JP2010074781A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ又はレンズと同等の作用を有する受動素子を用いてビーム形成を行うアンテナ装置において、簡易な構成で任意の方向を指向するビーム形成を可能とする。
【解決手段】送信ビームを形成するロトマンレンズ１５の各ビームポート（送信用ポート）ＢＰ１，ＢＰ２、及び受信ビームを形成するロトマンレンズ２２の各ビームポート（受信用ポート）ＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれに、可変増幅器１４ａ，１４ｂ，２３ａ，２３ｂを設け、その利得を調整することにより、送信ビームや受信ビームの指向方向を調整する。これにより、各ビームポートに対応した規定方向以外の任意方向を指向する送信ビームや受信ビームの形成を、高周波スイッチを用いることなく、簡易な構成によって実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ又はレンズと同等の作用を有する受動素子を用いてビーム形成を行うアンテナ装置に関する。

従来より、ビームスキャンによって物体が存在する方位を検出する際に使用するアンテナ装置の一つとして、送信信号又は受信信号をロトマンレンズを用いてアナログ的に分配又は合成することによりビーム形成を行うものが知られている。

なお、ロトマンレンズは、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子がそれぞれ接続されるアンテナポートと、送受信信号を入出力するためのビームポートとを有している。そして、いずれか一つのビームポートから送信信号の供給を受けたロトマンレンズは、送信信号を分配すると共に、分配された各送信信号に位相差を付与して、各アンテナポートから出力する。これにより、各アンテナポートに接続されたアンテナ素子からは、使用したビームポートに対応した指定方向を指向するビームが放射されることになる。

また、アレーアンテナが指定方向から到来する電波を受信したロトマンレンズは、アンテナポートを介して各アンテナ素子から供給される受信信号を、その指定方向に対応するビームポートにて同一位相となるような位相差を付与して合成する。これにより、指定方向に対応するビームポートからは、指定方向を指向する受信ビームによって得られた受信信号が出力されることになる。

ところで、ロトマンレンズによって形成可能なビーム数は、ビームポート数と同数であり、走査角度が離散的な値となるため、方位検出時の角度分解能が低いという問題があり、また、角度分解能を向上させるためにビーム数を増加させると、ロトマンレンズ（ひいてはアンテナ装置）が大型化するという問題があった。

これに対して、ロトマンレンズに設けられた多数のビームポートの中から隣接する二つのビームポートを選択し、その選択された二つのビームポートの出力を加算することにより、選択した二つのビームポートに対応した二つの指定方向の間の任意の方向を指向するビームを得る装置（以下、従来装置という）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）
特開２００３−１５２４２２号公報

この従来装置では、複数あるビームポートの中から、隣接する二つのビームポートを適宜選択するためのスイッチが必要となる。しかし、これらの装置が扱う周波数帯（数百Ｍｚ〜数十ＧＨｚ）にて動作するスイッチを、均一な特性が得られるように精度よく製造することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、レンズ又はレンズと同等の作用を有する受動素子を用いてビーム形成を行うアンテナ装置において、簡易な構成で任意の方向を指向するビーム形成を可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載のアンテナ装置は、電波が入出力されるアンテナ面、及び信号を入出力するための複数のビームポートからなるポート群を備えたビーム形成手段を備えており、ポート群を構成するビームポートのうち少なくとも二つを送信用ポートとして、該送信用ポートのそれぞれには送信信号調整手段が設けられている。

そして、送信信号供給手段が、送信信号調整手段のそれぞれに対して送信信号を供給すると、送信信号調整手段は、供給された送信信号の振幅又は位相のうち少なくとも一方を調整し、その調整した送信信号を送信用ポートを介してビーム形成手段に供給する。

このとき、第１のビーム制御手段は、任意に指定した指定方向を指向する送信ビームがビーム形成手段によって形成されるように送信信号調整手段での調整量を設定する。
具体的には、例えば、二つのビームポートを同時に使用し、各ビームポートに供給する送信信号の振幅を調整する場合を考えると、一方の振幅を１，他方の振幅を０とした場合には、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、振幅を１としたビームポートに対応した規定方向を指向するビームが形成される。また、両ビームポートに供給する送信信号の振幅を同一（図ではいずれの振幅も０．５）とした場合には、図７（ｃ）に示すように、両ビームポートに対応した規定方向の中間方向を指向するビームが形成される。つまり、両ビームポートに供給する送信信号の振幅の比に応じて、ビームの指向方向を変化させることができるのである。

このように本発明のアンテナ装置によれば、送信用ポートのそれぞれに送信信号調整手段を設けたことにより、すべての送信信号調整手段に送信信号を常時供給する構成を採用できるため、ビームポートに対応した規定方向とは異なる任意方向を指向する送信ビームの形成を、高周波スイッチを用いることなく実現することができる。

ところで、送信信号供給手段が供給する送信信号は、請求項３に記載のように、同一振幅，同一位相を有することが望ましい。この場合、送信信号調整手段にて、振幅，位相のオフセット分を補償するために行うキャリブレーションを省略することができるだけでなく、温度に応じた送信信号供給手段等の形状変化によって生じる送信信号への影響を軽減することができる。

また、送信信号供給手段は、請求項３に記載のように、発振器の出力を電力分配する分配器によって、各送信信号調整手段に供給する送信信号を生成するように構成されていてもよい。この場合、分配器は、伝送線路及び抵抗器を用いて構成されたものであることが望ましい。具体的には、周知のウィルキンソン型、ラットレース型の分配器等を用いることができる。

また、請求項４に記載のように、送信信号調整手段が、送信信号の振幅を調整する可変増幅器からなる場合、第１のビーム制御手段は、送信信号調整手段のそれぞれから出力される調整された送信信号の合計電力が一定値となるように調整量（即ち、可変増幅器の利得）を設定することが望ましい。

この場合、ビームの指向方向によらず、常に一定の送信電力とすることができ、ひいては電波法による送信電力の規制を満たす設定を容易に実現することができる。
次に、請求項５に記載のアンテナ装置は、ポート群を構成するビームポートのうち少なくとも二つを受信用ポートとして、該受信用ポートのそれぞれには受信信号調整手段が設けられている。

そして、受信信号調整手段が、ビーム形成手段から受信用ポートを介して出力される信号の振幅又は位相のうち少なくとも一方を調整し、受信信号生成手段は、受信信号調整手段にて調整された信号を合成して受信信号を生成する。

この時、第２のビーム制御手段は、受信信号生成手段にて生成される受信信号が、任意に指定した指定方向を指向する受信ビームによって受信されたものとなるように受信信号調整手段での調整量を設定する。

つまり、本発明のアンテナ装置によれば、受信用ポートのそれぞれに受信信号調整手段を設け、すべての受信信号調整手段の出力を受信信号生成手段にて合成するため、ビームポートに対応した規定方向とは異なる任意方向を指向する受信ビームの形成を、高周波スイッチを用いることなく実現することができる。

なお、受信信号調整手段，受信信号生成手段，第２のビーム制御手段は、ビーム形成手段を、送信信号調整手段，送信信号供給手段，第１のビーム制御手段と必ずしも共用する必要はなく、請求項６に記載のように、これを単独で使用するように構成してもよい。

そして、受信信号生成手段は、請求項７に記載のように、伝送線路及び抵抗器を用いて構成された合成器からなることが望ましい。具体的には、周知のウィルキンソン型、ラットレース型の合成器を用いることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、請求項８記載のように、当該装置の周囲温度を取得する温度取得手段を備え、ビーム制御手段は、ビーム形成手段の温度特性に基づくビームポート間の誤差を補償するために、温度取得手段にて取得された温度に応じて調整量を補正するように構成されていてもよい。

このように構成された本発明のアンテナ装置によれば、使用環境によらず高精度なビーム形成を行うことができる。
また、本発明のアンテナ装置において、ビーム形成手段は、請求項９に記載のように、アンテナ面に配置された複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、アレーアンテナを構成するアンテナ素子のそれぞれに接続される複数のアンテナポート、及びビームポートを有するロトマンレンズとで構成されていてもよい。

また、ビーム形成手段は、請求項１０に記載のように、アンテナ面に配置された誘電体レンズと、誘電体レンズを介して受信波を送受信する位置に設置され、且つビームポートのそれぞれに接続された複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナとで構成されていてもよい。

前者の場合、ロトマンレンズを平面基板上に構成することが可能であるため、装置を小型化することができ、後者の場合、誘電体レンズを用いることによって低コストで装置を製造することができる。

ところで、本発明のアンテナ装置において、ビーム形成手段が形成するビームは、請求項１１に記載のように、垂直方向に沿って指向性が異なるように構成されていてもよい。
即ち、車両等にレーダ装置を固定する際に、その取付面によっては、垂直方向のビーム軸の方位角度が正確に所望の方向（例えば正面方向）を向かず、垂直方向にずれてしまう場合がある。このため、通常は、ヘッドライトの光軸の調整作業と同様に、ボルト３点でセンサを保持するように構成し、そのボルトを調整することが行われている。しかし、この場合、ボルトの調整を手作業で行う必要があり、調整に手間を要するという問題がある。

これに対して、本発明のレーダ装置によれば、送信信号調整手段又は受信信号調整手段にて送信信号又は受信信号の振幅又は位相を調整することによって、ビーム形成手段にて形成されるビームの垂直方向に沿った方位角度を調整することができるため、手作業での調整を不要とすることができる。更に、本発明のレーダ装置によれば、車両にレーダを搭載した際には、レーダ波の軸方向を所望の方向に調整できることにより、その性能を最大限に引き出すことができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明のアンテナ装置を適用したレーダ装置１の全体構成を示すブロック図である。

＜全体構成＞
図１に示すように、レーダ装置１は、周波数変調された連続波（ＦＭＣＷ）をレーダ波として送信する送信部１０と、レーダ波を受信する受信部２０と、送信部１０にて形成される送信ビーム及び受信部２０にて形成される受信ビームの指向方向を制御するビーム制御部３０と、送信部１０にレーダ波を送信させるための送信指令を出力すると共に、ビーム制御部３０に対して、ビームの指向方向を指定するためのビーム指令を出力し、受信部２０を介して受信した受信信号をＡ／Ｄ変換した結果に基づいて、レーダ波を反射した物体に関する情報を求めるための処理を実行する物体情報検出部４０とを備えている。

なお、物体情報検出部４０を除く、送信部１０，受信部２０，ビーム制御部３０の部分が本発明のアンテナ装置に相当する。
＜送信部＞
送信部１０は、物体情報検出部４０からの送信指令に従って、周波数変調された高周波信号を発生させる電圧制御発振器（ＶＣＯ）１１と、ＶＣＯ１１の出力の一部を電力分配してローカル信号を生成する第１分配器１２と、第１分配器１２からのローカル信号以外の出力を均等に電力分配して二つの送信信号を生成する第２分配器１３と、第２分配器１３にて生成された送信信号を個別に増幅する二つの可変増幅器１４ａ，１４ｂからなる送信信号調整部１４と、等間隔で一列に配置された４個のアンテナ素子からなる送信アレーアンテナ１６と、送信信号調整部１４からの二つの送信信号を入力する二つのビームポートＢＰ１，ＢＰ２、及び送信アレーアンテナ１６を構成する各アンテナ素子にそれぞれ接続される四つのアンテナポートＡＰ１〜ＡＰ４を有するロトマンレンズ１５とからなる。

なお、送信信号調整部１４を構成する二つの可変増幅器１４ａ，１４ｂの増幅率は、ビーム制御部３０によって個別に設定されるように構成されている。
また、第２分配器１３は、図２（ａ）に示すように、レーダ波の波長をλとして、それぞれがλ／４の長さに形成され且つ一端が互いに接続された一対の伝送線路１３１，１３２と、伝送線路１３１，１３２の他端を接続する抵抗１３３とで構成されている。そして、伝送線路１３１，１３２の両端部のうち、互いに直接接続された側の端部には共通端子（入力端子として使用）、抵抗１３３が接続された側の端部にはそれぞれ個別端子（出力端子として使用）が設けられ、いわゆるウィルキンソン型の分配器が用いられている。

また、第２分配器１３と各可変増幅器１４ａ，１４ｂとの間の二つの伝送路は、同一経路長を有し、可変増幅器１４ａ，１４ｂに入力される二つの送信信号が同一振幅，同一位相を有するように設定されている。

＜受信部＞
受信部２０は、一列に配列された４個のアンテナ素子からなる受信アレーアンテナ２１と、二つのビームポートＢＰ１，ＢＰ２，四つのアンテナポートＡＰ１〜ＡＰ４を有し、各アンテナポートＡＰ１〜ＡＰ４に受信アレーアンテナ２１を構成する各アンテナ素子が接続されたロトマンレンズ２２と、ロトマンレンズ２２のビームポートＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれに接続され、ビームポートＢＰ１，ＢＰ２を介してロトマンレンズ２２から出力される信号を個別に増幅する二つの可変増幅器２３ａ，２３ｂからなる受信信号調整部２３と、受信信号調整部２３にて調整された二つの信号を合成して受信信号を生成する合成器２４と、合成器２４にて生成された受信信号に、第１分配器１２にて生成されたローカル信号を混合してビート信号を生成するミキサ２５とを備えている。

なお、受信信号調整部２３を構成する二つの可変増幅器２３ａ，２３ｂの増幅率は、ビーム制御部３０によって個別に設定されるように構成されている。
また、合成器２４は、第２分配器１３と同様の構成を有しており、個別端子を入力端子、共通端子を出力端子として使用するようにされている。

また、各可変増幅器２３ａ，２３ｂと合成器２４との間の二つの伝送路は、同一経路長を有し、可変増幅器２３ａ，２３ｂの出力端における二つの受信信号の振幅，位相の関係が、合成器２４の入力端でも維持されるように設定されている。

＜ビーム制御部＞
ビーム制御部３０は、当該装置１の周囲温度を検出する温度センサ３１と、ビームの指向方向と送信信号調整部１４及び受信信号調整部２３での調整量（可変増幅器１４ａ，１４ｂ，２３ａ，２３ｂでの利得）との対応関係を示した調整量マップ、及び周囲温度と調整量に作用させる補正量との対応関係を示した補正量マップを記憶するマップ記憶部３２と、物体情報検出部４０からの送信ビーム及び受信ビームの指向方向を指定する指令に従って、調整量マップから取得した基準調整量を、温度センサ３１での検出結果に基づいて、補正量マップから取得した補正量で補正（加算又は乗算）することで両信号調整部１４，２３での調整量を設定する調整量設定部３３とを備えている。

なお、調整量マップは、予め実験等によってビームの指向方向と二つの送信信号の振幅比との関係を求めた結果に基づいて設定される。特に送信信号調整部１４に対する調整量の設定に使用する調整量マップは、一対の可変増幅器１４ａ，１４ｂの出力の合計電力が常に一定となるように設定される。

具体的には、例えば、合計電力を１とする場合、両可変増幅器１４ａ，１４ｂの出力電力が（１，０）（０．９，０．１）（０．８１，０．１９）（０．５，０．５）（０，１）等といった値となるように調整量は設定される。

また、補正量マップは、予め実験等によってロトマンレンズ１５，２２の温度特性を求めた結果に基づき、温度変化によって生じるビームポート間の誤差分が補償されるようにいて設定される。この場合、補正量は、調整量に加算される補正値であってもよいし、調整量に乗算される補正係数であってもよい。

＜物体情報検出部＞
物体情報検出部４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えた周知のマイクロコンピュータからなり、ミキサ２５にて生成されたビート信号をサンプリングするＡ／Ｄ変換器，サンプリングデータをＦＦＴ処理する際に用いるデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等を備えている。

物体情報検出部４０では、ビーム制御部３０に対してビームの指向方向を指定する指令を出力し、送信部１０に対してレーダ波を一定期間送信させる指令を出力し、その一定期間の間、受信部２０から供給される受信信号をＡ／Ｄ変換器を用いてサンプリングし蓄積する。この操作を、ビームの指向方向を順次切り替えながら繰り返すことで、いわゆるビームスキャンを実現する。

また、物体情報検出部４０では、サンプリングしたデータを、ビーム毎にＦＦＴ処理し、その処理結果に基づき、ＦＭＣＷレーダにおける周知の方法を用いてレーダ波を反射した物体との距離，相対速度を求めると共に、ビームの指向方向と信号強度との対応関係を表すグラフ中でピークとなり、且つ予め設定された閾値以上の信号強度が得られる方位を、物体が存在する方位として検出する。

＜効果＞
以上説明したように、レーダ装置１では、送信ビームを形成するロトマンレンズ１５の各ビームポート（送信用ポート）ＢＰ１，ＢＰ２、及び受信ビームを形成するロトマンレンズ２２の各ビームポート（受信用ポート）ＢＰ１，ＢＰ２のそれぞれに、可変増幅器１４ａ，１４ｂ，２３ａ，２３ｂを設け、その利得を調整することにより、送信ビームや受信ビームが指向する方向を調整するようにされている。

従って、レーダ装置１によれば、各ビームポートに対応した規定方向以外の任意方向を指向する送信ビームや受信ビームの形成を、高周波スイッチを用いることなく、簡易な構成によって実現することができる。

また、レーダ装置１によれば、当該装置１の周囲温度に応じて、可変増幅器１４ａ，１４ｂ，２３ａ，２３ｂに対する調整量を補正するようにされているため、ビームの指向性を精度良く設定することができ、ひいては方位検出の精度を向上させることができる。

また、レーダ装置１を車両に搭載する場合、ロトマンレンズ１５が形成するビームが、垂直方向に沿って指向性（ビーム軸の向き）が異なったものとなるように、送信アレーアンテナ１６及び受信アレーアンテナ２を構成するアンテナ素子の配列方向が垂直方向に沿ったものとなるように取り付けてもよい。

この場合、送信アレーアンテナ１６や受信アレーアンテナ２の取付面の法線方向とビームを向けるべき方向と（但し、垂直方向に沿った方位角度）が異なっていたとしても、送信信号調整部１４や受信信号調整部２３にて可変増幅器の利得を調整することによって、手作業によらず、所望の向きにビームを向けることができ、その結果、レーダ装置１の性能を最大限に引き出すことができる。
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。

図３は、本実施形態のレーダ装置３の全体構成を示すブロック図である。
＜構成＞
レーダ装置３は、第１実施形態のレーダ装置１と比較して、送信部１１０及び受信部１２０の構成が一部異なるだけであるため、その相違する部分を中心に説明する。

図３に示すように、レーダ装置３において、送信部１１０では、ロトマンレンズ１５及び送信アレーアンテナ１６の代わりに、誘電体製の凸レンズ（以下、誘電体レンズという）１８と、可変増幅器１４ａ，１４ｂを介して送信信号の供給を受けると、誘電体レンズ１８を介してレーダ波を送信するように配置された一対のアンテナ素子からなる送信アレーアンテナ１７とを備えている。

また、受信部１２０は、誘電体製の凸レンズ（以下、誘電体レンズという）２６と、誘電体レンズ２６を介してレーダ波を受信する位置に配置された一対のアンテナ素子からなる受信アレーアンテナ２７とを備え、アンテナ素子は、それぞれ可変増幅器２３ａ，２３ｂに受信信号を供給するように接続されている。

なお、送信アレーアンテナ１７を構成するアンテナ素子は、単独で給電を受けた場合に、誘電体レンズを通過したレーダ波が特定方向（アンテナ素子毎に異なる）に向けて放射される位置に配置され、また、受信アレーアンテナ２７を構成するアンテナ素子は、それぞれ、特定方向（アンテナ素子毎に異なる）から到来し誘電体レンズ２６を通過したレーダ波（レーダ波を反射した物体からの反射波）の位相が揃う（受信強度が最大となる）位置に配置されている。

＜効果＞
このように構成されたレーダ装置３は、ビームを形成するための構成がレーダ装置１とは異なるだけであるため、レーダ装置１と同様の作用効果を得ることができる。
［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。

図４は、本実施形態のレーダ装置５の全体構成を示すブロック図である。
図４に示すように、レーダ装置５は、送信部１０及び受信部２０の代わりに、送受信部５０を備えている以外は、第１実施形態のレーダ装置１と同様に構成されているため、これと同じ構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違する送受信部５０を中心に説明する。

＜送受信部＞
送受信部５０は、ＶＣＯ１１，第１分配器１２，第２分配器１３，送信信号調整部１４（可変増幅器１４ａ，１４ｂ），受信信号調整部２３（可変増幅器２３ａ，２３ｂ），合成器２４，ミキサ２５を備えている。

また、送受信部５０は、等間隔で一列に配置された４個のアンテナ素子からなる送受信アレーアンテナ５１と、送受信アレーアンテナ５１を構成する各アンテナ素子にそれぞれ接続される四つのアンテナポートＡＰ１〜ＡＰ４、及び四つのビームポートＢＰ１〜ＢＰ４を有するロトマンレンズ５２とを備えている。

なお、ビームポートＢＰ１〜ＢＰ４は、内側に位置する二つのビームポートＢＰ２，ＢＰ３が送信信号調整部１４に接続され、外側に位置する二つのビームポートＢＰ１，ＢＰ４が受信信号調整部２３に接続されている。

また、マップ記憶部３２に記憶される調整量マップは、ロトマンレンズ５２が第１及び第２実施形態におけるロトマンレンズ１５，２２とは構成が異なることに伴って、その構成に応じた値を有したものとなる。

＜効果＞
このように構成されたレーダ装置５では、ビームを形成するための構成がレーダ装置１，３とは異なるだけであるため、レーダ装置１，３と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、ビーム形成を行うための構成として、送受信アレーアンテナ５１，ロトマンレンズ５２を用いているが、第２実施形態の場合と同様に、誘電体アンテナと四つのアンテナ素子からなるアレーアンテナとで構成してもよい。
［他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、送信ビームおよび受信ビームをいずれも制御しているが、図５に示すレーダ装置７のように、送信部１０でのみビーム制御を行い、受信部７０は、アンテナ素子毎にミキサ２５を設け、各ミキサ２５で生成されたビート信号を個別に、物体情報検出部４０に取り込むように構成してもよい。この場合、物体情報検出部４０では、例えば、ＤＢＦ等の信号処理によってビーム形成を行うようにしてもよい。

また、逆に、図６に示すレーダ装置９のように、受信部２０でのみビーム制御を行い、送信部９０は、分配器１３，送信信号調整部１４，ロトマンレンズ１５を省略して構成し、固定された送信ビームを用いるようにしてもよい。

なお、図５，６は、第１実施形態のレーダ装置１の構成の一部を変更したものを示したが、第２実施形態のレーダ装置３の構成を一部を変更することによって、同様の構成を実現してもよい。

また、上記実施形態では、ロトマンレンズとして、ビームポートが２個又は４個、アンテナポートが４個のものを用いているが、これらビームポートやアンテナポートの数はこれに限るものではなく、それぞれ２個以上であれば何個であってもよい。

上記実施形態では、第２分配器１３や合成器２４としてウィルキンソン型のものを用いたが、図５（ｂ）に示すように、レーダ波の波長をλとして、λ／４の長さに形成された三つの伝送線路２３１，２３２，２３３と３λ／４の長さに形成された伝送線路２３４とをリング状に接続し、伝送線路２３１，２３２の接続端を共通端とし、伝送線路２３２，２３４の接続端及び伝送線路２３１，２３４の接続端をそれぞれ個別端とし、伝送線路２３３，２３４の接続端を抵抗２３５を介して接地した、いわゆるラットレース型の分配器又は合成器を用いて構成してもよい。

上記実施形態では、送信信号調整部１４及び受信信号調整部２３が、可変増幅器で構成されているが、可変増幅器に代えて、或いは可変増幅器に加えて移相器を用いてもよい。
なお、上記実施形態では、送信信号調整部１４を構成する各可変増幅器１４ａ，１４ｂに同一振幅，同一位相を有する送信信号が入力されるように構成されているが、必ずしも同一振幅，同一位相とする必要はない。但し、その場合、送信信号調整部１４にて、両送信信号の振幅差，位相差を補償するためのキャリブレーションを実施する必要がある。

第１実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図。 分配器の詳細構成を示す回路図。 第２実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図。 第３実施形態のレーダ装置の構成を示すブロック図。 他の実施形態を示すブロック図。 他の実施形態を示すブロック図。 送信信号調整部によりビームの指向性が変化することを示す説明図。

符号の説明

１，３，５，７，９…レーダ装置 １０，９０，１１０…送信部 １１…電圧制御発振器（ＶＣＯ） １２，１３…分配器 １４…送信信号調整部 １４ａ，１４ｂ，２３ａ，２３ｂ…可変増幅器 １５，２２，５２…ロトマンレンズ １６，１７…送信アレーアンテナ １８，２６…誘電体レンズ ２０，７０，１２０…受信部 ２１，２７…受信アレーアンテナ ２３…受信信号調整部 ２４…合成器 ２５…ミキサ ３０…ビーム制御部 ３１…温度センサ ３２…マップ記憶部 ３３…調整量設定部 ４０…物体情報検出部 ５０…送受信部 ５１…送受信アレーアンテナ １３１，１３２，２３１〜２３４…伝送線路 １３３，２３５…抵抗

Claims (11)

1. 電波が入出力されるアンテナ面、及び信号を入出力するための複数のビームポートからなるポート群を備え、該ポート群を構成するいずれか一つのビームポートを使用した場合、該ビームポート毎に異なった指向性を有したビームを形成するビーム形成手段と、
   前記ポート群を構成するビームポートのうち少なくとも二つを送信用ポートとして、該送信用ポートのそれぞれ設けられ、該送信用ポートを介して前記ビーム形成手段に供給される信号の振幅又は位相のうち少なくとも一方を調整する送信信号調整手段と、
   前記送信信号調整手段のそれぞれに対して送信信号を供給する送信信号供給手段と、
   任意に指定した指定方向を指向する送信ビームが前記ビーム形成手段によって形成されるように前記送信信号調整手段での調整量を設定する第１のビーム制御手段と、
   を備えることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記送信信号供給手段が供給する送信信号は、同一振幅，同一位相を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記送信信号供給手段は、発振器の出力を電力分配して前記送信信号を生成する分配器を備え、
   該分配器は、伝送線路及び抵抗器を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に 前記送信信号調整手段は、前記送信信号の振幅を調整する可変増幅器からなり、
   前記第１のビーム制御手段は、前記送信信号調整手段のそれぞれから出力される調整された送信信号の合計電力が一定値となるように前記調整量を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記送信信号調整手段は、前記送信信号の振幅を調整する可変増幅器からなり、
   前記第１のビーム制御手段は、前記送信信号調整手段のそれぞれから出力される調整された送信信号の合計電力が一定値となるように前記調整量を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 前記ポート群を構成するビームポートのうち少なくとも二つを受信用ポートとして、該受信用ポートのそれぞれに設けられ、前記ビーム形成手段から前記ビームポートを介して出力される信号の振幅又は位相のうち少なくとも一方を調整する受信信号調整手段と、
   前記受信信号調整手段のそれぞれにて調整された信号を合成して受信信号を生成する受信信号生成手段と、
   前記受信信号生成手段にて生成される受信信号が、任意に指定した指定方向を指向する受信ビームによって受信されたものとなるように前記受信信号調整手段での調整量を設定する第２のビーム制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 電波が入出力されるアンテナ面、及び信号を入出力するための複数のビームポートからなるポート群を備え、該ポート群を構成するいずれか一つのビームポートを使用した場合、該ビームポート毎に異なった指向性を有したビームを形成するビーム形成手段と、
   前記ポート群を構成するビームポートのうち少なくとも二つを受信用ポートとして、該受信用ポートのそれぞれに設けられ、前記ビーム形成手段から前記ビームポートを介して出力される信号の振幅又は位相のうち少なくとも一方を調整する受信信号調整手段と、
   前記受信信号調整手段のそれぞれにて調整された信号を合成して受信信号を生成する受信信号生成手段と、
   前記受信信号生成手段にて生成される受信信号が、任意に指定した指定方向を指向する受信ビームによって受信されたものとなるように前記受信信号調整手段での調整量を設定する第２のビーム制御手段と、
   を備えることを特徴とするアンテナ装置。
7. 前記受信信号生成手段は、伝送線路及び抵抗器を用いて構成された合成器からなることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 当該装置の周囲温度を取得する温度取得手段を備え、
   前記ビーム制御手段は、前記ビーム形成手段の温度特性に基づく前記ビームポート間の誤差を補償するために、前記温度取得手段にて取得された温度に応じて前記調整量を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 前記ビーム形成手段は、
   前記アンテナ面に配置された複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナを構成するアンテナ素子のそれぞれに接続される複数のアンテナポート、及び前記ビームポートを有するロトマンレンズと、
   からなることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のアンテナ装置。
10. 前記ビーム形成手段は、
    前記アンテナ面に配置された誘電体レンズと、
    前記誘電体レンズを介して前記受信波を送受信する位置に設置され、且つ前記ビームポートのそれぞれに接続された複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、
    からなることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のアンテナ装置。
11. 前記ビーム形成手段が形成するビームは、垂直方向に沿って指向性が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のアンテナ装置。

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