の送信器が搭載される
ことを特徴とする請求項８、９、１０、１３、１４又は１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記集積回路は、前記第２の基板における前記第１の基板の側の面に搭載される
ことを特徴とする請求項１６又は１７に記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の送信チャネルの組と、前記第３及び第４の送信チャネルの組とが配列される前記第２の方向の正側及び負側のうちの少なくとも一方には、少なくとも１つの第９の送信チャネルが配列され、
前記第５及び第６の送信チャネルの組と、前記第７及び第８の送信チャネルの組とが配列される前記第２の方向の正側及び負側のうちの少なくとも一方には、少なくとも１つの第１０の送信チャネルが配列され、
第１の動作モードにおいて、
前記第９の送信チャネルは、前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルと共に同時に電波を放射し、
前記第１０の送信チャネルは、前記第５、第６、第７及び第８の送信チャネルと共に同時に電波を放射する
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０の送信チャネルのそれぞれには送信器が接続され、
前記送信器は移送器を備える
ことを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
１又は複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには複数の前記送信器が搭載される
ことを特徴とする請求項２０に記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには１又は複数の前記送信器が搭載され、
前記集積回路の単位のオンオフにより、複数の前記送信チャネルを少なくとも前記第１の動作モードで動作させる
ことを特徴とする請求項２０に記載のアンテナ装置。
【請求項２３】
前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔の１／２である
ことを特徴とする請求項１から２２の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項２４】
複数の素子アンテナを備えてサブアレーを形成し、複数の前記サブアレーが第１の方向に沿ってそれぞれ配列された受信アンテナと、
前記第１の方向に沿って、前記受信アンテナを間に挟む一方側に配列された第１及び第２の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第３及び第４の送信サブアレーアンテナと、
前記第１の方向に沿って、複数の前記受信アンテナを間に挟む一方側に配列された第５及び第６の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第７及び第８の送信サブアレーアンテナと、
前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って、前記第１、第２、第５及び第６の送信サブアレーアンテナを間に挟む一方側に配列された第９及び第１０の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第１１及び第１２の送信サブアレーアンテナと、
前記第２の方向に沿って、前記第３、第４、第７及び第８の送信サブアレーアンテナを間に挟む一方側に配列された第１３及び第１４の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナと、
を備え、
前記第１及び第５の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第２及び第６の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第３及び第７の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第４及び第８の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第１、第２、第３及び第４の送信サブアレーアンテナのそれぞれは、複数の素子アンテナがそれぞれ同じ給電点に接続され、
前記第５、第６、第７及び第８の送信サブアレーアンテナのそれぞれは、複数の素子アンテナがそれぞれ同じ給電点に接続され、
前記第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナのそれぞれは、複数の素子アンテナがそれぞれ同じ給電点に接続され、
前記第１及び第２の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔と、前記第３及び第４の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔と、前記第５及び第６の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔と、前記第７及び第８の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔とは、前記受信アンテナの一方の側に位置するサブアレーと、他方の側に位置するサブアレーとの位相中心の間隔よりも狭い
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２５】
第１の動作モードでは、
少なくとも前記第１０及び第１１の送信サブアレーアンテナと、前記第１４及び第１５の送信サブアレーアンテナとが交互に切り替えられて電波が送信され、
第２の動作モードでは、
隣接する第１及び第２の周波数チャープ期間に前記第１又は第５の送信サブアレーアンテナと、前記第２又は第６の送信サブアレーアンテナとが交互に切り替えられて電波が送信され、
隣接する第３及び第４の周波数チャープ期間に前記第３又は第７の送信サブアレーアンテナと、前記第４又は第８の送信サブアレーアンテナとが交互に切り替えられて電波が送信される
ことを特徴とする請求項２４に記載のアンテナ装置。
【請求項２６】
前記第１及び前記第２の送信サブアレーアンテナ間の間隔、前記第５及び第６の送信サブアレーアンテナ間の間隔、前記第３及び第４の送信サブアレー間の間隔、並びに前記第７及び第８の送信サブアレーアンテナ間の間隔は、それぞれ前記受信アンテナにおける隣接チャネル間の間隔の１／２である
ことを特徴とする請求項２４又は２５に記載のアンテナ装置。
【請求項２７】
前記第１及び第５の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信と、前記第２及び第６の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信とが交互に切り替えられ、或いは、
前記第３及び第７の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信と、前記第３及び第７の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信とが交互に切り替えられる、或いは、
前記第１、第２、第５、第６、第９、第１０、第１１及び第１２の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは複数に切り替えた送信と、前記第３、第４、第７、第８、第１３、第１４、第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは複数に切り替えた送信とが交互に切り替えられる
ことを特徴とする請求項２４から２６の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項２８】
前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナは、移相器を有することにより、前記第２の方向にビームを走査する
ことを特徴とする請求項２７に記載のアンテナ装置。
【請求項２９】
第１の面を有し、第１、第２、第３及び第４の送信チャネルにそれぞれ接続される複数の素子アンテナと、前記素子アンテナに接続される第１の導体パターンと、前記第１及び第２の送信チャネルの間に配列される複数の受信チャネルに接続される複数の素子アンテナとが前記第１の面に配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１の面の裏面である第２の面に、直接的もしくは接合材を介して間接的に当接される第１の基板と、
前記第１の基板の前記アンテナ基板に直接的もしくは間接的に当接される面の反対側の面との間において、複数の導電接続部材を介して前記第１の基板に電気的に接続され、前記第１の基板に対向する面に高周波信号を生成する集積回路が実装されるとともに、一方の端部が前記集積回路に接続された第２の導体パターンが形成される１又は複数の第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板には複数の導波管が形成され、前記導波管の一方の端部は前記アンテナ基板の前記第２の面に面してもしくは対向して配置されて前記第１の導体パターンと前記導波管との間で導波管マイクロストリップ変換器を構成し、少なくとも前記第１の送信チャネルに接続される前記導波管と前記第３の送信チャネルに接続される他の前記導波管とが異なる位置に配置されるか、もしくは少なくとも前記第２の送信チャネルに接続される前記導波管と前記第４の送信チャネルに接続される他の前記導波管とが異なる位置に配置され、当該導波管の他方の端部は前記第２の導体パターンの他方の端部に対向して配置され、
複数の前記導波管は、前記第１の導体パターンと前記集積回路との間に介在して、前記高周波信号を伝送する
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３０】
請求項１から２９の何れか１項に記載のアンテナ装置を備えたレーダ装置。
【請求項３１】
前記レーダ装置は、第１及び第２の動作モードにそれぞれ対応した移相情報及び送信出力情報を含む送信制御情報を生成する信号処理器を備えたことを特徴とする請求項３０に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標物体（以下「物標」と呼ぶ）を探知するレーダ装置、及びレーダ装置に用いるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に搭載されて、物標を探知するレーダ装置の開発が進められている。物標の一例は、レーダ装置が搭載される自動車が走行する場合の当該自動車の前方を走行する自動車である。物標の他の例は、レーダ装置が搭載される自動車が走行する場合の当該自動車の前方に位置する障害物である。【０００３】
自動車用レーダ装置では、一般的に、送信アンテナと受信アンテナとは別個に設けられ、受信アンテナは２チャネル以上設けられる。チャネルの定義については後述する。送信アンテナは、電波を放射する。受信アンテナは、当該送信アンテナが放射した電波の物標からの反射波を受信する。自動車用レーダ装置の信号処理器は、送信アンテナが電波を放射してから受信アンテナが反射波を受信するまでの時間又は物標の距離に応じて変化する周波数に基づいて、自動車から物標までの距離を算出する。また、信号処理器は、物標の距離の時間変化成分に基づいて物標の速度を算出すると共に、複数の受信チャネルで受信した信号の位相差に基づいて、自動車から見た物標の方位、即ち物標の角度を算出する。自動車用レーダ装置は、算出した物標の距離、速度及び角度に基づいて、障害物への衝突を防ぐと共に、自車両の走行制御を行う。【０００４】
上記のような背景技術の下、下記非特許文献１には、更に送信アンテナを２チャネル以上設けることで、仮想的にアンテナ開口を拡大する方法が開示されている。この方法は、送受共に複数のチャネルを有することから、複数入力及び複数出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ：以下「ＭＩＭＯ」と呼ぶ）として知られている。以下、ＭＩＭＯ方式を用いたレーダ装置を「ＭＩＭＯレーダ」と呼び、ＭＩＭＯレーダで用いるアンテナ装置を「ＭＩＭＯアンテナ」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊｉａｎ  Ｌｉ  ａｎｄ  Ｐｅｔｒｅ  Ｓｔｏｉｃａ，“ＭＩＭＯ  Ｒａｄａｒ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｏｃａｔｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａｓ”，ＩＥＥＥ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．２４，Ｉｓｓｕｅ  ５，ｐｐ．１０６−１１４，ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  ２００７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、アンテナ開口の大きさと、アンテナパターンのビーム幅とは反比例する。このため、アンテナ開口を大きくすれば、アンテナパターンのビーム幅を狭くできる。また、ＭＩＭＯアンテナでは、仮想的にアンテナ開口の大きさを拡大できるので、アンテナパターンのビーム幅を狭くできる。また、チャネル数を変えず、受信アンテナのチャネル間隔を広くした場合も、アンテナ開口の大きさを拡大できるので、アンテナパターンのビーム幅を狭くできる。【０００７】
その一方で、受信アンテナのチャネル間隔を広くした場合、ビーム走査時にグレーティングローブと呼ばれる多数の不要放射を生じさせるので、物標の角度の特定が困難になるという課題が生じる。【０００８】
また、受信アンテナで物標の水平方向の角度と垂直方向の角度とを測定する場合、受信チャネルを面的に配置する必要が生じ、コストが大幅に増加すると共に、装置が複雑化するという課題が生じる。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストの増加を抑制しつつ、物標を観測する際の角度分解能を向上させることができるアンテナ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、複数の送信チャネルを有する送信アンテナと、複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、を備える。送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信アンテナを有する。第１の送信アンテナと第２の送信アンテナとの間の間隔は、受信アンテナの全体の幅よりも広い。第３の送信アンテナと第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るアンテナ装置によれば、コストの増加を抑制しつつ、物標を観測する際の角度分解能を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るアンテナ装置を含むレーダ装置の構成例を示す図
【図２】図１に示す信号処理器の機能を実現するハードウェア構成の一例を示す図
【図３】実施の形態１に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図
【図４】実施の形態１に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図
【図５】実施の形態１に係るアンテナ装置の高分解能モード時における水平面内の受信アンテナパターンの一例を示す図
【図６】実施の形態１に係るアンテナ装置の広角モード時における等価的なアンテナ構成を示す図
【図７】実施の形態１に係るアンテナ装置の広角モード時における水平面内の受信アンテナパターンの一例を示す図
【図８】実施の形態２に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図
【図９】実施の形態２に係るアンテナ装置の高分解能モード時における水平面内の送信アンテナパターンの一例を示す図
【図１０】実施の形態２に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図
【図１１】実施の形態３に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図
【図１２】実施の形態３に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図
【図１３】実施の形態３に係るアンテナ装置の変形例を示す図
【図１４】実施の形態３の変形例に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図
【図１５】図１に示すレーダ装置で用いる高周波回路の構成例を示す図
【図１６】図１５に示す高周波回路の別の構成例を示す図
【図１７】実施の形態５に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図
【図１８】実施の形態５に係るアンテナ装置を搭載する基板の第１の構成例を示す断面図
【図１９】実施の形態５に係るアンテナ装置を搭載する基板の第２の構成例を示す断面図
【図２０】図１９に示す第２の基板の第２の構成例におけるＸＸ−ＸＸ線の第１の断面図
【図２１】図１９に示す第２の基板の第２の構成例におけるＸＸ−ＸＸ線の第２の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置及びレーダ装置について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置を含むレーダ装置の構成例を示す図である。図１において、レーダ装置３００は、送信アンテナ１０と、送信部３０２と、受信アンテナ３０と、受信部３２０と、信号処理器３３０とを備えている。
【００１５】
送信部３０２は、電圧制御発振器３０４と、電力分配器３０６と、高周波送信回路６００と、ディジタルアナログ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｎａｌｏｇ：以下「ＤＡ」と表記）変換器３２７と、変調回路３５０とを備えている。
【００１６】
受信部３２０は、複数のミキサ３２４と、複数のベースバンド増幅器３２３と、複数のアナログディジタル（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ：以下「ＡＤ」と表記）変換器３２６とを備えている。
【００１７】
なお、図１は簡略図であり、例えば、送信部３０２では、変調器、逓倍器、増幅器などの構成要素を省略し、受信部３２０では、フィルタ、増幅器などの構成要素を省略している。受信アンテナ３０とミキサ３２４との間に低雑音増幅器を設けてもよい。
【００１８】
なお、図示を省略しているが、変調回路３５０は、基準信号発振器、ＤＡ変換器、ＡＤ変換器、増幅器、ミキサ、フィルタ、周波数分周器等を備えて構成される。また、高周波送信回路６００は、高出力増幅器（後述の増幅器１３２）、移相器（後述の移相器１３１）等を備えて構成される。
【００１９】
また、図１において、送信アンテナ１０は、１以上の素子アンテナ８２によって構成される送信チャネルを複数備える。
【００２０】
電圧制御発振器３０４の局発信号の出力端は、電力分配器３０６の入力端に接続される。電力分配器３０６は、電圧制御発振器３０４の局発信号を電力分配し、高周波送信回路６００に出力する。電力分配器３０６の複数の出力端はそれぞれ、高周波送信回路６００の各入力端と、変調回路３５０の入力端とに接続される。高周波送信回路６００の各出力端は、それぞれ送信アンテナ１０に接続される。
【００２１】
変調回路３５０の発振信号出力端は、電圧制御発振器３０４の制御電圧の入力端に接続される。変調回路３５０の局発信号入力端は、電力分配器３０６の出力端に接続される。変調回路３５０は、信号処理器３３０に接続され、信号の入出力を行う。
【００２２】
ＤＡ変換器３２７の出力端は、高周波送信回路６００に接続される。ＤＡ変換器３２７の入力端は、信号処理器３３０に接続される。ＤＡ変換器３２７は、信号処理器３３０からの送信制御情報をアナログの送信制御信号に変換し、高周波送信回路６００に入力する。送信制御情報は、位相制御情報と送信出力情報とを含み、送信制御信号は、位相制御信号と出力制御信号とを含む。なお、高周波送信回路６００における送信チャネルの詳細は、実施の形態４で後述する。
【００２３】
変調回路３５０は、信号処理器３３０から周波数変調幅及び変調周期を含む変調パラメータの情報を受信し、受信した変調パラメータに従って電圧制御発振器３０４と連携して変調信号を生成する。電圧制御発振器３０４は、変調回路３５０から入力される信号の電圧変化に対応させて出力信号の周波数を変化させることで変調信号を生成する。この変調信号は、例えば時間に対する周波数の変化が直線的に上昇及び下降を繰り返して変化する変調周波数特性を有したチャープ信号を生成するＦＭ−ＣＷ変調信号、又はＦＭ−ＣＷ変調よりも速い変調速度でチャープ信号を生成する高速変調信号であってもよい。
【００２４】
変調回路３５０には、変調信号を生成する際に、位相を同期させて変調信号を安定化させる位相同期制御（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ：ＰＬＬ）回路によって構成してもよい。
【００２５】
変調回路３５０は、例えば特許第６３５１９１０号公報、及び特開２０１８−１８５３４７号公報に開示されるように、内部発振器の発振する発生信号と信号処理器３３０からの発振制御信号とに基づき、電圧制御発振器３０４が出力する局発信号の発振周波数を所望の周波数に制御するための変調制御電圧を調整する。変調回路３５０は、信号処理器３３０に対して電圧制御発振器３０４からの局発信号の検波情報を入力する。なお、変調回路３５０の動作の詳細については、説明を省略する。
【００２６】
高周波送信回路６００は、信号処理器３３０から発生する送信制御信号に従い、位相制御信号により移相器の位相を制御すると共に、出力制御信号により高出力増幅器の出力を制御する。なお、これらの制御については、実施の形態４で後述する。
【００２７】
受信アンテナ３０は、複数の素子アンテナ９２によってアレーアンテナを構成する。複数の素子アンテナ９２は、それぞれミキサ３２４に接続されている。各ミキサ３２４は、それぞれベースバンド増幅器３２３に接続されている。各ベースバンド増幅器３２３は、それぞれＡＤ変換器３２６に接続されている。受信部３２０の出力端にあるＡＤ変換器３２６の出力は、信号処理器３３０に入力される。
【００２８】
次に、図１に示されるレーダ装置３００の動作を説明する。まず、電圧制御発振器３０４では、図示しない変調器からの変調信号に基づいて送信信号が生成される。電圧制御発振器３０４にて生成された送信信号は、電力分配器３０６及び高周波送信回路６００を介して送信アンテナ１０に導かれ、送信アンテナ１０から空間に放射される。空間に放射された送信波９６は、物標９５で反射される。物標９５からの反射波９７は、受信アンテナ３０における複数の素子アンテナ９２で受信される。
【００２９】
各素子アンテナ９２での受信信号は、各素子アンテナ９２にそれぞれ接続された各ミキサ３２４に出力される。各ミキサ３２４は、各素子アンテナ９２から出力された受信信号に対し、電力分配器３０６を介して電圧制御発振器３０４から供給される局発信号を用いてそれぞれがビート信号を生成する。ビート信号は、アナログ信号である。各ＡＤ変換器３２６は、アナログ信号の各ビート信号をディジタルビート信号に変換し、それぞれを信号処理器３３０に出力する。
【００３０】
信号処理器３３０は、各ディジタルビート信号の波形整形、温度補正等の信号補正処理、周波数フーリエ変換処理などを行う。また、信号処理器３３０は、処理後の各ビート信号に基づいて、受信ビームのビーム合成、及びディジタルビームフォーミング処理を行い、物標９５の距離、速度及び角度を演算して出力する。また、信号処理器３３０は、モード切替部３４０を有する。モード切替部３４０の詳細は、後述する。
【００３１】
図１に示す信号処理器３３０の機能の全部又は一部は、例えば、図２に示したハードウェア構成で実現され得る。図２は、図１に示す信号処理器３３０の機能を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。信号処理器３３０は、演算を行うプロセッサ５００、プロセッサ５００によって読みとられるプログラム及びデータが記憶されるメモリ５０２、及び信号の入出力を行うインタフェース５０４を含む構成とすることができる。
【００３２】
図１に示す信号処理器３３０が図２の構成で実現される場合には、信号処理器３３０は、例えば、図２に示すプロセッサ５００がメモリ５０２に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。なお、信号処理器３３０の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ５００及びメモリ５０２を用いて実現してもよい。
【００３３】
プロセッサ５００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。メモリ５０２としては、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリを例示することができる。
【００３４】
プロセッサ５００は、インタフェース５０４を介して必要な情報を授受し、メモリ５０２に格納されたプログラムをプロセッサ５００が実行することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ５００による演算結果は、メモリ５０２に記憶することができる。
【００３５】
次に、実施の形態１に係るアンテナ装置について説明する。図３は、実施の形態１に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図である。図３において、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０は、送信アンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、受信アンテナ３０と、を有する。なお、以下の記載において、送信アンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを、それぞれ「第１の送信アンテナ」、「第２の送信アンテナ」、「第３の送信アンテナ」及び「第４の送信アンテナ」と呼ぶ場合がある。
【００３６】
送信アンテナ１０ａは、送信チャネル１１を有する。送信チャネル１１は、給電点８１、素子アンテナ８２及び線路８３を有する。送信チャネル１１は、複数の素子アンテナ８２が分布定数線路をなす線路８３を介して、給電点８１に接続されて、サブアレーアンテナを形成する。線路８３の例は、導体パターンである。送信チャネル１１において、給電点８１に印加された高周波信号は、サブアレーアンテナの構成要素である各素子アンテナ８２から空間に電波として放射される。
【００３７】
給電点８１と素子アンテナ８２との間、及び隣接する素子アンテナ８２の相互間は、線路８３で接続されている。給電点８１は、高周波信号を出力する、図３では図示しない集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下「ＩＣ」と表記）と、線路８３との間の電気的接続点を意味している。ここでは、給電点８１に接続された素子アンテナ８２と、線路８３とをまとめた１つの処理単位を「送信チャネル」と定義する。
【００３８】
素子アンテナ８２の一例は、図３に示すような四角形のパッチアンテナである。パッチアンテナは、誘電体基板の片面に導体で放射素子を形成し、裏面を地板、即ち地導体とすることで実現できる。但し、図３では、誘電体基板及び地板の表示は省略している。なお、素子アンテナ８２はパッチアンテナであることは必須ではなく、放射機能を有するものであればどのようなものを用いてもよい。また、図３では、１つの送信チャネル１１に含まれる素子アンテナ８２の数を４としたが、素子数は任意であり、素子数が１であってもよい。
【００３９】
送信アンテナ１０ｂは１つの送信チャネル２１を有し、送信アンテナ１０ｃは１つの送信チャネル４１を有し、送信アンテナ１０ｄは１つの送信チャネル４２を有する。図３では、送信チャネル２１，４１，４２の構成は、送信チャネル１１と同様の構成としている。送信チャネル２１，４１，４２は、それぞれ複数の素子アンテナ８２が線路８３を介して給電点８１に接続されて、サブアレーアンテナを形成している。なお、各送信チャネルにおける素子アンテナ数は、送信チャネル間で異なっていてもよいが、送信アンテナ１０ａの素子アンテナ数と、送信アンテナ１０ｂの素子アンテナ数は同じであることが好ましく、送信アンテナ１０ｃの素子アンテナ数と、送信アンテナ１０ｄの素子アンテナ数は同じであることが好ましい。
【００４０】
受信アンテナ３０は、受信チャネル３１，３２，３３，３４（以下「３１〜３４」と表記）を有する。受信アンテナ３０における各受信チャネルは、それぞれが受信点９１、素子アンテナ９２及び線路９３を有し、複数の素子アンテナ９２が分布定数線路をなす線路９３を介して、受信点９１に接続されて、それぞれがサブアレーアンテナを形成する。サブアレーアンテナを形成する各受信チャネルは、素子アンテナ９２において、物標９５で反射された反射波９７を受信し、受信した反射波９７による高周波信号を受信点９１に供給する。
【００４１】
受信点９１と素子アンテナ９２との間、及び隣接する素子アンテナ９２の間は、線路９３で接続されている。受信点９１は、高周波信号を入力する、図３では図示しないＩＣと、線路９３との間の電気的接続点を意味している。ここでは、受信点９１に接続された素子アンテナ９２と、線路９３とをまとめた１つの処理単位を受信チャネルと定義する。
【００４２】
送信チャネル１１と同様に、素子アンテナ９２の一例は、図３に示すような四角形のパッチアンテナである。なお、素子アンテナ９２はパッチアンテナであることは必須ではなく、受信機能を有するものであればどのようなものを用いてもよい。また、図３では、１つの受信チャネル３１に含まれる素子アンテナ９２の数を４としたが、素子数は任意であり、素子数が１であってもよい。
【００４３】
また、図３では、受信チャネル３２，３３，３４の構成は、受信チャネル３１と同様の構成としている。更に、図３では、受信チャネル数を４としたが、２以上の任意の数を受信チャネル数とすることができる。
【００４４】
次に、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０における送信アンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び受信アンテナ３０の位置関係について説明する。
【００４５】
まず、受信アンテナ３０では、第１の方向であるｘ１の方向に沿って４つの受信チャネル３１〜３４が配列されている。第１の方向は、水平方向である。また、受信アンテナ３０では、第２の方向であるｙ１の方向に、各受信チャネルを構成する４つの素子アンテナ９２が配列されている。第２の方向は、第１の方向に直交する方向であり、地面に対しては垂直方向である。また、第３の方向であるｚ１の正又は負の方向は、受信アンテナ３０の真正面から到来する受信電波の到来方向である。第３の方向は、第１の方向及び第２の方向のそれぞれに直交する方向である。
【００４６】
上記のように、実施の形態１における受信アンテナ３０は、ｙ１の方向に配列された４つの素子アンテナ９２によって、１つの受信チャネルが構成され、ｘ１の方向に配列された４つの受信チャネル３１〜３４によって、ｘ１の方向にリニアアレーが構成される。
【００４７】
受信アンテナ３０において、４つの受信チャネル３１〜３４は、等間隔に配列されている。図３では、受信チャネル３１〜３４における隣接チャネル間の間隔を“Ｄｒ”、受信アンテナ３０の全体の幅を“Ａｒ１”で表記している。但し、Ａｒ１は、受信に寄与できる受信チャネルの開口幅として定義すべく、紙面の左側、即ち受信アンテナ３０の一方の側に位置する受信チャネル３１における素子アンテナ９２の左端と、紙面の右側、即ち受信アンテナ３０の他方の側に位置する受信チャネル３４における素子アンテナ９２の右端との幅をＡｒ１としている。また、受信チャネル３１における素子アンテナ９２の位相中心と、受信チャネル３４における素子アンテナ９２の位相中心との間の間隔をＡｒ１１としている。即ち、間隔Ａｒ１１は、４つの受信チャネル３１〜３４で構成される受信アンテナ３０の実質的な開口幅である。
【００４８】
また、送信アンテナ１０ａと、送信アンテナ１０ｂとは、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１よりも広い間隔で配置されている。図３では、この間隔を“Ａｔ１”で表記している。また、送信アンテナ１０ｃと、送信アンテナ１０ｄとは、受信チャネル３１〜３４における隣接チャネル間の間隔Ｄｒよりも狭い間隔で配列されている。なお、図３では、送信アンテナ１０ｂと、送信アンテナ１０ｃとの間隔を“Ｌ１”、送信アンテナ１０ｂの位相中心と、送信アンテナ１０ｃの位相中心との間の間隔を“Ｌ２”で表記しているが、これらＬ１及びＬ２は、本実施の形態におけるアンテナ装置の要旨を逸脱しない範囲において、任意の値をとることができる。
【００４９】
上記の関係を整理すると、送信アンテナ１０ａと送信アンテナ１０ｂとの間の間隔Ａｔ１と、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１と、受信チャネル３１〜３４における隣接チャネル間の間隔Ｄｒと、送信アンテナ１０ｃと送信アンテナ１０ｄとの間の間隔Ｄｔとの間には、次式の関係が成立する。
【００５０】
Ａｔ１＞Ａｒ１＞Ｄｒ＞Ｄｔ    …（１）
【００５１】
次に、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０の動作について説明する。
【００５２】
まず、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０は、大別して２つの動作モードで動作する。動作モードの１つは、アンテナ装置がＭＩＭＯアンテナとして動作する「ＭＩＭＯ動作モード」である。動作モードのもう１つは、アンテナ装置がフェーズドアレーアンテナとして動作する「フェーズドアレー動作モード」である。
【００５３】
ＭＩＭＯ動作モードでは、送信アンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおける少なくとも２つの送信チャネルからは、互いに直交する複数の信号による電波が放射され、受信アンテナ３０を介して受信した受信信号は復調分離され、ディジタル処理で重み合成される。互いに直交する複数の信号を生成する技術には、送信信号に対する符号変調を用いる方式、送信アンテナごとに搬送周波数を変える方式、送信アンテナ毎に送信タイミングを変える時分割方式、レーダ送信のパルス毎に位相変調を与える方式などが存在する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置がＭＩＭＯアンテナとして動作することを「ＭＩＭＯ動作」と呼ぶ。
【００５４】
また、フェーズドアレー動作モードでは、送信アンテナ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおける少なくとも２つの送信チャネルからは、単一の信号による電波が同時に空間に放射され、受信アンテナ３０を介して受信した受信信号は、図１もしくは図３では図示しない移相器、又は信号処理器３３０の信号処理によって位相調整されてビーム合成される。なお、送信信号を電波として空間に放射する際に移相器によって電波の放射方向の制御、即ちアンテナパターンのビーム制御が行われる場合がある。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置がフェーズドアレーレーダ用のアンテナ装置として動作することを「フェーズドアレー動作」と呼ぶ。
【００５５】
また、ＭＩＭＯ動作モードには、更に２つの動作モードが存在する。２つの動作モードのうちの１つは、アンテナ装置によって観測可能な角度範囲は相対的に狭いが、分解可能な角度分解能は相対的に高い「高分解能モード」である。２つの動作モードのうちのもう１つは、アンテナ装置によって分解可能な角度分解能は相対的に低いが、観測可能な角度範囲は相対的に広い「広角モード」である。なお、以下の記載において、高分解能モードを「第１の動作モード」と呼び、広角モードを「第２の動作モード」と呼ぶ場合がある。また、フェーズドアレー動作モードを「第３の動作モード」と呼ぶ場合がある。
【００５６】
モード切替部３４０は、予め設定された制御シーケンス又は外部からのモード制御信号（図示せず）に従い、高分解能モード及び広角モードのうちの何れか一方を選択し、選択した動作モードに対応した送信制御情報を生成してＤＡ変換器３２７に出力する。信号処理器３３０は、モード切替部３４０の選択に応じて、選択した動作モードに対応した受信信号処理を行う。また、信号処理器３３０は、受信アンテナ３０の受信信号に基づくＡＤ変換器３２６からの受信信号を用いて受信ビームを形成し、物標９５の距離、速度及び角度推定処理の演算処理を行う。
【００５７】
以下、本明細書においては、高分解能モード及び広角モードについて詳細に説明する。なお、実施の形態１におけるアンテナ装置１５０において、フェーズドアレー動作は公知の技術を用いることとし、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５８】
まず、高分解能モードについて説明する。高分解能モードでは、高分解能モードに対応した送信制御情報と受信信号処理とに基づき、送信チャネル１１，２１と、受信チャネル３１〜３４とが用いられる。
【００５９】
図３の送信チャネル１１において、給電点８１に高周波信号が印加されると、素子アンテナ８２から送信波９６が放射される。図３の送信チャネル２１も同様に動作する。以下、ある送信チャネルに接続された素子アンテナから送信波９６が放射される動作を、説明の簡単化のために、単に「送信チャネルから電波が放射される」と記載する。また、同様に、ある受信チャネルに接続された素子アンテナで反射波９７を受信する動作を、説明の簡単化のために、単に「受信チャネルで電波を受信する」と記載する。
【００６０】
送信チャネル１１，２１から放射された送信波９６は、物標９５で反射され、物標９５からの反射波９７が受信アンテナ３０で受信される。受信チャネル３１では、素子アンテナ９２で受信した高周波信号が受信点９１に入力される。受信チャネル３２，３３，３４の動作も同様である。
【００６１】
送信チャネル１１からの電波の放射、及び送信チャネル２１からの電波の放射は、モード切替部３４０によって予め設定された制御シーケンス又は外部からのモード制御信号（図示せず）に従い、それぞれの周波数チャープ期間毎に、交互に時分割で切り替えられる。送信チャネル１１及び送信チャネル２１は、同一波形の周波数チャープを用いる。
【００６２】
なお、電圧制御発振器３０４、ミキサ３２４、及び電力分配器３０６を適宜構成することで、送信チャネル１１，２１、及び受信チャネル３１〜３４を、周波数分割又は直交符号分割により動作させるようにしてもよい。
【００６３】
受信点９１で得られた高周波信号は、ミキサ３２４に入力され、ミキサ３２４で周波数変換された後に、ＡＤ変換器３２６によってディジタル信号に変換される。そして、信号処理器３３０において、物標９５の距離、速度及び角度を推定する演算処理が行われる。なお、本実施の形態におけるアンテナ装置において、物標９５の距離推定及び速度推定については、公知の技術を用いることとし、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６４】
次に、高分解能モードにおける受信信号処理として、物標９５の角度推定について説明する。まず、受信チャネル３１〜３４で得られる高周波信号は、物標９５の角度に応じて位相が変化する。このため、高周波信号の位相変化に基づいて、物標９５の角度を推定することができる。物標９５の角度推定には、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ  ＳＩｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）等のアルゴリズムが用いられる場合もあるが、ここでは簡単のため、ビーム走査による推定方法を用いた説明とする。
【００６５】
信号処理器３３０では、受信チャネル３１〜３４で得られる高周波信号、或いはこれらをディジタル化した信号に対し、特定の角度で強め合うように位相を調整した重みを乗算して合算するという動作が複数の角度で行われる。これにより、物標の存在する角度から強い信号が得られるため、物標の角度を推定できる。
【００６６】
前述の通り、高分解能モードには、送信チャネル１１から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作と、送信チャネル２１から電波を放射し受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作とが存在する。送信チャネル１１と、送信チャネル２１とは位置が異なることから、受信チャネル３１〜３４で受信される電波の位相も変化する。これにより送受に複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ動作ができる。
【００６７】
次に、実施の形態１における高分解能モードによる効果について、上記の図面に加え、更に図４及び図５の図面を参照して説明する。図４は、実施の形態１に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図である。図５は、実施の形態１に係るアンテナ装置の高分解能モード時における水平面内の受信アンテナパターンの一例を示す図である。水平面は、図３で示した第２の方向であるｙ１の方向に直交する平面である。
【００６８】
前述したように、実施の形態１のアンテナ装置１５０における特徴の１つは、送信チャネル１１と送信チャネル２１との間の間隔Ａｔ１が、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１よりも広いことにある。これにより、図４のように、受信アンテナ３０と、受信アンテナ４０とが、間隔Ａｔ１で配置された場合と等価な受信信号が得られる。受信アンテナ４０は、信号処理器３３０に入力される受信位相を説明するための仮想的な受信アンテナである。送信チャネル１１から電波を放射し、受信アンテナ３０で受信した場合を基準とすると、送信チャネル２１から電波を放射して受信アンテナ３０で受信した場合は、図４に示す受信アンテナ４０の位置の仮想受信アンテナで受信したものと等価な位相が得られる。即ち、アンテナ装置１５０の受信アンテナの等価的な開口幅Ａｒｒ１は、受信アンテナ３０の実質的な開口幅Ａｒ１１の概ね２倍となる。
【００６９】
図５には、アンテナ装置１５０における水平面内の受信アンテナパターンの一例が示されている。横軸は角度（ｄｅｇ）、縦軸はゲインであり、ゲインはデシベル（ｄＢ）で示されている。また、図５において、破線は、受信アンテナ３０単独の場合の受信アンテナパターンである。これは、送信チャネル１１のみ、もしくは送信チャネル２１のみを用いた場合の受信アンテナの性能を意味している。また、実線は、送信チャネル１１及び送信チャネル２１の両方を使用し、アンテナ装置１５０をＭＩＭＯ動作させた場合の、受信アンテナパターンである。これは、図４において、受信アンテナ３０と、仮想受信アンテナである受信アンテナ４０とを合成した受信アンテナパターンを意味しており、仮想受信アンテナを含むことから、物理アレーと仮想アレーとを含む受信アンテナパターンと言うことができる。これに対し、破線は、受信アンテナ３０単独の場合の受信アンテナパターンであり、物理アレーのみの受信アンテナパターンと言うことができる。
【００７０】
図５に示されるように、物理アレーと仮想アレーとを含む受信アンテナパターンでは、物理アレーのみの受信アンテナパターンに比して、狭いビーム幅が得られている。これは、前者では、等価的な受信アンテナの開口幅が増加しているからである。
【００７１】
以上のように、実施の形態１に係るアンテナ装置によれば、高分解能モードでは、送信アンテナ間の間隔が受信アンテナの全体の幅よりも広い第１の送信アンテナと第２の送信アンテナの組を使用し、アンテナ装置をＭＩＭＯ動作させる。その結果、アンテナ開口が仮想的に拡大されてビーム幅を狭くできる。これにより、物標を観測する際の、角度分解能を向上することができる。
【００７２】
次に、広角モードについて説明する。広角モードでは、高分解能モードに対応した送信制御情報と受信信号処理とに基づき、送信チャネル４１，４２と、受信チャネル３１〜３４とが用いられる。
【００７３】
図３において、送信チャネル４１から電波が放射される。送信チャネル４１から放射された電波は物標９５で反射され、受信アンテナ３０で受信される。また、送信チャネル４２からも電波が放射される。送信チャネル４２から放射された電波は物標９５で反射され、受信アンテナ３０で受信される。
【００７４】
送信チャネル４１からの電波の放射、及び送信チャネル４２からの電波の放射は、モード切替部３４０によって予め設定された制御シーケンス、又は外部からのモード制御信号（図示せず）に従い、それぞれの周波数チャープ期間毎に、交互に時分割で切り替えられる。送信チャネル４１及び送信チャネル４２では、同一波形の周波数チャープが用いられる。
【００７５】
送信チャネル４１及び送信チャネル４２の各周波数チャープ期間は、送信チャネル１１及び送信チャネル２１の周波数チャープ期間とは異なる期間、即ち異なるタイミングとなる。なお、電圧制御発振器３０４、ミキサ３２４、及び電力分配器３０６を適宜構成することで、送信チャネル４１，４２と受信チャネル３１〜３４を、周波数分割又は直交符号分割により動作させるようにしてもよい。
【００７６】
なお、受信アンテナ３０における受信チャネル３１〜３４の動作、及び信号処理器３３０において物標９５の距離及び速度を推定する演算処理は、高分解能モードで説明したものと同じであり、ここでの説明は省略する。
【００７７】
次に、広角モードにおける受信信号処理として、物標９５の角度推定について説明する。まず、受信チャネル３１〜３４で得られる高周波信号は、物標９５の角度に応じて位相が変化する。このため、高分解能モードと同様に、高周波信号の位相変化に基づいて、物標９５の角度を推定することができる。
【００７８】
高分解能モードと同様に広角モードにおいても、送信チャネル４１から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作と、送信チャネル４２から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作とが存在する。送信チャネル４１と、送信チャネル４２とは位置が異なることから、受信チャネル３１〜３４で受信される電波の位相も変化する。これにより送受に複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ動作ができる。
【００７９】
実施の形態１における広角モードの特徴は、送信チャネル４１と送信チャネル４２との間の間隔Ｄｔが、受信アンテナ３０における隣接受信チャネルの間隔Ｄｒよりも狭いことにある。また、図３では、送信チャネル４１と送信チャネル４２との間の間隔Ｄｔと、隣接受信チャネルの間隔Ｄｒとが、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係となるように示されている。なお、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係は一例であり、Ｄｔ＜Ｄｒの関係であれば、実施の形態１の要旨に含まれる。
【００８０】
図６は、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０の広角モード時における等価的なアンテナ構成を示す図である。送信チャネル４１から電波を放射して受信アンテナ３０で受信した場合を基準とすると、送信チャネル４２から電波を放射して受信アンテナ３０で受信した場合は、図６に示す受信アンテナ４０の位置のアンテナで受信したのと等価な位相の受信信号が得られる。また、前述の通り、図３の例では、送信チャネル４１と送信チャネル４２との間の間隔Ｄｔと、隣接受信チャネルの間隔Ｄｒとが、Ｄｒ＞Ｄｔの関係にある。このため、広角モード時においては、図６に示されるように、受信チャネル３１〜３４の全体を一塊として紙面の右方向にＤｔだけシフトしたアンテナ構成となる。これにより、受信アンテナ３０と、受信アンテナ４０とは、間隔Ｄｔだけずれて配置される構成となり、受信アンテナ３０を構成する各受信チャネルと、受信アンテナ４０を構成する各受信チャネルとが交互に配置される構成となる。なお、間隔Ｄｒと間隔Ｄｔとが、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係に設定されているので、仮想的な受信チャネルは、図６に示すように、隣接受信チャネル間の中間位置に配置される。
【００８１】
図７は、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０の広角モード時における水平面内の受信アンテナパターンの一例を示す図である。横軸は角度（ｄｅｇ）、縦軸はゲインであり、ゲインはデシベル（ｄＢ）で示されている。また、図７において、破線は、受信アンテナ３０単独の場合の受信アンテナパターンである。これは、送信チャネル４１のみ、もしくは送信チャネル４２のみを用いた場合の受信アンテナの性能を意味している。また、実線は、送信チャネル４１，４２の両方を使用し、アンテナ装置１５０をＭＩＭＯ動作させた場合の、受信アンテナパターンである。これは、図６において、受信アンテナ３０と、仮想受信アンテナである受信アンテナ４０とを合成した受信アンテナパターンを意味しており、図５の場合と同様に、物理アレーと仮想アレーとを含む受信アンテナパターンと言うことができる。これに対し、破線は、受信アンテナ３０単独の場合の受信アンテナパターンであり、図５の場合と同様に、物理アレーのみの受信アンテナパターンと言うことができる。なお、図７では、実線及び破線共に、水平面内における右４５（ｄｅｇ）の方向にアンテナのメインビームを指向させている。
【００８２】
一般に、アンテナ装置の受信アンテナパターンは、チャネル間隔が密であればあるほど、不要放射を引き起こす原因となるグレーティングローブが発生しにくくなる。図７の破線では、チャネル間隔が粗であることに起因し、概ね−２０度方向にグレーティングローブが生じている。この例の場合、４５度方向にある物標９５と、−２０度方向にある物標９５との間の識別が困難になる。一方、図７の実線では、ＭＩＭＯ動作によって、チャネル間隔が密になることから、グレーティングローブは生じていない。
【００８３】
以上のように、実施の形態１に係るアンテナ装置によれば、広角モードでは、送信アンテナ間の間隔が受信アンテナにおける隣接受信チャネルの間隔よりも狭い第３の送信アンテナと第４の送信アンテナの組を使用し、アンテナ装置をＭＩＭＯ動作させる。その結果、真の受信アンテナと仮想的な受信アンテナとの間隔を真の受信アンテナにおける隣接受信チャネルの間隔よりも狭くして密に配列できる。これにより、物標を観測する際に、不要なグレーティングローブを抑圧しつつ、観測可能な角度範囲を拡大することができる。
【００８４】
また、実施の形態１に係るアンテナ装置によれば、広角モードと高分解能モードとで使用する送信チャネルを変えることにより、広角モードと高分解能モードとにおいて、受信アンテナを共用することができる。これにより、広角モード独自の受信チャネルを設けることなく広角モードの実現が可能となる。これにより、コストの増加を抑制しつつ、物標の角度推定における高分解能化と広角化とを両立することができる。また、受信アンテナを共用することができるので、装置のサイズを抑制しつつ、より簡素化したレーダ装置を構成することができる。
【００８５】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図である。図８において、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０Ａでは、図３に示す実施の形態１に係るアンテナ装置１５０の構成において、送信アンテナ１０ａ，１０ｂが、それぞれ送信アンテナ１０ｅ，１０ｆに置き替えられ、送信アンテナ１０ｃ，１０ｄが削除されている。また、送信アンテナ１０ｅでは、２つの送信チャネル１１，１２が設けられ、送信アンテナ１０ｆでは、２つの送信チャネル２１，２２が設けられている。なお、その他の構成については、実施の形態１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、以下の記載において、送信チャネル１１，１２，２１，２２を、それぞれ「第１の送信チャネル」、「第２の送信チャネル」、「第３の送信チャネル」及び「第４の送信チャネル」と呼ぶ場合がある。
【００８６】
図８の構成について補足する。図８において、送信アンテナ１０ｅと、送信アンテナ１０ｆとが、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１よりも広い間隔で配置されることは実施の形態１と同様である。但し、送信アンテナ１０ｅ，１０ｆの構成が実施の形態１のものと異なるので、図８では、この間隔を“Ａｔ２”で表記している。図８の例のように、送信チャネルが２つの場合、間隔Ａｔ２は、送信チャネル１１，１２の中点と、送信チャネル２１，２２の中点との間の長さになる。送信チャネルが３つ以上の場合、送信アンテナ１０ｅ，１０ｆのそれぞれでは、各送信チャネルにおいて、同一の時刻に同一の電波が送信されるので、間隔Ａｔ２は、送信アンテナ１０ｅの位相中心と、送信アンテナ１０ｆの位相中心との間の長さになる。
【００８７】
次に、実施の形態２に係るアンテナ装置１５０Ａの動作について説明する。実施の形態２に係るアンテナ装置１５０Ａは、実施の形態１に係るアンテナ装置１５０と同様に、高分解能モード及び広角モードという２つの動作モードを有することを要旨とする。
【００８８】
まず、実施の形態２における高分解能モードについて説明する。高分解能モードでは、送信チャネル１１，１２，２１，２２と、受信チャネル３１〜３４とが用いられる。
【００８９】
実施の形態２に係るアンテナ装置１５０Ａでは、水平方向であるｘ１の方向に配置された複数の送信チャネルから電波が放射される。具体的に、図８の構成では、送信チャネル１１，１２から同時に電波が放射されると共に、送信チャネル２１，２２から同時に電波が放射される。これにより、送信チャネル１１のみ、もしくは送信チャネル１２のみから電波が放射される場合に比べ、放射パターンのビーム幅を狭くすることができる。
【００９０】
図９は、実施の形態２に係るアンテナ装置の高分解能モード時における水平面内の送信アンテナパターンの一例を示す図である。送信アンテナパターンは、放射パターンと同義である。横軸は角度（ｄｅｇ）、縦軸はゲインであり、ゲインはデシベル（ｄＢ）で示されている。また、図９において、破線は、１つの送信チャネル、例えば送信チャネル１１を単独で用いた場合の送信アンテナパターンである。また、実線は、２つの送信チャネル、例えば送信チャネル１１，１２を同時に用いた場合の送信アンテナパターンである。後者では、前者に比べて、アンテナビームを正面付近に絞ることができ、観測したい方向に電力を集中できることが分かる。
【００９１】
送信チャネル１１，１２から放射された電波は、物標９５で反射され、受信アンテナ３０の受信チャネル３１〜３４で受信される。送信チャネル２１，２２から放射された電波も、物標９５で反射され、受信アンテナ３０の受信チャネル３１〜３４で受信される。レーダ装置３００の信号処理器３３０では、受信点９１で得られた高周波信号をディジタル化した信号に基づいて、物標９５の距離、速度及び角度を推定する信号処理が行われる。なお、前述の通り、物標９５の距離及び速度の推定は公知の技術を用いるので、ここでの説明は省略する。
【００９２】
次に、実施の形態２における高分解能モード時の物標９５の角度推定について説明する。実施の形態２の高分解能モードには、送信アンテナ１０ｅの送信チャネル１１，１２から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作と、送信アンテナ１０ｆの送信チャネル２１，２２から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作とが存在する。このとき、送信アンテナ１０ｅの送信チャネル１１，１２は、第１の送信アンテナとして動作し、送信アンテナ１０ｆの送信チャネル２１，２２は、第２の送信アンテナとして動作する。送信アンテナ１０ｅと、送信アンテナ１０ｆとは位置が異なることから、受信チャネル３１〜３４で受信される電波の位相も変化する。これにより送受に複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ動作ができる。
【００９３】
図１０は、実施の形態２に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図である。上記した動作により、図１０に示されるように、受信アンテナ３０と、仮想的な受信アンテナである受信アンテナ４０ａとが、間隔Ａｔ２で配置された場合と等価な受信信号が得られる。送信チャネル１１，１２から電波を放射し、受信アンテナ３０で受信した場合を基準とすると、送信チャネル２１，２２から電波を放射して受信アンテナ３０で受信した場合は、図１０に示す受信アンテナ４０ａの位置の仮想受信アンテナで受信したものと等価な位相が得られる。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００９４】
なお、実施の形態１では、図３に示されるように１つの送信アンテナが１つの送信チャネルを有するのに対し、実施の形態２では、図８に示されるように１つの送信アンテナが２つの送信チャネルを有している。このため、１つの送信アンテナでの利得は、実施の形態１よりも実施の形態２の方が高い。従って、送信アンテナ間の間隔が同じ場合、高分解能モード時における分解能は、実施の形態１よりも実施の形態２の方が高くなる。
【００９５】
次に、実施の形態２における広角モード時の物標９５の角度推定について説明する。実施の形態２の広角モードには、送信アンテナ１０ｅの送信チャネル１１から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作と、送信アンテナ１０ｅの送信チャネル１２から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作とが存在する。即ち、実施の形態２における広角モードでは、送信アンテナ１０ｅのみが使用され、送信アンテナ１０ｆは使用されない。このとき、送信チャネル１１は、第３の送信アンテナとして動作し、送信チャネル１２は、第４の送信アンテナとして動作する。送信チャネル１１と、送信チャネル１２とは、ｘ１の方向の位置が異なることから、受信チャネル３１〜３４で受信される電波の位相も変化する。これにより送受に複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ動作ができる。
【００９６】
実施の形態２における広角モードの特徴は、送信チャネル１１と送信チャネル１２との間隔Ｄｔが、受信アンテナ３０における隣接受信チャネルの間隔Ｄｒよりも狭いことにある。また、図８では、送信チャネル１１と送信チャネル１２との間の間隔Ｄｔと、隣接受信チャネルの間隔Ｄｒとが、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係となるように示している。なお、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係は一例であり、Ｄｔ＜Ｄｒの関係であれば、実施の形態２の要旨に含まれる。
【００９７】
上記の構成により、実施の形態１の説明で使用した図６のように、受信アンテナ３０を構成する受信チャネル３１〜３４と、仮想的な受信アンテナ４０ａを構成する各受信チャネルとが交互に配置される構成となる。これにより、受信チャネル３１〜３４を有する受信アンテナ３０と、仮想的な受信チャネルを有する受信アンテナ４０とが間隔Ｄｔだけずれて配置される実施の形態１と同一又は同等の等価構成となる。従って、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００９８】
また、実施の形態２の広角モードでは、２つの送信チャネルのうちの何れか１つの送信チャネルのみから電波が放射される。このときの水平面内の放射パターンは、図９の破線に示す通りであり、使用する送信チャネルを１つとすることで、電波を広範囲に放射することができる。これにより、高分解能モードでの分解能を高めつつ、広角モードでの広角性能を維持することができる。
【００９９】
また、実施の形態２に係るアンテナ装置によれば、広角モード及び高分解能モードの両方において、実施の形態１同様に受信アンテナ３０を共用しつつ、更に、送信チャネルの一部を共用している。送信チャネルの一部を共用することで、高分解能モードを基準とした場合、実施の形態１のように、広角モード独自の送信チャネルを設けることなく広角モードを実現することができる。これにより、コストの増加を抑制しつつ、物標の角度推定における高分解能化と広角化とを両立することができる。また、送信チャネルの一部を共用できるので、実施の形態１に比して、装置のサイズを抑制しつつ、より簡素化したレーダ装置を構成することができる。
【０１００】
なお、図８の構成において、送信アンテナ１０ｅ，１０ｆと、受信アンテナ３０との間には、送信アンテナ１０ｅと送信アンテナ１０ｆとの間の間隔Ａｔ２と、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１との間に、Ａｔ２＞Ａｒ１の関係があるのみであり、送信アンテナ１０ｅ，１０ｆの組と、受信アンテナ３０との間の相互の相対的な位置関係は任意である。
【０１０１】
上記の構成により、実施の形態１の説明で使用した図６のように、受信アンテナ３０を構成する受信チャネル３１〜３４と、仮想的な受信アンテナ４０を構成する各受信チャネルとが交互に配置される構成となる。これにより、受信チャネル３１〜３４を有する受信アンテナ３０と、仮想的な受信チャネルを有する受信アンテナ４０とが間隔Ｄｔだけずれて配置される実施の形態１と同一又は同等の構成となる。従って、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、実施の形態２では、広角モードにおいて、送信アンテナ１０ｅの送信チャネル１１，１２を使用しているが、送信アンテナ１０ｅに代えて、送信アンテナ１０ｆの送信チャネル２１，２２を使用して電波を放射してもよい。但し、送信アンテナ１０ｆにおいて、送信チャネル２１と送信チャネル２２との間の間隔は、受信アンテナ３０における隣接受信チャネルの間隔Ｄｒよりも狭くする必要があることは言うまでもない。
【０１０３】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図である。図１１において、実施の形態３に係るアンテナ装置１５０Ｂでは、図８に示す実施の形態２に係るアンテナ装置１５０Ａの構成において、送信アンテナ１０ｅ，１０ｆが、それぞれ送信アンテナ１０ｇ，１０ｈに置き替えられている。
【０１０４】
送信アンテナ１０ｇでは、８つの送信チャネル６１〜６８が設けられ、送信アンテナ１０ｆでは、８つの送信チャネル７１〜７８が設けられている。各送信チャネルの構成については、後述する。
【０１０５】
なお、その他の構成については、実施の形態２の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、以下の記載において、送信チャネル６１，６２，６３，６４，７１，７２，７３，７４を、それぞれ「第１の送信チャネル」、「第２の送信チャネル」、「第３の送信チャネル」、「第４の送信チャネル」、「第５の送信チャネル」、「第６の送信チャネル」、「第７の送信チャネル」及び「第８の送信チャネル」と呼ぶ場合がある。また、以下の記載において、送信チャネル６５〜６８のうちの１つ又は複数を纏めて「第９の送信チャネル」と呼び、送信チャネル７５〜７８のうちの少なくとも１つ又は複数を纏めて「第１０の送信チャネル」と呼ぶ場合がある。
【０１０６】
図１１の構成について補足する。図１１において、送信アンテナ１０ｇと、送信アンテナ１０ｈとが、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１よりも広い間隔で配置されることは実施の形態２と同様である。但し、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈの構成が実施の形態２のものと異なるので、図１１では、この間隔を“Ａｔ３”で表記している。送信アンテナ１０ｇ，１０ｈのそれぞれでは、各送信チャネルにおいて、同一の時刻に同一の電波が送信されるので、間隔Ａｔ３は、送信アンテナ１０ｇの位相中心と、送信アンテナ１０ｈの位相中心との間の長さになる。
【０１０７】
また、図１１において、送信チャネル６１，６３，７１，７３の構成は同一であり、送信チャネル６２，６４，７２，７４の構成は同一であり、送信チャネル６５〜６８，７５〜７８の構成は同一である。送信チャネル６１，６３，７１，７３のそれぞれと、送信チャネル６２，６４，７２，７４のそれぞれとは、ｙ１の方向軸に対し対称形であり、送信チャネル６５〜６８のそれぞれと、送信チャネル７５〜７８のそれぞれとは、ｙ１の方向軸に対し対称形である。
【０１０８】
また、図１１において、送信チャネル６１〜６４，７１〜７４では、２つの素子アンテナ８２がｙ１の方向に１列で配列され、送信チャネル６５〜６８，７５〜７８では、８つの素子アンテナ８２がｘ１の方向に４列、且つｙ１の方向に２列で配列されている。
【０１０９】
即ち、送信チャネル６１〜６４，７１〜７４は、それぞれｙ１の方向に配列された２つの素子アンテナ８２がそれぞれの線路８３を介してそれぞれの給電点８１に接続されて、それぞれが２つの素子アンテナ８２からなるサブアレーアンテナを形成している。
【０１１０】
また、送信チャネル６５〜６８，７５〜７８は、それぞれｘ１の方向に配列された４つの素子アンテナ８２がそれぞれの線路８３を介して接続されて４素子アンテナ群を形成し、且つ２列分の４素子アンテナ群をｙ１方向に並べてそれぞれの給電点８１に接続されて、合計８つの素子アンテナ８２からなるサブアレーアンテナをそれぞれ形成している。
【０１１１】
図１１の構成において、送信チャネル６１〜６４，７１〜７４における素子アンテナ８２の素子数は２としているが、複数（Ｎ個、Ｎは２以上の整数）であればよい。また、送信チャネル６５〜６８，７５〜７８における素子アンテナ８２の素子数は８としているが、複数（Ｍ個、Ｍは２以上の整数）であればよい。但し、ＭはＮよりも大きくするのが好ましい。
【０１１２】
なお、図１１に示す各送信チャネルの構成は一例である。素子アンテナ８２の数、配列方向、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈのそれぞれにおける各送信チャネルの配列順序などは任意であり、レーダ装置の性能に合致するように定めればよい。
【０１１３】
更に、図１１の送信アンテナ１０ｇでは、好ましい配置例として、送信チャネル６１，６２の組、送信チャネル６３，６４の組、及び送信チャネル６５〜６８のそれぞれの位相中心の位置が、ｘ１の方向軸において一致するように配列されている。送信アンテナ１０ｈにおいても同様である。
【０１１４】
なお、以下の記載では、上記の定義に代え、送信チャネル６１，６２，７１，７２を、それぞれ「第１の送信サブアレーアンテナ」、「第２の送信サブアレーアンテナ」、「第３の送信サブアレーアンテナ」及び「第４の送信サブアレーアンテナ」と呼ぶ場合がある。また、送信チャネル６３，６４，７３，７４を、それぞれ「第５の送信サブアレーアンテナ」、「第６の送信サブアレーアンテナ」、「第７の送信サブアレーアンテナ」及び「第８の送信サブアレーアンテナ」と呼ぶ場合がある。また、送信チャネル６５，６６，６７，６８，７５，７６，７７，７８を、それぞれ「第９の送信サブアレーアンテナ」、「第１０の送信サブアレーアンテナ」、「第１１の送信サブアレーアンテナ」、「第１２の送信サブアレーアンテナ」、「第１３の送信サブアレーアンテナ」、「第１４の送信サブアレーアンテナ」、「第１５の送信サブアレーアンテナ」及び「第１６の送信サブアレーアンテナ」と呼ぶ場合がある。
【０１１５】
次に、実施の形態３に係るアンテナ装置１５０Ｂの動作について説明する。実施の形態３に係るアンテナ装置１５０Ｂは、実施の形態１，２と同様に、高分解能モード及び広角モードという２つの動作モードを有することを要旨とする。
【０１１６】
まず、実施の形態３における高分解能モードについて説明する。高分解能モードでは、送信チャネル６１〜６８，７１〜７８と、受信チャネル３１〜３４とが用いられる。
【０１１７】
図１１において、送信チャネル６１〜６８のそれぞれから放射された電波は、物標９５で反射され、受信アンテナ３０の受信チャネル３１〜３４で受信される。送信チャネル７１〜７８のそれぞれから放射された電波も、物標９５で反射され、受信アンテナ３０の受信チャネル３１〜３４で受信される。
【０１１８】
高分解能モードでは、少なくとも送信チャネル６６及び送信チャネル６７と、送信チャネル７６及び送信チャネル７７と、が交互に切り替えられて電波が送信される。広角モードでは、隣接する第１及び第２の周波数チャープ期間に、送信チャネル６１又は送信チャネル６３と、送信チャネル６２又は送信チャネル６４とが交互に切り替えられて電波が送信される。そして、隣接する第３及び第４の周波数チャープ期間に送信チャネル７１又は送信チャネル７３と、送信チャネル７２又は送信チャネル７４とが交互に切り替えられて電波が送信される。これらの処理は、モード切替部３４０によって予め設定された制御シーケンス又は外部からのモード制御信号（図示せず）に従って実施される。
【０１１９】
レーダ装置３００の信号処理器３３０では、受信点９１で得られた高周波信号をディジタル化した信号に基づいて、物標９５の距離、速度及び角度を推定する信号処理が行われる。なお、前述の通り、物標９５の距離及び速度の推定は公知の技術を用いるので、ここでの説明は省略する。
【０１２０】
次に、実施の形態３における高分解能モード時の物標９５の角度推定について説明する。実施の形態３の高分解能モードには、送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６１〜６８のそれぞれから同時に電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作と、送信アンテナ１０ｈの送信チャネル７１〜７８のそれぞれから同時に電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作とが存在する。このとき、送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６１〜６４は、第１の送信アンテナとして動作し、送信アンテナ１０ｈの送信チャネル７１〜７４は、第２の送信アンテナとして動作する。送信アンテナ１０ｇと、送信アンテナ１０ｈとは位置が異なることから、受信チャネル３１〜３４で受信される電波の位相も変化する。これにより送受に複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ動作ができる。
【０１２１】
図１２は、実施の形態３に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図である。上記した動作により、図１２に示されるように、受信アンテナ３０と、仮想的な受信アンテナである受信アンテナ４０ｂとが、間隔Ａｔ３で配置された場合と等価な受信信号が得られる。送信チャネル６１〜６８から電波を放射し、受信アンテナ３０で受信した場合を基準とすると、送信チャネル７１〜７８から電波を放射して受信アンテナ３０で受信した場合は、図１２に示す受信アンテナ４０ｂの位置の仮想受信アンテナで受信したものと等価な位相が得られる。これにより、実施の形態２のものと同様の効果が得られる。
【０１２２】
なお、実施の形態２では、図８に示されるように１つの送信アンテナが２つの送信チャネルを有するのに対し、実施の形態３では、図１１に示されるように１つの送信アンテナが８つの送信チャネルを有している。このため、１つの送信アンテナでの利得は、実施の形態２よりも実施の形態３の方が高い。従って、高分解能モード時における分解能は、実施の形態２よりも実施の形態３の方が高くなる。なお、実施の形態３の構成において、１つの送信アンテナ当たりの送信チャネルの数は、８つに限定されない。高分解能モードと広角モードを実現できればよく、１つの送信アンテナ当たりの送信チャネルの数は、４つ以上の偶数であってもよい。
【０１２３】
次に、実施の形態３における広角モード時の物標９５の角度推定について説明する。実施の形態３の広角モードには、送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６１及び送信チャネル６３から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作と、送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６２及び送信チャネル６４から電波を放射して受信チャネル３１〜３４で電波を受信する動作とが存在する。即ち、実施の形態３における広角モードでは、送信アンテナ１０ｇのみが使用され、送信アンテナ１０ｈは使用されない。このとき、送信チャネル６１，６３は、第３の送信アンテナとして動作し、送信チャネル６２，６４は、第４の送信アンテナとして動作する。送信チャネル６１，６３と、送信チャネル６２，６４とは、ｘ１の方向の位置が異なることから、受信チャネル３１〜３４で受信される電波の位相も変化する。これにより送受に複数のチャネルを用いるＭＩＭＯ動作ができる。
【０１２４】
実施の形態３における広角モードの特徴は、送信チャネル６１，６３の組と、送信チャネル６２，６４の組との間隔Ｄｔが、受信アンテナ３０における隣接受信チャネルの間隔Ｄｒよりも狭いことにある。また、図１１では、送信チャネル６１，６３の組と送信チャネル６２，６４の組との間の間隔Ｄｔと、隣接受信チャネルの間隔Ｄｒとが、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係となるように示している。なお、Ｄｔ＝Ｄｒ／２の関係は一例であり、Ｄｔ＜Ｄｒの関係であれば、実施の形態３の要旨に含まれる。
【０１２５】
上記の構成により、実施の形態１の説明で使用した図６と同様の構成になる。具体的には、受信アンテナ３０を構成する受信チャネル３１〜３４と、仮想的な受信アンテナ４０ｂを構成する各受信チャネルとが交互に配置される構成となる。これにより、受信チャネル３１〜３４を有する受信アンテナ３０と、仮想的な受信チャネルを有する受信アンテナ４０ｂとが間隔Ｄｔだけずれて配置される実施の形態１，２と同一又は同等の等価構成となる。従って、実施の形態１，２と同様の効果が得られる。
【０１２６】
また、実施の形態３に係るアンテナ装置によれば、広角モード及び高分解能モードの両方において、実施の形態１と同様に、受信アンテナ３０を共用しつつ、更に、送信チャネルの一部を共用している。送信チャネルの一部を共用することで、高分解能モードを基準とした場合、実施の形態１のように、広角モード独自の送信チャネルを設けることなく広角モードを実現することができる。これにより、コストの増加を抑制しつつ、物標の角度推定における高分解能化と広角化とを両立することができる。また、送信チャネルの一部を共用できるので、実施の形態１に比して、装置のサイズを抑制しつつ、より簡素化したレーダ装置を構成することができる。
【０１２７】
更に、実施の形態３に係るアンテナ装置では、垂直方向の位置が異なる送信チャネルのうちの一部に、受信チャネル３１〜３４における隣接チャネル間の間隔Ｄｒよりも狭い間隔Ｄｔの送信チャネルが存在する。具体的には、送信アンテナ１０ｇにおいて、送信チャネル６１，６３，６５〜６８は、垂直方向の軸における位置が異なる。これらのうち、送信チャネル６１に対しては、水平方向に間隔Ｄｔだけずれて配置される送信チャネル６２が存在する。また、送信チャネル６３に対しては、水平方向に間隔Ｄｔだけずれて配置される送信チャネル６４が存在する。一方、送信チャネル６５〜６８では、間隔Ｄｔの位置に他の送信チャネルは存在しない。この例の場合、高分解能モードでは、送信アンテナ１０ｇを構成する全ての送信チャネルが用いられるため、垂直方向のビーム幅は相対的に狭くなる。一方、広角モードでは、送信チャネル６１〜６４が用いられるため、垂直方向のビーム幅は、相対的に広くなる。これにより、動作モードに応じて垂直方向のビーム幅を変えることができる。ここでは、送信アンテナ１０ｇについて説明したが、送信アンテナ１０ｈについても同様に動作させることができる。
【０１２８】
更に、実施の形態３に係るアンテナ装置によれば、垂直方向に配置された送信チャネル６１〜６８，７１〜７８によって、同時に電波を放射することができる。総出力電力を一定とした場合、複数の送信チャネルを用いることで、１送信チャネル当たりの電力を下げることができる。これにより、各送信チャネルに接続される、図示しないＩＣの所要出力を下げることができ、ＩＣの増幅器を簡易に構成できる。
【０１２９】
なお、図１１の構成において、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈと、受信アンテナ３０との間には、送信アンテナ１０ｇと送信アンテナ１０ｈとの間の間隔Ａｔ３と、受信アンテナ３０の全体の幅Ａｒ１との間に、Ａｔ３＞Ａｒ１の関係があるのみであり、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈの組と、受信アンテナ３０との間の相互の相対的な位置関係は任意である。
【０１３０】
また、実施の形態３では、広角モードにおいて、送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６１〜６４を使用しているが、送信アンテナ１０ｇに代えて、送信アンテナ１０ｈの送信チャネル７１〜７４を使用して電波を放射してもよい。但し、送信アンテナ１０ｈにおいて、送信チャネル７１，７３の組と、送信チャネル７２，７４の組との間の間隔は、受信アンテナ３０における隣接受信チャネルの間隔Ｄｒよりも狭くする必要があることは言うまでもない。
【０１３１】
また、図１１の構成において、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈのそれぞれを構成する送信チャネル６１〜６８，７１〜７８は、縦方向の位置が異なるため、各送信チャネルが送信する電波に位相差を与えることで、垂直方向のビーム方向を変えることができる。これにより、物標９５の垂直方向の角度を推定してもよい。
【０１３２】
図１１の構成において、垂直方向のビーム走査の一例は、以下の通りである。送信チャネル６１及び送信チャネル６３のうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信と、送信チャネル６２及び送信チャネル６４のうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信とを交互に切り替える。或いは、送信チャネル７１及び送信チャネル７３のうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信と、送信チャネル７２及び送信チャネル７４のうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信とを交互に切り替える。或いは、送信チャネル６１〜６８のうちの何れか１つもしくは複数に切り替えた送信と、送信チャネル７１〜７８のうちの何れか１つもしくは複数に切り替えた送信とを交互に切り替える。
【０１３３】
なお、垂直方向のビーム方向を変える必要がない場合、或いは垂直方向のビームを絞る必要がない場合には、送信チャネル６５〜６８，７５〜７８は使用せず、送信チャネル６１〜６４，７１〜７４のみを使用してもよい。
【０１３４】
また、図１１に示す実施の形態３に係るアンテナ装置１５０Ｂは、図１３のように構成してもよい。図１３は、実施の形態３に係るアンテナ装置の変形例を示す図である。
【０１３５】
図１３において、実施の形態３の変形例に係るアンテナ装置１５０Ｃでは、図１１に示す実施の形態３に係るアンテナ装置１５０Ｂの構成において、受信アンテナ３０が受信アンテナ３０Ａに置き替えられている。受信アンテナ３０Ａでは、受信チャネル３１〜３４に加え、受信チャネル３５，３６が追加されている。受信チャネル３５は、受信チャネル３１と同じ構成の受信チャネルを２個分有する。一方の受信チャネルと、もう一方の受信チャネルとは、受信チャネル３１〜３４における隣接チャネル間の間隔Ｄｒと同じ間隔で配置され、且つ、受信点が１つになるように受信チャネル間が線路９３ｂで接続されている。受信チャネル３６も同様の構成である。また、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈの構成は、図１１のものと同一であり、同一の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【０１３６】
受信チャネル３５は、受信チャネル３１に隣接し、且つ、ｘ１の負の方向に配列される。受信チャネル３６は、受信チャネル３４に隣接し、且つ、ｘ１の正の方向に配列される。受信チャネル３１と受信チャネル３５との間の間隔、受信チャネル３４と受信チャネル３６との間の間隔は任意であるが、受信アンテナ３０Ａの全体の幅がＡｒ２となるように配置される。送信アンテナ１０ｇと送信アンテナ１０ｈとの間の間隔Ａｔ３と、受信アンテナ３０Ａの全体の幅Ａｒ２との間に、Ａｔ３＞Ａｒ２の関係があるのは、図１１の構成と同じである。受信チャネル３５，３６のサイズによって、受信チャネル３５，３６が送信アンテナ１０ｇと送信アンテナ１０ｈとの間に収まらない場合には、間隔Ａｔ３を広げてもよい。
【０１３７】
高分解能モードの動作は、基本的に図１１に示す構成のものと同じである。図１４は、実施の形態３の変形例に係るアンテナ装置の高分解能モード時における等価的なアンテナ構成を示す図である。図１４に示されるように、受信アンテナ３０Ａと、仮想的な受信アンテナである受信アンテナ４０Ａとが、間隔Ａｔ３で配置された場合と等価な受信信号が得られる。送信チャネル６１〜６８から電波を放射し、受信アンテナ３０Ａで受信した場合を基準とすると、送信チャネル７１〜７８から電波を放射して受信アンテナ３０Ａで受信した場合は、図１４に示す受信アンテナ４０Ａの位置の仮想受信アンテナで受信したものと等価な位相が得られる。これにより、実施の形態２，３のものと同様の効果が得られる。
【０１３８】
広角モードの動作も、基本的に図１１に示す構成のものと同じである。なお、広角モードでは、高分解能モードと異なり、受信チャネルの一部を用いて処理を行ってもよい。ここでは、受信チャネル３１〜３４を用いるものとする。
【０１３９】
図１３において、受信チャネル３１〜３４を受信アンテナとして用い、送信チャネル６１及び送信チャネル６３による送信と、送信チャネル６２及び送信チャネル６４による送信とによってＭＩＭＯ動作させた場合、仮想的な受信チャネルの構成は図６と同じになる。即ち、受信アンテナ３０Ａと、仮想的な受信アンテナ４０Ａとの相対的な位置関係は、実施の形態１と同じである。これにより、上述した実施の形態３での効果が得られる。
【０１４０】
実施の形態４．
実施の形態４では、図１に示すレーダ装置で用いる高周波回路について説明する。図１５は、図１に示すレーダ装置で用いる高周波回路の構成例を示す図である。但し、図１５では、送信アンテナ１０ｇ，１０ｈのそれぞれに接続される部分の構成のみが示されている。
【０１４１】
図１５において、高周波回路２００は、発振器２０１と、１６個の送信器１１１〜１１８，１２１〜１２８とを備える。発振器２０１は、図１の電圧制御発振器３０４を構成する。
【０１４２】
送信器１１１は、移相器１３１と、増幅器１３２と、出力端子１３３と、制御線１３４とを備える。送信器１１２〜１１８，１２１〜１２８も、送信器１１１と同様に構成される。８個の送信器１１１〜１１８は、図１１における送信チャネル６１〜６８の数に対応させて設けられ、８個の送信器１２１〜１２８は、図１１における送信チャネル７１〜７８の数に対応させて設けられている。送信器１１１の出力端子１３３は、図１１の送信チャネル６１の給電点８１と接続される。送信器１１２〜１１８，１２１〜１２８の各出力端子１３３も、送信器１１１と同様に対応する送信チャネルの給電点８１と接続される。送信器１１１〜１１８，１２１〜１２８は、図１の高周波送信回路６００を構成する。また、図１の電力分配器３０６は、構成の一部を簡易的に線路２０２で示している。
【０１４３】
次に、実施の形態４における高周波回路２００の動作について説明する。
【０１４４】
発振器２０１は、高周波信号を生成する。発振器２０１が生成した高周波信号は線路２０２を介して、送信器１１１〜１１８，１２１〜１２８に分配される。このとき、発振器２０１の周波数を１／Ｎ（Ｎは整数）とし、各送信器中に逓倍器を設け、周波数をＮ倍として出力してもよい。
【０１４５】
信号処理器３３０のモード切替部３４０は、高分解能モード時のＭＩＭＯ動作、及び広角モードのＭＩＭＯ動作のそれぞれに応じて、それぞれのモードに対応した移相器１３１の位相制御情報及び増幅器１３２の出力制御情報からなる送信制御情報を生成し、ＤＡ変換器３２７に送る。ＤＡ変換器３２７は、位相制御情報を位相制御信号にディジタルアナログ変換し、出力制御情報を出力制御信号にディジタルアナログ変換する。
【０１４６】
移相器１３１は、ＤＡ変換器３２７からの送信制御信号の位相制御信号に基づいて、高周波信号の位相を調整する。増幅器１３２は、ＤＡ変換器３２７からの送信制御信号の出力制御信号に基づいて、高周波信号の電力を増幅する。増幅器１３２から出力された高周波信号は、出力端子１３３及び各送信チャネルの給電点８１を介して素子アンテナ８２に伝送され、素子アンテナ８２から電波が放射される。
【０１４７】
上記の動作において、移相器１３１によって高周波信号の位相を調整することで、垂直方向のアンテナビームの方向を変えることができる。これにより、垂直方向の測角が可能になる。なお、上記では、水平方向の測角を行う際にアンテナ装置をフェーズドアレー動作させることについて説明したが、垂直方向のアンテナビームの方向を変えることで、垂直方向にもフェーズドアレー動作させることができる。
【０１４８】
制御線１３４は、送信器１１１〜１１８，１２１〜１２８の高周波信号の出力のオンオフを切り替える。
【０１４９】
まず、高分解能モードにおいて、図１１の送信アンテナ１０ｇから電波を放射する場合は、送信器１１１〜１１８をオンし、送信器１２１〜１２８をオフとする。図１１の送信アンテナ１０ｈから電波を放射する場合は、送信器１１１〜１１８をオフとし、送信器１２１〜１２８をオンする。
【０１５０】
また、広角モードにおいて、図１１の送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６１，６３から電波を放射する場合は、送信器１１１，１１３をオンし、それ以外の送信器をオフとする。送信アンテナ１０ｇの送信チャネル６２，６４から電波を放射する場合は、送信器１１２，１１４をオンし、それ以外の送信器をオフとする。
【０１５１】
このように、実施の形態４における高周波回路２００を使用すれば、各送信器をオン又はオフするだけで、高分解能モードのＭＩＭＯ動作と、広角モードのＭＩＭＯ動作とを実現できる。
【０１５２】
なお、上記では、各送信器をオン又はオフする動作について説明したが、オン動作させている送信器の出力電力を調整してもよい。送信器の出力電力を調整することにより、ビーム幅、ビーム方向等をきめ細かに制御することができる。
【０１５３】
また、図１５の高周波回路２００は、図１６のように構成してもよい。図１６は、図１５に示す高周波回路２００の別の構成例を示す図である。
【０１５４】
図１６に示す高周波回路２００Ａは、ＩＣ１１０と、ＩＣ１２０とを備えている。図１６によれば、送信器１１１〜１１８は、ＩＣ１１０に搭載され、送信器１２１〜１２８は、ＩＣ１２０に搭載されている。図１６の構成の場合、ＩＣ内の送信器のオンオフにより、各送信チャネルを広角モード及び高分解能モードで動作させることができる。
【０１５５】
なお、図１６は、送信アンテナ１０ｇに具備される送信チャネル６１〜６８に接続される全ての送信器をＩＣ１１０に含み、送信アンテナ１０ｈに具備される送信チャネル７１〜７８に接続される全ての送信器をＩＣ１２０に含む構成であるが、この構成に限定されない。例えば、送信チャネル６１〜６８，７１〜７８に接続される全ての送信器を１つのＩＣに含む構成であってもよい。このＩＣは、既存のＩＣであってもよい。
【０１５６】
また、上記とは逆に、例えば、送信チャネル６１〜６８，７１〜７８に接続される送信器を幾つかのグループに分け、グループごとにＩＣを備えていてもよい。例えば、図１１の構成の場合、６つのグループに分けることができる。第１のグループは、送信チャネル６１，６３に接続される送信器群であり、第２のグループは、送信チャネル６２，６４に接続される送信器群であり、第３のグループは、送信チャネル６５〜６８に接続される送信器群であり、第４のグループは、送信チャネル７１，７３に接続される送信器群であり、第５のグループは、送信チャネル７２，７４に接続される送信器群であり、第６のグループは、送信チャネル７５〜７８に接続される送信器群である。これらのグループ分けにより、ＩＣの単位でのオンオフにより、各送信チャネルを広角モード及び高分解能モードで動作させることができる。
【０１５７】
実施の形態５．
図１７は、実施の形態５に係るアンテナ装置における素子アンテナの配置例を示す図である。図１７において、実施の形態５に係るアンテナ装置１５０Ｄでは、図１３に示す実施の形態３に係るアンテナ装置１５０Ｃの構成において、給電点８１及び受信点９１が、それぞれ変換器８４，９４に置き替えられている。図１７の変換器８４は、図１３の給電点８１の実現形態の１つである。図１７の変換器９４は、図１３の受信点９１の実現形態の１つである。従って、図１７に示すアンテナ装置１５０Ｄの電気的な動作は、図１３に示すアンテナ装置１５０Ｃと同じである。なお、実施の形態３と同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は、適宜省略する。
【０１５８】
図１８は、実施の形態５に係るアンテナ装置を搭載する基板の第１の構成例を示す断面図である。図１８は、基板の構成例を示すと共に、図１７に示すＸＶIII−ＸＶIII線の断面構造を示している。図１７を含み、これまでに示したアンテナ装置の各素子アンテナは、図１８のアンテナ基板４０１の第１の面４１４に配置される。アンテナ基板４０１の第１の面４１４の裏面である第２の面４１５には、回路の配線を担う第１の基板４０２が直接的、もしくは接合材を介して間接的に当接されている。接合材の例は、接着剤、接着シートなどである。また、第１の基板４０２において、第３の方向であるｚ１の方向には、高周波信号を通過させるための開口部４０７が複数形成されている。開口部４０７は、アンテナ基板４０１の第１の面４１４と、第１の基板４０２における２つの内側面４１６と、図１８では図示されない他の２つの内側面とによって形成される。これらの内側面は、少なくとも表面に金属めっき処理等により導体膜が形成されて導体を形成する。
【０１５９】
第１の基板４０２に対し、ｚ１の負の方向には、第２の基板４０３が配置されている。図１８は、送信チャネルごとに第２の基板４０３を有する構成を例示しており、送信チャネル６３，６４に対応して２つの第２の基板４０３が配置されている。
【０１６０】
第２の基板４０３のそれぞれには、高周波信号を発生させるＩＣ４０４が搭載されている。即ち、ＩＣ４０４は、第２の基板４０３における第１の基板４０２の側の面に搭載されている。ＩＣ４０４の回路の一例は、図１５における送信器１１１〜１１８，１２１〜１２８のうちの何れか１つである。ＩＣ４０４からの高周波信号は、第２の基板４０３に形成された線路４０５に伝送される。第１の基板４０２と第２の基板４０３とは、導電接続部材の一例である半田ボール４０６で接続される。なお、半田ボール４０６の個数は任意であり、第１の基板４０２と第２の基板４０３との間において、高周波信号の導通、電源供給、制御信号の導通等のため、必要に応じて配置すればよい。
【０１６１】
開口部４０７は、素子アンテナ８２に接続される線路８３と、高周波信号を生成するＩＣ４０４との間に介在して、高周波信号を伝送する導波管の伝送空間となる。導波管は、進行方向に対して導波管モード（ＴＥモード又はＴＭモード）の電磁界の波動を伝搬する管である。実施の形態５では、基板に複数の矩形穴を形成することで、基板の法線方向である第３の方向を電磁界の波動の伝搬方向とする複数の方形導波管を形成する。なお、導波管の管断面の形状は例えば長方形の両短辺に半円を付けた繭型形状のような方形以外の断面形状のものであってもよい。
【０１６２】
破線で示す高周波接続部４１１，４１２は、線路４０５の高周波信号を、開口部４０７を介して、線路８３へ伝達するための構造部分を意味する。高周波接続部４１１，４１２は、導波管モードとマイクロストリップモードとの電磁界の波動を変換する変換器（導波管マイクロストリップ変換器）を構成する。線路４０５から開口部４０７への変換は、第２の基板４０３内に任意の変換器を形成して用いればよい。また、開口部４０７から線路８３への変換は、アンテナ基板４０１に形成された変換器８４によって行われる。変換器８４の一形態は、アンテナ基板４０１の表面に形成された導体パターンである。導体パターンは、図示しない整合回路が接続されて、導波管モードからマイクロストリップモードにモード変換するときに、電波が漏洩しない構造となる。なお、導体パターンに限らず、変換器８４の実現方式は、任意である。
【０１６３】
なお、開口部４０７は、各送信チャネルごとに形成される。以下の記載において、送信チャネル６１〜６８のそれぞれに形成される開口部４０７を、それぞれ「第１の開口部」、「第２の開口部」、「第３の開口部」、「第４の開口部」、「第５の開口部」、「第６の開口部」、「第７の開口部」及び「第８の開口部」と呼ぶ場合がある。また、素子アンテナ８２に接続される導体パターンと、ＩＣ４０４に接続される導体パターンとを区別するため、前者を「第１の導体パターン」と呼び、後者を「第２の導体パターン」と呼ぶ場合がある。
【０１６４】
実施の形態５における第１の特徴は、アンテナ基板４０１の同一面である第１の面４１４に複数の送信チャネルの素子アンテナ８２が配置されることにある。実施の形態５における第２の特徴は、隣接する送信チャネルに対して高周波信号を伝送する開口部４０７同士が、アンテナ基板４０１の第２の面４１５をｚ１の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナ８２を結ぶＸＶIII−ＸＶIII線の外側に位置していることにある。なお、開口部４０７は、高周波接続部４１１，４１２で言い替えてもよい。即ち、送信チャネル６３の高周波接続部４１１及び送信チャネル６４の高周波接続部４１２は、アンテナ基板４０１の第２の面４１５をｚ１の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナ８２を結ぶＸＶIII−ＸＶIII線の外側に位置している。
【０１６５】
これにより、高周波接続部４１１，４１２の存在が素子アンテナ８２の配置に制約を与えなくなり、本発明の素子アンテナ８２の配置を容易に実現できる。特に、送信チャネル６１，６２間、送信チャネル６３，６４間、送信チャネル７１，７２間、及び送信チャネル７３，７４間は、チャネル間隔が狭い。このため、素子アンテナ８２の配置に制約を与えない実施の形態５の構成によって実現が容易になる。
【０１６６】
なお、図１７の変換器８４の位置の周辺にＩＣ４０４を実装すれば、同様の構成ができる。この場合、ＩＣ４０４は素子アンテナと同じ面に配置されるが、ＩＣ４０４の電源、制御線等の多数の配線(図示せず)も素子アンテナと同じ面に必要となり、配線が困難となる。また、ＩＣ４０４からの不要な電波の放射を抑えるために、ＩＣ４０４にシールド構造を設ける場合がある。従って、必要な電波を放射する素子アンテナ８２を避けるために、多数のシールド構造が必要となり、製造が困難になる。これに対し、実施の形態５では、ＩＣ４０４を素子アンテナが配置される面と反対の裏面側に搭載するので、これらの課題は生じない。
【０１６７】
ここまで、送信チャネルについて説明したが、受信チャネルも図１７の変換器９４を設け、図１８と同様の構造とすることができる。この場合、ＩＣ４０４は受信用に置き換えられる。
【０１６８】
なお、ここまで、ミリ波を通過させるための構造として、第１の基板４０２に開口部４０７を形成する導波管構造を例示したが、別の構造を用いてもよい。例えば、開口部４０７を同軸構造に置き換え、第２の基板４０３及びアンテナ基板４０１の各変換器を、線路−同軸変換器に置き換えてもよい。
【０１６９】
図１９は、実施の形態５に係るアンテナ装置を搭載する基板の第２の構成例を示す断面図である。図１９は、図１７に示すＸＶIII−ＸＶIII線の断面構造の図１８とは異なる例を示している。図１８と比較すると、第２の基板４０３が１つになったこと、ＩＣ４０４の代わりにＩＣ４０８が搭載されたことが異なる。ＩＣ４０４は、それぞれが１つの送信チャネルの高周波信号を発生させるものであるが、ＩＣ４０８は、２つの送信チャネルの高周波信号を発生させるものである。即ち、図１８と図１９との本質的な差異は、ＩＣを集約しているか否かの差異であり、両者の動作は同じである。
【０１７０】
図１７から図１９の構成によれば、第１の基板４０２には複数の導波管が形成され、当該導波管の一方の端部はアンテナ基板４０１の第２の面に面して、もしくは対向して配置されて第１の導体パターンと当該導波管との間で導波管マイクロストリップ変換器が構成される。そして、少なくとも送信チャネル６１に接続される導波管と送信チャネル６３に接続される他の導波管とが異なる位置に配置される。或いは、少なくとも送信チャネル６２に接続される導波管と送信チャネル６４に接続される他の導波管とが異なる位置に配置される。そして、当該導波管の他方の端部は第２の導体パターンの他方の端部に対向して配置される。複数の導波管は、第１の導体パターンとＩＣ４０４又はＩＣ４０８との間に介在して、高周波信号を伝送する。
【０１７１】
図２０は、図１９に示す第２の基板４０３の第２の構成例におけるＸＸ−ＸＸ線の第１の断面図である。なお、図２０は、図１７における送信チャネル６３，６４に対応する部分を抜粋したものである。また、図２０において、破線は、図１７における送信チャネル６３，６４が存在する範囲を示している。また、一点鎖線は、図１９における開口部４０７が形成される範囲を示している。図２０に示されるように、送信チャネル６３の開口部４０７、及び送信チャネル６４の開口部４０７の組は、第１の方向であるｘ１の方向に沿って形成される。
【０１７２】
図２０に示す構成の特徴は４つある。第１の特徴は、ＩＣ４０８が２つの送信チャネル６３，６４への高周波信号を発生させることにある。第２の特徴は、ＩＣ４０８がアンテナ基板４０１と異なる基板に配置されることにある。第３の特徴は、ＩＣ４０８に関する２つの送信チャネル６３，６４について、対応する開口部４０７が、隣接するチャネル側ではなく、隣接するチャネルの反対側に設けられることにある。第４の特徴は、導電性接続部材である半田ボール４０６が、開口部４０７を囲むようにλ/４の間隔で配置されていることである。なお、「λ」は、ミリ波帯における受信アンテナ４０の動作波長である。
【０１７３】
これにより、ＩＣ４０８が２つの送信チャネルの高周波信号を発生させる場合であっても、素子アンテナ８２を回避して高周波接続部４１１，４１２を配置でき、ＩＣ４０８と送信チャネル６３，６４のそれぞれとの接続を容易に実現できる。また、半田ボール４０６を、開口部４０７の周囲にλ/４の間隔で配置することにより、導波管として動作する開口部４０７からの電磁界の漏洩を抑えることができる。
【０１７４】
上記では、ＩＣ４０８と送信チャネル６３，６４のそれぞれとの接続について説明したが、送信チャネル６１，６２についても、同様に接続できることは言うまでもない。
【０１７５】
なお、図１７の変換器８４の位置の周辺にＩＣ４０８を実装することも考えられる。一例として、送信チャネル６４における変換器８４の位置にＩＣ４０８を実装することを考える。この構成の場合、ＩＣ４０８の周辺には、送信チャネル６４の素子アンテナ８２及び線路８３が存在するため、ＩＣ４０８と送信チャネル６３の素子アンテナ８２とを接続することは困難となる。即ち、先に説明したＩＣ４０４を素子アンテナが配置される面と同じ面に配置した場合の課題と、同じ課題が生じる。
【０１７６】
図２１は、図１９に示す第２の基板４０３の第２の構成例におけるＸＸ−ＸＸ線の第２の断面図である。なお、図２１は、図１７における送信チャネル６１〜６８に対応する部分を抜粋したものである。また、図２１において、破線は、図１７における送信チャネル６１〜６８が存在する範囲を示している。また、一点鎖線は、送信チャネル６１〜６８の各開口部が形成される範囲を示している。図２１に示されるように、送信チャネル６１の開口部４０７及び送信チャネル６３の開口部４０７の組、送信チャネル６２の開口部４０７及び送信チャネル６４の開口部４０７の組、送信チャネル６５の開口部４０７及び送信チャネル６６の開口部４０７の組、並びに送信チャネル６７の開口部４０７及び送信チャネル６８の開口部４０７の組は、第２の方向であるｙ１の方向に沿って形成される。
【０１７７】
ＩＣ４０９は、線路４０５を介して送信チャネル６１〜６８に接続される。ＩＣ４０９の回路の一例は、図１６におけるＩＣ１１０又はＩＣ１２０である。
【０１７８】
図２１に示す構成の特徴は３つある。第１の特徴は、ＩＣ４０９が８つの送信チャネル６１〜６８への高周波信号を発生させることにある。第２の特徴は、ＩＣ４０９がアンテナ基板４０１と異なる基板に配置されることにある。第３の特徴は、ＩＣ４０９に関する４つの送信チャネル６１〜６４について、送信チャネル６３，６４の組、及び送信チャネル６１，６２の組のそれぞれに対応する開口部４０７が、隣接するチャネル側ではなく、隣接するチャネルの反対側に設けられることにある。
【０１７９】
これにより、素子アンテナ８２を回避してそれぞれの高周波接続部を配置でき、ＩＣ４０９と、送信チャネル６３，６４及び送信チャネル６１，６２のそれぞれの組との接続を容易に実現できる。
【０１８０】
ここまで、図２１において、送信チャネル６３，６４の組、及び送信チャネル６１，６２の組のそれぞれの高周波接続部の配置について説明したが、ＩＣ４０９は、送信チャネル６１〜６４に加え、送信チャネル６５〜６８にも接続される。図１７に示すように、送信チャネル６５〜６８の変換器８４と、変換器８４に対応する高周波接続部(不図示)とは、各送信チャネルの素子アンテナ８２に干渉しない位置に配置すればよい。
【０１８１】
これにより、ＩＣ４０９が８つの送信チャネル６１〜６８の高周波信号を発生させる場合であっても、素子アンテナ８２を回避して送信チャネル６１〜６８の高周波接続部を配置でき、ＩＣ４０９と、送信チャネル６１〜６８のそれぞれとの接続を容易に実現できる。
【０１８２】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１８３】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ  送信アンテナ、１１，１２，２１，２２，４１，４２，６１〜６８，７１〜７８  送信チャネル、３０，３０Ａ，４０，４０ａ，４０ｂ，４０Ａ  受信アンテナ、３１〜３６  受信チャネル、８１  給電点、８２，９２  素子アンテナ、８３，９３，９３ｂ，２０２，４０５  線路、８４，９４  変換器、９１  受信点、９５  物標、９６  送信波、９７  反射波、１１０，１２０，４０４，４０８，４０９  ＩＣ、１１１〜１１８，１２１〜１２８  送信器、１３１  移相器、１３２  増幅器、１３３  出力端子、１３４  制御線、１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ  アンテナ装置、２００，２００Ａ  高周波回路、２０１  発振器、３００  レーダ装置、３０２  送信部、３０４  電圧制御発振器、３０６  電力分配器、３２０  受信部、３２３  ベースバンド増幅器、３２４  ミキサ、３２６  ＡＤ変換器、３２７  ＤＡ変換器、３３０  信号処理器、３４０  モード切替部、３５０  変調回路、４０１  アンテナ基板、４０２  第１の基板、４０３  第２の基板、４０６  半田ボール、４０７  開口部、４１１，４１２  高周波接続部、４１４  第１の面、４１５  第２の面、４１６  内側面、５００  プロセッサ、５０２  メモリ、５０４  インタフェース、６００  高周波送信回路。
【図１】
2020158009.tif 000003
【図２】
2020158009.tif 000004
【図３】
2020158009.tif 000005
【図４】
2020158009.tif 000006
【図５】
2020158009.tif 000007
【図６】
2020158009.tif 000008
【図７】
2020158009.tif 000009
【図８】
2020158009.tif 000010
【図９】
2020158009.tif 000011
【図１０】
2020158009.tif 000012
【図１１】
2020158009.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2020158009.tif 000015
【図１４】
2020158009.tif 000016
【図１５】
2020158009.tif 000017
【図１６】
2020158009.tif 000018
【図１７】
2020158009.tif 000019
【図１８】
2020158009.tif 000020
【図１９】
2020158009.tif 000021
【図２０】
2020158009.tif 000022
【図２１】
2020158009.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月15日(2021.3.15)
【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】
複数の送信チャネルを有する送信アンテナと、複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信アンテナを有し、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間の間隔は、前記受信アンテナの全体の幅よりも広く、
前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭く、
前記第１及び第２の送信アンテナの配列方向と、前記第３及び第４の送信アンテナの配列方向は、複数の前記受信チャネルの配列方向に配列された
アンテナ装置。
【請求項２】
複数の送信チャネルを有する送信アンテナと、複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信アンテナを有し、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間の間隔は、前記受信アンテナの全体の幅よりも広く、
前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭く、
前記送信アンテナは、第１の動作モードでは、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナの組で動作し、第２の動作モードでは、前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナの組で動作する
アンテナ装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の動作モードでは、前記受信アンテナを構成する複数の受信チャネルの一部又は全部が共用される
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の送信アンテナ及び前記第２の送信アンテナは、交互に時分割で切り替えられ、前記第３の送信アンテナ及び前記第４の送信アンテナは、前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとは異なるタイミングで交互に時分割で切り替えられる、
請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の動作モードは、観測可能な角度範囲は相対的に狭いが、分解可能な角度分解能は相対的に高い高分解能モードであり、
前記第２の動作モードは、分解可能な角度分解能は相対的に低いが、観測可能な角度範囲は相対的に広い広角モードである
請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信チャネルを有し、
前記第１及び第２の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第３及び第４の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第１の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第２の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
請求項２から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信チャネルを有し、
前記第１及び第２の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第３及び第４の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第３の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第４の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
請求項２から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
第１の面を有し、前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルの各素子アンテナと、前記受信チャネルの各素子アンテナとが前記第１の面に配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１の面の裏面である第２の面に当接される第１の基板と、
前記第１の基板の前記アンテナ基板に当接される面の反対側の面との間において、複数の導電接続部材を介して前記第１の基板に電気的に接続される１又は複数の第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板の内側面と前記アンテナ基板の前記第２の面とによって複数の開口部が形成され、
複数の前記開口部は、前記素子アンテナに接続される線路と、高周波信号を生成する集積回路との間に介在して、前記高周波信号を伝送する
請求項６又は７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、並びに前記第２及び第４の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、並びに前記第２及び第４の送信チャネルの組は、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、
前記第１の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第１の開口部及び前記第２の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第２の開口部は、前記第２の面を前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第３の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第３の開口部及び前記第４の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第４の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置する
請求項８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の開口部の組、並びに前記第３及び第４の開口部の組は、前記第１の方向に沿って形成され、
前記第１及び第３の開口部の組、並びに前記第２及び第４の開口部の組は、前記第２の方向に沿って形成される
請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネルを有し、
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、前記第１及び第３の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第２及び第４の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第５及び第７の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第６及び第８の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第５、第６、第７及び第８の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
請求項２から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記送信アンテナは、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネルを有し、
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、前記第１及び第３の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第２及び第４の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第５及び第７の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、前記第６及び第８の送信チャネルの位置は、前記第１の方向の軸において一致し、
前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルは、前記第１の送信アンテナとして動作し、
前記第５、第６、第７及び第８の送信チャネルは、前記第２の送信アンテナとして動作し、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第３の送信アンテナとして動作し、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第４の送信アンテナとして動作する
請求項２から５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
第１の面を有し、前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネルの各素子アンテナと、前記受信チャネルの各素子アンテナとが前記第１の面に配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１の面の裏面である第２の面に当接される第１の基板と、
前記第１の基板の前記アンテナ基板に当接される面の反対側の面との間において、複数の導電接続部材を介して前記第１の基板に電気的に接続される１又は複数の第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板の内側面と前記アンテナ基板の前記第２の面とによって複数の開口部が形成され、
複数の前記開口部は、前記素子アンテナに接続される線路と、高周波信号を生成する集積回路との間に介在して、前記高周波信号を伝送する
請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、
前記第１の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第１の開口部及び前記第２の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第２の開口部は、前記第２の面を前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第３の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第３の開口部及び前記第４の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第４の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第５の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第５の開口部及び前記第６の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第６の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置し、
前記第７の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第７の開口部及び前記第８の送信チャネルに対して前記高周波信号を伝送する第８の開口部は、前記第２の面を前記第３の方向から見て、互いにそれぞれの素子アンテナを結ぶ線の外側に位置する
請求項１３に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
前記第１及び第２の開口部の組、前記第３及び第４の開口部の組、前記第５及び第６の開口部の組、並びに前記第７及び第８の開口部の組は、前記第１の方向に沿って形成され、
前記第１及び第３の開口部の組、前記第２及び第４の開口部の組、前記第５及び第７の開口部の組、並びに前記第６及び第８の開口部の組は、前記第２の方向に沿って形成される
請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
１又は複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには複数の送信器が搭載される
請求項８、９、１３、１４又は１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには１又は複数の送信器が搭載される
請求項８、９、１３、１４又は１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記集積回路は、前記第２の基板における前記第１の基板の側の面に搭載される
請求項１６又は１７に記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の送信チャネルの組と、前記第３及び第４の送信チャネルの組とが配列される前記第２の方向の正側及び負側のうちの少なくとも一方には、少なくとも１つの第９の送信チャネルが配列され、
前記第５及び第６の送信チャネルの組と、前記第７及び第８の送信チャネルの組とが配列される前記第２の方向の正側及び負側のうちの少なくとも一方には、少なくとも１つの第１０の送信チャネルが配列され、
第１の動作モードにおいて、
前記第９の送信チャネルは、前記第１、第２、第３及び第４の送信チャネルと共に同時に電波を放射し、
前記第１０の送信チャネルは、前記第５、第６、第７及び第８の送信チャネルと共に同時に電波を放射する
請求項１１又は１２に記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０の送信チャネルのそれぞれには送信器が接続され、
前記送信器は移送器を備える
請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
１又は複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには複数の前記送信器が搭載される
請求項２０に記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
複数の集積回路を備え、前記集積回路のそれぞれには１又は複数の前記送信器が搭載され、
前記集積回路の単位のオンオフにより、複数の前記送信チャネルを少なくとも前記第１の動作モードで動作させる
請求項２０に記載のアンテナ装置。
【請求項２３】
前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔の１／２である
請求項１から２２の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項２４】
複数の素子アンテナを備えてサブアレーを形成し、複数の前記サブアレーが第１の方向に沿ってそれぞれ配列された受信アンテナと、
前記第１の方向に沿って、前記受信アンテナを間に挟む一方側に配列された第１及び第２の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第３及び第４の送信サブアレーアンテナと、
前記第１の方向に沿って、複数の前記受信アンテナを間に挟む一方側に配列された第５及び第６の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第７及び第８の送信サブアレーアンテナと、
前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って、前記第１、第２、第５及び第６の送信サブアレーアンテナを間に挟む一方側に配列された第９及び第１０の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第１１及び第１２の送信サブアレーアンテナと、
前記第２の方向に沿って、前記第３、第４、第７及び第８の送信サブアレーアンテナを間に挟む一方側に配列された第１３及び第１４の送信サブアレーアンテナと、他方側に配列された第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナと、
を備え、
前記第１及び第５の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第２及び第６の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第３及び第７の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第４及び第８の送信サブアレーアンテナは前記第２の方向に配列され、
前記第１、第２、第３及び第４の送信サブアレーアンテナのそれぞれは、複数の素子アンテナがそれぞれ同じ給電点に接続され、
前記第５、第６、第７及び第８の送信サブアレーアンテナのそれぞれは、複数の素子アンテナがそれぞれ同じ給電点に接続され、
前記第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナのそれぞれは、複数の素子アンテナがそれぞれ同じ給電点に接続され、
前記第１及び第２の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔と、前記第３及び第４の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔と、前記第５及び第６の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔と、前記第７及び第８の送信サブアレーアンテナにおける位相中心の間隔とは、前記受信アンテナの一方の側に位置するサブアレーと、他方の側に位置するサブアレーとの位相中心の間隔よりも狭い
アンテナ装置。
【請求項２５】
第１の動作モードでは、
少なくとも前記第１０及び第１１の送信サブアレーアンテナと、前記第１４及び第１５の送信サブアレーアンテナとが交互に切り替えられて電波が送信され、
第２の動作モードでは、
隣接する第１及び第２の周波数チャープ期間に前記第１又は第５の送信サブアレーアンテナと、前記第２又は第６の送信サブアレーアンテナとが交互に切り替えられて電波が送信され、
隣接する第３及び第４の周波数チャープ期間に前記第３又は第７の送信サブアレーアンテナと、前記第４又は第８の送信サブアレーアンテナとが交互に切り替えられて電波が送信される
請求項２４に記載のアンテナ装置。
【請求項２６】
前記第１及び前記第２の送信サブアレーアンテナ間の間隔、前記第５及び第６の送信サブアレーアンテナ間の間隔、前記第３及び第４の送信サブアレーアンテナ間の間隔、並びに前記第７及び第８の送信サブアレーアンテナ間の間隔は、それぞれ前記受信アンテナにおける隣接チャネル間の間隔の１／２である
請求項２４又は２５に記載のアンテナ装置。
【請求項２７】
前記第１及び第５の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信と、前記第２及び第６の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信とが交互に切り替えられ、或いは、
前記第３及び第７の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信と、前記第３及び第７の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは２つに切り替えた送信とが交互に切り替えられる、或いは、
前記第１、第２、第５、第６、第９、第１０、第１１及び第１２の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは複数に切り替えた送信と、前記第３、第４、第７、第８、第１３、第１４、第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナのうちの何れか１つもしくは複数に切り替えた送信とが交互に切り替えられる
請求項２４から２６の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項２８】
前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、第１２、第１３、第１４、第１５及び第１６の送信サブアレーアンテナは、移相器を有することにより、前記第２の方向にビームを走査する
請求項２７に記載のアンテナ装置。
【請求項２９】
第１の面を有し、第１、第２、第３及び第４の送信チャネルにそれぞれ接続される複数の素子アンテナと、前記素子アンテナに接続される第１の導体パターンと、前記第１及び第２の送信チャネルの間に配列される複数の受信チャネルに接続される複数の素子アンテナとが前記第１の面に配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１の面の裏面である第２の面に、直接的もしくは接合材を介して間接的に当接される第１の基板と、
前記第１の基板の前記アンテナ基板に直接的もしくは間接的に当接される面の反対側の面との間において、複数の導電接続部材を介して前記第１の基板に電気的に接続され、前記第１の基板に対向する面に高周波信号を生成する集積回路が実装されるとともに、一方の端部が前記集積回路に接続された第２の導体パターンが形成される１又は複数の第２の基板と、
を備え、
前記第１の基板には複数の導波管が形成され、前記導波管の一方の端部は前記アンテナ基板の前記第２の面に面してもしくは対向して配置されて前記第１の導体パターンと前記導波管との間で導波管マイクロストリップ変換器を構成し、少なくとも前記第１の送信チャネルに接続される前記導波管と前記第３の送信チャネルに接続される他の前記導波管とが異なる位置に配置されるか、もしくは少なくとも前記第２の送信チャネルに接続される前記導波管と前記第４の送信チャネルに接続される他の前記導波管とが異なる位置に配置され、当該導波管の他方の端部は前記第２の導体パターンの他方の端部に対向して配置され、
複数の前記導波管は、前記第１の導体パターンと前記集積回路との間に介在して、前記高周波信号を伝送する
アンテナ装置。
【請求項３０】
送信チャネルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを有する第１の送信アンテナと、
送信チャネルＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈを有する第２の送信アンテナと、
複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、
を備え、
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記送信チャネルＡ、Ｂの組と前記送信チャネルＥ、Ｆの組は前記第１の方向に沿って配列され、前記送信チャネルＣ、Ｄの組と前記送信チャネルＧ、Ｈの組は前記第１の方向に沿って配列され、
前記送信チャネルＡ、Ｂは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、
前記送信チャネルＥ、Ｆは、前記第２の方向に沿って配列され、
前記送信チャネルＣ、Ｄは、前記第１の方向に沿って配列され、
前記送信チャネルＧ、Ｈは、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１の送信アンテナの位相中心と、前記第２の送信アンテナの位相中心との間の間隔は、前記受信アンテナの全体の幅よりも広く、
前記送信チャネルＣ、Ｄの組の位相中心の間隔と、前記送信チャネルＧ、Ｈの組の位相中心の間隔は、それぞれ複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭い
アンテナ装置。
【請求項３１】
第１、第２、第３及び第４の送信チャネルを有する第１の送信アンテナと、
第５、第６、第７及び第８の送信チャネルを有する第２の送信アンテナと、
複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、
を備え、
複数の前記受信チャネルは、第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルの組、前記第２及び第４の送信チャネルの組、前記第５及び第７の送信チャネルの組、並びに前記第６及び第８の送信チャネルの組は、前記第１の方向に沿って配列され、
前記第１及び第３の送信チャネルは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列され、
前記第２及び第４の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、
前記第５及び第７の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、
前記第６及び第８の送信チャネルは、前記第２の方向に沿って配列され、
前記第１の送信アンテナの位相中心と、前記第２の送信アンテナの位相中心との間の間隔は、前記受信アンテナの全体の幅よりも広く、
前記第１及び第３の送信チャネルの組の位相中心と、前記第２及び第４の送信チャネルの組の位相中心との間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭い
アンテナ装置。
【請求項３２】
前記第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８の送信チャネル、並びに複数の前記受信チャネルのそれぞれには、電磁界の波動を変換する変換器が形成されている
請求項３１に記載のアンテナ装置。
【請求項３３】
前記第１の方向に沿って配列された複数の前記受信チャネルのうち、両端の受信チャネルは、両端以外の受信チャネルに形成される素子アンテナ群を前記第１の方向に沿って２個分並べた構成である
請求項３０から３２の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項３４】
複数の送信チャネルを有する送信アンテナと、複数の受信チャネルを有する受信アンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
前記送信アンテナは、第１、第２、第３及び第４の送信アンテナを有し、
前記第１の送信アンテナと前記第２の送信アンテナとの間の間隔は、前記受信アンテナの全体の幅よりも広く、
前記第３の送信アンテナと前記第４の送信アンテナとの間の間隔は、複数の前記受信チャネルにおける隣接チャネル間の間隔よりも狭く、
前記第１、第３、第４の送信アンテナは、それぞれ異なる導波管に接続され、
それぞれの導波管は導波管マイクロストリップ変換器を介して一つのチップに接続されたアンテナ装置。
【請求項３５】
請求項１から３４の何れか１項に記載のアンテナ装置を備えたレーダ装置。
【請求項３６】
前記レーダ装置は、第１及び第２の動作モードにそれぞれ対応した移相情報及び送信出力情報を含む送信制御情報を生成する信号処理器を備えた請求項３５に記載のレーダ装置。
【国際調査報告】
2020158009.tif 000024
2020158009.tif 000025
2020158009.tif 000026
2020158009.tif 000027