专利名称：天线装置及雷达装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天线装置及雷达装置，其使用来自对于放射的毫米波的靶材(目标物)的反射波，对祀材进行检测。特别涉及一种包含于DBF (Digital Bearn Forming,数字束形成)雷达装置的天线装置。
背景技术：
为了确保汽车行驶的安全性，开发有一种用于检测前进方向(前方)的障碍物或前行车辆等靶材的前方监视用车载雷达装置。在车载雷达装置中，具备多个接收天线，采用对来自各接收天线的接收信号进行移相并合成的处理(DBF方式)。车载雷达装置为了以高精度对靶材进行检测，在执行DBF方式时，优选将放射的电波的束宽及反射波的接收特性变窄。通常，在关于执行DBF方式而得到的信号的天线的指向特性中，主要是来自靶材的方向的成分。将向该方向的指向特性称为主束。将向该方向以外的方向放射的信号的指向特性称为旁瓣，旁瓣不会完全为零。已知通常，通过增加天线的元件数，并在此基础上偏离配置元件，能够降低旁瓣。例如，在日本专利3283589号公报(专利文献I)所述的天线装置中，由多个元件构成的阵列分割为多个子阵列，各子阵列朝向一个方向例如X轴方向偏离，相对Y轴方向形成阶梯差状。但是，专利文献I所述的天线装置中，由于由多个元件构成的全部子阵列朝向一个方向偏离，显著增加了向偏离方向的宽度。因此，在专利文献I所述的天线装置中，存在作为追求小型化的车载雷达天线并不实用的问题点。
发明内容
本发明鉴于上述方面而完成，提供一种小型且可以减少旁瓣的天线装置及雷达装置。
本发明为了解决上述课题研制而成，本发明的一方式为一种天线装置，其具备多个含有相对基准线平行排列的多个元件的发送单元，其中，所述多个发送单元在由所述基准线划分的第I区域及第2区域内，沿垂直于所述基准线的第I方向并列配置，且随着从所述基准线分离而向平行于基准线的第2方向更加偏离的方式，配置成具有阶梯差的阶梯状。在所述天线装置中，配置于所述第I区域内的所述发送单元和配置在所述第2区域内的所述发送单元可以处于以所述基准线为对称轴的镜像关系。在所述天线装置中，对于配置于所述第I区域及所述第2区域的至少一方的所述发送单元，所述阶梯差也可以设定得相同。在所述天线装置中，所述阶梯差可以设定为比所述发送单元具有的所述元件的间隔短。
所述天线装置可以具备多个相对所述基准线平行排列多个元件的接收单元。在所述天线装置中，可以按照与由所述发送单元的配置决定的第I零点对应的角度成为、与由所述接收单元决定的第I零点对应的角度和与由所述发送单元决定的第I零点对应的角度的中间值的方式，决定所述发送单元间的阶梯差、所述元件间的间隔、所述接收单元具备的元件数、所述道信单元具备的元件数、及所述发送单元的阶梯状排列数。
在所述天线装置中，可以按照与由所述发送单元的配置决定的第I零点对应的角度和与由所述接收单元决定的第I零点对应的角度不具有整数比的关系的方式，决定所述发送单元间的阶梯差、所述元件间的间隔、所述接收单元具备的元件数、及所述发送单元的阶梯状排列数。在所述天线装置中，可以按照与由所述发送单元的配置决定的第I零点对应的角度和与由所述发送单元决定的第I零点对应的角度不具有整数比的关系的方式，决定所述发信单元间的阶梯差、所述元件间的间隔、所述发送单元具备的元件数、及所述发送单元的阶梯状排列数。在所述天线装置中，可以按照与由所述接收单元决定的第I零点对应的角度和与由所述发送单元决定的第I零点对应的角度不具有整数比的关系的方式，决定所述元件间的间隔、所述接收单元具备的元件数、及所述发送单元具备的元件数。本发明的第2方式是具备所述天线装置的雷达装置。根据本发明，提供一种小型的天线装置及雷达装置，其由于分别在第I区域及第2区域内，多个发送单元向同一方向偏离的方式配置为阶梯状，因此，能够防止发送单元的配置区域的宽度的显著增加，同时降低旁瓣。
图I是表示本发明的第一实施方式的天线装置100的构成的概略图；图2是表示第I实施方式的天线装置100的指向特性的一例的图；图3是表示第I实施方式的由发送单元决定的零点Θ nt和由接收单元决定的零点^nr的分布的一例的图；图4是表示不基于第一实施方式的由发送单元决定的零点0nt和由接收单元决定的零点Qm的分布的一例的图；图5是表示第I实施方式的由发送单元决定的零点0nt、由接收单元决定的零点Θ m及由阶梯状配置决定的零点Θ ns的分布的一例的图；图6是表示作为第I实施方式的其它例的天线装置200的构成的概略图；图7是表示作为现有的天线装置的一例的天线装置300的构成的概略图；图8是表示作为现有的天线装置的一例的天线装置300的指向特性的一例的图；图9是表示作为现有的天线装置的其它例的天线装置400的构成概略图；图10是表示作为现有的天线装置的其它例的天线装置400的指向特性的一例的图；图11是表示本发明的第二实施方式的雷达装置600的构成的概略图；图12是表示第二实施方式的信号处理部20的构成的概略图。
具体实施例方式(第一实施方式)下面，参照附图对本发明的第I实施方式的天线装置100进行说明。图I是表示第I实施方式的天线装置100的构成的概略图。天线装置100例如是车载用DBF雷达装置。天线装置100包含面板110、发送部120、接收部130(130-1 130-N，N为I以上的自然数)及螺栓孔140(140-1 140-4)构造而成。面板100由大致长方形的平板构成，其表面上安装有发送部120及N个接收部 130(130-1 130-N)。螺栓孔140-1 140-4分别配置在正面面板110的四角。S卩，在天线装置100中， 可以在面板Iio上的、没有配置放射元件的空间上配置螺栓孔140-1 140-4，能够有效利用有限的空间。在螺栓孔140-1 140-4内插入各个螺栓，面板110按压于雷达装置的筐体。这样，通过将螺栓孔140-1 140-4的位置配置于面板110的四角，可以确保对于来自外部的振动的机械 强度。雷达装置的筐体通过使其尺寸符合面板110、即天线装置100的最外尺寸，可以将雷达装置占用的面积设定为必须最小限。发送部120具备2L个(L为2或大于2的自然数，在如图I所示的例中为6)的发送单元121-1 121-2L。将发送单元的数2L的半值L称为阶梯状排列数。各发送单元 121-n(l彡η彡2L)分别具备I个(I为2或大于2的自然数，在如图I所示的例中为3)的放射元件122, I个放射元件在图I中沿X方向(左右方向)具有元件间间隔Q(邻接的元件的中心间距离)地配置。因此，在各发送单元中，一端的放射元件和另一端的放射元件的 X方向的距离形成(I-I)Q，各发送单元的X方向的长度大致成为I · Q。天线装置100为了获得良好的指向特性，优选将放射元件配置得密。但是，由于在元件间的间隔Q过小时，放射元件间产生相互耦合，性能降低。适度的元件间间隔Q例如约为O. 9 λ (λ为波长)。各发送单元121-1 121-2L通过向X方向比元件间间隔Q小的阶梯差S、沿与X 方向垂直的Y方向(在如图I所示的例中，邻接的发送单元的间隔(中心间距离)为Q，与元件间间隔Q相同)依次邻接的方式配置。发送单元121-1 121-2L将平行于X方向的线作为对称轴I (基准线、Y坐标为c)，配置成线对称(镜像关系)。如图I所示，将Y坐标比 c小的区域定义为第I区域R1，将Y坐标比c大的区域定义为第2区域R2时，第I区域Rl 和第2区域R2由对称轴I划分，发送单元121-1 121-L配置在第I区域Rl内，发送单元 121-2L 121-L+1配置在第2区域R2内。发送单元121-1 121-L的X坐标和配置于线对称的位置的发送单元121-2L 121-L十I的X坐标相等。发送单元121-1 121-L在第I区域Rl内沿Y方向并列配置，且按照随着从对称轴I (基准线)离开而向负X方向更偏离的方式，配置为在与邻接的发送单元之间具有阶梯差S的阶梯状。发送单元121-2L 121-L+1在第2区域R2内沿Y方向并列配置，且按照随着从对称轴I (基准线)离开而向负 X方向更偏离的方式，配置为在和邻接的发送单元之间具有阶梯差S的阶梯状。各接收部130-k(l彡k彡N)分别具备2L个接收单元131-k-l 131_k_2L，在面板110上，沿X方向依次邻接配置(间隔即中心间距离为P)。包含于各接收部130-k的、2L个接收单元131-k — η 131-k-2L将X方向的坐标设置为相同，并沿Y方向以间隔Q依次邻接。各接收单元131-k-n(l ^ n ^ 2L)分别具备J个(J为2或比2大的自然数，图I所示的例中为2)放射元件132，J个放射元件132在图I中沿X方向(左右方向)以元件间间隔Q配置。因此，在各接收单元中，一端放射元件和另一端的放射元件的X方向的距离形成为(J-I)Q，各接收单元的X方向的长度大致成为J · Qo但是，在天线装置100中，接收单元131-1-1及131_1_2L分别只具有一个放射元件，并按照将左端的X坐标与邻接的接收单元131-1 — 2及131-1-2L-1对齐的方式进行配置。由此，发信部120的左端配置在接收部130的右端的左侧。另外，接收单元131-N-1及131-N-2L也分别只具备一个放射元件，并按照将右侧的X坐标与邻接的接收单元131-N-2及131-N-2L-1对齐的方式配置。由此，螺栓孔140-1及140-3的右端配置在接收部的左侧的右侧。由此，可以避免天线装置100的左右的宽度过大，可以使天线装置100更小型化。另外，考虑在将天线装置100用于车载雷达的情况下，将相互邻接的接收部130-k间的间隔设定为2 λ左右(在用于车载毫米波雷达的76GHz频带中，约3. 9_)更为妥当。在将元件间间隔Q设定为约O. 9 λ时，相当于将J设定为2。其实现了以下2个方面的均衡为了确保分辨率，增加接收部的个数，越扩大接收部间的间隔，则扫描束宽度越窄的优点；与回避伴随接收部的增加及接收部间的间隔的增加，硬件规模过大的缺点。通常，由多个放射元件构成的阵列天线的指向特性Α( Θ )由下式表示Α( Θ ) = F( Θ ) · I ( Θ )…⑴Θ为来自正面方向(从放射面来说为垂直方向)的距角。F(0)是表不放射兀件132的配置效果的阵列效果。Ι(θ)为放射元件自身的指向特性。例如，在放射元件132为半波长偶极天线时，该电场面的指向性在平行于元件的方向(Θ =0)最大，在垂直于元件的方向(Θ = Ji/2)为零。I个放射元件沿一方向(例如沿X方向)以等间隔Q排列，对于以全部等功率、同一相位供给功率的阵列，阵列效果Fq( Θ )由下式表示fq( Θ ) = sin ( π /Q sin θ / λ ) /sin ( π Q sin θ / λ ) ... (2)在此，λ为波长。根据式(2)，F(0)用以sin(0)为变量的傅立叶级数表示，成为以λ/Q为周期的周期函数。另外，以Fq(0)为零的Θ、即由发送单元决定的零点0nt近似地由下式表示
权利要求
1.一种天线装置，其具备多个含有相对基准线平行排列的多个元件的发送单元，其中， 所述多个发送单元在由所述基准线划分的第I区域及第2区域内，沿垂直于所述基准线的第I方向并列配置，且随着从所述基准线分离而向平行于基准线的第2方向更加偏离的方式，配置成具有阶梯差的阶梯状。
2.如权利要求I所述的天线装置，其中， 配置于所述第I区域内的所述发送单元和配置在所述第2区域内的所述发送单元存在以所述基准线为对称轴的镜像关系。
3.如权利要求I所述的天线装置，其中， 对于配置于所述第I区域及所述第2区域的至少一方的所述发送单元，所述阶梯差设定得相同。
4.如权利要求I所述的天线装置，其中， 所述阶梯差设定为比所述发送单元所具有的所述元件的间隔短。
5.如权利要求I所述的天线装置，其中， 其具备多个相对所述基准线平行排列多个元件的接收单元。
6.如权利要求5所述的天线装置，其中， 决定所述发送单元间的阶梯差、所述元件间的间隔、所述接收单元具备的元件数、所述发送单元具备的元件数、及所述发送单元的阶梯状排列数，使得与由所述发送单元的配置决定的第I零点对应的角度成为、与由所述接收单元决定的第I零点对应的角度和与由所述发送单元决定的第I零点对应的角度的中间值。
7.如权利要求5所述的天线装置，其中， 决定所述发送单元间的阶梯差、所述元件间的间隔、所述接收单元具备的元件数、及所述发送单元的阶梯状排列数，使得与由所述发送单元的配置决定的第I零点对应的角度和与由所述接收单元决定的第I零点对应的角度不具有整数比的关系。
8.如权利要求5所述的天线装置，其中， 决定所述发信单元间的阶梯差、所述元件间的间隔、所述发送单元具备的元件数、及所述发送单元的阶梯状排列数，使得与由所述发送单元的配置决定的第I零点对应的角度和与由所述发送单元决定的第I零点对应的角度不具有整数比的关系。
9.如权利要求5所述的天线装置，其中， 决定所述元件间的间隔、所述接收单元具备的元件数、及所述发送单元具备的元件数，使得与由所述接收单元决定的第I零点对应的角度和与由所述发送单元决定的第I零点对应的角度不具有整数比的关系。
10.一种雷达装置，其中，其具备权利要求I 9中任一项所述的天线装置。
全文摘要
本发明提供一种天线装置，其具备多个含有相对基准线平行排列的多个元件的发送单元，其中，所述多个发送单元在由所述基准线划分的第1区域及第2区域内，沿垂直于所述基准线的第1方向并列配置，且随着从所述基准线分离而向平行于基准线的第2方向更加偏离的方式，配置成具有阶梯差的阶梯状。
文档编号H01Q21/00GK102623804SQ20121006369
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月5日 优先权日2011年1月7日
发明者阿部朗 申请人:株式会社本田艾莱希斯