JPH09162626A - 平面アレーアンテナ及びモノパルスレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モノパルスレーダ装置を移動体の障害物検出
レーダとして使用するのに好適な平面アレーアンテナを
提供する。 【解決手段】 モノパルスレーダ用の受信アンテナ１０
として、誘電体基板２２の表面側にマトリクス状に配置
されたアンテナ素子２４を備え、アンテナ素子２４の各
列毎に直列給電線路２６を設けると共に、その内の奇数
列と偶数列とに夫々並列給電を行う並列給電線路２６
ａ，２６ｂを設けることにより、奇数列のアンテナ素子
と偶数列のアンテナ素子とで、夫々、２系統のアレーア
ンテナが形成された平面アレーアンテナを用いる。この
場合、各並列給電線路の給電端子Ａ，Ｂから受信信号を
取り込むようにすれば、一つの受信アンテナ１０にてモ
ノパルスレーダ装置を実現できるので、モノパルスレー
ダ装置の小型化・軽量化を図ることができ、自動車等に
容易に搭載できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノパルス方式の
レーダ装置を構成するのに好適な平面アレーアンテナ、
及びこのアンテナを用いたモノパルスレーダ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の移動体の衝突を未
然に防ぐために運転者の視覚を補助する手段として、電
波を伝送媒体とした障害物検出レーダの実現が期待され
ている。またこの種のレーダ装置において、前を走行す
る車両等，障害物の水平方向の位置を判別することは、
衝突の可能性予測にきわめて重要な技術である。このた
め、こうした自動車用のレーダ装置としては、モノパル
スレーダ装置が有効であると考えられる。

【０００３】つまり、モノパルスレーダ装置は、外部に
所定の電波を送信し、その送信電波が物標に当たって反
射してくる反射波を、位置又はビーム方向をずらした一
対の受信アンテナにて受信し、各受信アンテナからの受
信信号の位相差又は振幅差から物標の位置（方向等）を
測位するものであり、一般には、航空機追尾用レーダと
して用いられているが、受信アンテナの位置やビーム方
向を水平方向にずらして設置すれば、水平方向の物標を
高精度に判別することができるため、自動車の走行環境
のような多くの障害物が存在する状況において、極めて
有効に機能すると考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来、モノ
パルスレーダ装置では、受信アンテナに、導波管ホーン
やパラボラアンテナといった、大型でしかも量産化が難
しいアンテナ装置が使用されていた。これは、従来のモ
ノパルスレーダ装置は、航空機追尾用に開発されもので
あり、小型化・量産化の要求がなかったためであるが、
上記のように、モノパルスレーダ装置を障害物検出レー
ダとして自動車等の移動体に搭載するには、受信アンテ
ナを小型化・量産化する必要があり、従来のモノパルス
レーダ装置をそのまま障害物検出レーダに適用すること
はできなかった。

【０００５】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、小型化・量産化を容易に図ることができ、モノパ
ルスレーダ装置を障害物検出レーダとして自動車等の移
動体に搭載するのに好適な平面アレーアンテナ、及びこ
れを用いたモノパルスレーダ装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１に記載の平面アレーアンテナでは、マト
リクス状に配置されたアンテナ素子と、このアンテナ素
子の各列毎に設けられた直列給電線路と、該直列給電線
路を介してアンテナ素子の各列毎に並列給電を行う並列
給電線路とからなるアレーアンテナを２系統備え、各ア
レーアンテナにおいて直列給電線路にて形成されるアン
テナ素子列の内の全列又は一部の列が略等間隔で交互に
噛み合うように、各アレーアンテナを同一平面上に配置
している。

【０００７】このため、本発明の平面アンテナにおいて
は、アンテナ素子列の全ての列が交互に噛み合うように
２系統のアレーアンテナを配置した場合には、各系統の
アレーアンテナにおけるアンテナ素子列の間隔ｄの略半
分の距離「ｄ／２」だけ空間的に位置ずれした２系統の
アレーアンテナが構成され、またアンテナ素子列の一部
の列が交互に噛み合うように２系統のアレーアンテナを
配置した場合には、各系統のアレーアンテナにおいてア
ンテナ素子列の間に他のアレーアンテナのアンテナ素子
列が配置されない間隙の数ｎとアンテナ素子列の間隔ｄ
とにより決定される所定距離「ｎ・ｄ＋ｄ／２」だけ空
間的に位置ずれした２系統のアレーアンテナが構成され
ることになる。

【０００８】従って、本発明の平面アレーアンテナを、
例えば位相モノパルスレーダ装置の受信アンテナとして
使用すれば、各並列給電線路の給電端子から得られる受
信信号の位相差を検出することにより、物標の方位を検
出することが可能になる。即ち、位相モノパルスレーダ
装置は、図５に示す如く、同一の指向特性のアンテナ
（図では反射鏡を備えたパラボラアンテナを示す）Ａ
１，Ａ２を横方向に少しずらした状態で配置し、同一の
反射物標Ｐｘからの反射電波を各アンテナＡ１，Ａ２に
て受信して、その受信信号の位相差から反射物標の方向
（角度）θを計測するものであり、具体的には、反射物
標Ｐｘから各アンテナＡ１，Ａ２の受信点Ｐ１，Ｐ２ま
での電波の経路長ＬA1，ＬA2の差によって生じる受信信
号の位相差をφ、アンテナＡ１，Ａ２の間隔をＤ、電波
の波長をλ、反射物標の方向角度をθとしたとき、下記
の関係式(1) から反射物標の方向θを求めるものであ
る。

【０００９】φ＝（２π／λ）Ｄ・ｓinθ …(1) このため、位相モノパルスレーダ装置を構成する際に
は、基本的には、同一の指向特性のアンテナＡ１，Ａ２
を用いて、反射物標Ｐｘからの反射電波を同時に受信す
る必要があるが、本発明によれば、一つの平面アレーア
ンテナにて、各系統のアンテナ素子列の間隔ｄにて決定
される所定距離（「ｄ／２」又は「ｎ・ｄ＋ｄ／２」）
だけ位置ずれした２系統のアレーアンテナを構成できる
ことから、位相モノパルスレーダ装置用の受信アンテナ
として使用できるようになるのである。

【００１０】そして、この場合、図５に示した従来装置
のように、２つの受信アンテナを、位置をずらして設置
する必要がなく、１つの平面アレーアンテナにて、位相
モノパルスレーダ装置の受信アンテナを実現できること
から、位相モノパルスレーダ装置における受信アンテナ
の小型化を容易に図ることができる。また、平面アレー
アンテナは、従来よりモノパルスレーダ装置の受信アン
テナとして利用されているパラボラアンテナや導波管ホ
ーンのように、反射鏡や導波管を設ける必要がないた
め、量産化を容易に図ることができ、しかも軽量になる
ので、自動車等の移動体にも容易に搭載することができ
る。

【００１１】また、図５に示した従来装置のように、位
相モノパルスレーダ装置を、一対の受信アンテナを用い
て構成した場合には、受信アンテナが２つ必要なため、
装置が大型化し、また、そのアンテナ間隔Ｄが、各アン
テナＡ１，Ａ２のアンテナ口径にて制限されてしまい、
アンテナ間隔Ｄが広くなって、受信信号の位相差から方
位を一義的に定めることができなくなるとか、逆に、ア
ンテナ間隔を狭くするために各アンテナＡ１，Ａ２にア
ンテナ口径の小さいアンテナを使用すると、物標の最大
探知距離が小さくなってしまう、といった問題がある
が、本発明の平面アレーアンテナによれば、一つの平面
アレーアンテナにて位相モノパルスレーダ装置用の一対
の受信アンテナを実現でき、これら各一対の受信アンテ
ナの間隔は、平面アレーアンテナのアンテナ口径に制限
されることなく任意に設定できることから、アンテナ利
得，延いては物標の最大探知距離を低下させずに、物標
方向を一義的に検出することが可能になる。

【００１２】なお、位相モノパルスレーダ装置におい
て、アンテナ間隔Ｄが広くなると物標方向θの方位を一
義的に検出できなくなるのは、受信可能な方向θの範囲
で、位相差φと方向θとが１対１に対応しなくなるため
である。つまり、アンテナ間隔Ｄが大きい程、方向θの
僅かな変化で位相差φの値が大きく変化するようにな
り、位相差φの値の範囲が±πを超え、折り返すため、
１つの位相差の値φに対し、複数の方位の値θが対応し
てしまうためである（図６参照）。

【００１３】ところで、２系統のアレーアンテナにおい
て各アンテナ素子列に対して並列給電を行なう並列給電
線路として、一般的な並列給電線路のように、給電端子
からアンテナ素子の各列までの線路長を全て同じにした
場合には、上記２系統のアレーアンテナの放射ビームの
方向が一致するようになる。そして、このように各アレ
ーアンテナの放射ビームの方向を一致させた場合には、
上記のように受信信号の位相差から物標の方位を検出す
る位相モノパルスレーダ装置用の受信アンテナとして使
用できる。

【００１４】しかし、受信信号の振幅差から物標の方位
を検出する振幅モノパルスレーダ装置では、２つの受信
アンテナの放射ビームの方向をずらす必要があることか
ら、上記のように並列給電線路の各列までの線路長を全
て同じにすると、振幅モノパルスレーダ装置の受信アン
テナとして使用することができない。

【００１５】そこで、本発明の平面アレーアンテナを振
幅モノパルスレーダ装置の受信アンテナとして使用する
場合には、請求項２に記載の如く、上記２系統のアレー
アンテナを夫々構成する一対の並列給電線路のうち、少
なくとも一方の並列給電線路の給電端子から各アンテナ
素子列までの線路長を不均等にして、２系統のアレーア
ンテナの放射ビーム中心方向が互いに所定角度ずれるよ
うに構成すればよい。

【００１６】つまり、アレーアンテナでは、各アンテナ
素子に対する給電線路の長さを調整して、各アンテナ素
子毎に送受信信号の位相をずらせば、放射ビームの方向
を変化させることができることから、本発明の平面アレ
ーアンテナを振幅モノパルスレーダ装置の受信アンテナ
として使用する場合には、上記２系統のアレーアンテナ
の放射ビームの中心方向がずれるように、並列給電線路
の給電端子から各アンテナ素子列までの線路長を調整す
ればよいのである。そして、このように本発明の平面ア
レーアンテナを、振幅モノパルスレーダ装置用のアンテ
ナ装置として構成した場合にも、１つの平面アレーアン
テナにて、振幅モノパルスレーダ装置の受信アンテナを
実現できることから、振幅モノパルスレーダ装置におけ
る受信アンテナの小型化を容易に図ることができる。な
お、この場合、一対の並列給電線路の内の一方の線路長
のみを調整しても良く、両方の線路長を調整してもよ
い。

【００１７】また、アンテナ素子としては、従来より平
面アンテナとして使用されている平面パッチやスリット
アンテナ等の各種アンテナ素子を利用することができる
が、このうち請求項３に記載のように、アンテナ素子を
平面パッチにて形成すれば、平面アレーアンテナをより
簡単に量産化することができる。つまり、平面パッチ
は、誘電体基板にマイクロストリップ線路を形成するこ
とにより簡単に作製できるため、アンテナ素子を平面パ
ッチにて形成すれば、平面アレーアンテナの量産化をよ
り簡単に実現できるのである。

【００１８】一方、本発明のように、２系統のアレーア
ンテナを構成するアンテナ素子列の内の全列又は一部の
列が交互に噛み合うように２系統のアレーアンテナを同
一平面上に配置するようにした場合、各系統のアレーア
ンテナのアンテナ素子列が噛み合った部分では、各アン
テナ素子列の間隔が通常の半分になってしまい、アンテ
ナ素子を一般に使用される円形の平面パッチで形成する
と、各系統のアンテナ素子同士が重なり、正常な受信特
性が得られなくなることが考えられる。そこで、このよ
うな場合には、請求項４に記載のように、各アンテナ素
子を列方向に長い半波長共振器にて形成することが好ま
しい。

【００１９】次に、請求項５に記載のモノパルスレーダ
装置では、送信用アンテナから送信した送信電波が外部
の物標に当たって反射してきた反射電波を、上述の平面
アレーアンテナにて受信し、この平面アレーアンテナの
各並列給電線路の給電端子から得られる受信信号に基づ
き、物標の方向を検出する。つまり、このモノパルスレ
ーダ装置では、上記請求項１〜請求項４いずれか記載の
平面アレーアンテナを受信アンテナとして使用する。

【００２０】従って、本発明のモノパルスレーダ装置に
よれば、従来のモノパルスレーダ装置のように、２つの
受信アンテナを使用することなく物標の方向を検出する
ことができ、自動車等の移動体に搭載して障害物検出レ
ーダとして使用するのに最適なレーダ装置となり得る。
また、平面アレーアンテナは、上記のように量産化・軽
量化を図ることができるため、モノパルスレーダ装置自
体を安価に実現できると共に、移動体等への取り付けも
容易に行うことができる。

【００２１】ところで上記平面アレーアンテナは、一つ
のアンテナ装置にて２系統のアレーアンテナを構成して
いるので、モノパルスレーダ装置の受信アンテナとして
使用するのに最適であるが、モノパルスレーダ装置の受
信アンテナとしてのみ使用する場合には、別途送信用ア
ンテナを設ける必要がある。しかし、上記平面アレーア
ンテナにおける２系統のアレーアンテナは、各々独立し
たアンテナ装置であるので、個々に送信用アンテナとし
て使用することもできる。

【００２２】そこで、この平面アレーアンテナをモノパ
ルスレーダ装置に使用する場合、請求項６に記載のよう
に、一方の並列給電線路の給電端子にサーキュレータを
接続し、このサーキュレータを介して送信信号の入力及
び受信信号の取り出しを行うようにすれば、この並列給
電線路から給電を受けるアレーアンテナを、送受信兼用
のアンテナ装置として動作させることができる。そし
て、この場合、送信用アンテナを別途設ける必要がない
ので、モノパルスレーダ装置の構成をより簡素化して、
モノパルスレーダ装置をより安価に実現することが可能
になる。

【００２３】また次に、モノパルスレーダ装置は、一対
の受信信号の位相差又は振幅差から、物標の方位を検出
するものであるが、上記のように移動体等に搭載して障
害物検出レーダとして利用するには、物標と移動体との
間の距離や、物標と移動体との相対速度を検出できるこ
とが好ましい。そこで、本発明のモノパルスレーダ装置
を、障害物検出レーダとして使用する場合には、請求項
７に記載のように、信号発生手段から、送信信号として
所定の連続波を発生させ、物標の検出を行う物標検出手
段側では、平面アレーアンテナにて受信した一対の受信
信号をホモダイン検波して、その検波信号から、物標の
方向だけでなく、距離及び速度をも検出するようにすれ
ばよい。

【００２４】つまり、従来より、連続波（ＣＷ）を用い
て物標の距離及び相対速度を検出するＣＷレーダとし
て、三角波にて周波数変調した信号（ＦＭ−ＣＷ）を送
信し、受信信号をこの送信信号にて周波数変換（ホモダ
イン検波）して、その周波数変換した信号（検波信号）
から物標との間の距離及び相対速度を求めるＦＭ−ＣＷ
レーダや、周波数の異なる２信号を送信し、その受信信
号を各信号毎にホモダイン検波することにより、ドップ
ラ効果により生じた信号の周波数変化（ドップラ周波数
成分）を検出し、その検出結果から物標との間の距離及
び相対速度を求める２周波ＣＷレーダ等が知られている
が、上記モノパルスレーダ装置において、こうしたＣＷ
レーダ方式を利用して距離及び相対速度を検出するよう
にすれば、障害物検出をより良好に行うことができるよ
うになり、このモノパルスレーダ装置を、自動車等の移
動体に搭載すれば、移動体の走行安全性をより向上する
ことが可能になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明が適用された実施例
の障害物検出レーダについて説明する。まず図２は、本
実施例の障害物検出レーダの構成を表わすブロック図で
ある。本実施例の障害物検出レーダは、自動車等の移動
体に搭載され、その前方又は後方に存在する障害物（物
標）を検出して、移動体がその障害物に衝突する虞があ
るときに警報を発して、その旨を運転者等に報知するた
めのものであり、受信アンテナ１０として、２系統のア
レーアンテナを有する平面アレーアンテナを備えてい
る。

【００２６】また、本実施例の障害物検出レーダは、送
信アンテナ６から送信した送信電波が外部の障害物に当
たって反射してきた反射電波を、受信アンテナ１０（２
系統のアレーアンテナ）にて受信し、その受信信号の位
相差から障害物の方向を検出する位相モノパルスレーダ
装置として構成されているが、単にこうした位相モノパ
ルスレーダとしての機能だけでなく、受信信号から障害
物までの距離及び障害物との相対速度を検出する、ＦＭ
−ＣＷレーダとしての機能も有する。

【００２７】即ち、図２に示す如く、本実施例の障害物
検出レーダは、受信信号から障害物の方位，距離及び相
対速度を求める電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２
０と、このＥＣＵ２０から出力される制御電圧（三角
波）を受け、その制御電圧に応じて発振周波数が漸次増
・減する電圧制御発振器２と、この電圧制御発振器２か
らの出力信号を送信信号として送信アンテナ６の給電端
子に入力して、送信アンテナ６から周波数が三角波状に
漸次増・減する送信電波を放射させると共に、その送信
信号を所定の比率で電力分配器１２側に分配する方向性
結合器４と、受信アンテナ１０を構成する各アレーアン
テナの給電端子Ａ，Ｂからの出力（つまり受信信号）を
夫々ＲＦ端子に受け、電力分配器１２にて電力分配され
た送信信号をＬＯ端子に受けて、各信号を混合すること
で、受信信号を、両者の差の周波数を有する中間周波信
号（以下、ＩＦ信号という）に周波数変換（ホモダイン
検波）する一対のミキサ回路１４ａ，１４ｂと、各ミキ
サ回路１４ａ，１４ｂから出力されるＩＦ信号を夫々増
幅する一対のＩＦ回路１６ａ，１６ｂと、ＥＣＵ２０か
らの警報出力情報を受けて運転者等に危険を報知する警
報装置１８と、を備えている。

【００２８】そして、ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，
ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成さ
れ、予め設定されたプログラムに従い、後述の手順で、
ＦＭ−ＣＷレーダ及び位相モノパルスレーダとしての機
能を実現する。なお、電力分配器１２は、方向性結合器
４から入力された送信信号を各ミキサ回路１４ａ，１４
ｂに同位相で電力分配を行うものである。

【００２９】次に、本発明にかかわる主要部である受信
アンテナ１０の構成について説明する。なお、図１にお
いて、（ａ）は、受信アンテナ１０を電波を放射する表
面側より見た状態を表わし、（ｂ）は、図に点線で示す
一つのアンテナ素子部２９を以下に説明する列方向に切
断したときの断面状態を表わす。

【００３０】図１に示す如く、受信アンテナ１０は、電
波を放射する表面側に配置される第１の誘電体基板２２
とその裏面側に配置される第２の誘電体基板２７とを備
え、第１の誘電体基板２２の表面側には、アンテナ素子
２４がマトリクス状に配置されている。

【００３１】アンテナ素子２４は、受信アンテナ１０を
表面側から見たときの垂直方向の並びを列、水平方向の
並びを行とすると、ｍ行，２・ｍ列（本実施例では８行
１６列）のマトリクス状に配置されており、各アンテナ
素子２４は、夫々、列方向に細長いマイクロストリップ
線路（換言すれば平面パッチ）からなる半波長共振器に
て構成されている。また、各アンテナ素子２４の配置間
隔は、各列の間隔が通常のアレー間隔の半分の長さとな
り、各行の間隔が通常のアレー間隔の長さとなるように
されている。

【００３２】また、各アンテナ素子２４が配置された第
１の誘電体基板２２の裏面側には、アンテナ素子２４を
列毎に直列に接続する直列給電線路２６と、この直列給
電線路２６にて接続された各列のアンテナ素子２４の
内、向かって左側から１列毎にグループ分けした奇数列
のアンテナ素子と偶数列のアンテナ素子とに、夫々、同
位相で並列給電を行う一対の並列給電線路２６ａ，２６
ｂとが設けられ、第２の誘電体基板２７は、給電線路を
挟んで、第１の誘電体基板２２の裏面側に積層されてい
る。そして、第２の誘電体基板２７の給電線路とは反対
側面（つまり受信アンテナ１０の裏面側）には、その面
全体に、接地導体２８が設けられている。

【００３３】このように構成された本実施例の受信アン
テナ１０では、奇数列の各アンテナ素子２４には、給電
端子Ａから並列給電線路２６ａを介して同位相で給電さ
れ、偶数列の各アンテナ素子２４には、給電端子Ｂから
並列給電線路２６ｂを介して同位相で給電される。そし
て、各列内では、直列給電線路２６を介して、電磁結合
方式で直列給電される。

【００３４】従って、本実施例の受信アンテナ１０は、
各並列給電線路２６ａ，２６ｂから給電を受ける奇数列
のアンテナ素子により形成されるアレーアンテナと、偶
数列のアンテナ素子２４により形成されるアレーアンテ
ナとの、２系統のアレーアンテナを備えることになり、
各並列給電線路２６ａ，２６ｂの給電端子Ａ，Ｂからこ
れら各アレーアンテナが受信した受信信号を取り込むこ
とができる。

【００３５】次に、本実施例の障害物検出レーダが位相
モノパルスレーダ及びＦＭ−ＣＷレーダとして機能する
ために、ＥＣＵ２０において実行される制御動作につい
て説明する。まず、ＥＣＵ２０は、所定の電圧発生回路
を用いて、三角波状に変化する制御電圧を電圧制御発振
器２に出力することにより、電圧制御発振器２から、周
波数が三角波状に漸次増・減するＦＭ変調信号を出力さ
せる。すると、このＦＭ変調信号（送信信号）に対応し
た送信電波が、送信アンテナ６から送信され、外部に障
害物があるときには、送信電波が障害物に当たって反射
され、その反射電波が受信アンテナ１０に入射する。受
信アンテナ１０では、この反射電波が、奇数列のアンテ
ナ素子２４と偶数列のアンテナ素子２４とで構成される
一対のアレーアンテナにより各々受信され、その受信信
号が、上記各並列給電線路２６ａ，２６ｂの各給電端子
Ａ，Ｂから出力される。そして、これら各受信信号は、
ミキサ回路１４ａ，１４ｂにて、現在送信中の送信信号
と混合（ホモダイン検波）されてＩＦ信号に変換され、
更にＩＦ回路１６ａ，１６ｂにて増幅された後、ＥＣＵ
２０に入力される。

【００３６】するとＥＣＵ２０は、ＩＦ回路１６ａ，１
６ｂから入力された受信信号（ＩＦ信号）の内のどちら
か一方を高速フェーリエ変換手法等によって周波数分析
し、送信電波を反射した障害物までの距離と障害物との
相対速度を計測する、周知のＦＭ−ＣＷレーダとしての
計測動作を実行すると共に、各ＩＦ信号から受信アンテ
ナ１０にて受信された一対の受信信号の位相を比較する
ことにより、外部の障害物の方向（角度）を計測する周
知の位相モノパルスレーダとしての計測動作を実行す
る。

【００３７】そして、ＥＣＵ２０は、この計測結果、つ
まり障害物までの距離と障害物との相対速度と障害物の
方向とから、移動体が障害物に衝突する虞があるかどう
かを判断し、衝突の虞がある場合に、警報装置１８を動
作させて、その旨を運転者等に報知する。

【００３８】なお、警報装置１８は、ＥＣＵ２０からの
警報出力情報を受けて、運転者等に危険を報知するもの
であるが、この警報装置１８には、所定の警告音を発生
するブザー等を使用してもよいが、例えば、上記検出結
果に応じて障害物の方向等を表わす音声メッセージを発
する音声合成装置等を利用すれば、より安全性を高める
ことができる。

【００３９】以上説明したように、本実施例の移動体用
の障害物検出レーダでは、位相モノパルスレーダとして
の機能を実現するために、受信アンテナ１０として、従
来のようにパラボラアンテナや導波管ホーン等からなる
一対の受信アンテナを用いるのではなく、２系統のアレ
ーアンテナの機能を有する平面アレーアンテナを備えて
いる。従って、移動体には受信アンテナ１０を一つ搭載
するだけでよく、装置を小型化して、移動体への搭載性
を向上できる。また、受信アンテナ１０は、平面アレー
アンテナであるため、反射鏡や導波管を必要とせず、量
産化・軽量化を容易に図ることができる。従って、レー
ダ装置を安価に実現できると共に、移動体の任意の位置
に取り付けることができるようになり、汎用性の高いレ
ーダ装置を実現できる。

【００４０】また更に、本実施例の受信アンテナ１０に
よれば、一つの平面アレーアンテナにて位相モノパルス
レーダ装置用の一対のアレーアンテナを構成でき、その
一対のアレーアンテナの間隔は、アンテナ素子２４一列
分の間隔（１系統のアレーアンテナの間隔の半分）であ
り、アンテナ口径よりも極めて小さくすることができる
ので、アンテナ利得，延いては物標の最大探知距離を低
下させることなく、物標方向を一義的に検出することが
可能になる。

【００４１】また、本実施例の障害物検出レーダは、単
なる位相モノパルスレーダ装置としての機能だけでな
く、ＦＭ−ＣＷレーダとしての機能も有するため、障害
物の方位だけでなく、障害物との距離及び相対速度をも
検出できる。この結果、障害物への衝突の可能性をより
高精度に判定することができ、自動車等の走行安全性を
より高めることができる。

【００４２】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、種
々の態様をとることができる。例えば、上記実施例で
は、アンテナ素子２４を８行１６列のマトリクス状に配
置した受信アンテナ１０について説明したが、この行数
及び列数については、使用すべきアンテナの特性（送受
信電波の周波数，放射ビームの幅，アンテナゲイン等）
に応じて適宜設定すればよい。

【００４３】また、本実施例では、受信アンテナ１０に
おける並列給電線路２６ａ，２６ｂを、対応する列のア
ンテナ素子２４に対して全て同位相で給電可能なものと
して説明したが、これは、各アレーアンテナからの放射
ビームの中心方向を、誘電体基板２２に直交する方向に
一致させて、高精度な位相モノパルスレーダを実現する
ためであり、受信信号の振幅差から障害物の方向を検出
する振幅モノパルスレーダを実現する場合には、例え
ば、並列給電線路２６ａ，２６ｂのうち、奇数列のアン
テナ素子２４に給電を行う並列給電線路２６ａについて
は、給電端子Ａから向かって左側の列に至る給電線路
程、線路長が長くなるように、給電端子Ａから各列に至
る給電線路の線路長を設定し、逆に、偶数列のアンテナ
素子２４に給電を行う並列給電線路２６ｂについては、
給電端子Ｂから向かって右側の列に至る給電線路程、線
路長が長くなるように、給電端子Ｂから各列に至る給電
線路の線路長を設定すればよい。

【００４４】つまり、振幅モノパルスレーダでは、使用
するアンテナ装置の放射ビームの中心方向を互いにずら
す必要があるが、このようにすれば、奇数列及び偶数列
のアンテナ素子にて夫々形成される２系統のアレーアン
テナからの放射ビームの中心方向を水平方向に所定角度
だけずらすことができ、振幅モノパルスレーダを良好に
実現することができるようになる。また、この構成のア
ンテナ装置を用いて位相モノパルスレーダ装置を実現す
ることもでき、更に、受信信号の振幅差及び位相差の両
方から物標の方向を検出するモノパルスレーダ装置を実
現することもできる。

【００４５】また、本実施例では、送信電波は、送信専
用の送信アンテナ６を用いて送信するように構成した
が、図３に示す如く、方向性結合器４から出力される送
信電波発生用の送信信号を、サーキュレータ３２を介し
て、上記実施例の受信アンテナ１０と同様に構成された
送受信アンテナ３０の一方の給電端子Ａ（Ｂでもよい）
に入力し、この給電端子Ａから出力される受信信号をサ
ーキュレータ３２を介してミキサ回路１４ａのＲＦ端子
に入力するようにしてもよい。

【００４６】そして、このようにすれば、図１に示した
奇数列のアンテナ素子２４にて形成されるアレーアンテ
ナを利用して、送信電波を送信できるようになり、送信
アンテナ６を別途設けることなく、上記実施例と同様の
機能を有する障害物検出レーダを構成でき、このレーダ
装置の構成をより簡素化して、安価に実現できるように
なる。

【００４７】なお、図３に示す障害物検出レーダは、図
２に示した上記実施例の障害物検出レーダから送信アン
テナ６を取り除き、代りにサーキュレータ３２を設ける
ことにより、図１に示した平面アレーアンテナを、送受
信アンテナ３０として動作させるものであり、それ以外
の構成については、上記実施例と全く同様であるため、
他の部分については、同一符号を付し、説明を省略す
る。

【００４８】また更に、上記実施例では、受信アンテナ
１０として、アンテナ素子２４をｍ行，２・ｍ列のマト
リクス状に配置し、全アンテナ素子を、奇数列のアンテ
ナ素子と偶数列のアンテナ素子とにグループ分けして、
各グループ毎に、各列のアンテナ素子に対して直列給電
を行なう複数の直列給電線路と各列毎に並列給電を行な
う並列給電線路とを設けることにより、２つの給電端子
Ａ，Ｂから各々給電可能な２系統のアレーアンテナ１０
Ａ，１０Ｂの全アンテナ素子列が交互に噛み合い、各ア
レーアンテナ１０Ａ，１０Ｂの間隔Ｄが各系統のアレー
アンテナ１０Ａ，１０Ｂにおけるアンテナ素子列の間隔
の半分となるように構成された平面アレーアンテナ（図
４に示す模式図ａ１，ａ２参照）を用いた障害物検出レ
ーダについて説明したが、本発明の平面アレーアンテナ
は、必ずしも２系統のアレーアンテナ１０Ａ，１０Ｂの
アンテナ素子列の全列が交互に噛み合うようにする必要
はない。

【００４９】つまり、本発明の平面アレーアンテナは、
図４（ｂ１），（ｂ２）に示す受信アンテナ１０′のよ
うに、２つの給電端子Ａ，Ｂから各々給電可能な２系統
のアレーアンテナ１０Ａ′，１０Ｂ′のアンテナ素子列
の内の一部（図では全８列の内の６列）が交互に噛み合
い、左・右の両端側のアンテナ素子列の間（図では左・
右の１列目と２列目及び２列目と３列目の間）には、他
方のアレーアンテナのアンテナ素子列が配置されないよ
うにしてもよい。

【００５０】そして、この場合、平面アレーアンテナ全
体の開口面は大きくなるものの、全アンテナ素子列が交
互に噛み合うように構成した場合に比べて、各アレーア
ンテナ１０Ａ，１０Ｂの間隔Ｄを大きくすることができ
る。従って、本発明によれば、２系統のアレーアンテナ
が交互に噛み合うアンテナ素子列の列数を任意に設定す
ることにより、２系統のアレーアンテナの間隔を任意に
設定することができ、位相モノパルスレーダ装置用のア
ンテナ装置として使用する場合に、要求される物標検出
特性に応じてアンテナ間隔を最適に設定することができ
る、という効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の受信アンテナ（平面アレーアンテ
ナ）の構成を説明する説明図である。

【図２】 実施例の障害物検出レーダの構成を表わすブ
ロック図である。

【図３】 図１に示した平面アレーアンテナを送受信ア
ンテナとして使用する障害物検出レーダの構成を表わす
ブロック図である。

【図４】 図１に示した平面アレーアンテナとその変形
例とを夫々模式的に表す説明図である。

【図５】 位相モノパルスレーダ装置における物標の検
出原理を説明する設営図である。

【図６】 位相モノパルスレーダ装置においてアンテナ
間隔の大小により生じる受信特性の変化を説明する説明
図である。

【符号の説明】

２…電圧制御発振器 ４…方向性結合器 ６…送信
アンテナ １０…受信アンテナ １２…電力分配器 １４ａ，
１４ｂ…ミキサ回路 １６ａ，１６ｂ…ＩＦ回路 １８…警報装置 ２０
…ＥＣＵ ２２…第１の誘電体基板 ２４…アンテナ素子 ２
６…直列給電線路 ２６ａ，２６ｂ…並列給電線路 ２７…第２の誘電体
基板 ２８…接地導体 Ａ，Ｂ…給電端子 ３０…送受信アンテナ ３２…サーキュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｑ 21/28 Ｈ０１Ｑ 25/02 25/02 Ｇ０１Ｓ 13/93 Ｚ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配置されたアンテナ素子
   と、該アンテナ素子の各列毎に設けられた直列給電線路
   と、該直列給電線路を介して前記アンテナ素子の各列毎
   に並列給電を行う並列給電線路と、からなるアレーアン
   テナを２系統備え、 該２系統のアレーアンテナにおいて前記直列給電線路に
   て形成されるアンテナ素子列の内、全列又は一部の列が
   略等間隔で交互に噛み合うように、各アレーアンテナを
   同一平面上に配置してなることを特徴とする平面アレー
   アンテナ。
2. 【請求項２】 前記２系統のアレーアンテナを夫々構成
   する一対の並列給電線路のうち、少なくとも一方の並列
   給電線路の給電端子から各アンテナ素子列までの線路長
   を不均等にして、該２系統のアレーアンテナの放射ビー
   ム中心方向が互いに所定角度ずれるように構成してなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の平面アレーアンテ
   ナ。
3. 【請求項３】 前記各アンテナ素子を平面パッチにて形
   成してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載の平面アレーアンテナ。
4. 【請求項４】 前記各アンテナ素子を列方向に長い半波
   長共振器にて形成してなることを特徴とする請求項３に
   記載の平面アレーアンテナ。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４いずれか記載の平面
   アレーアンテナを備えたモノパルスレーダ装置であっ
   て、 送信信号を発生して、送信用アンテナから送信させる信
   号発生手段と、 前記送信用アンテナから送信した送信電波が外部の物標
   に当たって反射してきた反射電波を前記平面アレーアン
   テナにて受信し、該平面アレーアンテナの前記各並列給
   電線路の給電端子から得られる受信信号に基づき、物標
   の方向を検出する物標検出手段と、 を備えたことを特徴とするモノパルスレーダ装置。
6. 【請求項６】 前記平面アレーアンテナの一方の並列給
   電線路の給電端子に接続され、前記信号発生手段からの
   送信信号を該給電端子に入力すると共に、該給電端子か
   ら受信信号を取り出すサーキュレータ、 を設け、該サーキュレータが接続された側のアレーアン
   テナを送受信兼用としたことを特徴とする請求項５に記
   載のモノパルスレーダ装置。
7. 【請求項７】 前記信号発生手段は、送信信号として所
   定の連続波を発生し、前記物標検出手段は、前記受信信
   号をホモダイン検波して、該検波信号から、前記物標の
   方向，距離及び速度を検出することを特徴とする請求項
   ５又は請求項６に記載のモノパルスレーダ装置。