JP3799724B2

JP3799724B2 - 開口面アンテナ及びレーダ装置

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Publication number: JP3799724B2
Application number: JP07598097A
Authority: JP
Inventors: 広水野; 浩史筈見; 松井　　武
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: US5977904A; EP0867972B1; EP0867972A1; DE69801855T2; JPH10268029A; DE69801855D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の衝突防止等に使用され、レーダ波の送受信により移動体の外部に存在する物標の位置を検出するレーダ装置、及び該レーダ装置に使用される開口面アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のレーダ装置として、モノパルス方式のレーダ装置が知られている。このモノパルス方式のレーダ装置では、当該レーダ装置から送信され物標にて反射されたレーダ波を、近接配置した一対の受信アンテナにて受信し、両受信アンテナからの受信信号の位相差や振幅差に基づいて物標の方位を検出するようにされている。なお、アンテナからの送受信ビームには指向性があり、しかも物標の方位検出は一対の受信アンテナの受信ビームが重なり合う領域（方位検知可能領域）でのみ可能となるため、このようなモノパルス方式のレーダ装置では、非常に限られた範囲でしか物標の方位を検出することができなかった。
【０００３】
ところが車載用のレーダ装置として用いる場合、例えば割り込みしようとしている車両を速やかに検出したり、曲がった道路であっても道路や道路近傍に存在する障害物等を確実に検出できるようにするため、方位検知可能領域の幅の拡大が望まれていた。
【０００４】
これに対して、本願出願人は、既に特願平８−１９２３０７号にて、受信アンテナを３個以上設け、隣接する各一対の受信アンテナによる方位検知可能領域が、互いに異なるように受信アンテナを配置して、これらの合成領域を当該レーダ装置としての方位検知可能領域とすることにより、広い範囲に渡って方位検出を可能としたレーダ装置についての提案を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この装置では、受信アンテナの数を増やすことにより、方位検知可能領域を任意に拡大することが可能であるが、この拡大された方位検知可能領域の幅が送信ビームのビーム幅より大きくなると、次のような問題があった。
【０００６】
即ち、たとえ方位検知可能領域であっても送信ビームが到達しなければ検出を行うことができないので、方位検知可能領域の幅に応じて送信ビームのビーム幅も広げなければならない。しかし、送信ビームのビーム幅を広げるとアンテナの利得が小さくなるため、ビーム幅を広げる前と同等の検知距離を確保するには、送信電力を大きくしなければならなかった。ところが、送信電力は、電波法によって最大値が規定されているため、無制限には大きくすることができず、結局、検知幅を広げると、検知距離が短くなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、送信電力を増大させることなく、広い範囲に渡って送信ビームの送出が可能な開口面アンテナ、及び広い範囲に渡って物標の方位を検出可能なレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の開口面アンテナにおいては、少なくとも３個の一次放射器を備え、これらの一次放射器は、隣接する一次放射器の受信ビームが互いに重なり合い、且つ該受信ビームが互いに重なり合った方位検知可能領域が互いに接するように配置されている。そして、これらの一次放射器のうち、隣接するいずれか一対の一次放射器を選択して、該選択された一対の一次放射器が同位相のレーダ波を放射するように送信信号を供給することが可能なように構成されている。
【０００９】
このため、レーダ波の送信時には、この選択された一対の一次放射器を、合成された単一の一次放射器とみなすことができる。そして、この合成された一次放射器の送信ビームは、該選択された一対の一次放射器の両受信ビームの中間、即ち両受信ビームが互いに重なり合う方位検知可能領域に向けて放射され、しかもその送信ビームの方向は、選択する一次放射器の組合せに応じて変化する。
【００１０】
また、給電系は、選択された一対の一次放射器が受信するレーダ波の受信信号を個別に取り出すことが可能なように構成されているので、この各一次放射器から個別に取り出される受信信号に基づいて、該受信信号の位相差等からレーダ波を反射した物標の方位を検出する処理を行うことができる。
【００１１】
このように本発明の開口面アンテナによれば、選択される一対の一次放射器に応じて送信ビームの方向が変化し、その送信ビームは、該選択された一対の一次放射器の受信ビームが形成する方位検知可能領域をカバーするので、送信ビームのビーム幅を広げることなく、即ち送信電力を増大させたり検出距離を犠牲にしたりすることなく、当該開口面アンテナの全ての方位検知可能領域を送信ビームにてカバーすることができる。従って、本発明の開口面アンテナを用いれば、広い範囲にわたって物標を方位を検出できる高性能なレーダ装置を構成することができる。
【００１２】
なお、一次放射器の送受信信号を伝送する給電系は、例えば請求項２に記載のように、一次放射器毎に設けられた個別給電線と、一端から順番に番号を割り当てた時に奇数番目に位置する一次放射器への給電を行う個別給電線が接続された第１の共通給電線と、同じく偶数番目に位置する一次放射器への給電を行う個別給電線が接続された第２の共通給電線と、個別給電線毎に接続され、外部からの切換信号に従って該個別給電線上の信号の通過／不通過を切換可能なスイッチ手段とにより構成することができる。
【００１３】
但し、本発明では、個別給電線の長さを、第１及び第２の共通給電線毎に任意の個別給電線間でその全長の差が送信信号の波長の整数（０，１，２，…）倍となるように設定すると共に、各第１及び第２の共通給電線における個別給電線の分岐位置間の距離を送信信号の波長の整数（０，１，２，…）倍の長さに設定している。
【００１４】
このように設定すると、第１の共通給電線を介して給電される各一次放射器には確実に同位相の送信信号が供給され、延いてはこれら一次放射器から同位相のレーダ波が送出され、同様に第２の共通給電線を介して給電される各一次放射器にも確実に同位相の送信信号が供給され、これら一次放射器から同位相のレーダ波が送出される。
【００１５】
そして、第１の共通給電線を介して給電される一次放射器と第２の共通給電線を介して給電される一次放射器とで同位相のレーダ波が送出されるように、個別給電線と一次放射器との接続状態等に応じて、第１及び第２の共通給電線の長さを設定すれば、隣接するどの一対の一次放射器を選択しても、必ず同位相のレーダ波が送出されるようにすることができるのである。
【００１６】
また、本発明では、第１及び第２の共通給電線における個別給電線の分岐位置、及び個別給電線におけるスイッチ手段の接続位置を、スイッチ手段により信号を不通過の状態にされている個別給電線が第１及び第２の共通給電線からみてハイインピーダンスとなるように設定している。
【００１７】
このように設定すると、スイッチ手段により信号が通過できない状態に設定された個別給電線は、第１及び第２の共通給電線に接続されていないものとみなすことができ、従って、第１及び第２の共通給電線の給電端に印加された送信信号は、スイッチ手段により信号が通過できる状態に設定された個別給電線を介して、その個別給電線に接続された一次放射器のみに伝送され、またこの一次放射器からの受信信号は、途中で他の個別給電線に漏れることなく第１及び第２の共通給電線上を伝送される。
【００１８】
従って、本発明の開口面アンテナによれば、給電系での損失を最小限に抑えることができる。
ところで、第１及び第２の共通給電線には、外部から給電が行われる給電端とは反対側の端部を受端として定在波が発生し、個別給電線では、スイッチ手段が信号を不通過とするように設定されている時には、スイッチ手段の接続位置を受端とする定在波が発生する。なお、この定在波の波長（周波数）は、一次放射器に給電される送信信号と一致しており、しかも、この定在波が存在する伝送路上で電流分布が零となり電圧分布が最大となる電流定在波の節（電圧定在波の腹）では理論上インピーダンスが無限大（ハイインピーダンス）となる。
【００１９】
そこで、請求項３に記載のように、第１及び第２共通給電線における上記個別給電線の分岐位置を、第１及び第２の共通給電線上に給電時に現れる送信信号と同一波長の電流定在波の節となる位置に設定し、個別給電線におけるスイッチ手段の接続位置を、該スイッチ手段により信号が不通過にされている個別給電線上に現れる電流定在波の節となる位置が個別給電線の分岐位置と一致するように設定すれば、スイッチ手段により信号不通過の状態にされている個別給電線が第１及び第２の共通給電線からみてハイインピーダンスとなる構成を実現することができる。
【００２０】
なお、電流定在波の節は、受端が開放されている時には、受端及び受端から定在波の半波長毎に現れ、受端が短絡されている時には、受端から定在波の１／４波長の位置に最初の節が現れ、以後半波長毎に現れるのは周知のことである。
従って、請求項４に記載のように、スイッチ手段として、信号を不通過とする場合に個別給電線を電気的に開放状態とするように構成されたものを用いた場合は、スイッチ手段の接続位置と個別給電線の分岐位置との間の距離を、送信信号の半波長の整数（０，１，２，…）倍の長さに設定すればよく、一方、請求項５に記載のように、スイッチ手段として、信号を不通過とする場合に個別給電線を電気的に短絡状態とするように構成されたものを用いた場合は、スイッチ手段の接続位置と個別給電線の分岐位置との間の距離を、送信信号の半波長の整数（０，１，２，…）倍に１／４波長を加えた長さに設定すればよい。
【００２１】
また、請求項６に記載のように、第１及び第２の共通給電線が分岐する複数の支線を有する場合には、該支線の分岐位置を、該支線上に現れる電流定在波の節となる位置に設定すればよく、この場合、各支線上の電流定在波が他の支線に漏れることがないので、損失の小さい第１及び第２の共通給電線を構成できる。
【００２２】
次に、給電系によって伝送される送信信号は高周波信号であるため、給電系を構成する伝送線路（第１及び第２の共通給電線や個別給電線）を交差させると伝送線路での損失が増大し、しかも伝送線路を立体的に配置しなければならず装置が大型化してしまう。
【００２３】
そこで、請求項７に記載のように、第１及び第２の共通給電線を、一次放射器を挟んだ両側に配置すれば、第１及び第２共通給電線や個別給電線を互いに交差させることなく配線でき、装置構成を簡易のものにできる。
次に、請求項８に記載のレーダ装置では、高周波発振器が第１及び第２の共通給電線を介して一次放射器に供給するための高周波信号を生成し、第１及び第２の共通給電線の夫々に設けられた信号分離回路が、高周波発振器からの送信信号及び一次放射器からの受信信号を、第１及び第２の共通給電線から夫々分離し、更に信号分離回路毎に設けられたミキサが、信号分離回路にて分離された送信信号及び受信信号を混合して、これら信号の差の周波数成分であるビート信号を生成する。
【００２４】
そして、制御手段は、隣接するいずれか一対の一次放射器をスイッチ手段を介して第１及び第２の共通給電線に電気的に接続するための切換信号を生成すると共に、ミキサが出力するビート信号に基づいて、一次放射器が放射するレーダ波を反射した物標の方位を求める。
【００２５】
従って、本発明のレーダ装置によれば、使用する一対の一次放射器を切換信号によって順次切り換えることにより、方位検出を行う領域を適宜切り換えながら、物標の方位を求めることができるので、広い範囲に渡って物標の位置を高精度に検出することができる。その結果、車両に搭載した場合、割り込みしようとしている車両を速やかに検出したり、曲がった道路であっても道路や道路近傍に存在する障害物等を確実に検出することができ、即ち車載用のレーダ装置として好適に使用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
なお、図１（ａ）は本発明が適用された実施例の障害物検出用レーダ装置の全体構成を表すブロック図、図１（ｂ）はその要部である送受信器の詳細な構成を表す回路図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施例のレーダ装置２は、レーダ波を送受信する送受信器１０、及び送受信器１０から放射されるレーダ波（送信ビーム）のビーム幅を絞って外部に送出すると共に、受信ビーム内に存在する障害物等に反射して戻ってきたレーダ波を送受信器１０上に収束させる誘電体レンズ８を備えた電波送受信部４と、電波送受信部４を駆動することにより該電波送受信部４から得られる出力信号を処理して、レーダ波を反射した障害物の位置等を検出する処理を行う信号処理部６とを備えている。
【００２８】
そして本実施例では、自動車前方の障害物を検出するために、電波送受信部４が自動車の前面に取り付けられ、信号処理部６が車室内又は車室近傍の所定位置に取り付けられている。
ここで、電波送受信部４を構成する送受信器１０は、５０ｍｍ×２０ｍｍの誘電体基板上に一体に形成されており、一次放射器として一列に配置された６個のアンテナ素子１２（１２ａ〜１２ｆ）と、各アンテナ素子１２に夫々接続された個別給電線１４（１４ａ〜１４ｆ）と、個別給電線１４毎に設けられ、切換信号Ｓ（Ｓａ〜Ｓｆ）に従って個別給電線１４上での信号の通過／不通過を設定するスイッチ１６（１６ａ〜１６ｆ）と、図中左から奇数番目に位置するアンテナ素子１２ａ，１２ｃ，１２ｅに個別給電線１４ａ，１４ｃ，１４ｅを介して給電を行う第１の共通給電線１８ａと、図中左から偶数番目に位置するアンテナ素子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆに個別給電線１４ｂ，１４ｄ，１４ｆを介して給電を行う第２の共通給電線１８ｂとを備えており、誘電体レンズ８と共に開口面アンテナを構成している。
【００２９】
なお、アンテナ素子１２は四角形の薄膜導体からなる所謂パッチアンテナにて構成され、個別給電線１４、第１及び第２の共通給電線１８ａ，１８ｂはストリップラインにて構成されている。また第１及び第２の共通給電線１８ａ，１８ｂは、アンテナ素子１２を挟んで両側に配置されると共に、後述する高周波発振器２４が接続される給電端ＳＴとは反対側の端部（以下、受端とよぶ）ＲＴが開放状態にされている。更に、第１の共通給電線１８ａを介して給電されるアンテナ素子１２ａ，１２ｃ，１２ｅと、第２の共通給電線１８ｂを介して給電されるアンテナ素子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆとでは、互いに反対側の端部に個別給電線１４が接続されている。
【００３０】
また送受信器１０は、信号処理部６からの起動信号ＳＳに従って高周波（本実施例ではミリ波帯）の送信信号を生成し、第１及び第２の共通給電線１８ａ，１８ｂに印加する高周波発振器２４と、第１の共通給電線１８ａに接続され高周波発振器２４からの送信信号及びアンテナ素子１２ａ，１２ｃ，１２ｅからの受信信号を分離抽出する送受分離回路２０ａと、送受分離回路２０ａにて分離抽出された送信信号及び受信信号を混合して、これら信号の差の周波数成分であるビート信号Ｂ１を生成するミキサ２２ａと、第２の共通給電線１８ｂに接続され高周波発振器２４からの送信信号及びアンテナ素子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆからの受信信号を分離抽出する送受分離回路２０ｂと、送受分離回路２０ｂにて分離抽出された送信信号及び受信信号を混合して、これら信号の差の周波数成分であるビート信号Ｂ２を生成するミキサ２２ａとを備えている。
【００３１】
なお、第１の共通給電線１８ａ、送受分離回路２０ａ、ミキサ２２ａ、アンテナ素子１２ａ，１２ｃ，１２ｅ、個別給電線１４ａ，１４ｃ，１４ｅ、スイッチ１６ａ，１６ｃ，１６ｅを総称して第１回路群２６とよび、第２の共通給電線１８ｂ、送受分離回路２０ｂ、ミキサ２２ｂ、アンテナ素子１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ、個別給電線１４ｂ，１４ｄ，１４ｆ、スイッチ１６ｂ，１６ｄ，１６ｆを総称して第２回路群２８とよぶ。
【００３２】
また以下では、第１及び第２の共通給電線１８ａ，１８ｂ、送受分離回路２０ａ，２０ｂ、ミキサ２２ａ，２２ｂについて、いずれか任意のものを示すか両方を総称する場合には、夫々単に共通給電線１８、送受分離回路２０、ミキサ２２と記す。
【００３３】
ここでスイッチ１６は、図２（ａ）に示すように、個別給電線１４中に直列接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１の両端に直列接続されたコンデンサＣａ１，Ｃｃ１と、一端がダイオードＤ１とコンデンサＣａ，Ｃｃとの間に接続され他端に信号処理部６からの切換信号Ｓ（Ｓｘ，Ｓｙ）が印加されるコイルＬａ１，Ｌｃ１とにより構成されている。
【００３４】
このように構成されたスイッチ１６では、コイルＬａ１，Ｌｃ１を介してダイオードＤ１のカソード側の電圧を切換信号Ｓによって制御することにより、高周波信号の通過／不通過を制御する。
即ち、ダイオードＤ１のアノード側がカソード側よりHighレベルとなるように切換信号Ｓ（Ｓｘ＞Ｓｙ）を設定すると、ダイオードＤ１はそのまま順方向にバイアスされてオンするため高周波信号の通過が許容され、一方、ダイオードＤ１のアノード側がカソード側よりLow レベルとなるように切換信号Ｓ（Ｓｘ＜Ｓｙ）を設定すると、ダイオードＤ１が逆方向にバイアスされてオフするため高周波信号の通過が阻止されるのである。そして、個別給電線１４は、ダイオードＤ１がオフした時にスイッチ１６の接続位置にて電気的に開放状態にあるとみなすことができる。以下では、このように個別給電線１４を電気的に開放して信号の通過を阻止するスイッチ１６を開放型とよぶ。ところで、カソード側のバイアス回路Ｌｃ１，Ｃｃ１は、各共通給電線１８ａ，１８ｂに配設して、各スイッチ１６ａ，１６ｃ，１６ｅ又は１６ｂ，１６ｄ，１６ｆ毎に共用としてもよい。
【００３５】
なおスイッチ１６としては、この開放型のスイッチ１６の他に、例えば図２（ｂ）に示すように、アノードが個別給電線１４に接続され、カソードが接地されたダイオードＤ２と、ダイオードＤ２の接続箇所の両側に個別給電線１４に対して直列接続されたコンデンサＣａ２，Ｃｃ２と、一端がダイオードＤ１のアノードに接続され他端に信号処理部６からの切換信号Ｓが印加されるコイルＬ２とにより構成されたものを用いてもよい。このように構成されたスイッチ１６では、コイルＬ２を介してダイオードＤ２のアノード側電圧を制御することにより、高周波信号の通過／不通過を制御する。
【００３６】
即ち、切換信号ＳをLow レベルに設定すると、ダイオードＤ２が逆方向にバイアスされてオフするため、個別給電線１４上の高周波信号はダイオードＤ２側に流れることなくスイッチ１６の接続地点をそのまま通過し、切換信号ＳをHighレベルに設定すると、ダイオードＤ２が順方向にバイアスされてオンするため、スイッチ１６の接続位置が高周波信号にとって電気的に短絡され、その結果、個別給電線１４上の高周波信号はダイオードＤ２側に流れて、高周波信号の通過が阻止されるのである。以下では、このように個別給電線１４を電気的に短絡して信号の通過を阻止するスイッチ１６を短絡型とよぶ。
【００３７】
なお、開放型及び短絡型のいずれの場合も、アンテナ１２側のコンデンサＣａ１，Ｃａ２は省略してもよい。
ここで、図３（ａ）は、第１又は第２回路群２６，２８の構成を模式的に表した説明図である。そして、各回路群２６，２８における各３本の個別給電線１４の全長を夫々Ｘ１〜Ｘ３、個別給電線１４が共通給電線１８から分岐している分岐位置間の距離を夫々Ｙ１，Ｙ２、高周波発振器２４の出力端が接続された共通給電線１８の給電端ＳＴから最初の分岐位置までの距離を第１回路群２６でＺａ，第２回路群２８ではＺｂとすると、各共通給電線１８及び各個別給電線１４は、次の関係式（１）〜（３）を満たすように設定されている。なお以下の関係式において、ｍはゼロ以上の整数（ｍ＝０，１，２，…）である。
【００３８】
｜Ｘｉ−Ｘｊ｜＝ｍ・λ ［ｉ，ｊ＝１〜３］（１）
Ｙｋ＝ｍ・λ ［ｋ＝１，２］（２）
｜Ｚａ−Ｚｂ｜＝ｍ・λ＋λ／２（３）
即ち、個別給電線１４及び共通給電線１８が（１）（２）の関係式を満たすことにより、第１及び第２回路群２６，２８毎に各３個のアンテナ素子１２には、波長λが整数倍ｍずつずれた、つまり同位相の送信信号が供給されることになり、また、各回路群２６，２８間で、共通給電線１８が（３）の関係式を満たすことにより、第１回路群２６に接続されたアンテナ素子１２と、第２回路群２８に接続されたアンテナ素子１２とでは、互いに逆位相の送信信号が供給されることになる。
【００３９】
ところで本実施例では、上述したように、第１回路群２６のアンテナ素子１２と第２回路群２８のアンテナ素子１２とでは、互いに素子の反対側の端部から給電されるように個別給電線１４が接続されており、同位相の送信信号を供給すると互いに逆位相のレーダ波が放射されるように設定されている。
【００４０】
つまり、第１回路群２６のアンテナ素子１２と第２回路群２８のアンテナ素子１２とで互いに逆位相の送信信号を供給して、全てのアンテナ素子１２から同位相のレーダ波が放射されるようにするために、（３）の関係式を用いているのである。
【００４１】
なお、各アンテナ素子１２と個別給電線１４との接続が、両回路群２６，２８のアンテナ素子１２に同位相の送信信号を供給した場合に、両回路群２６，２８のアンテナ素子１２から同位相のレーダ波が放射されるようになされている時には、（３）の代わりに（３ａ）の関係式を用いて、両回路群２６，２８のアンテナ素子１２に同位相の送信信号が供給されるように設定する必要がある。
【００４２】
｜Ｚａ−Ｚｂ｜＝ｍ・λ （３ａ）
また本実施例では、共通給電線１８上での個別給電線１４の分岐位置、及び個別給電線１４上でのスイッチ１６の接続位置は、共通給電線１８の受端ＲＴから各個別給電線１４の分岐位置までの距離を夫々Ｐ１〜Ｐ３とし、またこの分岐位置からスイッチ１６の接続位置までの距離を夫々Ｑ１〜Ｑ３とすると、（４）（５）の関係式を満たすように設定されている。
【００４３】
Ｐｉ＝ｍ・λ／２［ｉ＝１〜３］（４）
Ｑｊ＝ｍ・λ／２［ｊ＝１〜３］（５）
即ち、本実施例では、上述したように共通給電線１８の受端ＲＴが開放されているので、共通給電線１８の給電端ＳＴに送信信号が印加されることにより送信信号と同一波長λの定在波が生じると、共通給電線１８の受端ＲＴには電流定在波の節（電圧定在波の腹）が存在する。従って（４）の関係式を満たすように個別給電線１４の分岐位置を設定すると、この個別給電線１４の分岐位置は、電流定在波の節が存在する地点、即ち共通給電線１８上でハイインピーダンスとなる地点に一致することになる。また、本実施例では、上述したように開放型のスイッチ１６を用いているので、スイッチ１６をオフ（信号が不通過）した時には、電気的に開放状態となるスイッチ１６の接続位置を受端とする定在波が個別給電線１４上に発生する。従って（５）の関係式を満たすようにスイッチ１６の接続位置を設定すると、個別給電線１４の分岐位置は、個別給電線１４上の定在波がハイインピーダンスとなる地点にも一致することになる。つまり、スイッチ１６がオフされている個別給電線１４は、共通給電線１８に接続されていないものとみなすことができるように設定されるのである。
【００４４】
なお、共通給電線１８の受端ＲＴを短絡している場合は、受端ＲＴに電流定在波の腹が位置するので（４）の代わりに（４ａ）の関係式を用い、またスイッチ１６として短絡型のものを使用する場合には、同様に（５）の代わりに（５ａ）の関係式を用いて設定する必要がある。
【００４５】
Ｐｉ＝ｍ・λ／２＋λ／４［ｉ＝１〜３］（４ａ）
Ｑｊ＝ｍ・λ／２＋λ／４［ｊ＝１〜３］（５ａ）
以上のように構成された送受信器１０では、高周波発振器２４にて生成され共通給電線１８の給電端ＳＴに印加された送信信号は、切換信号Ｓによってスイッチ１６がオンされている個別給電線１４を介して、該個別給電線１４に接続されたアンテナ素子１２にのみ供給される。この時、複数のスイッチ１６がオンされている場合、送信信号が供給された各アンテナ素子１２からは必ず同位相のレーダ波が放射される。
【００４６】
また、アンテナ素子１２にて受信されたレーダ波の受信信号は、スイッチ１６がオンされている個別給電線１４に接続されたアンテナ素子１２からのものだけが共通給電線１８を介して伝送される。そして送受分離回路２０にて共通給電線１８から分離された受信信号は、ミキサ２２にて送信信号と混合され、ビート信号Ｂに変換されて出力される。
【００４７】
次に、このような送受信器１０を備えた電波送受信部４を制御して障害物等の物標の検出を行う信号処理部６は、まず起動信号ＳＳを出力して、高周波発振器２４を起動した後、隣接するいずれか一対のアンテナ素子１２（即ち１２ａと１２ｂ，１２ｂと１２ｃ，１２ｃと１２ｄ，１２ｄと１２ｅ，１２ｅと１２ｆ）が送受信アンテナとして使用できるように切換信号Ｓａ〜Ｓｆを設定する。
【００４８】
すると、電波送受信部４からは、切換信号Ｓａ〜Ｓｆによって選択された一対のアンテナ素子１２からのレーダ波が放射されると共に、この選択された一対のアンテナ素子１２が受信したレーダ波の受信信号に基づいて生成されたビート信号Ｂ１，Ｂ２が出力される。このビート信号Ｂ１，Ｂ２に基づいて、信号処理部６は、物標の方位や物標との相対速度，距離を求める検出処理を実行し、以後、送受信アンテナとして使用する一対のアンテナ素子１２を順番に切り換えながらこの検出処理を繰り返し実行する。
【００４９】
なお、第１及び第２回路群２６，２８のアンテナ素子１２は交互に並んでいるので、隣接する一対のアンテナ素子１２を送受信アンテナとして選択すると、第１及び第２回路群２６，２８は必ず夫々が、選択された一対のアンテナ素子１２のうち互いに異なったいずれか一方を扱うことになる。
【００５０】
ここで、図４（ａ）は、各アンテナ素子１２ａ〜１２ｆの受信ビームＲＢａ〜ＲＢｆの概略形状を表す説明図であり、図４（ｂ）は一対のアンテナ素子１２（ここでは１２ａと１２ｂ）からレーダ波を放射した場合の送信ビームＳＢabの概略形状を表す説明図である。
【００５１】
まず、アンテナ素子１２は、図４（ａ）に示すように、隣接するアンテナ素子１２の受信ビームが互いに重なり合い、しかもこの受信ビームの重なり合って方位検出が可能な領域（方位検知可能領域とよぶ）が互いに接するように配置されている。
【００５２】
そして、同位相のレーダ波を放射する近接配置された１対のアンテナ素子１２は、合成された単一の送信アンテナとみなすことができ、その送信ビームＳＢは、図４（ｂ）に示すように、両アンテナ素子１２の受信ビームの中間、即ち両受信ビームが互いに重なり合う方位検知可能領域をカバーする。
【００５３】
つまり、どの隣接する１対のアンテナ素子１２が選択されても、その一対のアンテナ素子１２の受信ビームによって形成される方位検知可能領域は、同じ一対のアンテナ素子１２による合成アンテナの送信ビームＳＢによってカバーされるため、結局、送受信アンテナとして使用するアンテナ素子１２の対を順番に切り換えれば、各アンテナ素子１２ａ〜１２ｆの受信ビームによって形成される全ての方位検知可能領域が、送信ビームによってカバーされることになる。
【００５４】
このように、本実施例のレーダ装置２によれば、順次選択される一対のアンテナ素子１２からなる合成アンテナの送信ビームは、同じ一対のアンテナ素子１２の受信ビームが形成する方位検知可能領域のみをカバーできればよく、カバーすべき範囲が小さいので、送信ビームの出力を増大させたり検出距離を犠牲にしたりする必要がない。
【００５５】
その結果、広い範囲に渡って物標の位置を高精度に（即ち距離や相対速度だけでなく方位まで）検出することができ、例えば割り込みしようとしている車両を速やかに検出したり、曲がった道路であっても道路や道路近傍に存在する障害物等を確実に検出することができる。
【００５６】
また、本実施例のレーダ装置２によれば、方位検知可能領域の大小によって合成アンテナの送信ビーム幅や送信出力を変化させる必要がなく、アンテナ素子１２を増加させるだけで方位検知可能領域を簡単に拡大することができる。
更に、本実施例では、互いに隣接するアンテナ素子１２は、夫々が別の給電系（第１及び第２回路群２６，２８）に接続されているので、各アンテナ素子１２での受信信号を、夫々個別にしかも簡単に取り出すことができる。
【００５７】
また更に、本実施例では、スイッチ１６がオフされている個別給電線１４が、共通給電線１８にとって、接続されていないものとみなすことができるように構成されているので、アンテナ素子１２への給電系での損失を低減でき、効率のよい装置を構成できる。
【００５８】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することができる。
例えば、上記実施例では、高周波発振器２４は、単一周波数（波長λ）の送信信号を生成するように構成したが、周波数が三角波状に変調された送信信号を生成するように構成し、当該レーダ装置２を所謂ＦＭＣＷ方式用の装置として構成してもよい。この場合、送信信号に応じて定在波の波長λも変化するのであるが、ＦＭＣＷ方式では、通常、送信信号が数Ｇ〜数十ＧＨｚであるのに対して、周波数の変調幅は数十ＭＨｚ程度であり、つまり定在波の波長λが変化する割合は数％以下と極めて小さいため、十分に使用可能である。
【００５９】
また、上記実施例では、アンテナ素子を６個の場合について説明したが、アンテナ素子は３個以上であればいくつでもよい。
更に、上記実施例では、図３に示したように、共通給電線１８に対して個別給電線１４をバス状に接続したが、図５（ａ）に示すように、単一の分岐位置から個別給電線１４をスター状に接続してもよい。
【００６０】
また、図５（ｂ）に示すように、共通給電線１８を複数の支線１９に分岐させ、この分岐した支線１９から個別給電線１４を分岐させるように構成してもよい。この場合、支線１９の分岐位置から個別給電線１４の分岐位置までの距離、即ち支線１９の全長をＷ１，Ｗ２とすると、（６）（７）の関係式を満たすように設定すればよい。
【００６１】
｜Ｗ１−Ｗ２｜＝ｍ・λ （６）
Ｗｉ＝ｍ・λ／２［ｉ＝１，２］（７）
更に、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の構成に加えて支線１９上にもスイッチ１６を設けるように構成してもよい。この場合、スイッチ１６の位置は、支線の分岐位置を上述の個別給電線１４の分岐位置とみなし、使用するスイッチ１６のタイプに応じて（５）又は（５ａ）の関係式を満たすように設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のレーダ装置の全体構成を表すブロック図、及び送受信器の詳細な構成を表す回路図である。
【図２】スイッチの詳細な構成を表す回路図である。
【図３】共通給電線，個別給電線，及びスイッチのレイアウトを模式的に表した説明図である。
【図４】本実施例における受信ビーム及び送信ビームを表す説明図である。
【図５】共通給電線，個別給電線，及びスイッチのレイアウトの他の構成例を表す説明図である。
【符号の説明】
２…レーダ装置４…電波送受信部６…信号処理部
８…誘電体レンズ１２（１２ａ〜１２ｆ）…アンテナ素子
１０…送受信器１４（１４ａ〜１４ｆ）…個別給電線
１９…支線１６（１６ａ〜１６ｆ）…スイッチ
２４…高周波発振器１８（１８ａ，１８ｂ）…共通給電線
２６…第１回路群２０（２０ａ，２０ｂ）…送受分離回路
２８…第２回路群２２（２２ａ，２２ｂ）…ミキサ
Ｌａ１，Ｌｃ１，Ｌ２…コイルＤ１，Ｄ２…ダイオード
Ｃａ１，Ｃｃ１，Ｃａ２，Ｃｃ２…コンデンサ

Claims

レーダ波を収束させる収束手段と、
該収束手段の焦点位置付近に、該焦点位置と上記収束手段の中心とを結ぶ軸に直交する所定の配列軸に沿って配列された少なくとも３個の一次放射器と、
隣接するいずれか一対の一次放射器を選択して、該選択された一対の一次放射器が同位相のレーダ波を放射するように送信信号を供給することが可能であると共に、該選択された一対の一次放射器が受信するレーダ波の受信信号を個別に取り出すことが可能な給電系と、
を備え、前記一次放射器は、隣接する一次放射器の受信ビームが互いに重なり合い、且つ該受信ビームが互いに重なり合った方位検知可能領域が互いに接するように配置されていることを特徴とする開口面アンテナ。
上記給電系は、
上記一次放射器毎に設けられた個別給電線と、
一端から順番に番号を割り当てた時に奇数番目に位置する一次放射器への給電を行う個別給電線が接続された第１の共通給電線と、
同じく偶数番目に位置する一次放射器への給電を行う個別給電線が接続された第２の共通給電線と、
上記個別給電線毎に接続され、外部からの切換信号に従って該個別給電線上の信号の通過／不通過を切換可能なスイッチ手段と、
を備え、
上記個別給電線の長さを、上記第１及び第２の共通給電線毎に任意の個別給電線間でその全長の差が上記送信信号の波長の整数（０，１，２，…）倍となるように設定すると共に、上記各第１及び第２の共通給電線における上記個別給電線の分岐位置間の距離を上記送信信号の波長の整数（０，１，２，…）倍の長さに設定し、
更に上記第１及び第２の共通給電線における上記個別給電線の分岐位置及び上記個別給電線における上記スイッチ手段の接続位置を、上記スイッチ手段により信号不通過の状態にされている上記個別給電線が上記第１及び第２の共通給電線からみてハイインピーダンスとなるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の開口面アンテナ。
請求項２に記載の開口面アンテナにおいて、
上記第１及び第２共通給電線における上記個別給電線の分岐位置を、上記第１及び第２の共通給電線上に給電時に現れる上記送信信号と同一波長の電流定在波の節となる位置に設定し、
上記個別給電線における上記スイッチ手段の接続位置を、該スイッチ手段により信号が不通過にされている個別給電線上に現れる上記電流定在波の節となる位置が上記個別給電線の分岐位置と一致するように設定したことを特徴とする開口面アンテナ。
請求項３に記載の開口面アンテナにおいて、
上記スイッチ手段は、信号を不通過とする場合に上記個別給電線を電気的に開放状態とし、
上記スイッチ手段の接続位置と上記個別給電線の分岐位置との間の距離を、上記送信信号の半波長の整数（０，１，２，…）倍の長さに設定したことを特徴とする開口面アンテナ。
請求項３に記載の開口面アンテナにおいて、
上記スイッチ手段は、信号を不通過とする場合に上記個別給電線を電気的に短絡状態とし、
上記スイッチ手段の接続位置と上記個別給電線の分岐位置との間の距離を、上記送信信号の半波長の整数（０，１，２，…）倍に１／４波長を加えた長さに設定したことを特徴とする開口面アンテナ。
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の開口面アンテナにおいて、
上記第１及び第２の共通給電線は分岐する複数の支線を有し、該支線の分岐位置を、該支線上に現れる上記電流定在波の節となる位置に設定したことを特徴とする開口面アンテナ。
請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の開口面アンテナにおいて、
上記第１及び第２の共通給電線を、上記一次放射器を挟んだ両側に配置したことを特徴とする開口面アンテナ。
請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の開口面アンテナと、
上記第１及び第２の共通給電線を介して上記一次放射器に供給するための高周波信号を生成する高周波発振器と、
上記第１及び第２の共通給電線の夫々に設けられ、上記高周波発振器からの送信信号及び上記一次放射器からの受信信号を、上記第１及び第２の共通給電線から夫々分離する信号分離回路と、
該信号分離回路毎に設けられ、該信号分離回路にて分離された上記送信信号及び上記受信信号を混合して、これら信号の差の周波数成分であるビート信号を生成するミキサと、
隣接するいずれか一対の一次放射器が上記スイッチ手段を介して上記第１及び第２の共通給電線に電気的に接続されるようにするための上記切換信号を生成すると共に、上記ミキサが出力するビート信号に基づいて、上記一次放射器が放射するレーダ波を反射した物標の位置を求める制御手段と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。