天线装置的制作方法

本申请要求于2015年8月25日申请的日本申请2015－165908号的优先权，并在此引用该日本申请中记载的全部内容。

本发明涉及使用music(multiplesignalclassification：多重信号分类)算法估计电波的到达方向的装置所使用的天线装置。

背景技术：

作为基于构成阵列天线的多个天线元件所接收的信号来估计电波的到达方向的技术，已知一种阵列天线music算法的使用。在music算法中，在估计到达方向时使用模式矢量。模式矢量表现了根据到达方向在天线元件间观测到的相位差、振幅差。通常，设定为全部的天线元件具有均匀且理想的特性。

但是，实际上各天线元件的特性由于配置位置等的非对称性而在每个元件中不同。特别是位于阵列天线的端侧的天线元件仅在与其它的天线元件相邻的单侧产生较强的元件间耦合而成为非对象的放射特性，所以若使用理想的模式矢量则到达方向的估计结果会产生误差。

为了解决上述那样的问题，日本特开2007－121165号公报公开了将表示构成各频道的天线元件的相互耦合的矩阵设为c，将表示频道间的相位差、振幅差的矩阵设为γ，并通过使用这些cγ成分来计算天线元件间的特性的偏差并进行修正的技术。

然而，在使用cγ成分的现有技术中，为了求出用于修正的cγ成分而进行矩阵计算，所以有不仅运算量变多，还在运算时需要较多的存储器这样的问题。另外，在建立用于修正的cγ成分的矩阵时，需要使用已知的参照信号的测定，所以也有费工夫这样的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于这样的问题而完成的，目的在于提供不增大运算量而利用简单的方法来提高到达方向的估计精度的技术。

本发明的天线装置具备被配置成一列的多个天线元件。而且，将位于两端的天线元件设为端侧天线元件，将该端侧天线元件以外的天线元件设为内侧天线元件，端侧天线元件具有与内侧天线元件不同的结构，以抑制天线元件中作为供电元件使用的天线元件之间的指向性之差。

根据这样的结构，不使用计算而抑制被构成为供电元件的天线元件间的指向性之差，所以能够不增大运算量而提高到达方向的估计精度。

此外，权利要求书所记载的括弧内的附图标记示出与作为一个方式后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系，并不限定本发明的技术范围。

附图说明

图1是表示第一实施方式的天线装置的结构的立体图。

图2是天线装置的一部分的放大图。

图3是表示在没有不供电元件的情况下由各供电元件检测到的相位差的误差的图表。

图4是表示在有不供电元件的情况下由各供电元件检测到的相位差的误差的图表。

图5是表示由各供电元件检测到的路径差(进而为相位差)与检测方位的关系的说明图。

图6是表示由各供电元件检测到的相位差的理论上的特性的图表。

图7是表示根据第一实施方式的天线装置以及比较例的天线装置的接收信号求出的到达方向的检测误差的图表。

图8是表示天线装置的结构的变形例的说明图。

图9是表示第二实施方式的天线装置的结构的立体图。

图10是天线装置的一部分的放大图。

图11是表示三层板天线的结构的说明图。

图12a是表示开口宽度为λg/2的情况下的天线元件的开口宽度与放射特性的关系的说明图。

图12b是表示开口宽度为λg/4的情况下的天线元件的开口宽度与放射特性的关系的说明图。

图13是表示开口宽度为λg/2的情况下以及λg/4的情况下的天线元件单体的放射特性的图表。

图14是表示在由开口宽度全部为相同大小的天线元件构成的比较例的天线装置中，由各供电元件检测到的相位差的误差的图表。

图15是表示在第二实施方式的天线装置中，由各供电元件检测到的相位差的误差的图表。

图16是表示根据第二实施方式的天线装置以及比较例的天线装置的接收信号求出的到达方向的检测误差的图表。

具体实施方式

以下使用附图对应用本发明的实施方式进行说明。

这里，对使用music算法进行电波的到达方向的估计的毫米波雷达所使用的天线装置进行说明。此外，以下将天线装置收发的电波的线路内波长表示为λg。

[1.第一实施方式]

[1.1.结构]

如图1所示，天线装置1具备基板11、地线图案12、天线图案13、以及供电线14。

基板11是由电介质构成的公知的双层基板。

地线图案12由形成为覆盖基板11的一个面的整体的铜图案构成。

天线图案13形成在基板11的与地线图案12形成面相反侧的面，具备m(m是4以上的整数)个天线元件13a、13b。

天线元件13a、13b均由与基板11以及地线图案12一起构成微带天线的矩形形状的铜图案构成，并且分别作为所谓的贴片天线发挥作用。

供电线14从各天线元件13a、13b沿着天线元件13a、13b的排列方向、即图中的x轴方向延伸配置，并由与基板11以及地线图案12一起构成微带线的带状的铜图案构成。

此外，天线元件13a、13b均形成为相同的大小，并以规定的元件间隔d(参照图2)配置成一列。以下，将配置成一列的天线元件13a、13b中位于两端的两个元件称为端侧天线元件13a(也称为外侧天线元件)，并将除此以外的天线元件称为内侧天线元件13b。

虽然省略了图示，但内侧天线元件13b的供电线的末端与收发电路连接，内侧天线元件13b被构成为供电元件。另一方面，端侧天线元件13a的供电线14的末端电开放，端侧天线元件13a被构成为不供电元件。换句话说，仅(m－2)个内侧天线元件13b用于电波的收发。以下，在需要区分内侧天线元件13b的每个时，也称为频道ch1、ch2、…。

此外，端侧天线元件13a的供电线14的线路长度l(参照图2)被设计为l＝λg/2，另外，内侧天线元件13b的供电线的线路长度被设计为λg/2的整数倍。

[1.2.测定]

这里，图3以及图4示出对于在三个供电元件(内侧天线元件13b)的两侧分别配置了不供电元件(端侧天线元件13a)的天线装置1的实施例(m＝5的情况)和省略不供电元件而仅由三个供电元件构成的比较例，通过模拟对各检测方向(到达方向)求出以位于正中间的供电元件(这里是ch2)为基准由各供电元件检测出的相位差的相对于理论值的误差的结果。其中，元件间隔d与检测方位θ的关系如图5所示，由各供电元件检测的相位的理论值如图6所示。另外，设成电波的频率为24.15ghz，元件间隔d＝5.2mm进行求解。其中，检测方位θ以在图1中的x－z平面内，将z轴方向设为0°，将从z轴左转的方向设为正，并将从z轴右转的方向设为负的角度来表示。

相位差的最大误差在图3所示的比较例中为28[deg]，与此相对在图4所示的实施例中改善为21[deg]。

另外，基于使用上述实施例以及比较例得到的接收信号，并使用music算法求出的到达方向的检测误差如图7所示。方位的检测误差在比较例中为6[deg]，与此相对在实施例中改善为3[deg]。

[1.3.效果]

如以上所说明的那样，在天线装置1中，通过配置在供电元件(内侧天线元件13b)的排列方向两端的不供电元件(端侧天线元件13a)，抑制供电元件间的放射特性之差，所以能够不进行现有技术那样的基于矩阵计算等的修正运算而抑制到达方向的检测误差。

[1.4.变形例]

在本实施方式中，使用了从天线元件13a、13b延伸配置的供电线，但并不限定于此。例如，也可以被构成为如图8所示使用三层基板，在露出在外部的第一层以及第三层的一方形成地线图案12，在另一方形成天线元件13a、13b，在成为中间层的第二层设置供电线14，并通过磁场耦合进行对天线元件13b的供电。

[2.第二实施方式]

[2.1.结构]

本实施方式的天线装置2由所谓的三层板天线构成，如图9～图11所示，使用由电介质材料构成并具有三个图案形成层的三层基板21构成。在面向三层基板21的外部的两个图案形成层中的一个(第一层)形成有由铜图案构成的地线图案22，在另一个(第三层)形成有除了n(n是3以上的整数)个矩形形状的开口部位23a、23b之外覆盖前表面的由铜图案构成的天线图案23。另外，在中间层(第二层)形成有供电线24，供电线24对于开口部位23a、23b的每个以一端位于开口部位23a、23b的中心附近且另一端与未图示的收发电路连接的方式布线，并与三层基板21、地线图案22、以及除了开口部位23a、23b以外的部位的天线图案23一起构成带状线(参照图11)。

此外，开口部位23a、23b形成为一列，开口部位23a、23b分别作为独立的天线元件发挥作用。以下，也将这些作为天线元件发挥作用的开口部位23a、23b中位于两端的两个称为端侧天线元件23a(也称为外侧天线元件)，并将除此以外的称为内侧天线元件23b。

天线元件23a、23b的开口宽度被形成为与天线元件23a、23b的排列方向正交的方向即图中的y轴方向的长度均为相同大小(这里是λg/2)，且天线元件23a、23b的排列方向即图中的x轴方向的长度被形成为端侧天线元件23a为λg/4，内侧天线元件23b为λg/2(参照图10)。此外，天线元件23a、23b的排列方向也称为沿着从天线元件23a、23b放射的电波的偏振面的偏振方向。

此外，天线元件23a、23b的供电线24均沿着天线元件23a、23b的排列方向布线。特别是两个端侧天线元件23a的供电线相互从相反方向朝向开口部位布线。

[2.2.测定]

三层板天线与第一实施方式所采用的贴片天线不同，并不利用在开口部位23a、23b的共振，所以能够比较自由地调整开口部位23a、23b的形状。

而且，若将天线元件23a、23b的沿着排列方向的开口宽度设为λg/2，则如图12a所示，与检测方位无关地得到均匀的放射特性，若使开口宽度从λg/2变化则成为逐渐偏向的放射特性，如图12b所示，在λg/4时得到最偏的放射特性。将其以图表示出的图为图13。此外，放射特性具有布置有供电线14侧与未布置供电线14侧相比放射强度较强那样的偏向。

这里，图14以及图15示出对于将内侧天线元件23b(ch2)的开口宽度设为λg/2并将端侧天线元件23a(ch1、ch3)的开口宽度设为λg/4的实施例(n＝3的情况)和将全部的天线元件的开口宽度设为相同大小(这里是λg/2)的比较例，通过模拟对各检测方向(到达方向)求出以某个供电元件(这里是ch2)为基准由各供电元件检测到的相位差的相对于理论值的误差的结果。其中，元件间隔d与检测方位θ的关系如图5所示，由各供电元件检测的相位的理论值如图6所示。另外，设成电波的频率为24.15ghz，元件间隔d＝5.2mm进行求解。其中，检测方位θ以在图9中的x－z平面内，将z轴方向设为0°，将从z轴左转的方向设为正，并将从z轴右转的方向设为负的角度来表示。

相位差的最大误差在图14所示的比较例中为35[deg]，与此相对在图15所示的实施例中改善为21[deg]。

另外，基于使用上述实施例以及比较例得到的接收信号，并使用music算法求出的到达方向的检测误差如图16所示。方位的检测误差最大改善了2.5[deg]左右(在比较例中为4[deg]，与此相对在实施例中为1.5[deg])。

[2.3.效果]

在天线装置2中，被构成为使用以单体具有非对象的放射特性的方式调整了开口宽度的端侧天线元件23a，与相邻的内侧天线元件23b的相互作用的结果为抑制端侧天线元件23a与内侧天线元件23b之间的放射特性之差，所以能够不进行现有技术那样的基于矩阵计算等的修正运算而抑制到达方向的检测误差。

[3.其它的实施方式]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够采用各种方式。

(1)也可以使上述实施方式中的一个结构元件具有的功能分散为多个结构元件，或者使多个结构元件具有的功能集中到一个结构元件。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分替换为具有相同功能的公知的结构。另外，也可以省略上述实施方式的结构的一部分。另外，也可以将上述实施方式的结构的至少一部分对其它的上述实施方式的结构进行增加或者替换。此外，仅由权利要求书所记载的语句确定的技术构思所包含的所有方式是本发明的实施方式。

(2)除了上述的天线装置之外，也能够以将该天线装置作为结构元件的系统等各种方式实现。