JP7008216B2 - レーダ装置 - Google Patents

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Description

本開示は、レーダ装置に関する。
ミリ波やマイクロ波の周波数帯域の電磁波を用いて、非接触で物体（以下、「ターゲット」とも称する）の位置を検知するレーダ装置が知られている。
この種のレーダ装置は、例えば、車体の四隅に配設され、前方監視、前側方監視、又は、後側方監視等の多方向の監視用途として用いられている。例えば、車体の後側方に配設されたレーダ装置は、後方への出庫時に当該車両の後側方の交通状況を確認するリアクロストラフィックアラート（RCTA：Rear Cross Traffic Alert ）、及び、車線変更時に当該車両の後方からの物体（例えば、他の車両）の接近を検知して警報を出すレーンチェンジアシスト（LCA：Lane Change Assist）等の用途として、用いられている。
この種のレーダ装置の従来技術として、例えば、特許文献１には、アンテナ基板上に互いに異なる方向を向く複数のエンドファイアアンテナを放射状に配設することによって、広範囲の物体検知を実現することが記載されている。又、特許文献２には、アンテナ基板の基板面にブロードサイドアレーアンテナを配設すると共に、アンテナ基板のエッジ端にエンドファイアアレーアンテナを配設して、車両の後方と車両の側方のみに指向方向を絞って、車両の後方と車両の側方とで各別に物体検知を行うことが記載されている。
特表２００８－５０３９０４号公報 特開２０１２－１５９３４８号公報
ところで、この種のレーダ装置においては、一のレーダ装置にて、互いに離間した複数方向の領域（例えば、車両の後方領域と車両の側方領域）を物体検知の対象領域としてカバーする必要がある。そして、この種のレーダ装置においては、当該物体検知の対象領域において、ターゲットが存在するか否かのみならず、ターゲットが存在する位置（以下、ターゲットが存在する方位とも称する）を高精度に検知する要請がある。
この点、特許文献１の従来技術では、広範囲に亘る領域における物体検知を実現できるものの、アンテナ素子数の増加を招いてしまう。又、特許文献１の従来技術では、複数のアンテナ素子で各別に送受信してターゲットの方位推定を行うことになるため、当該方位推定の精度の点において、課題がある。
又、特許文献２の従来技術では、車両の後方領域と車両の側方領域における物体検知を実現できるものの、その構造上、車両の側方領域については、ターゲットの方位推定を行うことができない。
本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、互いに離間した複数方向の領域について、ターゲットが存在する方位を高精度に推定し得るレーダ装置を提供することを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本開示は、
装置外部の互いに離間した第１及び第２方向それぞれの領域に存在するターゲットの位置を検知するレーダ装置であって、
基板面が前記第１及び第２方向と平行となるように配設された回路基板と、
前記回路基板内の前記第１方向側の端部領域に配設され、前記第１方向に向けて第１送信波を送信する第１送信アンテナ部と、
前記回路基板内の前記第２方向側の端部領域に配設され、前記第２方向に向けて第２送信波を送信する第２送信アンテナ部と、
前記回路基板内の前記第１方向と前記第２方向の間の第３方向側の端部領域に配設され、前記第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を有し、前記第１及び第２送信波それぞれの反射波を受信する受信アンテナ部と、
を備えるレーダ装置である。
又、他の局面では、
装置外部の互いに離間した第１及び第２方向それぞれの領域に存在するターゲットの位置を検知するレーダ装置であって、
基板面が前記第１及び第２方向と平行となるように配設された回路基板と、
前記回路基板内の前記第１方向と前記第２方向の間の第３方向側の端部領域に配設され、前記第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を有し、前記第１及び第２方向それぞれに対して第１送信波及び第２送信波を送信する送信アンテナ部と、
前記回路基板内の前記第１方向側の端部領域に配設され、前記第１送信波の反射波を受信する第１受信アンテナ部と、
前記回路基板内の前記第２方向側の端部領域に配設され、前記第２送信波の反射波を受信する第２受信アンテナ部と、を備えるレーダ装置である。
本開示に係るレーダ装置によれば、互いに離間した複数方向の領域について、ターゲットが存在する方位を高精度に推定することが可能である。
レーダ装置の車両後方の物体検知機能について説明する図 レーダ装置の車両側方の物体検知機能について説明する図 車載用途のレーダ装置に要求される指向性パターンの一例を示す図 第１の実施形態に係るレーダ装置の外観を示す斜視図 第１の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第１の実施形態に係るレーダ装置の信号処理ＩＣの構成を示すブロック図 第２の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第３の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第４の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 ＭＩＭＯレーダの原理について、模式的に説明する図 第５の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第５の実施形態に係るインピーダンス変成器の構成を示す平面図 第６の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第６の実施形態に係るインピーダンス変成器の構成を示す平面図 第７の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第８の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第８の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す側面断面図 第９の実施形態に係るレーダ装置の構成を示す平面図 第１０の実施形態に係るレーダ装置の一例を示す図
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（本開示に至る経緯）
まず、図１乃至図３を参照して、本開示に係るレーダ装置の着想について、説明する。尚、以下では、車両に搭載され、当該車両後方の物体検知及び当該車両側方の物体検知を実行するレーダ装置を一例として説明する。
図１は、レーダ装置の車両後方に係る物体検知機能について説明する図である。図２は、レーダ装置の車両側方に係る物体検知機能について説明する図である。
図３は、車載用途のレーダ装置に要求される指向性パターンの一例を示す図である。
レーダ装置の車両後方に係る物体検知機能は、例えば、図１に示すように、車線変更時に自車両Ｃ（レーダ装置Ｕが搭載された車両を表す。以下同じ）の後方からの他の車両Ｃａ等の接近を検知するレーンチェンジアシストの用途として用いられる。かかる用途においては、レーダ装置は、例えば、自車両Ｃの走行車線に隣接する車線領域等の比較的狭い範囲に存在する物体のみを高精度に検知できればよい。但し、他の車両Ｃａ等がいずれの車線を走行しているか等を判別する必要があるため、当該レーダ装置においては、高精度な方位推定の能力が求められる。
又、レーダ装置の車両側方に係る物体検知機能は、例えば、図２に示すように、後方への出庫時に自車両Ｃの側方からの他の車両Ｃａ等の接近を確認するリアクロストラフィックアラートの用途として用いられる。かかる用途においても、レーダ装置は、例えば、自車両Ｃが侵入する車線領域等の比較的狭い範囲に存在する物体のみを高精度に検知できればよい。但し、他の車両Ｃａ等がいずれの車線を走行しているか等を判別する必要があるため、当該レーダ装置においても、高精度な方位推定の能力が求められる。
従って、かかる用途に用いられるレーダ装置に要求される指向性パターンは、図３のように、互いに分離した２方向の狭い領域に対して、高いアンテナ利得を有するものである。つまり、当該レーダ装置においては、かかる２方向の狭い領域において、高精度な方位推定を実行し得る構成とすることが最適と言える。換言すると、当該レーダ装置においては、車両後方と車両側方の中間の方向の領域に対しては、物体検知の要請は少ない。
尚、かかる用途に用いられるレーダ装置に要求される指向性パターンは、更に好適には他の車両Ｃａと急接近する可能性がある車両後方側については、車両側方よりも高いアンテナ利得を有するものである。そのため、配設し得るアンテナ素子数に制限がある場合には、車両後方に対するアンテナ利得の方が、車両側方に対するアンテナ利得よりも高くなるように、当該レーダ装置を構成することが望ましい。
（第１の実施形態）
本発明の発明者等は、上記の着想に基づいて、互いに離間した複数の方向の領域について、高精度な方位推定を実現し得るレーダ装置の構成について鋭意検討し、後述する本発明の構成に想到するに至った。以下、図４～図６を参照して、本発明の一実施形態について、説明する。
図４は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの外観を示す斜視図である。図５は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。尚、図５の平面図は、筐体Ｕａ内の回路基板１を平面視した図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、図１～図３にて上記したものと同様に、例えば、車両に搭載され、車両後方の物体検知及び車両側方の物体検知を実行する用途に適用される。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、自身の外部（以下、「装置外部」と称する）の互いに直交する二方向（ここでは、車両後方及び車両側方）に対して電磁波を送信する構成となっている。
以下では、レーダ装置Ｕが電磁波を送信する互いに直交する二方向のうちの車両後方側を「第１方向」、車両側方側を「第２方向」と称して説明する。又、受信アンテナ部４の指向方向（指向性パターンのうちアンテナ利得が最大となる方向を表す。以下同じ）となる「第１方向」と「第２方向」の間の方向（図５では、第１方向と第２方向の間の略中間の方向を示す）を「第３方向」と称して説明する。尚、各図には、「第１方向」、「第２方向」、及び「第３方向」を実線矢印で示している。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、筐体Ｕａ、回路基板１、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、受信アンテナ部４、及び、信号処理ＩＣ５等を備えている。
尚、回路基板１、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、受信アンテナ部４、及び信号処理ＩＣ５は、筐体Ｕａ内に収納されており、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、受信アンテナ部４における電磁波の送受信は、筐体Ｕａに形成された窓部Ｕｂを介して行われる。
回路基板１は、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、受信アンテナ部４、及び信号処理ＩＣ５等が配設される基板である。回路基板１内には、これらの各部品（第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、受信アンテナ部４、及び信号処理ＩＣ５）が配設されると共に、これらの各部品を互いに電気的に接続する配線（図示せず）がパターン形成されている。
回路基板１の材料は、本発明では特に限定されないが、例えば、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板を用いることができる。回路基板１としては、多層基板や、信号処理ＩＣ５を内蔵した半導体基板が用いられてもよい。尚、回路基板１は、典型的には、平板形状を呈している。
回路基板１は、筐体Ｕａ内において、基板面が第１方向及び第２方向に平行となるように配設されている。回路基板１は、例えば、基板面が地面と平行になるように配設されている。
第１送信アンテナ部２は、回路基板１内の第１方向側（第１方向に沿って相対する二方向のうちの第１方向側を意味する）の端部領域に配設され、第１方向に向けて電磁波（以下、「第１送信波」とも称する）Ｔｘ１を送信する。
第１送信アンテナ部２は、例えば、第１方向が指向方向となるように形成されたエンドファイアアレイ(End-fire Array)アンテナによって構成される。尚、エンドファイアアレイアンテナは、基板面内にパターン形成された長手方向が平行になるように配列された複数のストリップ導体により構成され、当該複数のストリップ導体が配列される方向に沿って電磁波を送受信する。
第１送信アンテナ部２の指向特性は、例えば、図５の２Ｒ領域に示すように、第１方向を指向方向として、第１方向からビームの幅方向に対して３０°程度広がった範囲まで電磁波を送信する指向性パターンとなっている。
第２送信アンテナ部３は、回路基板１内の第２方向側（第２方向に沿って相対する二方向のうちの第２方向側を意味する）の端部領域に配設され、第２方向に向けて電磁波（以下、「第２送信波」とも称する）Ｔｘ２を送信する。第２送信アンテナ部３は、例えば、第２方向が指向方向となるように形成されたエンドファイアアレイアンテナによって構成される。
第２送信アンテナ部３の指向特性は、例えば、図５の３Ｒ領域に示すように、第２方向を指向方向として、第２方向からビームの幅方向に対して半値角が±３０°程度広がった範囲まで電磁波を送信する指向性パターンとなっている。
尚、図５では、第１送信アンテナ部２及び第２送信アンテナ部３が、１個のアンテナ素子（電磁波を送受信する単位アンテナを表す。ここでは、１個のエンドファイアアレイアンテナが１個のアンテナ素子に相当する。以下同じ）によって構成された態様を示しているが、複数のアンテナ素子によって構成してもよいのは勿論である。
受信アンテナ部４は、回路基板１内の第３方向側（第３方向に沿って相対する二方向のうちの第３方向側を意味する）の端部領域に配設され、第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子４ａ、４ｂを含んで構成される。受信アンテナ部４は、第１送信波Ｔｘ１がターゲットにて反射した反射波Ｒｘ１（以下、「第１反射波Ｒｘ１」とも称する）、及び第２送信波Ｔｘ２がターゲットにて反射した反射波Ｒｘ２（以下、「第２反射波Ｒｘ２」とも称する）をそれぞれ受信する。
受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂは、例えば、平面視で、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３の間の領域において、回路基板１の第３方向側の端部の延在方向に沿って直線状に配設されている。
受信アンテナ部４を構成するアンテナ素子４ａ、４ｂは、それそれ、例えば、第３方向が指向方向となるように形成されたエンドファイアアレイアンテナによって構成される。尚、図５では、説明の便宜として、２個のアンテナ素子４ａ、４ｂのみを示しているが、３個以上のアンテナ素子が配設されてもよいのは勿論である。又、受信アンテナ部４を構成するアンテナ素子の配列態様は、直線状に限らず、千鳥状等であてもよい。
受信アンテナ部４の指向特性は、例えば、図５の４Ｒ領域に示すように、第３方向を指向方向として、第１方向及び第２方向の両側までの電磁波を受信し得る指向性パターンとなっている。尚、本実施形態では、受信アンテナ部４の指向方向である第３方向は、第１方向側におけるアンテナ利得と第２方向側におけるアンテナ利得とが略同一となるように、第１方向と第２方向の間の略中間の方向に設定されている。但し、第３方向は、第１方向と第２方向の間の略中間の方向から、第１方向側又は第２方向側に２０°傾斜させた範囲のいずれかの方向であってよい。
受信アンテナ部４は、かかる構成によって、第１方向から戻ってくる第１反射波Ｒｘ１、及び第２方向から戻ってくる第２反射波Ｒｘ２の両方を受信し得る構成となっている。そして、信号処理ＩＣ５は、受信アンテナ部４の複数のアンテナ素子４ａ、４ｂそれぞれで検知される第１反射波Ｒｘ１の位相差を求めることで、第１方向に存在するターゲットの方位を推定する。又、信号処理ＩＣ５は、受信アンテナ部４の複数のアンテナ素子４ａ、４ｂそれぞれで検知される第２反射波Ｒｘ２の位相差を求めることで、第２方向に存在するターゲットの方位を推定する。
信号処理ＩＣ５（本発明の信号処理部に相当）は、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３及び受信アンテナ部４との間で電気信号の授受を行い、電磁波の送受信を実行する。信号処理ＩＣ５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、発振器、送受信処理を行う信号処理回路等を含んで構成される。尚、ここでは、説明の便宜として、信号処理ＩＣ５を一個のＩＣチップによって構成された態様を示しているが、当該信号処理ＩＣ５を構成するＩＣチップの数は、任意である。
図６は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの信号処理ＩＣ５の構成を示すブロック図である。
尚、本実施形態に係る信号処理ＩＣ５は、典型的には、周波数変調連続波（FM-CW：Frequency Modulated Continuous Wave）方式のレーダ装置Ｕを構成する。但し、パルスレーダ方式のレーダ装置Ｕを構成してもよい。
信号処理ＩＣ５は、例えば、制御部５１、第１送信アンテナ部２及び第２送信アンテナ部３それぞれに個別に接続された送信信号生成部５２、５３、受信アンテナ部４の複数のアンテナ素子４ａ、４ｂそれぞれに個別に接続された受信信号処理部５４、５５、並びに、各受信信号生成部５４、５５から受信処理が施されたターゲットからの第１反射波Ｒｘ１及び第２反射波Ｒｘ２に係る受信信号を取得するターゲット位置推定部５６等を備えている。
制御部５１は、例えば、送信信号生成部５２、５３の動作を各別に制御する。尚、制御部５１は、例えば、受信処理の際に第１反射波Ｒｘ１と第２反射波Ｒｘ２を区別できるようにするため、送信信号生成部５２と送信信号生成部５３とを時分割で動作させる。但し、制御部５１は、送信信号生成部５２及び送信信号生成部５３に対して、第１送信波Ｔｘ１と第２送信波Ｔｘ２の偏光方向が異なるように送信信号を生成させたり、第１送信波Ｔｘ１と第２送信波Ｔｘ２とが無相関となるような送信信号を生成させたりしてもよい。
送信信号生成部５２、５３は、例えば、発振器から取得するリファレンス信号を用いて、時間的に周波数が漸増及び漸減を繰り返すように周波数変調処理を施した高周波（例えば、ミリ波周波数帯域）の送信信号を連続的に生成する。そして、送信信号生成部５２、５３は、当該送信信号に基づいて、自身に接続された送信アンテナ（第１送信アンテナ部２又は第２送信アンテナ部３）に対して当該送信信号を送出し、自身に接続された送信アンテナ（第１送信アンテナ部２又は第２送信アンテナ部３）から周波数変調した電磁波（第１送信波Ｔｘ１又は第２送信波Ｔｘ２）を送信させる。
受信信号処理部５４、５５は、例えば、送信信号生成部５２、５３が生成するローカル信号を用いて、自身に接続されたアンテナ素子４ａ、４ｂから取得した第１反射波Ｒｘ１（又は第２反射波Ｒｘ２）に係る受信信号に対して、直交検波処理及び周波数解析処理等を行う。
ターゲット位置推定部５６は、各受信信号生成部５４、５５から受信処理が施されたターゲットからの第１反射波Ｒｘ１（又は第２反射波Ｒｘ２）に係る受信信号を取得して、アンテナ素子４ａで受信した第１反射波Ｒｘ１（又は第２反射波Ｒｘ２）とアンテナ素子４ｂで受信した第１反射波Ｒｘ１（又は第２反射波Ｒｘ２）の位相差を算出し、これによって、ターゲットの方位を推定する。尚、この際、ターゲット位置推定部５６は、ターゲットまでの距離や相対速度等の検出を行ってもよい。
尚、信号処理ＩＣ５が行う処理は、公知の構成と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
［効果］
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、基板面が第１及び第２方向（例えば、車両後方及び車両側方）に平行となるように配設された回路基板１と、回路基板１内の第１方向側の端部領域に配設され、第１方向に向けて第１送信波Ｔｘ１を送信する第１送信アンテナ部２と、回路基板１内の第２方向側の端部領域に配設され、第２方向に向けて第２送信波Ｔｘ２を送信する第２送信アンテナ部３と、回路基板１内の第１方向と第２方向の間の第３方向側の端部領域に配設され、第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子４ａ、４ｂを有し、第１及び第２送信波Ｔｘ１、Ｔｘ２それぞれの反射波Ｒｘ１、Ｒｘ２を受信する受信アンテナ部４と、を備えている。
従って、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、第１方向及び第２方向それぞれ用に設けた第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３を用いて、第１方向及び第２方向それぞれに対する高い出力利得を確保しつつ、共通の受信アンテナ部４を用いて、第１方向及び第２方向それぞれの方向の領域に存在するターゲット位置を高精度に推定することが可能である。本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、特に、アンテナ素子数の増大を招くことなく、互いに離間する第１方向及び第２方向の領域について、高精度なターゲットの方位推定を実現し得る点で有用である。
尚、上記実施形態では、レーダ装置Ｕのより好適な適用対象として、車両側方と車両後方の二方向の物体検知を行うレーダ装置Ｕを示した。しかしながら、上記実施形態に係るレーダ装置Ｕは、他の用途にも適用し得るのは勿論であり、第１方向と第２方向との間の角度は、当該用途等に応じて異なっていてよい。例えば、第１方向と第２方向との間の角度が６０°以上で且つ１２０°以下であれば、共通の受信アンテナ部４を用いて、第１方向及び第２方向それぞれの方向におけるターゲット位置を高精度に推定することが可能である。
（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、第２の実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成の一例について、説明する。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、受信アンテナ部４が、第１反射波Ｒｘ１に対して、より高いアンテナ利得が得られるように設定されている点で、第１の実施形態と相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。
図７は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係る受信アンテナ部４は、指向方向である第３方向が、第２方向よりも第１方向側に傾くように配設されている。換言すると、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂの配列方向が、第１方向よりも、第２方向側に傾くように配設されている。尚、図７では、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂの配列方向が、第２方向に対して略３０°の角度となるように設定されている。
アレーアンテナの指向特性は、一般に、アンテナ素子の配列方向に直交する方向において利得が最大となり、当該方向から広角方向に離れるにつれて段階的にアンテナ利得が低下する。加えて、レーダ装置の方位推定の分解能は、方位推定対象の方向から見たアンテナ素子のピッチに依拠する。一般に、アンテナ素子のピッチが広い方が、指向性が鋭くなり、方位推定の分解能が向上させる。例えば、１°の半値角を持っているアンテナ素子であれば、方位推定の分解能を１°程度まで高められる。
かかる観点から、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、受信アンテナ部４の指向方向を、より高いアンテナ利得が求められる第１方向（即ち、車両後方）に向ける構成とする。具体的には、本実施形態に係る受信アンテナ部４は、第１方向の反対側から見たアンテナ素子４ａ、４ｂのピッチＬｘの方が、第２方向の反対側から見たアンテナ素子４ａ、４ｂのピッチＬｙよりも大きくなるように、例えば、ＬＸ：ＬＹが√３：１程度に設定されている。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕによれば、受信アンテナ部４を、指向方向である第３方向が、第２方向よりも第１方向側に傾くように配設する。これによって、アンテナ素子数の増加を招くことなく、第１方向側における利得を向上させ、さらに方位推定の分解能を高めることができる。
（第３の実施形態）
次に、図８を参照して、第３の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３とで、アレイアンテナを構成する点で、第１の実施形態と相違する。
図８は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係る第２送信アンテナ部３は、第１送信アンテナ部２に隣接して配設され、ここでは、受信アンテナ部４を構成するアンテナ素子４ａ、４ｂの配列方向に沿って配設されている。
又、第２送信アンテナ部３は、第１送信アンテナ部２の指向性パターンと当該第２送信アンテナ部３の指向性パターンの範囲が重なるように、指向方向が第１方向と第２方向の間の方向（ここでは、第３方向）となるように配設されている。
このように、第２送信アンテナ部３は、第１送信アンテナ部２とアレイアンテナ（フェーズドアレイアンテナとも称される）を構成することによって、第２方向に対して第２送信波Ｔｘ２を送信する。つまり、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３との両方から同時に電磁波を送信し、その際に第１送信アンテナ部２から送信する電磁波と第２送信アンテナ部３から送信する電磁波の位相差を制御することで、第２方向に対して電磁波を送信する。尚、かかる処理は、例えば、信号処理ＩＣ５の制御部５１によって実行される。
又、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３とでアレーアンテナを構成することによって、第１方向の領域における物体検知を行う際には、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３との両方を用いることができるため、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）レーダ等を構成することもできる。尚、本実施形態においては、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３とでＭＩＭＯレーダを構成することにより、４個のアンテナ素子からなる仮想受信アレーを構成することができる（第４の実施形態において後述）。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３とを用いることで、第１方向の領域における高精度な物体検知が可能となる。
（第４の実施形態）
次に、図９、図１０を参照して、第４の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図９は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２が、第１方向に直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を含んで構成される点で、第１の実施形態と相違する。尚、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、説明の便宜として、受信アンテナ部４のアンテナ素子の数を４個（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）としている。
第１送信アンテナ部２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃは、第１方向に対して直交する方向に沿って、所定のピッチで、等間隔に配設され、これによってＭＩＭＯレーダを構成する。尚、本実施形態のようにＭＩＭＯレーダを構成する場合には、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄも、同様に、所定のピッチで、等間隔で配設される。
この際、第１送信アンテナ部２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃのピッチＬ＿ｔｘは、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの第１方向から見たピッチＬ＿ｒｘと異なるピッチに設定され、より好適には、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのピッチＬ＿ｒｘを基準として、ピッチＬ＿ｒｘ×受信アンテナ部４のアンテナ素子の個数のピッチに設定される。例えば、図９においては、第１送信アンテナ部２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃのピッチＬ＿ｔｘは、第１方向の反対方向から見た受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのピッチＬ＿ｒｘの４倍に設定される。これにより、第１送信アンテナ部２のアンテナ素子の個数×受信アンテナ部４のアンテナ素子の個数（ここでは、１２個）の仮想受信アレーアンテナを構成することができる。
図１０は、ＭＩＭＯレーダの原理について、模式的に説明する図である。尚、図１０では、説明の便宜として、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、及び、第１送信アンテナ部２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃが、すべて直線状に配設された状態を示している。
一般に、ターゲットが十分遠くにいる場合、送信受信を問わず全てのアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから見たターゲットの方位は同一方向となる。第１送信アンテナ部２の各アンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃから送信した電磁波のうち、ターゲットの方位に向かった電磁波は、第１送信アンテナ部２の各アンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃの間隔に依存した特定の位相差を持っており、ターゲットに当たって反射した後に受信アンテナ部４の各アンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに同一方位から入射する。
このとき受信アンテナ部４の各アンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが受信する反射波は、受信アンテナ部４の各アンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのピッチに依存した位相差で入射する。この送信、受信の位相差を合わせて利用する方式がＭＩＭＯレーダである。
尚、通常、第１送信アンテナ部２の各アンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃから送信する電磁波は、時分割、もしくは符号分割等によって互いに直交化されている。又、受信アンテナ部４の各アンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ別の処理系統を持つことで、互いに直交化されている。
具体的には、第１送信アンテナ部２側においては、アンテナ素子２ａが送信する電磁波とアンテナ素子２ｂが送信する電磁波の位相差［ｒａｄ］は、Ｌ＿ｔｘ×ｓｉｎθ×２π／λ０（但し、Ｌ＿ｔｘはアンテナ素子２ａとアンテナ素子２ｂのピッチ、θは到来角度、λ０は自由空間波長）と表される。又、アンテナ素子２ｃとアンテナ素子２ｂのピッチがアンテナ素子２ｂとアンテナ素子２ａのピッチと同じであった場合、アンテナ素子２ａが送信する電磁波とアンテナ素子２ｃが送信する電磁波の位相差［ｒａｄ］は、Ｌ＿ｔｘ×２×ｓｉｎθ×２π／λ０と表され、アンテナ素子２ａが送信する電磁波とアンテナ素子２ｂが送信する電磁波の位相差の２倍となる。
一方、受信アンテナ部４側においては、アンテナ素子４ａに到来する反射波とアンテナ素子４ｂに到来する反射波の位相差は、Ｌ＿ｒｘ×ｓｉｎθ×２π／λ０（但し、Ｌ＿ｒｘはアンテナ素子４ａとアンテナ素子４ｂのピッチ、θは到来角度、λ０は自由空間波長）と表される。又、アンテナ素子４ａに到来する反射波とアンテナ素子４ｃに到来する反射波の間の位相差、アンテナ素子４ａに到来する反射波とアンテナ素子４ｄに到来する反射波の間の位相差も考え方は同様である。
このとき、アンテナ素子２ａから送信され、アンテナ素子４ａで受信した電磁波の経路を基準（以下、基準経路）として、他の経路を取る電磁波との位相差を考える。ここで、アンテナ素子２ａから送信され、アンテナ素子４ｂで受信した電磁波は、基準経路を取る電磁波と比較して、Ｌ＿ｒｘ×ｓｉｎθ×２π／λ０の位相差を有する。又、アンテナ素子２ｂから送信され、アンテナ素子４ａで受信した電磁波は、基準経路を取る電磁波と比較して、Ｌ＿ｔｘ×ｓｉｎθ×２π／λ０の位相差を有する。又、アンテナ素子２ｂから送信され、アンテナ素子４ｂで受信した電磁波は、基準経路を取る電磁波と比較して、Ｌ＿ｒｘ×ｓｉｎθ×２π／λ０＋Ｌ＿ｔｘ×ｓｉｎθ×２π／λ０＝（Ｌ＿ｒｘ＋Ｌ＿ｔｘ）×ｓｉｎθ×２π／λ０の位相差を有する。
つまり、アンテナ素子２ａから送信され、アンテナ素子４ａで受信した電磁波の経路をｒｏｏｔ２ａ／４ａで表し、各経路をｒｏｏｔ（送信アンテナ２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃのいずれか）／（受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのいずれか）で表すと、それぞれの経路を取る電磁波と基準経路を取る電磁波との位相差は、次のように表される。
root2a/4b－root2a/4a = (L_rx×1 + L_tx×0)×sinθ×2π /λ0
root2a/4c－root2a/4a = (L_rx×2 + L_tx×0)×sinθ×2π /λ0
root2a/4d－root2a/4a = (L_rx×3 + L_tx×0)×sinθ×2π /λ0
root2b/4a－root2a/4a = (L_rx×0 + L_tx×1)×sinθ×2π /λ0
root2b/4b－root2a/4a = (L_rx×1 + L_tx×1)×sinθ×2π /λ0
root2b/4c－root2a/4a = (L_rx×2 + L_tx×1)×sinθ×2π /λ0
root2b/4d－root2a/4a = (L_rx×3 + L_tx×1)×sinθ×2π /λ0
root2c/4a－root2a/4a = (L_rx×0 + L_tx×2)×sinθ×2π /λ0
root2c/4b－root2a/4a = (L_rx×1 + L_tx×2)×sinθ×2π /λ0
root2c/4c－root2a/4a = (L_rx×2 + L_tx×2)×sinθ×2π /λ0
root2c/4d－root2a/4a = (L_rx×3 + L_tx×2)×sinθ×2π /λ0
ここで、上記各式において、Ｌ＿ｔｘがＬ＿ｒｘ×４となる条件を追加すると、それぞれの経路を取る電磁波と基準経路を取る電磁波との位相差は、下記のようになる。
root2a/4b－root2a/4a = (L_rx×1)×sinθ×2π /λ0
root2a/4c－root2a/4a = (L_rx×2)×sinθ×2π /λ0
root2a/4d－root2a/4a = (L_rx×3)×sinθ×2π /λ0
root2b/4a－root2a/4a = (L_rx×4)×sinθ× 2π /λ0
root2b/4b－root2a/4a = (L_rx×5)×sinθ×2π /λ0
root2b/4c－root2a/4a = (L_rx×6)×sinθ×2π /λ0
root2b/4d－root2a/4a = (L_rx×7)×sinθ×2π /λ0
root2c/4a－root2a/4a = (L_rx×8)×sinθ×2π /λ0
root2c/4b－root2a/4a = (L_rx×9)×sinθ×2π /λ0
root2c/4c－root2a/4a = (L_rx×10)×sinθ×2π /λ0
root2c/4d－root2a/4a = (L_rx×11)×sinθ×2π /λ0
上記式は、送信アンテナ２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃのいずれのアンテナ素子から送信され、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのいずれのアンテナ素子で受信した電磁波かを特定することによって、送信アンテナ２のアンテナ素子の個数が１で、受信アンテナ部４のアンテナ素子をピッチＬ＿ｒｘで１２個並べた場合と同様の分解能を実現できることを意味する。ＭＩＭＯレーダではこの位相差を使い、仮想的にアンテナを配置して、角度分離分解能を高めている。
尚、本実施形態に係る送信アンテナ２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃの配列方向は、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの配列方向に対して角度を有する。そのため、信号処理ＩＣ５は、当該角度に依拠した位相差も考慮した上で、送信アンテナ２のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃのいずれのアンテナ素子から送信され、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのいずれのアンテナ素子で受信した電磁波かを特定する。尚、信号処理ＩＣ５による当該信号処理は、公知の手法と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２を第１方向に直交する方向に沿って配列した複数のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃによって構成する。これによって、アンテナ素子数の増加を招くことなく、第１方向の領域における物体検知の精度をより向上させることが可能となる。又、第２方向の領域に存在するターゲット位置については、第１の実施形態と同様に、第２送信アンテナ部３を用いて方位推定することが可能である。
尚、第１送信アンテナ部２の複数のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃを同時に送信し、複数のアンテナ素子２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれが送信する電磁波の位相差を制御することで、ビームステアリングを実行することもできる。
（第５の実施形態）
次に、図１１、図１２を参照して、第５の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図１１は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２が、第１方向に直交する方向に沿って配設された第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂを有し、当該第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂに同相給電が行われる構成となっている点で、第１の実施形態と相違する。
第１送信アンテナ部２の第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂとは、いずれも第１方向を指向方向とするアンテナ素子である。そして、第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂは、信号処理ＩＣ５の給電点から、インピーダンス変成器５ａを介して分岐して接続されている。
図１２は、本実施形態に係るインピーダンス変成器５ａの構成を示す平面図である。
インピーダンス変成器５ａは、例えば、給電点から第１アンテナ素子２ａまでの線路長と給電点から第２アンテナ素子２ｂまでの線路長の差が、電気長にしてλｅ／２×２ｍ（但し、ｍは任意の０以上の整数、λｅは第１送信波Ｔｘ１の線路における実効波長を表す）となるように、給電点と第１アンテナ素子２ａの間の線路及び当該給電点と第２アンテナ素子２ｂの間の線路を構成する。図１２では、インピーダンス変成器５ａは、給電点と第１アンテナ素子２ａの間の線路と給電点と第２アンテナ素子２ｂの間の線路とが、同一の長さになるように設定されている。
これにより、第１送信アンテナ部２から電磁波を送信する際には、信号処理ＩＣ５の給電点から第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂには、互いに同相関係の給電が行われる。これによって、第１送信アンテナ部２の第１アンテナ素子２ａが送信する電磁波と第２アンテナ素子２ｂが送信する電磁波とは、第１方向において互いに強め合い、第１方向に対する出力利得を向上させることができる。尚、図１１には、第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂとで第１送信波Ｔｘ１を送信する場合の指向性パターン２Ｒと、第１アンテナ素子２ａのみで第１送信波Ｔｘ１を送信する場合の指向性パターン２Ｒａとを比較して示している。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１送信アンテナ部２を同相給電が行われる第１アンテナ素子２ａと第２アンテナ素子２ｂとによって構成する。これによって、アンテナ素子数の増加を招くことなく、第１方向の領域における物体検知の精度をより向上させることが可能となる。
（第６の実施形態）
次に、図１３、図１４を参照して、第６の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図１３は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａとアンテナ素子４ｂとが、逆相給電の関係となるように、信号処理ＩＣ５の給電点に接続されている点で、第１の実施形態と相違する。尚、本実施形態では、説明の便宜として、アンテナ素子４ａを「第３アンテナ素子４ａ」、アンテナ素子４ｂを「第４アンテナ素子４ａ」と称する。
受信アンテナ部４の第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂとは、いずれも第３方向を指向方向とするアンテナ素子である。そして、第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂは、信号処理ＩＣ５の給電点から、インピーダンス変成器５ｂを介して分岐して接続されている。
図１４は、本実施形態に係るインピーダンス変成器５ｂの構成を示す平面図である。
インピーダンス変成器５ｂは、例えば、給電点から第３アンテナ素子４ａまでの線路長と給電点から第４アンテナ素子４ｂまでの線路長の差が、電気長にしてλｅ／２×（２ｍ－１）（但し、ｍは任意の正の整数、λｅは第１送信波Ｔｘ１又は第２送信波Ｔｘ２の線路における実効波長を表す）となるように、給電点と第３アンテナ素子４ａの間の線路及び当該給電点と第４アンテナ素子４ｂの間の線路を構成する。図１４では、インピーダンス変成器５ｂは、給電点側の分岐点から第３アンテナ素子４ａに至る一部の線路の長さＬｔａと給電点側の分岐点から第４アンテナ素子４ｂに至る一部の線路の長さＬｔｂとが、電気角にしてπだけ異なるように設定されている。
かかる構成により、受信アンテナ部４が電磁波を受信する際には、第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂとは、給電点に対して互いに逆相関係の給電を行うことになる。これによって、第３方向から、第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂそれぞれが受信する受信信号は、互いに弱め合い、第１方向及び第２方向から、第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂそれぞれが受信する受信信号は、互いに強め合うことになる。
つまり、受信アンテナ部４の第３アンテナ素子４ａの指向性パターンと第４アンテナ素子４ｂの指向性パターンとは、第３方向において互いに弱め合い、第１方向及び第２方向に分離するように合成されることになる。尚、図１３の点線領域４Ｒは、第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂとによって形成される指向性パターンを表す。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、受信アンテナ部４を逆相給電が行われる第３アンテナ素子４ａと第４アンテナ素子４ｂとによって構成する。これによって、第１方向及び第２方向に対するアンテナ利得を向上させ、第１及び第２方向それぞれの領域における物体検知の精度をより向上させることが可能である。
（第７の実施形態）
次に、図１５を参照して、第７の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図１５は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第２送信アンテナ部３が、第３方向に直交する方向に沿って配設された複数のアンテナ素子（ここでは、「第５アンテナ素子３ａ」、「第６アンテナ素子３ｂ」と称する）を有し、当該第５アンテナ素子３ａと第６アンテナ素子３ｂに逆相給電が行われる構成となっている点で、第１の実施形態と相違する。
第２送信アンテナ部３の第５アンテナ素子３ａと第６アンテナ素子３ｂとは、いずれも第３方向を指向方向とするアンテナ素子である。そして、第５アンテナ素子３ａと第６アンテナ素子３ｂは、信号処理ＩＣ５の給電点から、インピーダンス変成器５ｃを介して分岐して接続されている。
本実施形態に係るインピーダンス変成器５ｃは、例えば、給電点から第５アンテナ素子３ａまでの線路長と給電点から第６アンテナ素子３ｂまでの線路長との差が、電気長にしてλｅ／２×（２ｍ－１）（但し、ｍは任意の正の整数、λｅは第２送信波Ｔｘ２の線路における実効波長を表す）となるように、給電点と第５アンテナ素子３ａの間の線路及び当該給電点と第６アンテナ素子３ｂの間の線路を構成する（図示せず）。かかる構成により、第２送信アンテナ部３から電磁波を送信する際には、信号処理ＩＣ５の給電点から第５アンテナ素子３ａと第６アンテナ素子３ｂには、互いに逆相関係の給電が行われる。
これによって、第２送信アンテナ部３の第５アンテナ素子３ａが送信する電磁波Ｔｘ２ａと第６アンテナ素子３ｂが送信する電磁波Ｔｘ２ｂとは、第３方向においては互いに弱め合い、第１方向及び第２方向においては互いに強め合うことになる。尚、図１５の点線領域３Ｒは、第５アンテナ素子３ａと第６アンテナ素子３ｂとによって形成される指向性パターンを表す。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第２送信アンテナ部３を逆相給電が行われる第５アンテナ素子３ａと第６アンテナ素子３ｂとによって構成する。これによって、第１方向に対する出力利得をより向上させ、第１方向の領域における物体検知の精度をより向上させることが可能である。
又、この際、第１送信アンテナ部２のアンテナ素子と第２送信アンテナ部３のアンテナ素子（第５アンテナ素子３ａ）の間隔を、適切に設定する（例えば、受信アンテナ部４のアンテナ素子４ａ、４ｂの第１方向から見たピッチＬ＿ｒｘの４倍に設定する）ことにより、第４の実施形態と同様に、ＭＩＭＯレーダを構成することもできる。
尚、本実施形態に係るレーダ装置Ｕ（信号処理ＩＣ５）は、第１方向に対して電磁波を送信する際には、第１送信アンテナ部２と第２送信アンテナ部３から同時に電磁波を送信し、且つ、当該第１送信アンテナ部２が送信する電磁波と当該第２送信アンテナ部３が送信する電磁波の位相が揃うようにする構成とするのが望ましい。
（第８の実施形態）
次に、図１６、図１７を参照して、第８の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図１６は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。図１７は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す側面断面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、誘電体レンズ６を有している点で、第１の実施形態と相違する。
誘電体レンズ６は、筐体Ｕａの窓部Ｕｂに装着されている。換言すると、誘電体レンズ６は、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３及び受信アンテナ部４それぞれと装置外部の領域の間を仕切るように配設されている。そして、誘電体レンズ６は、第１送信アンテナ部２が送信する第１送信波Ｔｘ１のビームを絞って第１方向の装置外部に送出すると共に、装置外部からの第１反射波Ｒｘ１を集光して受信アンテナ部４に送出する。又、誘電体レンズ６は、第２送信アンテナ部３が送信する第２送信波Ｔｘ２のビームを絞って第２方向の装置外部に送出すると共に、装置外部からの第２反射波Ｒｘ２を集光して受信アンテナ部４に送出する。
誘電体レンズ６は、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３及び受信アンテナ部４それぞれのアンテナ利得を向上させるように機能する。尚、図１７には、誘電体レンズ６を配設した場合の第１送信アンテナ部２の指向性パターン２Ｒと、誘電体レンズ６を配設していない場合の第１送信アンテナ部２の指向性パターン２Ｒａとを比較して示している。
誘電体レンズ６は、典型的には、電磁波を送出する前面側が凸形状に成形されている。又、誘電体レンズ６は、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３及び受信アンテナ部４の配設位置に沿って延在し、誘電体レンズ６の側面断面の形状は、自身の延在方向の各位置において、略同一の凸形状（即ち、装置外部側が凸のかまぼこ形状）を呈している。
尚、誘電体レンズ６を構成する素材は、任意であってよく、例えば、アクリル樹脂、四フッ化エチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂、又は、ＡＢＳ樹脂等が用いられる。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、誘電体レンズ６を有しているため、物体検知の精度をより向上させることができる。
（第９の実施形態）
次に、図１８を参照して、第９の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図１８は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、誘電体レンズ６が第１送信アンテナ部２用にのみ設けられている点で、第８の実施形態と相違する。
本実施形態に係る誘電体レンズ６は、第１送信アンテナ部２から第１方向に離間した位置に配設されて、第１送信アンテナ部２が送信する第１送信波Ｔｘ１のビームを絞って装置外部に送出する。
又、本実施形態に係る誘電体レンズ６は、第８の実施形態の誘電体レンズ６とは異なり、第１方向側の前面が凸となったドーム形状を呈している。但し、第１送信波Ｔｘ１のビームを第１方向のみに絞るための誘電体レンズ６の形状としては、上記したドーム形状に代えて、平面視で第１方向に凸となるかまぼこ形状が用いられてもよい。
これにより、第１方向に対してより高い出力利得を得ることが可能である。尚、図１８には、誘電体レンズ６を配設した場合の第１送信アンテナ部２の指向性パターン２Ｒと、誘電体レンズ６を配設していない場合の第１送信アンテナ部２の指向性パターン２Ｒａとを比較して示している。
尚、本実施形態においては、更に、第２送信アンテナ部３及び受信アンテナ部４の前方領域には、第２送信アンテナ部３及び受信アンテナ部４それぞれと装置外部の領域の間を仕切るように、第８の実施形態の誘電体レンズ６を配設してもよい。
このように、誘電体レンズ６は、より高い出力利得が求められる第１送信アンテナ部２用にのみ配設してもよい。かかる構成によっても、第１方向の領域における物体検知の精度については向上させることができる。
（第１０の実施形態）
次に、図１９を参照して、第１０の実施形態に係るレーダ装置Ｕについて説明する。
図１９は、本実施形態に係るレーダ装置Ｕの構成を示す平面図である。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、第１の実施形態に係るレーダ装置Ｕと送受信するアンテナが逆に設定されている点で、第１の実施形態と相違する。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、受信アンテナ部４が送信アンテナ部４Ｅとして使用され、第１送信アンテナ部２が第１受信アンテナ部２Ｅとして使用され、第２送信アンテナ部３が第２受信アンテナ部３Ｅとして使用されている。ここで、送信アンテナ部４Ｅ、第１受信アンテナ部２Ｅ、及び第２受信アンテナ部３Ｅそれぞれの指向特性は、第１の実施形態の受信アンテナ部４、第１送信アンテナ部２及び第２送信アンテナ部３と同様である。換言すると、本実施形態に係るレーダ装置Ｕは、信号処理ＩＣ５の制御の点でのみ、第１の実施形態と相違する。
本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいては、送信アンテナ部４Ｅがフェーズドアレイアンテナとして構成され、送信アンテナ部４Ｅが有する複数のアンテナ素子４Ｅａ、４Ｅｂそれぞれから同時に電磁波を送信すると共に、複数のアンテナ素子４Ｅａ、４Ｅｂそれぞれから送信する電磁波の位相差を制御することで、第１方向及び第２方向それぞれに対して、電磁波を送信する。
本実施形態に係る信号処理ＩＣ５は、送信アンテナ部４Ｅから第１方向に電磁波を送信する際には、当該電磁波の送信角度を、第１方向を中心にビーム幅方向の両側に段階的に変化させる。そして、信号処理ＩＣ５は、第１受信アンテナ部２Ｅが受信する各方位における反射波の強度から、ターゲット位置の方位推定を行う。
又、同様に、本実施形態に係る信号処理ＩＣ５は、送信アンテナ部４Ｅから第２方向に電磁波を送信する際には、電磁波の送信角度を、第２方向を中心にビーム幅方向の両側に段階的に変化させる。そして、信号処理ＩＣ５は、第２受信アンテナ部３Ｅが受信する各方位における反射波の強度から、ターゲット位置の方位推定を行う。
このように、本実施形態に係るレーダ装置Ｕにおいても、アンテナ素子数の増大を招くことなく、互いに離間する第１方向及び第２方向の両方向について、高精度なターゲットの方位推定を実現し得る。
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
例えば、上記実施形態では、レーダ装置Ｕの構成の一例を種々に示した。但し、各実施形態で示した態様を種々に組み合わせたものを用いてもよいのは勿論である。
又、上記実施形態では、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、及び受信アンテナ部４は、それぞれ、エンドファイアアレイアンテナによって構成された態様を示した。しかしながら、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、及び受信アンテナ部４としては、回路基板１に形成された導体パターンによって構成されるものであればよく、エンドファイアアレイアンテナの他に、八木アレーアンテナ、フェルミアンテナ、ポスト壁導波路アンテナ、又は、ポスト壁ホーンアンテナ等によって構成されてもよい。又、第１送信アンテナ部２、第２送信アンテナ部３、及び受信アンテナ部４は、それぞれ、異なる種別のアンテナによって構成されてもよい。
又、上記実施形態では、レーダ装置Ｕの構成の一例として、互いに離間した二方向の領域についてのみ物体検知を行う態様を示した。しかしながら、本発明に係るレーダ装置Ｕは、三方向以上の領域についても物体検知を行う構成としてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本開示に係るレーダ装置によれば、互いに離間した複数方向の領域について、ターゲットが存在する方位を高精度に推定することが可能である。
Ｕ レーダ装置
Ｕａ 筐体
Ｕｂ 窓部
１ 回路基板
２ 第１送信アンテナ部
３ 第２送信アンテナ部
４ 受信アンテナ部
５ 信号処理ＩＣ
６ 誘電体レンズ
Ｔｘ１ 第１送信波
Ｔｘ２ 第２送信波
Ｒｘ１ 第１反射波
Ｒｘ２ 第２反射波

Claims (23)

  1. 装置外部の互いに離間した第１及び第２方向それぞれの領域に存在するターゲットの位置を検知するレーダ装置であって、
    基板面が前記第１及び第２方向と平行となるように配設された回路基板と、
    前記回路基板内の前記第１方向側の端部領域に配設され、前記第１方向に向けて第１送信波を送信する第１送信アンテナ部と、
    前記回路基板内の前記第２方向側の端部領域に配設され、前記第２方向に向けて第２送信波を送信する第２送信アンテナ部と、
    前記回路基板内の前記第１方向と前記第２方向の間の第３方向側の端部領域に配設され、前記第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を有し、前記第１及び第２送信波それぞれの反射波を受信する受信アンテナ部と、
    を備えるレーダ装置。
  2. 前記第１方向と前記第２方向との間の角度は、６０°以上で且つ１２０°以下である
    請求項１に記載のレーダ装置。
  3. 前記第１送信アンテナ部は、前記第１方向に指向方向を有するアンテナ素子を含んで構成される
    請求項１又は２に記載のレーダ装置。
  4. 前記第２送信アンテナ部は、前記第２方向に指向方向を有するアンテナ素子を含んで構成される
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  5. 前記受信アンテナ部は、平面視で、前記回路基板内の前記第１送信アンテナ部と前記第２送信アンテナ部の間の領域に配設されている
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  6. 前記第１送信アンテナ部、前記第２送信アンテナ部、及び前記受信アンテナ部は、それぞれ、前記回路基板内に形成された導体パターンによって構成される
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  7. 前記第１送信アンテナ部、前記第２送信アンテナ部、及び前記受信アンテナ部は、それぞれ、エンドファイアアレイアンテナによって構成される
    請求項６に記載のレーダ装置。
  8. 前記第３方向は、前記第１方向と前記第２方向の間の略中間の方向である
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  9. 前記第３方向は、前記第２方向よりも前記第１方向側に傾いている
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  10. 前記第１送信アンテナ部は、前記第１方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を含んで構成される
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  11. 前記第１送信アンテナ部の前記複数のアンテナ素子のピッチは、前記受信アンテナ部の前記複数のアンテナ素子の前記第１方向から見たピッチと異なるピッチに、設定される
    請求項１０に記載のレーダ装置。
  12. 前記第１送信アンテナ部の前記複数のアンテナ素子は、給電点から分岐して接続され、接続線路に依拠した互いの位相関係が同相となるように、それぞれの前記給電点から接続位置までの線路長が調整された第１及び第２アンテナ素子を含む
    請求項１０に記載のレーダ装置。
  13. 前記受信アンテナ部の前記複数のアンテナ素子は、給電点から分岐して接続され、接続線路に依拠した互いの位相関係が逆相となるように、それぞれの前記給電点から接続位置までの線路長が調整された第３及び第４アンテナ素子を含む
    請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  14. 前記第２送信アンテナ部の前記複数のアンテナ素子は、給電点から分岐して接続され、接続線路に依拠した互いの位相関係が逆相となるように、それぞれの前記給電点から接続位置までの線路長が調整された第５及び第６アンテナ素子を含む
    請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  15. 前記第１送信アンテナ部、前記第２送信アンテナ部及び前記受信アンテナ部それぞれと前記装置外部の領域の間を仕切るように配設され、前記第１及び第２送信波それぞれのビームを絞って前記装置外部に送出する誘電体レンズ、を更に備える
    請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  16. 前記誘電体レンズの側面断面の形状は、当該誘電体レンズの延在方向の各位置において略同一の凸形状を呈している
    請求項１５に記載のレーダ装置。
  17. 前記第１送信アンテナ部から前記第１方向に離間した位置に配設され、前記第１送信波のビームを絞って前記装置外部に送出する誘電体レンズ、を更に備える
    請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  18. 前記誘電体レンズは、前記第１方向側の前面が凸となったドーム形状を呈している
    請求項１７に記載のレーダ装置。
  19. 前記第２送信アンテナ部及び前記受信アンテナ部それぞれと前記装置外部の領域の間を仕切るように配設され、前記第２送信波のビームを絞って前記装置外部に送出する第２の誘電体レンズ、を更に備える
    請求項１７又は１８に記載のレーダ装置。
  20. 車両に搭載され、当該車両の後方領域の物体検知及び当該車両の側方領域の物体検知の用途に適用された
    請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のレーダ装置。
  21. 装置外部の互いに離間した第１及び第２方向それぞれの領域に存在するターゲットの位置を検知するレーダ装置であって、
    基板面が前記第１及び第２方向と平行となるように配設された回路基板と、
    前記回路基板内の前記第１方向と前記第２方向の間の第３方向側の端部領域に配設され、前記第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を有し、前記第１及び第２方向それぞれに対して第１送信波及び第２送信波を送信する送信アンテナ部と、
    前記回路基板内の前記第１方向側の端部領域に配設され、前記第１送信波の反射波を受信する第１受信アンテナ部と、
    前記回路基板内の前記第２方向側の端部領域に配設され、前記第２送信波の反射波を受信する第２受信アンテナ部と、
    を備えるレーダ装置。
  22. 装置外部の互いに離間した第１及び第２方向それぞれの領域に存在するターゲットの位置を検知するレーダ装置であって、
    基板面が前記第１及び第２方向と平行となるように配設された回路基板と、
    前記回路基板内の前記第１方向側の端部領域に配設され、前記第１方向に向けて第１送信波を送信する第１送信アンテナ部と、
    前記第１送信アンテナ部のアンテナ素子と隣接して配設され、前記第１方向と前記第２方向の間の第４方向に指向方向を有するアンテナ素子を含んで構成され、前記第４方向に向けて第２送信波を送信する第２送信アンテナ部と、
    前記回路基板内の前記第１方向と前記第２方向の間の第３方向側の端部領域に配設され、前記第３方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を有し、前記第１及び第２送信波それぞれの反射波を受信する受信アンテナ部と、
    を備えるレーダ装置。
  23. 前記第２送信アンテナ部は、前記第４方向に対して直交する方向に沿って配列された複数のアンテナ素子を含んで構成される
    請求項２２に記載のレーダ装置。


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