阵列天线装置的制造方法

文档序号:11142661
阵列天线装置的制造方法
本发明涉及阵列天线装置。

背景技术:
在用于以-α~α的角度范围对主瓣进行电子扫描并进行目标检测的阵列天线中,若将元件天线间距离设为d,将收发电波的波长设为λ,则当d>0.5λ/sinα时,有时栅瓣会出现在主瓣的扫描范围(-α~α)内。一旦栅瓣出现在主瓣的扫描范围内,则有可能导致错误地检测目标的方向。因此,希望避免栅瓣产生在主瓣的扫描范围内。在此,只要使元件天线间距离d相对于波长λ足够小,则不论主瓣的指向角度如何,都能够避免栅瓣产生在主瓣的扫描范围内。然而,波长λ以及元件天线间距离d受其他各种条件的制约,难以脱离这些条件的上限和/或下限而对波长λ以及元件天线间距离d进行设定。于是,以往开发了去除由栅瓣引起的误检测的技术。例如,在专利文献1所记载的阵列天线装置中,具备将多个元件天线以等间隔配置在一条直线上构成的发送阵列天线以及接收阵列天线,设M、N为互质的整数,接收阵列天线的元件天线根据对整数M乘以波长后除以第1零发生角(nulloccurrenceangle)而得到的商,配置在元件天线的阵元图中的第1零发生角附近,以使得具有接收阵列天线的阵因子的第M个栅瓣,发送阵列天线的元件天线通过由对整数N乘以接收阵列天线的元件天线的间隔后除以整数M而得到的商所成的间隔来配置,以使得发送阵列天线的阵因子的第N个栅瓣的发生角度与第M个栅瓣的发生角一致。这样,在专利文献1所记载的技术中,通过取得两种阵列天线元件排列的方向图(指向图)之积,来抑制栅瓣。但是,仅以此,难以抑制波束扫描的角度范围内的全部栅瓣,因此,进一步通过使栅瓣的发生角度与形成天线增益在天线元件指向性(阵元因子:elementfactor)上明显低的零点(nullpoint)的角度一致,对剩余的栅瓣也进行了抑制。现有技术文献专利文献1:日本特开2012-120144号公报

技术实现要素:
发明所要解决的问题然而,在现有的抑制栅瓣的技术(专利文献1等)中,并没有以进行波束扫描作为前提,因此,一旦进行波束扫描,则栅瓣所发生的角度也会随之改变。在这种情况下,栅瓣发生角度与零点形成角度变得不一致。其结果,会出现变得无法在所期望的检测角度范围内抑制全部栅瓣的情况。本发明是鉴于上述的情况而做出的,其目的在于提供能够在阵列天线中进行波束扫描的情况下去除由栅瓣引起的误检测的阵列天线装置。用于解决问题的技术方案本发明的阵列天线装置是多个天线元件排列为包含第一天线元件排列和第二天线元件排列而成的阵列天线装置,所述第一天线元件排列以具有预定的周期性的元件间隔来排列,所述第二天线元件排列以具有与所述第一天线元件排列中的周期性不同的预定的周期性的元件间隔来排列,所述阵列天线装置的特征在于,具备控制部,所述控制部基于所述第一天线元件排列的阵列天线的检测结果和所述第二天线元件排列的阵列天线的检测结果的比较,去除由栅瓣引起的误检测,作为所述第一天线元件排列的天线元件间隔的第一元件间隔和作为所述第二天线元件排列的天线元件间隔的第二元件间隔均是作为满足式1的天线元件间隔而设定的最小天线元件间隔的整数倍的间隔,0<D<(0.5λ/sinα)…(式1)在式1中,D表示最小天线元件间隔,α表示预定的最大检测角度,λ表示电波的波长,满足:第一整数和第二整数是互质关系,并且均为2以上的正整数,所述第一整数是使所述第一元件间隔成为所述最小天线元件间隔的整数倍的整数,所述第二整数是使所述第二元件间隔成为所述最小天线元件间隔的整数倍的整数。在上述阵列天线装置中,优选为,与所述第一天线元件排列以及所述第二天线元件排列分别对应的各天线元件配置成:所述第一天线元件排列的阵列天线和所述第二天线元件排列的阵列天线并行配置。在上述阵列天线装置中,优选为,与所述第一天线元件排列以及所述第二天线元件排列分别对应的各天线元件配置成:在使所述第一天线元件排列的天线元件的位置和所述第二天线元件排列的天线元件的位置至少有1处位置重叠的状态下,所述第一天线元件排列以及所述第二天线元件排列组合在一条直线上而成串配置。发明效果根据本发明涉及的阵列天线装置,能取得能够在阵列天线中进行波束扫描的情况下去除由栅瓣引起的误检测这一效果。附图说明图1是表示实施方式1中的阵列天线装置的结构的一例的图。图2是表示实施方式1中的阵列天线的一例的图。图3是表示接收波的相位关系的一例的图。图4是表示阵列天线指向性的一例的图。图5是表示实施方式1中的方向图的一例的图。图6是表示实施方式1中的处理的一例的流程图。图7是表示实施方式2中的阵列天线装置的结构的一例的图。图8是表示实施方式2中的阵列天线的一例的图。图9是表示实施方式3中的阵列天线装置的结构的一例的图。图10是表示实施方式3中的天线元件的配置的一例的图。图11是表示实施方式3中的可选的天线元件间隔的一例的图。图12是表示实施方式3中的各天线元件间隔的方向图的一例的图。图13是表示实施方式3中的处理的一例的流程图。具体实施方式下面,基于附图,详细说明作为雷达装置的阵列天线装置的实施方式,所述雷达装置具备具有本发明涉及的阵列天线配置结构的阵列天线。此外,本发明不限定于该实施方式。另外,下述的实施方式中的构成要素中包括本领域技术人员能够容易地想到的要素或者实质上相同的要素。[实施方式1]参照图1~图6,对实施方式1进行说明。图1是表示实施方式1中的阵列天线装置100的结构的一例的图。图2是表示实施方式1中的阵列天线的一例的图。图3是表示接收波的相位关系的一例的图。图4是表示阵列天线指向性的一例的图(极坐标显示)。图5是表示实施方式1中的方向图的一例的图。图6是表示实施方式1中的处理的一例的流程图。如图1所示,实施方式1中的阵列天线装置100构成为具备第1阵列天线20、第2阵列天线30以及控制部40。在此,参照图2,对第1阵列天线20以及第2阵列天线30进行说明。如图2所示,第1阵列天线20是以最小天线元件间隔D的K1倍的间隔将天线元件10配置在一条直线上而成的阵列天线。第2阵列天线30是以最小天线元件间隔D的K2倍的间隔将天线元件10配置在一条直线上而成的阵列天线。K1和K2是互质关系的并且均为2以上的正整数。在此,“互质关系的并且均为2以上的正整数”意味着,两个整数是成为除1和-1以外不具有公约数的情况下的两个数的关系即“互质的关系”的正整数中的、除1以外的2以上的正整数。在本实施方式中,有时将“互质关系的并且均为2以上的正整数”称为“互质的2以上的正整数”。在此,互质的2以上的正整数优选为大于等于3。在本实施方式中,所谓“最小天线元件间隔”,是设定为使得在进行波束扫描的情况下在预定的检测角度范围内不产生栅瓣的天线元件间隔。例如,当预定的检测角度范围为±α度时,需要将最小天线元件间隔D设定在由以下的式1表示的范围内。例如在“α=90度”的情况下,需要将天线元件间隔设为比0.5λ小的值。λ表示收发电波的波长。0<D<(0.5λ/sinα)…(式1)在此,在图2的基础上,参照图3以及图4,说明要将最小天线元件间隔D设定在由式1表示的范围内的理由。如图3所示,当阵列天线的天线元件间隔比较宽时,有时当由于相位的循环性(360度返回到0度这一现象)而接收到从期望方向到达的电波时会存在相位关系相等的另一到来方向。在此,期望方向是目标所存在的方向,另一到来方向是栅方向(gratingdirection)。在该情况下,如图4所示,在栅方向产生与目标所存在的期望方向的主瓣同等的波瓣。该波瓣为栅瓣。一旦在雷达用天线中产生栅瓣,则会无法判别所接收到的信号是来自于期望方向还是来自于栅方向而有可能误检测目标的方向。为了避免该栅瓣出现在主瓣的扫描范围(-α~α)内,需要使天线元件间隔如式1所示那样小于0.5λ/sinα。于是,如图2所示,在本实施方式的阵列天线中,设定满足式1的最小天线元件间隔D,且以该最小天线元件间隔D的不同的两个正整数(K1、K2)倍的间隔来配置天线元件。在此,两个正整数(K1、K2)是互质的2以上的正整数。这样,本实施方式中的阵列天线如图2所示,具有配置为包括两种阵列天线元件排列的阵列天线的配置结构。这两种阵列天线元件排列的天线元件间隔是最小天线元件间隔的整数倍(D×K1、D×K2),所述最小天线元件间隔是设定为使得避免在预定的检测角度范围产生栅瓣的天线元件间隔,各整数是互质的2以上的正整数。具体而言,如图2所示,本实施方式中的阵列天线包括构成为各自包括两种阵列天线元件排列的第1阵列天线20和第2阵列天线30。第1阵列天线20是以具有预定的周期性的元件间隔(在图2中,D×K1的天线元件间隔)排列有多个天线元件10的阵列天线。另外,第2阵列天线30是以具有与第一天线元件排列中的周期性不同的预定的周期性的元件间隔(在图2中,D×K2的天线元件间隔)排列有多个天线元件10的阵列天线。在此,作为第一天线元件排列的天线元件间隔的第一元件间隔(在图2中,D×K1的天线元件间隔)和作为第二天线元件排列的天线元件间隔的第二元件间隔(在图2中,D×K2的天线元件间隔)均是作为满足式1的天线元件间隔而设定的最小天线元件间隔D的整数倍(K1、K2)的间隔。满足:第一整数K1和第二整数K2是互质关系,并且均为2以上的正整数,所述第一整数K1是使该第一元件间隔成为最小天线元件间隔的整数倍的整数,所述第二整数K2是使该第二元件间隔成为最小天线元件的整数倍的整数。由此,第一元件间隔和第二元件间隔均能够以电波的波长λ的0.5倍以上的间隔来进行配置。由此,根据本实施方式中的阵列天线,不仅能够将天线元件以宽间隔进行配置而且能够去除由栅瓣引起的误检测。其结果,根据本实施方式的阵列天线装置,能够在预定的检测角度范围(-α~α)(波束扫描范围)内,去除由栅瓣引起的误检测。即,能够通过比较两种元件配置的阵列天线的检测结果,判别波束扫描范围内的由栅瓣引起的检测峰值(peak)。这样,能够在阵列天线中进行波束扫描的情况下,去除由栅瓣引起的误检测。返回到图1,继续说明实施方式1的阵列天线装置100的结构。在图1中,控制部40是如下控制单元:其基于第一天线元件排列的阵列天线的检测结果和第二天线元件排列的阵列天线的检测结果的比较,去除由栅瓣引起的误检测。第一天线元件排列的阵列天线的检测结果以及第二天线元件排列的阵列天线的检测结果是由后述的角度检测部60-1~2检测出的、以分别由两种阵列天线元件排列接收到的信号为基础的目标的角度的检测结果。在此,控制部40具备距离/速度检测部50-1~2、角度检测部60-1~2以及比较检测部70。以下对控制部40的各处理部进行说明。在控制部40中,距离/速度检测部50-1~2是如下距离/速度检测单元:其分别根据由第1阵列天线20以及第2阵列天线30的各天线元件10接收到的信号,检测目标的距离和速度。在本实施方式中,距离/速度检测部50-1~2通过在该技术领域所使用的距离/速度的检测方法,按每个天线元件来检测目标的距离和速度。距离/速度检测部50-1~2分别将目标的距离和速度的检测结果输出给角度检测部60-1~2。在控制部40中,角度检测部60-1~2是如下角度检测单元:其分别使用距离/速度检测部50-1~2的检测结果来检测目标的角度。在该检测结果中,除了由主瓣得到的检测结果以外,也包含由栅瓣得到的检测结果。在本实施方式中,角度检测部60-1~2通过在该技术领域所使用的角度的检测方法来检测目标的角度。角度检测部60-1~2分别将目标的角度的检测结果输出给比较检测部70。在此,参照图2以及图5,表示两种阵列天线元件排列的检测结果的一例。在实施方式1中,如图2所示,并行(parallel)配置有天线元件间隔不同的两种阵列天线。在实施方式1中,与第一天线元件排列以及第二天线元件排列分别对应的各天线元件10配置成:第一天线元件排列的阵列天线和第二天线元件排列的阵列天线并行配置。作为一例,如图2所示,也可以为,与第一天线元件排列以及第二天线元件排列分别对应的各天线元件10配置成:在将与第一天线元件排列以及第二天线元件排列的一端对应的天线元件10的位置对齐的状态下,第一天线元件排列的阵列天线和第二天线元件排列的阵列天线并行配置。通过具有这样的两种阵列天线元件排列(在图2中,第一天线元件排列以及第二天线元件排列),天线元件间隔不同的两种阵列天线元件排列(在图2中,第1阵列天线20以及第2阵列天线30)中的方向图分别成为图5的上部所示的第一方向图和图5的下部所示的第二方向图。在图5中,计算条件为D=0.5λ、K1=3、K2=4。图5的上图作为第一方向图,示出了以最小天线元件间隔D的K1倍的间隔配置有天线元件10的第1阵列天线20的方向图。在图5的上图中,在+42度以及-42度附近产生了等级瓣。另外,图5的下图作为第二方向图,示出了以最小天线元件间隔D的K2倍的间隔配置有天线元件10的第2阵列天线30的方向图的一例。图5的下图是使主瓣朝向0度方向的情况下的方向图,在+30度和-30度附近以及+90度和-90度附近产生了等级瓣。如图5所示,关于第一方向图以及第二方向图,当在预定的检测角度范围内通过主瓣进行波束扫描的情况下,在该检测角度范围内产生的栅瓣的位置将不会重叠。如图5所示,因在预定的检测角度范围内产生的栅瓣的位置不会重叠,其结果,在后述的比较检测部70中通过比较两种阵列天线元件排列的检测结果,能够判别并去除由栅瓣引起的伪影(虚像)。在本实施方式中,伪影意味着非通过主瓣而是通过栅瓣检测出的结果所获得的、实际上并不存在于该角度的目标的虚像。返回到图1,在控制部40中,比较检测部70是如下比较检测单元:其进行由两种阵列天线得到的检测结果的比较。如果该检测结果是根据主瓣检测出的结果,则不论哪个检测峰值的角度都是相等的,电平差(leveldifference)也较小。另一方面,如果是根据栅瓣检测出的结果,则由两种阵列天线检测出的角度不同,当在相同角度进行比较时,将会产生电平差。比较检测部70检测该差别,并将其作为由栅瓣引起的伪影而去除。而且,比较检测部70将剩余的结果作为检测结果进行输出。例如,比较检测部70比较如图5所示的第1阵列天线20的检测结果和第2阵列天线30的检测结果,去除角度差和/或电平差比预定的阈值大的峰值,由此,仅输出主瓣的检测结果。更具体而言,例如,比较检测部70比较如图5所示的第1阵列天线20的检测结果和第2阵列天线30的检测结果,相对于在一方的方向图中作为成为基准的峰值所选定的预定的基准峰值,确定另一方的方向图中的预定的峰值,并在这些峰值之间的角度差和/或电平差比预定的阈值大的情况下,将该基准峰值去除。参照图6,对如上构成的实施方式1的阵列天线装置100的检测结果输出处理的一例进行说明。在图6中,第一天线元件排列是在第1阵列天线20中以最小天线元件间隔D的K1倍的间隔排列在一条直线上的一组天线元件10。第二天线元件排列是在第2阵列天线30中以最小天线元件间隔D的K2倍的间隔排列在一条直线上的一组天线元件10。如图6所示,在第一天线元件排列中,距离/速度检测部50-1根据由第1阵列天线20的各天线元件10接收到的信号,检测目标的距离和速度(步骤S10)。同样地,在第二天线元件排列中,距离/速度检测部50-2根据由第2阵列天线30的各天线元件10接收到的信号,检测目标的距离和速度(步骤S11)。在第一天线元件排列中,角度检测部60-1使用在步骤S10中由距离/速度检测部50-1检测出的检测结果,检测目标的角度(步骤S12)。同样地,在第二天线元件排列中,角度检测部60-2使用在步骤S11中由距离/速度检测部50-2检测出的检测结果,检测目标的角度(步骤S13)。此外,在步骤S10至S13的检...
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