本发明涉及进行目标物的探知的雷达装置中所使用的天线装置，尤其涉及适用于汽车冲突防止用雷达装置的天线装置。
背景技术：
汽车冲突防止用雷达装置是搭载于汽车的雷达装置，为了检测包含在前方行驶的汽车在内的目标物的距离、方向、相对速度而使用。从雷达装置发送来的信号的频率主要使用毫米波段。
汽车冲突防止用雷达装置中，发送天线和接收天线分开设置，通常接收天线设置有两个信道以上。汽车冲突防止用雷达装置中，从发送天线照射电波，由接收天线接收来自目标物的反射波进行信号处理。此时，能够根据到反射波返回为止的时间来求取距离，根据接收信道间的相位差来求取方向，根据反射波的频率来求取相对速度。
作为汽车冲突防止用雷达装置的特性，在前方希望能够检测出尽可能远的目标物，并且为了应对来自横向的突发情况等，在侧方也希望能够检测到尽可能广的角度。即，作为天线的特性，希望正面增益高，到广角为止都不存在零点(null)。另外，在天线辐射图案中，将主瓣和副瓣的分界线等增益变得极小的部位称为零点，将提高零点的增益称为零点填充。
作为进行了零点填充的天线装置，已知有下述专利文献1所记载的天线装置(以下，适当地称为“现有的天线装置”)。该现有的天线装置中，具备在垂直于地面的方向上排列的四个辐射元件、以及向四个辐射元件提供高频信号的供电电路，若以从上到下的顺序将辐射元件的编号设为元件1、元件2、元件3、元件4，则以不均等的分配比向上侧的辐射元件组(元件1、元件2)和下侧的辐射元件组(元件3、元件4)供电。
现有的天线装置中的辐射图案如专利文献1的图2和图3所示那样，在0度、即天线面的正面方向上，来自偶数个(专利文献1中举例示出了四个)辐射元件的辐射电场以同相相加，增益变为最大(0dB)。另一方面，在垂直面内的17度附近，元件1和元件3具有反向的相位关系、以及元件2和元件4具有反向的相位关系，四个辐射电场的矢量和变为极小，即成为第1零点。
在现有的天线装置中，记载有：若以均等的分配比(1:1)向上侧的辐射元件组和下侧的辐射元件组进行供电，则第1零点的增益大致为0(-30dB以下)，但若以不均等的分配比(1:2～1:4)进行供电，则四个辐射电场的矢量和不会变为0，第1零点的增益会上升至-18dB～-12dB左右。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004－40299号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
如上所述，现有的天线装置中存在下述问题点，即：虽然具有提高位于17度附近的第1零点的增益的效果，但对于位于36度附近的第2零点，则没有零点填充的效果。
这是因为，虽然上述专利文献1的图2和图3中没有记载，但在36度附近，元件1和元件2具有反向的相位关系，元件3和元件4具有反向的相位关系，因此无论针对上侧辐射元件组和下侧辐射元件组的供电分配比如何，四个辐射电场的矢量和基本会变为0。因此，在现有的天线装置中，存在下述问题点，即：难以在包含第2零点即36度附近在内的超过第2零点的较广的角度范围内使用。
本发明是鉴于上述问题完成的，其目的在于获得一种天线装置，不仅能够对第1零点进行零点填充，还能够对第2零点之后的零点进行零点填充。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，实现目的，本发明的天线装置包括在第1方向上排列的3个以上且为奇数个的辐射元件、以及向所述辐射元件提供高频信号的供电电路，该天线装置的特征在于，将位于中央的辐射元件的激励电压设定为其他辐射元件的激励电压的平均值的2倍以上。
发明效果
根据本发明，起到对第2零点之后的零点也能进行零点填充的效果。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的天线装置的结构的主视图。
图2是比较地示出阵列天线中两种辐射图案的曲线图。
图3是表示实施方式2所涉及的天线装置的结构的主视图。
图4是表示提供表1所示的第1方案(没有零点填充)的振幅分布的供电电路的结构例的图。
图5是说明提供第1方案的振幅分布的第1功率分配器的功率分配比的图。
图6是说明提供第1方案的振幅分布的第2功率分配器的功率分配比的图。
图7是说明提供第1方案的振幅分布的第3功率分配器的功率分配比的图。
图8是表示提供表2所示的第2方案(有零点填充)的振幅分布的供电电路的结构例的图。
图9是说明提供第2方案的振幅分布的第1功率分配器的功率分配比的图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的天线装置进行详细说明。此外，本发明并不由下述实施方式所限定。
实施方式1.
图1是表示实施方式1所涉及的天线装置的结构的主视图。图1中，举例示出了在电介质基板1上构成了微带阵列天线的情况。
实施方式1所涉及的天线装置如图1所示，包括由在电介质基板1上排列的5个辐射元件21～25构成的阵列天线2、以及向构成阵列天线2的辐射元件21～25提供高频信号的供电电路3。供电电路3与供电部4电连接，经由供电部4将来自外部的高频信号分配给辐射元件21～25。
5个辐射元件21～25排列在第1直线L1上，该第1直线L1由在相对于地面的水平方向上假想引出的点划线来表示。另外，作为辐射元件21～25，举例示出了贴片天线，作为供电电路3，举例示出了微带线路，作为供电部4，举例示出了对微带线路与波导管之间传输的信号相互进行转换的微带线路/波导管转换器。
辐射元件21～25以0.5～0.8波长左右的间隔等间隔地配置。供电电路3被设计为：以振幅不均等、相位为等相位的方式且按预先设定的分配比将经由供电部4输入的高频信号供电给辐射元件21～25。
接着，对实施方式1所涉及的天线装置中的阵列天线2的特性进行说明。
首先，作为第1方案，用图2的虚线示出不进行零点填充的情况下的辐射图案。辐射图案为计算值。另外，在计算辐射图案时，辐射元件的间隔是0.64波长，振幅分布是公知的泰勒分布，旁瓣电平设为“-30dB”。
第1方案的辐射图案如图2的虚线所示那样，在正面方向即0度处，来自5个辐射元件21～25的辐射电场以同相相加，增益变为最大(0dB)。此外，在±28度存在第1零点、在±41度存在第2零点、在±66度存在第3零点。因此，在使用该辐射图案的情况下，雷达装置的可使用范围被限制为从正面方向到第1零点的内侧为止，即±24度左右。
第1方案的振幅分布如下述表1所示。
[表1]
第1方案的振幅分布(没有零点填充)
(注)与除中央以外的4个辐射元件的平均值(0.55)的比率
如表1所示那样，中央的辐射元件23的激励电压被标准化为“1”。另一方面，若求取除中央的辐射元件23以外的剩余四个辐射元件21、22、24、25的激励电压的平均值，则得到“0.55”。中央的辐射元件23的激励电压与该平均值的比率为1.8(≒1/0.55)倍，是小于2的值。
接着，作为第2方案，用图2的实线示出将位于中央的辐射元件23的激励电压提高到第1方案的情况的1.26倍(+2dB)的情况下的辐射图案(计算值)。若与第1方案比较，则±28附近、±41度附近、±66度附近的增益提高，对全部的零点进行了零点填充。因此，在使用该辐射图案的情况下，雷达装置的可使用范围可以被广角化至±70度以上。
第2方案的振幅分布如下述表2所示。
[表2]
第2方案的振幅分布(没有零点填充)
(注)与除中央以外的4个辐射元件的平均值(0.55)的比率
若对表1和表2进行比较，则在表2的情况下，中央的辐射元件23以外的激励电压的比率相同。另一方面，中央的辐射元件23的激励电压的比率为平均值的2.3(≒1.26/0.55)倍，仅这部分不同。由此可知，通过改变中央的辐射元件23的激励电压的比率的值，可获得零点填充的效果。
另外，在上述的示例中，对辐射元件为5个的情况进行了说明，但并不限于5个，只要是3以上的奇数个即可。虽然省略了详细的说明，但在3元件或7元件的情况下，通过将位于中央的辐射元件的激励电压设定为其他辐射元件的激励电压的平均值的2倍以上，也能够获得零点填充的效果。
实施方式2.
图3是表示实施方式2所涉及的天线装置的结构的主视图，对与实施方式1所涉及的天线装置的结构相同或同等的部分标注相同的标号来进行表示。
在图3所示的实施方式2所涉及的天线装置中，在水平方向即第1方向上排列有5个辐射元件51～55构成的元件组，在与第1方向正交的第2方向、即与地面垂直的垂直方向上排列四个该元件组。由5个辐射元件51～55构成的天线元件组相当于实施方式1中的阵列天线2。由此，实施方式2所涉及的天线装置构成为在垂直方向上排列多个在水平方向上排列的实施方式1的阵列天线2，由此形成为平面阵列。另外，图3中，将由5个辐射元件51～55构成的元件组在第2方向上的排列数设为4，但只要是2以上的多个即可。
另外，关于对平面阵列的供电，按在垂直方向上排列的四个元件组、即连接至相同的供电电路3的元件组来进行。从纸面左侧起设为第1元件组5A、第2元件组5B、第3元件组5C、第4元件组5D及第5元件组5E，并且从纸面的上部起设为第1元件、第2元件、第3元件及第4元件时，在一个实施例中设为：在第1元件组5A中的第1元件(辐射元件51)～第5元件组5E中的第1元件(辐射元件55)之间，施加表2所示的激励电压，对于各元件组中的其他元件、即第2元件～第4元件，也维持表2所示的激励电压的比。另外，各元件组中第1元件～第4元件的激励电压无需为相同值。
根据实施方式2所涉及的天线装置，通过在垂直方向上排列多个如实施方式1那样在水平方向上排列的阵列天线来构成平面阵列，因此，与实施方式1所涉及的天线装置同样地，能够使雷达装置的可使用范围广角化至±70度以上，并且能够集中垂直方向的射束从而进一步提高正面增益，由此能够获得适用于汽车冲突防止用雷达装置的天线装置。
另外，以上的实施方式1、2所示的结构是本发明的内容的一个示例，可以如下所述那样进行变更来构成。
例如，在将实施方式1、2所涉及的天线装置用作为汽车冲突防止用雷达装置的情况下，要求在水平方向进行广角化，从而以表2所示的激励电压的比来对水平方向上排列的辐射元件进行激励的结构是优选的实施方式。另一方面，在垂直方向上要求进行广角化的用途中，以表2所示的激励电压的比对垂直方向上排列的辐射元件进行激励的结构是优选的实施方式。即，对于与地面垂直的第2方向上排列的3个以上且为奇数个的辐射元件，将位于中央的辐射元件的激励电压设定为其他的辐射元件的激励电压的平均值的2倍以上的实施方式也构成本发明的要点，并且，在与第2方向正交的方向上排列多个在第2方向上排列的元件组来构成平面阵列的实施方式也构成本发明的要点。
实施方式3.
实施方式3中，对实施方式1的天线装置中的供电电路进行说明。此处，首先说明提供表1所示的第1方案(没有零点填充)的振幅分布的供电电路3的结构例。该结构例的供电电路3如图4所示，由3个功率分配器31、32、33构成。作为第1功率分配器的功率分配器31如图5所示那样，是具有0.707：1：0.707的功率分配比的不等3分配器。即，若将分配给位于队列的中央的辐射元件23的功率设为“1”(相对值，以下相同)，则对从辐射元件23观察时位于队列的一侧的辐射元件21、22所构成的辐射元件组分配“0.707”大小的功率，对从辐射元件23观察时位于队列的另一侧的辐射元件24、25所构成的辐射元件组也分配“0.707”大小的功率。
若将上述功能一般化来进行说明，则第1功率分配器是具有下述功能的不等3分配器，即：在构成阵列天线的辐射元件组中，相对于提供给位于队列的中央的第1辐射元件的功率，以不同的功率比分配提供给从该第1辐射元件观察时位于一侧的辐射元件组的功率与提供给从该第1辐射元件观察时位于另一侧的辐射元件组的功率。
此外，图4中的作为第2功率分配器的功率分配器32如图6所示，是具有0.185：1的功率分配比的不等2分配器。功率分配器32中，若将分配给辐射元件22的功率设为“1”，则对辐射元件21分配“0.185”大小的功率。
同样地，图4中的作为第3功率分配器的功率分配器33如图7所示，是具有0.185：1的功率分配比的不等2分配器。功率分配器33中，若将分配给辐射元件24的功率设为“1”，则对辐射元件25分配“0.185”大小的功率。
即，第2和第3功率分配器是具有下述功能的不等2分配器，即：在由除第1辐射元件以外的辐射元件构成的辐射元件组中，相对于提供给第2辐射元件的功率，以不同的功率比分配提供给该第2辐射元件以外的剩余的辐射元件或辐射元件组的功率。
接着对动作进行说明。图4中，从供电部4输入的相对值“1”的高频功率被功率分配器31分配为三个，“0.293(＝0.707/(1+0.707+0.707))”的功率被提供给功率分配器32，“0.414(＝1/(1+0.707+0.707))”的功率被提供给辐射元件23，“0.293(＝0.707/(1+0.707+0.707))”的功率被提供给功率分配器33。
被提供给功率分配器32的功率进一步被分配为二个，“0.046(＝0.293×0.185/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件21，“0.247(＝0.293×1/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件22。
此外，被提供给功率分配器33的功率进一步分配为二个，“0.247(＝0.293×1/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件24，“0.046(＝0.293×0.185/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件25。
由此，由供电部4供电的高频信号以0.046：0.247：0.414：0.247：0.046的功率比被分配给辐射元件21～25。此处，若取这些功率比的平方根，则得到0.214：0.497：0.644：0.497：0.214的电压比，若乘以常数1.553(＝1/0.644)以使最大值成为1，则得到表1的振幅分布。
接着，说明提供表2所示的第2方案(有零点填充)的振幅分布的供电电路3的结构例。该结构例的供电电路3如图8所示，由3个功率分配器32、34、33构成。此处，功率分配器32和功率分配器333与上述的第1方案的相同，标注相同标号来示出。另一方面，作为第1功率分配器的功率分配器34如图9所示那样，是具有0.446：1：0.446的功率分配比的不等3分配器。即，若将分配给位于队列的中央的辐射元件23的功率设为相对值“1”，则对从辐射元件23观察时位于队列的一侧的辐射元件21、22所构成的辐射元件组分配“0.446”大小的功率，对从辐射元件23观察时位于队列的另一侧的辐射元件24、25所构成的辐射元件组也分配“0.446”大小的功率。
接着对动作进行说明。图8中，从供电部4输入的相对值“1”的高频功率被功率分配器34分配为三个，“0.236(＝0.446/(1+0.446+0.446))”的功率被提供给功率分配器32，“0.529(＝1/(1+0.446+0.446))”的功率被提供给辐射元件23，“0.236(＝0.446/(1+0.446+0.446))”的功率被提供给功率分配器33。
被提供给功率分配器32的功率进一步分配为二个，“0.037(＝0.236×0.185/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件21，“0.199(＝0.236×1/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件22。
此外，被提供给功率分配器33的功率进一步分配为二个，“0.199(＝0.236×1/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件24，“0.037(＝0.236×0.185/(1+0.185))”的功率被提供给辐射元件25。
由此，由供电部4供电的高频信号以0.037：0.199：0.529：0.199：0.037的功率比被分配给辐射元件21～25。此处，若取这些功率比的平方根，则得到0.192：0.446：0.727：0.446：0.192的电压比，若乘以常数1.733(＝1.26/0.727)以使最大值成为1.26，则得到表2的振幅分布。
另外，在图4和图8中，对辐射元件为5个的情况进行了说明，但并不限于5个，可适用于为3以上的奇数个的辐射元件组。另外，在辐射元件为3个的情况下，仅使用第1功率分配器即可，不需要第2和第3功率分配器。此外，在辐射元件为7个的情况下，可以由1个第1功率分配器、2个第2功率分配器、2个第3功率分配器来构成。另外，如图6和图7中也示出的那样，作为第2功率分配器的功率分配器32和作为第3功率分配器的功率分配器33的功能相同，能够使用相同的不等2分配器。因此，关于实施方式3所涉及的供电电路，在辐射元件的个数为3的情况下，能够由一个不等3分配器构成，在辐射元件的个数为5以上的奇数个的情况下，能够由一个不等3分配器、以及2以上且为偶数个的不等2分配器构成。
另外，上述实施方式所示的结构是本发明内容的一个示例，可以与其他公知技术进行组合，当然也可以在不脱离本发明的要点的范围内省略、变更结构中的一部分。
标号说明
1电介质基板、2阵列天线、3供电电路、4供电部、5A～5E第1元件组～第5元件组、21～25、51～55辐射元件、31、34功率分配器(第1功率分配器)、32功率分配器(第2功率分配器)、33功率分配器(第3功率分配器)。